KR100943320B1 - 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채취한 골재를 투여하는 수갱에서의 먼지 비산을 억제하는 시스템에 관한 것으로서, 골재 투여와 함께 먼지억제제를 분무하고, 경우에 따라 물을 함께 살수하여 골재 투여 작업시 발생하는 먼지가 비산하지 않도록 억제하는 대기환경보전기술이다.

본 발명은 수갱 입구보다 고지(高地)에 설치된 물탱크; 수갱 입구 주변에 설치된 계면활성제 저장부; 수갱 상부구간에 설치되고, 하향하는 노즐출구가 구비된 분무노즐; 상기 물탱크에서 공급받은 물과, 상기 계면활성제 저장부에서 공급받은 계면활성제를 혼합하여 먼지억제제를 제조하는 믹싱펌프; 상기 믹싱펌프로부터 공급받은 먼지억제제가 상기 분무노즐을 통해 고압분사되도록 펌핑하는 분무펌프; 및 상기 믹싱펌프와 분무펌프의 구동을 자동 또는 수동으로 통제하는 제어부; 를 포함하여 구성된 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 제공한다.

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Description

수갱 입구 비산먼지 저감 시스템{Dust control system for vertical shaft}

본 발명은 채취한 골재를 투여하는 수갱에서의 먼지 비산을 억제하는 시스템에 관한 것으로서, 골재 투여와 함께 먼지억제제를 분무하고, 경우에 따라 물을 함께 살수하여 골재 투여 작업시 발생하는 먼지가 비산하지 않도록 억제하는 대기환경보전기술이다.

수갱(垂直坑道, vertical shaft)은 여러 분야에서 나름대로의 목적에 따라 만들어진다. 수갱은 지하에 존재하는 광상(鑛床)을 개발하기 위한 광산의 수직갱이 대표적인 것이나. 시멘트, 콘크리트 등의 원료가 되는 석회석이나 골재 등의 광물을 채취하는 광산에서는 채취한 광물을 광산의 상부에서 하부로 운송하는 운송로가 된다([도 1] 참조). 즉, 광산 상부에서 채취한 골재 등의 광물을 대형트럭에 실어 수갱 입구까지 운반한 후 수갱 입구 광물을 투여하고, 수갱 하부에서는 낙하된 광물을 파쇄하여 별도의 갱도를 통해 공장으로 이송하게 되는 것이다.

수갱에 골재 등의 광물을 투여하는 작업은 보통 대형트럭에 의해 50~100t 단 위로 이루어지므로 작업시에 별다른 조치를 취하지 아니하면 다량의 먼지가 발생하여 비산(飛散)하게 된다. 대기환경보전법(법률 제9770호) 제43조(비산먼지의 규제)는 「일정한 배출구 없이 대기 중에 직접 배출되는 먼지(이하 "비산먼지"라 한다)를 발생시키는 사업으로서 대통령령으로 정하는 사업을 하려는 자는 환경부령으로 정하는 바에 따라 시·도지사에게 신고하고 비산먼지의 발생을 억제하기 위한 시설을 설치하거나 필요한 조치를 하여야 한다. 이를 변경하려는 때에도 또한 같다.」고 규정하고 있다. 또한, 대기환경보전법 시행규칙 제58조 제4항에 따른 비산먼지 발생을 억제하기 위한 시설의 설치 및 필요한 조치에 관한 기준에는 비산먼지 발생억제를 위하여 물을 뿌리는 시설을 설치하도록 규정되어 있다. 물론, 위와 같은 법규정이 아니더라도 PM10~PM2.5 범위의 미세먼지는 인체에 흡입되는 경우 인체 밖으로 배출되지 않아 작업자와 인근 주민의 건강에 해를 미치게 되므로, 이에 대한 자발적인 대책이 필요하다.

종래에는 위와 같은 비산먼지를 제어하기 위해 작업장에서 많은 양의 물을 살포하였는데, 이는 많은 물을 사용함으로써 수자원낭비를 초래하게 되고, 일시적인 분진제어는 가능하나 물에 희석된 먼지나 부산물들이 다른 장소로 이동하여 제2의 환경문제를 야기할 수 있게 된다.

본 발명은 친환경적이고 적은 투자비용으로 효과를 극대화시킬 수 있는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제 해결을 위해 본 발명에서는 다음의 수단을 적용한다.

1. 먼지억제제

계면활성제를 물에 희석하여 먼지억제제를 제조한다. 계면활성제는 성질이 다른 두 물질이 맞닿을 때에, 경계면에 잘 달라붙어서 표면 장력을 현저하게 감소시키는 물질로서, 먼지가 발생하는 지역에 분무하면 계면활성제 입자에 먼지가 포집된다. 1분자 속에 친유기와 친수기가 함께 들어 있는 양쪽 친매성(親媒性)인 물질은 계면활성제가 될 수 있으며, 다이에틸렌 글리콜, 에틸알콜 및 나트륨 다이옥틸 설포-석씨네이트를 주성분으로 하는 계면활성제를 물에 2000 : 1의 부피비로 희석한 용액을 상기 먼지억제제의 예로 들 수 있다. 이러한 먼지억제제는 계면활성제에 의해 물의 표면장력이 감소되므로 적은 양을 분무하여도 먼지 입자를 끌어당겨 물 입자 표면을 먼지 입자가 둘러싸게 되며, 이렇게 뭉쳐진 먼지는 그 무게 때문에 비산하지 않고 수갱 하부로 가라앉게 된다.

2. 분무설비와 살수설비의 2중 구성

본 발명에서는 상기 먼지억제제를 분무하기 위한 분무설비를 함께 제공한다. 상기 분무설비는 계면활성제와 물을 끌어들여 믹싱하여 먼지억제제를 제조한 후 먼지를 감지하는 때 이를 자동으로 분무하거나 수동 조작에 의해서 분무하도록 구성할 수 있으며, 구체적으로는 먼지를 포집하여 가라앉히는 먼지억제제는 토양 미생물과 인체에 해가 없는 식물성 오일에서 추출한 계면활성제 마이셀(MICELL)을 자동으로 희석하여 물 분자 크기를 20~50㎛의 미스트(mist)를 제조하는 STS ANTI-DROPLET TYPE의 고기능성 노즐을 사용할 수 있다.

한편, 믹싱펌프를 통해 송출되는 먼지억제제는 저장탱크에 임시 보관할 수 있는데, 상기 저장탱크의 수위를 자동으로 조절할 수 있는 수위조절장치를 부가하여 구성하는 것이 바람직하다. 상기 수위조절장치는 저장탱크 내에 먼지억제제가 과다하게 저장될 때 저장탱크 밖으로 먼지억제제가 넘치는 낭비 요인이 없도록 자동으로 믹싱펌프를 정지시키도록 제어한다. 또한, 분무펌프가 작동을 하는 동안 저장탱크 내에 저장된 먼지억제제가 소모되어 분무펌프가 건조 상태에서 작동함으로써 고장이 발생하는 것을 방지하기 위해 저장탱크 내의 먼지억제제가 미리 설정된 최저 수위에 도달하면 믹싱펌프를 구동시켜 먼지억제제가 저장탱크 내에 채워지도록 제어한다.

또한, 상기 분무설비 상부에는 살수설비를 설치하여 상기 분무설비에 의해 분무되는 먼지억제제만으로 비산먼지를 전부 차단하기 어려운 경우에는 살수작업을 통해 먼지의 비산을 2차적으로 차단할 수 있도록 구성한다.

본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 수갱 및 수갱 주변에 설치하면, 물의 표면장력을 제거하여 먼지를 포집할 수 있도록 하는 계면활성제를 희석시킨 먼지억제제를 수갱 내 골재 투여 작업시에 분무함으로써 적은 양의 물로 다량의 비산먼지가 억제되도록 할 수 있다. [도 8]은 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 가동시키기 전후의 먼지 발생상태를 촬영하여 비교한 사진이다.

한편, 상기 먼지억제제 제조를 위해 물과 계면활성제를 혼합시키는 믹싱펌프와 상기 먼지억제제를 미스트 형태로 분무하기 위한 분무펌프는 자동 또는 수동으로 구동되도록 설치할 수 있으며, 제조된 먼지억제제를 저장하는 저장탱크에는 수위조절장치를 설치하여 먼지억제제가 흘러 넘치는 것을 방지하고, 또 한편, 먼지억제제가 너무 부족함으로써 발생할 수 있는 상기 분무펌프의 고장을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 분무설비 상부에 별도의 살수설비를 설치함으로써 선택적으로 2중으로 먼지의 비산을 억제할 수 있다.

본 발명은 수갱 입구보다 고지(高地)에 설치된 물탱크; 수갱 입구 주변에 설치된 계면활성제 저장부; 수갱 상부구간에 설치되고, 하향하는 노즐출구가 구비된 분무노즐; 상기 물탱크에서 공급받은 물과, 상기 계면활성제 저장부에서 공급받은 계면활성제를 혼합하여 먼지억제제를 제조하는 믹싱펌프; 상기 믹싱펌프로부터 공급받은 먼지억제제가 상기 분무노즐을 통해 고압분사되도록 펌핑하는 분무펌프; 및 상기 믹싱펌프와 분무펌프의 구동을 자동 또는 수동으로 통제하는 제어부; 를 포함하여 구성된 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 믹싱펌프를 통해 제조된 먼지억제제를 저장하여, 상기 분무펌프에 공급하는 저장탱크; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 저장탱크에 저장된 먼지억제제가 설정된 최고 수위에 도달하는 경우에는 상기 믹싱펌프의 구동을 멈추게 하고, 상기 저장탱크에 저장된 먼지억제제가 설정된 최저 수위에 도달하는 경우에는 상기 믹싱펌프에서 상기 저장탱크에 먼지억제제를 저장탱크에 자동으로 공급하도록 구동되는 수위조절장치; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 분무노즐이 환상관(環象管) 하부에 다수개의 노즐출구가 형성되어, 상기 먼지억제제가 수갱 전체에 퍼지며 분무되도록 구성된 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감 시스템을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 노즐출구가 수갱 입구를 향하도록 구비된 살수노즐; 및 상기 물탱크에서 공급받은 물이 상기 살수노즐을 통해 분사되도록 펌핑하는 살수펌프; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 살수펌프의 구동을 함께 통제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 살수노즐이 수갱 입구 주변을 따라 다수개 설치된 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 함께 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명이 구현된 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

[도 3]은 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템의 단면도이고, [도 4]는 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템의 평면도이다. [도 3]과 [도 4]에 도시된 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템은 먼지억제제를 분무하는 설비(이하, '분무설비'라 함)와 물을 살수하는 설비(이하, '살수설비'라 함)가 함께 구비되어 2중의 먼지억제를 시행할 수 있도록 구성된 실시예이다.

상기 분무설비는 믹싱펌프(40), 계면활성제 저장부(20), 분무펌프(50) 및 분무노즐(30)로 구성되며, 상기 믹싱펌프(40)에서 제조한 먼지억제제를 저장하는 저 장탱크(70)와 상기 저장탱크(70)의 수위를 조절하는 수위조절장치(75)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 한편, 상기 살수설비는 살수펌프(90)와 살수노즐(80)로 구성된다.

분무설비를 통해 계면활성제가 희석된 먼지억제제로 분무되거나, 살수설비를 통해 살수되는 물은 물탱크(10)에 저장되어 있으며, 상기 물탱크(10)는 [도 3]에 도시된 바와 같이 수갱 입구보다 고지(高地)에 설치하여 물 수송에 불편함이 없도록 하였다. 상기 물탱크(10)에는 물의 이동로가 되는 수송관(2)이 분무설비와 살수설비에 각각 연결되어 있으며, 상기 수송관(2)은 지면 외부에 노출되지 않도록 설치하여 그 파손을 방지하는 것이 바람직하다.

상기 분무설비가 구동될 때에는 우선 물탱크(10)로부터 믹싱펌프(40)로 물이 공급되고 이와 함께 계면활성제 저장부(20)에서 계면활성제가 상기 믹싱펌프(40)로 공급되어 계면활성제를 물에 희석시킨 먼지억제제를 제조하게 된다. 상기 믹싱펌프(40)가 물을 공급받는 경우 압력차 등에 의해 계면활성제 일정량이 상기 믹싱펌프(40)로 자동으로 유입되도록 구성할 수 있다. 이렇게 제조된 먼지억제제는 곧바로 분무펌프(50)에 의해 분무노즐(30)을 통해 분무되도록 할 수도 있으나, 분무량의 조절 등을 위해서는 상기 먼지억제제를 저장하는 저장탱크(70)를 별도로 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 저장탱크(70)에 저장되는 먼지억제제의 수위를 자동으로 조절할 수 있는 수위조절장치(75)를 더 장착하여 운용할 수 있다. 상기 수 위조절장치(75)는 저장탱크(70) 내에 저장된 먼지억제제의 최고수위와 최저수위를 미리 설정하여 먼지억제제량이 최고수위에 도달한 경우에는 믹싱펌프(40)의 구동을 자동으로 중단시키고, 상기 먼지억제제량이 최저수위에 도달한 경우에는 구동이 중단된 믹싱펌프(40)를 자동으로 구동시켜 먼지억제제를 공급받을 수 있도록 하는 것이다. 이에 따라 먼지억제제가 과도하여 저장탱크(70) 밖으로 범람하거나, 분무펌프(50)가 건조상태에서 구동됨에 따라 고장이 나는 상황을 미리 차단할 수 있다.

상기 분무펌프(50)를 구동시키면 상기 먼지억제제가 믹싱펌프(40)에서 직접 분무펌프(50)로 공급되거나 상기 저장탱크(70)를 거쳐 분무펌프(50)로 공급된다. 상기 분무펌프(50)는 고압으로 구동되는데 과도한 압력으로 인해 분무펌프(50)의 내구성에 위해를 가하는 요인이 발생하는 것을 방지하기 위해 압력 조절밸브나, 진동을 흡수하는 맥동 방지기(Damper), 과도한 압출량을 제어할 수 있는 순환기(By-pass) 등을 상기 분무펌프(50)에 함께 장착시켜둘 수 있다. 분무펌프(50)에서 고압으로 펌핑한 먼지억제제는 분무노즐(30)을 통해 수갱 내로 분무되는데, 분무되는 먼지억제제 미스트(mist) 입자는 미세먼지와 물 분자와의 이형성이 발생하지 않도록 하기 위해 그 직경이 20~50㎛가 되도록 함이 바람직하다. 미스트 입자의 직경이 50㎛를 초과하면 계면활성제에 의해 표면장력이 약해졌다고 해도, 물분자가 먼지를 포집하지 못하고 밀어내는 현상이 발생하고, 미스트 입자의 직경이 20㎛ 미만이면 미세먼지와 함께 대기중에 비산하기 때문이다. 상기 분무노즐(30)은 환상관(環象管) 하부에 다수개의 노즐출구가 형성되어, 상기 먼지억제제가 수갱(1) 전체에 퍼지며 분무되도록 구성할 수 있으며, 2000PSI 이상의 압력에 견딜 수 있도록 제작함 이 바람직하다.

위와 같은 분무설비의 구동은 제어부(60)가 자동으로 통제하거나 제어부(60)를 통한 수조작에 따라 수동으로 통제할 수 있다.

한편, 상기 살수설비는 노즐출구가 수갱 입구를 향하도록 구비된 살수노즐(80) 및 상기 물탱크(10)에서 공급받은 물이 상기 살수노즐(80)을 통해 분사되도록 펌핑하는 살수펌프(90)로 구성된다. 상기 살수펌프(90)는 물탱크(10)로부터 공급받은 물을 펌핑하여 살수노즐(80)을 통해 물이 빠르게 분사되도록 하는 것이며, 상기 살수노즐(80)은 수갱 입구 주변을 따라 다수개 설치하여, 수갱 입구에 전체적으로 살수되도록 할 수 있다.

전술한 분무설비를 가동시키더라도, 골재를 수갱(1)으로 투하할 때 골재의 하강속도로 인해 수갱 내부에 적재되어 있던 분진이 상부로 비상하여 수갱 내로 진입하여야 하는 먼지억제제 미스트의 진입이 방해되거나, 수갱 입구 주변의 작업장에서 발생하는 돌풍이나 바람에 의해 먼지가 수갱 내로 진입하지 못하고 상승기류나 바람의 방향에 의해 날려 갈 수 있다. 따라서, 1차적으로 상기 분무설비를 수갱 상부구간에 설치하여 분진을 제압하더라도, 상기 분무설비 상부에 전술한 살수설비를 설치하여 구동시킴으로써 먼지의 비산을 2중으로 차단할 수 있도록 함이 바람직하며, 이에 따라 분진제압 효율이 높아지는 것이다.

또한, 상기 분진설비를 통제하는 제어부(60)는 상기 살수펌프(90)의 구동을 함께 통제하도록 구성할 수 있으며, 상기 살수설비는 기상상태 및 분진발생 상태에 따라 선택적으로 구동시킬 수 있다.

전술한 계면활성제 저장부(20), 믹싱펌프(40), 분무펌프(50), 제어부(60), 및 살수펌프(90)는 하나의 조작실(100) 내에 구비되도록 하여 그 관리상의 편의를 증진시킬 수 있다. 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템에 저장탱크(70)와 수위조절장치(75)가 포함되어 구성되는 경우에는 상기 저장탱크(70)와 수위조절장치(75) 역시 조작실(100) 내에 함께 구비되도록 구성할 수 있다.

본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

[도 1]은 수갱 전경을 촬영한 사진이다.

[도 2]는 광산 상부에서 골재를 채취하는 과정을 촬영한 사진이다.

[도 3]은 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템의 단면도이다.

[도 4]는 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템의 평면도이다.

[도 5]는 계면활성제 저장부, 믹싱펌프, 분무펌프 및 살수펌프의 연결상태를 개략적으로 도시한 모식도이다.

[도 6]은 분무노즐에서 먼지억제제가 분무되는 상황을 촬영한 사진이다.

[도 7]은 살수노즐에서 물이 살수되는 상황을 촬영한 사진이다.

[도 8]은 본 발명에 따른 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템을 가동시키기 전후의 먼지 발생상태를 촬영하여 비교한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 수갱 2 : 수송관

10 : 물탱크 20 : 계면활성제 저장부

30 : 분무노즐 40 : 믹싱펌프

50 : 분무펌프 60 : 제어부

70 : 저장탱크 75 : 수위조절장치

80 : 살수노즐 90 : 살수펌프

100 : 조작실

Claims (7)

1. 수갱 입구보다 고지(高地)에 설치된 물탱크;

   수갱 입구 주변에 설치된 계면활성제 저장부;

   상기 물탱크에서 공급받은 물과, 상기 계면활성제 저장부에서 공급받은 계면활성제를 혼합하여 먼지억제제를 제조하는 믹싱펌프;

   상기 먼지억제제를 공급받아 펌핑하는 분무펌프;

   환상관(環象管) 하부에 다수개의 노즐출구가 하향하도록 형성되어 있으며, 수갱 상부구간에 설치되어, 상기 분무펌프에 의해 펌핑된 먼지억제제가 수갱 전체에 퍼지며 고압으로 분무되도록 구성된 분무노즐;

   상기 물탱크에서 공급받은 물을 펌핑하는 살수펌프;

   수갱 입구 주변을 따라 상기 분무노즐보다 높은 위치에 다수개 설치되고, 노즐출구가 상기 수갱 입구를 향하도록 구비되어, 상기 살수펌프에 의해 펌핑된 물이 분사되도록 구성된 살수노즐; 및

   상기 믹싱펌프, 분무펌프, 살수펌프의 구동을 자동 또는 수동으로 통제하는 제어부; 를 포함하여 구성되는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템.
2. 제1항에서,

   상기 믹싱펌프를 통해 제조된 먼지억제제를 저장하여, 상기 분무펌프에 공급하는 저장탱크; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템.
3. 제2항에서,

   상기 저장탱크에 저장된 먼지억제제가 설정된 최고 수위에 도달하는 경우에는 상기 믹싱펌프의 구동을 멈추게 하고, 상기 저장탱크에 저장된 먼지억제제가 설정된 최저 수위에 도달하는 경우에는 상기 믹싱펌프에서 상기 저장탱크에 먼지억제제를 저장탱크에 자동으로 공급하도록 구동되는 수위조절장치; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에서,

   상기 계면활성제 저장부, 믹싱펌프, 분무펌프, 제어부 및 살수펌프는 하나의 조작실 내에 구비된 것을 특징으로 하는 수갱 입구 비산먼지 저감 시스템.

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