KR101895520B1 - 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 오일 중에서 Hydraulic oil, Turbine oil, Mechanic oil 등 점도지수 ISO VG 32~68의 Emulsifiable한 사용유와 제올라이트를 활용함으로써, 탄화수소를 이산화탄소와 물로 생분해될 수 있도록 하는 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 대기압 하에서 사용유(Used oil)를 60~70℃로 가열하여 대류작용에 의한 밀도 차이로 사용유로부터 침전물을 분리하는 침강분리단계; 침전물로부터 분리된 사용유에 함유된 2,000㎛ 이상 크기를 가진 1차 이물질을 제거하는 전처리단계; 1차 이물질이 제거된 사용유가 70~80℃가 되도록 유지시키면서 1차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 20㎛ 이상 크기를 가진 2차 이물질을 제거하는 마이크로필터링단계; 2차 이물질이 제거된 사용유가 60~70℃가 되도록 유지시키면서 진공하에서 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제거해 제1중간물을 형성하는 탈기단계; 제1중간물 80~95wt%와 생분해촉진제 5~20wt%를 혼합하여 제2중간물을 형성하는 혼합단계; 제2중간물 100중량부에 제올라이트 1~3중량부를 반응시켜 제올라이트 내 양이온을 교환하여 촉매처리물을 형성하는 촉매처리단계; 촉매처리물로부터 생분해성 오일을 분리하여 수득하는 정밀여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법{Manufacturing method of Bio mold oil and Bio form oil for concrete forming mold utilizing Used oil}

본 발명은 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 오일 중에서 Hydraulic oil, Turbine oil, Mechanic oil 등 점도지수 ISO VG 32~68의 Emulsifiable한 사용유와 제올라이트를 활용함으로써, 탄화수소를 이산화탄소와 물로 생분해될 수 있도록 하는 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)을 제조하는 방법에 관한 것이다.

기존의 건축공사 또는 토목공사 현장에서 사용되는 콘크리트 유제품들은 대부분 난분해성 합성유나 광유제품 그 자체를 유통하고 있으므로, 자연 상태에서 생분해되기 어렵고, 중금속과 같은 유해물질이 함유된 첨가제를 사용하는 광유제품이 대부분이라 누출사고 발생 시 토양은 물론이고 수질오염 및 대기오염을 초래할 수 있기 때문에 큰 위험성을 내재하고 있는 실정이다.

특히 주의해야 할 대목은 음성적으로 유통되는 저가 제품들 대부분의 제조자와 공급자가 불분명하다는 것이며, 이러한 제품들이 산업현장에서 누출될 시 심각한 환경오염을 유발하게 된다는 것이다. 그리고 기존 국내 저가제품의 출처는 대개 수입산이나 원산지를 명확하게 밝히지 않은 상태로 유통시키고 있어 제품의 투명성이 결여된다는 것과, 이러한 제품들이 국내시장을 대부분 점령한 상태라는 것이다.

더군다나 외국에서 폐윤활유를 정제유로 둔갑시켜 수입한 뒤 곧바로 건설현장의 박리제로 판매하고 있어 우려를 증가시키고 있다. 수입품의 경우, 적정하게 정제를 하지 않은 관계로 시장유통에 따른 특정유해물질 확산에 의한 환경오염이 걱정되는 실태이다. 더욱이 아파트와 같은 주거시설 등의 건설현장에 사용될 경우, 입주민의 피해가 염려되고 또한 국내 영세업자가 건축 현장이나 토목공사에 공급하는 박리제도 폐윤활유를 일정기간 정체시켜 침전물이 분리되면 드럼으로 포장해 유통시키는 상황이다.

과거에는 산업용 윤활유를 수집해 운반한 다음, 호퍼탱크(Hopper tank)로 이송시켜 황산처리 후 가성소다를 사용하여 중화처리 및 백토처리 후 재생 윤활유를 제조하여 유통된 공정을 산-백토처리 공정이라 칭하였다.

이는 세계적으로 오랜 역사를 갖고 있는 폐윤활유 재생방법이었으며, 오래 지속된 공정이나 정제과정에서 발생되는 폐산처리가 어렵고 비용이 높아 과거 국내에서 폐산을 안전하게 처리할 수 있는 시설이 없어 부득이 외국에 위탁처리 해야했던 폐기물처리 공정이다.

즉 산-백토처리 공정은 불순물 침전을 위해 황산처리와 폐산분리 후 중화처리를 위해 수산화나트륨을 투입하여 pH 7 정도로 중화한 뒤 백토라는 점토로 윤활유를 정제하여 오일과 점토분리를 위해 필터 프레스를 활용하여 오일을 회수하는 공정이다.

하지만 폐산처리는 공정관리도 어렵고 폐산처리비용이 높을 뿐만 아니라 아황산가스의 발생으로 안전보건을 심각하게 위협하는 점과 아황산가스 대기배출에 따른 산성비와 같은 환경오염을 초래할 수 있는 재생공정이기 때문에, 현재 사용하지 않는 폐기된 재활용 공정이다.

현재 국내 산업현장에서 발생되는 사용유(Used oil)와 내연기관용 폐윤활유 등 각종 폐유를 일괄적으로 수집하고 운반한 다음 처음 도입한 약품정제공정을 통해 산업체 업무용 열원으로 사용하도록 정제연료로 재활용하고 있으나, 주요 용도는 도로포장용 아스팔트 포장재를 생산하는 아스콘 제조업체의 건조로에 많이 사용하고, 그 뒤로 알루미늄 괴를 생산하는 업종도 상기의 연료 대량소비처가 되었다.

이때 약품정제공정은 오일을 증류하는 공정이 아니므로, 재(Ash)가 많이 발생되는 정제연료로써 보일러와 같은 열사용 설비에 사용하는 것은 부적합하다. 또 다른 공정으로는 사용유(Used oil)와 내연기관용 폐윤활유를 감압증류 공정이나 열분해 공정을 통해 산업체 업무용 연료로 공급하는 재활용방법이 있으나, 이는 단순한 소각처리를 위한 재활용 공정이다. 상기와 같은 공정은 사용유(Used oil)와 내연기관용 윤활유에 포함된 특정 대기유해물질 대부분을 안전하게 제거할 수 있어 소각처리를 위한 자원재활용 공정의 대표 격이라 할 수 있다.

앞선 문단에서의 열분해 공정 특징은 사용유(Used oil)와 내연기관용 윤활유에 함유된 슬러지(Sludge)를 슬래그(Slag) 상태로 소성하여 일반폐기물로 매립하게 하는 재활용 공정이나, 증발기를 직접 가열하는 방식을 취하는 형태이므로 설비안전이 우려되는 공정이다. 그리고 최대 증발기 내부온도가 700℃에 이르도록 일정시간을 유지해야 하므로, 설비의 고온부식과 고온열분해 제품의 Tar에 의한 관로폐쇄와 악취가 심하게 발생하는 공정이라 할 수 있다.

이어서 감압증류 공정은 사용유(Used oil)와 내연기관용 윤활유를 진공도 0~5Torr로 유지하고 증발기 내부온도를 260~330℃로 유지시켜 증류하는 공정으로, 시설투자비가 높고 유지보수 시 비용과 시간이 많이 걸리는 공정이긴 하나, 연료 내 Tar 발생이 적고 열량이 높아 환경적 측면에서 점차 권장되는 공정이다. 단, 후처리 공정을 추가하거나 유류 개질제를 사용하면 양질의 연료를 생산할 수 있는 시스템이 되나, 공정운전이 어려울 뿐만 아니라, 대기오염방지시설 중 악취를 열분해하는 설비의 경우 제작설치비와 운전비용 등이 높아 고비용이 요구되어 취약한 공정이다.

따라서 향후 미래시대가 요구하는 가치에 부응할 수 있도록 시대적 흐름과 수요처의 조건에 따라 신개념 고도탈색공정을 추가할 수 있는 무기질 세라믹 활용법에 대한 정제여과 및 양이온 교환능력을 활용한 탈색공정개발에 대한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.

국내 등록특허공보 제10-1575184호, 2015.12.01.자 등록.

본 발명은 국내에서 유통되고 있는 박리제의 근본적인 문제점을 분석하고 그 속에 함유된 유해물질을 제거해 생분해촉진제를 첨가한 제품을 제조하여 환경에 노출 시 탄화수소가 안전하게 이산화탄소와 물로 분해되도록 연구한 것으로, 제올라이트 특성 중 양이온 교환능력을 활용하여 사용유 내 유기금속화합물 제거를 비롯한 색도 및 취기를 저감시킨 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대기압 하에서 사용유(Used oil)를 60~70℃로 저온으로 가열에 따른 산화촉진방지 및 탄화방지를 통한 윤활성능 보존과 대류작용에 의한 밀도 차이로 상기 사용유로부터 침전물을 분리하는 침강분리단계; 상기 침전물로부터 분리된 사용유에 함유된 2,000㎛ 이상 크기를 가진 1차 이물질을 제거하는 전처리단계; 상기 1차 이물질이 제거된 사용유가 70~80℃가 되도록 예열하여 여과효율 향상 및 막 분리시 마찰저항을 감소시켜 궁극적으로 열에 의한 손상을 방지시키면서 상기 1차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 20㎛ 이상 크기를 가진 2차 이물질을 제거하는 마이크로필터링단계; 상기 2차 이물질이 제거된 사용유가 60~70℃가 되도록 하여 저온 예열에 따른 윤활능력 유지 및 미세분무를 통한 진공하에서 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제거해 제1중간물을 형성하는 탈기단계; 상기 제1중간물 80~95wt%와 생분해촉진제 5~20wt%를 혼합하여 제2중간물을 형성하는 혼합단계; 상기 제2중간물 100중량부에 제올라이트 1~3중량부를 반응시켜 상기 제올라이트 내 양이온을 교환하여 촉매처리를 형성하는 촉매처리단계; 및 상기 촉매처리로부터 생분해성 오일을 분리하여 수득하는 정밀여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 침강분리단계, 상기 전처리단계, 상기 마이크로필터링단계, 상기 탈기단계, 상기 혼합단계, 상기 촉매처리단계 및 상기 정밀여과단계에서는, 열매체보일러 또는 스팀보일러를 이용한 간접가열방식에 의해 열을 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 탈기단계에서는, 상기 2차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 상기 휘발성유기화합물(VOCs)과 상기 수분을 응축시켜 분리함으로써 제거하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 응축되지 않은 휘발성유기화합물(VOCs)은, 활성탄으로 흡착 처리하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 정밀여과단계의 생분해성 오일이 콘크리트 표면에 제공된 후, 상기 콘크리트 표면에 잔류하는 탄화수소가 이산화탄소와 물로 생분해되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명에 따른 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

우선 진공기술을 활용하므로 원료의 열처리에 의한 손상을 방지할 수 있고, 제올라이트 무기촉매 특성을 활용하여 유해물질 제거 및 색도 개선과 냄새를 제거할 수 있으며, 생분해촉진제를 첨가하여 제품 사용 후 콘크리트 표면과 가설기자재에 잔류된 탄화수소가 자연 상태에서 이산화탄소와 물로 생분해되도록 함으로써 안전하고 쾌적한 환경을 보존하는 효과가 있다.

또한 기존 관계 법령에 따라 대부분 업무용 연료로 재활용하고 있으나 유효자원을 재순환자원으로 재활용함으로써 귀중한 석유자원을 일회성 소비재가 아닌 재사용이 가능하고 순환자원방식 재활용을 통한 일회성 단순 소각용 열원을 획득하기 위한 재활용 방식을 탈피할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 산업용 제품으로 재사용할 수 있도록 사용유에 잔류된 유기금속화합물을 제거하고, 생분해촉진제를 첨가하여 자연 상태에서 탄화수소를 이산화탄소와 물로 무해하게 생분해되는 효과가 있다.

따라서 기존 재활용법과 비교하면 획기적인 차이를 나타내는 재활용 방법이라 할 수 있다. 특히 본 발명은 첨가제가 근본적으로 없거나 첨가하더라도 1% 내외를 첨가한 제품을 선별하여 용이하게 재활용하는 방법으로, 산업체나 발전소에서 발생되는 양질의 사용유에 함유된 오염물질과 유해물질을 완전하게 제거한 다음, 주거시설 건축공사나 콘크리트 하수관로 및 건설용 파일과 같은 제조현장 등에서 안전하고 용이하게 사용할 수 있는 생분해성 오일(박리제 또는 탈형제)를 제조함으로써, 쾌적한 생활환경 보존 및 환경오염방지에 일조하고 기업의 원가절감에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 순서도.

본 발명은 각종 산업현장에서 일정시간 사용 뒤 교환되어 재사용 가능하게 발생되는 양질의 사용유(Used oil)와 같은 유용한 자원을 다시 간단한 가공처리 공정을 통해 산업용 제품으로 제조함으로써, 자원 재활용을 통한 기업의 원가절감에 기여하고 생분해성 재활용 제품을 제조하여 재사용 뒤 콘크리트 표면과 가설기자재에 묻어있던 탄화수소를 자연계에서 이산화탄소와 물로 생분해되도록 하는 것을 기술적 요지로 한다.

즉 본 발명을 통해 재활용하고자 하는 원료의 산업용 윤활유 유형을 유화 가능한 제품 두 가지로 분류하면, 첫째 첨가제를 사용하지 않는 무첨가제 타입이 있고, 둘째 첨가제를 사용하더라도 1% 정도 소량만 첨가하는 윤활유 제품들이다. 따라서 이러한 제품들은 재사용 시 다방면에서 다양하게 재활용할 수 있는 장점을 갖춘 양질의 유용한 자원이므로, 본 발명을 통해 산업용 윤활유 중 양질의 사용유를 기유로 사용하여 콘크리트 작업현장에서 사용하는 박리제 또는 탈형제를 제조할 수 있다.

내용인즉 본 발명은 첨단 시스템인 진공기술을 적용한 기액분리기(L/G Separator)를 활용한 탈기공법을 활용하기 때문에 열분해를 방지할 수 있어 기유 자체가 안정적이고, 물리적 처리와 Bio decomposition promoter를 부가한 환경친화제품인 박리제 또는 탈형제를 제조하는 기술이라 할 수 있다.

따라서 건설용 콘크리트 제품제조 및 건축현장 등에서 사용할 수 있는 다양한 콘크리트 거푸집 등에 사용되는 박리제(Bio form oil)나, 하수관로용 콘크리트 흄관 및 건설토목현장에서 사용되는 콘크리트 파일 등 제조 시 사용되는 탈형제(Bio mold oil)를 제조할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 사용유를 활용하여 콘크리트 거푸집과 콘크리트 흄관 및 파일 제조 시 형틀 등에 사용하는 생분해성 오일(박리제 또는 탈형제)을 제조하는 방법에 대한 공정을 나타낸 것으로, 침강분리단계(S10), 전처리단계(S20), 마이크로필터링단계(S30), 탈기단계(S40), 혼합단계(S50), 촉매처리단계(S60), 정밀여과단계(S70) 및 검사단계(S80)로 이루어짐을 확인할 수 있다.

이러한 도 1을 참조하면, 본 발명은 진공기술을 활용하여 사용유(Used oil)에 함유된 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분(Moisture)을 완벽하게 제거하고, 제올라이트 계열의 무기촉매를 활용하여 사용유에 함유된 유기금속화합물을 제거하며, 생분해촉진제를 첨가하여 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)이 제조됨을 알 수 있다. 즉 유체가 미세한 입자 상태로 분무되도록 순환시켜 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분(Moisture)을 제거하는 획기적인 진공시스템을 적용한 신기술로써, 본 발명은 원료인 사용유(Used oil)의 열분해를 방지하고 물리적 처리를 통해 열처리 단점을 보완한 것으로, 원료가 탄화 또는 산화되는 것을 근본적으로 제거하여 제품의 용도에 따른 최적성능을 지속할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명에 따르면, 거푸집 내 안전한 피막을 형성하여 콘크리트 표면을 말끔하고 깨끗하게 유지하여 형틀 제거작업 시 작업효율 증대를 꾀할 수 있는 산업용 생분해성 유화제품을 만들 수 있다. 특히 콘크리트 표면 유막에 미세한 공극을 형성하여 형틀이나 콘크리트 표면에 잔류된 탄화수소가 자연 상태에서 대기노출 시 생분해가 촉진되도록 하기 위한 것으로, 각종 거푸집과 형틀에 잔류된 탄화수소는 자연환경 속에서 천천히 생분해됨으로써 이산화탄소와 물로 분해하는 기능을 적용한 것이 Technical mechanism이며, 이는 본 발명의 핵심이라 할 수 있다.

국내시장에 유통되는 기존 박리제의 경우, 오염된 윤활유 자체를 사용하는 경우가 많아 누출사고 발생 시 주변 환경의 토양오염을 비롯한 수질과 대기오염을 초래할 수 있는 오염원이므로, 쾌적한 생활환경을 추구하는 인간생활에 유해물질과 접촉을 유발할 수 있는 점오염원으로 부각되고 있었다. 기존의 합성 오일(Synthetic oil)이나 첨가제를 다량 사용한 윤활유 박리제의 경우, 잔류성이 강해 생분해가 어렵고 중금속 등을 함유하고 있어 쾌적한 생활유지는 어려운 실정이다. 따라서 Emulsifiable한 사용유(Used oil)를 활용하여 생분해(Bio decomposition) 가능한 신제품을 발명하여 생활환경에 해가 없도록 잔류탄화수소를 생분해 후 이산화탄소와 물로 분리되도록 개발한 것이다. 또한 미래세대를 위한 자연환경을 보존할 수 있는 새로운 형식의 건축용 및 건설용 탈형제와 박리제를 제조할 수 있다.

참고로, 각각의 단계에서 사용되는 열원은 열매체보일러(HOB-101) 혹은 스팀보일러 모두 이용가능하며, 간접가열방식에 의한 열사용으로 공정안전관리가 용이하다.

이러한 각각의 단계를 통하여 자연환경의 각종 거푸집과 형틀이 노출되어도 여기에 잔류된 탄화수소를 이산화탄소와 물로 안전하게 생분해되도록 하는 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)이 제조할 수 있게 되는 것이다.

먼저, 침강분리단계는 대기압 하에서 사용유(Used oil)를 60~70℃로 저온 가열하여 산화촉진방지 및 탄화방지를 통한 윤활성능 보존과 대류작용에 의한 밀도 차이로 사용유로부터 침전물을 분리하는 단계이다. (S10)

우선 콘크리트 제품성형이나 콘크리트 양생을 위해 사용되는 거푸집 소재는 Wood form, Metal form, Aluminium form 등이 있으나, 이들 모든 소재에 안전하게 사용할 수 있는 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)의 제조에 사용할 원료는 일반적으로 산업체 또는 발전소에서 다량 발생되는 사용유(Used oil)이다.

본 발명에서는 기존 양질의 귀중한 자원을 단순소각을 통해 소비하는 재활용이 아닌 유용한 자원을 다시 한 번 재사용할 수 있도록 자원순환방식으로 재활용하는 도안으로 큰 가치를 부여하기 위하여 이러한 사용유를 이용하고자 하는 바이다.

사용유(Used oil)에는 기본적으로 물(Water)과 침전물(sediment)을 일정부분 포함하고 있으므로 사용유를 수집하여 운반 후 보관시설에 저장한 다음 제1로터리기어펌프(RGP-101)을 가동하여 예열 가능한 원통형 Kettle인 제1버퍼베셀(BV-101)로 이송한 다음 60~70℃로 가열하는 예열을 한 후, 대류작용을 이용한 대기압 하에서 자연침강 원리를 적용하여 사용유에 함유된 입자상태의 침전물 및 수분을 분리하고자 하는 것이다.

즉 산업용 또는 발전용으로 사용되다 교환되는 윤활유 중에서 양질의 작동유(Hydraulic oil), 터빈유(Turbine oil), 메카닉 오일(Mechanic oil) 등 점도등급 ISO VG 32~68 범위의 사용유(Used oil)를 품목별, 성상별로 별도 수집한 후 운반한다.

이어서 제1로터리기어펌프(RGP-101)를 가동하여 간접가열기능과 보온시설이 갖춰진 20㎡의 원통형 제1버퍼베셀(BV-101)로 이송한 다음, 대기압 상태에서 유체온도를 60~70℃에 이르게 가열하면서 8~10시간 정체시키면서 대류작용에 의한 자연침강현상을 활용하여 밀도 차이에 따른 협잡물을 포함한 침전물 및 수분 등을 사용유로부터 분리해낸다. 이렇게 사용유에 함유된 수분 및 협잡물이 밀도 차이에 의해 침전되면 하부의 별도 드레인밸브를 작동시켜 협잡물을 제거하게 된다.

부가적으로, 침강분리단계에서 발생되는 유분이 함유된 폐수는 안전하고 깨끗하게 처리될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉 8~10시간에 걸쳐 분리된 침전물 중 6mm 이상의 고체를 제외한 물질은 시멘트 제조시설의 소성로용 재생연료로 재활용할 수 있도록 지정된 보관시설에 저장 후 20ton 이상 모이면 처리하도록 하는 것이다.

다음으로, 전처리단계는 침전물로부터 분리된 사용유에 함유된 2,000㎛ 이상 크기를 가진 1차 이물질을 제거하는 단계이다. (S20)

즉 앞선 침강분리단계에 이어서 전처리단계에서는 20㎡의 원통형 제1버퍼베셀(BV-101)에서 간접가열 및 정치에 따른 자연 침강으로 분리된 사용유 내 침전물 및 협잡물 등을 회전스크린(RC-101)을 가동하여 입자가 큰 2000㎛ 이상 이물질을 연속적으로 제거한다.

내용인즉 침강분리단계에서 침전된 협잡물을 회전스크린(RC-101)을 가동하여 2,000㎛ 이상의 1차 이물질 입자가 제거된 후, 제2로터리기어펌프(RGP-102)를 가동하여 보온기능 및 가열기능을 갖춘 제2버퍼베셀(BV-102)로 이송한다.

다음으로, 마이크로필터링(Micro filtering)단계는 1차 이물질이 제거된 사용유가 70~80℃가 되도록 유지시키면서 1차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 20㎛ 이상 크기를 가진 2차 이물질을 제거하는 단계이다. (S30)

말하자면 전처리단계에서 1차 이물질이 제거된 상태로 제2버퍼베셀(BV-102)에 이송된 사용유를 70~80℃로 적정하게 유지하면서 20㎛ 이상의 2차 이물질이 제거되도록 제3로터리기어펌프(RGP-103)을 가동하여 마이크로필터(MF-101)를 통과시켜 2차 이물질을 제거한다.

이러한 과정을 통하여 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제외한 사용유 내의 섬유질, 수지류 등 이물질을 제거하게 되는 것이다.

다음으로, 탈기단계는 2차 이물질이 제거된 사용유가 60~70℃가 되도록 유지시키면서 진공하에서 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제거해 제1중간물을 형성하는 단계이다. (S40)

앞선 마이크로필터링단계의 제2버퍼베셀(BV-102)에서 1차 이물질이 제거된 반제품인 사용유에 함유된 20㎛ 이상 크기를 가진 2차 이물질을 제거한 후, 제3로터리기어펌프(RGP-103)을 가동해 기액분리기(L/G Separator), 응축기(C-101) 및 진공장치가 동시에 작동하는 제3버퍼베셀(BV-103)로 이송시킨 다음, 제1멀티원심펌프(MCP-101)와 진공펌프(VP-101)를 동시에 가동시키면서 기액분리기(L/G Separator) 내부로 고압 분무시켜 탈기장치를 통한 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 안전하게 제거할 수 있다.

이렇게 제3버퍼베셀(BV-103)로 이송되면 유체온도를 60~70℃가 되도록 적절하게 재가열하면서 제1멀티원심펌프(MCP-101)의 작동으로 기액분리기(L/G Separator)를 거쳐 제3버퍼베셀(BV-103)로 순환되게 함과 동시에 진공시스템을 가동한다. 이때 진공도는 1~5Torr로 유지하여 탈기가 완전히 끝날 때까지 지속적으로 순환시키는 기액분리기(L/G Separator)에 의해 휘발성유기화합물(VOCs) 및 수분(Moisture)을 제거할 수 있는데, 제1멀티원심펌프(MCP-101)의 토출(분무)압력은 0.5~0.6Mpa로 유지하여 고압분무를 원활하게 하여 탈기한다.

다시 말하여, 제3버퍼베셀(BV-103)에 이송된 사용유는 진공설비와 콘덴서가 부착된 제3버퍼베셀(BV-103)의 제1멀티원심펌프(MCP-101)를 가동하여 Vacuum system과 기액분리기(L/G Separator)라는 탈기장치를 통과하여 다시 제3버퍼베셀(BV-103)로 순환되게 한다. 이때 기액분리기(L/G Separator)로 고압분무가 되도록 적정압력유지를 통한 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제거하기 위한 기액분리기(L/G Separator) 진공도 1~5Torr 지속 및 제1멀티원심펌프(MCP-101) 가동에 따른 연속적인 순환에 의해 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 분리하여 제거하는 것이 바람직하다.

간단히 말하면, 탈기단계에서는 2차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 휘발성유기화합물(VOCs)과 상기 수분을 응축시켜 분리함으로써 제거하는 것이라 할 수 있다.

참고로, 진공장치를 통한 탈기단계에서 배출되는 가스는 응축기(C-101)를 활용해 최대한 유분을 회수하여 열원으로 재사용하고, 유분이 혼합된 폐수가 배출되면 이 역시 위탁처리한다.

이어서 응축기(C-101)를 통과했지만 응축되지 않은 휘발성유기화합물(VOCs)을 대기방지시설 활성탄 탑(ACT-101)의 활성탄에 흡착되게 한 후, 안전하고 깨끗하게 배출하게 된다.

다음으로, 혼합단계는 제1중간물 80~95wt%와 생분해촉진제 5~20wt%를 혼합하여 제2중간물을 형성하는 단계이다. (S50)

상술된 탈기단계에서 제1멀티원심펌프(MCP-101)의 순환작용에 의해서 모든 휘발성유기화합물(VOCs) 및 수분(Moisture)이 완전히 제거되는 De-aerator 공정이 끝난 제3버퍼베셀(BV-103)의 반제품인 제1중간물 80~95wt%를 제4버퍼베셀(BV-104)로 이송시킨 후, 생분해촉진제 5~20wt%를 투입한 다음 60~70℃로 유지하여 균질하게 되도록 회전속도 150~200rpm으로 30~60분 동안 가동하여 균일하게 혼합한다.

내용인 즉, 탈기단계가 마무리되면 제1중간물과 생분해촉진제의 혼합을 진행하는데, 제3버퍼베셀(BV-103)에서 탈기된 제1중간물 80~95wt%와 생분해촉진제 5~20wt%가 완전히 혼합되도록 150~200rpm의 회전속도로 30~60분 동안 균질화한다.

여기서 제1중간물이 80wt% 미만으로 첨가되면 첨가되는 생분해촉진제의 양이 많아져 물성저하 문제를 초래하고, 95wt%를 초과하여 첨가되면 첨가되는 생분해촉진제의 양이 상대적으로 줄어들어 콘크리트 표면에 잔류하는 탄화수소를 이산화탄소와 물로 생분해 시 불완전 분해 및 분해시간 지연을 초래하게 된다.

그리고 생분해촉진제가 5wt% 미만으로 첨가되면 거푸집과 형틀 등의 콘크리트 표면에 잔류된 탄화수소를 자연적으로 쉽게 생분해시킬 수 없는 정도에 불과하고, 20wt%를 초과하면 오히려 제2중간물의 물성이 나빠질 우려가 있으므로, 생분해촉진제는 5~20wt%의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.

다음으로, 촉매처리단계는 시대흐름에 따라 수요처의 요구사항을 충족시키고자 적용한 특별한 단계로써, 제2중간물 100중량부에 제올라이트 1~3중량부를 반응시켜 제올라이트 내 양이온을 교환하여 촉매처리물을 형성하는 단계이다. (S60)

즉 앞선 혼합단계를 거친 제2중간물을 제2멀티원심펌프(MCP-102)를 작동시켜 제4버퍼베셀(BV-104)로 이송시킨 다음 촉매처리를 실시한다.

무기물질 중 양이온 교환능력을 가지고, 입경 1~2mm인 granule type의 제올라이트를 제2중간물 100중량부에 대하여 1~3중량부를 투입한 다음, 90~120rpm의 회전속도를 유지하고 30~60분 동안 촉매와 반응, 흡착, 여과가 진행되도록 교반하는 촉매처리를 함으로써, 색도 개선 및 취기 저감에 따른 친환경 제품을 제조할 수 있게 되는 것이다.

단, 제올라이트는 저비용 고품질의 성질을 지니므로, 콘크리트 건축용 거푸집과 토목건설 분야에서 널리 사용 가능하기 때문에 본 발명에 적용하였으며, 제올라이트가 1중량부 미만으로 첨가되면 제올라이트 내 양이온을 교환할 능력이 부족하고, 3중량부를 초과하더라도 오히려 색도 개선 및 취기 저감의 능률대비 비용만 높아지므로, 제2중간물 100중량부에 대하여 1~3중량부의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상세하게는 혼합단계에서 균질화된 제2중간물에 촉매처리를 위해 제2멀티원심펌프(MCP-102)를 가동해 제4버퍼베셀(BV-104)로 이송시켜 제올라이트 무기촉매를 첨가하여 유기금속화합물을 제거한다.

부수적으로 수반되는 색도 개선 및 취기 저감은 친환경제품제조에 크게 기여하는 신기술 제조공정으로 교반을 통한 촉매반응은 여러 장점을 가지고 있다.

촉매처리 시, 제4버퍼베셀(BV-104) 내의 온도를 70~80℃로 유지하면서 제2중간물 100중량부에 제올라이트 계열의 무기촉매 1~3중량부를 첨가하여 무기촉매와 반응, 흡착, 여과작용 등이 활성화되게 30~60분 교반한다.

이처럼 신개념 탈색공정(decoloration process)인 제올라이트 계열 촉매처리단계를 적용하여 유기금속화합물을 제거하는 것은 양이온 교환능력을 최대한 활용하는 공법이라 할 수 있다. 이렇게 탈색공정과 촉매처리공정은 제올라이트 계열의 미립자 무기촉매를 활용한 저비용 고품질 콘크리트 건축용 형틀을 비롯한 건설용과 토목공사에 널리 사용되는 콘크리트 파일 및 흄관 제조현장 및 작업현장 등의 산업전반에서 폭넓게 사용되는 제품을 제조하는 신개념 방법이다.

다음으로, 정밀여과단계는 촉매처리물로부터 생분해성 오일을 분리하여 수득하는 단계이다. (S70)

촉매처리단계를 거쳐 제2중간물과 무기촉매인 제올라이트가 섞여 촉매처리(Catalyst treatment)가 완료된 촉매처리물에서 생분해성 오일(BMO(Bio mold oil) & BFO(Bio form oil))만 분리하고자 제3멀티원심펌프(MCP-103)를 가동해 최종마이크로필터(FMF-102)를 활용한다. 촉매처리물에 혼합된 제올라이트와 생분해성 오일 제품을 분리하기 위해 제3멀티원심펌프(MCP-103)를 작동시켜 최종마이크로필터(FMF-102)로 이송시킴으로써, 생분해성 오일(BMO & BFO)을 분리한다.

말하자면, 촉매처리단계에서 촉매반응이 끝나면 제3멀티원심펌프(MCP-103)를 가동해 0.5~1㎛ 입자를 제거하는 멤브레인필터(Membrane filter)와 유사한 성능을 갖춘 최종마이크로필터(FMF-102)를 활용하여 미세물질을 제거하면 최종정밀여과를 끝으로 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)의 제조공정을 마치게 된다.

마지막으로, 검사단계는 촉매처리물로부터 분리된 생분해성 오일을 검사하는 단계이다. (S80)

우선 각 단계마다 적정하게 운영되고 있는지 기기 점검을 비롯한 각 단계의 제품 상태를 검사하여 이상여부를 확인하고 안전하게 조치하는 공정검사를 비롯한 각 공정 연결기기 및 진공 탈기장치를 수시로 점검하고, 최종마이크로필터(FMF-102)를 통과한 최종 제품의 이물질 잔류 여부를 확인하여 0.5~1㎛의 미세입자가 완전히 제거되었는지 판단하는 입도검사를 비롯한 생분해성 오일(BMO & BFO)의 색도 및 냄새 등을 확인하는 육안검사를 한다.

구체적으로, 전공정을 비롯한 각 공정별 반제품 상태는 육안검사를 통해 최종정밀여과 공정 투입을 결정하는데, 마지막 공정을 끝낸 완제품 시료를 채취하여 물리적인 균질화가 완성되었는지 재확인하고 균일한 완제품 제조가 잘되었는지 매회 시료 외관검사를 실시하고 최종 완제품의 색도 및 취기 등은 시험기기로 분석하여 공정 재순환 여부를 결정하고 제품검사를 통한 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil) 품질관리방법에 대한 단계적 조치를 일컫는다.

이렇게 최종적인 검사가 완료된 생분해성 오일은 제4로터리기어펌프(RGP-104)를 통해 필터(FT-101)를 거쳐 필터링 되어 출고된다.

이러한 본 발명에 따르면, 콘크리트 파일 및 흄관 등 제조현장에서 사용되도록 생분해성 특징을 가진 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)인바, 각종 형틀 설치현장에서 전반적으로 폭넓게 사용할 수 있도록 유해물질을 제거하여 안전하고 깨끗한 환경친화제품으로 발명한 것임을 알 수 있다.

즉 기존에는 폐기물 처리라는 명분으로 양질의 유용한 재활용자원도 소각을 기본목표로 재활용을 강조하는 현실이었으나, 지금부터는 새로운 시스템을 적용하여 귀중한 고품질 자원이 정제연료로 재활용되는 문제를 해결해야 하는 시점이 도래되었다. 따라서 본 발명은 기존 공법의 문제를 해결하기 위한 수단이 아닌 새로운 측면의 재활용 시도를 위해 도안된 재활용 공정으로 큰 의미를 갖고, 신규 공정을 활용한 건축분야, 토목분야, 콘크리트 성형제품 제조분야 등에서 폭넓게 사용할 수 있는 환경친화제품인 생분해성 오일(Bio mold oil & Bio form oil)을 제조하기 위한 것이므로, 새로운 재활용방안을 제시하기 위한 것이다. 산업용 윤활유 중에서 작동유(Hydraulic oil), 터빈유(Turbine oil), 메카닉 오일(Mechanic oil) 등 점도등급 ISO VG 32~68에 이르는 윤활유 사용 후 교환으로 발생되는 양질의 사용유(Used oil)를 재활용할 목적으로 향후 신시대가 요구하는 과제도 해결할 수 있도록 초석을 준비한 발명이다.

더불어 미래시대를 대비한 특별한 제품을 추가 개발하고 고객 맞춤을 위한 진보를 위해 다양한 Catalyst treatment 실험과 최적 제품제조를 위한 연구개발은 지속되어야 할 것이다. 특히 본 발명에 따른 차세대 고급제품제조를 위한 Catalyst treatment process 개발은 저비용 무기촉매를 이용하여 고품질 환경친화제품 제조방법을 새롭게 도안해낸 것이라 할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

RGP-101: 제1로터리기어펌프(Rotary gear pump)
RGP-102: 제2로터리기어펌프(Rotary gear pump)
RGP-103: 제3로터리기어펌프(Rotary gear pump)
RGP-104: 제4로터리기어펌프(Rotary gear pump)
MCP-101: 제1멀티원심펌프(Multi centrifugal pump)
MCP-102: 제2멀티원심펌프(Multi centrifugal pump)
MCP-103: 제3멀티원심펌프(Multi centrifugal pump)
CP-101: 제1원심펌프(Centrifugal pump)
CP-102: 제2원심펌프(Centrifugal pump)
BV-101: 제1버퍼베셀(Buffervessel)
BV-102: 제2버퍼베셀(Buffervessel)
BV-103: 제3버퍼베셀(Buffervessel)
BV-104: 제4버퍼베셀(Buffervessel)
RC-101: 회전스크린(Rotary screen)
VP-101: 진공펌프(Vacuum pump)
CH-101: 칠러(Chiller)
FT-101: 필터(Filter)
C-101: 응축기(Condenser)
HOB-101 : 열매체보일러(Hot oil boiler)
ACT-101 : 활성탄 탑(Active carbon tower)
MF-101 : 마이크로필터(Micro filter)
FMF-102 : 최종마이크로필터(Final micro filter)
L/G Separator: 기액분리기(Liquid/Gas Separator)
BMO : Bio mold oil
BFO : Bio form oil

Claims (5)

1. 대기압 하에서 사용유(Used oil)를 60~70℃로 가열하여 대류작용에 의한 밀도 차이로 상기 사용유로부터 침전물을 분리하는 침강분리단계;
   상기 침전물로부터 분리된 사용유에 함유된 2,000㎛ 이상 크기를 가진 1차 이물질을 제거하는 전처리단계;
   상기 1차 이물질이 제거된 사용유가 70~80℃가 되도록 유지시키면서 상기 1차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 20㎛ 이상 크기를 가진 2차 이물질을 제거하는 마이크로필터링단계;
   상기 2차 이물질이 제거된 사용유가 60~70℃가 되도록 유지시키면서 진공하에서 휘발성유기화합물(VOCs)과 수분을 제거해 제1중간물을 형성하는 탈기단계;
   상기 제1중간물 80~95wt%와 생분해촉진제 5~20wt%를 혼합하여 제2중간물을 형성하는 혼합단계;
   상기 제2중간물 100중량부에 제올라이트 1~3중량부를 반응시켜 상기 제올라이트 내 양이온을 교환하여 촉매처리물을 형성하는 촉매처리단계; 및
   상기 촉매처리물로부터 생분해성 오일을 분리하여 수득하는 정밀여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 침강분리단계, 상기 전처리단계, 상기 마이크로필터링단계, 상기 탈기단계, 상기 혼합단계, 상기 촉매처리단계 및 상기 정밀여과단계에서는,
   열매체보일러 또는 스팀보일러를 이용한 간접가열방식에 의해 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탈기단계에서는,
   상기 2차 이물질이 제거된 사용유에 함유된 상기 휘발성유기화합물(VOCs)과 상기 수분을 응축시켜 분리함으로써 제거하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 응축되지 않은 휘발성유기화합물(VOCs)은,
   활성탄으로 흡착 처리하는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 정밀여과단계의 생분해성 오일이 콘크리트 표면에 제공된 후,
   상기 콘크리트 표면에 잔류하는 탄화수소가 이산화탄소와 물로 생분해되는 것을 특징으로 하는 사용유를 활용한 콘크리트용 생분해성 오일의 제조방법.

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