[논문]무성방전형 오존발생장치 제작 및 수질 개선 특성

임헌찬; 김진규; 우성훈

문제 정의

또 수질의 생물학적 특성을 조사하기 위한 오존처리 전 . 후의 대장균 수 측정은 증류수를 희석한 시료 l#를 발효 배지(15#)에 옮겨 35['C]에서 48시간 배양하여 산출하는 평판집락법 (standard plate count)을 사용하였다[4-6].
본 연구에서는 무성방전을 중첩한 오존발생장치를 제작하여 방전특성 및 오존생성 특성을 조사하였으며, 또한 오존화 가스를 이용하여 수질개선에 대한 적용 가능성을 검토하고자 오존처리에 따른 하천수의 화학적 . 생물학적 특성도 조사하였다.
본 연구에서는 무성방전형 오존발생장치를 설계하여 제작한 후, 모의공기를 사용하여 방전특성 및 오존생성 특성을 연구하였으며, 생성된 오존을 수질환경개선 분야에 적용시킨결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

제안 방법

구성되어 있다. 내부전극과 외부 전극에서 무성방전을 발생시킴과 동시에 내부전극과 중심전극 사이에서도 무성방전을 발생시켜 중첩이 되도록 설계하여 제작한 것이다. 즉 오존발생장치는 중심전극-내부전극, 중심 전극-외부전극, 내부전극-외부전극 사이에서 발생되는 무성방전이 중첩되는 구조로 이루어져 있으며, 무성방전시 유전체인 납유리와 내열 강화유리(pyrex glass) 표면에 전하를 축적시켜 축적된 전하와 원료가스와의 반응에 의해 오존이 생성 된다.
오존처리에 따른 하천수의 화학적 . 생물학적 특성도 조사하였다.
생성된 오존을 이용하여 수질환경 개선 분야로의 적용 가능성을 검토하기 위하여 오존발생장치에서 생성된 오존화 가스를 하천수에서 샘플링한 물가 담겨진 반응 용기에 폭기시켜 수질오염 공정시험법을 기준으로 수질개선 특성을 조사하였다.
소비전력은 디지털 파워 메타를 이용하여 방전시의 방전관의 전력, NT의 전력손실, 선로손실 등을 포함한 NT 입력단에서 오존발생장치 전체 회로에 소모되는 전력값으로 측정하였다. 소비전력은 방전 전압이 증가할수록 방전 전압의 제곱에 비례하여 상승하는 것으로 나타났다.
암모늄태질소(NH#N) 및 총인(T-P)은 하천수에 시약으로서 Indophenol 및 Amonium Vanadate를 각각 용량 플라스크에 넣고 파란색 및 노란색으로 발색시켜 분광광도계 (HACK DR/2000)를 이용하여 636[nm] 및 882[nm] 파장에서 측정하였다. 총질소(T-N)는 초자전극법(Orion 920 A)으로써 NO₃의 양을 Kjeldhal 법으로서 NH, 를 정량하여 질소의 양을 측정하였다.
오존농도 및 오존발생량은 각각 5회 측정하여 계산하고 그 평균치를 채택하였으며, 측정 전 오존발생장치의 방전공간 내에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 전압을 인가하지 않고 유량을 10[C/min]으로 1분 정도 강제 배기시킨 후 측정하였다.
오존화가스를 이용하여 수질 개선 특성을 연구하기 위하여 오존생성효율이 최대일 때의 농도 l, 892[ppm]의 오존을 하천수에서 샘플링한 #의 물이 담겨진 반응 용기에 폭기시킨 후, 오존 처리 전·후의 물에 대한 화학적, 생물학적 특성을 조사하였다.
오존발생장치 내부로 유입하였다. 이때 오존농도를 측정하기 위하여 장치 내에서 발생한 오존화가스를 매 실험마다 Q3[2/min}로 샘플링하여 자외선 흡수 방식의 기상용 오존 모니터(0~100, 000[ppm], Okitronics #, Japan)로 측정하였다.
또 방전전압. 전류를 측정하기 위하여 고전압 분압기(주파수 대역 DC~50#, '내압 50[kV], 분압비 2000:1)에 의하여 감쇄된 전압과 무유도 저항(50[Q]±0.1[%])의 양단전압을 오실로스코프 (LeCroy 9350AL, 500[MHz], l[Gs/s])로 측정하였다. 소비전력은 디지털 파워메타9~500[V], 0~20[A], 0~ 99991W], 오차:±0.
화학적 산소요구량(COD)은 과망간산칼륨(KMnQt) 산화제를 사용하여 일정 시간 가열 반웅 후, 오염물질이 과망간산칼륨에 의해 화학적으로 무기산화물이나 가스체로 산화될 때 소비된 과망간산칼륨의 양으로부터 산소량을 측정하였다.

대상 데이터

내부전극 외측의 유전체는 내열 강화유리관(외경: 두께: 1.2[mm], 길이: 235[#]을 사용하였고, 관 외측 표면에는 구리선에 규석을 도금한 직경 Ifan]인 세선을 각각 5.0 [mm] 간격으로 하여 길이 130[mm] 범위 내에서 나선형으로 각각 26회 감아 외부전극으로 사용하였다.

이론/모형

수질의 화학적 특성을 알아보기 위한 측정 방법으로써 수소이온농도(pH)는 초자전극법(Orion 920 A)을 이용하였고, 용존산소(DO)는 휴대용 DO meter(toledo AG)를 이용하였다. 화학적 산소요구량(COD)은 과망간산칼륨(KMnQt) 산화제를 사용하여 일정 시간 가열 반웅 후, 오염물질이 과망간산칼륨에 의해 화학적으로 무기산화물이나 가스체로 산화될 때 소비된 과망간산칼륨의 양으로부터 산소량을 측정하였다.
총질소(T-N)는 초자전극법(Orion 920 A)으로써 NO₃의 양을 Kjeldhal 법으로서 NH, 를 정량하여 질소의 양을 측정하였다.
. 후의 대장균 수 측정은 증류수를 희석한 시료 l#를 발효 배지(15#)에 옮겨 35['C]에서 48시간 배양하여 산출하는 평판집락법 (standard plate count)을 사용하였다[4-6].

성능/효과

(1) 개발된 오존발생장치의 오존생성농도, 오존발생량 및 오존생성효율은 각각 최대 4, 750 [ppm], 2.37[g/h] 및 102.3[g/Wh] 의 특성을 가진다.
(2) 생성된 오존으로 하천수의 화학적, 생물학적 특성 개선을 통하여 수질 개선 분야에도 적용이 가능함을 확인하였다.
소비전력은 방전 전압이 증가할수록 방전 전압의 제곱에 비례하여 상승하는 것으로 나타났다. 그 결과, 최대소비전력은 27.4IW]로 나타났다. 이것은 방전전압이 증가하면 무성방전이 촉진되어 방전 휴지구간이 짧아지면서 방전전류는 증가하게 되고, 방전전류는 증가함에 따라 오존 발생 장치의 방전면적이 확대되어 유전체의 정전용량에 의한 축적에너지가 방전전압의 제곱에 비례함으로써 소비전력도 방전 전압의 제곱에 비례하여 상승하는 것이라고 사료된다.
또 과잉공급시 부영양화를 일으키는 암모늄태질소(NH₄-N) 및 총인(T-P), 총질소(T-N)와 같은 영양염류 등도 오존 처리함으로써 각각 감소함을 확인할 수 있었다.
사진 1은 오존처리 전과 오존처리 후의 대장균 살균 특성을 나타낸 것으로 처리전 하천수의 대장균은 1분 및 5분간의 오존처리를 하여 각각 98.9[%] 몇 100[%]까지 제거됨을 확인할 수 있었다.
소비전력은 방전 전압이 증가할수록 방전 전압의 제곱에 비례하여 상승하는 것으로 나타났다. 그 결과, 최대소비전력은 27.
입력전압을 각각 100, 120, 160, 200 및 22#로 변화시키면서 무부하시 NT의 출력전압을 조사한 결과, 6.83, 8.25, 10.97, 13.53 및 14.76BV]의 전압이 출력되는 전원장치의 특성을 얻었으며, 이때 방전전압은 7.5, 9.1, 12.5, 15.5 및 16.6 [kV]로 나타났다. 방전전압은 출력전압이 증가됨에 따라 직선적으로 상승하였는데, 이것은 출력전압이 증가함에 따라 방전공간이 확대되어 오존발생장치 에 가해지는 입력에너지가 상승하기 때문이다.
표에서와 같이 일반적으로 오존처리는 알카리성을 중성으로, 산성을 중성 상태로 하는 수소이온농도(pH) 완충효과가 있기 때문에 pH는 큰 변화를 보이지 않았으며, 용존산소 (DO)는 증가하고 화학적 산소요구량(COD)은 감소함을 알 수 있었다.

후속연구

본 연구에서 개발된 오존발생장치는 종래의 오존 발생 장치에 비해 효율이 상당히 개선되었음을 알 수 있으며, 차후 효율 개선 및 대용량으로의 개발을 통하여 수질 환경 개선 분야에 상용화하고자 한다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

무성방전형 오존발생장치 제작 및 수질 개선 특성
Trial Manufacture of Ozone Generator Using Silent Discharge Type and Improvement Properties of the Water Quality in the Lake 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

무성방전형 오존발생장치 제작 및 수질 개선 특성 Trial Manufacture of Ozone Generator Using Silent Discharge Type and Improvement Properties of the Water Quality in the Lake 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

임헌찬 (7) 김진규 (1)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

무성방전형 오존발생장치 제작 및 수질 개선 특성
Trial Manufacture of Ozone Generator Using Silent Discharge Type and Improvement Properties of the Water Quality in the Lake 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper