KR101866908B1 - 바텀애쉬를 활용한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조용 칼라골재 및 이에 의한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조방법 - Google Patents

바텀애쉬를 활용한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조용 칼라골재 및 이에 의한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보차도용 투수블록 제조방법에 관한 것으로, 폐기되는 자원을 재활용하여 특히 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 화력발전소에서 발생되는 부산물인 바텀애쉬를 칼라골재로 제조 함으로써 자원 재활용에 의한 자연보존에 기여할 수 있으며, 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 탄소 저감 보차도용 투수블록을 제조할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 수거한 재활용 바텀애쉬를 분쇄하여 마련한 바텀애쉬입자에 열경화성수지 및 안료를 착색하여 칼라골재를 제조하는 단계와; 상기 칼라골재와 2액형 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제를 혼합하여 교반하는 단계와; 교반된 칼라골재, 열경화성수지 및 경화촉진제의 혼합물을 성형기에 투입하여 투수블록으로 가압 성형하는 단계와; 상기 성형기에서 성형된 투수블록을 성형기에서 탈형하는 단계와; 상기 성형기에서 탈형된 투수블록을 양생하는 단계를 포함한다.

Description

바텀애쉬를 활용한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조용 칼라골재 및 이에 의한 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조방법{COLOR AGGREGATE FOR WATER PERMEABLE BLOCK AND MANUFACTURING METHOD OF CARBON ABATEMENT WATER PERMEABLE BLOCK FOR SIDE WALK AND ROAD}
본 발명은 투수블록에 관한 것으로, 폐기되는 자원을 재활용하여 특히 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 화력발전소에서 발생되는 부산물인 바텀애쉬를 칼라골재로 제조 함으로써 자원 재활용에 의한 자연보존에 기여할 수 있으며, 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 공원이나 도로에는 사람들이 안전하게 보행할 수 있도록 다양한 형태의 인도가 설치되어 있다. 이러한 인도는 보행자가 더욱 편안하고 안전하게 보행할 수 있도록 여러 가지 형태로 제작되는데, 예컨대 인도를 형성하고자 하는 지면에 시멘트, 아스팔트, 우레탄 등을 직접 타설하여 형성하거나, 또는 콘크리트나 합성수지 등을 이용하여 일정형태의 보도블록들을 제작하고 이 보도블록들을 인도를 형성하고자 하는 지면에 평탄하게 설치하여 형성하고 있다.
그런데 시멘트 콘크리트, 아스팔트, 우레탄 등을 지면에 직접 타설하여 인도를 형성할 경우에는 그 표면이 일체로 형성되어 구조적으로 안정되어 있기는 하나, 그 형태 및 색이 단조롭기 때문에 시각적으로 심미감이 현저하게 저하될 뿐만 아니라, 물이 전혀 투수되지 못하여 많은 오수가 발생하게 된다.
그래서 최근에 설치되는 인도는 대부분 다양한 문양과 색을 가지도록 제작함과 동시에 투수성을 확보할 수 있도록 보도블록들을 이용한 제작이 점차 증가하고 있는 추세이다. 그러나 이 또한 보도블록에 색상을 나타내기 위하여 첨가되는 안료가 햇빛이나 마찰 등에 의하여 그 색이 발하는 탈색이 빠르게 진행되어 시각적으로 보기 좋지 않은 문제점이 내포되어 있다.
더 큰 문제는 보도블록 대부분이 시멘트 콘크리트 제품, 점토질 제품, 폐타이어를 활용한 제품들로서 이들 제품들은 상층부에 화학적 방법에 의하여 생산된 안료를 사용한 것으로 시멘트 과다사용에 따른 탄소배출 문제가 있었으며, 충분한 양생과정을 거치지 않아 우수에 의하여 화학재료가 그대로 방출되면서 하천 및 강의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다는 점이다.
한국등록특허공보 제0497567호(2005.06.17)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 폐기되는 자원을 재활용하여 특히 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 화력발전소에서 발생되는 부산물인 바텀애쉬를 칼라골재로 제조 함으로써 자원 재활용에 의한 자연보존에 기여할 수 있으며, 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 탄소 저감 보차도용 투수블록 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 보차도용 투수블록 제조용 칼라골재는, 수거한 재활용 바텀애쉬를 설정된 평균입도로 분쇄한 바텀애쉬입자 50 내지 90중량%; 안료 1 내지 10중량%; 열경화성수지 1 내지 30중량%; UV안정제 0.1 내지 5중량%; 경화촉진제 0.1 내지 5중량%; 광촉매 0.1 내지 20중량%; 의 조성비로 이루어진 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 재활용 소재인 감귤껍질에서 추출한 시트러스 오일을 추가로 혼합하되, 상기 시트러스 오일은 상기 바텀애쉬입자에 상기 광촉매를 도포할 때 함께 상기 광촉매와 일대일 혼합된 상태에서 도포함으로써 방향 및 항균 기능을 갖도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 보차도용 투수블록 제조방법은, 수거한 재활용 바텀애쉬를 분쇄하여 마련한 바텀애쉬입자에 안료를 착색하여 칼라골재를 제조하는 단계와; 상기 칼라골재와 2액형 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제를 혼합하여 교반하는 단계와; 교반된 칼라골재, 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제의 혼합물을 성형기에 투입하여 투수블록으로 가압 성형하는 단계와; 상기 성형기에서 성형된 투수블록을 성형기에서 탈형하는 단계와; 상기 성형기에서 탈형된 투수블록을 양생하는 단계를 포함하며, 상기 칼라골재를 제조하는 단계는, 재활용 바텀애쉬를 설정된 평균입도의 바텀애쉬입자로 분쇄하는 단계와; 분쇄된 바텀애쉬입자를 입도별로 분리하는 단계와; 입도별로 분리된 바텀애쉬입자를 열경화성수지 및 안료와 혼합하여 교반하는 단계와; 교반된 바텀애쉬입자, 열경화성수지 및 안료를 가열하여 바텀애쉬입자에 착색하는 단계와; 착색된 바텀애쉬입자에 UV안정제, 경화촉진제를 혼합 및 교반하여 표면 코팅하는 단계와; UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열 함침하는 단계와; 가열 함침된 바텀애쉬입자를 냉각 건조하는 단계와; 냉각 건조된 바텀애쉬입자에 대하여 광촉매를 도포하는 단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 바텀애쉬입자에 대한 안료의 착색 효율을 높이기 위하여 상기 바텀애쉬입자, 수지 및 안료의 혼합 전 상기 바텀애쉬입자를 세척하고 상기 바텀애쉬입자 표면에 거친 미세요철들을 형성시킨 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열 함침하는 단계는, 가열로에 투입하여 300 내지 780℃의 온도로 1차 가열하여 중도 코팅막을 형성한 후, 300 내지 780℃의 온도로 2차 가열하여 상도 코팅막을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바텀애쉬입자 50 내지 90중량%, 안료 1 내지 10중량%, 열경화성수지 1 내지 30%, UV안정제 0.1 내지 5%, 경화촉진제 0.1 내지 5중량%의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 재활용 소재인 감귤껍질에서 시트러스 오일을 추출한 후 바텀애쉬입자에 광촉매를 도포할 때 함께 혼합된 상태에서 도포함으로써 방향 및 항균 기능을 갖도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광촉매와 상기 시트러스 오일의 균일한 혼합을 위하여 광촉매-오일 혼합기를 사용하며, 상기 광촉매-오일 혼합기는, 액상의 광촉매 희석액을 초미립자 상태의 무상수로 변환하여 분무하는 분무헤드와, 상기 분무헤드로부터 분무되면서 속도가 낮게 형성되는 무상수를 보다 높은 속도로 송출하는 원심팬이 구비된 상변환모듈과; 선단부가 상변환모듈과 연통되어 상기 상변환모듈로부터 송출되는 무상수를 공급받으며 내부에는 내경을 점차 줄여주었다가 원상태로 넓히면서 중간 지점에 협소한 유로를 형성하는 돌출부가 구비되어 이송 중인 초미립자 상태의 무상수와 시트러스 오일이 협소해진 유로에서 보다 증가된 속도로 접촉할 수 있도록 한 본체관과; 시트러스 오일탱크와 연결되어 시트러스 오일을 공급받으며 상기 본체관의 선단부 벽체를 관통한 상태에서 끝단부가 상기 본체관의 중심선상에 위치하면서 상기 돌출부에 의해 협소하게 형성된 본체관의 유로를 향해 공급받은 시트러스 오일을 분사하는 분사노즐과; 상기 본체관의 선단부 내부에 구비되어 상기 상변환모듈의 원심팬으로부터 송출되는 무상수를 회오리바람의 형태로 송출함으로서 상기 본체관 내부로 공급되는 시트러스 오일과 원활한 혼합이 이루어질 수 있도록 한 축류팬과; 시트러스 오일탱크와 연결되어 시트러스 오일을 공급받은 후 상기 본체관으로 배출하는 내관과, 상기 내관을 이격되게 둘러싸서 보온하는 외관과, 상기 내관의 내부에서 내관의 중심축을 따라 봉 형상으로 길게 형성되고 히터를 내장하여 상기 내관의 내부를 경유하는 시트러스 오일을 가열하는 가열봉과, 상기 가열봉의 외주면을 따라 나선형으로 형성되어 상기 내관의 내부를 나선 형태로 경유하도록 시트러스 오일을 안내하면서 접촉하여 가열하는 가열핀으로 이루어진 히팅모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편 본 발명의 보차도용 투수블록은 상기 보차도용 투수블록 제조방법에 의해 제조된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에 의한 보차도용 투수블록 제조방법은, 폐기처리되는 자원(바텀애쉬, 유리섬유 부산물, 감규껍질)을 재활용하여 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 무엇보다도 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 보차도용 투수블록을 원활하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법에서 칼라골재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템의 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템의 배치상태도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 이물질 제거기의 구성을 설명하기 위한 정면도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 단면도
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 작용 및 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 보차도용 투수블록 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법에서 칼라골재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템의 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템의 배치상태도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 이물질 제거기의 구성을 설명하기 위한 정면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 단면도이며, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템 중 광촉매-오일 혼합기의 작용 및 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법은 수거한 재활용 바텀애쉬를 적극적으로 사용하며, 안료의 착색효과를 높이기 위하여 별도의 바인더를 사용하지 않는 플라즈마 처리, 자동차 배기가스에 의한 질소산화물(NOX)의 오염을 제거하고 공기를 정화하는 광촉매의 도포를 적용하는 독창적인 방식으로 친환경 칼라골재를 제조하고, 이같이 제조된 친환경 칼라골재를 탄소 배출 등 각종 오염문제를 야기하는 시멘트를 완전히 배제한 상태에서 친환경 소재인 2액형 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제를 사용하여 투수블록으로 가압 성형함으로써 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 지하수 고갈 방지 및 수목의 생육촉진에도 기여하면서 공기정화 기능까지 갖추고 있는 보차도용 투수블록을 제조할 수 있도록 한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 것처럼 본 발명의 실시예에 의한 보차도용 투수블록 제조방법은, 칼라골재 제조단계(S11), 칼라골재, 열경화성수지 및 재활용 유리섬유 혼합 교반단계(S12), 이형제 분사단계(S13), 가압 성형단계(S14), 탈형 단계(S15), 양생 단계(S16)를 포함하여 이루어진다.
상기 칼라골재 제조단계(S11)에서는 화력발전소 분야에서 사용된 후 폐기되는 재활용 바텀애쉬를 수거하여 분쇄한 바텀애쉬 입자에 안료를 착색하여 친환경 칼라골재를 제조하게 된다. 이 단계에서 제조되는 칼라골재의 경우 5mm 이하, 30mm 이하, 50mm 이하, 100mm 이하의 평균입경을 갖도록 분쇄된 바텀애쉬 입자를 모체로 탈색이나 변색이 거의 없이 아름다운 색상을 발하면서도 시멘트 제품의 백화현상이나 수화반응으로 인한 오염이 없고 자동차 배기가스에 의한 오염을 제거하고 공기를 정화할 수 있도록 한 것으로, 이송장치(190)인 컨베이어에 의해 바텀애쉬 입자가 이송되면서 제1분쇄기(110a)와 제2분쇄기(110b), 이물질 제거기(120), 입도별 분리기(130), 세정장치(140a), 플라즈마 처리장치(140b), 제1교반기(150a) 및 제2교반기(150b), 착색로(160a), 가열로(160b), 냉각 건조기(170), 광촉매 도포장치(180b)를 거쳐 제조된다. 상기 칼라골재 제조단계에 대해서는 차후에 상세히 설명하기로 한다.
상기 칼라골재 및 열경화성수지 및 재활용 유리섬유 혼합 교반단계(S12)에서는, 전 단계에서 제조된 칼라골재와 2액형 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제를 혼합하여 제3교반기(210)에서 교반하게 된다. 이때 상기 칼라골재 70 내지 95중량%, 상기 열경화성수지 4 내지 30중량%, 상기 재활용 유리섬유 0.1 내지 5중량%, 상기 경화촉진제 0.001 내지 3중량%를 혼합하게 된다. 여기서 칼라골재와 혼합되는 열경화성수지와 재활용 유리섬유는 시멘트를 완전히 대체하여 칼라골재를 높은 강도로 바인딩하는 역할을 하게 되며, 경화촉진제는 상기 열경화성수지의 경화를 촉진하여 경화시간을 단축하도록 해준다.
상기 이형제 분사단계(S12)에서는, 가압 성형기(220)에 교반된 칼라골재, 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제의 혼합물을 투입하기에 앞서 상기 가압 성형기(220) 내부에 수분형 이형제를 분사한다. 여기서 수분형 이형제는 가압 성형기(220)의 상판 형틀과 하판 형틀에 집중적으로 분사된다. 이 과정은 가압 성형기(220)에 대한 열경화성수지와 칼라골재의 접착을 방지하여 가압 성형기(220)로부터 성형된 투수블록의 탈형을 용이하도록 한 것으로 전체 공정시간을 줄이는데 도움이 된다.
상기 가압 성형단계(S14)에서는, 교반된 칼라골재, 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제의 혼합물을 가압 성형기(220)에 투입한 후 가압하여 투수블록으로 성형한다.
상기 탈형 단계(S15)에서는, 상기 가압 성형기(220)에서 성형된 투수블록을 가압 성형기(220)로부터 탈형하게 된다. 이같은 투수블록의 탈형은 전 단계에서 분사된 수분형 이형제로 인해 열경화성수지나 칼라골재의 접착의 문제없이 용이하게 이루어진다.
상기 양생 단계(S16)에서는, 가압 성형기(220)에서 탈형된 투수블록을 이송장치(190)인 컨베이어를 따라 설치된 양생기(230)를 서서히 통과시키거나 충분한 시간동안 보관하면서 양생하게 된다. 이렇게 양생된 투수블록은 포장기(240)를 거치면서 계측 및 포장이 이루어진다. 여기서 상기 양생기(230)는 복수의 냉각팬이 설치된 형태로 구성되어 상기 냉각팬을 양생 시간을 조절하는데 선택적으로 이용할 수 있다.
이로써, 폐기되는 자원을 재활용한 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 지하수 고갈 방지 및 수목의 생육촉진에도 기여하면서 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 보차도용 투수블록을 얻을 수 있는 것이다.
아래에서는 상기 칼라골재 제조단계(S11)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 칼라골재 제조단계(S11)는, 도 2에 도시된 것처럼 재활용 바텀애쉬 분쇄단계(S101), 이물질 제거단계(S102), 입도별 분리단계(S103), 세정단계(S104), 플라즈마 처리단계(S105), 안료 혼합 및 교반단계(S106), 가열 착색단계(S107), 보호제 혼합 및 교반단계(S108), 보호제 가열 함침단계(S109), 냉각 건조단계(S110), 광촉매 도포단계(S111)를 포함하여 이루어진다.
상기 재활용 바텀애쉬 분쇄단계(S101)에서는, 화력발전소에서 발생되어 폐기물로 분류된 후 바다 매립에 처리되는 바텀애쉬를 수거한 후 5mm 이하, 30mm 이하, 50mm 이하, 100mm 이하의 평균입경을 갖도록 분쇄하여 바텀애쉬 입자를 만든다. 이를 위해 하나의 분쇄기가 바텀애쉬 입자를 필요로 하는 입도가 될 때까지 분쇄하는 것도 가능하지만, 환경이 허락된다면 도 4에 도시된 것처럼 제1분쇄기(110a)와 제2분쇄기(110b)를 직렬로 설치하여 단계적으로 재활용 바텀애쉬를 분쇄하는 것이 분쇄 품질측면에서 바람직하다.
상기 이물질 제거단계(S102)에서는, 분쇄된 바텀애쉬 입자와 함께 포함된 불필요한 미세 분말들과 각종 이물질을 제거하게 된다. 이를 위해 도 5에 도시된 것처럼 이물질 제거기(120)가 진동판(121)에 의해 바텀애쉬 입자(S)를 진동시켜 들뜨게 하면서 일측면에서는 송풍기(123)가 송풍압을 가하고 타측면에서는 덕트(124)가 송풍압에 의해 날리는 이물질(E1)을 흡입하여 제거하며, 상측에서는 전자석(125)이 금속성 이물질(E2)을 흡착하여 제거한다. 이같은 이물질 제거과정은 바텀애쉬입자(S)의 양에 따라 시간을 조절하여 수행된다. 참고로 진동판(121) 상면 둘레를 따라 메쉬망으로 구성된 울타리(121a)를 둘러친 형태로 설치하여 바텀애쉬입자(S)가 진동판(121)에서 이탈되는 것을 차단하면서 송풍기(123)에 의한 송풍압이니 전자석(125)에 의한 자력을 허용하도록 한다.
상기 입도별 분리단계(S103)에서는, 재활용 바텀애쉬로부터 얻어진 바텀애쉬입자를 입도별로 분리하는 작업이 이루어진다. 이를 위해 분리기(130)가 서로 다른 크기의 공극으로 이루어진 다수의 메쉬 또는 입도별 채를 구비하여 분쇄된 바텀애쉬입자를 입도별로 걸러내 분리한다.
상기 세정단계(S104)에서는, 세정장치(140a)가 고압수를 분사하여 입도별로 분리된 바텀애쉬입자를 세척한다. 이로써 앞선 이물질 제거단계(S102)에서 제거되지 않고 바텀애쉬입자 표면에 잔존해 있는 미세한 분말까지 제거할 수 있다. 이 과정은 뒤에 이어질 플라즈마 처리작업의 효율을 높이는데 도움이 된다.
상기 플라즈마 처리단계(S105)에서는, 상기 바텀애쉬입자에 대한 안료의 착색 효율을 높이기 위하여 세척된 바텀애쉬입자의 표면에 대하여 플라즈마 처리한다. 이를 위해 진공장치나 크기가 큰 초대형의 기계장치에서 실시할 필요 없이 간단히 대기압 플라즈마 처리장치(140)를 라인 상에 설치하여 실시할 수 있다. 이때 상온에서 방전출역은 3kw, 플라즈마 생성을 위해 질소와 산소가스의 유입량을 60:1 정도로 조절하며, 바텀애쉬 입자의 이송속도는 분당 1 내지 2m 정도로 하면서 플라즈마 처리시간은 1 내지 5분으로 할 수 있다. 이같은 플라즈마 처리에 의해서 처음에는 매끄러웠던 바텀애쉬입자 표면에 에칭현상이 나타나고 거친 형태의 미세요철들(micro-crater)이 형성되어 표면조도(root mean square(RMS) roughness) 값은 증가한다. 이로써 바텀애쉬 입자 표면에 대한 안료 성분의 결합이 쉽게 이루어질 수 있는 조건이 갖추어진다. 만일 위 설명된 플라즈마 처리단계(S105) 없이 유리섬유입자와 안료를 혼합 및 교반하여 가열 착색하는 작업이 곧바로 이루어지는 경우 안료의 양을 증가시켜야 하고 혼합 및 교반과, 가열 착색에 소요되는 시간이 대폭 증가시켜야 하는 어려움이 있다. 하지만 이와 같은 플라즈마 처리를 통하여 안료의 양과 착색에 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있으며, 전반적으로 착색 품질도 향상된다.
상기 안료 혼합 및 교반단계(S106)에서는, 플라즈마 처리된 바텀애쉬입자와 안료를 혼합하고 전용의 제1교반기(150a)에서 충분히 교반하여 준다. 이로써 안료가 바텀애쉬입자 표면에 충분한 양으로 균일하게 분산되어 도포된다.
상기 가열 착색단계(S107)에서는, 상기 제1교반기(150a)에서 교반된 바텀애쉬입자와 안료를 착색로(160a)에서 가열하여 안료를 바텀애쉬입자에 안정적으로 착색하게 된다. 이때 가열온도는 200℃ 이상으로부터 800℃ 구간이면 적당하다.
상기 보호제 혼합 및 교반단계(S108)에서는, 착색된 바텀애쉬입자에 열경화성수지, UV안정제, 경화촉진제를 혼합 및 교반하여 표면 코팅을 하게 된다. 상기 열경화성수지, UV안정제, 경화촉진제의 사용은 바텀애쉬입자에 착색된 안료가 날아가지 않도록 보호하고 광택을 살리기 위함인데, 여기서 이들을 안료와 함께 착색단계에서 함께 적용하지 않고 단계별로 구분하여 적용하였다는 점이다. 이로써 안료의 착색시에는 열경화성수지로 인한 가열의 제한을 염두에 두지 않고 보다 자유롭게 가열온도를 설정하여 착색작업을 진행할 수 있다는 장점과, 안료의 착색이 완전히 이루어진 후에 그 표면을 감싸 보호하기 때문에 안료가 착색된 바텀애쉬입자의 표면을 보호한다는 측면에서도 바람직하다. 여기서 상기 바텀애쉬입자 50 내지 90중량%, 안료 1 내지 10중량%, 열경화성수지 1 내지 30%, UV안정제 0.1 내지 5%, 경화촉진제 0.1 내지 5중량%의 비율로 혼합해준다.
상기 보호제 가열 함침단계(S109)에서는, 열경화성수지, UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열로(160b)에 투입하여 함침하게 된다. 이때 300 내지 780℃의 온도로 1차 가열한 후, 300 내지 780℃의 온도로 2차 가열해준다.
상기 냉각 건조단계(S110)에서는, 가열로(160b)에서 보호제가 함침된 바텀애쉬입자를 냉각 건조한다. 이를 위해 도 4에 도시된 것처럼 상기 가열로(160b)에서 가열된 바텀애쉬입자를 이송장치(190)인 컨베이어를 따라 길게 설치된 냉각 건조기(170)에 통과시켜준다. 상기 냉각 건조기(170)는 바텀애쉬 입자를 이송하는 컨베이어가 통과할 수 있는 통로를 마련하는 박스형 본체(171)와 상기 박스형 본체(171)에서 컨베이어를 따라 배치된 다수의 송풍팬(172)으로 구성되어 가열된 바텀애쉬입자를 효과적으로 냉각 건조시켜준다.
상기 광촉매 도포단계(S111)에서는, 냉각 건조된 바텀애쉬입자에 대하여 고압 스프레이기가 포함된 광촉매 도포장치(180b)를 사용하여 광촉매를 m2 당 20 내지 100L의 양으로 도포한다. 상기 광촉매로는 산화티탄(TiO2)을 염두에 두기는 하지만 가시광에서의 효율을 높이기 위하여 산화티탄과 금속이온이 첨가된 주석산화물의 복합체나 산화티탄과 금속텅스텐산화물 접합구조의 복합체 등으로 구비될 수 있다. 참고로 광촉매 도포장치(180b)를 거치면 칼라골재의 제조가 거의 완료된 수준이라 할 수 있는데, 광촉매 도포장치(180b)의 다음 위치에는 광촉매 도포된 칼라골재를 계측하고 포장하는 제품 포장기(P100)를 배치하여 필요에 따라 사용할 수 있다. 이렇게 광촉매 도포단계(S111)가 이루어지면 자동차 배기가스에 의한 질소산화물(NOX)의 오염을 제거하고 공기를 정화하는데 효과적이다.
또한, 광촉매 도포단계(S111)에서 광촉매 도포시 재활용 소재인 감귤껍질에서 추출된 시트러스 오일을 일대일로 함께 혼합하여 도포하면 감귤껍질 고유의 방향 및 항균 기능을 갖는 고품질의 칼라골재를 생산할 수 있게 된다. 여기서 오일 추출장치에서 헥산을 용매로 가하는 용매추출법에 따라 감귤껍질로부터 시트러스 오일을 최대한 추출하는 것이 가능하다. 이를 위해 상기 오일 추출장치에서 파쇄된 감귤껍질에 헥산을 가하여 시트러스 오일을 추출하고, 그렇게 추출된 시트러스 오일을 증류하는 연속공정을 통해 순도 높은 시트러스 오일을 얻게 된다.
여기서 주목할 점은 광촉매와 시트러스 오일을 균일하게 혼합하여 고품질의 광촉매-오일 혼합수를 얻기 위한 용도로 개발된 독창적인 광촉매-오일 혼합기(180a)를 사용한다는 점이다. 이를 통해 광촉매가 갖는 공기정화 기능과 함께 귤껍질에서 추출된 시트러스 오일이 갖는 항균 기능의 고품질 친환경 칼라골재 및 보차도용 투수블록을 구현하는 것이 가능해진다.
상기 광촉매-오일 혼합기(180a)는 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 본체관(10)과, 분사노즐(20)과, 상변환모듈(30)과, 적상모듈(40)과, 히팅모듈(50)을 포함하여 이루어진다.
상기 본체관(10)은 상변환모듈(30)에서 초미세 입자화된 광촉매 희석액인 무상수와 시트러스 오일을 함께 공급받아 강하게 접촉 및 혼합시키면서 1차 혼합하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 본체관(10)은 선단부가 상변환모듈(30)과 연통되어 상기 상변환모듈(30)로부터 송출되는 광촉매 희석액의 무상수를 공급받을 수 있도록 함과 동시에 시트러스 오일탱크와 연결되어 상기 분사노즐(20)로부터 시트러스 오일도 공급받는다. 배관 형태를 갖는 몸체 내부에는 내경을 점차 줄여주었다가 원상태로 넓히면서 중간 지점에 협소한 벤츄리관 형태의 유로를 형성하는 돌출부(11)가 구비된다. 이같은 돌출부(11)는 도 8에서 볼 수 있는 것처럼 광촉매 희석액의 무상수와 시트러스 오일이 벤츄리 효과에 의해 상대적으로 협소해진 유로(10a)에서 보다 증가된 속도로 흐르면서 서로 강하게 접촉할 수 있도록 유도한다. 또한, 상기 돌출부(11) 내부에는 삼방밸브(60)의 제1공급관(62)을 통해 시트러스 오일탱크와 연결되어 시트러스 오일을 공급받아 임시 저장하는 챔버(11a,11b)가 형성되고, 상기 돌출부(11) 중 유로가 협소하게 형성된 지점에 대응하는 중간 지점의 내주면에는 상기 챔버(11a,11b)로부터 시트러스 오일을 공급받아 분사하는 제1분사홀(11c)이 내주면 둘레방향을 따라 다수 형성되며, 상기 돌출부(11) 중 후단부 지점에는 상기 챔버(11a,11b)로부터 시트러스 오일을 공급받아 분사하는 제2분사홀(11d)이 후단부 둘레방향을 따라 다수 형성된다. 이로써, 시트러스 오일을 분사노즐(20)만 아니라 보다 다양한 지점에서 동시다발적으로 공급할 수 있게 되어 무상수와 보다 효과적으로 접촉할 수 있게 된다. 특히 돌출부(11) 중간 지점에 형성된 제1분사홀(11c)을 통해 분사되는 시트러스 오일이 가장 빠른 속도로 흐르고 있는 무상수와 격렬하게 접촉할 수 있도록 하는 것에 반해, 돌출부(11) 후단부 지점에 형성된 제2분사홀(11d)을 통해 분사되는 시트러스 오일은 상대적으로 느린 속도로 흐르고 있는 무상수와 차분하게 접촉할 수 있도록 하였다. 이같이 다양성을 가미한 구성에 의하여 광촉매 희석액의 무상수와 시트러스 오일의 혼합 및 접촉의 효과를 높이고 그에 따른 혼합 품질을 초기부터 높은 수준으로 끌어올릴 수 있게 된다.
또한 상기 본체관(10)의 선단부 내부에는 상변환모듈(30)의 원심팬(32)으로부터 송출되는 광촉매 희석액의 무상수를 도 9와 같이 회오리바람의 형태로 송출하는 축류팬(12)이 더 구비된다. 이같은 축류팬(12)이 구비되어 작동하게 되면 도 8에서 볼 수 있는 것처럼 벤츄리 효과에 의해 무상수와 시트러스 오일의 유동속도가 빠르게 형성되면서 서로 강력한 접촉이 이루어지는 것과 함께 도 9에서 볼 수 있는 것처럼 무상수가 강력한 회오리바람의 형태로 시트러스 오일과 혼합되는 복합적인 작용이 일어난다. 따라서 초미세 입자 상태의 광촉매 희석액인 무상수와 시트러스 오일 간 접촉 및 혼합, 그에 따른 초기의 혼합이 매우 신속하면서도 효과적으로 일어나게 된다. 참고로 상기 축류팬(12)은 최근 가정에서 사용되고 있는 에어서큘레이터에 채용된 팬과 동일한 형태의 것으로 마련하면 충분하다.
상기 분사노즐(20)은 상기 본체관(10) 내부에서 무상수의 흐름방향과 일치하게 시트러스 오일을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 분사노즐(20)은 삼방밸브(60)의 제2공급관(63)을 통해 시트러스 오일탱크와 연결되어 액상의 시트러스 오일을 공급받으며 본체관(10)의 선단부 벽체를 관통한 상태에서 끝단부가 본체관(10)의 중심선상에 위치하면서 상기 돌출부(11)에 의해 협소하게 형성된 유로를 향하도록 형성된다. 여기서 상기 분사노즐(20)은 도 7에서 볼 수 있는 것처럼 본체관(10)의 벽체로부터 중심선까지 형성된 제1노즐부(21)와 상기 제1노즐부(21)로부터 본체관(10)의 중심선을 따라 연장되어 그 끝단이 돌출부(11)에 의한 협소한 유로(10a)에 까지 근접하게 형성된 제2노즐부(22)로 이루어진다. 이같은 분사노즐(20)은 돌출부(11)에 의한 협소한 유로(10a) 인근에서 시트러스 오일을 광촉매 희석액의 무상수 흐름방향으로 일치하게 분사하면서 무상수의 유동속도를 가속화하는데 도움을 주게 된다. 이로써 본체관(10)의 돌출부(11) 중간 지점의 협소한 유로(10a)에서 보다 빠른 속도로 광촉매 희석액의 무상수와 시트러스 오일이 접촉하는데 크게 기여한다.
상기 상변환모듈(30)은 이송관(P1)을 통해 공급받은 광촉매 희석액을 초미세 입자 형태의 무상으로 변환하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 상변환모듈(30)은 플랜지를 구비하여 상기 이송관(P1)과 본체관(10) 중간에서 연통되는 배관 형태의 몸체를 갖고 내부에는 이송관(P1)을 통해 이송되는 광촉매 희석액을 무상수로 변환하여 분무하는 분무헤드(31)를 구비한다. 이같은 분무헤드(31)는 물분무 소화설비에 적용되는 분무헤드(31)(노즐)를 그대로 채용될 수 있으나, 내부식성 및 내구성을 강화한 것으로 개량하여 적용되는 것이 바람직하다. 이처럼 이송관(P1)으로부터 공급받은 광촉매 희석액을 그대로 사용하지 않고 초미세 입자 형태의 무상수로 변환하게 되면 시트러스 오일과 접촉할 수 있는 접촉면적을 획기적인 수준으로 넓게 확보할 수 있게 되어 고품질의 혼합이 가능하다는 점에서 매우 중요하다.
또한, 상기 상변환모듈(30) 내부에는 분무헤드(31)로부터 분무되면서 속도가 낮게 형성되는 무상수를 보다 높은 속도로 송출하는 원심팬(32)이 구비된다. 축류팬(12)의 경우 무상수를 밀어 송출하는데 특화된 기능을 가지고 있다면 상기 원심팬(32)은 분무헤드(31)의 설치로 인한 저항을 이겨내면서 속도가 낮아진 상태로 생성된 무상수를 끌어내어 상기 원심팬(32)까지 송출하는데 적합하다고 할 수 있다. 본 발명에서는 이처럼 원심팬(32)과 축류팬(12)을 인근에 나란히 직렬 배치함으로써 양자 간 장점을 극대화할 수 있도록 하였다.
상기 적상모듈(40)은 상기 본체관(10)을 거치면서 1차 혼합이 이루어진 광촉매 희석액의 무상수와 시트러스 오일이 혼합된 혼합액을 공급받아 물방울 형태의 적상으로 만들면서 서로 간의 혼합품질을 극대화하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 적상모듈(40)은 배관 형태의 몸체에 의해 본체관(10)의 후단부에 연결되어 상기 본체관(10)을 경유한 무상수와 시트러스 오일이 혼합된 혼합액을 공급받으며, 내부에는 유로를 차단하는 형태로 다수의 미세공이 형성된 그릴(41,42,43)(grill)이 이격을 두고 직렬로 복수 배치된다. 도면에 따르면 세 개의 그릴(41,42,43)이 배치된 것으로 도시되었는데 이같은 구성에 의하면 혼합액이 상기 그릴(41,42,43)에 의해 형성된 그릴층을 통과할 때마다 수축 및 팽창을 반복하면서 광촉매 희석액에 대한 시트러스 오일의 혼합품질을 점진적으로 높일 수 있게 되며, 혼합액이 각각의 그릴(41,42,43)을 통과할 때마다 그릴(41,42,43) 뒤쪽에 형성된 이격공간(44a,44b,44c)에서는 난류 형태의 유동까지 일어나면서 광촉매 희석액과 시트러스 오일 간 혼합이 더욱 활발하게 이루어지게 된다.
상기 히팅모듈(50)은 본체관(10)에 공급되는 시트러스 오일을 중간에서 신속히 가열하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 히팅모듈(50)은 인입구(52a)와 인출구(52b)를 구비하여 시트러스 오일탱크로부터 시트러스 오일을 공급받은 후 삼방밸브(60)의 인입배관(61)을 통해 본체관(10)으로 배출하는 내관(51)과, 상기 내관(51)을 이격되게 둘러싸서 보온하는 외관(52)과, 상기 내관(51)의 내부에서 내관(51)의 중심축을 따라 봉 형상으로 길게 형성되고 히터를 내장하고 있어서 내관(51)의 내부를 경유하는 시트러스 오일을 가열하는 가열봉(53)과, 상기 가열봉(53)의 외주면을 따라 나선형으로 형성되어 상기 내관(51)의 내부를 나선 형태로 경유하도록 시트러스 오일을 안내하면서 접촉하여 가열시켜주는 가열핀(54)을 구비한다.
이같은 히팅모듈(50)의 구성에 의하면 공급되는 시트러스 오일의 온도를 신속히 높일 수 있게 되어 본체관(10) 내부에서 광촉매 희석액의 무상수와 시트러스 오일 간 혼합이 더 높은 온도 분위기에서 이루어질 수 있도록 한다.
계속해서 아래에서는, 본 발명의 실시예에 의한 투수블록 제조방법을 구현하기 위한 투수블록 제조시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 투수블록 제조시스템은, 제1분쇄기(110a)와 제2분쇄기(110b), 이물질 제거기(120), 입도별 분리기(130), 세정장치(140a), 플라즈마 처리장치(140b), 제1교반기(150a) 및 제2교반기(150b), 착색로(160a), 가열로(160b), 냉각 건조기(170), 광촉매-오일 혼합기(180a), 광촉매 도포장치(180b), 이송장치(190), 제3교반기(210), 가압 성형기(220), 양생기(230), 포장기(240) 및 제어기를 기본적으로 포함하여 보차도용 투수블록을 제조하기 위한 일련의 작업들을 실시하게 된다.
이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 보다 상세히 설명하기로 한다.
여기서 제1분쇄기(110a)와 제2분쇄기(110b)가 직렬로 설치되어 단계적으로 재활용 바텀애쉬를 분쇄하도록 구성되어 분쇄기에 걸리는 부하를 줄일 수 있으며 바텀애쉬의 분쇄품질 측면에서도 바람직하다.
상기 이물질 제거기(120)는 재활용 바텀애쉬로부터 분쇄되어 마련된 바텀애쉬입자와 함께 포함된 불필요한 미세 분말들과 각종 이물질을 제거하는 역할을 한다. 상기 이물질 제거기(120)는 도 5에 도시된 것처럼 액추에이터(122)에 지지된 상태에서 바텀애쉬입자를 진동시켜 들뜨게 하는 진동판(121)과, 상기 진동판(121)의 일측면에서는 송풍압을 가하는 송풍기(123)와, 상기 진동판(121)의 타측면에서 송풍압에 의해 날리는 이물질을 흡입하여 제거하는 덕트(124)와, 상기 진동판(121)의 상측에 설치되어 바텀애쉬입자와 혼합된 금속성 이물질을 흡착하여 제거하는 전자석(125)을 구비한다. 이같은 구성에 의하면 이물질 제거기(120)가 진동판(121)에 의해 분쇄된 바텀애쉬입자(S)를 진동시켜 들뜨게 하면서 일측면에서는 송풍기(123)가 송풍압을 가하고 타측면에서는 덕트(124)가 송풍압에 의해 날리는 이물질(E1)을 흡입하여 제거하며, 상측에서는 전자석(125)이 금속성 이물질(E2)을 흡착하여 제거한다. 이로써 바텀애쉬입자와 혼합되어 있는 다양한 이물질들을 신속히 제거할 수 있게 된다. 한편, 진동판(121) 상면 둘레를 따라 메쉬망으로 구성된 울타리(121a)를 둘러친 형태로 설치한다. 이는 바텀애쉬입자(S)가 진동판(121)에서 이탈되는 것을 차단하면서 송풍기(123)에 의한 송풍압이나 전자석(125)에 의한 자력을 허용하도록 하는 역할을 한다.
상기 입도별 분리기(130)는 분쇄된 바텀애쉬입자를 입도별로 분리하는 역할을 한다. 이를 위해 입도별 분리기(130)는 서로 다른 크기의 공극으로 이루어진 다수의 메쉬 또는 입도별 채를 구비하여 분쇄된 바텀애쉬입자를 입도별로 걸러내 분리한다.
상기 세정장치(140a)는 바텀애쉬입자에 대한 플라즈마 처리를 앞두고 고압수를 이용하여 바텀애쉬입자를 세척한다. 이처럼 고압수를 이용하여 세척하게 되면 바텀애쉬입자 표면에 잔존하는 미세 이물질 및 각종 세균들을 신속히 제거할 수 있다.
상기 플라즈마 처리장치(140b)는 상기 바텀애쉬입자에 대한 안료의 착색 효율을 높이기 위하여 상기 바텀애쉬입자와 안료의 혼합 전 세척된 바텀애쉬입자의 표면에 대하여 플라즈마 처리하는 역할을 한다. 이를 위해 진공장치나 크기가 큰 초대형의 기계장치에서 실시할 필요 없이 간단히 대기압 플라즈마 처리장치(140b)를 라인 상에 설치하여 실시할 수 있다. 이같은 플라즈마 처리장치(140b)가 구비되면 바텀애쉬입자 표면에 미세요철들(micro-crater)이 형성되어 표면조도(root mean square(RMS) roughness) 값을 증가시킬 수 있다. 이로써 바텀애쉬입자 표면에 대한 안료 성분의 결합이 쉽게 이루어질 수 있는 조건이 갖추어진다.
상기 제1교반기(150a)는 플라즈마 처리된 바텀애쉬입자와 안료를 혼합하고 충분히 교반하는 역할을 한다. 이로써 안료가 바텀애쉬입자 표면에 충분한 양으로 균일하게 분산되어 도포될 수 있다.
상기 착색로(160a)는 상기 제1교반기(150a)에서 교반된 바텀애쉬입자와 안료를 착색로(160a)에서 가열하여 안료를 바텀애쉬입자에 안정적으로 착색하는 역할을 한다. 상기 착색로(160a)에서 이루어지는 가열온도는 200℃ 이상으로부터 800℃ 구간이면 적당하다.
상기 제2교반기(150b)는 착색된 바텀애쉬입자에 열경화성수지, UV안정제, 경화촉진제를 혼합 및 교반하여 표면 코팅을 하는 역할을 한다.
상기 가열로(160b)는 열경화성수지, UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열로(160b)에 투입하여 함침하는 역할을 한다. 상기 가열로(160b)는 상기 착색로(160a)와 같은 종류의 것으로 구비하더라도 서로 다른 소재를 다루기 때문에 각각 마련하는 것이 바람직하다.
상기 냉각 건조기(170)는 가열로(160b)에서 보호제가 함침된 바텀애쉬입자를 냉각 건조하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 냉각 건조기(170)는 도 4에 도시된 것처럼 상기 가열로(160b)에서 가열된 바텀애쉬입자를 이송장치(190)인 컨베이어를 따라 길게 설치된 냉각 건조기(170)에 통과시켜준다. 상기 냉각 건조기(170)는 바텀애쉬입자를 이송하는 컨베이어가 통과할 수 있는 통로를 마련하는 박스형 본체(171)와 상기 박스형 본체(171)에서 컨베이어를 따라 배치된 다수의 송풍팬(172)으로 구성된다. 이같은 냉각 건조기(170)의 구성에 따르면 가열된 바텀애쉬입자를 신속히 냉각 건조시킬 수 있다.
상기 광촉매 도포장치(180b)는 내부에 광촉매를 증류수에 희석된 상태로 고압으로 분사할 수 있는 고압 스프레이기를 복수개 구비하고 있으며, 광촉매를 m2 당 20 내지 100L의 양으로 도포하게 된다. 상기 광촉매로는 산화티탄(TiO2)을 염두에 두기는 하지만 가시광에서의 효율을 높이기 위하여 산화티탄과 금속이온이 첨가된 주석산화물의 복합체나 산화티탄과 금속텅스텐산화물 접합구조의 복합체 등으로 구비될 수도 있다. 이같은 광촉매 도포장치(180b)를 거치면 칼라골재의 제조가 거의 완료된 수준이라 할 수 있다. 한편, 상기 광촉매 도포장치(180b)의 경우 광촉매 도포시 재활용 소재인 감귤껍질에서 추출된 시트러스 오일을 함께 혼합하여 도포한다. 이때 전술된 광촉매-오일 혼합기(180a)를 사용하게 되며 이로써 감귤껍질 고유의 방향 및 항균 기능을 갖는 고품질의 칼라골재 및 투수블록을 생산할 수 있게 된다.
상기 제3교반기(210)는 앞선 시설들을 통해 제조된 칼라골재와 2액형 열경화성수지, 재활용 소재인 유리섬유 및 경화촉진제를 혼합하여 교반하게 된다. 이때 상기 칼라골재 70 내지 95중량%, 상기 열경화성수지 4 내지 30중량%,상기 재활용 유리섬유 0.1 내지 5중량% 상기 경화촉진제 0.001 내지 3중량%를 혼합하게 된다. 여기서 칼라골재와 혼합되는 열경화성수지와 재활용 유리섬유는 시멘트를 완전히 대체하여 칼라골재를 높은 강도로 바인딩하는 역할을 하게 되며, 경화촉진제는 상기 열경화성수지의 경화를 촉진하여 경화시간을 단축하도록 해준다.
상기 가압 성형기(220)는 제3교반기(210)에서 교반된 칼라골재, 열경화성수지 및 경화촉진제의 혼합물을 투수블록으로 가압 성형한다. 상기 가압 성형기(220)에는 가압 성형전 수분형 이형제를 미리 분사해두어 열경화성수지나 칼라골재가 접착되는 문제를 방지할 수 있도록 한다.
상기 양생기(230)는 가압 성형기(220)에서 탈형된 투수블록을 이송장치(190)인 컨베이어를 따라 설치된 양생기(230)를 서서히 통과시키거나 충분한 시간동안 보관하면서 양생하는 역할을 한다. 상기 양생기(230)는 성형을 마친 투수블록에 대한 양생 속도를 조절할 수 있도록 복수의 냉각팬을 구비한다.
상기 포장기(240)는 양생을 마친 투수블록을 계측하여 포장하는 역할을 한다.
상기 제어기는 이송장치(190)를 포함하여 앞서 언급된 다양한 장치들과 연계하여 유리섬유입자의 처리와 이송 과정을 전반적으로 제어하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 투수블록 제조장치는 위 언급된 다양한 장치들을 적절히 배치하여 보차도용 투수블록의 제조를 위한 독창적인 일련의 과정들을 원활하게 수행하게 된다.
이로써, 투수성이 우수하고, 탈색이나 변색이 없어 반영구적인 사용이 가능하여 보수비용을 절감할 수 있으며, 지하수 고갈 방지 및 수목의 생육촉진에도 기여하면서 시멘트 과다사용으로 인한 탄소배출의 문제가 없는데다가 공기정화 기능까지 갖추고 있는 보차도용 투수블록을 얻을 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110a : 제1분쇄기 110b : 제2분쇄기
120 : 이물질 제거기 121 : 진동판
121a : 메쉬망 울타리 122 : 액추에이터
123 : 송풍기 124 : 덕트
125 : 전자석 130 : 입도별 분리기
140a : 세정장치 140b : 플라즈마 처리장치
150a : 제1교반기 150b : 제2교반기
160a : 착색로 160b : 가열로
170 : 냉각 건조기 180a : 광촉매-오일 혼합기
180b : 광촉매 도포장치 190 : 이송장치
210 : 제3교반기 220 : 가압 성형기
230 : 양생기 240 : 포장기

Claims (9)

  1. 수거한 재활용 바텀애쉬를 설정된 평균입도로 분쇄한 바텀애쉬입자 50 내지 90중량%;
    안료 1 내지 10중량%;
    열경화성수지 1 내지 30중량%;
    UV안정제 0.1 내지 5중량%;
    경화촉진제 0.1 내지 5중량%;
    광촉매 0.1 내지 20중량%;
    의 조성비로 이루어지며,
    재활용 소재인 감귤껍질에서 추출한 시트러스 오일을 추가로 혼합하되, 상기 시트러스 오일은 상기 바텀애쉬입자에 상기 광촉매를 도포할 때 상기 광촉매에 혼합된 상태로 함께 도포함으로써 방향 및 항균 기능을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조용 칼라골재.
  2. 삭제
  3. 수거한 재활용 바텀애쉬를 분쇄하여 마련한 바텀애쉬입자에 안료를 착색하여 칼라골재를 제조하는 단계와;
    상기 칼라골재와 2액형 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제를 혼합하여 교반하는 단계와;
    교반된 칼라골재, 열경화성수지와 재활용 유리섬유 및 경화촉진제의 혼합물을 성형기에 투입하여 투수블록으로 가압 성형하는 단계와;
    상기 성형기에서 성형된 투수블록을 성형기에서 탈형하는 단계와;
    상기 성형기에서 탈형된 투수블록을 양생하는 단계를 포함하며,
    상기 칼라골재를 제조하는 단계는,
    재활용 바텀애쉬를 설정된 평균입도의 바텀애쉬입자로 분쇄하는 단계와;
    분쇄된 바텀애쉬입자를 입도별로 분리하는 단계와;
    입도별로 분리된 바텀애쉬입자를 열경화성수지 및 안료와 혼합하여 교반하는 단계와;
    교반된 바텀애쉬입자, 열경화성수지 및 안료를 가열하여 바텀애쉬입자에 착색하는 단계와;
    착색된 바텀애쉬입자에 UV안정제, 경화촉진제를 혼합 및 교반하여 표면 코팅하는 단계와;
    UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열 함침하는 단계와;
    가열 함침된 바텀애쉬입자를 냉각 건조하는 단계와;
    냉각 건조된 바텀애쉬입자에 대하여 광촉매를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바텀애쉬입자에 대한 안료의 착색 효율을 높이기 위하여 상기 바텀애쉬입자, 열경화성수지 및 안료의 혼합 전 상기 바텀애쉬입자를 세척하고 상기 바텀애쉬입자 표면에 거친 미세요철들을 형성시킨 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    UV안정제, 경화촉진제가 표면 코팅된 바텀애쉬입자를 가열 함침하는 단계는, 가열로에 투입하여 300 내지 780℃의 온도로 1차 가열하여 중도 코팅막을 형성한 후, 300 내지 780℃의 온도로 2차 가열하여 상도 코팅막을 형성하는 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바텀애쉬입자 50 내지 90중량%, 안료 1 내지 10중량%, 열경화성수지 1 내지 30%, UV안정제 0.1 내지 5%, 경화촉진제 0.1 내지 5중량%의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    재활용 소재인 감귤껍질에서 시트러스 오일을 추출한 후 바텀애쉬입자에 광촉매를 도포할 때 함께 혼합된 상태에서 도포함으로써 방향 및 항균 기능을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광촉매와 상기 시트러스 오일의 균일한 혼합을 위하여 광촉매-오일 혼합기를 사용하며,
    상기 광촉매-오일 혼합기는,
    액상의 광촉매 희석액을 초미립자 상태의 무상수로 변환하여 분무하는 분무헤드와, 상기 분무헤드로부터 분무되면서 속도가 낮게 형성되는 무상수를 보다 높은 속도로 송출하는 원심팬이 구비된 상변환모듈과;
    선단부가 상변환모듈과 연통되어 상기 상변환모듈로부터 송출되는 무상수를 공급받으며 내부에는 내경을 점차 줄여주었다가 원상태로 넓히면서 중간 지점에 협소한 유로를 형성하는 돌출부가 구비되어 이송 중인 초미립자 상태의 무상수와 시트러스 오일이 협소해진 유로에서 보다 증가된 속도로 접촉할 수 있도록 한 본체관과;
    시트러스 오일탱크와 연결되어 시트러스 오일을 공급받으며 상기 본체관의 선단부 벽체를 관통한 상태에서 끝단부가 상기 본체관의 중심선상에 위치하면서 상기 돌출부에 의해 협소하게 형성된 본체관의 유로를 향해 공급받은 시트러스 오일을 분사하는 분사노즐과;
    상기 본체관의 선단부 내부에 구비되어 상기 상변환모듈의 원심팬으로부터 송출되는 무상수를 회오리바람의 형태로 송출함으로서 상기 본체관 내부로 공급되는 시트러스 오일과 원활한 혼합이 이루어질 수 있도록 한 축류팬과;
    시트러스 오일탱크와 연결되어 시트러스 오일을 공급받은 후 상기 본체관으로 배출하는 내관과, 상기 내관을 이격되게 둘러싸서 보온하는 외관과, 상기 내관의 내부에서 내관의 중심축을 따라 봉 형상으로 길게 형성되고 히터를 내장하여 상기 내관의 내부를 경유하는 시트러스 오일을 가열하는 가열봉과, 상기 가열봉의 외주면을 따라 나선형으로 형성되어 상기 내관의 내부를 나선 형태로 경유하도록 시트러스 오일을 안내하면서 접촉하여 가열하는 가열핀으로 이루어진 히팅모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록 제조방법.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 보차도용 투수블록 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 보차도용 투수블록.
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