캐비테이션 현상을 이용한 모터구동 살균장치에 대한 실험적 연구

Abstract

유체 내부의 국소적인 부분에서 절대압력이 순간적으로 포화증기압 이하로 내려가면 그 지점에서 증발이 일어나게 된다. 이러한 증발로 인해 기포형태의 공동이 발생하게 되고 발생한 기포의 내압이 포화증기압 이상으로 상승함에 따라 붕괴하게 되는데, 이러한 일련의 과정을 공동현상이라고 한다. 즉 외력에 의해 발생한 공동의 낮은 압력이 유발한 폭발적인 증기화를 공동현상이라 말할 수 있다. 공동현상으로 발생한 기포가 성장하며 붕괴되는 과정에서 에너지가 열과 충격파의 형태로 전환된다. 본 논문에서는 유동장 내부의 기하학적 형상 및 회전을 통하여 상기 언급한 수력학적 공동현상을 발생시키고, 이를 통하여 살균하는 장치에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 살균장치 설계 3종을 대상으로 기계적 성능평가를 실시하고, 이 결과를 바탕으로 특정 형상을 선정하였다. 이 형상을 바탕으로 액상식품에 존재하는 대표적인 미생물 3종에 대한 살균 실험을 진행하였다. 살균실험 결과 최종살균온도 70도에서 Escherichia coli, Staphylococcus aureus 2종에 대한 N.D (Non-Detection) 결과를 얻을 수 있었으며, bacillus cereus는 2 LR(Log-Reduction) 이상의 감소율을 보여 실제 살균효과를 입증 할 수 있었다.