KR100784140B1 - 수질 연속 자동측정장비용 무균 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질 자동측정장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수질 연속 자동측정장비에 표준물질 및 인공배양액을 무균으로 공급하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 수질 연속 자동측정장비용 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치는 저장조 내부에 설치되어 미생물 생장을 억제하는 자외선 램프와, 상기 무균 공급장치의 외부에 설치되어 자외선조사 시간을 조절하는 타이머를 포함하여 구성된다. 또한, 저장조 상부에 장착되고, 저장조 내부 온도를 미생물 생성을 억제할 수 있는 온도로 조절하여 무균상태를 유지하는 항온장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 수질 연속 자동측정장치에 공급되는 표준물질 및 인공배양액을 자외선 조사 방법을 통해 간편하게 무균처리함으로써 장기간 유기물 공급이 가능하게 되어 경제적이며, 또한 측정값의 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.

무균공급장치, 항온장치, 자외선램프, 수질자동측정장비, 열전소자

Description

수질 연속 자동측정장비용 무균 공급장치{ASEPTIC PROVIDING APPARATUS FOR WATER QUALITY MEASURING EQUIPMENT}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무균 공급장치를 나타내는 정면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무균 공급장치를 나타내는 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수질 연속 자동측정장치와 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치로 된 시스템 구성도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 조사 유무에 따른 미생물 생장곡선의 비교를 도식화한 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 조사 유무에 따른 인공배양액 농도 변화를 도식화한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...자외선 램프 20...열전달판

30...열전소자 40...방열팬

50...방열핀 60...타이머

70...온도제어기 80...단열재

본 발명은 수질 자동측정장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수질 연속 자동측정장비에 표준물질 및 인공배양액을 무균으로 공급하는 장치에 관한 것이다.

최근 대기,수질,토양 등 환경오염이 광범위하게 진행됨에 따라 국제적인 오염규제 정책이 논의되고 있다. 선진국의 경우 환경보호 및 유지를 위한 기술개발에 박차를 가하고 있으며, 범국가적 또는 인접국가와 공동환경감시망 구축을 통해 이에 대응하고 있다. 특히 수질분야는 국민들의 식수공급과 관련하기 때문에 상하수원 등에서 주기적으로 수질조사를 행하고 있다.

종래에는 수질자료에 대한 데이터를 수집하기 위해 상하수원의 지점에서 직접 시료를 채취하거나 측정장치를 휴대하고 다니면서 수질 측정을 실시해야 하였다. 이후 상하수원의 여러 지점에 수질 측정장비를 설치하여 사용자가 원거리에서 유무선으로 수질을 연속 측정 감시할 수 있는 원격 측정장치가 개발되어 사용되어 왔다.

이러한 수질 연속 자동측정장비에 표준물질 및 인공배양액을 공급하기 위해서는 일반적으로 팩(pack)에 시료를 저장하여 멸균을 이용하여 공급하거나, 냉장보관을 하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 팩을 이용하는 방법은 팩에 넣을 수 있는 시료의 양이 한정되어 있어서 장기간 공급이 어렵고, 팩을 자주 교체해 주어야 하므로 불편하다는 문제점이 있었으며, 냉장보관을 하는 방법의 경우에도 일주일 후에는 오염이 되는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 표준물질 및 인공배양액 공급장치의 저장조 내에 자외선 램프를 장착하여 미생물 생장을 억제하고, 저장조 내부 온도를 미생물 생성을 억제할 수 있는 온도로 조절하여 무균 상태 유지효과를 높여주는 항온장치를 저장조 상부에 장착한 무균 공급장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수질 연속 자동측정장비용 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치는 저장조 내부에 설치되어 미생물 생장을 억제하는 자외선 램프(10)와, 상기 무균 공급장치의 외부에 설치되어 현장 조건과 시료의 성상에 따라 자외선조사 시간을 조절하는 타이머(60)를 포함하여 구성된다.

여기서, 저장조 상부에 장착되고, 저장조 내부 온도를 미생물 생성을 억제할 수 있는 온도로 조절하여 무균상태를 유지하는 항온장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 항온장치는 열전달판(20)과, 열전소자 내외부의 온도차이에 따라 열을 발생하는 열전소자(30)와, 항온장치 외부 말단부에 설치되고 회전하며 상기 무균 공급장치 내 열을 식혀주는 방열팬(40)을 구비하는 것이 더욱 바람직하며, 또한 열전소자(30)와 방열팬(40) 사이에 설치되어 열전소자(30)로부터 발생되는 열기를 방출하기 위한 방열핀(50)을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 항온장치의 외부에 인접 설치되어 저장조 내부 온도를 제어하는 온도제어기(70)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치는 미생물 생장을 억제하는 자외선 램프(10)와 자외선 조사 시간을 조절하는 타이머(60)로 구성된다.

자외선 램프는 표준물질 및 인공배양액 공급장치 일단에 위치한 유입구를 통해 저장조 내로 유입되고 타단의 유출구를 통해 배출되는 표준물질 및 인공배양액 속의 균에 자외선을 조사하여 사멸시키는 기능을 하는데, 자외선을 저장조 내에 골고루 방사하기 위해 상기 공급장치의 저장조 내부에 직관 모양으로 장착되는 것이 바람직하다.

상기 자외선 램프는 유리관에 자외선을 효율적으로 투과시키는 특수한 재질을 사용하여 램프 양끝에는 텅스텐필라멘트코일이 있으며 코일에는 에미터(열전자를 방사하기 쉬운 물질)가 도포되어 있다. 관내는 한번 진공으로 한 다음 적당량의 수은과 적당한 압력의 아르곤기체 또는 아르곤기체와 다른 불활성기체와의 혼합기체가 주입되어 있다. 전극에 전류를 흘려 예열하고 에미터에서 열전자를 방출시키면 아르곤기체를 매개로 하여 방전이 일어나며, 방전에 의해 관내에 흐르는 전자는 포화상태의 수은열기와 급격히 충돌하여 수은 공명선인 자외선을 발생한다. 살균램프는 이러한 자외선이 갖는 살균작용을 이용하는 것으로, 발생한 자외선을 자외선투과율이 높은 유리를 사용하여 효율적으로 관내에 방사하는 것이다.

자외선의 살균효과는 방사강도 및 조사시간과 관계가 있으며, 균의 생존율은 자외선 조사량(방사강도 X 조사시간)에 대해 거의 지수관계적으로 감소하고, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

*S=P / PO=e (-Et) / Q … 식

(S : 살균의 생존율,

P : 조사후의 살균수,

PO : 조사전의 살균수,

e : 살균선의 방사강도 (㎼/㎠),

Et : 조사시간 (min),

Q : 생존율 S을 1/e(36.8%)로 하는데 필요한 살균선조사량 (㎼·min).)

자외선 살균은 모든 균종에 대해 유효하며, 약물이나 가열 등에 의한 살균방법과 달리 피조사물에 거의 변화를 주지 않으며, 간단하고 경제적으로 물의 살균효 과를 나타내는 장점이 있다.

도 1에 도시된 타이머(60)는 무균 공급장치의 외부에 설치되어 현장 조건과 시료의 성상에 따라 자외선 조사시간을 조절한다.

이하, 저장조 내부 온도를 미생물 생성을 억제할 수 있도록 3~5℃로, 바람직하게는 4℃로 조절하여 무균상태를 유지하는 항온장치에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 항온장치가 작동되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 무균 공급장치의 유입구를 통해 계측수가 유입되어 열전달판(열전도체)(20) 구간을 통과하게 되면, 온도센서가 온도를 감지하여 열전소자 온도제어기(70)로 신호를 발생시킨다. 온도제어기(70)는 온도센서의 신호와 기준온도를 비교하여 계측수의 온도가 기준온도보다 높을 경우, 열전소자(30) 측으로 흡열신호를 전달한다. 온도제어기(70)의 발열신호에 따라 열전소자 전면에서는 흡열반응이 일어나게 되고 이면에서는 발열반응이 발생된다. 이에 따라 저장조 내의 계측수의 온도는 하강하는 반면 전도부재의 표면온도는 상승한다. 그리고 전도부재를 따라 전도된 열기는 방열핀(50)에 의해 흡수되며 방열팬(40)에 의해 저장조 외부로 빠르게 배출된다.

이후, 온도제어기(70)가 계측수의 온도가 기준온도와 일치되었음을 감지하면 온도제어기(70)는 열전소자(30) 및 방열팬(40)의 작동을 중지시켜 계측수의 온도를 일정하게 유지시킨다.

한편, 계측수의 온도가 기준온도보다 낮을 경우, 온도제어기(70)는 열전소자 측으로 발열신호를 전달한다.

본 발명에서는 저장조 내부 온도를 3~5℃로, 바람직하게는 4℃로 유지시켜 줄 수 있는 상기 항온장치를 저장조의 상부에 장착하였는데, 물은 4℃에서 밀도가 가장 높기 때문에 상부의 4℃의 물이 하부로의 이동을 유도함으로써 자연대류에 의해 저장조 내부의 시료가 골고루 섞이게 되고, 이에 따라 무균 공급장치 내에 조사되는 있는 자외선의 살균효과를 향상시키는 역할을 수행한다.

도 3은 수질 연속 자동측정장치와 그 하부에 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치가 구비된 시스템 구성도를 보여준다.

도 4는 자외선을 조사한 경우와 조사하지 않은 경우의 미생물 성장곡선을 비교한 그래프이다.

글루코오스와 글루탐산을 이용하여 유기물의 농도를 40mg/L로 조절하여 준 인공배양액을 본 발명에서 발명한 저장조에 넣고 자외선을 조사한 경우와, 자외선을 조사하지 않은 경우의 인공배양액에서의 미생물 생장곡선을 비교한 결과, 자외선을 조사한 경우에는 미생물이 생장하지 않았으나, 자외선을 조사하지 않은 경우에는 흡광도가 0.075까지 증가하면서 미생물이 생장함을 확인할 수 있다.

도 5는 자외선을 조사한 경우와 조사하지 않은 경우의 인공배양액 농도의 변화를 비교한 그래프이다.

글루코오스와 글루탐산을 이용하여 유기물의 농도를 40mg/L로 조절하여 준 인공배양액을 본 발명에서 발명한 저장조에 넣고 자외선을 조사한 경우와, 자외선 을 조사하지 않은 경우의 인공배양액의 유기물의 농도를 비교한 결과, 자외선을 조사한 경우에는 유기물 농도변화가 거의 없으나, 자외선을 조사하지 않은 경우에는 유기물의 농도가 2일 만에 43 ppm에서 24 ppm으로 유기물의 양이 44% 감소함을 확인할 수 있다.

도 6은 자외선을 조사한 경우와 조사하지 않은 경우의 인공배양액의 고체한천배지 도말 사진이다. 즉, 자외선 조사 유무에 따른 인공배양액 내 미생물의 번식 정도를 알아보기 위하여, 배양액을 채취하여 LB 고체한천배지에 도말한 사진으로, 도말 후 35에서 12시간 동안 배양 후 관찰한 결과, 자외선을 조사하지 않은 배양액을 도말한 경우(우측)에서는 미생물이 빠르게 번식하였지만, 자외선을 조사한 배양액을 도말한 경우(좌측)에는 미생물이 번식하지 않았음을 보여준다.

본 발명에 따라 수질 연속 자동측정장치에 공급되는 표준물질 및 인공배양액을 자외선 조사 방법을 통해 간편하게 무균처리함으로써 첫째, 장기간 유기물 공급이 가능하게 되어 경제적이며, 또한 측정값의 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 생물을 이용하는 수질 연속 자동측정장치에 적용하는 경우 저농도의 현장에서 생물의 유지를 위한 유기물원을 안정적으로 공급할 수 있다.

셋째, 현장 하폐수의 무균처리에도 사용이 가능하며, 수질 연속 자동측정장치의 운영에 편의성을 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 표준물질 및 인공배양액을 공급하는 장치에 있어서, 자외선을 저장조 내에 골고루 방사하기 위해 상하 방향으로 직관 모양으로 상기 공급장치의 저장조 내부 중 상부에 장착되어 미생물 생장을 억제하는 자외선 램프와,

   상기 저장조 외부에 설치되어 자외선조사 시간을 조절하는 타이머와,

   상기 저장조 상부에 장착되고, 상기 저장조 내부를 미생물 생성을 억제할 수 있는 온도로 조절하여 무균상태를 유지하는 항온장치를 포함하여 이루어지는 수질 연속 자동측정장비용 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 항온장치는 열전달판과, 열전소자 내외부의 온도차이에 따라 열을 발생하는 열전소자와, 상기 항온장치 외부 말단부에 설치되고 회전자축에 의해 회전하며 상기 무균 공급장치 내 열을 식혀주는 방열팬 및 상기 열전소자와 상기 방열팬 사이에 설치되어 열전소자로부터 발생되는 열기를 방출하기 위한 방열핀을 포함하고,

   상기 항온장치의 외부에는 상기 항온장치와 인접 설치되어 상기 열전소자와 상기 방열팬의 동작을 제어하여 저장조 내부 온도를 제어하는 온도제어기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 수질 연속 자동측정장비용 표준물질 및 인공배양액 무균 공급장치.
5. 삭제

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