Nano Bubble

나노버블
Nano Bubble

‘나노’란 1미터의 1/10억을 나타내는 단위로 사용되는 
1나노미터(㎚)의 줄임말이다.


1나노미터는 머리카락 두께의 1/80,000~1/100,000에 해당하는 크기이고, 수소 원자 10개를 나란히 늘어놓은 정도의 길이이다.


1나노가 커지면(1,000배) 마이크로미터가 되고, 
마이크로미터가 더 커지면 (1,000배) 밀리미터,
다시 커지면 (1,000배) 1미터의 크기가 된다.

'나노버블'이란 육안으로는 확인이 불가한 

1마이크로 미터(㎛) 이하 크기의 기포를 뜻한다.


기포의 크기가 나노 단위까지 작아지게 되면 기포는 물의 표면까지 상승할 충분한 부력을 잃는다.

[화우나노텍 나노버블 발생장치를 통한 나노버블 실제 계측 영상]


나노버블은 음전위[ -12mV]를 띄고 있어 브라운 운동을 통해 나노 입자 상태로 물속에서 장시간 부유하는 상태로 남아있게 된다.


 일반적인 기포와 달리 나노버블은 산소나 기타 기체를 전달하는 효율이 크며 이러한 특징으로 나노버블은 다양한 산업에 긍정적인 작용을 할 수 있다.

OH 라디칼
OH Radical

물 속에 부유하고 있는 기포가 소멸될 때 

발생하는 OH 라디칼(Hydroxyl Radical)은 

산화력이 강해 살균, 소독, 탈취 및 분해 능력이 

강력한 자연계 산화물질이다.


OH 라디칼은 오염 물질과 반응 후에는 

산소와 물로 환원하여 인체에는 무해하며,
오존의 2,000배, 태양의 자외선보다 180배 정도 

빠른 살균 속도를 지닌다.

물 속에서 기포가 소멸될 때 나타나는 

OH라디칼(Hydroxyl Radical)은 

순간적으로 강한 열 에너지와 진동 에너지를 발생하여 

살균 및 소독, 정화, 분해, 탈취에 효과적이다.

효능 및 응용분야

화우나노텍의 기술력을 통해  나노버블(미세기포) 속에 고농도 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 오존(O3), 

수소(H2)등의 기체를 주입할 수 있으며,


나노버블 산소수(Nano Bubble O2 water) 

나노버블 이산화탄소수(Nano Bubble Co2 water) 

나노버블 오존수(Nano Bubble O3 water)

나노버블 수소수(Nano Bubble H2 water) 

등을 활용해 다양한 산업에 적용할 수 있다.


수질 개선 및 정화 

*하천, 본류, 지류 개선

*생태계 개선, 녹조 제거 

이산화탄소(CO2)제거 및 활용 

*공기 중 포집된 이산화탄소(CO2)를 

나노버블과 결합하여 제거 및 활용


상수도/하수도


*수질용존 산소량 증가 살균력 지속

*육안 이물질 흡착, 오염물질 제거

(하수도, 호수, 연못 - 수질개선, 세균제거)


농업분야


*수경재배, 온실, 화훼농장 

(성장촉진, 생산증대)
*과일 및 야채 (당도, 생산력 증가)

*농약 대체, 가축분뇨 (오염제거, 정화)



축산 분야


*축산 분뇨, 오폐수 정화 (이물제 제거, 살균) 

*양돈, 양계, 축사 (전염병 방제)


수산 분야


*수산물 (굴, 생선 등 - 세척 및 살균)

*양식장 (수질 개선, 세균 제거, DO 증가)

*횟집, 활어차 (신선도 유지, 수질 개선)

*식품제조공장 (세척, 살균)

식품 혼합재 (식감 향상 - 어묵 등)*


공업 분야


*토양 오염 (중금속, 기름 제거)

*염색, 제지 분야 (오염수 제거)

*선박 평형수 (세균 제거) 

*산업용 재료 표면, 배관 (유분 제거, 세척) 

*반도체 부품, 의료 기자재 (세척 및 살균)

*화학 처리품 정화 효과




생활 분야


*세차장, 워터파크, 수영장
(이물질 제거, 소독)

*골프장 (잔디 농약 대체, 성장 촉진)

*아파트 급수  
(의료 세탁, 식기세척 등 효과 증대)

*피부 건강 및 미용 개선



표면마찰 나노버블 제조 기술 

Surface Friction Nanobubble Manufacturing Technology

화우나노텍의 제품은 흐르는 기-액 혼합물에 전단력이 가해져 유입된 기포가 미세하게 쪼개지는 표면 마찰 방식을 통해 나노버블을 생성합니다. 원수에 기체를 주입해 만들어진 기-액 혼합물은 나노버블 호스를 통과할 때 벽면과 마찰을 일으키게 됩니다. 이 때 발생된 속도구배에 의해 혼합물 내 기포는 연속적으로 분할되며 최종적으로 나노버블의 형태가 됩니다.

나노버블의 특성

1. 나노 크기로 부력이 거의 없어

물속에서 입자 상태로 브라운 운동 및

장시간 유지

3. 음전위(-12mV)를 띄고 있어

양전하와 강한 친화 작용

→ 오염물질 흡착 및 부유

Nano Bubble

2.  물(액체) 속에 기체의 용존량을

극대화해 효과적인 기체 공급

및 전달 가능

*O2: 40ppm이상

**CO2: 1000ppm이상

4. 나노버블 수축 및 폭기 시

공동화 현상으로 고에너지, 진동 발생

→ 자연산화제 OH라디칼 발생


1. 나노단위의 크기로 부력이 거의 없어 물속에서 입자상태로 브라운 운동 및 장기간 유지

[화우나노텍 나노버블 발생 장치로 생성된 나노버블 실제 계측 영상]
[화우나노텍 나노버블 발생 장치로 생성된 나노버블 실제 계측 영상]
나노버블 유지력 이미지 예시(화우 데이터 삽입 필요)
나노버블 유지력 이미지 예시(화우 데이터 삽입 필요)

일반적인 기포는 부력에 의해 수면으로 부상 후 폭기, 마이크로 버블은 자기가압효과에 의해 물속으로 용해되거나 용출된 기체에 의해 크기가 커져 부상하는 모습을 보입니다. 그러나 나노버블은 크기가 극히 작아 부력에 의한 부상 속도보다 브라운 운동 속도가 커 물속에서 장시간(약 90일 이상) 유지  가능합니다.


2. 물(액체) 속에 기체의 용존량을 극대화해 효과적인 기체 공급 및 전달 가능

화우 장비를 통한 용존산소량 상승 데이터 시각화 자료 삽입(위 이미지는 예시)
화우 장비를 통한 용존산소량 상승 데이터 시각화 자료 삽입(위 이미지는 예시)
나노버블 DO 유지 예시 (화우데이터 삽입 필요)
나노버블 DO 유지 예시 (화우데이터 삽입 필요)

나노버블은 기체를 버블의 형태로 저장해 물의 용해포화도 이상으로 기체를 저장 가능합니다. 또한 물속에서 장기간 유지되는 나노버블의 특성에 따라 나노버블화 된 기체는 장기간 보관이 가능합니다. 


 화우나노텍의 나노버블 생성 장치는 원수+35-36ppm의 DO 상승(FNT-20 모델 기준) 및 최대 6.0 ~ 8.0 ppm의 용존오존수(O₃)를 제조 가능합니다.

*나노버블 산소수를 섭취한 쥐의 몸무게 및 길이 성장 비교

(출처:Oxygen and Air Nanobubble Water Solution Promote the Growth of Plants, Fishes, and Mice; Kosuke Ebina 외)

**공기 나노버블수를 통해 배양한 식물 성장 비교

(출처:Oxygen and Air Nanobubble Water Solution Promote the Growth of Plants, Fishes, and Mice; Kosuke Ebina 외 )

연구에 따르면, 나노버블은 동·식물의 신진대사 증가, 음식 섭취 증가 및 성장 촉진에 기여할 수 있음이 확인되었습니다. 나노버블화된 기체의 높은 전달 효율 및 나노버블 표면 음전위를 통한 양전위의 영양 성분 전달 효율이 큰 것을 주원인으로 추정하며, 이는 산소/공기 나노버블 두 가지 조건 내에서 성장이 이루어졌음을 통해 확인하였습니다.

나노버블을 활용한 기계부품 세척 결과 (자사 실험 결과)
나노버블을 활용한 기계부품 세척 결과 (자사 실험 결과)

또한, 나노버블과 함께 생성되는 마이크로버블은 양의 전하인 오염물질과 흡착해 수면 위로 상승하는 특성이 있습니다. 이때 상승 속도가 느린 마이크로버블은 오염물질과 흡착할 수 있는 확률이 높아 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있습니다.


네덜란드의 트웬터 대학 연구팀은 연구를 통해 미세버블이 응집되거나 팽창해 터질 때 전단흐름(shear flow)과 사류(jet flow)가 순간적으로 발생하여 표면의 입자들을 국소적으로 세정할 수 있음을 확인하였습니다. 아울러 자사 내부 실험을 통해 나노버블수를 활용한 초음파 세정의 효과를 확인하였습니다.


3. 나노버블은 음전위를 띄고 있어, 양전하와 강한 친화 작용

[분산된 입자의 안정성를 확인하는 제타 전위 개념도]
[분산된 입자의 안정성를 확인하는 제타 전위 개념도]
입자끼리 밀어내는 이미지
입자끼리 밀어내는 이미지

 나노버블은 강력한 내부압력 및 수소결합으로 인해 버블 표면에 전하의 축적이 발생됩니다. 이 특성은 나노버블이 액체 내에서 안정된 상태를 유지하도록 하는데, 버블 내 기체가 액체내로 용해 되는 것을 방지하며(버블 유지력 상승), 각 버블간 척력이 생겨 나노버블끼리의 융합을 통해 수면으로 상승하지 않도록 합니다. 또한 나노버블이 양전위를 띈 이물질에 흡착하게 해 효과적으로 이물질을 제거 할 수 있도록 합니다.


 나노버블의 전위(제타전위) 측정결과 평균 -30.52 ± 0.82 mV의 값을 가지며, 이는 분산된 입자의 안정성을 평가하는 지표인 ± 30.00 mV 값 보다 커 분산된 나노버블간 반발력을 통해 안정된 상태임을 알 수 있습니다.


4. 나노버블 수축·폭기 시 공동화 현상으로 고에너지 발생

→ 자연산화제 OH라디칼 발생

[나노버블의 수축 및 폭기 시 에너지 발산 모습]
[나노버블의 수축 및 폭기 시 에너지 발산 모습]

 나노버블은 외적 압력 또는 표면/내부 장력의 균형이 깨질 때, 순간적인 공동화(Cavitation) 작용으로 폭발하여 고에너지(4,000~6,000℃) 발생 및 다수의 OH 라디칼(OH Radical; 수산화기 OH-)을 생성합니다.

*OH라디칼 (Hydroxyl Radical; OH-)

 물 속에 부유하고 있는 기포가 소멸될 때 발생하는 OH 라디칼은 산화력이 강해 살균, 소독, 탈취 및 분해 능력이 강력한 자연계 산화물질입니다.

OH 라디칼은 오염 물질과 반응 후에는 산소와 물로 환원하여 인체에는 무해하며, 오존의 2,000배, 태양의 자외선보다 180배 정도 빠른 살균 속도를 지닙니다.


적용 가능 분야 

*아래의 적용 분야는 예시로써 참고 부탁드리며, 자세한 사항은 문의 바랍니다.

이 외에도 다양한 기체를 활용해 기체의 성질에 따라 친환경적인 효과를 극대화할 수 있습니다.

수질 개선 및 정화

*하천, 본류, 지류 개선

*생태계 개선, 녹조 제거 

이산화탄소(CO2) 제거 및 활용
*공기 중 포집된 이산화탄소(CO2)를 

나노버블과 결합하여 제거 및 활용

상수도/하수도
*수질용존 산소량 증가 살균력 지속

*육안 이물질 흡착, 오염물질 제거

(하수도, 호수, 연못 - 수질개선, 세균제거)


농업분야
*수경재배, 온실, 화훼농장 

(성장촉진, 생산증대)
*과일 및 야채 (당도, 생산력 증가)

*농약 대체, 가축분뇨 (오염제거, 정화)

축산 분야

*축산 분뇨, 오폐수 정화 (이물제 제거, 살균) 

*양돈, 양계, 축사 (전염병 방제)

수산 분야  
*수산물 (굴, 생선 등 - 세척 및 살균)

*양식장 (수질 개선, 세균 제거, DO 증가)

*횟집, 활어차 (신선도 유지, 수질 개선)

*식품제조공장 (세척, 살균)

식품 혼합재 (식감 향상 - 어묵 등)*

공업 분야

*토양 오염 (중금속, 기름 제거)

*염색, 제지 분야 (오염수 제거)

*선박 평형수 (세균 제거) 

*산업용 재료 표면, 배관 (유분 제거, 세척) 

*반도체 부품, 의료 기자재 (세척 및 살균)

*화학 처리품 정화 효과 

생활 분야

*세차장, 워터파크, 수영장
(이물질 제거, 소독)

*골프장 (잔디 농약 대체, 성장 촉진)

*아파트 급수  
(의료 세탁, 식기세척 등 효과 증대)

*피부 건강 및 미용 개선


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