KR101647603B1

KR101647603B1 - 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치

Info

Publication number: KR101647603B1
Application number: KR1020150154596A
Authority: KR
Inventors: 김수용; 황정환; 신용재
Original assignee: 김수용; 황정환
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2016-08-10

Abstract

본 발명은 석면물질 또는 이를 포함한 처리대상물을 무해화 처리하되 광원을 통해 방출되는 1500℃ 이상의 고온 근적외선 복사열을 통해 컨베이어를 따라 이송되는 석면물질을 연속적으로 융해시켜 유해성을 제거하도록 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치에 관한 것이다.

Description

근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치 {ASBESTOS DETOXIFICATION APPARATUS USING NEAR-INFRARED RADIATION HEAT}

본 발명은 석면물질 처리장치에 관한 것으로, 자세하게는 석면물질 또는 이를 포함한 처리대상물을 무해화 처리하되 광원을 통해 방출되는 1500℃ 이상의 고온 근적외선 복사열을 통해 컨베이어를 따라 이송되는 석면물질을 연속적으로 융해시켜 유해성을 제거하도록 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치에 관한 것이다.

석면(asbestos)은 산업적으로 활용되는 산업원료 광물 중 하나로서 상품명으로서는 아스베스토스가 일반적이며 광석명은 사문석, 감람석 혹은 광물명을 그대로 사용하기도 한다.

석면의 산업적 이용은 20세기 초에 들어 자동차 브레이크 라이닝, 클러치 및 가스킷 등의 용도로 이용되기 시작하면서 급증하였으며 특히 2차 대전 이후 수백만 톤의 석면이 북미의 개발과 유럽의 재건에 사용되고, 한국에서도 새마을 운동의 일환으로 농촌의 초가지붕을 모두 슬레이트 지붕으로 교체되기도 하였다.

하지만, 석면이 섬유 형태를 이루고 있을 경우, 주로 길이가 5㎛ 이상이고, 지름이 2㎛ 이하이면서 그 비(aspect ratio)가 5:1 이상인 석면먼지가 인체에 흡입되어 폐 조직에 부착함으로 각종 질병을 일으키는 것으로 알려지고 있다. 특히, 직업적으로 석면먼지의 흡입량도 많고 또 흡입기간이 오래된 경우 폐암 발병률이 높아지며, 석면폐, 폐암, 중피종, 흉막비후 등의 질환을 일으키기도 한다.

이와 같이 환경적인 위험성으로 인해 석면이 폐기물로 발생할 경우 이를 안전하게 처리할 것이 요구됨에 따라, 현재 지정된 장소에 대부분 매립처리 하고 있으나 고온으로 전처리 없이 매립하는 것을 금지되어있다. 하지만, 종래의 전처리시 처리 공정에 따른 고비용, 매립 후의 환경오염물질 노출 등의 문제가 있으므로 과학적이고 안전하며 저비용으로 폐석면을 처리하기 위한 기술이 요구되고 있다.

또한, 현재까지 개발된 폐석면의 처리방법 중 화학적 처리방법으로는 표면을 강산으로 처리하여 섬유상 구조를 제거하는 방법도 있으나, 이러한 방법은 석면 자체가 갖고 있는 유해성보다 사용되는 용액으로부터 더 큰 환경문제를 일으킬 수 있다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0015403호 (2010.02.12. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 고온의 복사열을 방출하는 근적외선 광원을 활용하여 컨베이어를 통해 이송되는 석면을 연속적으로 무해화하되 광원과의 거리 및 투입량의 제어를 통해 최적의 효율을 낼 수 있도록 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 석면물질의 고온처리를 통한 무해화 처리장치에 있어서, 석면물질을 공급받되 배출되는 석면물질의 두께를 조절하는 게이트부를 구비한 호퍼부; 상기 호퍼부로부터 투입된 석면재를 이송하는 내열 재질의 컨베이어부; 상기 컨베이어부 상측으로 근적외선을 포함한 빛을 방사하는 복수의 광원과, 상기 광원에서 방출되는 빛을 상기 컨베이어부 측으로 집중시키는 반사체를 구비하는 가열부; 상기 반사체를 냉각시키는 냉각부; 상기 가열부 및 냉각부의 높이를 조절하는 승강부; 상기 가열부 및 컨베이어부의 일부를 덮어 열기의 유출을 막는 내열 재질의 케이싱; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 냉각부는 액체질소가 수용된 탱크와, 상기 반사체 상측을 따라 설치되며 일정간격으로 형성된 복수의 노즐을 구비하는 노즐부와, 상기 탱크로부터 액체질소를 상기 노즐부로 공급하되 밸브를 구비한 플렉시블관으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨베이어부는 이송 후단측으로 표면에 형성되어 고착된 물질을 제거하는 소제수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이싱은 외측에서 내측의 확인이 가능하도록 내열성 재질의 점검창이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 호퍼부는 상측으로 석면물질이 투입되어 하측으로 좁아지는 형상으로 이루어지되, 공급된 석면물질을 파쇄하는 파쇄수단과, 파쇄된 석면물질이 하측으로 모이도록 진동을 가하는 진동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 슬레이트나 텍스와 같은 석면재를 비롯하여 석면을 포함한 폐자재를 열을 이용한 무해화처리함에 있어서, 열원으로서 전기를 사용하되 자재 측으로 집광되는 고온의 근적외선의 복사열을 사용하여 종래보다 적은 비용으로도 처리가 가능하다.

특히 석면 및 자연발생석면을 비롯하여 중금속이나 유류 등의 오염물질이 포함된 토양도 특성에 따라 근적외선 램프 중 다양한 파장의 램프를 적용함으로 동시에 처리가 가능하며, 컨베이어 이송을 통해 연속적인 처리가 이루어져 처리속도 및 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부를 나타낸 측면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 구조를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조를 나타낸 이송 단부측 투시도,
도 5는 본 발명의 구성간 전기적인 연결관계를 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 처리장치를 차량에 탑재한 모습을 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부를 나타낸 측면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 구조를 나타낸 측단면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조를 나타낸 이송 단부측 투시도이다.

본원발명은 기본적으로 석면물질을 고온으로 용융시켜 유해성을 제거하는 원리가 적용되는 장치로 이를 위해 사용되는 열원으로 근적외선을 방출하는 전기식 램프를 활용한다는 점에서 종래 기술과 차별화를 두고 있으며, 호퍼부(110)와, 컨베이어부(120)와, 가열부(130)와, 냉각부(140)와, 승강부(150)와, 케이싱(160)을 기본 구성으로 한다.

상기 호퍼부(110)는 석면물질 또는 이를 포함한 처리대상물을 투입받아 상기 컨베이어부(120)로 공급하는 구성으로, 종래방식과 마찬가지로 투입되는 상측이 넓고 하측으로 좁아지는 깔때기와 같은 형상으로 이루어져 상측으로 투입된 자재가 하측으로 모여 컨베이어부(120)로 공급될 수 있도록 한다. 이때 투입되는 석면물질은 주로 석면을 주성분으로 하되 일정수준으로 파쇄처리가 된 폐자재가 될 수 있으며, 원활한 열처리를 위해 바람직하게는 상기 호퍼부(110) 내부에 파쇄수단(112)을 설치하여 불규칙한 크기의 석면 폐자재를 넣더라도 일정 수준의 입자로 파쇄될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 호퍼부(110) 외측으로 진동모터로 이루어지는 진동수단(114)을 구비하여, 석면물질 투입 및 파쇄과정에서 호퍼부(110)에 지속적인 진동을 가함으로 호퍼부(110) 내벽에 부착된 미세한 석면입자들이 떨어져 아래쪽으로 모일 수 있도록 하며, 파쇄되어 호퍼부(110) 아래쪽으로 모인 석면재 입자들이 일정한 두께로 상기 컨베이어부(120)로 공급될 수 있도록 호퍼부(110)의 출구측에 상하 슬라이드 방식으로 개폐되는 게이트부(111)가 구비된다.

즉 상기 게이트부(111)가 최하측에 있을 경우 컨베이어부(120)로의 석면재 공급이 차단되며, 게이트부(111)의 개폐되는 높이가 높을수록 컨베이어부(120)로 공급되는 석면재의 두께가 두꺼워지게 된다.

상기 파쇄수단(112)은 슬레이트, 텍스 형태의 비교적 큰 석면재 투입시 컨베이어부(120) 투입 전 호퍼부(110) 내부에서 열처리에 적합한 크기로 파쇄할 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 호퍼부(110)의 내부를 세로방향으로 가로지르도록 2개의 커터(113)가 상하로 서로 교차하며 움직여 파쇄가 이루어지도록 파쇄수단(112)이 구성된다.

상기 컨베이어부(120)는 말 그대로 컨베이어 벨트를 통해 상기 호퍼부(110)를 통해 공급된 석면재를 한쪽 방향으로 연속적으로 이송시키는 구성이다. 이때, 앞서 언급한 바와 같이 이송되는 석면재에 대하여 고온의 열처리가 이루어짐에 따라 상기 컨베이어부(120)는 일반적인 고무벨트 방식이 아닌 컨베이어부(120)를 이루는 모든 구성을 내열강 재질로 구성하여 고온의 환경에서도 무리 없이 동작할 수 있도록 구성된다.

이때 열처리를 통해 무해화된 석면재, 즉 비석면화된 처리물은 상기 컨베이어부(120)의 다른 쪽 이송 단부측 끝 부분에서 아래쪽으로 떨어져 석면재를 회수하기 위한 용기나 포대 등에 수용될 수 있도록 하며, 고온으로 용융된 석면재의 일부는 컨베이어부(120)의 표면에 고착되기도 하므로 상기 컨베이어부(120)의 이송 후단측으로 표면에 고착 형성된 석면재를 제거하기 위한 소제수단(121)이 설치된다.

상기 소제수단(121)은 첨부된 도면에서와같이 상기 컨베이어부(120) 후단 측 로울러에 설치되어 컨베이어부(120) 표면을 긁어내는 칼날이나 금속제 브러시로 이루어질 수 있다.

상기 가열부(130)는 상기 컨베이어부(120) 상측으로 일정 거리가 떨어지도록 설치되어 상기 컨베이어부(120)를 통해 이송된 석면재에 열을 가해 고온처리하기 위한 구성으로, 복사열의 발광원으로 근적외선을 포함한 빛을 조사하는 복수의 광원(131)을 구비한다.

이를 위해 근적외선을 기반으로 고온의 복사열을 방출하는 다양한 광원이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 할로겐램프를 원형의 튜브형태 등으로 병렬 배치하여 직사각형의 틀 내부에서 하측의 컨베이어부(120) 측으로 빛을 조사하도록 구성되며, 장치의 규격에 따라 열처리 온도에 맞추어 적적한 개수의 광원(131)이 설치되도록 한다.

이때 상기 복수의 광원(131)으로부터 방출되어 복사열의 효율을 높이는 빛을 하측 컨베이어부(120)의 석면재에 집중되도록 위해 상기 광원(131) 상측으로 반사체(132)가 구비된다.

하지만, 이를 통해 상기 광원(131)으로부터 방출되는 빛의 방향은 아래쪽으로 집중시켜 열처리 효율을 높일 수는 있는 반면 상기 광원(131)으로부터의 복사열은 상기 반사체(132)를 비롯하여 상기 케이싱(160)에 전달되어 상기 광원(131)으로의 전원공급을 위한 전기계통 및 반사체(132)의 손상 가능성을 높이고, 높은 온도로 인한 인적 상해도 발생할 수 있으므로 주기적으로 상기 가열부(130)를 냉각시킬 필요가 있다.

상기 냉각부(140)는 상기 반사체(132) 상측에 위치하여 상기 광원(131) 동작 중 반사체(132)를 일정 수준으로 냉각시킴으로 상기 광원(131)의 상측으로 전달되는 열을 냉각 및 차단하도록 한다.

상기 냉각부(140)는 전통적인 방식을 채용하여 상기 반사체(132) 상측에 다수의 냉각핀을 설치하고 냉각팬을 통해 외부로부터 흡입된 공기를 순환시킴으로 반사체(132)를 냉각하는 공랭 방식이나, 또는 상기 반사체(132) 상측에 열전도성이 뛰어난 재질의 배관을 설치하고 냉각 유체를 통과하도록 하는 수냉 방식 등 다양한 방식의 냉각방식이 적용될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 단시간에 가장 빠른 냉각효과를 얻을 수 있는 액화질소를 사용한 냉각방식이 적용된다.

이를 위해 상기 냉각부(140)는 액체질소가 수용된 탱크(141)를 구비하게 되며, 상기 반사체(132) 상측으로 일정간격으로 다수의 노즐(143)이 형성된 노즐부(142)가 설치되어, 상기 탱크(141)로부터 유입된 액체질소를 반사체로 분사할 수 있도록 구성된다. 이때 상기 승강부(150)를 통해 가열부(130)가 승하강함에 따라 상기 냉각부(140)의 높이도 함께 조절될 필요가 있으므로 상기 탱크(141)와 노즐부(142)는 플렉시블관(144)을 통해 연결되어 냉각부(140)의 높이변화에도 액체질소가 원활히 상기 노즐로 공급할 수 있도록 하되 밸브(145)를 구비하여 액체질소의 흐름을 제어할 수 있도록 한다.

이러한 액체질소는 비활성으로 무엇보다도 안전할 뿐만 아니라 분사와 함께 빠르게 기화되어 극저온 환경을 형성함에 따라 짧은 시간에 효과적인 냉각작용을 수행할 수 있다.

상기 승강부(150)는 기본적으로 상기 가열부(130)의 높낮이를 조절함으로 하측 컨베이어부(120)를 통해 이송된 석면재에 가해지는 열의 강도를 조절하기 위한 것으로 상기 광원(131)이 하측의 석면재와 가까울수록 처리온도는 높아지고 멀어질수록 처리온도는 내려가는 원리의 적용을 위한 구성이다. 이때 기본적으로 상기 광원(131)과 반사체(132)가 결합구조를 갖게 됨에 따라 가열부(130) 전체를 승하강시키도록 하되, 바람직하게는 상기 반사체(132) 상측에 위치한 냉각부(140) 즉 노즐부(142)도 함께 승하강하도록 구성되어, 가열부(130)의 높이에 따른 냉각이 차질 없이 이루어 지도록 한다.

이를 위해 상기 승강부(150)는 기본적으로 외측에 나사산이 형성되되 상기 케이싱(160) 하측에 세로방향으로 배치된 봉 형상의 가이드(151)를 다수 구비하게 되며, 상기 가이드(151)의 나사산과 치함되며 회전에 의해 상기 가이드(151)를 상승 또는 하강시키는 구동기어부(152)를 구비하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 구동기어부(152)를 래크 피니언기어를 통해 구현하되 상기 케이싱(160) 외측으로 노출된 핸들과 연동하여, 상기 핸들을 돌려줌으로 상기 가열부(130) 및 냉각부(140)를 승하강시킬 수 있도록 구성하고 있다.

상기 케이싱(160)은 본 발명에 따른 석면물질 무해화 처리장치의 외측 케이스에 해당하는 구성으로, 상기 가열부(130) 및 컨베이어부(120)의 일부를 덮어 상기 컨베이어부(120)를 통해 이송된 석면재에 가해져야 할 열기가 외부로 유출되는 것을 막아 열효율을 높임과 더불어 처리중인 석면재가 외풍 등으로 외부로 날리는 것을 방지하게 된다.

이때 상기 케이싱(160)은 상기 컨베이어부(120)와 마찬가지로 고온의 처리조건을 견딜 수 있는 내열강을 사용함으로 열로 인한 손상이 발생하지 않고 내구성을 유지할 수 있도록 하며, 외측에 위치한 작업자가 상기 케이싱(160) 내측의 구성 및 처리상태를 육안으로 확인 가능하도록 내열 유리로 이루어진 점검창(161)이 일정간격으로 형성된다.

도 5는 본 발명의 구성간 전기적인 연결관계를 나타낸 블록도 이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 승강부(150)의 경우 핸들을 통해 수동으로 조작할 수 있는 구성을 제시하였지만, 실제 제품 구현시 여러 가지 작동 편의 및 열처리 제어를 위해 상기 승강부(150)를 비롯하여 게이트부(111)와, 파쇄수단(112)과, 진동수단(114)과, 컨베이어부(120)와, 광원(131)과, 냉각부(140)의 밸브(145)가 전기적으로 구동될 필요가 있다.

이를 위해 전원을 공급받아 이와 같은 전기적으로 구동되는 구성들을 일괄적으로 제어하는 제어부(170)를 구비하게 되며, 상기 제어부(170)를 통해 앞서 언급한 바와 같이 상기 컨베이어부(120)의 이송속도와, 상기 승강부(150)를 통해 조절되는 가열부(130)의 높이와, 상기 게이트부(111)의 개폐도를 통해 조절되는 공급 석면재의 두께를 조절하여 최적의 무해화 처리 조건이 형성되도록 한다.

도 6은 본 발명의 처리장치를 차량에 탑재한 모습을 나타낸 측면도로서, 본 발명에 따른 석면물질 무해화 처리장치를 차량에 탑재하여 석면자재 처리 현장으로 이동하여 현장에서 바로 무해화 처리가 이루어질 수 있도록 하는 모습을 나타내고 있다. 즉 도 6(a)와 같이 트레일러 차량에 탑재에서 현장에 이동한 후 6(b)와 같이 차량이 분리된 상태에서 처리장치를 통해 현장에서 즉각적인 무해화 처리가 이루어지도록 하여 석면재의 이송비용을 비롯하여 이송과정에서 발생할 수 있는 처리 전 상태의 석면재의 유출등의 문제를 최소화할 수 있게 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

110: 호퍼부 111: 게이트부
112: 파쇄수단 113: 커터
114: 진동수단 120: 컨베이어부
121: 소제수단 130: 가열부
131: 광원 132: 반사체
140: 냉각부 141: 탱크
142: 노즐부 143: 노즐
144: 플렉시블관 145: 밸브
150: 승강부 151: 가이드
152: 구동기어부 160: 케이싱
161: 점검창 170: 제어부

Claims

석면물질의 고온처리를 통한 무해화 처리장치에 있어서,
석면물질을 공급받되 배출되는 석면물질의 두께를 조절하는 게이트부(111)를 구비한 호퍼부(110);
상기 호퍼부(110)로부터 투입된 석면재를 이송하도록 내열 재질로 이루어지며 이송 후단측으로 표면에 형성되어 고착된 물질을 제거하는 소제수단(121)을 구비한 컨베이어부(120);
상기 컨베이어부(120) 상측으로 근적외선을 포함한 빛을 방사하는 복수의 광원(131)과, 상기 광원(131)에서 방출되는 빛을 상기 컨베이어부(120) 측으로 집중시키는 반사체(132)를 구비하는 가열부(130);
상기 반사체(132)를 냉각시키는 냉각부(140);
상기 가열부(130) 및 냉각부(140)의 높이를 조절하는 승강부(150);
상기 가열부(130) 및 컨베이어부(120)의 일부를 덮어 열기의 유출을 막는 내열 재질의 케이싱(160); 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각부(140)는 액체질소가 수용된 탱크(141)와, 상기 반사체(132) 상측을 따라 설치되며 일정간격으로 형성된 복수의 노즐(143)을 구비하는 노즐부(142)와, 상기 탱크(141)로부터 액체질소를 상기 노즐부(142)로 공급하되 밸브(145)를 구비한 플렉시블관(144)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 케이싱(160)은 외측에서 내측의 확인이 가능하도록 내열성 재질의 점검창(161)이 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 호퍼부(110)는 상측으로 석면물질이 투입되어 하측으로 좁아지는 형상으로 이루어지되, 공급된 석면물질을 파쇄하는 파쇄수단(112)과, 파쇄된 석면물질이 하측으로 모이도록 진동을 가하는 진동수단(114)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 복사열을 이용한 석면물질 무해화 처리장치.