년도

2006

분야

산학연협력연구

연구과제명

UF 멤브레인 확산에 의한 환경 친화적인 살균세정기술개발

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책임자/기관

강 호 교수/충남대

연구기간

2006. 4 - 2007. 2(11개월)

참여 연구원수

6 명

연구사업비

35,000만원

연구목적

학교와 같은 대형급식소, 고속도로 휴게소, 음용수, 식품공장등에서 사용하는 물을 일반용수나 지하수, 상수도를 사용하게 된다. 이러한 물들의 살균소독여부는 사람들의 건강과 직간접적으로 연관되어 있다. 이러한 물을 소독하는 방법들이 여러 가지가 있지만 그 중에 오존에 의해 고도 산화 및 살균 소독이 가장 효과적이라 할 수 있다.
이러한 자연 물질 중 가장 산화력이 강한 강력한 오존을 물속에 고농도로 확산 용해시켜 그 강력한 산화 작용으로 각종 중금속, 유기화합오염물질, 발암물질 등을 제거하고 박테리아, 바이러스 등 각종 세균을 단시간 내에 완전하게 박멸하도록 한다. 이러한 무균의 깨끗하고 맑은 음용수를 만들어 내도록 하기 위해 오존을 최대한 작은 입자로 물속에 확산 용해시켜 높은 농도의 오존과 균일한 분포를 갖도록 해야 한다.
이를 위해 오존을 오존에 강항 PVDF 멤브레인을 사용하여 통과시키고 Counter Flow로 물을 통과 시켜 0.04-0.2um 의 UF 멤브레인 기공을 통해 오존이 물속에 확산되어 균일하게 녹도록 하고 이를 더 활성화 하기 위해 초음파를 사용하여 오존의 기포를 터 작게 하고 오존과 물의 접촉을 최대화 하여 고농도의 오존 살균수를 생산하는 기술을 개발 한다.

주요내용

오존발생기에서 발생한 오존을 기공이 0.04 ~ 0.2 크기의 한외여과막인 멤브레인을 통한 확산작용에 의한 고농도의 균질의 오존 농축수를 생산하는 환경 친화적인 살균세정기술 개발을 위해 다음과 같은 연구개발 내용에 의해 기술을 개발한다.

1. 오존발생장치에 대한 이해
적용할 오존발생장치를 이해하고 발생하는 오존의 농도와 확산에 의한 오존의 용해도와 농도, 분산효율을 정의 한다.

2. 멤브레인에 의한 확산작용
UF 멤브레인에 의한 오존의 용해와 확산 메카니즘을 규명하고 효율적인 UF 멤브레인의 구조를 통해 물과의 용해속도와 오존입자크기 및 확산속도 규명한다.

3. 초음파에 의한 오존 용해기술
UF 멤브레인을 통해 오존의 크기를 최소화하고 오존과 물의 접촉을 최대화하기 위해 초음파를 사용하고 초음파 진동자의 위치와 진동부의 크기 등을 규명한다.

4. 시스템 개발
UF 멤브레인과 초음파를 이용한 환경 친화적인 고농도 오존살균수를 제조할 수 있는 모듈과 시스템을 개발하여 오존이 물속에 균질하게 고농도로 용해되도록 최적화 한다.

5. 장치설계
시스템을 콤펙트화 하고 최적화하는 장치를 설계하여 산업용은 물론 가정용으로 사용할 수 있도록 장치를 설계하고 설계 데이터를 도출하여 이후 계속적인 업그레이드를 통해 최상의 장치가 설계되도록 한다.

6. 컨트롤러개발
장치를 최적화하여 자동으로 장치가 가동되도록 컨트롤러를 개발하여 최적화한다. 초음파 발진기와 오존발생기와의 유기적으로 연계하여 최적의 효과를 낼 수 있도록 한다.

연구결과 활용

본 연구 성과는 학교와 같은 단체급식소의 식자재의 살균소독 을 통해 식중독과 같은 세균에 의한 감염을 사전에 차단하는데 사용하고 식료품 공장, 음료수 생산 공장, 반도체공장의 살균세정은 물론 가정에서의 살균세정수로 폭넓게 적용할 수 있다.