KR100976523B1 - 에너지 절감을 위한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법 - Google Patents

에너지 절감을 위한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법 Download PDF

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KR100976523B1 KR1020100043309A KR20100043309A KR100976523B1 KR 100976523 B1 KR100976523 B1 KR 100976523B1 KR 1020100043309 A KR1020100043309 A KR 1020100043309A KR 20100043309 A KR20100043309 A KR 20100043309A KR 100976523 B1 KR100976523 B1 KR 100976523B1
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Abstract

본 발명은 에너지 절감을 위한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥 및 공기 난방을 위해 사용하는 각종 난방 장치의 효율을 높이기 위해 사용 가능한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

Description

에너지 절감을 위한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법{HEAT CATALYTIC COMPOSITION FOR REDUCING ENERGY, AUXILIARY HEATING APPARATUS EMPLOYING THEREOF AND METHOD OF CONSTRUCTING USING IT}
본 발명은 바닥 및 공기 난방을 위해 사용하는 각종 난방 장치의 효율을 높이기 위해 사용 가능한 열촉매액 조성물, 이를 포함하는 난방 보조 장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
난방 장치는 바닥 또는 공기를 난방하기 위해 사용하는 장치로, 연료를 직접 연소시키는 소규모의 난로, 벽난로, 증기 난방, 온수 난방, 온풍 난방, 공기 조화, 복사 난방, 태양열 난방 등의 방법으로 분류된다.
그 중 온수 난방은 온수의 온도를 자유롭게 조절함으로써 부하(負荷)의 변동에 대응할 수 있다. 또한, 저압식 온수 난방의 경우 방열기 온도를 낮게 할 수 있어 쾌감도가 높고, 순환 펌프를 사용할 경우 배관의 고저(高低), 구배(句配)에 특별히 고려하지 않아도 배관 공사가 용이하다.
그러나 장치의 보유 수량이 커 예열하는데 시간이 걸리는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 온수 배관에 물 대신 열매체유를 대체하여 사용하는 방법이 사용되고 있다.
열매체유는 모든 온도범위에서 높은 비열과 열전도도가 있어 빠른 시간 내에 목적하는 온도로 올릴 수 있으며, 장치 내에서 우수한 유동성을 나타낸다. 우수한 열산화 안정성, 낮은 증기압성 및 높은 부식 방지성의 물성이 요구되며, 현재 열매체유는 크게 광유로 대표되는 석유계, 동식물계, 및 페닐에테르, 폴리페닐, 인산에스테르, 폴리글리콜, 알킬 벤젠 등의 화학합성계 등의 물질이 사용되고 있다.
이러한 방법과 더불어 고온으로 순간 발열하기 위해 고체 발열체를 사용하는 방법이 제안되었다.
대한민국 특허공개 제2005-8345호는 MoSi2 발열체를 사용한 고효율 전기보일러 시스템을 제안하고 있다. 구체적으로, 상기 전기보일러 시스템의 본체 내부에 MoSi2 분말을 압축 성형하여 세라믹 발열체를 적용하여 단시간 내 고온으로 상승시킬 수 있음을 제안하고 있으며, 이때 전기 보일러의 열효율이 90∼95%로 기존 기름 보일러의 80∼85%에 비해 향상되었다고 제안하고 있다.
대한민국 특허등록 제10-765936호는 보일러 난방용 열전도유를 제시하고 있다. 상기 열전도유는 디에틸렌 글리콜 베이스에 지방산(올레인산), 에틸렌디아민 테트라아세트산, 비스페놀, 알칼리염, 항산화제, 방부제, 가성소다를 혼합하여 제조하고 있다.
전술한 바의 열매체유나 열전도유를 이용한 난방 방식은 전기, 가스, 기름 또는 연탄 등의 에너지원으로 인해 증기나 온수를 가열하고, 상기 가열된 에너지에 의해 본체 내부에 장착되어 열매체유나 열전도유가 충진된 난방 파이프가 순환되는 방식을 채택하고 있다.
이러한 방식은 간접 가열방식으로 에너지원의 소모가 커 고비용의 난방비가 소요되는 문제를 안고 있다. 또한, 사용되는 열매체유나 열전도유에 의해 난방 파이프가 부식되거나 슬러지가 발생하여 일정 시간 사용 후 교체가 요구된다. 더욱이 최근 유가 급등에 따른 고유가 시대에 접어들면서 획기적인 에너지 절감 제품이 필요하다.
이에 본 발명자들은 다양한 연구를 수행한 결과, 상기 열매체유, 열전도유가 아닌 새로운 조성물을 개발하였고, 이러한 조성물은 종래 온수에 의해 난방 파이프의 조성을 가열하는 방식이 아니라 별도의 난방용 파이프에 투입하고, 기존 난방 파이프와 접하도록 설치하여 개발된 조성물에 의해 난방을 유지하는 방식에 적합한 새로운 난방 장치에 적용이 가능하다.
본 발명의 목적은 열효율 향상 및 연료 절감을 위한 열촉매액 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 상기 열촉매액 조성물이 충진된 난방 보조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 난방 보조 장치를 이용한 온수 배관의 시공 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전체 조성물의 합이 100 중량%를 만족하며,
유동 파라핀 80 내지 90 중량%,
함밀당 5 내지 15 중량%,
염화나트륨, 염화칼륨, 수산화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 알칼리염 1 내지 5 중량%,
칼슘설포네이트, 마그네슘설포네이트, 칼슘포스페이트, 바륨포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 부식 방지제 0.01 내지 0.1 중량%,
폴리이소부틸렌, 폴리메틸아크릴레이트, 에틸렌프로필렌공중합체, 스티렌말레익에스테르 공중합체, 부타디엔계 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 점도지수 향상제 0.01 내지 0.2 중량%, 및
징크-디티오 포스페이트(Zinc-dithio phosphate) 산화 방지제 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하는 열촉매액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
일 방향으로 연장되고, 내부가 비어 있으며 양 말단이 개방된 선형 구조체 형태로, 상기 선형 구조체의 양 말단을 밀봉 부재로 폐쇄하고 내부에는 상기 열촉매액 조성물이 충진된 난방 보조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 바닥 난방 또는 공기 난방을 위한 온수 배관 시공시,
상기 열촉매액 조성물이 내부에 밀봉된 난방 보조 장치를 온수 배관의 길이 방향에 나란히 배치하는 온수 배관의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 높은 열 안정성, 산화 안정성을 나타내고 낮은 증발성을 가지며, 보일러의 열촉매액으로 사용하는 경우 높은 열효율을 나타낸다.
이러한 열촉매액 조성물은 종래와 같이 보일러의 난방관을 통과하는 것이 아니라 별도의 보조 장치를 통과하는 방식으로 적용되어, 가정용 및 상업용 건축물의 바닥 난방, 농업용 하우스 등의 바닥 및 공기 난방을 위한 온수 장치에 적용하여 연료비를 효과적으로 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 난방 보조 장치를 보여주는 도면이며, 도 2는 이로써 제작된 사진이다.
도 3은 열촉매액 조성물이 밀봉된 난방 보조 장치를 설치하기 전을 보여주는 사진이다.
도 4는 열촉매액 조성물이 밀봉된 난방 보조 장치를 설치한 후를 보여주는 사진이다.
도 5는 온수관 내 온수의 시간 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 온수관 내 온수를 가열하는 것에 대한 시간당 전력소비량의 변화를 보여주는 그래프이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서 전체에서 언급되는 "열촉매액"은 고온에서 스스로 물보다 높은 에너지를 발산하여 적은 연료로 높은 온도로 발열이 가능하고, 가열된 온도 유지가 가능하며, 물보다 쉽게 식지 않는 조성을 의미한다.
이에 본 발명에서 제시하는 열촉매액 조성물은 물보다 높은 열전도율을 가져 열이 쉽게 식지 않게 하는 잠열 능력이 탁월하여 각종 가정용 및 산업용 건축물 바닥 난방이나 농업용 하우스 등의 바닥 및 공기 난방 등 에너지를 저감시키는데 적용이 가능하다.
상기 열촉매액 조성물은 유동 파라핀, 함밀당, 알칼리염, 부식 방지제, 점도지수 향상제 및 산화 방지제에 기타 분산제나 소포제와 같은 첨가제를 포함한다.
이하 각 성분에 대해 보다 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 기유로서 유동 파라핀을 사용한다.
유동 파라핀은 고순도의 파라핀계 윤활기유를 원료를 사용하여 생산되는 것으로, 무색, 무취, 무미의 고순도로 정제된 제품으로 화학적으로 안정하며 온도(열)와 자외선에 뛰어난 안정성을 가지는 탄화수소 화합물이다. 이러한 유동 파라핀은 높은 포화 탄화수소 함량으로 산화 안정성이 우수하고 비중 0.85∼0.94로 마찰 특성이 우수하다.
본 발명에서 사용하는 유동 파라핀은 시판되는 유동 파라핀을 구입하여 사용하며, 필요한 경우 직접 제조하여 사용한다. 일례로, 유동 파라핀은 원유를 상압 증류 및 감압 증류하여 얻어진 윤활유 증류분에 대하여, 용제 탈 아스팔트, 용제 추출, 수소화 분해, 수소화 탈납, 용제 탈납, 수소화 정제, 황산 세정, 백토 처리 중 1종 또는 2종 이상의 정제 수단을 적절하게 조합하여 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 유동 파라핀을 전체 열촉매액 조성물 내에 80 내지 90 중량%로 사용한다. 상기 유동 파라핀을 열촉매액으로 사용할 경우 장시간 동안 고온을 유지하여야 하는데, 이를 단독으로 사용할 경우 산화 안정성이나 열전달 속도 등을 충분히 확보할 수 없다.
이에 다양한 첨가제를 사용하고 있으며, 본 발명에서는 상기 첨가제로 사용 가능한 특정 화합물을 선정하고 허용 가능한 함량을 한정하였고, 이를 열촉매액으로 사용하기에 바람직한 물성 및 효과를 확인하였다.
먼저, 유동 파라핀에 더하여 본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 함밀당을 포함한다.
함밀당은 흑설탕으로 일반적으로 알려진 설탕(정백당)인 분말당과는 그 제조방법이 다르다. 상기 함밀당은 제조 공정 중 당분즙액에서 당밀을 제거하지 않고 그대로 끓여 수분만을 증발시켜 만든 농축된 결정이다. 이러한 함밀당은 유동성이 우수하여 열촉매액에 사용하는 경우 열전달 속도를 증가시키는 효과가 있다.
본 발명에서는 함밀당을 전체 열촉매액 조성물 내에서 5 내지 15 중량%로 사용한다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 열전달 속도 향상 효과를 기대할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하여 사용하면 상대적으로 다른 조성, 특히 유동 파라핀의 함량이 적어 본 발명에서 얻고자 하는 열촉매액의 물성을 확보할 수 없다.
특히, 열촉매액 조성물은 밀봉된 상태에서 장시간 동안 가열 사용하기 때문에 서서히 노화가 발생하게 된다. 이때 밀봉된 상태이기 때문에 공기와의 직접적인 접촉은 없으나, 장기간 사용시 외부에서 유입되는 공기에 의해 열촉매액의 산화가 발생할 수 있으며, 이러한 산화에 의해 열촉매액의 열효율이 크게 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 알칼리염을 사용하여 열촉매액의 산화를 방지할 뿐만 아니라 열적 안정성을 높인다.
상기 알칼리염은 전체 열촉매액 조성물 내에 1 내지 5 중량%로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바에 따라 열촉매액의 열효율이 크게 저하되고, 그 반대로 상기 범위를 초과하더라도 효과상의 큰 증가가 없어 비경제적이므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
이러한 알칼리염으로는 염화나트륨, 염화칼륨, 수산화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기에는 염화나트륨을 사용한다.
또한, 열촉매액 조성물을 장기간 고온에서 사용하는 경우, 상기 열촉매액 조성물을 밀봉하고 있는 난방 장치의 금속 부분과 접촉하는 경우 부식이 발생하며, 이에 본 발명에서는 부식 방지제를 사용한다.
상기 부식 방지제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것이 가능하며 대표적으로, 칼슘설포네이트, 마그네슘설포네이트, 칼슘포스페이트, 바륨포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.
바람직하기로, 상기 부식 방지제는 전체 열촉매액 조성물 내에 0.01 내지 0.1 중량%로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 부식 방지 효과가 미미하고, 그 반대로 상기 범위를 초과하면 효과상의 큰 증가가 없어 비경제적이므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
상기 조성에 더하여 본 발명에서는 열촉매액 조성물의 점도를 조절하기 위해 점도지수 향상제를 사용한다. 즉, 열촉매액의 점도는 온도에 따라 변화하는데, 이 변화 정도를 점도지수라고 부르며 일반적으로 파라핀계 윤활유의 점도지수는 95 내지 110 정도를 갖는다. 더욱 넓은 온도 범위에서 점도변화가 작은 열촉매액을 사용해야 할 때에는 보다 점도지수가 높은 열촉매액이 필요하다. 이러한 경우에 점도지수 향상제를 첨가한다.
이러한 점도지수 향상제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것이 가능하며 대표적으로, 폴리이소부틸렌, 폴리메틸아크릴레이트, 에틸렌프로필렌공중합체, 스티렌말레익에스테르 공중합체, 부타디엔계 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.
바람직하기로, 점도지수 향상제는 전체 열촉매액 조성물 내에 0.01 내지 0.2 중량%로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 점도가 높아 순환성이 나빠 국부 과열이 발생하여 열촉매액의 열화가 발생하여 열효율이 저하될 우려가 있고, 그 반대로 상기 범위를 초과하면 순환성은 우수하나 인화점이 낮아지는 등의 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 산화 방지제는 열촉매액 조성물의 산화를 방지하거나 산화물의 생성 속도를 낮추기 위해 사용한다. 이러한 산화 방지제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것이 가능하며 대표적으로, 징크-디티오 포스페이트(Zinc-dithio phosphate)가 가능하다.
바람직하기로, 산화 방지제는 전체 열촉매액 조성물 내에 0.01 내지 0.2 중량%로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 열촉매액의 산화 방지가 충분치 못해 열효율이 낮아지는 문제가 있고, 그 반대로 상기 범위를 초과하더라도 효과상의 큰 증가가 없으므로 비경제적이다.
추가로, 상기 열촉매액 조성물은 이 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
이러한 첨가제로는 분산제, 소포제, 금속 탈활성제, 염료, 마커, 탈유화제, 안개제거제, 조연제, 냉각 유동성 향상제, 마찰 조정제, 녹방지 첨가제, 밀봉 팽창제, 금속 탈활성제 및 공기 방출 첨가제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이때 첨가제의 종류 및 그 함량은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 선택 및 선정이 가능하다. 즉, 하나 이상의 첨가제는 열촉매액의 성능 특성 및 성질을 향상시키기에 충분한 소량으로 사용될 수 있다. 따라서, 그 양은 사용되는 열촉매액의 점도 특성, 완성된 유체에서 요구되는 점도 특성, 완성된 유체가 의도되는 용도 조건, 및 완성된 유체에서 요구되는 성능 특성과 같은 요소에 따라 다양할 것이다.
일례로, 분산제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 대표적으로 폴리메타아크릴레이트, 알킬숙신이미드, 알킬숙신산에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용한다.
또한, 소포제로는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 미네랄 소포제 및 실리콘 소포제가 가능하며, 바람직하기로 기유가 파라핀 오일인 점을 고려할 때 유용성 소포제인 실리콘 소포제가 가능하다. 더욱 바람직하기로 디메틸폴리실록산이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 유동 파라핀에 함밀당, 알칼리염, 부식 방지제, 점도지수 향상제 및 산화 방지제를 첨가하여 혼합하고, 얻어진 혼합물을 30 내지 100℃에서 가열하는 단계를 거쳐 제조된다.
구체적으로, 혼합기에 유동 파라핀과 함밀당을 첨가한다.
상기 혼합기는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 혼합기면 어느 것이든 가능하며, 특별히 한정하지는 않는다. 일예로, 통상의 액상 혼합기, 리본믹서, 액상리본믹서, 혼합기, 액상 배합기, V-MIXER, 헨셀 믹서, 하이-스피드 믹서 등을 이용한다.
다음으로, 상기 제조된 혼합물에 전술한 바의 첨가제 성분을 첨가하여 균일하게 혼합한다.
상기 첨가제 등의 함량은 본 발명에서 제시하는 함량 범위 내에서 적절히 사용한다.
다음으로, 상기 단계에서 제조된 혼합물을 가열하여 열촉매액 조성물을 제조한다.
특히 함밀당은 유동 파라핀와의 균일한 혼합을 위해 가열을 추가로 수행하며 함밀당이 충분히 용해될 수 있는 정도로 수행하며, 바람직하기로 30 내지 100℃로 가열하여 적어도 1시간 이상 최대 72시간 동안 수행한다. 만약 온도나 교반 시간이 너무 과도한 경우, 함밀당과 유동 파라핀의 산화가 발생할 수 있으므로, 온도 및 시간을 적절히 제어하여 수행한다.
추가로, 상기 혼합기에 금속 탈활성제, 염료, 마커, 탈유화제, 안개제거제, 조연제, 냉각 유동성 향상제, 마찰 조정제, 녹방지 첨가제, 밀봉 팽창제, 금속 탈활성제 및 공기 방출 첨가제 등을 첨가한다.
이러한 열촉매액 조성물은 고온에서 높은 열전달계수를 가지며 이러한 특성은 넓은 온도 범위에 걸쳐 유지된다. 또한, 고온에서 우수한 열안정성을 계속 유지하여 열분해 및 산화속도가 매우 늦어 수명이 길어 교체기간이 연장된다. 게다가, 상기 열촉매액 조성물은 산화안정성이 매우 우수하여 슬러지나 탄화 침전물의 생성을 억제하고, 장치 내 부식을 방지한다.
이와 같이 제조된 열촉매액 조성물은 각종 난방 장치의 난방 보조 장치로 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 난방 보조 장치를 보여주는 도면이며, 도 2는 이로써 제작된 사진이다.
상기 난방 보조 장치는 일 방향으로 연장되고, 내부가 비어 있으며 양 말단이 개방된 선형 구조체 형태로, 상기 선형 구조체의 양 말단을 밀봉 부재로 폐쇄하고 내부에는 열촉매액 조성물이 충진된다.
상기 선형 구조체는 파이프가 사용될 수 있으며, 이때 열촉매액 조성물을 전체 선형 구조체의 부피 내 70∼80% 가량 충진된다.
이러한 난방 보조 장치는 바닥 난방 또는 공기 난방을 위한 온수 배관 시공시 온수 배관의 길이 방향에 나란히 배치한다. 이때 열촉매액 조성물이 내부에 밀봉된 난방 보조 장치는 온수 배관 총 길이의 5% 이상 50% 미만 수준으로 배치한다.
도 1에 표시된 디멘젼을 갖는 PPC 파이프를 800mm 길이로 절단하여 한쪽 입구를 캡을 사용하여 일측을 밀봉하고, 여기에 열촉매액 조성물을 최대 80%까지 주입하여 나머지 한쪽을 밀봉시켜 파이프 형태의 난방 보조 장치를 제작한다. 이러한 열촉매액 조성물이 주입된 난방 보조 장치를 온수관으로 사용하는 엑셀 파이프(XL-pipe)에 나란히 붙인다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 열촉매액 조성물의 사용 방법을 보여주는 사진으로, 열촉매액 조성물이 밀봉된 진공 파이프를 설치하기 전(도 3) 및 후(도 4)의 사진이다.
이 경우 난방 배관의 열이 열촉매액 조성물이 밀봉된 진공 파이프에 전달되어 난방 배관 내 온수보다 높은 온도로 에너지를 발산하고, 이 에너지에 의해 난방이 보다 효과적으로 이루어진다.
그 결과 난방이 이루어지는 표면적이 보다 넓어지고 보일러 가동 시간이 단축되고, 에너지 절감 효과가 발생한다. 뿐만 아니라 일반 난방 배관의 온수에 비해 열촉매액 조성물의 냉각 속도가 느려 보일러의 재가동 시간 간격이 길어져 에너지를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 난방 보조 장치 및 이를 이용한 난방 시공은 바닥 및 공기 난방이 요구되는 곳이면 어느 곳이든 적용이 가능하다.
일예로, 온수를 공급하기 위한 보일러 분야; 농업용 하우스, 화훼단지, 어류 건조장치 등의 농수 산업; 각종 터빈류와 증기를 이용한 발전소나 공장 등 플랜트 사업 또는 자동차 도장 증기 시스템, 원자력 발전 터빈, 열을 이용한 각종 자동 판매기 등의 특수 산업에 적용이 가능하다.
요약하면, 본 발명에 따른 열촉매액 조성물을 사용하는 난방 장치는 하기의 이점을 갖는다.
첫째로, 열촉매액 조성물은 무동력으로 에너지를 절감시키기 때문에 탄소 배출을 낮추는 친환경적인 기술에 적용될 수 있다.
둘째로, 열전도율이 높아 적은 열원으로도 짧은 시간에 높은 난방 효과를 보이며, 잠열 특성으로 인해 난방 효과를 지속시킬 수 있어 난방 비용(전기세 등)을 20 내지 30% 절감할 수 있다.
셋째로, 변성이 없고 진공 상태로 유지되는 파이프 형태로 사용하기 때문에 안전하고 반영구적으로 사용할 수 있다.
넷째로, 한번 설치로 건물 수명과 동일하게 에너지 절감 효과가 지속되기 때문에 타 절감 방법에 비해 관리비, 인건비 및 수리비가 전혀 소요되지 않는다.
다섯째로, 기존 보일러 및 온수 탱크에 연결하여 간단하게 설치가 가능하여, 현재 사용하고 있는 난방 장치에 별도의 추가 장치 없이 적용이 가능하다.
[실시예]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3
하기 표 1의 조성을 이용하여 열촉매액 조성물을 제조하였다. 반응기에 파라핀유를 첨가한 다음, 온도를 올리면서 나머지 조성을 첨가하였다. 이어 상기 반응기에 나머지 조성을 첨가하고 60℃에서 24시간 동안 교반하여 열촉매액 조성물을 제조하였다.
실시예 1∼3의 열촉매액 조성물
조성(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
유동 파라핀(LP - 65TM) 80 85 90
함밀당 15 10 5
염화나트륨 4.8 4.8 4.8
칼슘 설포네이트 0.05 0.05 0.05
폴리이소부틸렌 0.05 0.05 0.05
폴리메타아크릴레이트 0.05 0.05 0.05
징크 디티오포스페이트 0.05 0.05 0.05
비교예 1∼3의 열촉매액 조성물
조성(중량%) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
유동 파라핀(LP - 65TM) 60 95 85 84.8
함밀당 35 - 14.8 5
염화나트륨 4.8 4.8 - 10
칼슘 설포네이트 0.05 0.05 0.05 0.05
폴리이소부틸렌 0.05 0.05 0.05 0.05
폴리메타아크릴레이트 0.05 0.05 0.05 0.05
징크 디티오포스페이트 0.05 0.05 0.05 0.05
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 열촉매액 조성물을 이용하여 다양한 실험을 수행하고, 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때 특성시험 평가는 KS(한국산업규격) 시험방법에 준하여 물성평가 시험을 수행하였다.
(1) 비중(Specific Gravity)
KS M 2002에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 시험하였다.
(2) 인화점(Flash Point)
KS M 2010에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 시험하였다.
(3) 동점도(Kinematic Viscosity)
KS M 2014에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 40℃와 100℃에서 각각 시험하였다.
(4) 점도지수(Viscosity Index)
KS M 2014에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 시험하였다.
(5) 유동점(Pour Point)
KS M 2016에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 시험하였다.
(6) 동판 부식
KS M 2501에 규정한 시험기와 시험방법에 따라 시험하였다.
평가항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
비중(15/4℃) 0.897 0.899 0.902 0.877 0.886 0.856 0.875
인화점(℃) 221 222 224 217 209 221 218
동점도
(cSt)		 40℃ 44.1 44.7 44.6 57.8 49.0 50.7 43.1
100℃ 6.74 6.76 6.75 8.46 7.75 6.97 6.88
점도지수 123 127 126 87 94 93 94
유동점(℃) -15 -16 -14 -51 -46 -45 -48
동판 부식(100℃x3h) ○ ○ ○ × △ △ ×
상기 표 3의 결과를 참조하면, 실시예 1∼3에서 제조된 열촉매액의 경우 비교예 1∼3의 열촉매액과 비교하여 사용범위가 넓고 열안정성이 우수함을 알 수 있다.
비교예 1의 열촉매액 조성물의 경우 유동 파라핀의 함량이 낮고 상대적으로 과량의 함밀당의 사용으로 인해, 높은 동점도를 갖고 이는 낮은 유동성을 갖는다. 이러한 낮은 유동성으로 인해 열전도율 또한 낮아 효과적인 열촉매 효과를 기대하기가 어렵다.
또한, 비교예 2 내지 4의 경우 유동 특성은 양호하나 동판 부식이 발생하여 반영구적인 열촉매액의 사용이 어려워진다.
실험예 2
도 1에 표시된 디멘젼을 갖는 PPC 파이프를 800mm 길이로 절단하여 한쪽 입구를 캡을 사용하여 봉한 후, 실시예 및 비교예에서 제조된 열촉매액 조성물을 80% 정도 주입하여 나머지 한쪽을 밀봉시켰다(도 2 참조).
열촉매액 조성물이 주입된 파이프를 온수관으로 사용하는 엑셀 파이프(XL-pipe)에 나란히 붙인 후, 온수관 내 온수의 온도를 측정하여 연료 효율을 측정하였다. 대조예 1로써 열촉매액 조성물의 사용없이 온수관 내 온수의 온도 변화만 측정하였다.
하기 표 4에 온수관 내 온수의 시간 변화를 나타내었으며, 도 5에 이를 도식화하였다.
시간 당 온도 변화
℃ 0분 30분 60분 90분 120분
실시예 1 10.0 15.6 25.8 36.4 45.8
실시예 2 10.0 15.7 26.1 37.1 45.9
실시예 3 10.0 16.0 25.9 36.9 46.6
비교예 1 10.0 12.9 16.8 28.8 35.1
비교예 2 10.0 13.4 19.9 30.1 33.7
비교예 3 10.0 13.4 20.4 29.9 32.9
비교예 4 10.0 13.7 21.0 31.0 33.0
대조예 1 10.0 10.9 15.5 27.9 31.5
상기 표 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 열촉매액 조성물을 사용하게 되면 온수관의 온도 상승이 빠르게 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 열촉매액을 사용할 경우 적게는 약 10도, 많게는 약 15도 가량 온도차이가 발생하며, 동일 온도로 세팅할 경우 가열 장치(즉, 보일러)의 작동 시간을 줄일 수 있음을 알 수 있다.
하기 표 5에 온수관 내 온수를 가열하는 것에 대한 시간당 전력소비량의 변화를 나타내었으며, 이를 도 6에 도식화하였다.
시간 당 전력소비량 변화
W 30분 60분 90분 120분
실시예 1 2.10 4.55 6.75 8.75
실시예 2 2.15 4.50 7.25 9.00
실시예 3 2.05 4.45 6.55 8.55
비교예 1 3.05 5.25 9.55 12.00
비교예 2 2.50 5.00 8.65 10.75
비교예 3 3.00 5.05 8.60 11.05
비교예 4 2.75 5.35 8.75 11.25
대조예 1 3.20 6.00 9.15 12.55
상기 표 5 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 열촉매액 조성물을 사용할 경우 동일한 시간에 소요되는 전력이 보다 적음을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해 열촉매액 조성물을 이용하여 배관을 할 경우 난방비를 절감시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기 실험 데이터를 바탕으로 계산한 결과 본 발명에 따른 열촉매액을 보일러와 같은 난방 장치에 적용하는 경우 연료 사용량을 20∼30% 정도 저감할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 열촉매액 조성물은 가정용 및 상업용 건축물의 바닥 난방, 농업용 하우스 등의 바닥 및 공기 난방을 위한 온수 장치에 적용하여 연료비를 효과적으로 절감할 수 있다.

Claims (7)

  1. 전체 조성물의 합이 100 중량%를 만족하며,
    유동 파라핀 80 내지 90 중량%,
    함밀당 5 내지 15 중량%,
    염화나트륨 1 내지 5 중량%,
    칼슘설포네이트, 마그네슘설포네이트, 칼슘포스페이트, 바륨포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 부식 방지제 0.01 내지 0.1 중량%,
    폴리이소부틸렌, 폴리메틸아크릴레이트, 에틸렌프로필렌공중합체, 스티렌말레익에스테르 공중합체, 부타디엔계 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 점도지수 향상제 0.01 내지 0.2 중량%, 및
    징크-디티오 포스페이트(Zinc-dithio phosphate) 산화 방지제 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하는 열촉매액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    추가로 상기 열촉매액 조성물은 분산제, 소포제, 금속 탈활성제, 염료, 마커, 탈유화제, 안개제거제, 조연제, 냉각 유동성 향상제, 마찰 조정제, 녹방지 첨가제, 밀봉 팽창제, 금속 탈활성제, 공기 방출 첨가제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 첨가제를 포함하는 것인 열촉매액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열촉매액 조성물은
    유동 파라핀에 함밀당, 알칼리염, 부식 방지제, 점도지수 향상제 및 산화 방지제를 첨가하여 혼합하고,
    얻어진 혼합물을 30 내지 100℃에서 가열하는 단계를 거쳐 제조되는 것인 열촉매액 조성물.
  4. 일 방향으로 연장되고, 내부가 비어 있으며 양 말단이 개방된 선형 구조체 형태로, 상기 선형 구조체의 양 말단을 밀봉 부재로 폐쇄하고 내부에는 제1항의 열촉매액 조성물이 충진된 난방 보조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 난방 보조 장치는 일측 말단이 밀봉된 선형 구조체 내에, 열촉매액 조성물을 충진시킨 후 타측 말단을 밀봉 부재로 밀봉하여 제작하는 것인 난방 보조 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 난방 보조 장치는 가정용, 상업용, 및 농업용 하우스의 난방 장치에 적용하는 것인 난방 보조 장치.
  7. 바닥 난방 또는 공기 난방을 위한 온수 배관 시공시,
    제4항의 난방 보조 장치를 온수 배관의 길이 방향에 나란히 배치하는 온수 배관의 시공방법.
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