KR100959667B1 - 소성패각분말을 함유한 황토볼을 이용한 정제알카리수 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본원은 소성패각분말을 함유한 황토볼을 내장한 필터층을 거쳐 제공되는 정제알카리수 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상수도 공급처로부터 옥내로 진입하기 위해 상수도관에 연결되는 계량기의 토출구와 수도꼭지나 샤워기 등의 상수도 공급수단 사이에 황토볼 필터층이 설치되어 가정이나 시설관리주체 내로 공급되는 상수를 멸균후 알카리수로 공급시키는 정제알카리수 제조방법에 관한 것이다.

본원은 건물이나 시설관리주체 옥내로 들어온 상수도관의 수도계량기와 수돗물 공급장치 사이에 본원의 필터층 정수장치가 마련되어 정제알카리수를 제공하고자 하는 것으로, 정수장치의 필터층에 황토 90~99w%에 소성패각분말 1~10w% 범위 비율로 제공되는 황토볼을 내장하여 pH 7.5~9.0 범위의 정제알카리수를 제공하는 수단으로 이용되거나, 또는 상기 기본구성에 기능성을 추가시키기 위해 황토볼을 이루는 조성을 황토 80~98w%에 소성패각분말은 기본조성으로 포함되고 규조토, 맥반석, 제오라이트, 이산화규소, 화산재, 키토산, 게르마늄, 모나자이트, 토르마린, 은나노 중에서 선택되는 미세분말을 추가로 포함시켜 기능성을 높인 황토볼을 얻고, 이를 이용하여 정제알카리수를 얻고자 하는 분야의 발명이다.

정수장치, 황토볼, 알카리수, 황토, 소성패각분말

Description

소성패각분말을 함유한 황토볼을 이용한 정제알카리수 제조방법 및 그 장치{purified alkari water manufacturing method and the apparatus using loess ball having firing shell powder}

본원은 소성패각분말을 함유한 황토볼을 이용한 정제알카리수 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상수도 공급처로부터 옥내로 진입하기 위해 상수도관에 연결되는 계량기의 토출구 측 이후에 수도꼭지나 샤워기 등의 상수도 공급수단 사이에 설치되어 가정이나 시설관리주체 내로 공급되는 상수도 물을 멸균시켜 알카리수로 공급시키는 정수장치에 관한 것이다.

최근 지구상에는 지구온난화에 따른 기후 변화 등으로 물 부족 현상이 가속화되고 있고, 우리나라의 1인당 강수량은 세계평균의 11분의 1에 지나지 않는 '국제기구가 인정하는' 물 부족 국가이고 우리의 경제성장과 생활수준 향상으로 물 수요는 계속 늘어만 가고 있으며, 지난 30년간 정부에서 꾸준히 수자원공급시설을 늘려 왔음에도 불구하고 물부족 현상은 앞으로 더욱 심화될 가능성이 높아 4대강 개발사업이 본격화되고 있는 시점이다.

그러나 저급수의 하천 및 상수원의 오염, 정수장에서의 염소처리 등의 원인으로 상수도 물에는 염소계 용제, 발암성 화합물이 혼합될 수 있고, 더욱이 노후화 된 수도관 문제까지 대두되면서 가정에서는 마음 놓고 물을 음용할 수 없는 것이 오늘의 실정이다.

최근 학생들의 급수실태로 집에서 마시는 물의 음용실태를 조사한 결과로 수치가 중복된 결과이기는 하나 정수기 물을 마시는 경우가 57%, 끓인 수돗물을 마시는 경우가 50%, 생수를 마시는 경우가 23%, 수돗물을 그대로 마시는 경우는 0.2%로 조사되고 있다.

학교 보건에서 급수 위생은 매우 중요한 문제인바, 초등학생은 질병 저항력이 약해 위해요인에 노출되면 질병발생 가능성이 높고, 특히 병원성 미생물에 오염된 물을 마실 경우 집단적인 식중독 사고가 일어나기도 하는바, 서울시 교육청이 지난해 2007년 4~6월 일부지역 초,중,고교에 설치된 정수기 수질분석조사에서 544개교의 정수기 5,252대 중 258대(4.9%)가 대장균을 비롯한 일반세균이 기준치 이상으로 검출되어 정수기의 안전문제가 제기된 바 있으나, 이는 일부 지역의 국한된 조사이고, 전국적으로 살펴보면 실제적으로 정수기조차 설치되지 않은 지역이 훨씬 많고, 실제적으로 하절기에는 오염된 물을 마셔 집단적인 식중독 사고를 야기하는 사례가 빈번히 매스컴에 보도되고 있다.

또한, 최근에는 성인병을 대비히기 위한 방안으로 알카리수에 대한 관심도 가 높아지고 있는바, 인체의 혈액은 pH 7.3~7.4 범위의 약알칼리 상태로 사람들이 고기나 술, 청량음료 등의 산성 식품을 많이먹고, 정신적 스트레스나 활동량이 많은 사람은 산성 쪽으로 기울기 쉬운데, 몸에 산성화가 진행되면 쉽게 피로하고, 심리적으로 불안정 하거나 감정을 다스리지 못해 공격적인 성격, 불면증을 보이고 이 런상태에서 스트레스를 많이 받으면 소화불량이나 위궤양,두통, 현기증 등도 잘 생기고 피부도 나빠지는 것으로 보고되고 있다.

또한 혈액이 산성화되면 고혈압이나 동맥경화 등의 질병에 걸릴 위험도 커지고 콜레스테롤 수치가 높아지며 혈액이 탁해지거나 굳어지기 쉽기 때문에 알칼리수를 마시면 혈액의 산성화를 막아 건강에 도움을 주는 것으로 알려져 있어서 최근 알카리환원수 제조장치가 많이 연구되고 있고, 이러한 물의 기능성을 높여 질병을 치료하거나 건강을 증진시키기 위한 여러 종류의 정수기도 개발되고 있다

우리나라는 빠른 속도로 경제발전을 이루어 왔는바 이를 상수도 보급률로 살펴보면, 1961년도에 17.1%, 1인1일당 급수량은 102ℓ이던 것이 2001년도에 87.8%, 1인 1일당 급수량은 374ℓ로 증가하였으며, 2005년도에 상수도 보급률은 95%까지 상승하였다.

상수도 보급률이 높아졌다 하더라도 수돗물에서 각종 유해물질이 검출문제가 대두되면서 음용수 뿐 만 아니라 일반 생활용수에 대해서도 더 깨끗하게 정수된 것을 요구하게 되고, 이온수, 환원수(알카리수), 연수 등 기능성을 가진 고품질 용수를 사용하고자 하는 욕구가 커지고 있는 실정이다.

현재 상수도 공급배관은 주철관으로 구성되어 있는바, 주철관 내벽으로 흘러가는 물에 의해 철 성분이 용해되어 빠져나가게 되고, 그 과정에서 상기의 철 성분은 산화되어 산화철을 형성하게 되며 이 경우 배관시스템의 주철관은 심하게 부식되고 상기의 산화철이 서로 엉겨 붙게 되면 주철관의 내부를 부분적으로 가로막아 수압을 떨어뜨리게 될 뿐만 아니라 상기의 철 성분들이 서로 엉켜 붉은 녹을 형성하게 된다.

이러한 배관 내부에는 미생물 등이 서식 및 증식을 하고 슬라임(slime)이나 물때 등의 발생으로 인해 불쾌한 냄새 등과 함께 인체의 건강상에 심각한 손상을 끼치는 문제점 등으로 인하여 대부분의 가정에서는 수돗물의 음용을 기피하여 수돗물 대신에 지하수나 시판 생수를 음용하거나 정수기를 이용하고 있는 실정이다.

그동안 수질문제를 개선시키기 위해 개시된 정수기술들을 살펴보면, 대한민국 특허공개 제2004-0013037호에는, 티타늄, 은도금 동, 아연판을 1조 이상 구비하여 갈바니전지로 구성하고 여기에 한 개 이상의 천연금속촉매를 구비한 후 원적외선 방사용 천연광물을 충진한 수소환원촉매 카트리지를 사용하여 알카리환원수를 제공하고자 한 기술사상이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제2004-0030760호에는 온도보상회로부를 통해 물의 온도에 따라 전류를 제어하여 pH 농도를 일정하게 유지함은 물론 직류전압을 PWM 방식에 따라 펄스폭을 변화시켜 평균전류와 주파수를 제어함으로써 산화환원전위(ORP)를 낮게 생성함으로써 알카리성 환원수 함량를 제고할 수 있도록 하고자 한 시도가 개시된 바 있다.

종래 대부분의 알카리수를 얻기 위한 공정은 전해조 내에 격막에 의해 분리된 양극실과 음극실을 설치하고 양극판과 음극판에 직류전압을 인가하여 양극실과 음극실에서 각각 산성수와 알칼리수를 생성하는 알칼리수 제공방법이 실시되고 있으나 이러한 전기분해방식은 산성수와 알칼리수가 동시에 생성되기 때문에 알칼리수 만 이용하고자 하는 경우 산성수를 별도로 처리해야 하는 문제점을 갖고 있다.

또한 상기의 전기분해방식으로 제공되는 알칼리수는 pH가 9 내지 10정도로 높아서 알칼리수에 대한 과민증 질환이 있는 경우 사용할 수 없으며, 또한 종래의 정수기 구조에서는 세디먼트(침전)필터, 카본필터, 세라믹필터, 항균필터, 멤브레인필터 등을 통하여 물속에 함유된 유용한 미네랄 성분까지 모두 제거함으로 인해 광물질 용해도가 낮아 인체에 유용한 미네랄 성분을 음용하기 어려운 단점을 갖는다.

또한 학교나 군부대 등 다중이용시설에 상기의 세디먼트(침전)필터, 카본필터, 세라믹필터, 항균/카본 필터 등의 고가 필터를 내장한 정수기를 모두 설치하기에는 경제적부담이 가중될 뿐 아니라 설령 설치되는 겨우에도 물속에 함유된 유용한 미네랄 성분까지 모두 제거되는 정제수를 얻을 수 있는 필터구조가 요구되고 있다.

본원은 상기의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본원은 기존의 복잡한 정수기구조를 도입하거나 별도로 알카리환원수 제조장치를 도입하지 않은 상태에서도, 상수도 공급 배관라인 중 공급되는 수돗물의 사용량을 계량하기 위해 마련되는 수도미터기와 수도꼭지나 샤워기 등의 수돗물 공급수단 사이에 본원의 소성패각분말을 함유한 황토볼 필터층을 내장하는 정수장치를 마련하고 수돗물을 경유시켜 배출하도록 함으로 대장균 등의 오염원을 멸균시킴과 동시 pH 7.5~8.3 범위를 갖는 알카리수를 제공하고자 하는 과제와 목적을 갖는다.

또한 본원은 건물이나 옥내로 진입된 상수도관의 수도계량기와 수돗물 공급장치 사이에 마련되는 본원의 정수장치를 이용하여 알카리수를 얻기 위한 기본적 제조수단으로 정수장치의 필터층에 황토 90~99w%에 소성패각분말 1~10w% 범위 비율로 제공되는 황토볼을 내장하여 멸균수를 얻음과 동시 pH 7.5~8.3 범위의 정제알카리수를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

또한 본원은 상기 기본구성에 기능성을 추가시키기 위해 황토볼을 이루는 조성을 황토 80~98w%에 소성패각분말을 1~10w% 범위로 포함하고, 규조토, 맥반석, 제오라이트, 이산화규소, 화산재, 키토산, 게르마늄, 모나자이트, 토르마린, 은나노 중에서 선택되는 미세분말을 1~10w% 범위로 추가시켜 황토볼을 얻고 이를 이용하여 기능성을 높인 정제알카리수를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원에서 상기 과제를 해결하기 위해 제공되는 수단은 유입되는 수돗물을 항균기능을 갖는 소성패각분말을 함유한 황토볼을 내장한 필터장치를 경유하여 배출시키는 수단으로 상기 목적을 달성하여 대장균 등의 오염원을 멸균시킴과 동시 pH7.5~8.3 범위의 정제알카리수를 제공할 수 있음을 확인하여 완성된 발명으로, 본원의 황토볼을 함유한 필터장치가 소규모 필터형태로 제공되는 경우로는 가정의 수도꼭지나 샤워기의 급수부 전단계에 카트리지나 필터형태로 내장되는 구성으로 제공될 수 있고, 학교나 군부대나 운동장이나, 야영시설 등의 다중이용 시설에 설치되는 경우에는 물탱크 내부에 본원의 황토볼을 함유한 필터층이 내장되는 구성으로 제공되거나 또는 물탱크에서 수도꼭지나 샤워기로 공급되는 배관라인 중에 황토볼을 함유한 필터층을 갖는 구성으로 제공될 수 있다.

본원의 기술사상 특징부는 수돗물을 필터층을 통과시키되, 필터층은 황토분말 90~99w%에 소성패각분말 1~10w% 범위로 함유되는 황토볼을 포함하는 필터층을 통과시킴으로 항균기능을 갖는 정제알카리수를 제공하는 부분이 기본구성이라 할 수 있고, 상기 기본구성의 변형예로서 황토볼을 이루는 조성을 황토 80~98w%에 소성패각분말을 1~10w% 범위로 포함하고, 규조토, 맥반석, 제오라이트, 이산화규소, 화산재, 키토산, 게르마늄, 모나자이트, 토르마린, 은나노 중에서 선택되는 미세분말을 1~10w% 범위로 추가시켜 황토볼을 얻어 이용할 수 있다.

황토 성분은 인체에 유익한 원적외선을 다량 방출하며 각종 효소가 살아숨쉬는 제품으로 최고의 웰빙 건축자재로 이용되고 있음은 이미 잘 알려진 일로서, 옛부터 우리조상들은 건물의 벽체나 바닥재, 천정재로 황토를 이용하여 왔고, 현대 산업사회에 와서도 황토가 시멘트의 독성을 중화시키고 매연 등의 각종 오염물질을 흡착하며 인체에 유익한 원적외선을 다량 방출하는 효과를 누리기 위해 황토침대나 벽돌, 몰타르, 또는 각종 생활용품에 황성성분을 함유시킨 베개나 의류나 침구 등 많은 분야에 적용되고 있으므로 황토의 효능에 대한 설명은 필요없을 정도이다.

본원에서 활성이 좋은 황토볼을 얻기 위해 황토재료를 선택하는 것이 중요한바, 일단 도자기나 쌀로 유명한 지역의 황토 흙은 대체로 성분이 좋고, 원적외선도 다량 방출됨이 알려져 있고, 붉은색의 흙은 무조건 황토라고 인식해서는 안되고 인체에 유익한 황토의 성분과 구조적 특성을 정확히 이해하여 선별하는 것이 중요하며, 황토볼을 이루기 위해서는 최소한의 점성이 보장되어야 하고 오염되지 않은 흙이어야 하므로 지표에서 1m 이하의 황토층을 재료로 선택하여 오염을 피해야 한다.

황토가 건조되면서 균열이 생기는 흙은 점토가 많은 것이고, 건조되면서 푸석푸석하고 입자가 굵게 느껴지는 것은 모래성분이 있기 때문인바, 이들을 구분하기 위한 가장 기초적인 흙말이실험(roll teat)은 체로 거르지 않은 한 웅큼의 흙을 집어서 축축하게 적시고, 공처럼 둥글게 만들어서 햇빛 아래서 말려보게 되면, 산산이 부서진다면 그 흙은 점토가 너무 적고 강도가 약한 흙이니 황토볼 원료로 부적합하다 할 것이다.

본원에서 황토볼을 얻기 위해 황토원료 외에 소성패각분말을 이용하게 되는데, 본원에서 사용하는 소성패각분말은 황토볼 중의 1 ~ 10w% 성분으로 제공되어 유입되는 수돗물 중의 항균/제균기능을 확보하며, 여과층을 토출하는 수돗물이 pH 7.5 ~ 8.3 범위를 유지하는 정제알카리수로 제공하는 기능을 한다.

본 발명자는 상기 기능을 수행하기 위한 소성패각분말을 얻기 위해 자연산으로 채취된 북방대합 패각류를 작은 크기로 조 분쇄하고, 조 분쇄된 패각류를 산처리 및 알카리 처리하며 고온(400 ~ 1000℃)에서 일정시간 소성 시킨 후 미분쇄(300메시)하는 공정을 거쳐 산화칼슘을 주성분으로 하는 무기다공질 패각분말을 얻고, 이를 황토볼 조성의 1 ~ 10w% 범위로 포함시켜 황토볼을 얻고 본원 황토볼에 수돗물을 통과시키는 경우 pH 7.5 ~ 8.3 범위의 알카리수를 제공할 수 있는바, pH 수치는 수돗물을 황토볼에 통과시키는 유량속도에 따라서 조절될 수 있으며, 또한 상기 알카리수는 항균기능을 겸하고 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

이하 본원발명의 구체적인 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시형태는 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'란 기재에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본원은 기존의 복잡한 정수기구조를 도입하거나 별도로 고가의 알카리환원수 제조장치를 도입하지 않은 상태에서도, 상수도 공급 배관라인 중 공급되는 수돗물의 사용량을 계량하기 위해 마련되는 수도미터기와 수도꼭지나 샤워기 등의 수돗물 공급수단 사이에 본원의 소성패각분말을 함유한 황토볼 필터층을 내장하는 수단으로 수돗물로부터 대장균 등의 오염원을 멸균시킴과 동시 pH 7.5 ~ 8.3 범위를 갖는 알카리수를 제공하는 효과를 갖는다.

본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

이하에서는 본원 기술사상을 구현하기 위한 실시예 및 도면을 참조하여 본원의 기술사상을 설명하고자 하는바, 아래에 기재되는 실시예는 수 많은 시행오차를 거쳐 밝혀낸 베스트 모드를 기재한 것으로 수치의 상한 및 하한을 나타내는 범위는 기재된 수치의 상한 및 하한을 벗어나는 경우에는 발명자가 원하는 목적을 달성할 수 없기 때문에 정해진 수치임을 인식하여야 할 것이다.

소성패각분말의 제조 실시예

대략 100mm×80mm 이상이 되는 북방대합의 패각을 수집하여 세라믹-볼을 투입한 연마기에 넣고 표면에 부착된 오니, 해초 등의 이물을 깨끗이 세정 한 후 세정된 북방대합 패각을 분쇄기에 투입하여 10~20mm의 정도의 크기로 조 분쇄하고 소성로에 투입하여 약 400~500℃의 온도를 유지하면서 2~3시간 동안 1차 소성시켰다.

상기 1차 소성된 패각분말을 10% 염산용액으로 약 3~5분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 다시 약 600~700℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동 안 2차 소성시켰다.

상기 2차 소성된 패각분말을 20% 수산화나트륨 용액에 약 3~5분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 다시 약 900~1000℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 3차 소성시킨 후 300메쉬 이상으로 미분쇄하여 패각분말의 산화칼슘 분말을 얻을 수 있다.

상기 공정으로 얻은 소성 패각분말 산화칼슘수용액의 특성실험

상기의 공정으로 얻은 산화칼슘 수용액의 항균효과를 측정하기 위하여 상기 실시예로 제조한 산화칼슘을 0.1 w%로 함유하는 증류수 수용액을 만들고 얼마의 알카리도를 나타내며 어느 정도까지 희석하여 사용할 수 있는지 확인하기 위하여 다시 증류수를 추가하여 희석하면서 수소이온농도(pH)의 변화정도를 측정하고자 하였으며, 이를 표 1의 결과로 제시한다.

[표 1] 희석액 사용비율에 따른 pH 변화량

초기 0.1w% 수용액	2배 희석 수용액	10배 희석 수용액	20배 희석 수용액	50배 희석 수용액	100배 희석 수용액
12.8	12.8	12.6	12.5	12.0	11.5

상기 표 1의 결과에서 확인할 수 있듯이 소성패각분말의 산화칼슘을 0.1 w% 수용액은 약 50배의 증류수로 희석되기까지 pH 수치가 12 범위를 유지하다가 약 100배로 희석되면 11.5 범위로 변화되는 특성을 확인할 수 있다.

또한 상기의 공정으로 얻은 산화칼슘을 0.1 w%로 함유하는 증류수 수용액이 언제까지 수소이온 농도(pH)를 유지하는지 그 변화 정도를 측정하고자 하였으며, 이를 표 2의 결과로 제시한다.

[표 2] 보관 기간에 따른 pH 변화량

초기	24시간 후	30일 후	60일 후	90일 후	120일 후
12.8	12.8	12.7	12.6	12.5	12.4

상기 표 2의 결과에서 확인할 수 있듯이 본원에서 제공되는 산화칼슘을 0.1 w%로 함유하는 증류수 수용액은 약 90일 이후까지도 수소이온농도(pH) 수치를 12.5를 유지하다가 120일 경과 후에 12.4를 나타낸 정도로 보관 기간에 따른 pH 변화량이 거의 없음을 확인할 수 있다.

또한 상기 방법으로 제공되는 산화칼슘을 0.1 w%로 함유하는 증류수 수용액을 이용하여 살균효능을 측정하고자 하였으며, 시험균주로 Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli(O-157) ATCC 43895, Salmonella typhimurim ATCC 13311, Vibrio parahaemolyticus KCTC 2471 균주를 이용하여 살균효능을 확인하고자 하였다.

실험방법은 황색포도상구균, 대장군(O-157), 살모넬라균, 비브리오균을 액체배지(Brain Heart Infusion Broth)에 진탕 배양시킨 후 배양된 세균을 희석하여 초기 접종균수가 1~9×10⁵ cfu/㎖가 되도록 조정하여 시험에 사용하고자 하였으며, 멸균된 cap tube에 시료[Sarax Solution]원액 20㎖를 넣고 각각의 배양된 세균을 희석하여 초기 접종 균수가 1~9×10⁵ cfu/㎖가 되도록 조정한 후 균 접종 5분 후의 세균수를 측정하여 초기세균수에 대한 감소율을 확인하였으며 아래 표 3의 결과를 얻었다.

[표 3]

살균시험 항목	단위	결과치
S.aureus : 초기	CFU/㎖	4.3 ×105
S.aureus : 5분 후	CFU/㎖	4.1 ×103(99.0%)
E. coli(0-157) : 초기	CFU/㎖	4.4 ×105
E. coli(0-157) : 5분 후	CFU/㎖	< 10 (99.9% 이상)
S. typhimurium : 초기	CFU/㎖	2.1 ×105
S. typhimurium : 5분 후	CFU/㎖	< 10 (99.9% 이상)
V.parahaemolyticus : 초기	CFU/㎖	5.1 ×105
V.parahaemolyticus:5분 후	CFU/㎖	< 10 (99.9% 이상)

상기 표3의 결과로부터 확인할 수 있듯이 본원에서 제공되는 산화칼슘 수용액은 그람양성균인 황색포도상구균에 대하여 5분의 접촉시간 후에 99.0%의 살균력을 나타냈으며, 그람 음성균인 대장군(O-157). 살모넬라균. 비브리오균에서는 5분의 접촉시간 후에 99.9% 이상의 우수한 살균력을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.

따라서 본원에서는 상기와 같은 특성을 갖는 소성 패각분말의 산화칼슘을 황토 90~99w%에 소성패각분말 1~10w% 범위 비율로 함유시키는 황토볼을 만들어 수소이온농도(pH)를 측정하고자 하였다.

황토볼의 제조 및 수소이온농도(pH)측정실험

자연건조된 황토를 0.1~0.5㎜ 규격으로 준비하고, 상기 실시예에서 얻은 소성패각분말을 혼합하여 황토볼을 얻어 5~10 mm 크기의 볼로 가공하여 가열로에서 1000~1200℃에서 12~24 시간 소성시켜 황토볼을 얻되, 샘플1은 소성패각분말을 함유하지 않고 순 황토만을 사용했으며, 샘플2는 황토볼 중의 소성패각분말 1w%를 함유한 황토볼을 얻고, 샘플3은 황토볼 중의 소성패각분말 3w%를 함유한 황토볼을 얻었으며, 샘플4는 황토볼 중의 소성패각분말 5w%를 함유한 황토볼을 얻고, 샘플5는 황토볼 중의 소성패각분말 7w%를 함유한 황토볼을 얻었으며, 샘플6은 황토볼 중의 소성패각분말 10w%를 함유한 황토볼을 얻었다.

상기와 같은 조성비로 얻은 샘플 1 내지 샘플 6의 각각의 황토볼을 이용하여 상하가 개봉된 내부직경 4.5㎝ 실린더파이프 6개를 준비하여 각각의 실린더에 트레이 받침대를 만들고 받침대 상부로 샘플 1 내지 샘플 6의 황토볼을 10㎝ 높이로 채우고 실린더의 상부에서 수돗물을 부어 계속 흐르게 한 후 10분이 경과하는 시점에서 토출수의 일부를 채취하여 수소이온농도(pH)를 측정하고 하기 표4의 결과를 얻었다.

[표 4] 황토볼 중 소성 패각분말의 산화칼슘 함유비율에 따른 pH 변화량

샘플 1	샘플 2	샘플 3	샘플 4	샘플 5	샘플 6
7.1	7.5	7.6	7.8	8.1	8.3

상기의 실험결과로부터 황토볼 중의 소성패각분말의 함유량 차이로 인하여 수소이온농도(pH)가 변화되는 사실을 확인할 수 있었으며, 상기의 수소이온농도(pH)는 황토볼 중의 소성 패각분말의 함유량에 따라 차이가 있으며, 또한 황토볼의 적층두께와 흐르는 유속의 속도를 조절해 줌으로 원하는 수소이온농도(pH)를 얻을 수 있으며, 또한 수소이온의 농도(pH)가 조절됨으로 자동적으로 항균효과도 나타낼 수 있음을 알 수 있다.

또한 본원에서 제공되는 황토볼의 변형예로서, 상기의 황토와 소성패각분말의 기본구성 이외에 규조토, 맥반석, 제오라이트, 이산화규소, 키토산, 게르마늄, 토르마린, 은나노 중에서 선택되는 미세분말을 추가하는 실험을 하였는바, 상기의 황토볼 제조와 같은 방법으로 황토와 소성패각분말을 준비하고, 샘플7은 소성패각분말을 5w%에 규조토 9.5w%, 은나노분말 0.5w%에 나머지를 순황토로 100w% 조성을 만들어 황토볼을 만들었으며, 샘플8는 소성패각분말을 5w%에 제오라이트 9.5w%에 키토산분말 0.5w% 이외에 순황토로 100w% 조성을 만들어 황토볼을 얻고, 샘플9는 소성패각분말 5w%에 맥반석분말 9.5w%에 토르마린분말 0.5w%에 순황토로 100w% 조성을 만들어 황토볼을 얻었으며, 샘플10은 소성패각분말 5w%에 이산화규소 9.5w%에 게르마늄분말 0.5w%에 나머지 량을 순황토로 채워 100w% 조성을 갖는 황토볼을 만들어 수소이온농도를 측정하였으나 pH 7.8±0.1 범위로 나타나는 사실을 확인할 수 있었는바, 이는 본원의 황토볼에 다른 기능성물질의 첨가수단으로는 수소이온농도에 변화가 없고 소성패각분말의 함량에 따라 좌우되는 것으로 확인되었다.

이하에서는 본원의 기술사상이 적용되는 황토볼을 내장한 필터층을 갖는 정수장치의 적용양태를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본원의 기술사상이 적용되는 가장 기본적인 실시양태를 나타낸 걱으로, 수돗물 공급처에서 이송되는 급수배관(10)으로부터 건물이나 옥내로 공급되는 수돗물 공급량을 측정하기 위한 수도계량기(11)를 거쳐 유입되는 물이 급수조절밸브(12)를 통해 최종 사용되는 수도꼭지(13)나 또는 샤워기(14)에 공급되는 수돗물의 공급라인 중에 본원의 황토볼을 함유한 필터층을 포함한 정수장치(20)가 개재되어 제공되는 정수시스템을 나타내고 있다.

본원의 정수장치(20)는 상부하우징(21) 및 하부하우징(22)으로 구분되어 제공될 수 있으며, 하부하우징(22) 저부의 유입부(23)로 수돗물이 유입되어 상부하우징(21)에 내장된 황토볼 여재층을 거쳐 정제알카리수를 얻어 상부 배출구(29)를 통해 배출시키는 시스템으로 제공될 수 있는바, 하부하우징(22)의 상부로 유공트레 이(24)를 갖고 상부하우징(21) 저부로는 망상의 여재받침부(25)를 갖고 황토볼을 내장하는 구성으로 제공되고, 상부하우징(21)과 하부하우징(22)은 오링(26)이나 기타 실링재로 수밀구조를 이루면서 볼팅(27)체결되는 구성으로 제공될 수 있고, 하부하우징(22) 저부 일측으로는 유공트레이(24)이나 필터층을 통과하지 않는 찌끼를 배출하기 위한 드레인밸브(28)을 갖는 구성으로 제공될 수 있음을 나타내고 있다.

도 2는 본원의 황토볼을 내장한 정수장치(20)가 학교나 군부대 등의 다중이용 집합시설에서 물탱크가 설치되어 있는 장소에서 적용되기 위한 경우를 나타낸 것으로, 도 2a는 건물이나 옥내로 유입된 물이 물탱크(30)에 저류되어 있는 경우, 식수나 샤워수로 적용되기 이전에 물탱크에 저류된 물을 본원의 살균기능 및 알카리수화 기능을 하는 황토볼을 내장한 정수장치(20)를 경유하여 배출되게 함으로 수돗물 중의 제균기능을 확보하며, 여과층을 토출하는 수돗물이 pH 7.5~8.3 범위를 유지하는 정제알카리수로 제공될 수 있는 실시양태를 나타낸 것이며, 도 2b는 학교나 군부대 등에서 예를들면, 중식시간이나 운동 후 샤워시간, 저녁시간 등 특정시간에 정제알카리수 공급이 필요할 경우에 건물이나 옥내로 유입되는 물을 본원의 황토볼을 내장한 정수장치(20)를 경유하여 정제알카리수를 만들어 물탱크(30)에 저류시켜 일시에 많은 사람들이 사용할 수 있도록 제공될 수 있는 적용시스템을 나타낸 것이다.

도 3은 본원의 황토볼을 내장한 정수장치가 필터 타입으로 제공되고, 기존 의 정수처리시스템에 사용되고 있는 세디먼트필터(20a), 은첨가카본필터(20b), 멤브레인필터(20c) 등과 함께 적용되어 완벽한 수처리시스템을 이룰 수 있는 적용실 시예를 나타내고자 한 것이다.

기타 본원의 황토볼을 이용하는 정수장치(20)는 플라스틱이나 금속 등의 다양한 재질로 제작되어 사용되어도 무방하지만, 위생상의 문제점이나 많은 양의 생활용수를 정수하기 위해 수압이 높은 위치에도 장착될 수 있어야 하기때문에 스텐레스 SUS재질로 제작됨이 바람직하며, 또한 본원에서 적용되는 황토볼은 양질의 황토를 채취하여 정제한 후 400~600℃의 고온에서 1차 소성시켜 불순물을 완전 제거하고 소성패각분말과 혼합하여 황토볼은 약 10~20φ 정도의 크기로 제조하여 사용하는 것이 바람직하다.

도 1 : 본원의 기술사상이 적용되는 실시양태도.

도 2a : 다중이용시설에서 적용되는 실시양태도(A 타입).

도 2b : 다중이용시설에서 적용되는 실시양태도(B 타입).

도 3 : 본원의 기술사상이 적용되는 또 다른 실시양태도.

** 도면의 주요부효에 대한 설명 **

10 : 급수배관 11 : 수도계량기

12 : 급수조절밸브 13 : 수도꼭지

14 : 샤워기 20 : 정수장치

21 : 상부하우징 22 : 하부하우징

23 : 유입부 24 : 유공트레이

25 : 여재받침부 26 : 오-링

27 : 나사체결부 28 : 드레인밸브

29 : 배출부 30 : 물탱크

Claims (4)

1. 건물이나 다중이용시설의 옥내로 진입된 상수도 공급배관의 수도계량기와 수돗물 공급장치(수도꼭지나 샤워기)사이에 마련되는 정수장치에 있어서,

   정수장치에 내장되는 필터층이 황토 90~99w%에 소성패각분말을 1~10w% 범위로함유하는 황토볼로 제공되어 오염원 멸균효과를 제공하고 pH 7.5~8.3 범위의 알카리수로 배출시키도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정수장치.
2. 삭제
3. 건물이나 다중이용시설의 옥내로 진입된 상수도관의 수도계량기와 수돗물 공급장치 사이에 정수장치를 마련하여 알카리수를 얻기 위한 방법에 있어서,

   정수장치의 여과층에 황토 90~99w%에 소성패각분말 1~10w% 범위 비율로 제공되는 황토볼을 내장하여 pH 7.5~8.3 범위의 알카리수를 얻는 것을 특징으로 하는 알카리수 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 황토볼을 이루는 조성이 황토 80~98w%에 소성패각분말을 1~10w%범위로 함유하고, 규조토, 맥반석, 제오라이트, 이산화규소, 키토산, 게르마늄, 토르마린, 은나노 중에서 선택되는 미세분말을 1~10w%범위로 추가시켜 황토볼을 구성하여 제공되는 것을 특징으로 하는 알카리수 제조방법.

Images