해상 및 육상용 살균방식으로 UV를 사용하는 시스템이 주종을 이루고 있으며, 의료, 생활, 산업용 시스템에 널리 적용되고 있으며, 근래에는 평형수 처리 방식으로 UV를 적용하는 사례가 등장하고 있다. UV 광원으로는 다양한 램프가 있으며 그 중 제논플레시 램프는 강한 섬광형 방전과 함께 다량의 UV를 방출하는 특성이 있어 매우 효과적이다. 다만, 타 광원에 비하여 높은 방전전압으로 인하여 기존의 전원장치 설계 방식으로는 장치의 크기가 크고 복잡한 문제가 있었으며, 이를 개량하기 위한 본 연구에서는 트랜스포머의 자가 공진(self-resonance)을 이용한 설계 기법을 제안하며, 트랜스포머의 특정주파수에서 고유임피던스 성분을 이용하여 출력전압을 필터링하면 제논방전관이 자가 발진방식으로 동작하므로 종래의 회로구성보다 간단하고 경제적인 아크방전 파워 스테이지의 구성이 가능하다.
후춧가루에 존재하는 식중독 균을 저감화시키기 위한 방법으로 UV-C와 mild heat를 병합 처리 가능성을 타진하였다. Escherichia coli O157:H7 (ATCC 35150)와 Salmonella Typhimurium (ATCC 19585)를 후춧가루에 각각 $10^6$, $10^7CFU/g$ 수준으로 인위접종하여 $2.32W/cm^2$의 UV-C와 $60^{\circ}C$의 mild heat을 10분에서 70분 동안 처리하였다. 그 후 미생물 분석 및 후춧가루의 품질변화를 측정하였다. UV-C를 단독으로 70분 동안 처리했을 때 E. coli O157:H7과 S. Typhimurium는 각각 1.89, 2.24 log CFU/g 수준으로 감소하였지만, UV-C와 mild heat을 70분 동안 병합처리 했을 때는 각각 2.46, 5.70 log CFU/g으로 감소하였다. E. coli O157:H7 보다는 S. Typhimurium의 저감효과가 더 컸다. 색도는 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 UV-C와 mild heat 병합처리는 후춧가루에 존재하는 식중독 균을 사멸시키는 데 효과적이기 때문에 산업적인 살균처리 기술로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.
The concept of a non-contact type of UV disinfection system was introduced in this study. UV lamps and their quartz sleeves hang over the water surface and there is no interface between the sleeve and water. Obviously, there is no fouling. Based on optical laws and other UV distribution models, a detail mathematical model for a non-contact type UV disinfection system was developed in this study. Pathway length of UV light in a non-contact type photoreactor is longer than that in a submerged type photoreactor because the light is more refractive while passing through 3 interfaces of medium. But the pathway length passing through the water media is not significantly longer than that in a submerged type photoreactor so, the absorption of UV light by water is not significantly different from the other system. Due to the reflection effect, UV intensity is rapidly decreased as the horizontal distance from the light source is increased. The reflective attenuation in a non-contact type photoreactor is higher than that in a submerged type photoreactor. These mean that the short photoreactor is advantageous than the narrow-long photoreactor for the non-contact type photoreactor in an optical point of view.
E. coli, S. agalactiae, S. aureus는 젖소의 유방염을 유발하는 주요 원인균들이다. 이 균들은 분변 혹은 우유에 존재하며, 감염되지 않은 다른 개체로의 감염을 유발한다. 자외선은 소독제로서 이미 산업계 및 의료계에서 쓰레기 및 물의 살균에 사용되고 있으므로, 자외선을 이용하여 젖소의 유방염 확산을 방지하는 것의 실효성을 검증하였다. 분변의 함수율은 젖소 유방염 유발균의 증식에 영향을 미치지 않았고, 144시간 이상의 장시간 생존이 가능함을 확인하였다. 자외선의 조사 시, 조사하는 동안 우분뇨 및 톱밥을 교반하는 것이 교반하지 않는 것보다 균의 증식을 억압하는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 자외선의 살균력은 함수율이 낮을수록, 조사시간이 길수록, 조사거리가 짧을수록 더 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 실험을 통해 얻은 함수율, 조사시간, 조사거리, 교반 여부에 대한 결과는 환경 유래, 특히 우분뇨 유래 젖소 유방염의 감염을 예방하고자 할 때 자외선 살균기의 적용이 가능할 것이며, 현장에 적용할 살균기의 제작에 중요한 기초 자료로서 활용될 것이다.
Interest in application of ultraviolet light technology for primary disinfection that used for the treatment of water for consumption and wastewater has increased significantly in recent years. Analysis of these systems has been carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) procedure. It offers advantages over other techniques in specific circumstances. CFD has emerged as a powerful tool to aid design of a UV reactor by providing the UV dose delivered by the proposed reactor design and allowing engineers to evaluate alternative designs in much less time and at a reasonable cost. In this study, five different configurations of the apparatus depending on the location of the exit are evaluated in terms of maximum dose, minimum dose, flow patterns, particle tracks and transient dose. The configuration 3 results have higher minimum UV dose value and uniform particle distribution of the UV dose on the outlet than other's.
본 연구의 목표는 안정된 출력과 높은 효율을 갖는 저압 UV램프의 구동시스템을 설계하는 것이다. UV램프 시스템은 반도체공정, 살균 등 그 적용범위가 대단히 넓은 전력설비의 하나이며 고부가가치의 제품을 생산하기 위해서는 출력의 안정화 기술은 필수적이다. 본 연구에서 저압 UV램프의 구동시스템 설계 목표는 변환효율 90[%], 출력안정도 ${\pm}7.5[%]$, 램프출력은 300[W] 이상으로, 연구목표에 상응하는 결과를 얻을 수 있었으며 국내시장 선점에 유리할 것이고, 제품의 생산비를 낮추는 시도를 계속한다면, 수출도 가능할 것으로 예상된다. 또한 부가적인 보호회로가 개발되면, 자외선램프용 전자식 안정기의 신뢰성을 크게 재고시킬 것이다.
수처리 살균에 이용되는 자외선 소독은 기존 염소소독법의 문제점인 소독부산물 생성이 없어 실질적인 대안으로 널리 수행되고 있다. 본 연구에서는 368.6[nm] 자외선을 이용하여 소독에 대해 저항성이 강한 대장균(E.coli)의 분활성화 특성을 파악하고자 하였다. 실험에 사용한 자외선 소독 장비는 358.6[nm]의 파장을 방사하는 자외선 램프를 사용하여 제작하였으며 소독 반응조에서 시간에 따른 사멸 특성을 살펴보았다 자외선으로 60분간 대장균을 조사하였을 때 초기 30분간은 자외선에 큰 영향을 밭지 않았지만 30분 이후에 대장균이 점차적으로 사멸되어 60분이 경과하였을 때 83.3[%]의 사멸률을 보여서 일반적인 자외선 램프보다 살균효율이 미약한 것을 확인할 수 있었다. 또한 동력학적 접근방법으로 구한 비활성화율 계수 k값은 0.00868[$cm^2$]/([$mW{\cdot}s$])로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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