KR101328151B1 - 개질연료 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개질연료 제조장치로서, 상기 개질연료 제조장치는, 폭기된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 유출하는 물탱크부; 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 유출하는 오일탱크; 상기 물탱크부 및 상기 오일탱크와 연결되어, 상기 물탱크부로부터 유입된 상기 물과 상기 오일탱크로부터 유입된 상기 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 혼합탱크; 및 상기 혼합탱크와 연결되어, 상기 혼합탱크로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 결합실부를 포함할 수 있다.

Description

개질연료 제조장치 및 제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING A REFORMING FUEL AND A METHOD FOR MANURACTURING THE SAME}
본원은 개질연료 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
최근에 화석연료의 고갈문제나 온실효과 가스의 발생문제가 세계적으로 큰 문제가 되고 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 발명과 관련하여, 본 발명자가 출원한 일본 공개 특허 특개2011-038000호(발명의 명칭: 연료 제조 방법)에는 물과 경유, 등유 또는 중유 등의 연료유를 각각 자력이 인가되는 영역에 공급하여 이들을 미립화하여 혼합함으로써, 범용성이 높고 미립화가 가능하며 안정한 상태를 갖는 에멀젼 연료를 제조하는 방법 및 장치가 개시되어 있다.
하지만, 이러한 종래의 연료 제조 방법 및 장치는 연료가 에멀젼 형태를 가지고 있으므로, 유수의 분리가 일어나 물의 성분이 남게 된다. 따라서, 인화점의 대폭적인 상승과 발열량의 저하가 일어나 화석연료 소비량을 대폭적으로 삭감할 수 없다는 문제점이 있었다.
본원은 상기와 같은 에멀젼 형태의 연료가 갖는 문제점의 발생을 억제하는 개질연료를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 개질연료 제조장치는, 폭기된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 유출하는 물탱크부; 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 유출하는 오일탱크; 상기 물탱크부 및 상기 오일탱크와 연결되어, 상기 물탱크부로부터 유입된 상기 물과 상기 오일탱크로부터 유입된 상기 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 혼합탱크; 및 상기 혼합탱크와 연결되어, 상기 혼합탱크로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 결합실부를 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 개질연료 제조장치는, 상기 물탱크부에 연결되는 효소탱크를 더 포함하고, 상기 효소탱크는 과산화수소를 분해하는 효소를 상기 물탱크부에 공급할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 2 측면에 따른 개질연료 제조방법은, 물탱크부 내에, 폭기된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 준비하는 단계; 오일탱크 내에, 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 준비하는 단계; 혼합탱크 내에서, 상기 물탱크부로부터 유입된 상기 물과 상기 오일탱크로부터 유입된 상기 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 단계; 및 결합실부 내에서, 상기 혼합탱크로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 물을 준비하는 단계에서, 상기 물탱크부는 상기 효소탱크로부터 과산화수소를 분해하는 효소를 공급받을 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 물탱크부에 초음파 및 전기장을 인가하여 물을 미립화하고, 효소탱크를 통해 효소를 공급하여 과산화수소를 분해함으로써, 물과 오일이 쉽게 섞일 수 있으므로, 유수의 분리가 일어나지 않고, 에멀젼 형태를 갖는 개질연료의 문제점인 인화점의 상승, 발열량의 저하 등을 방지하여 화석연료 소비량을 대폭적으로 삭감할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치의 개략적인 배관도이다.
도 2의 (a)는 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치의 평면도이고, 도 2의 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치의 정면도이다.
도 3의 (a)는 물탱크의 평면도이고, 도 3의 (b)는 물탱크에 연결되는 배관과 물탱크의 정면도이다.
도 4의 (a)는 오일탱크의 평면도이고, 도 4의 (b)는 오일탱크와 오일탱크에 연결되는 배관의 정면도이다.
도 5의 (a)는 효소탱크의 평면도이고, 도 5의 (b)는 효소탱크의 정면도이다.
도 6의 (a)는 혼합탱크와 결합실부의 평면도이고, 도 6의 (b)는 혼합탱크와 결합실부의 정면도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치의 주위에 저장소를 두었을 때의 배치도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조방법의 전체 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원을 상세히 설명하기로 한다.
우선, 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치(1)(이하 '본 개질연료 제조장치(1)'라 함)에 대해 설명한다.
도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 본 개질연료 제조장치(1)에 포함된 각 구성을 연결하는 배관은 압력 펌프, 각종 밸브, 플로우 등을 구비하여 형성되는 것과 같이 통상적으로 사용되는 배관이므로, 이에 대한 설명은 통상의 기술자에게 자명한 바 생략하기로 한다.
본 개질연료 제조장치(1)는 물탱크부(10)를 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 물탱크부(10)는 폭기(aeration, 曝氣)된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 유출한다.
여기서, 물탱크부(10)로부터 유출되는 물은, 물탱크부(10)의 외에서 폭기된 후 초음파 또는 전기장이 인가되어 물탱크부(10) 내로 유입된 것일 수도 있다.
또는, 물탱크부(10)로부터 유출되는 물은, 물탱크부(10) 내에서 폭기된 후 초음파 또는 전기장이 인가된 것일 수도 있다. 이 때, 물탱크부(10)는 물을 폭기하는 과정을 수행하는 물탱크를 포함할 수 있다.
물을 폭기하는 과정은, 수중에 공기를 불어넣거나, 공중에 물을 살포하여 물과 기체를 충분히 접촉시키는 과정으로서, 산화작용과 호기성 미생물에 의한 소화작용을 촉진하고, 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거하여 물을 정화시키기 위함이다.
이 때, 물에 폭기되는 기체는 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 촉매로 개질된 것일 수 있다. 이를 통해, 폭기된 물의 pH가 약 6.5 내지 약 7.5이 될 수 있고, ORP(Oxidation-Reduction Potential, 산화환원전위)가 약 90 내지 약 100이 될 수 있다.
기체의 개질에 이용되는 촉매는 세라믹스 가공한 것일 수 있다. 이를 통해, 미세한 크기를 갖는 촉매를 형성할 수 있다. 따라서, 기체와 접촉되는 촉매의 면적을 넓혀 기체의 개질을 빠르게 수행할 수 있다. 이 때, 촉매는 크기가 약 1 ㎛ 이하의 분체일 수 있다.
예를 들어, 기체의 개질에 이용되는 촉매는 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물로서, 예를 들어, 실리카, 알루미나, 마그네시아, 철 등을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 물탱크부(10)는 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 자력 인가실을 포함할 수 있다.
폭기된 물에는 전기장 또는 초음파가 인가될 수 있는데, 이는 OHR(Original Hydrodynamic Reaction) 기술을 이용하여 물을 전처리하는 것이다. 이 기술은 기체를 포함하는 액체를 취급하는 기술로서, 기체 내지 액체를 초음파 또는 전기장에 통과시킴으로써 기체 내지 액체를 일순간에 매우 미세한 입자군으로 부수어 물과의 혼합이나 반응을 현저하게 촉진시키는 전처리 기술이다.
물은 이후의 과정에서 오일과 혼합되게 되는데, 종래에는 유화제라고 하는 케미컬제를 이용하여 물의 유화를 달성할 수 있었지만, 그와 같이 하기 위해서는 약 300 Kgf/cm2 (≒ 30 MPa)의 고압이 필요하였다.
그러나, OHR 기술을 이용하는 경우, 이러한 압력의 1/100의 압력으로도 충분히 물과 오일을 혼합할 수 있게 된다.
OHR 기술을 이용하여 초음파 또는 전기장이 인가된 물에 자력 등을 인가하면, 이 자력에 의해서 물의 분자가 미립화(클러스터화)될 수 있다. 이 때, 물은 약 50 ㎛ 이하로 미립화 될 수 있다.
따라서, 이 후의 과정에서 유화제를 첨가하지 않더라도, 수 초간에서는 1 미크론 정도, 1 분간에서는 1/10 미크론의 균일성이 높은 구성으로 물과 오일이 쉽게 혼합될 수 있다. 즉, 개질연료의 유수 분리를 방지할 수 있고, 에멀젼 형태의 연료가 형성되지 않는다.
물에 초음파를 인가하는 경우, 약 20 kHz 내지 약 40 kHz의 범위 내에 있는 초음파가 사용될 수 있다. 또는, 물에 전기장을 인가하는 경우, 약 2000 V 내지 약 4000 V로 발생시킨 전기장이 사용될 수 있다.
또한, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가 시, 이에 촉매를 첨가함으로써 폭기된 물을 빠른 속도로 작게 미립화할 수 있다. 예를 들어, 촉매는 투르말린, 게르마늄 및 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 것일 수 있다.
물탱크부(10)에는 이의 작동을 위한 물탱크부 콘트롤러가 구비되어 있다. 물탱크부 콘트롤러는 물공급탱크(100)(도 7 참조)로부터 물탱크부(10) 내로 공급되는 물의 양을 조절할 수 있다. 또한, 물탱크부 콘트롤러는 물탱크부(10)로부터 혼합탱크(50)로 유출되는 물의 양을 조절할 수도 있다.
본 개질연료 제조장치(1)는 물탱크부(10)에 연결되는 효소탱크(20)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, 효소탱크(20)는 과산화수소를 분해하는 효소를 물탱크부(10)에 공급할 수 있다.
이 때, 효소탱크(20)에서 물탱크부(10)로 공급되는 효소는 과산화수소를 분해하여 물이 오일과 보다 쉽게 혼합될 수 있도록 활성화시키는 역할을 한다.
효소탱크(20)는, 효소를 물탱크부(10)에 지속적으로 공급할 수 있다.
효소탱크(20)에는 효소탱크 콘트롤러가 구비될 수 있다. 이러한 효소탱크 콘트롤러는 효소탱크(20)로부터 물탱크부(10)로 공급되는 효소의 양을 조절할 수 있다.
효소탱크(20)가 물탱크부(10)에 공급하는 효소는 카탈라아제일 수 있다.
카탈라아제(catalase)는 과산화수소를 불균화하여 산소와 물로 변화시킴으로써, 과산화수소를 분해하여 제거시키는 역할을 한다. 이 때, 카탈라아제는 대사횟수가 초당 약 4000 만번의 작용을 할 수 있다. 따라서, 대부분의 과산화수소가 분해됨으로써, 물탱크부(10)로부터 유출되는 물이 오일탱크(30)로부터 유출되는 오일과 보다 쉽게 혼합될 수 있도록 활성화될 수 있다.
카탈라아제의 변성을 막기 위해, 효소탱크(20)의 내부 pH는 약 7, 온도는 약 37 ℃ 전후임이 바람직하다.
본 개질연료 제조장치(1)는 오일탱크(30)를 포함한다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 오일탱크(30)는 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 유출한다. 예를 들어, 전처리된 오일이란, 오일에 초음파 또는 전기장을 인가한 것일 수 있다.
여기서, 오일탱크(30)로부터 공급되는 오일은, 오일탱크(30) 내에서 전처리된 것일 수도 있고, 오일탱크(30)의 외에서 전처리되어 오일탱크(30)내로 유입된 것일 수도 있다.
오일탱크(30)로부터 유출되는 오일은 중유, 경유 등의 연료유일 수 있다. 이 때, 중유, 경유 등의 연료유의 온도는, 예를 들어, 약 30 ℃ 내지 약 40 ℃일 수 있다.
이러한 오일은 제1 촉매를 통해 전처리됨으로써, 이 후 혼합탱크(50) 내에서 물과 쉽게 혼합될 수 있다. 오일의 전처리에 사용되는 제1 촉매는, 예를 들어, 투르말린, 게르마늄, 및 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 것일 수 있다. 이러한 제1 촉매는 물의 전처리 과정에서 사용되는 촉매와는 상이할 수 있다.
오일탱크(30)에는 오일탱크 콘트롤러가 구비될 수 있다. 오일탱크 콘트롤러는 오일공급탱크(300)(도 7 참조)로부터 오일탱크(30)로 공급되는 오일의 양을 조절할 수 있다. 또한, 오일탱크 콘트롤러는 오일탱크(30)로부터 혼합탱크(50)로 유출되는 오일의 양을 조절할 수도 있다.
본 개질연료 제조장치(1)는 혼합탱크(50)를 포함한다.
도 1, 도 2및 도 6을 참조하면, 혼합탱크(50)는 물탱크부(10) 및 오일탱크(30)와 각각 연결되어, 물탱크부(10)로부터 물을, 오일탱크(30)로부터 오일을 공급받을 수 있다.
혼합탱크(50) 내에서 물과 오일은 교반 혼합되어 각각이 분리되지 않고 균일하게 혼합됨으로써 혼합유가 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 혼합탱크(50)의 상부에는 모터가 부착될 수 있다. 또한, 이 모터에는 오일과 물을 혼합하기 위한 블레이드가 연결될 수 있다. 이러한 블레이드는, 오일과 물을 균일하게 혼합할 수 있도록, 예를 들어 분당 약 250 rpm으로 회전할 수 있다.
혼합탱크(50)에는 혼합탱크 콘트롤러가 구비될 수 있다. 혼합탱크 콘트롤러는 혼합탱크(50)로부터 결합실부(70)로 유출되는 혼합유의 양을 조절할 수 있다.
본 개질연료 제조장치(1)는 결합실부(70)를 포함할 수 있다.
결합실부(70)는 혼합탱크(50)로부터 유입된 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성한다. 이 때, 결합실부(70)는 혼합탱크(50)의 배출측과 연결될 수 있다.
결합실부(70)에는 제2 촉매와 펌프압이 가해질 수 있다. 따라서, 혼합유는 이를 통과하는 것만으로도 유화의 형태를 취하지 않는 개질연료가 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 결합실부(70)는 혼합유를 순차적으로 통과시키는 복수개의 결합실(711)을 갖는 결합실군(71)을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 혼합유는 복수개의 결합실(711) 각각을 순차적으로 통과함으로써 보다 균일하게 혼합된 개질연료가 될 수 있다.
이 때, 각 결합실(711)에는 약 0.5 MPa 의 펌프압이 가해질 수 있다. 또한, 각각의 결합실(711)에는 제2 촉매가 포함될 수 있다.
예를 들어, 제2 촉매는 천이금속과 알칼리 토류금속, 또는 천이금속 복합체와 알칼리 토류금속이 혼합된 것일 수 있다. 천이금속은 일반적으로 높은 융점과 경도를 가지며, 항상 자성을 나타내는 것도 있고, Fe, Ni와 같이 강자성을 나타내는 것도 있으며, 여러 가지 배위자와 착체를 형성할 수 있다. 따라서, 천이금속은 제2 촉매로 사용하기에 적합하다.
이 때, 천이금속은, 예를 들어, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 등일 수 있다. 제2 촉매는, 이러한 천이금속 중 1 종류 또는 복수 종류를 조합한 것일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
각 결합실(711)에 공급되는 제2 촉매는 서로 다른 것일 수 있다. 이를 통해, 보다 미립화되고, 안정한 상태를 갖는 개질연료를 제조할 수 있다.
또한, 결합실군(71)은 복수개가 구비될 수 있고, 이들은 서로 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 본 개질연료 제조장치(1)는 혼합유를 각각의 결합실군(71)에 동시에 공급함으로써, 한번에 많은 양의 개질연료를 동시에 형성할 수 있다.
본 개질연료 제조장치(1)를 통해 생성된 개질연료는, 도 7에 도시된 바와 같이 개질연료 저장탱크(700)에 저장될 수 있다.
본 개질연료 제조장치(1)는 간이한 구성을 가진다. 따라서, 본 개질연료 제조장치(1)는 운송차량에 의해 운송 가능한 컨태이너 규격에 대응하여 구비될 수 있다. 이를 통해, 본 개질연료 제조장치(1)는 트럭에 의하여 이동될 수 있는 기동성을 가지며, 용이한 운반이 가능하므로, 필요한 장소에 이동시켜 배치시킬 수 있다. 예를 들어, 컨태이너는 48 피트 컨태이너(48 feet container)일 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조방법(이하 '본 개질연료 제조방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 개질연료 제조장치(1)에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 개질연료 제조방법은, 물탱크부(10) 내에, 폭기된 후 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 준비하는 단계(S10)를 포함한다.
폭기된 물에는 전기장 또는 초음파가 인가될 수 있는데, 이는 OHR(Original Hydrodynamic Reaction) 기술을 이용하여 물을 전처리하는 것이다.
이 기술은 기체를 포함하는 액체를 취급하는 기술로서, 기체 내지 액체를 초음파 또는 전기장에 통과시킴으로써 기체 내지 액체를 일순간에 매우 미세한 입자군으로 부수어 물과의 혼합이나 반응을 현저하게 촉진되기 하는 전처리 기술이다.
따라서, 이 후의 과정에서 유화제를 첨가하지 않더라도, 수 초간에서는 1 미크론 정도, 1 분간에서는 1/10 미크론의 균일성이 높은 구성으로 물과 오일이 잘 혼합될 수 있다. 즉, 개질연료의 유수 분리를 방지할 수 있고, 에멀젼 형태의 연료가 형성되지 않는다.
물을 준비하는 단계(S10)에서, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 물탱크부(10)는 이와 연결된 효소탱크(20)로부터 과산화수소를 분해하는 효소를 공급받을 수 있다.
이 때, 효소탱크(20)에서 물탱크부(10)로 공급되는 효소는 과산화수소를 분해하여 물이 오일과 보다 쉽게 혼합될 수 있도록 활성화시키는 역할을 하는 것임이 바람직하다.
물을 준비하는 단계(S10)에서, 물탱크부(10)는 효소탱크(20)로부터 카탈라아제를 공급받을 수 있다. 카탈라아제(catalase)는 과산화수소를 불균화하여 산소와 물로 변화시킴으로써, 과산화수소를 분해하여 제거시키는 역할을 한다.
물을 준비하는 단계(S10)에서, 물탱크부(10)는 효소탱크(20)로부터 효소를 지속적으로 공급받을 수 있다.
물을 준비하는 단계(S10)에서, 물탱크부(10)는, 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물 중 하나 이상을 포함하는 촉매에 의해 개질된 기체를 물에 폭기한 다음, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가할 수 있다. 이를 통해, 폭기된 물의 pH가 약 6.5 내지 약 7.5가 될 수 있고, ORP가 약 90 내지 약 100이 될 수 있다.
물을 준비하는 단계(S10)는, 물탱크 내에서 물을 폭기하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 물탱크는 물탱크부(10)에 포함될 수 있다.
또한, 물을 준비하는 단계(S10)는, 자력 인가실 내에서, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 자력 인가실은 물탱크부(10)에 포함될 수 있다.
본 개질연료 제조방법은, 오일탱크(30) 내에, 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 준비하는 단계(S30)를 포함한다.
여기서, 오일탱크(30)로부터 공급되는 오일은, 오일탱크(30) 내에서 전처리된 것일 수도 있고, 오일탱크(30) 외에서 전처리되어 오일탱크(30)내로 유입된 것일 수도 있다.
오일을 준비하는 단계(S30)에서, 오일은 투르말린, 게르마늄, 및 라듐 중 하나 이상을 포함하는 제1 촉매를 통해 전처리될 수 있다.
이러한 오일은 제1 촉매에 의해 전처리됨으로써, 이 후 혼합탱크(50) 내에서 물과 쉽게 혼합될 수 있다.
본 개질연료 제조방법은, 혼합탱크(50) 내에서, 물탱크부(10)로부터 유입된 물과 오일탱크(30)로부터 유입된 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 단계(S50)를 포함한다.
혼합탱크(50) 내에서 물과 오일은 교반 혼합되어 각각이 분리되지 않고 균일하게 혼합됨으로써 혼합유가 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 혼합탱크(50)의 상부에는 모터가 부착될 수 있다. 또한, 이 모터에는 오일과 물을 혼합하기 위한 블레이드가 연결될 수 있다. 이러한 블레이드는, 오일과 물을 균일하게 혼합할 수 있도록, 예를 들어 분당 약 250 rpm으로 회전할 수 있다.
본 개질연료 제조방법은, 결합실부(70) 내에서, 상기 혼합탱크(50)로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 단계(S70)를 포함한다.
혼합탱크(50)의 배출측에는 결합실부(70)이 구비될 수 있다.
결합실부(70)에는 펌프압이 가해질 수 있다. 따라서, 혼합유가 이를 통과하는 것만으로도 유화의 형태를 취하지 않는 개질연료가 될 수 있다.
개질연료를 형성하는 단계(S70)에서, 결합실부(70)는 혼합유를 순차적으로 통과시키는 복수개의 결합실(711)을 갖는 결합실군(71)을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 혼합유는 복수개의 결합실(711) 각각을 순차적으로 통과함으로써 보다 균일하게 혼합된 개질연료가 될 수 있다. 뿐만 아니라, 개질연료의 생성 속도가 빨라질 수 있다.
이 때, 결합실군(71)은 복수개가 구비될 수 있고, 이들은 서로 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 본 개질연료 제조방법은 혼합유를 각각의 결합실군(71) 동시에 나누어 공급함으로써, 한번에 많은 양의 개질연료를 동시에 형성할 수 있다.
개질연료를 형성하는 단계(S70)에서, 제2 촉매는, 천이금속과 알칼리 토류금속, 또는 천이금속 복합체와 알칼리 토류금속을 포함할 수 있다.
이 때, 천이금속은, 예를 들어, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 등일 수 있다. 제2 촉매는, 이러한 천이금속 중 1 종류 또는 복수 종류를 조합한 것일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 개질연료 제조장치(1)는 OHR 기술 사용하여 폭기된 물에 초음파 또는 자기장을 인가하고, 효소탱크(20)로부터 물탱크부(10) 내로 카탈라아제 등과 같이 물을 활성화시킬 수 있는 효소를 공급하여 물탱크부(10) 내의 과산화수소를 분해 또는 제거함으로써, 오일과 물을 합한 양에서 물의 함량을 최대 50 %로 하더라도 생성된 개질연료에는 물의 성분이 검출되지 않을 수 있다. 즉, 본 개질연료 제조장치(1)는, 물과 오일이 쉽게 섞이도록 하여 개질연료가 에멀션 연료와 같이 유화의 형태를 취하지 않도록 할 수 있다.
즉, 본 개질연료 제조장치(1)는 범용성이 높고, 미립화 및 상태가 안정된 개질연료를 생성할 수 있다. 따라서, 본 개질연료 제조장치(1)를 통해 생성된 개질연료는 연소에 의해서 발생되는 질소산화물(NOx)이나, 유황산화물(SOx), 입자상 물질(PM: particulate matter) 등의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 본 개질연료 제조장치(1)는 배출가스가 가져오는 환경 부하를 경감시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 개질연료 제조장치(1)를 통해 생성된 개질연료는 종래의 에멀젼 연료에서는 불가피하였던 유수 분리 문제점, 인화점의 대폭적인 상승, 발열량의 저하 등과 같은 문제점을 가지지 않는다. 따라서, 화석연료 소비량의 대폭적인 삭감을 가져올 수 있다.
또한, 본 개질연료 제조장치(1)는 간이한 구성을 가진다. 따라서, 본 개질연료 제조장치(1)는 운송차량에 의해 운송 가능한 컨태이너 규격에 대응하여 구비될 수 있다. 이를 통해, 본 개질연료 제조장치(1)는 트럭에 의하여 이동할 수 있는 기동성을 가지며, 용이한 운반이 가능하여, 필요한 장소에 이동시켜 배치시킬 수 있다. 예를 들어, 컨태이너는 48 피트 컨테이너일 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 물탱크부 20: 효소탱크
30: 오일탱크 50: 혼합탱크
70: 결합실부 1: 개질연료 제조장치
100: 물공급탱크 300: 오일공급탱크
700: 개질연료 저장탱크 71: 결합실군
711: 결합실

Claims (19)

  1. 개질연료 제조장치에 있어서,
    폭기된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 유출하는 물탱크부;
    제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 유출하는 오일탱크;
    상기 물탱크부 및 상기 오일탱크와 연결되어, 상기 물탱크부로부터 유입된 상기 물과 상기 오일탱크로부터 유입된 상기 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 혼합탱크; 및
    상기 혼합탱크와 연결되어, 상기 혼합탱크로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 결합실부를 포함하되,
    상기 제1 촉매는, 투르말린, 게르마늄, 및 라듐 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 제2 촉매는, 천이금속과 알칼리 토류금속, 또는 천이금속 복합체와 알칼리 토류금속을 포함하는 것인 개질연료 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물탱크부에 연결되는 효소탱크를 더 포함하고,
    상기 효소탱크는,
    과산화수소를 분해하는 효소를 상기 물탱크부에 공급하는 것인 개질연료 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 효소는 카탈라아제인 것인 개질연료 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물탱크부는, 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물 중 하나 이상을 포함하는 제3 촉매에 의해 개질된 기체를 물에 폭기한 다음, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 것인 개질연료 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 물탱크부는 물을 폭기하는 물탱크 및 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 자력 인가실을 포함하는 것인 개질연료 제조장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질연료 제조장치는 운송차량에 의해 운송 가능한 컨테이너 규격에 대응하여 구비되는 것인 개질연료 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합실부는 상기 혼합유를 순차적으로 통과시키는 복수개의 결합실을 갖는 결합실군을 포함하는 것인 개질연료 제조장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합실군은 복수개 구비되고, 서로 병렬 연결되는 것인 개질연료 제조장치.
  10. 삭제
  11. 개질연료 제조방법에 있어서,
    물탱크부 내에, 폭기된 후, 초음파 또는 전기장이 인가된 물을 준비하는 단계;
    오일탱크 내에, 제1 촉매에 의해 전처리된 오일을 준비하는 단계;
    혼합탱크 내에서, 상기 물탱크부로부터 유입된 상기 물과 상기 오일탱크로부터 유입된 상기 오일을 혼합하여 혼합유를 형성하는 단계; 및
    결합실부 내에서, 상기 혼합탱크로부터 유입된 상기 혼합유에 제2 촉매를 공급하여 개질연료를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 오일을 준비하는 단계에서,
    상기 오일은, 투르말린, 게르마늄, 및 라듐 중 하나 이상을 포함하는 제1 촉매를 통해 전처리되고,
    상기 개질연료를 형성하는 단계에서,
    상기 제2 촉매는, 천이금속과 알칼리 토류금속, 또는 천이금속 복합체와 알칼리 토류금속을 포함하는 것인 개질연료 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물을 준비하는 단계에서,
    상기 물탱크부는 이와 연결된 효소탱크로부터 과산화수소를 분해하는 효소를 공급받는 것인 개질연료 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 물을 준비하는 단계에서,
    상기 효소는 카탈라아제인 것인 개질연료 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 물을 준비하는 단계에서,
    상기 물탱크부는,
    이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물 중 하나 이상을 포함하는 제3 촉매에 의해 개질된 기체를 물에 폭기한 다음, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 것인 개질연료 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 물탱크부는 물탱크 및 자력 인가실을 포함하고,
    상기 물을 준비하는 단계는,
    상기 물탱크 내에서, 상기 물을 폭기하는 단계; 및
    상기 자력 인가실 내에서, 폭기된 물에 초음파 또는 전기장을 인가하는 단계를 포함하는 것인 개질연료 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 개질연료를 형성하는 단계에서,
    상기 결합실부는 상기 혼합유를 순차적으로 통과시키는 복수개의 결합실을 갖는 결합실군을 포함하는 것인 개질연료 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개질연료를 형성하는 단계에서,
    상기 결합실군은 복수개 구비되고, 서로 병렬 연결되는 것인 개질연료 제조방법.
  19. 삭제
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