KR102371832B1

KR102371832B1 - 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법과 이산화염소 수용액이 혼합된 살균제

Info

Publication number: KR102371832B1
Application number: KR1020210103578A
Authority: KR
Inventors: 이학범
Original assignee: (주)삼성화학
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2022-03-08

Abstract

본 발명의 살균소독에 이용되는 이산화염소 수용액의 제조방법은 소독, 살균, 제균, 악취제거 효과를 제공하기 위해 이산화염소 용액 중 금속이온(Metal ions)이나 금속염(Metal salts)이 포함되지 않는 이산화염소 수용액의 제조방법에 있어서, 이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계; 수중에 희석된 이산화염소염 중의 양이온을 제거시키기 위해 이송수단에 의해 양이온교환수지와 접촉시키는 이온교환접촉단계; 상기 이온교환접촉단계를 통하여 양이온이 제거된 순수 이산화염소 수용액의 농도를 적절히 유지하기 위한 농도조절단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법과 이산화염소 수용액이 혼합된 살균제{METHOD FOR PRODUCING DISINFECTANT USING AQUEOUS CHLORINE DIOXIDE SOLUTION AND DISINFECTANT IN WHICH AQUEOUS CHLORINE DIOXIDE SOLUTION IS MIXED}

본 발명은 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법과 이산화염소 수용액이 혼합된 살균제에 관한 것이다.

멸균, 소독 및 악취제거 공정이라 함은 보호대상 물체의 표면 또는 그 내부에 분포하는 세균을 완전히 죽이거나 소멸시키는 것으로 멸균은 무균(無菌)의 상태로 만드는 조작임에 대해 소독은 대상으로 하는 물체의 표면 또는 그 내부에 있는 병원균을 죽여 전파력 또는 감염력을 없애는 것으로서 안전한 상태로 하는 조작을 말하며, 멸균은 소독과 악취제거의 가장 안전한 형태라고 할 수 있다.

소독이란 병원미생물을 죽이거나, 또는 반드시 죽이지는 못하더라도 활동하지 못하도록 감염력을 억제하는 조작으로 미생물의 오염을 방지하기 위해 사용된다. 살균은 모든 미생물을 대상으로 세균을 완전히 죽여서 무균상태로 하는 조작을 말하는 바 일반적으로 병원성 미생물은 외계에서는 저항력이 약하므로 비병원성의 미생물을 죽이 는 조건 보다 쉽게 죽일 수 있다.

미생물은 그 종류에 따라 살균작용에 대한 저항력이 다르며, 특히 포자 형성균의 경우에는 보통의 살균조건에서는 휴면상태로 있다가 조건이 좋아지면 다시 증식을 하게 되고 또한 같은 종류의 세균이라 해도 식품, 혈액, 가래, 분변 등의 단백질과 공존할 경우에는 생리식염수에 현탁된 경우보다 훨씬 저항력이 강해진다.

그런데 일반적으로 병원균이 전염될 때는 단백질과 공존해 있을 경우가 보통이므로 살균조건은 그 대상, 또는 목적에 따라 여러 가지 살균, 또는 소독방법이 이용되어야 한다

소독(消毒)은 병의 감염이나 전염을 막기 위하여 병원균을 죽이는 것으로, 특히 저항력이 없는 박테리아 포자와 같은 모든 미생물을 죽이지는 않으며, 모든 종류의 생물을 죽일 수 있는 극한 물리적/화학적 과정을 거치는 살 균보다는 그 영향이 덜하며, 햇빛, 열, 약품 등으로 소독을 진행하고 있다.

소독을 위한 가장 보편적인 방법으로 화학적 소독법을 이용하고 있으며, 화학적 소독법인 경우 소독력을 갖고 있는 약제를 써서 세균을 죽이는 방법이며, 여기에는 액체를 사용하는 경우와 기체를 사용하는 경우가 있으며 물리적 소독법은 완전하다고 할 수 있지만 대상물에 따라서는 실시할 수 없는 경우도 있다.

소독약의 구비할 조건은 살균력이 강하고 무해(無害)해야 하며, 취급하는 방법이 간단해야 하고, 소독대상물을 손상시키지 않으며 생산이 용이하고 값이 저렴해야 하며, 냄새가 없는 것이 바람직하다.

한편, 전염병 종류에 따른 소독 대상물을 살펴보면 다음과 같다.

첫째 장티푸스. 파라티푸스. 콜레라. 이질인 경우 경구전염으로 소화기계 전염병이기 때문에 환자의 분뇨, 토사 물, 잔여 음식물, 식기, 변소 등이 문제가 되며, 환자의 의류, 침구, 오물, 쓰레기통, 하수구 등을 소독해야 한다.

둘째 천연두, 성홍열인 경우 환자의 콧물, 객담, 농즙(膿汁), 오염기구, 의류, 침구, 운반기구, 환자의 음식기구, 침실의 방바닥, 간호인, 접촉자의 신체 및 의류 등에 소독을 실시한다.

셋째 대프테리아인 경우 유행성 뇌척수막염-환자의 콧물, 객담과 이들의 오염된 기구 및 환자가 사용한 식기, 서적, 완구, 침구, 병실 내의 방바닥 기타 물건 및 간호인의 의류, 신체 등에 소독을 실시한다.

넷째 폴리오인 경우 이질의 소독에 준하나 발병 초에는 디프테리아의 소독에 준한다.

이와 같이, 발병되는 균에 의한 피해를 줄이기 위하여 다양한 방법을 동원한 취약지역의 지속적인 방역소독을 실시하여 파리, 모기 등의 위생해충 구제와 전염병이 발생하기 쉬운 감염병을 사전에 예방하고자 많은 노력을 기 울이고 있다.

식품에 의해서 야기되는 병은 콜레라, 이질, 장티푸스 등과 같은 경구 전염병, 결핵, 탄저병, 브루셀라증 (살모넬라증), 조류독감(AI) 등 인축 공통전염병, 회충, 요충, 조충, 페디스토마, 간디스토마 등에 의한 기생충 병, 식중독(세균성, 자연독, 화학물질, 기타요인)이 있으며, 식인성 병해를 그 생성 원인에 따라 분류하면 식품 원재료의 본래성분이 유해, 유독성분이 있어서 병해가 발생하는 내인성, 식품의 생산, 생육, 제조, 가공, 저장, 유통 및 소비 등의 과정에서 외부로부터 유해, 유독물질이 혼입되거나 오염되어 병해를 일으키는 외인성 식품이 제조, 가공, 저장 및 유통되는 과정에서 물리적, 화학적, 생물학적 요인들에 의해서 식품 중 유독물질을 생성하여 병해를 일으키는 유인성으로 분류하고 있다.

또한, 전염병이 발생하기 위해서는 감염원, 감염경로, 숙주의 감수성이 필요하며, 질병발생이 이루어지려면 감염 원으로서 질적, 양적으로 충분한 병원체가 존재하여야 하며, 감염원에 충분한 접촉기회가 있어야 하고, 병원체에 감수성이 많은 사람들이 존재해야만 한다.

대부분의 전염병은 감염원, 감염경로, 감수성의 3가지 조건이 갖춰졌을 때에 발생하고 유행하게 되는데 전염 병은 일단 발생하면 식중독처럼 일과성으로 끝나지 않고 격리나 접촉자의 검변 소독 등 엄중한 대웅이 있어야 하는 면에서 식중독과 다르다.

따라서 영업자로서 가장 중요한 것은 철저한 예방이 중요하며 정기적으로 종사자의 검변을 실시해서 보균자가 없음을 확인해 두어야 하며 손가락 소독 등의 습관화가 중요하다.

이산화염소는 1814년 Humphrey Davy에 의해 처음 발견되었으며, 1900년 Berge에 의해 수처리용 살균제로 사용이 제안된 이후 미국, 유럽 등지 에서는 음용수 살균, 냄새 제거, 표백 등의 용도로 널리 사용되고 있으며, 특히, 1972년 이후 이산화염소는 염소와 달리 물속의 유기성 오염물질과 반응하여 발암물질인 트리할로메탄을 생성하지 않는다는 것이 밝혀졌다.

그러나 국내에서는 국내법상(수용액의 경우) 염소와 병행(후처리) 처리하여 철(Fe), 망간(Mn)등의 중금속 제거용도로 그 사용을 제한하고 있으나, 미국 식품의약국에서는 리스테리아균과 대장균 O157:H7, 살모넬라균(Salmonella sp.)을 최소 10만분의 1 수준까지 감소시킬 수 있는 효능을 살균제의 기준으로 제시하고 있는 바, 이산화염소의 효능은 식품의약국의 이 같은 규제 기준을 만족하고 있으며, 이 방법은 현재 사용 가능한 다른 어떤 살균 방법보다 과실과 야채를 오염시킨 리스테리아균을 박멸하는데 좋은 효과를 보이는 것으로 확인 되고 있으며 리스테리아균을 대상으로 삼은 이유는 다른 종류의 병원성 세균에 비해 이 세균을 제거하는 것이 특히 더 힘들기 때문인데 리스테리아균은 냉장고나 냉동고에서도 생존할 수 있을 만큼 강한 생명력을 갖고 있으며 그 활성을 제거하는 것이 어렵다고 알려져 있다.

이산화염소를 이용한 살균 방법의 장점 가운데 하나는 사과를 수확하기 전이나 후, 이를 이용한 가공 과정 등 어느 시기에든 적용할 수 있으며, 오염균을 제거하기 위해 가열 멸균 장치를 갖고 있지 못한 소규모 식품 가공 회사에서 이용하기가 용이하며, 더구나 가열에 따라 과실의 맛이 변하는 문제점을 피하는 장점도 갖는다.

상기와 같은 특성 이외에도 이산화염소는 대부분의 환경분야 적용에서 위해도가 높지 않으면서 균이나 바이러스를 사멸시킬 수 있다는 장점을 가지고 있음에 따라 지금까지는 이산화염소가 포함된 용액을 사람들이 식재료로 사용되는 식품의 신선도 유지나 위생상태가 불량한 상태의 장소나 대상물의 소독이나 위생처리, 정수처리를 위하여 식재료 표면이나 위생상태가 불량한 곳에 접촉시켜 살균, 소독의 효과를 얻도록 적용할 수 있다.

따라서 인체나 동물의 유익한 건강을 위하여 식재료로 사용되는 모든 식품의 신선도를 유지함은 물론 바이러스 나 세균이 존재하지 않거나 최소화될 수 있는 건강한 생활환경을 제공하기 위하여 액상의 이산화염소 소스(Source)가 신선도를 유지하기 위한 식재료 표면이나 멸균이나 소독이 필요한 위생처리할 곳에 직접적으로 접촉이 되지 않은 상태로 필요로 하는 모든 공간에서 증기상태의 이산화염소 소스가 존재하도록 제공하는 것이 필요 하다.

더욱이 과채류인 경우는 취급, 수송, 저장, 판매 과정 중에 계속해서 호흡 및 증산작용이 이루어져 선도가 저하되고 장기간 수송이 소요되는 수출 국가의 경우는 부패, 시듦, 노화촉진, 변질에 따른 클레임이 발생해 수확 후 수명 연장기술의 선진화는 지금도 매우 시급한 당면 과제가 되고 있으며 특히 후진국과 개도국의 유통 및 저장 중 부패로 인한 경제적 손실률이 최하 10%에서 무려 50%까지 이른 점을 감안하면 신선도 유지를 위한 수명연장 기술이 반드시 필요하고 경제성을 충족시키면서 간편한 식품의 저장기술 개발이 필요한 실정이다.

현재까지 이산화염소을 이용한 식품의 신선도 유지 및 소독이나 위생처리, 정수처리를 제공하기 위한 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.

한국공개특허 공개번호 제10-2017-0103219호에서는 반응조의 상부에서 하부 방향으로 소정의 길이로 형성된 관형상으로서 상기 반응조의 내측에 위치되되, 이산화염소나트륨 및 황산이 상단으로 유입되어 내측으로 유동되면서 혼합되는 반응관에 의해 이산화염소수가 발생되는 장치를 제안하고 있는 바, 상기 인용발명은 이산화염소나트륨과 황산과 반응하여 이산화염소가 발생하면서 황산나트륨의 부산물이 발생함에 따라 이산화염소 소스를 음용수의 소독제로 적용될 때 건강상의 문제가 발생할 수 있으며, 물체 표면에 소독제로 살포할 경우 최종 백화현상에 의한 미관상 문제를 발생시킬 수 있는 문제점을 갖는다.

한국등록특허 등록번호 제10-1807966호에서는 이산화염소나트륨과 구연산 등의 산을 설정된 시간간격으로 정량 공급 가능함에 따라 정량의 이산화염소 발생이 가능한 이산화염소 생성장치를 제안하고 있는 바, 상기 인용발명 은 설정된 시간에 이산화염소이 정량적으로 공급이 가능하다는 장점을 가지고 있으나, 부산물로 구연산나트륨이 발생됨에 따라 상기 한국공개특허 공개번호 제10-2017-0103219호에서 설명한 바와 같이 유사한 문제점을 갖는다.

한국공개특허 공개번호 제10-2017-0127271호에서는 이산화염소나트륨 수용액과 황산 수용액이 반응관을 통과하면서 생산수율이 높고 순도가 우수한 이산화염소를 발생시키고 반응조의 높은 농도에 따른 연결부품의 잦은 부식 문제가 개선된 구조를 제공하기 위하여 개선된 구조를 갖는 이산화염소 발생장치를 제안하고 있는 바, 상기 인용 발명의 구성에 의할 경우 부산물로 황산나트륨이 발생함에 따라 상기 한국등록특허 등록번호 제10-1807966호에서 설명한 동일한 단점이 나타낸다.

한국등록특허 등록번호 제10-1793957호에서는 이산화염소나트륨과 염산을 공급하는 기술구성에 의하여 원하는 저농도의 이산화염소가스를 균일하고, 지속적으로 발생시킬 수 있는 이산화염소가스 발생 장치를 제안하고 있으나 부산물로 염화나트륨이 발생됨에 따라 상기 한국공개특허 공개번호 제10-2017-0103219호에서 제시한 단점이 해소되지 않는다.

상기와 같은 종래기술에 비하여 본원 기술의 적용에서는 양이온 교환수지를 이용한 이온교환 방법에 의해 부산물이 전혀 발생하지 않고, 수중에 순수한 이산화염소이 생성되는 기술구성으로 이루어져 있음에 따라 종래발명 과의 기술구성이 전혀 다르다 할 수 있다.

또한 본 발명자는 국내·외 검색엔진을 통해 조사한 결과 이산화염소를 제공하기 위한 방법으로는 대부분 이산 화염소나트륨이 포함된 수용액에 유·무기 산(Acid) 공급에 의한 기술구성에 의해서 제시하고 있음에 따라 본원의 양이온 교환수지를 이용한 이온교환 방법에 의해 부산물이 전혀 발생하지 않고, 수중에 순수한 이산화염소이 생성되는 기술구성으로 이루어지는 이산화염소 용액의 제조방법 및 제조장치의 기술구성은 전무함을 확인하였다.

본원은 식품의 신선도 유지, 소독, 위생처리, 정수처리를 위한 순수한 이산화염소가 함유된 수용액을 제조할 수 있는 반면, 지금까지 연구, 개발된 순수한 이산화염소 용액 제공하기 위한 종래의 방법들은 부산물이 반드시 발 생되어 인체의 건강상 악영향을 끼칠 수 있으며, 백화현상에 의한 시각적 미장효과에 나쁜 결과를 줄 수 있는 문제점을 해소할 수 있다.

본원은 상기 배경기술에서 밝히고 있듯이 지금까지 수중에 이산화염소가 구성되도록 개발된 방법들은 모두 부산물이 발생되고 생성된 부산물이 식품분야에 적용될 때 인체나 보관 대상물에 악영향을 끼칠 수 있고, 물체 표면에 소독을 위하여 분무될 때 백화현상에 의한 시각적 불결함의 노출결과로 인하여 상용성에 큰 한계를 갖는 문제점을 해소하기 위한 방안을 찾기 위한 과제를 갖고 시작된 발명이다.

본원은 실내·외 위생상태가 불량한 환경이나 장소에 소독이나 위생처리를 위해 사용되거나, 식품의 보관 및 관리, 정수과정 중 소독, 살균, 제균제로 사용되는 이산화염소 용액 중 금속이온(Metal ions) 내지는 금속염(Metal salts)이 포함되지 않은 상태의 순수한 이산화염소(Chlorite, ClO2)를 제공하기 위한 수단으로 이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계와; 수중에 희석된 이산화염소염 중의 양이온을 양이온교환 수지와 접촉시켜 이온교환방법에 의해 양이온을 제거하기 위한 양이온접촉 양이온 제거단계와; 양이온이 제거된 이산화염소(ClO2) 수용액의 농도를 적절히 유지하기 위한 농도조절단계를 통하여 순수한 이산화염소 용액을 얻고자 하는 목적을 갖는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 살균소독에 이용되는 이산화염소 수용액의 제조방법은 이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계; 수중에 희석된 이산화염소염 중의 양이온을 제거시키기 위해 이송수단에 의해 양이온교환수지와 접촉시키는 이온교환접촉단계; 상기 이온교환접촉단계를 통하여 양이온이 제거된 이산화염소 수용액의 농도를 적절히 유지하기 위한 농도조절단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 이산화염소염의 희석단계는 이산화염소나트륨이나 이산화염소칼륨 중에서 선택되는 이산화염소염이 0.01ppm 내지는 35중량%의 농도로 희석되도록 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 양이온교환수지는 이온교환수지의 기초 고분자 모체부분을 R로 표시할 때 R-SO₃H 또는 R-COOH로 표시되는 양이온교환수지가 사용되어 이산화염소염 중의 양이온만 흡착, 제거시키는 공정으로 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 이산화염소의 농도조절단계는 양이온교환수지를 이용한 이온교환방법에 의해 만들어진 이산화염소가 0.01ppm 내지는 5중량%의 농도로 조절되어 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 살균제는 상기 제조방법에 의해 제조된 이산화염소 수용액이 혼합된 것을 특징으로 할 수 있다.

본원 관련 기술은 배경기술에서 밝히고 있듯이 지금까지 소독이나, 살균, 제균제로 사용하기 위한 이산화염소 제조수단은 대부분 유·무기산(Acid)이 공급됨에 따라 최종 수중에 포함된 성분들은 소독, 살균 및 제균 역할을 제공할 수 있는 이산화염소 중에 인체에 유해할 수 있는 알칼리 염(salts)의 부산물이 만들어져 공존됨에 따라 부산물에 의한 식품이나 정수 분야의 사용에 한계가 있을 뿐만 아니라 수중에 포함된 부산물이 물체 표면에 분무된 후 물이 증발, 건조된 다음 물체 표면에 백화현상이 발생하여 불량한 시각적 효과를 제공해왔던 문제점을 해소하는 효과를 제공한다.

나아가 본원은 수중의 이산화염소 중의 금속이온(Metal ions) 내지는 금속염(Metal salts)이 포함되지 않는 순수한 이산화염소(Chlorite)를 제공하여 백화현상이 발생하지 않으면서 인체의 건강에 악영향을 끼치지 않는 순수한 이산화염소 수용액을 제공하여 식품분야 및 사람의 주거환경을 개선하는 다양한 분야에 널리 이용될 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본원의 이산화염소 수용액의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본원에서 제공되는 이산화염소 수용액이 제공되도록 동력 수중펌프를 이용한 이산화염소 나트륨 용액을 양이온 교환수지로 통과할 수 있도록 적용되는 실시양태의 개념도이다.
도 3은 본원에서 제공되는 이산화염소 수용액이 제공되도록 무동력에 의한 이산화염소 나트륨 용액을 양이온 교환수지로 통과할 수 있도록 적용되는 실시양태의 개념도이다.
도 4는 본원에서 제공되는 이산화염소 수용액이 제공되도록 스프레이 건 타입을 이용한 이산화염소 나트륨 용액을 양이온 교환수지로 통과할 수 있도록 적용되는 실시양태의 사시도이다.
도 5는 본원에서 제공되는 이산화염소 수용액이 제공되도록 수동 배출펌프 타입을 이용한 이산화염소 나트륨 용액을 양이온 교환수지로 통과할 수 있도록 적용되는 실시양태의 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 2에서는 동력에 의해 다량의 순수한 이산화염소 용액을 제공하는데 목적을 두고 있으며, 도 1의 기술구성은 희석된 이산화염소 용액을 수중 용해된 이산화염소 나트륨 용액 저장부(600)에 저장하도록 하고, 동력펌프(900)의 구동에 의해 이산화염소 나트륨 용액이 양이온교환수지 저장부(500)로 이동하면서 반응식 1과 같이 양이온교환수지 저장부(500)에 저장된 양이온교환수지에 의해 이온교환을 하면서 이산화염소나트륨 중 나트륨이 양이온교환수지와 결합하고, 양이온교환수지에서 배출되는 수소이온은 수중에 수소이온 상태로 존재하면서 이산화염소 배출구(200)를 통해 금속이온과 염(Salts)이 존재하지 않는 순수한 이산화염소가 만들어지도록 구성되는 형태로 적용되어 질 수 있음을 나타낸 것이다.

[반응식 1]

양이온교환수지-SO₃H + NaClO₂ → 양이온교환수지-SO₃Na + ClO₂ + H

도 3에서는 위치의 높고, 낮음을 이용하여 무동력에 의해 다량의 순수한 이산화염소 용액을 얻도록 적용될 수 있는 실시양태를 나타낸 것으로, 도 2의 기술구성은 희석된 이산화염소나트륨 용액을 수중 용해된 이산화염소 나트륨 용액 저장부(600)에 저장하도록 하고, 이산화염소 나트륨 용액 저장부(600)보다 낮은 위치에 양이온교환 수지 저장부(500)가 위치되도록 하면, 무동력에 의해 이산화염소 나트륨 용액 저장부(600)에 저장된 이산화염소 나트륨 용액이 양이온교환수지 저장부(500)를 통과하면서 이산화염소 배출부(200)로 이동하여 상기 반응식 1에 의해 순수한 이산화염소가 만들어지도록 구성되는 형태로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 4에서는 가정집과 같은 소규모로 적용될 때 스프레인 건(Spray gun, 100)과 같은 작동방법에 의해 소량의 이산화염소 용액을 제공할 수 있음을 나타낸 것으로, 도 3의 기술구성은 희석된 이산화염소나트륨(이산화염소염) 용액을 수중 용해된 이산화염소 나트륨 용액 저장부(600)에 저장하도록 하고, 손으로 건작동부(300)를 전, 후로 작동시키면 펌프 몸체부(400)가 구동되면서 양이온교환수지 저장부(500)와 수중 용해된 이산화염소 나트륨 저장부(600)의 연결 라인이 진공이 걸리게 되어 수중 용해된 이산화염소염 저장부(600)에 저장된 이산화 염소나트륨 용액이 양이온교환수지 저장부(500)를 지나쳐 이산화염소 배출부(200)로 이동하면서 상기 반응식 1에 의해 순수한 이산화염소를 얻어 이용하도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 5에서는 흔하게 샴푸 배출수단과 같이 손가락으로 압력을 가하는 수동의 배출펌프(700)과 같은 수동방법에 의해 소량의 순수한 이산화염소 용액을 얻을 수 있음을 나타낸 것으로, 도 4의 기술구성은 희석된 이산화염소나트륨 용액을 수중 용해된 이산화염소나트륨 용액 저장부(600)에 저장하도록 하고, 손으로 누름버튼(800)을 상, 하로 작동하게 하면 펌프 몸체부(400)가 구동되면서 양이온교환수지 저장부(500)와 수중 용해된 이산화염소나트륨 저장부(600)의 연결 라인이 진공이 걸리게 되어 용기 내부의 수중 용해된 이산화염소나트륨 저장부(600)에 저장된 이산화염소나트륨 용액이 양이온교환수지 저장부(500)를 지나쳐 이산화염소 배출부(200)로 이동하면서 상기 반응식 1에 의해 순수한 이산화염소가 만들어지도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

따라서 본원은 실내·외 위생상태가 불량한 장소 및 환경에 소독이나 위생처리, 정수처리를 위해 사용되거나, 식품 및 정수 과정 중 소독, 살균, 제균제로 사용되는 이산화염소 용액 상에 금속이온(Metal ions) 내지는 금속 염(Metal salts)이 포함되지 않는 순수한 이산화염소를 제공하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계(S100)는 예를 들어 이산화염소나트륨 내지는 이산화 염소칼륨 중 1종의 이산화염소염이 선택된 후, 용도에 맞게 낮은 농도에서 높은 농도까지 자유롭고, 광범위하게 희석되어 사용될 수 있으며, 이의 희석 농도는 0.01ppm 내지는 35중량%의 넓은 범위의 농도로 희석된 후 다음 단계인 양이온 제거단계를 거쳐 0.01ppm 내지는 35중량% 농도의 수중에 용해된 순수한 이산화염소 용액을 제조할 수 있는 바, 다른 방법으로 이산화염소염의 희석단계에서 고농도의 이산화염소염으로 희석한 후 양이온 제거단계에 의해 나트륨(Na) 내지는 칼륨(K)이 제거된 고농도의 이산화염소을 제조한 다음 후기 단계인 이산화염소의 농도를 적절히 유지하도록 희석단계에서 0.01ppm 내지는 35중량% 농도의 수중 용해된 순수한 이산화염소 용액을 제조할 수 있다.

상기 양이온 제거단계(S200)는 나트륨(Na) 내지는 칼륨(K)과 결합된 이산화염소염을 알칼리 금속인 나트륨 내지는 칼륨을 제거하여 수중에 존재하는 알칼리 금속 내지는 알칼리 금속과 결합된 염(Salts)이 존재하지 않는 순수한 이산화염소 용액을 제공하기 위하여 이산화염소와 결합된 유일한 양이온만을 제거하고자 하는 것으로, 상기 양이온 제거단계는 양이온교환수지를 이용한 이온교환방법에 의해 제조되어 사용될 수 있는 바, 양이온과 음이온이 서로 결합된 이산화염소염을 이온교환 방법을 통해 알칼리 금속인 양이온을 제거할 수 있고, 이온교환은 어느 물질을 염류의 수용액과 접촉시켜 두었을 때 그 물질 속의 이온은 용액 속으로 나오고, 용액 속의 이온이 그 물질 속으로 들어가는 현상 즉, 용액 중의 다양한 이온들과 불용성 수지(이온 교환 수지) 사이에서 같은 전하(positive or negative)를 가진 이온들의 가역적 교환 반응의 이온교환체로서 이온교환 현상을 나타내는 물질을 사용하게 되는데, 본 발명에 사용하는 양이온 교환수지는 망상구조의 기초 고분자 모체에 교환기로서 술폰산기와 카르복실기 등을 결합시킨 것을 양이온 교환수지라고 하며, 나트륨 이온과 수소 이온 등과 같은 양이온을 교환시키게 되는데 이 수지를 물에 침투시키면 교환기인 부분은 무기산과 같이 전리한다.

이온교환수지의 기초 고분자 모체부분을 R로 표시하면 양이온 교환수지로 설폰산기 또는 카르복실기로 표시할 수 있으며, 수중에서 전리한다.

이에 따라, 본 발명에서는 수중에 용해된 이산화염소염(Chlorite salts) 중 나트륨 내지는 칼륨의 양이온을 양이온교환수지에 의해 이온교환되고, 넓은 농도범위의 순수한 수용성 이산화염소를 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 양이온 교환수지를 이용한 이온교환 방법에 의해 수중의 순수한 이산화염소는 용도나 양에 따라 제조 방법을 달리할 수 있는 바, 넓은 농도 범위의 수중 이산화염소 용액이 대량 필요로 할 경우 도 2와 같은 동력 수중펌프를 이용하거나 도 3과 같은 위치를 달리한 무동력 방법에 의해 이산화염소나트륨 용액을 양이온 교환 수지로 통과할 수 있도록 적용하여 다량의 순수한 수중 이산화염소 용액을 제조할 수 있으며, 개인적으로 소량의 순순한 수중 이산화염소 용액이 필요할 경우 도 4와 같은 스프레이 건 타입이거나 도 5와 같은 수동 배출펌프 타입을 이용한 이산화염소나트륨 용액을 양이온 교환수지로 통과할 수 있도록 적용되어 소량의 순수한 수중 이산화염소 용액을 제조할 수 있다.

상기 이산화염소의 농도조절단계(S300)는 특별한 제한이 없으며, 사용 용도에 맞게 이산화염소의 농도가 일정하게 유지할 수 있는 농도로 희석, 사용하면 모두 가능하다 할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계(S100)와; 수중에 희석된 이산화염소염의 양이온을 수중펌프 내지는 무동력 내지는 스프레이 건(Spray gun) 내지는 수동 배출펌프의 장치를 동원하여 양이온 교환수지와 접촉하도록 구성되는 이온교환 방법에 의해 양이온을 제거하기 위한 양이온 제거단계(S200)와; 양이온이 제거된 이산화염소 수용액의 농도를 적절히 유지하기 위한 농도조절단계(S300)를 포함하여 용도나 양에 따라 수중의 순수한 이산화염소을 제조할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 양이온이 제거된 이산화염소 수용액의 농도조절단계(S300)에서는 양이온이 제거된 이산화염소 수용액을 적정량의 물과 섞는 방법으로 진행될 수 있으며, 이에 교반기(미도시)가 이용될 수 있다.

상기 교반기는 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물이 담지되는 챔버와, 상기 챔버 내의 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물의 수위를 센싱하는 수위 센서와, 챔버의 내부에 배치되는 제1교반 유닛과, 챔버의 내부에 배치되며 상기 제1교반 유닛의 하측에 배치되는 제2교반 유닛과, 수위 센서로부터 신호를 전달받아 상기 제1교반 유닛과 상기 제2교반 유닛을 제어하는 전자 제어 유닛을 포함할 수 있다.

이 경우, 제1교반 유닛은 제1블레이드와, 상기 제1블레이드의 회전축을 형성하는 제1샤프트와, 상기 제1샤프트를 회전시키는 제1회전 모터와, 상기 제1회전 모터를 수직 방향으로 이동시키는 제1스텝 모터를 포함할 수 있다. 또한, 제2교반 유닛은 제2블레이드와, 상기 제2블레이드의 회전축을 형성하는 제2샤프트와, 상기 제2샤프트를 회전시키는 제2회전 모터와, 상기 제2회전 모터를 수직 방향으로 이동시키는 제2스텝 모터를 포함할 수 있다. 나아가 제1블레이드와 상기 제2블레이드는 상호 수직 방향으로 대향하도록 배치될 수 있다.

교반기는 상기 챔버 내에 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물이 담지되면 상기 수위 센서가 수면의 높이를 측정하여 센싱값을 생성할 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 수위 센서로부터 센싱값을 수신하여 수면의 수직 방향 중심면을 기준으로 상측에 상기 제1블레이드가 위치하도록 상기 제1스텝 모터를 제어하여 상기 제1블레이드와 상기 제1샤프트와 상기 제1회전 모터를 수직 방향으로 이동시킬 수 있으며, 수면의 수직 방향 중심면을 기준으로 하측에 상기 제2블레이드가 위치하도록 상기 제2스텝 모터를 제어하여 상기 제2블레이드와 상기 제2샤프트와 상기 제2회전 모터를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 그 다음, 상기 전자 제어 유닛은 상기 제1회전 모터와 상기 제2회전 모터를 제어하여 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드가 상호 다른 방향으로 회전하도록 회전시킬 수 있다. 그 결과, 교반기에서는 상기 챔버의 상측과 하측 각각에 상호 반대 방향의 소용돌이가 형성되어 교반 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 변형례에서는 상기 챔버는 내주면을 따라 폐쇄 루프 형태로 형성되는 레일과 상기 레일을 따라 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 와류형성돌기를 포함할 수 있다. 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드의 회전 시, 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드에 의해 형성되는 소용돌이는 상기 와류형성돌기에 부딪혀 2차 와류를 발생시킴으로써 교반을 촉진시킬 수 있는 동시에, 소용돌이의 흐름에 맞추어 상기 레일을 따라 이동하기 때문에 소용돌이와의 마찰에 의한 손상이 쉽게 발생하지 않아 유지와 관리에 용이할 수 있다.

나아가 본 발명의 다른 변형례에서는 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드의 회전 시, 상기 수위 센서에 의한 센싱값이 기준치를 초과한 경우 상기 전자 제어 유닛은 상기 제1블레이드의 회전이 우세하여 수위가 높아진 것으로 판단하여 상기 제1블레이드의 회전 속도를 현재 속도보다 느리게 줄일 수 있으며, 상기 수위 센서에 의한 센싱값이 기준치 이하인 경우 상기 전자 제어 유닛은 상기 제2블레이드의 회전이 우세하여 수위가 낮아진 것으로 판단하여 상기 제2블레이드의 회전 속도를 현재 속도보다 느리게 줄일 수 있다. 그 결과, 교반기에서는 적정 수위를 유지하며 상측 소용돌이와 하측 소용돌이가 계속적으로 균등하게 형성되므로 교반 효율을 높일 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법으로서,
이산화염소염을 물에 희석시키기 위한 이산화염소염 희석단계;
수중에 희석된 이산화염소염 중의 양이온을 제거시키기 위해 이송수단에 의해 양이온교환수지와 접촉시키는 이온교환접촉단계; 및
상기 이온교환접촉단계를 통하여 양이온이 제거된 이산화염소 수용액의 농도를 적절히 유지하기 위한 농도조절단계를 포함하며,
상기 농도조절단계는 교반기를 이용하여 이산화염소 수용액을 물과 교반하는 방식으로 진행되고,
상기 교반기는 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물이 담지되는 챔버와, 상기 챔버 내의 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물의 수위를 센싱하는 수위 센서와, 상기 챔버의 내부에 배치되는 제1교반 유닛과, 상기 챔버의 내부에 배치되며 상기 제1교반 유닛의 하측에 배치되는 제2교반 유닛과, 상기 수위 센서로부터 신호를 전달받아 상기 제1교반 유닛과 상기 제2교반 유닛을 제어하는 전자 제어 유닛을 포함하고,
상기 챔버는 내주면을 따라 폐쇄 루프 형태로 형성되는 레일과, 상기 레일을 따라 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 와류형성돌기를 포함하고,
상기 제1교반 유닛은 제1블레이드와, 상기 제1블레이드의 회전축을 형성하는 제1샤프트와, 상기 제1샤프트를 회전시키는 제1회전 모터와, 상기 제1회전 모터를 수직 방향으로 이동시키는 제1스텝 모터를 포함하고,
상기 제2교반 유닛은 제2블레이드와, 상기 제2블레이드의 회전축을 형성하는 제2샤프트와, 상기 제2샤프트를 회전시키는 제2회전 모터와, 상기 제2회전 모터를 수직 방향으로 이동시키는 제2스텝 모터를 포함하고,
상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드는 상호 수직 방향으로 대향하도록 배치되며,
상기 수위 센서는 상기 챔버 내에 양이온이 제거된 이산화염소 수용액과 물이 담지되면 수면의 높이를 측정하여 센싱값을 생성하며,
상기 전자 제어 유닛은 상기 수위 센서로부터 센싱값을 수신하여 수면의 수직 방향 중심면을 기준으로 상측에 상기 제1블레이드가 위치하도록 상기 제1스텝 모터를 제어하여 상기 제1블레이드와 상기 제1샤프트와 상기 제1회전 모터를 수직 방향으로 이동시키며 수면의 수직 방향 중심면을 기준으로 하측에 상기 제2블레이드가 위치하도록 상기 제2스텝 모터를 제어하여 상기 제2블레이드와 상기 제2샤프트와 상기 제2회전 모터를 수직 방향으로 이동시킨 다음, 상기 제1회전 모터와 상기 제2회전 모터를 제어하여 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드가 상호 다른 방향으로 회전하도록 회전시키며,
상기 전자 제어 유닛은 상기 제1블레이드와 상기 제2블레이드의 회전 시, 상기 수위 센서에 의한 센싱값이 기준치를 초과한 경우 상기 제1블레이드의 회전 속도를 현재 속도보다 느리게 줄이며, 상기 수위 센서에 의한 센싱값이 기준치 이하인 경우 상기 제2블레이드의 회전 속도를 현재 속도보다 느리게 줄이는 것을 특징으로 하는 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화염소염의 희석단계는 이산화염소나트륨이나 이산화염소칼륨 중에서 선택되는 이산화염소염이 0.01ppm 내지는 35중량%의 농도로 희석되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 양이온교환수지는 이온교환수지의 기초 고분자 모체부분을 R로 표시할 때 R-SO₃H 또는 R-COOH로 표시되는 양이온교환수지가 사용되어 이산화염소염 중의 양이온만 흡착, 제거시키는 공정으로 적용되는 것을 특징으로 하는 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화염소의 농도조절단계는 양이온교환수지를 이용한 이온교환방법에 의해 만들어진 이산화염소가 0.01ppm 내지는 5중량%의 농도로 조절되어 사용되는 것을 특징으로 하는 이산화염소 수용액을 이용한 살균제의 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 이산화염소 수용액이 혼합된 살균제.