살균수에 해당하는 글
반응형
2

반응형

나노(마이크로)버블의 발생원리와 효과에 대해서 알아봅시다.

Startup|2019. 3. 5. 00:40
infom1
infom2
infom3
infom4
반응형

안녕하세요. 나노버블이란 별도의 화학약품 첨가없이 물과 공기만으로 발생하는 작은 거품으로  그 거품의 직경이 5마이크로미터(100만분의 1)이하의 크기라고 해서 마이크로미터 혹은 나노미터라고 불리우는 거품입니다.


기포생성과 소멸과정에서 순간 초고온(4000도씨) 초고압상태가 유도됨에 따라 온열 초음파를 일으키면서 대량의 음이온이 방출되게 됩니다. 이러한 특성으로 말미암아, 살균기능 및  정화효과를 통해서 다양한 산업분야(미용, 식음료, 수질개선 등)에 적용이 가능하게 하고 있습니다.


나노버블의 원리


일반적으로 발생하는 공기방울은 물속에서 급속하게 상승하여 소멸되는 반면에 나노버블은 다르게 물속에서 일정수준까지만 상승하여 물속에 체류하면서, 일정시간 이후에 완전히 용해 되는 특성을 가지고 있습니다.


일반기포와 나노버블의 비교(자료: Principle and applications of microbubble and nanobubble technology for water treatment, Chemosphere)


나노버블을 발생시키는 방법은 여러가지가 알려져 있지만 그 중에서 수중방전에 의한 것은 강력한 방전효과를 통해서 물분자이온을 수소이온과 산소이온으로 분해가 되게 됩니다. 


입자들이 활성화된 상태에서 수산화이온, 미산성차아염소산수, 과산화수소 등의 강력한 살균력을 가진 물질로 결합하게 됩니다. 이러한 과정에서 수산화 이온이 발생하게 되는 것입니다.



이 과정에서 마이크로버블 형태의 기포는 나노버블로 축소되고 발생하는 수산화라디칼(OH-)를 발생시키는 되, 이는 살균력과 난분해성 유기물질(대장균,포도상구균,살모넬라균 등)의 분해능력이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다.



나노버블의 효과


나노버블의 기체내부에는 초고압력이 작용하기 때문에 물속내부의 용존산소량이 증가하게 됩니다. 나노버블은 크기에 매우 작은 미세기포이기 때문에, 모공속으로 쉽게 침투하여 높은 세정효과를 발생시킵니다. 


모공속에 침투한 미세기포는 용존산소량이 높은 수준이기 때문에 각질제거와 피부의 보습효과 및 세정효과를 증진시키는 효과를 발생시킵니다. 


이러한 효과가 농업 및 식품분야에 적용된다면 잔류농약을 제거에 탁월하며, 또한 용존산소량의 증가는 농산물의 발아율 증가와 식품의 유통기한을 늘려주는 효과를 발생시킬 수 있는 것입니다.


물속에서 생성된 수산화라디칼이 초고압, 순간 초고온의 특성으로 물자체의 살균수화를 통해서 친환경적인 살균처리가 가능하며, 저온의 상태에서 살균처리 되게 됩니다. 


또한, 살균과정에서 환경호르몬이 발생하지 않고 살균처리된 살균수는 다시금 물로 환원되는 특성으로 2차오염이 발생하지 않습니다.


이러한 특성으로, 수산화 라디칼은 (-)성질을 가지고 있기 때문에 오염물질인 (+)이온에 흡착하여 오염물질은 표면으로 상승시킴으로서 정화효과를 발생시킵니다. 나노버블의 초음파와 초고압의 원리가 활용되면 초미세기포의 흡착력으로 수질을 정화하는 효과를 발생시키는 것입니다.


실제로 제품에 적용되면 아래와 같이 지속적으로 나노버블을 형성하게 되면서 하얗게 부유물이 떠오르게 되는데, 이는 강력한 살균력을 가진 과산화수소수의 성분을 가지게 됩니다. 또한 물속에 발생한 나노버블은 금방 사라지지 않고 기술력에 따라 다양한 시간을 머무르게 되는 것입니다.



이상으로 나노버블의 발생원리와 효과에 대해서 알아보았습니다.


반응형

댓글()

플라즈마(Plasma)살균의 원리와 효과에 대해서 알아봅시다.

Startup|2019. 1. 11. 14:18
infom1
infom2
infom3
infom4
반응형

안녕하세요. 요즘 나오는 정수기를 보시게 되면 플라즈마 기능이 삽입되어 있는 것을 더러 보실 수 있습니다. 정수기 판매사에서는 플라즈마가 99% 살균된 깨끗한 물을 마시는 것을 대대적으로 홍보하면서 제품이 우수하다고 합니다. 플라즈마 기술이 무엇이길래 99%까지 살균처리가 되는 것일까요?


플라즈마란 사전적인 의미로 이온화된 전기전도도를 띈 기체를 말하며, 우주에 존재하는 물질의 99%가 플라즈마로 이루어져 있다고 알려져 있습니다.


이러한, 플라즈마가 정수기에 어떻게 적용이 되는 원리가 무엇이며, 플라즈마 기술의 효과에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


플라즈마 살균원리


일반정수기의 경우 수도배관을 통해서 원수가 유입되면 내부필터를 통해서 유출수로 여과되어 우리가 일상생활에서 마실수 있는 정수물이 되는 것입니다. 따라서, 필터의 여과 성능에 따라서 중공사막방식의 필터, 역삼투압의 필터의 성능에 따라서 정수물의 수질이 결정되는 것입니다.




일반적으로 많이 사용되는 정수기의 구조이며, 이러한 구조에 다양한 기능(냉/온수, iOT등)을 접목하여 현재 사용하는 정수기가 되는 것입니다.


이러한 필터가 여과기능을 가지고 있다면 플라즈마기능은 이러한 여과 기능에 추가로 살균기능이라고 할 수 있습니다. 보통 물의 살균이라고 하면 고온으로 끓이는 방식도 있지만, 보통 정수기에 사용되는 플라즈마 기능은 수중저온플라즈마가 적용됩니다. 수중저온플라즈마란, 저온상태인 물속에서 전류가 방전되면서 플라즈마살균효과를 발현시키는 것을 말합니다.



유입원수에서 기본적인 필터성능으로 통해 여과가 되지만, 여과수에 잔존한 미세미생물의 경우에는 여과기능만으로는 제거가 힘들기 때문에 전기전도율이 높은 플라즈마판을 활용해서 유출수로 산출되는 것입니다. 이러한 플라즈마판은 보통 전기전도체율이 우수해 방전효과가 뛰어난 재료를 보통사용하나, 보통 사용되는 것은 티타늄 백금도금기판이라고 할 수 있습니다.


이러한 플라즈마판으로 방전을 시키게 되면 안전성에 대한 문제가 있을 수 있기 때문에 별도의 PCB기판을 부착하여 안전설계가 동시에 적용되게 됩니다. 따라서, 플라즈마 기능이 들어간 정수기 제품의 경우 PCB기판과 조그만 플라즈마판넬이 부착되어 있는 것을 볼 수 있습니다.




이러한 플라즈마기능이 어떤 절차에 의해서 살균처리되는 지에 대해서 알아보겠습니다. 당초 수돗물/지하수는 상수도에서 염소처리된 물을 방출하게 됩니다. 이후 각 가정의 배수관을 타고 들어와 정수기의 유입수로 들어와서 정수기의 여과장치를 거쳐 플라즈마 살균처리가 되면 수소이온이 분리되는 것입니다.


이러한 수소가 물속에 붙어있는 세균체 이온과 결합하며 세균이 사멸되며, 이후 수산화 이온과 결합해서 물로 환원되는 것입니다.





플라즈마 살균효과


물의 이온화를 통해 플라즈마 살균처리된 살균수의 일반적으로 검증된 효과는 다음과 같습니다.


① 화학약품을 사용하지 않는 친환경 살균

플라즈마 살균은 일부 염화나트륨을 첨가하는 방식도 있지만 보통은 물만으로 수중방전을 통해 전기분해를 통해서 살균수로 적용하기 때문에 화학약품의 첨가로 인한 부작용을 방지할 수 있습니다. 물속에 대장균, 콜레라균, 포도상구균, 녹농균, 살모넬라균 등 각종세균을 99% 살균처리함과 동시에 빠른 시간에 살균처리가 가능합니다.


② 세균증식 억제효과

가정이나 직장으로 배수관을 통해 오는 물이 오염된 원인은 여러가지가 있지만 그중에서 건물내부의 배수관이 오염된 경우가 많습니다. 이렇게 오염된 배수관이 오래되어 세균이 늘어붙은 것을 바이오필름이라고 하는데, 이러한 수관에서는 지속적으로 오염된 물을 마실 수 밖에 없는 것입니다.



물론, 수관을 교체하는 것이 가장 좋은 방법이자 직접적인 방법이지만, 현실적으로 높은 비용과 물리적한계로 어려운부분입니다. 정수기의 플라즈마 기능을 통한 살균을 통해서 세균이 증식하는 것을 막아줄 수 있습니다. 살균처리된 물 속에는 세균의 제거와 동시에 세균이 증식하기 힘든 차아염소산수(HOCl)환경이 만들어 지기 때문입니다.


③ 소독효과

플라즈마기능사용으로 인한 정수기 내에는 마이크로나노버블이 발생하게 되며 지속적으로 하얗게 기포가 생기게 됩니다. 이렇게 생긴 나노버블은 수중속에서 머물러 있게 되는 되, 이러한 나노버블의 파열에 의한 산화작용으로 소독효과를 발생시키게 되는 것입니다.


이러한 살균수의 소독효과는 보통 농산물의 농약을 제거하거나 수산물의 세척을 위한 용도로 많이 사용하게 되며, 이와 함께 미세한 침투가 가능한 세척작용으로 오랜기간 신선도를 유지해줄 수도 있습니다.


지금까지 플라즈마 살균원리와 플라즈마 살균효과에 대해서 알아보았습니다. 정수기에서 쉽게 마시는 물도 오염상태에 따라 큰 질병으로도 커질수 있기때문에, 가족의 건강을 지키는 필수적인 깨끗한 환경을 만드는 것도 중요한 듯합니다.


공감은 블로그 주인장에게 큰 힘이 됩니다.^^

반응형

댓글()