KR20190079270A - ICT(Information and Communications Technologies)기술이 적용된 오존을 이용한 우수 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 오존을 이용한 우수 정화 시스템은, 우수(雨水)를 취수하기 위한 우수 취수 장치, 상기 우수 취수 장치로부터 공급받는 우수를 물리적으로 정화하기 위한 우수 정화 장치, 상기 우수 정화 장치에서 물리적으로 정화된 우수를 오존을 이용하여 살균 정화시키는 오존수 정화장치 및 별도의 저장 공간에 저장된 저장수를 상기 우수 정화 장치로 공급하는 저장수 공급 장치를 포함하고, 상기 오존수 정화장치는, 외관을 형성하는 하우징, 펌프에 의해 유입되는 물의 클러스터를 전기장에 의해 분리시키는 클러스터분리부, 오존발생기로부터의 오존가스를 유입시키고 원수의 역류를 방지시키기 위한 역류방지부, 상기 클러스터분리부를 통과한 물과 상기 역류방지부를 통해 유입되는 오존가스를 혼합하는 기액혼합부 및 상기 기액혼합부를 통과한 혼합수를 오존가스의 혼합을 촉진시켜 공급하는 기액혼합 라인믹스장치를 포함함으로써, 우수를 오존을 이용하여 정화하되, 잉여 오존가스를 최소화하고 오존수의 용해율을 극대화하여 오존을 이용하여 우수가 음용이 가능한 정도로 정화될 수 있도록 한다.

Description

ICT(Information and Communications Technologies)기술이 적용된 오존을 이용한 우수 정화 시스템{SYSTEM OF PURIFYING RAIN USING OZONE}

본 발명은 우수를 정화하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존을 이용하여 빗물을 정화하는 시스템에 관한 것이다.

오존은 산화작용을 통해 미생물들을 불활성화시키고 무해한 산소로 분해되어 식품산업 등에서 유용하게 사용될 수 있는 잠재성 높은 항균물질이라 할 수 있다.

오존은 불소 다음으로 산화력이 높아 유기물, 무기물 등과 높은 반응성을 가지고, 살균, 탈취, 탈색 효과가 있어, 염소보다 훨씬 더 빠르게 미생물을 사멸시키고, 처리과정 중에 pH를 조절할 필요가 없으며, 오존을 이용한 살균법은 다른 가공법에 비해 초기 설비비가 저렴하고 식품의 표면뿐만 아니라 조직 내부까지 살균할 수 있어 이에 대한 관심이 늘어나고 있는 실정이다.

이런 오존수의 기능에도 불구하고 활용되지 못한 점은 오존이 미생물 살균 효과가 있음에도 불구하고 오존가스 0.1ppm의 농도에서도 코와 목에 자극을 주고, 1ppm에서는 두통을 일으킬 수 있는 독성이 문제가 되기 때문에, 오존 발생장치에 오존가스 분해장치 및 오존수 세척탱크의 덮개를 설치하여 작업장에 오존가스 농도가 높아지는 것을 주의하여야 하기 때문이다.

이러한 이유로 오존가스를 오존수로 변환시켜 가정이나 산업설비에서 이를 이용하는 기술이 많이 개발되고 있다.

그러나, 기존의 오존수 제조방법에 의하면 그 용해율이 7~30% 정도 밖에 되지 않아 많은 잉여 오존가스가 발생하여 불필요하게 노출된 인체 및 기타 물질들은 오존의 강력한 산화력 때문에 좋지 않은 영향을 받게 되는 문제가 있었다.

한편, 아직 개발이 덜 진행되어 식수가 부족한 지역에서는 빗물을 모아서 그대로 음용수로서 사용하는 경우가 있는데, 정화되지 않은 빗물을 음용하는 경우에는 각종 세균성 질환에 노출될 우려가 있고, 환경적 요인으로 인한 위해요소는 더욱 증가하고 있다.

또한, 오존수 설비는 적절한 시기에 적절한 관리를 요함에도 원격지에 시설이 설치되는 경우, 관리자가 상주할 수 없기 때문에 그 관리에도 한계가 있을 수밖에 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 고안된 것으로서, 본 발명은 우수를 오존을 이용하여 정화하되, ICT(Information and Communications Technologies) 기술을 적용하여, 원거리에서도 장비의 작동상태를 확인 및 이상 작동 발생시 관리자에게 알림기능이 작동되고, 즉시 음용을 중단하고 조치를 취할수 있도록 하며, 잉여 오존가스를 최소화하고 오존수의 용해율을 극대화하여 오존을 이용하여 우수가 음용이 가능한 정도로 정화될 수 있도록 하는 우수 정화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 오존을 이용한 우수 정화 시스템은, 우수(雨水)를 취수하기 위한 우수 취수 장치, 상기 우수 취수 장치로부터 공급받는 우수를 물리적으로 정화하기 위한 우수 정화 장치, 상기 우수 정화 장치에서 물리적으로 정화된 우수를 오존을 이용하여 살균 정화시키는 오존수 정화장치 및 별도의 저장 공간에 저장된 저장수를 상기 우수 정화 장치로 공급하는 저장수 공급 장치를 포함하고, 상기 오존수 정화장치는, 외관을 형성하는 하우징, 펌프에 의해 유입되는 물의 클러스터를 전기장에 의해 분리시키는 클러스터분리부, 오존발생기로부터의 오존가스를 유입시키고 원수의 역류를 방지시키기 위한 역류방지부, 상기 클러스터분리부를 통과한 물과 상기 역류방지부를 통해 유입되는 오존가스를 혼합하는 기액혼합부 및 상기 기액혼합부를 통과한 혼합수를 오존가스의 혼합을 촉진시켜 공급하는 기액혼합 라인믹스장치를 포함한다.

그리고, 상기 기액혼합 라인믹스장치는, 원통형 하우징, 상기 원통형 하우징의 중심축에 끼워져 삽입되는 다수의 믹싱부재를 포함하고, 상기 믹싱부재는 타공판 및 베인 부재를 포함한다.

또한, 상기 타공판은 원판에 대칭적인 홀이 형성된 대칭형 타공판 및 원판에 홀이 비대칭적으로 형성된 비대칭형 타공판을 포함한다.

여기서, 상기 베인 부재는 복수의 블레이드를 구비하고, 평판 블레이드를 포함하는 스트레이트 베인 또는 라운드진 형태의 블레이드를 포함하는 플렉스 베인인 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 베인 부재는 상기 타공판의 후단에 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 기액혼합부는, 물과 오존가스가 혼합된 혼합물을 공급하는 공급부, 외형을 이루는 본체, 상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 공급부로부터 상기 혼합물을 공급받아 분사하는 제1분사부와, 상기 제1분사부에서 상기 혼합물을 분사시켜 거품을 생성하는 거품발생부와, 상기 거품발생부를 거쳐 생성된 거품이 혼합수로 변환되고 변환된 혼합수를 상기 본체의 내면에 분사시키며 상기 본체의 내부압력을 상승시키는 하나 이상의 제2분사부를 구비하는 오존수생성부 및 상기 본체에 상기 제2분사부를 통해 분사된 혼합수를 배출하는 배출부를 포함하여, 상기 거품발생부를 통해 상기 혼합물을 거품으로 변환하여 접촉면적을 증가시켜서 용존 가스량을 상승시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오존수 정화장치에는 복수의 센서가 구비되고, 상기 복수의 센서로부터 수집되는 데이터를 저장하는 별도의 데이터베이스가 구비되며, 상기 복수의 센서에 의한 계측 데이터의 원격 송신이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면,

첫째, 우수를 고농도의 오존수에 의해서 정화시킴으로써 우수를 음용으로 이용할 수 있다.

둘째, 우수 이외에도 지표수나 지하수를 또한 정화시킴으로써 복합적으로 활용이 가능하다.

셋째, 초기 우수를 배제함으로써 정화 효능을 보다 향상시킬 수 있다.

넷째, 우수 정화시스템을 모듈화하여 지붕으로부터 모아지는 우수를 정화시킬 수 있도록 하여 효율적이다.

다섯째, 모듈화된 우수 정화시스템의 지붕이 접이식 태양전지판으로 구성됨으로써, 좁은 공간에서도 활용이 가능하고, 태양전지판에 의해서 동작될 수 있도록 하여 효율적이다.

여섯째, 우수의 정화 과정 및 시설의 상태를 실시간으로 모니터링 및 제어함으로써 원격지에서도 유지 보수의 필요 여부를 모니터링하고 제어할 수 있어, 필터의 차압에 의한 교체주기 알림, 오존발생기의 정상작동 여부, ORP센서의 탑재를 통한 오존수농도 실시간 계측, 전기전도도 및 온도센서를 통한 원수 및 처리수의 변화 계측 등 수질 유지에 차질이 없도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 우수 정화 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 우수 정화 시스템의 오존수 정화장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 오존수 정화장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 오존수 정화장치의 하부 일 구성을 도시한 것이다.
도 5 내지 도16은 본 발명에 따른 오존수 정화장치의 일 구성을 별도로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 태양전지 차양장치를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 오존을 이용한 우수 정화 시스템을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 오존을 이용한 우수 정화 시스템은, 우수 취수 장치(20), 우수 정화 장치(30), 저장수 공급 장치(40) 및 오존수 정화장치(10)를 포함한다.

우수 취수 장치는 우수(雨水)를 취수하기 위한 장치로서, 본 발명은 상수 시설이 부족한 지역에 구축되어, 우수 취수 장치에 의해 우수를 취수하여서 우수를 정화하여 음용까지 가능하도록 하기 위한 시스템이다.

우수 취수 장치는 우수를 취수할 수 있도록 설비되어, 취수한 우수를 우수 정화 장치로 공급한다.

우수 정화 장치(30)는 필터링조(31)와 저장조(32)로 구분되어, 우수를 물리적으로 정화시킨다.

필터링조(31)는 다수의 스크린에 의해서 우수에 포함된 오염물질이 걸러질 수 있도록 하고, 이 같이 걸러진 우수가 저장조(32)에 저장되도록 한다.

저장조(32)에 저장된 우수는 일정량 이상 저장된 후 펌프 등의 가동에 따라오존수 정화장치(10)로 공급되어 오존수 정화장치(10)에서 오존에 의해 화학적으로 정화되어 이용되도록 한다.

한편, 저장수 공급장치(40)는 지표수, 지하수 또는 정수를 저장하고, 필요에 따라 이를 오존수 정화장치(10)에 의해 정화하여 사용할 수 있도록 하기 위해서, 우수 정화 장치(30)의 저장조(32)로 저장된 지표수, 지하수 또는 정수를 공급한다.

이를 선택적으로 운용함으로써 복합적이고, 지속적인 식수의 공급이 가능할 수 있도록 한다.

다음으로, 도 2는 본 발명에 따른 오존수 정화장치를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 오존수 정화장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 오존수 정화장치의 하부 일 구성을 도시한 것이다.

도2 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 일 구성인 오존수 정화장치(10)는 하우징(H), 오존발생기(O), 필터링부(100), 클러스터분리부(200), 펌프(P), 기액혼합부(300), 역류방지부, 기액혼합 라인믹스장치, 배오존처리부(160) 및 제어부(C) 등으로 구성된다.

하우징(H)은 외관을 형성하고, 필터링부(100), 클러스터분리부(200), 펌프(P), 기액혼합부(300), 역류방지부, 기액혼합 라인믹스장치 및 제어부(C) 등이 수용되는 공간을 제공하며, 외부에 조작스위치(S)가 마련된다.

오존발생기(O)는 오존가스를 발생시키기 위한 구성으로 하우징(H) 내로 오존가스를 공급하기 위한 구성이다.

하우징(H)에 내포되는 필터링부(100)는, 복수로 마련될 수 있으며 오수를 정수하기 위해서는 유입된 물이 필터링부(100)를 거치도록 구성할 수 있으며 정수된 물이 유입되는 환경에서는 생략될 수 있다.

펌프(P)는 조작스위치(S)의 제어에 의해 제어부(C)의 신호에 따라 동작하여 물을 끌어들여 기액혼합부(300)로 공급하기 위한 구성이고, 클러스터분리부(200)는 기액혼합부(300)로의 라인 상에 설치되어 공급되는 물의 클러스터 단위를 축소시키기 위한 구성이다.

물은 많은 수의 물 분자가 클러스터(Cluster)를 형성하여 이루어진다. 클러스터의 크기가 작아지면 물 맛이 좋아지고, 용해성, 삼투성, 활력성 등이 좋아진다는 연구결과들이 발표되고 있다. 본 발에서는 물이 단순히 오존가스와 결합되는 것이 아니라, 클러스터분리부에 의해 클러스터를 축소시킴과 동시에 물과 접촉하는 전기장의 세기 및 접촉시간을 극대화하여 물에 함유된 미네랄 등 고유의 물성에 변화를 주지 않고, 용해력, 대사력, 삼투력, 활성력 등의 성징을 증대시켜 오존수의 기능을 극대화한 것이다.

도5를 참조하면, 클러스터분리부는 분리판(210), 승압기(220), 전극봉(230) 등을 포함한다.

분리판(210)은 유로를 통해 유입되는 물의 경로를 강제시킴으로써 물이 접하는 전기장의 세기와 접촉시간을 강제하기 위한 것으로, 물의 경로에 수평한 방향으로 형성된다.

승압기(220)의 (+)극이 전극봉(230)과 연결되고, 승압기(220)의 (-)극은 클러스터분리부에 연결되어 일반전기(220V)를 고전압으로 승압시켜 전극봉(230)으로 하여금 고전기장을 유발시키게 한다. 전극봉(230)은 승압기(220)의 (+)극이 전기적으로 연결되는 스테인리스바와, 스테인리스바를 감싸는 세라믹층으로 이루어진다. 이러한 전극봉(230)은 클러스터분리부의 내면과 이격되게 배치됨과 아울러 분리판(210)과 저촉되지 않도록 배치되며, 단순한 바의 형태일 수 있으나, 물이 최대한의 전기장의 영향을 받을 수 있도록 하나 이상의 절곡부를 가지는 대략 L자 또는 ㄹ자 형상 또는 그 이상 절곡된 형상을 가진다.

기액혼합부(300)는 오존발생기(O)로부터 공급되는 오존가스와 클러스터분리부(200)를 통과한 물을 고농도로 혼합하는 구성이며, 오존가스는 역류방지부를 거쳐 공급된다.

역류방지부는, 역류방지밸브(410), 보조역류방지유닛(420) 및 바이패스 수단을 포함한다.

역류방지밸브(410)는, 가스가 공급되는 공급관으로 원수가 역류하는 것을 방지하기 위한 것이다. 도6 및 도7에서 그 일 예를 들었지만 이러한 기능을 수행한다면 이에 국한되지는 않는다.

몸체(411)는, 대략 외면이 단차진 원통형으로, 상단 내부에는 수용공간(412)이 형성되고, 하단에는 수용공간(412)의 내경보다 작은 투입구(430)가 수용공간(412)과 연결되어 형성된다.

또한, 몸체(411)의 상부 및 하부에는 수나사가 형성되고, 원수가 지나가는 라인에 몸체(411)의 하부가 끼워져 나사결합된다.

헤드부(440)는, 대략 외면이 단차진 원통형으로, 상단은 개구되고, 하부에는 몸체(411)의 상부에 나사결합하도록 암나사가 형성되며, 몸체(411)의 내부에는 암나사와 개구를 연결하는 유입구가 형성된다. 이에 따라, 헤드부(440)가 몸체(411)에 결합하면, 헤드부(440)의 개구, 유입구, 수용공간(412) 및 투입구(430)가 차례대로 연결된다.

여기서, 헤드부(440)의 상단에는 가스를 공급하는 공급관과 연결되도록 캡(450)이 나사결합될 수 있다.

그리고, 유입구를 개폐하기 위한 이동편(460) 및 스프링(470)을 포함한다.

이동편(460)은, 대략 상단이 반구형으로 형성되되 외경이 수용공간(412)의 내경에 대응하고, 하단은 상단의 외경보다 작게 형성되며, 이동편(460)의 상단 둘레에는 길이방향으로 적어도 하나의 통로(460a)가 형성된다.

또한 이동편(460)은, 수용공간(412)에 삽입되어 상하로 이동한다.

이에 따라, 이동편(460)이 수용공간(412)에 삽입되면, 이동편(460)에 형성된 통로(460a)에 의해서 유입구와 투입구(430)가 서로 연결된다.

스프링(470)은, 이동편(460)의 하단에 끼워지고, 수용공간(412)에 삽입된다.

이에 따라, 스프링(470)이 이동편(460)을 상부로 밀고 있어서, 평상시에는 이동편(460)이 유입구를 차단한 상태를 유지한다.

여기서 이동편(460)은, 하단의 표면적이 상단의 표면적보다 크게 형성되고, 이동편(460)의 하단에는 홈이 더 형성될 수 있다. 이는 이동편(460)이 유입구에 밀착된 상태에서 원수가 수용공간(412)에 채워지면, 이동편(460)의 상부 쪽과 하부 쪽은 압력평형이 이루어진다. 왜냐하면, 원수가 이동편(460)의 통로(460a)를 통해서 이동편(460)의 상부에도 원수가 채워지기 때문이다. 이때, 이동편(460)의 하단의 표면적이 상단의 표면적보다 크기 때문에 원수가 이동편(460)을 상부로 밀고 있어서 이동편(460)이 하부로 이동하는 현상이 제거된다.

만약, 이동편(460)의 상단의 표면적이 하단의 표면적보다 크게 형성되면, 원수가 이동편(460)을 상부로 미는 힘 보다 하부로 미는 힘이 더 커져서 이동편(460)이 순간적으로 하부로 이동하여 유입구가 순간적으로 열릴 수도 있다.

하지만, 본 발명에서는 이동편(460)의 하단의 표면적이 상단의 표면적보다 크기 때문에 원수가 이동편(460)을 하부로 미는 힘 보다 상부로 미는 힘이 크기 때문에 유입구가 열리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이동편(460)의 외경이 수용공간(412)의 내경에 대응하므로 이동편(460)이 전후좌우로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 외부에서 충격 또는 진동이 가해져도 이동편(460)이 전후좌우로 유동하는 것을 방지함으로써, 유입구가 개방되는 것을 견고하게 차단할 수 있다.

보조역류방지유닛(420)은, 도6에 도시된 바와 같이, 오존가스공급기(O)와 연결되어 가스를 공급받아 역류방지밸브(410)로 공급하며, 공급되는 가스의 압력을 일정하게 유지함과 동시에 가스공급수단으로 원수가 역류하는 것을 2차적으로 차단하는 것으로, 본체(421), 부력밸브(422)를 포함한다.

본체(421)는, 내부에 일정한 크기의 내부공간이 형성된 대략 길이가 긴 탱크 형태로, 상단에는 오존가스공급기(O)와 연결되도록 가스를 주입받는 가스유입부(423)가 마련되고, 역류방지밸브(410)와 연결되도록 가스공급부(424)가 마련된다.

또한 본체(421)는, 본체(421)의 하부로 원수가 유입되도록 본체(421)의 하단에 라인과 연결되는 원수유입부(425)가 마련되고, 본체(421)의 하부 일측에는 본체(421)의 내부로 원수가 일정량 이상 유입되면 원수를 본체(421) 밖으로 배출하는 오버플로부(426)가 마련된다. 이에 따라, 오버플로부로 인하여 본체(421)의 내부에는 일정범위의 압력을 형성할 수 있어서 가스를 원활하게 공급할 수 있다.

부력밸브(422)는, 대략 구 형태로, 물에 뜨는 가벼운 재질로 형성되고, 본체(421)의 내부에 삽입된다.

이에 따라, 본체(421)의 하단으로 원수가 유입되면, 부력밸브(422)가 원수에 의해서 상승하고, 일정량 이상의 원수가 본체(421)의 내부로 유입되면 오버플로부(426)를 통해서 원수를 본체(421) 밖으로 배출한다.

또한, 원수의 압력이 갑자기 크게 상승하면, 원수가 본체(421)의 내부로 급 상승하면서 부력밸브(422)가 본체(421)의 상단에 밀착되어 본체(421)의 상단을 차단한다. 따라서, 부력밸브(422)가 본체(421)의 상단을 차단함으로써, 원수가 가스공급수단으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

만약, 가스의 압력이 갑자기 크게 상승하면, 원수가 본체(421) 밖으로 배출되고, 부력밸브(422)는 하부로 이동하며, 가스는 오버플로부(426)를 통해서 본체(421) 밖으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 본체(421)의 내부가 고 압력으로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 오버플로부(426)는 주지된 기술을 이용하는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 바이패스수단은 역류방지밸브(410)의 전단과 후단에 형성되는 체크밸브(480) 및 바이패스밸브(490)로 구성된다. 오존수의 농도와 용량을 능동적으로 조절하기 위해 필요시 체크밸브(480)에 의해 흐름을 차단시키고 바이패스밸브(480) 간 바이패스관을 형성함으로써 물을 바이패스시킨다.

도9 내지 도13은 기액혼합부(300)를 도시한 것으로, 기액혼합부(300)는 유입된 물과 오존가스를 고농도로 혼합시킨다.

기액혼합부(300)는, 본체(310), 공급부(320), 혼합수생성부(330), 배출부(340), 버블발생부(350), 압력측정부(360), 감압밸브(370)를 포함한다.

본체(310)는, 대략 상단 및 하단이 막힌 원통 형태이고, 하단에는 내부에 잔존물을 제거하도록 밸브(V)가 설치된다.

공급부(320)는, 공급관(321), 가압펌프(322) 및 유량조절부(323)를 포함한다.

공급관(321)은, 대략 파이프 형태로 본체(310) 및 후술할 몸체(331)를 수평하게 관통하여 설치된다. 이때, 공급관(321)의 끝단에는 공급관(321)에 허용압력 이상으로 압력이 상승하면 공급관(321)의 압력을 제거하도록 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.

가압펌프(322)는, 공급관(321)과 연결되고 몸체(331)의 외부에 배치되며, 물과 오존가스가 혼합된 혼합물을 공급관(321)에 공급한다.

유량조절부(323)는, 공급관(321)과 연결되되 가압펌프(322)와 본체(310) 사이에 배치되고, 혼합물의 공급량 및 혼합물의 분사압력을 조절한다.

혼합수생성부(330)는, 몸체(331), 거품발생부(332), 제1분사부(333), 타공판(334), 다리(335) 및 제2분사부(336)를 포함한다.

몸체(331)는, 대략 상단 및 하단이 막힌 원통형으로 본체(310)보다 작게 형성되며, 본체(310)의 내부에 배치되되, 몸체(331)의 하단과 본체(310) 사이에 다리(335)가 설치되어 대략 본체(310)의 내부 중간에 배치된다.

거품발생부(332)는, 대략 원통형태의 메쉬(M)가 몸체(331)의 내부 천장에 설치된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 거품발생부(332)는 메쉬(M)를 사용하였지만 동일한 구멍 또는 크기가 서로 다른 구멍이 형성된 타공판(미도시)이 사용될 수 있다.

제1분사부(333)는, 공급관(321)과 연결되는 수직관(333a)이 몸체(331)의 내부에 배치되고, 수직관(333a)의 상단에 회전노즐(333b)이 설치되되, 회전노즐(333b)이 메쉬(M)의 중앙에 삽입된다. 이때, 공급관(321)으로부터 혼합물을 공급받아서 메쉬(M)에 혼합물을 분사시키면, 혼합물이 메쉬(M)를 통과하면서 거품이 생성된다. 이에 따라, 혼합물의 접촉면적이 커져서 오존가스가 물에 잘 용해된다.

타공판(334)은, 대략 원판형태로 복수의 구멍이 형성되고, 수직관(333a)에 끼워지되 메쉬(M)의 하단에 설치된다. 즉, 거품발생부(332)에서 생성된 거품이 타공판(334)의 구멍을 통해 아래로 떨어짐으로써, 거품의 체류시간을 연장할 수 있고 거품이 사그라지면서 혼합수가 생성된다. 이에 따라, 기체가스와 액체의 결합시간을 연장함으로써 기체가 액체에 잘 녹아든다.

제2분사부(336)는, 몸체(331)의 하부에 배치되되 몸체(331)의 둘레에 복수가 설치된다. 즉, 타공판(334)을 통해 떨어진 혼합수는 몸체(331)의 바닥에 모이고, 바닥에 모인 혼합수는 제2분사부(336)를 통해 후술할 버블발생부(350)로 분사된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 제2분사부(336)는 분사범위를 넓히기 위해서 분사노즐이 복수로 형성되거나 수직인 길이 방향으로 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2분사부(336)는 분사노즐이 후술할 버블발생부(350)를 향해 형성될 수 있다.

배출부(340)는, 일단은 본체(310)의 하부 둘레에 설치되어 본체(310)와 연결되고, 상부로 꺾여 형성된다. 또한, 배출부(340)는 본체(310)의 내부에 남아있는 잉여가스를 배출시키도록 배출부(340)의 상단에 배기부(341)가 설치된다.

버블발생부(350)는, 대략 복수의 구멍이 형성되되 직사각 형태의 타공패널을 사용하고, 제2분사부(336)에 대응하도록 몸체(331)의 상부 둘레에 복수가 설치된다. 이에 따라, 제2분사부(336)에서 분사된 혼합수가 부딪쳐 거품이 생성되고, 혼합수의 접촉면적이 늘어나면서 기체가 혼합수에 한번 더 녹아들어 양질의 혼합수가 생성된다.

압력측정부(360)는, 본체(310)의 상단에 설치되고, 본체(310)의 내부압력을 측정한다.

감압밸브(370)는, 본체(310)의 외부에 배치되되 일단이 본체(310)의 상단과 연결되고 타단은 공급관(321)과 연결되며, 본체(311)의 상단 연결 부위를 개폐한다. 즉, 압력측정부(360)로부터 측정된 압력이 설정압력(4K)을 초과하면 감압밸브(370)가 열리면서 본체(310)의 내부압력이 공급관(321)으로 바이패스되어 본체(310)의 내부압력이 떨어진다.

추가적으로, 상술한 배출부(340)의 배기구(341)를 통해 배출되는 잉여 오존가스를 최소화하기 위해 배오존처리부(160)가 더 구성된다.

도16에 도시된 것과 같이, 배오존처리부(160)는 자외선접촉부(161), 오존파괴 여과재부(162), 전기컨트롤부(163), 배출부(164)로 구성된다.

본 발명은 자외선에 취약한 오존가스를 254nm자외선램프에 노출되게 하고, 오존을 분해하는 성질을 가진 오존파괴 여과재(162-1)를 통과시킴으로써 유해가스의 배출을 최소화하였다. 즉, 자외선접촉부(161)는 배기구(341)로부터 형성되는 배기관(미도시)을 감싸는 스테인레스 스틸 소재의 외관으로 구성되며, 내부에는 자외선램프를 구성시키고, 이를 전기컨트롤부(163)에 구성되는 전기컨트롤장치와 연결시킴으로써 자외선램프에서 자외선이 방출되어, 그 빛이 석영관(161-1)과 오존파괴 여과재부(162) 사이 공간을 지나는 오존을 파괴시킴으로써 오존가스를 자외선과 접촉시켜 분해되도록 한다.

자외선접촉부(161)는 자외선램프와 이를 감싸는 석영관(161-1)으로 구성되며, 석영관(161-1) 하단의 2개의 타공을 통해 오존파괴 여과재부(162)로 통한다.

자외선램프는 하단에 위치하는 전기컨트롤부(163)와 연결되어 자외선접촉부(161)에 전원을 공급하고, 전체 시스템의 가동시에만 점등된다. 이를 통해 32와트/254nm의 빛을 가함으로써 오존가스가 최대한 분해되고, 이를 거친 오존가스는 그 후단에 배치되는 오존파괴 여과재부(162)를 거침으로써 재차 오존을 파괴하여, O3 형태에서 O2의 형태로 환원시키는 역할을 한다.

자외선접촉부(161)와 오존파괴여재부(162)를 경유한 잉여 오존가스는 최종적으로 배출부(163)로 자연스럽게 외부로 배출되도록 한다.

한편, 도11에 도시된 바와 같이 제2분사부(336)는, 버블발생부를 향해 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2분사부(336)에서 분사되는 오존수가 버블발생부(350)에 골고루 뿌려진다.

여기서, 도12에 도시된 바와 같이 타공판(334)은, 서로 다른 크기의 구멍이 복수로 형성될 수 있다. 이에 따라, 메쉬를 통해 생성된 혼합수와 거품이 타공판(334)에 체류하면서 함께 내려갈 수 있다.

도13에 도시된 바와 같이 버블발생부(350)는, 서로 다른 크기의 구멍이 복수로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2분사부(336)에서 분사된 혼합수 및 거품이 버블발생부(350)를 통과하면서 혼합수는 한번 더 거품이 되고 분사된 거품은 그대로 통과하여 접촉면적을 극대화하여 혼합수에 잔류하는 기체가스가 더욱 많은 양이 녹아들어 양질의 혼합수를 생성할 수 있다.

이와 같이 혼합된 오존수는 기액혼합 라인믹스장치를 통과한 후 내부 또는 외부의 저장부에 저장되거나 직접 공급되게 된다.

도14 및 도15를 참조하면, 기액혼합 라인믹스장치는 원통형 하우징(510), 다수의 믹싱부재로 구성된다.

기액혼합 라인믹스장치는 기액혼합부를 통해 혼합된 오존수의 오존가스 용해율을 더욱 증진시키는 역할을 하는 것으로서, 오존수가 다수의 믹싱부재를 경유하면서 오존가스의 접촉면적과 접촉시간을 늘림으로써 오존가스의 용해율을 높이는 것이다.

즉, 이를 위해 다수의 믹싱부재가 기액혼합 라인믹스장치의 중심축에 끼워지는데, 다수의 믹싱부재는 대칭형 타공판(520), 비대칭형 타공판(530) 및 베인 부재를 포함한다.

대칭형 타공판(520)과 비대칭형 타공판(530)은 원판에 형성된 홀을 통과하면서 용해가 잘 이루어지게 하고, 또한 회전에 의해서 보다 잘 섞이도록 하는 것이다. 그리고, 베인 부재는 블레이드의 회전에 의해서 오존기체가 물에 잘 용해될 수 있도록 접촉면적과 접촉시간을 연장시킬 수 있다.

대칭형 타공판(520)은 원판 상에 둘레를 따라 대칭적으로 홀(521)이 형성되고, 비대칭형 타공판(530)은 원판 상에 배열이 비대칭적인 홀이 형성되고, 크기 또한 보다 큰 홀(531)과 보다 작은 홀(532)로 비대칭적으로 형성된다.

이러한 대칭형 타공판(520)과 비대칭형 타공판(530)을 모두 거침에 의해서 혼합수의 유동 방향이 저지 및 변경되면서 보다 잘 믹싱이 이루어지게 한다.

또한, 대칭형 타공판(520)과 비대칭형 타공판(530)은 복수로 배열 가능하다.

다음의 베인 부재는 타공판을 통과한 혼합수를 하우징(510) 단면상 직경 방향으로의 회전을 유도하여 혼합을 촉진시키기 위한 것으로, 타공판의 후단에 마련되고, 도 14의 예시는 복수의 평판 블레이드로 구성되는 스트레이트 베인(540)이며, 도 15의 예시는 복수의 라운드진 블레이드로 구성되는 플렉스 베인(550)에 해당한다.

이상과 같이 우수 또는 지표수, 지하수나 정수를 고농도의 오존을 이용하여 정화함으로써 식수 등이 부족한 지역에서 식수로서도 이용이 가능할 정도로 정화되도록 한다.

나아가, 우수 정화 장치와 오존수 정화장치는 도 17과 같이 정화실(1)에 패키지화되어 구성되거나, 모듈화되어 세트로서 제작되어 보다 간편하고 편리하게 해당 지역에 배치될 수 있도록 할 수 있다.

이에는 전력공급장치가 마련되어 우수 정화 장치 및 오존수 정화장치에 필요한 전력이 공급될 수 있도록 하고, 저장시설이 외부 환경적 위해로부터 보전될 수 있도록 한다.

또한, 정화실(1) 내외에 각종 센서 및 촬영수단을 구비하여 장치들의 작동 여부와 수질 상태 등을 모니터링할 수 있도록 하여 식수로 사용될 정화수가 위험에 노출되는 일이 없도록 철저한 관리가 가능하게 하며, 모니터링 결과에 따라 별도의 제어수단을 통해서 원격으로 장치들을 제어할 수 있도록 구현된다.

즉, 우수취수장치 수위센서, 오존수 정화장치 내의 수위센서, 펌프의 압력센서, 기타 전원센서, 온도센서 등에 의해 장치의 설비적 측면과 오존수 수질에 관한 계측이 가능하도록 한다.

그리고, 계측된 데이터는 별도의 데이터베이스에 저장될 수 있게 함으로써, 데이터를 활용할 수 있도록 한다.

또한, 이와 같이 수집된 데이터는 연계 API를 통해 웹이나 모바일을 통해서 모니터링이 가능하도록 구현시킨다.

한편, 정화실(1)의 지붕은 태양전지가 부착된 태양전지 차양장치(2)가 구비됨으로써 태양전지에 의해 집광되는 에너지를 전력공급에 이용할 수 있도록 한다.

이러한 태양전지 차양장치(2)는 도시와 같이 필요시 전동 방식에 의해서 힌지를 기준으로 펼쳐질 수 있도록 마련되어, 보다 효율적인 집광이 가능하게 하고, 또한 정화실(1)에 내리쬐는 햇빛을 최대한 차단시키는 차양시설의 역할을 동시에 할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

20 : 우수 취수 장치
30 : 우수 정화 장치
40 : 저장수 공급 장치
10 : 오존수 정화장치
1 : 정화실
2 : 태양전지 차양장치

Claims (7)

1. 우수(雨水)를 취수하기 위한 우수 취수 장치;
   상기 우수 취수 장치로부터 공급받는 우수를 물리적으로 정화하기 위한 우수 정화 장치;
   상기 우수 정화 장치에서 물리적으로 정화된 우수를 오존을 이용하여 살균 정화시키는 오존수 정화장치; 및
   별도의 저장 공간에 저장된 저장수를 상기 우수 정화 장치로 공급하는 저장수 공급 장치를 포함하고,
   상기 오존수 정화장치는,
   외관을 형성하는 하우징;
   펌프에 의해 유입되는 물의 클러스터를 전기장에 의해 분리시키는 클러스터분리부;
   오존발생기로부터의 오존가스를 유입시키고 원수의 역류를 방지시키기 위한 역류방지부;
   상기 클러스터분리부를 통과한 물과 상기 역류방지부를 통해 유입되는 오존가스를 혼합하는 기액혼합부; 및
   상기 기액혼합부를 통과한 혼합수를 오존가스의 혼합을 촉진시켜 공급하는 기액혼합 라인믹스장치를 포함하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기액혼합 라인믹스장치는,
   원통형 하우징;
   상기 원통형 하우징의 중심축에 끼워져 삽입되는 다수의 믹싱부재를 포함하고,
   상기 믹싱부재는 타공판 및 베인 부재를 포함하는,오존을 이용한 우수 정화 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 타공판은 원판에 대칭적인 홀이 형성된 대칭형 타공판; 및 원판에 홀이 비대칭적으로 형성된 비대칭형 타공판을 포함하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 베인 부재는 복수의 블레이드를 구비하고, 평판 블레이드를 포함하는 스트레이트 베인 또는 라운드진 형태의 블레이드를 포함하는 플렉스 베인인 것을 특징으로 하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 베인 부재는 상기 타공판의 후단에 배치되는 것을 특징으로 하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 기액혼합부는,
   물과 오존가스가 혼합된 혼합물을 공급하는 공급부;
   외형을 이루는 본체;
   상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 공급부로부터 상기 혼합물을 공급받아 분사하는 제1분사부와, 상기 제1분사부에서 상기 혼합물을 분사시켜 거품을 생성하는 거품발생부와, 상기 거품발생부를 거쳐 생성된 거품이 혼합수로 변환되고 변환된 혼합수를 상기 본체의 내면에 분사시키며 상기 본체의 내부압력을 상승시키는 하나 이상의 제2분사부를 구비하는 오존수생성부; 및
   상기 본체에 상기 제2분사부를 통해 분사된 혼합수를 배출하는 배출부;를 포함하여,
   상기 거품발생부를 통해 상기 혼합물을 거품으로 변환하여 접촉면적을 증가시켜서 용존 가스량을 상승시키는 것을 특징으로 하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 오존수 정화장치에는 복수의 센서가 구비되고, 상기 복수의 센서로부터 수집되는 데이터를 저장하는 별도의 데이터베이스가 구비되며, 상기 복수의 센서에 의한 계측 데이터의 원격 송신이 가능한 것을 특징으로 하는, 오존을 이용한 우수 정화 시스템.

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