KR101133915B1 - 고순도 소금 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고순도 소금 제조장치에 관한 것으로써, 소금(20)을 용융 정제하여 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 제조할 수 있는 제조장치를 제공한다. 즉, 본 발명은 고순도 알루미나 세라믹 재질로 돔 형상의 내벽(41)구조를 갖는 알루미나용융로(100)를 구성함으로써, 상기 알루미나용융로(100)내에 구비된 석영관 타입의 전기히터(30)를 통해서 소금(20)을 가열 용융하여 소금물(22) 상태로 담수하고, 이와 같은 상태에서 소금의 용융온도에서 기화온도 범위내에서 24~ 300시간 정도 가열 정제함으로써, 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 제조할 수 있다. 본 발명은 소금(20)의 가열 용융 과정에서 용융로 표면에서 소금 속으로 불순물이 녹아 들어가 소금(20)을 오염시키는 것을 미연에 방지함과 아울러, 소금(20)의 장시간 가열 정제 과정에서 발생하는 인체에 해가 되는 가스, 간수는 외부로 배출되고, 중금속 등이 맨 밑으로 침수됨에 따라 불순물이 완전히 제거될 수 있으며, 고순도의 소금을 대량으로 생산 가능하면서도 종래에 비해서 그 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고순도 소금 제조장치{A manufacturing system of high purity salt}

본 발명은 고순도 소금 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소금의 가열 용융 과정에서 용융로 표면에서 소금 속으로 불순물이 녹아 들어가 소금을 오염시키는 것을 미연에 방지함과 아울러, 담수된 소금물을 장시간 가열 정제 과정에서 발생하는 인체에 해가 되는 가스, 간수는 외부로 배출되고, 중금속 등이 침수됨에 따라 불순물이 완전히 제거될 수 있으며, 고순도의 소금을 대량으로 생산 가능하면서도 종래에 비해서 그 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 고순도 소금 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 천일염 등의 소금은 염화나트륨(NaCl)을 주성분으로 하며, 짠맛이 나는 흰색의 결정체로서 인간의 생리작용에 필수적인 요소이며 통상은 암염층에서 얻어지기도 하나, 대부분은 해수로부터 얻어진다.

소금의 종류에는 해수(海水)를 자연 증발시켜 얻어지는 천일염, 소금을 대나무 속에 넣고 구워낸 죽염, 천일염을 가공한 생소금 등 그 종류도 다양하며, 각 종류에 따라 인체에 미치는 효과도 매우 다양하다.

또한, 소금은 음식물을 분해하고, 노폐물을 배설처리하는 기능을 비롯하여 인간의 신진대사를 원할하게 하는 데 중요한 역할을 하므로 체내에 염분이 부족하면 피로, 권태, 식욕부진 등의 증상이 나타나기도 한다.

이에 최근에는 각종 피부 미용, 노화 방지, 신진대사 촉진을 등을 위해 소금의 효능을 응용한 여러 가지 상품들이 개발되고 있는 실정이다.

한편, 해수로부터 얻어진 소금(천일염)은 순도가 낮고, 환경오염으로 인해 각종 불순물을 많이 포함하고 있어 이를 장기간 섭취하는 동안 인체 내에 축적된 중금속은 건강상에 중대한 해악을 끼치는 요인이 될 수도 있는 것으로 알려지고 있다.

이와 같이 소금(white steel, NaCl)은 그 자체로서 순수한 물질인데, 흔히 솔트(salt)로 표기되는 염(鹽)은 순수한 소금의 뛰어난 결합력으로 소금 외에 많은 물질과 결합한 상태이다.

예를 들어, 천일염의 성분을 분석해 보면 황산(s)이라는 가스가 포함되어 있는데, 이것이 산소와 결합하면 이산화황(so)이 되어 뇌졸증 고혈압등 혈관 질환에 나쁜 영향을 미칠수 있다.

그리고, 산화마그네슘(MgCle)은 두부 만들 때 쓰는 '간수'라고 하는 것인데, 체내의 단백질을 응고시켜 모세혈관과 각종 장기의 혈액순환을 저해하고 굳게 만들수 있고, 약 80여종의 무기금속 즉, 납(pb), 카드뮴(cd), 수은, 구리, 텅스텐 등이 있는 데, 이들은 신경과 척추에 직간접적으로 해가 되는 물질이다.

위의 황산이라는 가스, 염화 마그네슘이라는 간수, 각종 무기 금속 물질은 소금이 아니라 소금이 끌어당긴 불순 오염 물질이며 이것이 인체 내에 들어오면 해가 된다.

이처럼, 소금은 우리 몸을 정화시키고 따뜻하게 해주는 유익한 것인 반면, 염은 우리 몸을 오염시키고 순환을 저해하는 해로운 것이다.

따라서, 종래 소금을 물에 녹였다가 재결정시키거나, 천일염을 1000℃ 정도로 가열 용융상태에서 불순물을 제거한 후 냉각시키는 방법을 통해서 정제된 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금을 제조하는 방식이 간헐적으로 사용되고 있는데, 이러한 고순도 소금을 제조하기 위해서는 열에 의한 용융 방법으로 불순물을 제거하는 것이 가장 보편적인 방법인 것으로 알려져 있다.

그런데, 종래에 도가니와 같은 용융로나 세라믹 용융로에서 소금을 용융시켜 고순도 소금을 정제하는 경우에는 용융로 표면에 도포시킨 피복 유약이나 금속재인 용융로 자체의 재질이 소금 속에 녹아 들어가 소금을 오염시키게 되는 단점이 있었다.

특히, 종래에 고순도 소금을 생산하기 위해서는 용융로를 고온으로 가열한 상태에서 소금이 담겨진 도가니를 이용하여 용융로 내에서 가열 용융시킨 후, 도가니를 용융로에서 꺼내어 용융된 소금의 윗부분만 취하고 불순물이 가라앉은 아랫부분은 버리는 작업을 여러 번 반복 수행하는 방법을 통해서 이루어졌기 때문에 작업 공정이 매우 번거롭고, 상기 도가니는 대부분 일회성에 그치게 된다는 문제점이 있었다.

그리고, 상기한 바와 같이 기존에 알려진 방법들은 소금의 불순물의 전부를 제거하는 기술이 아니고 그 일부만을 반복적으로 제거하는 방법들로서 생산성이 떨어진다는 단점이 있었다.

한편, 최근 본 출원인에 의해 마치 타일이나 블록(block) 형상으로 제작되는 소금 고형체(일명, 소금패널;salt panel)를 대량으로 생산 제조할 수 있는 제조장치 및 제조방법에 관한 기술이 연구 개발되어 특허 등록을 받은 바 있다.

즉, 대한민국 특허등록번호 제0921388호(2009. 10.06. 등록)는 소금 고형체 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 밀폐된 가열로 내부에 소금을 적재한 후 전기히터를 통해 2000℃ 이상의 고온으로 가열하여 소금을 대량으로 용융하여 별도의 금형으로 통해 소금 고형체를 제조하는 장치 및 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같은 전기히터를 통한 가열 방식으로 소금을 대량 용융하는 과정은 소금을 2000℃ 이상의 고온으로 순식간에 용융하여 배출구를 통해 지속적으로 용융된 소금물을 배출하여 금형을 통해서 타일이나 블록(block) 형상의 소금 고형체를 제조하게 되는 것이다.

그런데, 이와 같이 소금을 단순히 용융하여 그대로 배출구를 통해 배출하는 방식으로는 고순도 소금을 제조할 수 없다.

즉, 소금을 가열 용융한 소금물 상태로 장시간 동안 가열하는 과정에서 소금 속에 포함된 중금속 및 불순물이 제거되는 과정을 거쳐야만 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금을 제조할 수 있는 바, 본 출원인은 상기 등록특허 제0921388호에 적용되는 가열로의 구조 및 가열 방식의 변경을 통해서 고순도의 소금을 대량으로 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에 본 발명은 본 출원인에 의해 특허등록된 상기 제0921388호에 개시된 소금 고형체 제조장치 및 제조방법을 수행하는 과정에서 착상된 아이디어를 통해서 고순도의 소금을 대량으로 생산 가능하면서도 종래에 비해서 그 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 새로운 형태의 고순도 소금 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 소금 용융 과정에서 용융로 표면에서 소금 속으로 불순물이 녹아 들어가 소금을 오염시키는 것을 미연에 방지함과 아울러, 소금 용융 과정에서 발생하는 인체에 해가 되는 가스, 간수, 중금속 등이 장시간의 가열 시간 동안 원활하게 배출되거나 맨밑으로 침수됨에 따라 불순물이 완전히 제거된 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 제조할 수 있는 고순도 소금 제조장치를 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명은 가열을 통해 용융된 소금물을 장시간 담수한 상태에서 소금의 용융온도에서 기화온도 범위를 유지한 체 지속적인 가열이 가능한 용융로를 제공함으로써, 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 대량으로 생산할 수 있는 고순도 소금 제조장치를 제공하고자 하는 데 그 목적을 두고 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소금을 용융 정제하여 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 제조하기 위한 고순도 소금 제조장치에 있어서, 상기 소금을 적재할 수 있는 공간을 형성할 수 있도록 고순도 알루미나 세라믹 재질로 돔 형상의 내벽 구조를 갖는 알루미나용융로가 구성되되; 상기 알루미나용융로 내부에는 적재된 소금을 가열 용융할 수 있는 발열선이 내장된 석영관 타입의 전기히터가 다수개 배치되고, 상기 전기히터가 배치된 상측으로 소금투입구가 형성됨과 아울러 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽 일측에 정제된 소금물을 배출할 수 있도록 소금으로 막힌 형태에서 별도의 공구로 뚫어 선택적으로 형성되는 소금물배출구가 마련되고; 상기 알루미나용융로 내 적재된 소금이 가열 용융되어 소금물 형태로 담수된 체 소금의 용융온도에서 기화온도 범위 내에서 가열 정제되는 고순도 소금 제조장치를 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

이때, 본 발명에 따르면, 상기 전기히터 하단의 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽 외측에는 단열재 및 금속판 순으로 감싸고, 상기 전기히터 상단의 돔 구조 외측에는 단열재만을 덮어 감싸는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 알루미나용융로 내에서 소금물 형태로 담수되어 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금으로 가열 정제되는 시간은 24시간에서 300시간 이내인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 알루미나 재질로 이루어진 알루미나용융로를 제공함으로써, 고순도의 소금을 대량으로 생산 가능하면서도 종래에 비해서 그 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있으면서 소금 용융 과정에서 가열로 표면에서 소금 속으로 불순물이 녹아 들어가 소금을 오염시키는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 석영관 타입의 전기히터를 통해 1000℃ 수준(소금의 용융온도 및 기화온도 범위)의 고온을 유지한 체 장시간(24시간~300시간) 동안 가열 정제하게 됨에 따라 소금 용융 과정에서 발생하는 인체에 해가 되는 가스, 간수, 중금속 등이 원활하게 배출됨에 따라 불순물이 완전히 제거됨과 아울러 장시간 소금을 가열하여 용융할수록 소금 입자의 결정은 작아지면서 인체에 흡수가 좋은 고순도 소금으로 정제되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고순도 소금을 제조하기 위한 소금벽용융로의 구성을 보여주는 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로의 실제 모습을 보여주는 실물 사진도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로에 전기히터가 배치된 상태를 보여주는 실물 사진도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로에서 소금투입구를 통해서 소금벽용융로 내부를 들여다 본 실물사진으로써, 도 4는 전기히터를 작동하지 않은 상태를 보여주는 도면이고, 도 5는 전기히터를 가열하여 소금을 용융하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 알루미나용융로의 구성을 보여주는 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 소금벽용융로의 상부 내벽이 알루미나 세라믹 재질로 구성된 복합형용융로를 보여주는 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 알루미나용융로의 상부 내벽이 소금벽으로 구성된 복합형용융로를 보여주는 개략적인 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 용융로에 적재 사용되는 천일염을 소금덩어리(소금원석) 형태로 단단하게 굳힌 상태를 보여주는 실물사진 도면.
도 10은 본 발명에 따라 24시간 정도 정제된 용융 소금을 냉각시켜 소금 고형체를 만든 상태를 보여주는 실물사진 도면.
도 11은 본 발명에 따라 300시간 정도 용융 정제된 고순도 소금을 냉각시켜 소금 고형체를 만든 상태를 보여주는 실물사진 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고순도 소금을 제조하기 위한 소금벽용융로의 구성을 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로의 실제 모습을 보여주는 실물 사진도면이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로에 전기히터가 배치된 상태를 보여주는 실물 사진도면이다.

그리고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로에서 소금투입구를 통해서 소금벽용융로 내부를 들여다 본 실물사진으로써, 도 4는 전기히터를 작동하지 않은 상태를 보여주는 도면이고, 도 5는 전기히터를 가열하여 소금을 용융하는 상태를 보여주는 도면이다.

또한, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 알루미나용융로의 구성을 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 소금벽용융로의 상부 내벽이 알루미나 세라믹 재질로 구성된 복합형용융로를 보여주는 개략적인 단면도이며, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 알루미나용융로의 상부 내벽이 소금벽으로 구성된 복합형용융로를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 고순도 소금을 제조하기 위한 제조장치는, 기본적으로 소금을 용융 정제하는 과정에서 장시간 동안 소금물 형태로 담수하여 가열 정제할 때, 로(爐)로부터 소금물 속으로 불순물이 유입되어 오염되지 않도록 미연에 방지하고, 제조 공정을 단순화시켜서 고순도의 소금을 대량으로 생산할 수 있도록 하는 데 초점이 맞추어져 있다.

즉, 본 발명은 본 출원인에 의해 특허 등록된 제0921388호에 개시된 소금 고형체를 제조하는 장치를 기초하여 발명된 것으로써, 특허 등록된 제0921388호에 개시된 가열로의 경우, 블록이나 타일 형태로 제조하기 위해 소금을 용융하여 소금 고형체를 제조하는 것이기 때문에 소금이 용융되는 과정에서 가열로 내벽으로부터 소금으로 불순물이 유입되어 소금이 오염되더라도 문제가 되지 않으나, 본 발명의 경우, 사람이 먹을 수 있는 99%이상의 고순도 소금으로 제조하기 위해서는 소금이 용융될 때 가열로 내벽에서 소금 속으로 불순물이 유입되지 않아야 하고, 만약 불순물이 유입되어 소금을 오염시킬 경우에 99%이상의 고순도 소금을 정제하는 어려움이 있기 때문에 이를 효과적으로 예방하면서 대량으로 고순도 소금을 생산할 수 있도록 하기 위해 착안된 것이다.

특히, 특허 등록된 제0921388호에 개시된 가열로의 경우, 소금이 용융되면 배출구를 통해 그대로 배출하게 되지만, 본 발명은 용융된 소금물을 담수한 상태로 장시간 동안 소금의 용융온도(800℃인 것으로 알려짐) 및 소금의 기화온도(1350℃인 것으로 알려짐) 범위 내에서 가열 정제가 이루어지게 되는 바, 이러한 가열 정제 작업 공정을 기존 고순도 소금 정제 방법에 비해 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 용융로를 제공하고자 하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 고순도 소금 제조방법은 크게 소금가열준비단계와, 소금물정제단계와 소금물배출단계로 구분할 수 있을 정도로 제조 공정이 단순하다.

상기 소금가열준비단계는 소금을 적재 가열할 수 있는 용융로를 구성하는 단계이고, 상기 소금물정제단계는 용융로에서 적재된 소금을 용융하여 소금물 형태로 담수한 상태에서 장시간 가열 정제하는 단계이며, 상기 소금물배출단계는 가열 정제가 완료된 소금물을 용융로에서 외부로 배출하여 냉각시켜 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금을 제조 완료하는 단계이다.

이를 위해 본 발명의 제1실시예에서는 소금가열준비단계로써, 용융 과정에서 원천적으로 소금(20) 속으로 불순물이 유입되지 못하도록 내벽면이 소금벽면(21)으로 형성되게 구성하고, 이 소금벽면(21) 내에서 소금(20)이 용융되는 구조의 소금벽용융로(10)를 구성하고 있는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 소금벽용융로(10)는, 통상적인 가열로와 달리, 적재된 소금(20)의 일부가 내벽으로 작용하여 소금벽면(21)이 용융된 소금물(22)을 담는 도가니와 같은 역할을 하도록 소금벽용융로(10) 구성하게 되는 것이다.

이와 같은 소금벽용융로(10)를 구성하는 방식에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 소금(20)을 용융하기 위해 소금벽용융로(10)를 구성할 위치에 사전 설계된 규격(예를 들어, 가로×세로 〓 2m×2m 정도의 규모)의 사각 조립틀(도시안됨)을 조립 설치하고, 여기에 소금(20)을 적재하게 된다.

이때, 상기 사각 조립틀은 적재되는 소금(20)의 형태를 잡아 주는 역할을 하는 것이고, 상기 소금(20) 적재과정에서 소금(20)에 고르게 물을 뿌려줌으로써, 소금(20)이 단단한 소금덩어리로 형성되도록 한다.

이렇게 사각 조립틀 내에 소금(20)이 일정 높이로 적재되면, 적재된 소금(20)의 상단은 도 1에 도시된 바와 같이 둥근 돔 형태로 적재하게 된다.

물론, 본 발명의 바람직한 제1실시예로써, 소금의 적재 형태를 돔 형태로 적재하고 있으나, 반드시 돔 형태가 아니어도 무방하다.

그리고, 상기 소금(20)에 물을 뿌리면서 단단한 소금덩어리 형태의 원하는 규모로 소금(20)의 적재가 완료되면, 상기 적재된 소금(20)의 둥근 돔 형태가 시작되는 부위의 일부분을 파내어 그 내부에 전기히터(30)를 배치할 수 있는 장착통로가 구비된 빈 공간(12)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 전기히터(30)는 석영관 내부에 발열선(31)이 배치된 구조를 갖는 히터로써, 전기 공급을 통해 발열선(31)에서 고온의 열이 발생하는 구조를 갖는다.

특히, 본 발명에 적용되는 전기히터(30)는 용융로(10) 내부에서 소금(20)을 가열하는 히터인 관계로, 소금(20)으로부터의 영향을 받지 않는 히터이어야만 하고, 이를 위해 소금(20)의 영향으로부터 견딜 수 있는 석영관이 외관을 이루고, 그 내부에 발열선(31)이 배치된 구조를 갖는 것이다.

이러한 석영관 타입 전기히터(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 소금(20)을 파낸 빈 공간(12)을 가로질러 내화물(32)에 안착된 상태에서 병렬로 6개 정도가 나란하게 배치되는 바, 이렇게 6개의 석영관 전기히터(30)를 배치하는 이유는 800℃ 수준의 용융점과 1350℃ 수준의 기화점을 갖는 소금(20)을 용융온도에서 기화온도 범위 내에서 가열할 수 있도록 1000℃ 정도의 고온을 일정하게 유지 발생시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 소금벽용융로(10) 내부에서 소금물정제단계로써, 상기 소금(20)을 가열 용융하여 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금으로 정제하기 위해서는 용융된 소금물(22)을 1000℃ 정도의 고온으로 장기간(예를 들어, 300시간까지도 가열함) 가열해야만 되고, 특히, 오랜시간 가열하면 할수록 염화나트륨 99% 이상인 고순도의 소금을 얻을 수 있기 때문에 1000℃ 정도의 고온을 꾸준히 유지하기 위해서는 본 발명의 바람직한 제1실시예에서처럼 6개 정도의 석영관 타입의 전기히터(30)를 사용하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

물론, 상기 소금벽용융로(10)의 규모에 따라 전기히터(30)의 설치 갯수에는 차이가 있을 수 있다.

이때, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 적용되는 석영관 타입의 전기히터(30)에서는 상기 발열선(31)이 석영관 전체에 구비되는 것이 아니라 도 1에 도시된 바와 같이 전기히터(30)의 양 끝단에서 일정길이 만큼은 발열선(31)이 구비되지 않는 비열구간(33)을 두고 있다.

이는 상기 소금벽용융로(10) 내에서 소금(20)을 가열 용융할 때, 발열선(31)의 직하방에 위치한 소금(20)이 직접적인 열을 받아 용융되는 특성을 살리기 위한 것으로, 즉, 발열선(31)이 구비되지 않은 비열구간(33) 쪽에 적재된 소금(20)은 용융되지 않게 되고, 이렇게 용융되지 않은 소금(20)이 소금벽면(21)으로 형성되는 구조를 갖고 있는 것이다.

이때, 상기 전기히터(30)에서 발열선(31)이 구비되지 않은 비열구간(33)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 내화물(32)에 의해 감싸인 체 전기히터(30) 장착통로 상에 병렬로 고정 배치될 때 지지부위 역할을 하게 된다.

물론, 상기 전기히터(30)가 제1실시예에서 보여주는 바와 같이 반드시 병렬 형태로 배치되어야만 하는 것은 아니며, 직렬 형태로 배치될 수 있음은 당연하다.

한편, 상기 전기히터(30)가 배치되는 공간(12)의 상부 일측에는 소금투입구(11)가 형성되고, 적재된 소금(20)의 하단 부위에는 향후 소금벽용융로(10) 내부에서 가열되어 용융된 후 정제된 소금물(22)을 배출하기 위한 소금물배출구(13)로 형성될 위치가 지정되게 된다.

물론, 상기 소금물배출구(13)는 소금물배출단계에서 이루어지는 것으로써, 항상 배출구멍 형태로 형성되어 있는 것이 아니라 적재된 소금(20)에 의한 소금벽면(21) 형태를 유지하고 있다가 작업자가 용융 정제된 소금물(22)을 배출하고자 할 때, 드릴과 같은 공구를 통해 소금물(22) 배출 위치에 구멍을 뚫어 줌으로써, 소금물배출구(13)로 형성되는 구조를 갖는 것이다.

특히, 용융 정제된 소금물(22)을 상기 소금물배출구(13)를 통해 배출한 다음, 반복하여 다른 소금(20)을 가열하여 용융 정제하고자 할 때에는 상기 드릴에 의해 뚫린 최초의 소금물배출구(13)는 다시 소금(20)으로 막아 소금벽면(21) 형태를 유지하고, 소금물(22)이 배출되어 형성된 소금벽면(21) 내측의 빈 공간 부위에 상기 소금투입구(11)를 통해서 소금(20)을 투입 적재하여 다시 가열 정제하게 된다.

이와 같이 상기 적재된 소금(20)을 파내어 전기히터(30)와 소금투입구(11)가 형성되고, 소금물배출구(13)의 위치가 지정되면, 도시되지 않은 사각 조립틀을 제거하고, 이 사각 조립틀이 제거된 소금(20)의 외주면에는 알루미나 세라믹 재질(예를들어, 알루미나 캐스터블)을 시멘트 형태로 발라주어 밴딩벽(40)을 형성해 주게 된다.

이처럼 알루미나 세라믹 재질을 발라 밴딩벽(40)을 형성해 주는 이유는, 소금(20)을 장시간 용융하는 과정에서 내측의 소금벽면(21)에 크랙이 발생할 수 있는 바, 상기 소금(20) 외주면에 발라 준 알루미나 세라믹 재질의 밴딩벽(40)이 밴딩 형태로 소금벽면(21)의 외주면을 견고하게 잡아 줌으로써 크랙 발생을 막아주는 역할을 하도록 하기 위함이다.

특히, 상기 밴딩벽(40) 재질로 알루미나 세라믹 재질을 채택하는 이유는 알루미나 세라믹이 소금(20)과의 접촉에도 아무런 화학적 변화가 없기 때문에 소금(20)을 오염시킬 염려가 없는 재질적 특성을 가지고 있기 때문이다.

물론, 상기 소금벽면(21)의 외주면에 형성되는 밴딩벽(40)은 알루미나 세라믹 재질을 시멘트 형태로 바르지 않고, 알루미나 세라믹을 벽돌 형태로 성형하여 소금벽면(21)을 견고하게 잡아주는 구조를 채택할 수도 있음은 당연하다.

이렇게 적재된 소금(20) 외주면에 알루미나 세라믹 재질의 밴딩벽(40)을 형성한 다음, 그 밴딩벽(40) 외측에는 석면시트와 같은 단열재(50)로 막아줌으로써, 상기 전기히터(30)에 의해 가열 과정에서 급격하게 온도가 외부로 빠져나가는 것을 막아주는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 단열재(50)의 외측은 외관이 말끔하도록 탈부착이 용이한 알루미늄과 같은 금속판(60)으로 막아줌으로써, 소금벽용융로(10)의 구성을 완성하게 된다.

물론, 상기와 같은 금속판(60)으로 외관을 말끔히 정리하지 않더라도 소금벽용융로(10)의 기능을 수행하는 데 있어서는 아무런 문제가 되지 않음은 자명하다.

또한, 상기 단열재(50) 및 금속판(60)은 필요에 따라 선택적으로 탈착되는 구조를 갖는다.

한편, 상기 소금벽용융로(10)를 구성할 때, 소금(20)이 적재되는 바닥면에는 석면시트와 같은 단열재(50)와 내화벽돌(70)을 깔아 바닥면을 형성하는 것이 바람직하나, 상기와 같이 단열재(50)와 내화벽돌(70)로 바닥면을 형성하지 않더라도 큰 문제가 있는 것은 아니다.

다만, 상기 소금벽용융로(10)를 구성하는 데 있어서 보다 바람직한 형태로써, 바닥면을 단열재(50)와 내화벽돌(70)을 배치 구성함에 따라 바닥면으로부터의 외부 영향을 미연에 방지하는 것이 바람직하다 할 것이다.

이와 같이 구성된 소금벽용융로(10)를 통해서 소금(20)을 용융 정제하여 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금(20)을 제조하게 될 경우, 소금(20)을 용융하는 과정에서 벽면이 소금(20)으로 이루어져 있기 때문에 용융되는 소금물(22) 속으로 불순물이 유입되는 것이 원천적으로 차단되게 됨은 당연하다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 소금벽용융로(10)를 통해 소금(20)을 용융 정제하는 과정은 매우 단순하다.

먼저, 상기한 바와 같은 방식으로 소금벽용융로(10)를 최초로 구성한 상태에서 상기 전기히터(30)의 발열선(31)에 전기를 공급하여 가열하게 되면, 6개의 전기히터(30)의 온도가 소금의 용융온도인 800℃에서 소금의 기화온도인 1350℃ 온도 범위를 유지할 수 있는 1000℃ 수준의 고온을 발생하게 되고, 이에 따라 상기 발열선(31)이 배치된 직하방에 적재된 소금(20)이 용융점인 800℃ 정도의 온도에 도달하는 시점부터 용융되기 시작하게 된다.

즉, 상기 발열선(31)이 배치된 소금벽용융로(10)의 중심부에 적재된 소금(20)부터 순차적으로 용융되어 비열구간(33)인 소금벽면(21) 구역까지 점진적으로 확대되면서 용융되게 되는 것이다.

그리고, 비열구간(33)인 소금벽면(21)에서는 더 이상 소금(20)의 용융이 일어나지 않고, 소금벽면(21)이 하나의 도가니 형태를 유지하게 되는 것이다.

이때, 소금(20)이 용융 및 정제되는 과정에서 발생하는 가스 및 간수와 같은 가벼운 기체는 소금투입구(11)와 같은 완전히 밀폐되지 않은 부위를 통해 외부로 배출되게 되고, 소금(20)에 포함된 미량의 비중이 높은 중금속(23)과 같은 물질은 용융된 소금물(22) 밑으로 가라앉게 된다.

이렇게 용융된 소금물(22)의 중간 부위가 가장 깨끗하고 고순도 소금에 가장 가까운 것으로 파악되고 있다.

그리고, 이와 같은 상태에서 장시간(예를 들어, 300시간 이내) 소금(20)을 가열하여 용융할수록 소금 입자의 결정은 작아지면서 인체에 흡수가 좋은 고순도 소금으로 정제되는 것이다.

이와 같이 장시간에 걸쳐 소금(20)의 정제가 완료되면, 소금물배출구(13)를 통해 정제된 소금물(22)을 배출하여 냉각시킴으로써, 정형 혹은 부정형의 소금 고형체를 만들고, 이렇게 만들어진 소금 고형체는 필요에 따라 고르게 갈아서 식용으로 사용하게 되는 것이다.

이때, 전술한 바와 같이 상기 소금물배출구(13)는 소금(20)이 가열 정제되는 동안은 소금벽면(21) 형태로 유지하고 있다가 정제된 소금물(22)을 배출하고자 할 때, 맨 밑에 가라앉은 중금속(23) 등이 빠져나오지 않도록 정제된 소금물(22)의 중간 부위에서 소금물(22)을 배출할 수 있도록 도시되지 않은 드릴 등의 공구를 통해 일정 높이에 구멍을 뚫어 줌으로써 형성되게 되는 것이다.

그리고, 상기 소금벽용융로(10)로 반복적으로 소금(20)을 가열 정제하고자 할 때에는 드릴로 뚫은 상기 소금벽배출구(13)는 소금(20)으로 다시 틀어막고, 소금투입구(11)를 통해 소금(20)을 보충 투입 적재한 다음, 상기한 바와 같은 동일한 방식으로 장시간 소금을 정제하면 되는 것이다.

실질적으로 본 발명에 따른 소금벽용융로(10)를 통해 소금을 용융 정제한 후 샘플을 받아 성분을 분석한 시험성적서가 표 1에 나타나 있다.

여기서, 천일염 및 용융소금의 규격기준은 식품공전 제5.29의 식용소금(식염)의 기준 및 규격에 따른 것이다.

그리고, 표 1의 일반소금(천일염)은 서울시 금천구 가산동에 위치한 한국생활환경시험연구원에 의뢰하여 검사한 결과이고, 본 발명에 따라 정제된 용융소금 중 6시간 용융소금은 수원여자대한 식품분석연구소에 의뢰하여 성분 분석한 결과이다.

(일반소금과 6시간 정제소금의 성분 분석 시험성적서)

시험항목	단위	천일염의 규격기준	일반소금(천일염)	태움,용융소금의 규격기준	용융소금(6시간)
염화나트륨	％	70.0 이상	88.2	88.0 이상	94.4
총염소	％	40.0 이상	55.8	50.0 이상	64.3
수분	％	15.0 이상	7.5	4.0 이하	0.2
불용분	％	0.15 이하	0.01	3.0 이하	0.4
황산이온	％	5.0 이하	0.2	1.5 이하	0.2
사분	％	0.2 이하	0.2	0.1이하	0.03
비소	㎎/㎏	0.5 이하	불검출(검출한계 0.05)	0.5 이하	불검출
납	㎎/㎏	2.0 이하	불검출(검출한계 0.02)	2.0 이하	불검출
카드뮴	㎎/㎏	0.5 이하	불검출(검출한계 0.05)	0.5 이하	불검출
수은	㎎/㎏	0.1 이하	불검출(검출한계 0.01)	0.1 이하	불검출
페로시안화이온	g/㎏	불검출	불검출(검출한계 0.005)	0.010 이하	불검출

또한, 표 2에 나타난 정제된 용융소금 중 24시간, 100시간, 200시간, 300시간 정제 소금은 경기도보건환경연구원북부지원에 의뢰하여 성분 분석한 결과이다.

( 24, 100, 200, 300시간별 정제소금의 성분분석 시험성적서)

시험항목	단위	태움,용융소금의 규격기준	용융소금 (24시간)	용융소금 (100시간)	용융소금 (200시간)	용융소금 (300시간)
염화나트륨	％	88.0 이상	99.2	99.5	99.8	99.9
총염소	％	50.0 이상	61.0	60.3	59.1	58.4
수분	％	0.5 이하	0.02	0.01	0.0	0.0
불용분	％	3.0 이하	0.3	0.2	0.15	불검출
황산이온	％	1.5 이하	0.1	0.09	0.07	0.04
사분	％	0.1 이하	0.0	0.0	0.0	불검출
비소	㎎/㎏	0.5 이하	불검출	불검출	불검출	불검출
납	㎎/㎏	2.0 이하	불검출	불검출	불검출	불검출
카드뮴	㎎/㎏	0.5 이하	불검출	불검출	불검출	불검출
수은	㎎/㎏	0.1 이하	불검출	불검출	불검출	불검출
페로시안화이온	g/㎏	0.010 이하	불검출	불검출	불검출	불검출

그 결과, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 상기 일반소금(천일염)과 용융소금에 있어서 동일한 표본을 사용하지 않아 다소의 성분 값의 오차가 있으나, 일반소금(천일염)은 천일염의 규격기준에 모두 적합한 것으로 나타났으며, 본 발명에 따른 소금벽용융로(10)를 통해 6시간, 24시간, 100시간, 200시간, 300시간별로 가열 용융하여 정제한 용융소금의 성분을 분석한 결과, 모두 용융소금에서 요구하는 규격기준에 적합함을 알 수 있었다.

특히, 본 발명에 따른 소금벽용융로(10)를 통해서 소금을 가열 용융한 상태에서 24시간 이상 가열 정제할 경우에는 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

이때, 상기 정제된 용융소금의 샘플링하여 성분 분석한 시험성적서에서 보여주는 바와 같이 본 발명에 따른 소금벽용융로(10)를 통해서 소금을 가열 용융하여 소금물 형태로 담수하여 300시간 정도 가열 정제할 경우, 염화나트륨이 99.9%인 고순도 소금(통상, 염화나트륨 99.9% 이상인 소금은 순수 소금이라 부른다.)을 얻을 수 있는 관계로, 비용적인 측면을 고려할 때 가열 정제하는 시간을 300시간 이상으로 지속할 필요성이 거의 없다.

즉, 본 발명을 적용하여 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 가열 정제하기 위한 전기히터(300)의 가열 시간은 24시간에서 300시간 수준이면 충분한 것이다.

그리고, 표 1의 6시간 정제 후 샘플링한 용융소금의 성분 분석에서 나타난 바와 같이, 24시간 이하로 가열 정제된 소금은 염화나트륨이 99% 이상인 고순도 소금이 아니기 때문에 단순히 용융 정제된 생활 소금이라는 형태로 현재 시판되고 있으며, 표 2의 시험성적서를 통해 성분 분석된 바와 같이, 24시간에서 300시간 정도의 장시간 용융 상태에서 가열 정제된 용융소금은 염화나트륨이 99%이상인 고순도 소금인 것으로 확인되었고, 현재 시중에 고순도 소금으로 시판되고 있는 상황이다.

한편, 도 9 내지 도 11에 첨부된 실물사진에서 보여주는 바와 같이 소금원석에서 300시간 가까이 정제된 고순도 소금은 그 정제 시간에 따라 점차적으로 소금 고형체 색상의 투명도가 향상되는 것으로 시각적으로 확인할 수 있는 바, 도 9에서 보여주는 바와 같이 300시간 정도 정제된 고순도 소금은 그 자체가 매우 투명한 크리스탈 형태를 띄고 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같은 색상 변화를 통해서도 고순도 소금으로 정제된 것인지 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 제1실시예에서 보여주는 소금벽용융로(10)는 소금(20)을 용융하는 용융로의 내벽이 소금(20)으로 형성되어 원천적으로 용융되는 소금물(22) 속으로 불순물이 유입되지 않도록 구성되어 있는 바, 이와 같이 용융되는 소금물(22) 속으로 불순물이 유입되지 않는 용융로를 구성할 경우, 본 발명이 추구하는 염화나트륨 99% 이상의 고순도 소금을 충분히 제조 가능하다 할 것이다.

이에 본 발명의 제2실시예에서는 재질 자체가 고가인 관계로, 현재 당해 분야에서 사용되지 않고 있는 고순도 알루미나 세라믹 재질을 이용하여 알루미나용융로(100)를 구성한 데 그 특징을 갖는다.

상기 알루미나용융로(100)는 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로(10)와 비교할 때, 소금벽면(21) 대신에 고순도 알루미나 세라믹 재질인 알루미나캐스터블이나 알루미나 세라믹벽돌로 내벽(41)을 형성했다는 데 차이점을 가지고 있다.

이와 같이 본 발명의 제1실시예와 제2실시예에는 용융로를 구성하는 주 재질에 차이가 있을 뿐 기타 다른 구성에는 별다른 차이점이 거의 없다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에서 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 고순도 알루미나 세라믹 재질의 알루미나 세라믹벽돌을 적층하여 돔 형상을 갖는 내벽(41) 형태로 쌓은 다음, 그 내부에 석영관 타입의 전기히터(30)를 설치할 수 있는 공간을 구비하고, 상기 전기히터(30) 하방에 소금(20)을 적재하여 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41) 사이에서 소금(20)을 가열 용융하는 방식을 채택하고 있는 것이다.

이때, 고순도 알루미나 세라믹 재질 중 형태적으로 구분되는 상기 알루미나벽돌 대신에 부정형의 알루미나 캐스터블을 이용하여 옹벽 형태를 갖는 알루미나용융로(100)의 내벽(41)으로 구성하는 방식을 채택할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 알루미나용융로(100) 내부에 배치되는 전기히터(30)는 본 발명의 제1실시예에서 설명하고 있는 석영관 타입의 전기히터(30)와 발열선(31)의 배치구조에서 차이가 있을 뿐 동일하다.

즉, 제1실시예의 경우에는 전기히터(30) 자체에 발열선(31)과 비열구간(33)으로 구분되어 소금벽면(21) 부분에는 비열구간(33)이 배치되는 전기히터(30)를 사용하였으나, 제2실시예의 경우에는 전기히터(30)에 비열구간(33) 없이 상기 내벽(41) 내측에 위치한 소금(20) 전체를 직접 가열할 수 있도록 전기히터(30) 전체에 발열선(31)이 구비된다는 차이가 있을 뿐이다.

이처럼, 제2실시예에 따른 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41)을 이용한 알루미나용융로(100)는 벽면이 알루미나 세라믹 재질적 특성으로 인해 로(爐)의 성분이 소금물(22) 속으로 유입되어 오염시킬 우려가 전혀 없는 관계로, 고순도 소금을 정제하는 용융로로써 충분히 사용 가능한 것이다.

다만, 알루미나 세라믹 재질 자체가 고가이기 때문에 제조단가가 비싸다는 단점이 있을 뿐이다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로(10)와 제2실시예에 따른 알루미나용융로(100)의 구성적 특징을 혼합하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 복합형용융로(200,300)를 구성할 수도 있다.

즉, 도 7에 도시된 복합형용융로(200)는 상기 소금(20)이 적재되는 하단 내벽이 소금벽면(21)으로 형성되고, 상기 소금벽면(21) 상단이 돔 구조를 갖는 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41)으로 이루어지는 구성을 갖는다.

그리고, 도 8에 도시된 복합형용융로(300)는 상기 소금(20)이 적재되는 하단 내벽이 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41)으로 형성되고, 상기 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41) 상단이 돔 구조를 갖는 소금벽면(21)으로 이루어지는 구성을 갖는다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예로 보여주는 복합형용융로(200,300)는 소금벽용융로(10)와 알루미나용융로(100)의 구성적 특징을 단순 설계 변경한 것으로써, 본 발명의 제1실시예에 따른 소금벽용융로(10)와 제2실시예에 따른 알루미나용융로(100)에서 보여주는 구성과 동일한 구성에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10 : 소금벽용융로 11 : 소금투입구
13 : 소금물배출구 20 : 소금
21 : 소금벽면 22 : 소금물
30 : 전기히터 31 : 발열선
40 : 밴딩벽 41 : 내벽
50 : 단열재 60 : 금속판
100 : 알루미나용융로 200,300 : 복합형용융로

Claims (3)

1. 소금(20)을 용융 정제하여 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금을 제조하기 위한 고순도 소금 제조장치에 있어서,
   상기 소금(20)을 적재할 수 있는 공간을 형성할 수 있도록 고순도 알루미나 세라믹 재질로 돔 형상의 내벽(41) 구조를 갖는 알루미나용융로(100)가 구성되되;
   상기 알루미나용융로(100) 내부에는 적재된 소금(20)을 가열 용융할 수 있는 발열선(31)이 내장된 석영관 타입의 전기히터(30)가 다수개 배치되고, 상기 전기히터(30)가 배치된 상측으로 소금투입구(11)가 형성됨과 아울러 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41) 일측에 정제된 소금물(22)을 배출할 수 있도록 소금(20)으로 막힌 형태에서 별도의 공구로 뚫어 선택적으로 형성되는 소금물배출구(13)가 마련되고;
   상기 알루미나용융로(100) 내 적재된 소금(20)이 가열 용융되어 소금물(22) 형태로 담수된 체 소금의 용융온도에서 기화온도 범위 내에서 가열 정제되는 것을 특징으로 하는 고순도 소금 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전기히터(30) 하단의 고순도 알루미나 세라믹 재질의 내벽(41) 외측에는 단열재(50) 및 금속판(60) 순으로 감싸고, 상기 전기히터(30) 상단의 돔 구조 외측에는 단열재(50)만을 덮어 감싸는 것을 특징으로 하는 고순도 소금 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 알루미나용융로(100) 내에서 소금물(22) 형태로 담수되어 염화나트륨 99%이상의 고순도 소금으로 가열 정제되는 시간은 24시간에서 300시간 이내인 것을 특징으로 하는 고순도 소금 제조장치.
   

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