나노버블

Nanobubble

‘나노버블’이란 육안으로는 확인이 불가한 1마이크로 미터(㎛) 이하 나노미터 단위 크기의 기포를 뜻합니다. (*국제 표준 및 KS 규격상 정식명칭은 Ultrafine bubble / 초미세기포 이나 편의상 나노버블이라 함.)

▲ 나노버블과의 크기 비교 (이미지 터치하여 확대)

▲ 화우나노텍 나노버블 실제 촬영 영상


미세기포의 물리·화학적 특징은 입자 크기에 영향을 받는데, 극도로 작은 크기의 나노버블은 일반적인 기포와 다른 특징을 갖고 있습니다.  각 버블의 크기별 특징과 차이점은 다음과 같습니다.


나노버블의 특성/작용
나노버블의 특성

1) 나노 크기로 부력이 거의 없어 물속에서 장시간 유지.

2) 나노 입자 상태로 브라운 운동.

3) 음전위(-12mV)를 띄고 있어 양전하와 강한 친화 작용.

4) 물(액체) 속에 기체의 용존량을 극대화시켜 효과적인 기체 공급 및 전달 가능 .

나노버블의 작용

1) 공동화(Cavitation) 현상에 의한 진동 및 열에너지 발생.

2) OH라디칼 생성으로 자연적 산화력 증가.

3) 이온화 및 반응 표면적 배가로 화학적 반응 효율성 증가.


나노버블의 효과

나노버블의 특성과 작용은 나노버블이 다양한 효과를 낼 수 있도록 하는데, 이는 다음과 같습니다.


1. 기체의 효율적인 공급과 물 클러스터 분해로 기체 용해도 극대화

나노버블화된 기체는 물 분자 클러스터를 마이크로화하며 브라운 운동으로 지속 증가/유지됩니다. 또한 버블 입자 형태로 기체를 저장·공급하여 고농도를 유지합니다.

2. 초미세 입자(먼지/오일/중금속 등) 세척/제거

나노버블의 표면은 음전위(평균 -12mV 제타 전위)를 띄고 있어 양전하를 갖고 있는 다양한 입자와 흡착 후 수면으로 부상합니다. 특히 일반/마이크로 버블로는 처리할 수 없는 ㎛이하 단위의 초미세 입자도 쉽게 제거(흡착,  분리) 가능합니다.

▲ 나노버블의 제타 전위 구조 

▲ 나노버블과 미세입자 흡착 형태 (흡착 후 부상) 

3. OH 라디칼 (OH Radical) 발생 및 살균 작용

나노버블은 외적 압력 또는 표면/내부 장력의 균형이 깨질 때, 순간적인 공동화(Cavitation) 작용으로 폭발하여 다수의 OH 라디칼 (OH Radical; 수산화기 OH-)을 생성합니다. 생성된 OH 라디칼은 강력한 산화작용으로 유해세균 또는 바이러스 세포막의 수소이온(H+)과 결합하여 사멸(조직 파괴) 시키고 물로 변환되는 친환경 살균 작용을 합니다.

▲ 공동화(Cavitation) 작용 및 OH 라디칼 (OH Radical) 생성 과정  

▲ OH 라디칼 (OH Radical)의 살균 과정 

▲ OH 라디칼 (OH Radical)의 생성과 산화제의 산화력 비교 

4. *물 클러스터 (Water cluster) 분화 (미세화)

액체 상태의 물은 물 분자 한 개씩이 아닌, 여러 물 분자들이 서로 결합된 클러스터의 구조를 갖습니다. 기체가 나노버블화됨에 따라 나노기포 입자가 증가하며, 이로 인해 물 분자 클러스터가 잘게 분화됩니다. 이렇게 분화된 물 클러스터를 갖는 물은 단위 분자의 활동이 활발해져 다양한 특성을 보이게 됩니다.

(*물 클러스터: 인접한 여러 개의 물 분자들이 수소 결합으로 특정 규칙성을 갖고 뭉쳐있는 분자 덩어리 상태를 말합니다. 마이크로 클러스터 (1~5개 물 분자), 일반 클러스터 (6~30개 물 분자), 거대 클러스터 (30개 초과 물 분자)로 구분됩니다.)

▲물 클러스터(Water cluster)의 구조 및 전자 현미경 사진 

※ 클러스터의 크기가 작은 물의 특징

1) 흡수력, 침투력 향상:  분자 덩어리가 작아 미세한 부분의 통과 용이

2) 기체 용해도 및 액화 확산성 증가: 기체/액체 분자 위치 및 이동 공간 제공

3) 이온화 반응성 향상: 수소 결합이 적어 이온 활성도 증가

4) 열전도율 향상: 물 분자의 움직임이 활성화되어 에너지 전달 용이

5) 건강한 물: 맛, 목 넘김이 좋음, 체내 빠른 흡수


나노버블

Nanobubble

‘나노버블’이란 육안으로는 확인이 불가한 1마이크로 미터(㎛) 이하 나노미터 단위 크기의 기포를 뜻합니다. (*국제 표준 및 KS 규격상 정식명칭은 Ultrafine bubble / 초미세기포 이나 편의상 나노버블이라 함.) 

▲ 화우나노텍 나노버블 실제 관측 영상

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미세기포의 물리·화학적 특징은 입자 크기에 영향을 받는데, 극도로 작은 크기의 나노버블은 일반적인 기포와 다른 특징을 갖고 있습니다.  각 버블의 크기별 특징과 차이점은 다음과 같습니다.