KR102120470B1 - 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용 가능한 플라스틱 및 비닐류의 폐기물을 선별 후 재활용하기에 앞서 전처리 과정으로 표면의 오염물질을 제거하되 세균번식이 가능한 오염물질의 살균 및 탈취처리와 이러한 공정에 따른 세척수 및 악취로 인한 추가 오염을 방지할 수 있는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 재활용 폐기물 전처리 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 재활용 가능한 플라스틱 및 비닐류의 폐기물을 선별 후 재활용하기에 앞서 전처리 과정으로 표면의 오염물질을 제거하되 세균번식이 가능한 오염물질의 살균 및 탈취처리와 이러한 공정에 따른 세척수 및 악취로 인한 추가 오염을 방지할 수 있는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템에 관한 것이다.
근래 플라스틱 및 비닐은 우수한 특성 및 편리성으로 인해 그 수요가 폭발적으로 증가하였으나, 사용된 플라스틱 및 비닐이 그냥 버려질 경우 자연상태에서 분해 기간이 매우 길어 주요 환경오염 요인으로 지적됨에 따라 철저한 수거 및 처리가 요구된다.
종래에는 다른 쓰레기들과 마찬가지로 폐플라스틱 및 비닐을 매립하거나 소각하는 방법을 주로 이용하였지만, 이러한 방법들은 토양오염이나 대기오염을 야기하는 원인이 됨에 따라 국가적으로도 이들을 재활용하려는 노력이 많이 이루어지고 있다.
이러한 폐플라스틱 및 비닐의 재활용을 위한 전제 조건으로 이물질을 깨끗하게 세척하여 배출하는 것이 중요하나 음식물을 비롯한 다양한 물질의 포장용기로 사용되는 비율이 높은 상황에서 세척을 완벽하게 하기 어려운 다양한 물질이 접촉될 뿐 아니라 일반 가정이나 산업현장에서 번거로움으로 인해 배출되는 플라스틱 및 비닐 폐기물의 세척이 완전하게 이루어지지 못하는 실정이다.
또한, 현재 재활용 폐기물은 지자체별로 지정된 처리 업자를 통해 처리하도록 하는 실정에서 처리업체에서도 실질적으로 재활용 가능한 폐기물에 대하여 수작업으로 부분적인 선별만 이루어지는 실정으로, 상시 많은 양이 발생하는 플라스틱 및 비닐 폐기물을 선별하여 세척하기에는 인력 및 비용상의 한계가 있어 결국 이물질이 묻은 플라스틱 및 비닐은 재활용되지 못하고 소각하거나, 소각하지 못하는 것은 야적되는 환경 악순환이 이루어지고 있다.
결국, 이와 같이 처리되지 못한 폐기물들은 야적공간의 부족으로 형편이 좋지 못한 국가에 비용을 주고 수출하는 방법도 사용되었으나, 근래 비용을 받고 폐기물을 수거했던 국가들이 이러한 방법을 점차 거부하고 있으며, 처리업자도 방법이 없어 임대한 토지에 폐기물을 야적하고 잠적해 버리는 등 플라스틱 폐기물의 처리가 주요 사회적 문제로 대두되고 있다.
특히 앞서 언급한 바와 같이 음식물이나 약품 등 매우 다양한 물질용기 및 포장용도로 플라스틱 및 비닐이 사용되므로 이물질로 인한 오염뿐 아니라 부패나 물질특성 등에 따른 심한 악취와 세균 증식 등의 문제도 존재하여 원활한 재활용을 방해하는 요인으로 작용하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 재활용 가능한 플라스틱 및 비닐류의 전처리 과정으로 표면의 오염물질을 제거하되 세균번식이 가능한 오염물질의 살균 및 탈취처리를 통해 후속 재활용처리가 원활하게 이루어지도록 하며, 전처리 공정에 따른 세척수 및 공기의 추가 오염을 방지할 수 있는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은, 플라스틱 및 비닐 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템에 있어서, 플라스틱 및 비닐 폐기물이 종류 및 크기별로 투입되는 복수의 투입구와, 상기 투입구를 개폐하는 밀폐형 덮개와, 각 투입구와 연결되는 복수의 제1챔버를 구비한 선별부; 상기 제1챔버 내부의 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 커터와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단을 구비한 절단부; 상기 절단부를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 수용하는 제2챔버와, 상기 제2챔버에 세정액을 공급 및 배출하는 공급부 및 배출부와, 상기 제2챔버 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하는 제1필터부가 설치된 순환부를 구비하는 세정부; 상기 세정부에서 세정된 폐기물을 이송받는 제3챔버와, 상기 제3챔버를 설정된 온도로 가열하며 건조시키는 가열부와, 자외선을 통해 살균시키는 살균램프를 구비하는 소독부; 상기 제1챔버와 제2챔버와 제3챔버에 각각 외기를 공급 및 배출하는 급기부 및 배기부와, 상기 배기부를 통해 배출되는 공기를 소독 및 탈취하는 제2필터부를 구비한 여과부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 가스센서를 기반으로 상기 제1챔버와 제2챔버와 제3챔버 내부의 냄새성분을 감지하는 제1센서부와, 상기 제2챔버에서 순환되는 세정액 중 이물질을 감지하는 제2센서부를 구비하며, 상기 제1센서부 및 제2센서부의 측정결과를 모니터링하며 상기 커터 및 배출수단과 세정부 및 소독부를 제어하는 제어부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1필터부는, 상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체와, 상기 외부몸체 내부 상측면에 접하며 하측이 개방되되 내측으로 지그재그 형태의 유로를 형성하는 복수의 격판을 구비한 원통형 내부몸체와, 상기 외부몸체 상측으로 세정액을 유입시켜 내부몸체 외측으로 나선형으로 하향이동시키는 유입로와, 상기 내부몸체 내측 상단에 형성되어 세정액을 외부로 배출하는 유출로와, 상기 외부몸체 하단에 형성된 슬러지배출로 및 슬러지밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2필터부는, 자외선램프와, 상기 자외선램프를 둘러싸되 내측으로 이산화티타늄이 코팅된 금속망으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1센서부는 가스 및 휘발성 유기 화합물을 검출하기 위한 복수의 가스센서로 이루어지고, 상기 제2센서부는 일부 세정액이 통과하는 투명관과, 상기 투명관을 사이에 두고 대향하도록 설치된 발광소자 및 수광소자를 구비하여 상기 수광소자의 측정결과를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 플라스틱 및 비닐류의 폐기물을 선별 후 표면의 다양한 오염물질을 제거하여 재활용 비율을 크게 향상시키고, 매립 및 소각되는 비율을 줄여 환경문제를 해결할 수 있다.
특히 전처리 과정으로 폐기물에 잔류하는 세균번식이 가능한 오염물질의 살균 및 탈취처리를 통해 종래 재활용이 어렵던 폐기물까지 재활용범위를 넓힐 수 있으며 이러한 전처리 공정에 따른 세척수로 인한 수질오염 및 악취 등으로 인한 공기의 오염도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1필터부의 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1필터부의 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 플라스틱 및 비닐 폐기물 재활용을 위한 전처리를 수행하기 위한 주요구성으로 선별부(1)와, 절단부(2)와, 세정부(3)와, 소독부(4)와, 여과부(5)와, 제어부(6)의 주요구성을 구비한다.
상기 선별부(1)는 재활용 대상이 되는 플라스틱 및 비닐 폐기물을 선별하기 위한 구성으로, 플라스틱 및 비닐 폐기물이 종류 및 크기별로 투입되는 복수의 투입구(11)와, 각 투입구(11)와 연결되는 복수의 제1챔버(13)를 구비하게 된다. 복수로 구비되지만 실질적으로 동일한 구조로 이루어짐에 따라 첨부된 도면에서는 1개만 표시하였다.
즉 기본적으로 플라스틱과 비닐을 분류하게 되며, 플라스틱이라도 그 크기에 따라 분류하게 된다. 이러한 분류기준에 따라 최소 2개 이상의 호퍼 형태의 투입구(11) 및 제1챔버(13)가 구비되며, 각각의 투입구(11)에는 밀폐형 덮개(12)가 설치되어 폐기물의 투입이 이루어지는 상황을 제외하고 상시 투입구(11)를 닫아 폐기물에 묻은 각종 이물질에 따른 악취를 차단하게 된다.
이때 오염이 심한 폐기물의 경우 수세 등의 방식을 통해 1차적인 이물질 제거가 이루어진 상태로 투입되는 것이 바람직하며, 이러한 통상적인 방법으로 제거가 쉽지 않은 이물질이 후술되는 세정부(3)를 통해 재활용에 지장을 주지 않는 수준으로 제거가 이루어진다.
상기 절단부(2)는 상기 제1챔버(13)에 수용된 플라스틱 및 비닐 폐기물을 원활한 전처리를 위해 설정된 크기로 절단하기 위한 구성으로, 상기 제1챔버(13) 내부에서 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 커터(21)와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단(22)을 구비한다.
상기 커터(21)는 기본적으로 전동방식으로 동작하는 회전톱날 등으로 이루어져 투입된 폐기물을 절단하게 되며, 절단되어야 할 크기 및 폐비닐류가 회전하는 커터에 감기는 것을 방지하기 위해 복수의 회전톱날을 설정된 간격으로 배치하는 방식으로 구현하게 된다.
상기 투입구(11)를 통해 제1챔버(13)의 한쪽으로 투입된 폐기물은 상기 커터(21)를 통한 절단과 함께 제1챔버(13)의 다른 쪽으로 이송되어 배출이 이루어지며, 바람직하게는 상기 제1챔버(13)의 바닥면이 한쪽에서 다른 쪽으로 하향 경사지는 통 형상으로 구성하여 자연스럽게 폐기물이 절단되어 이동하도록 하되, 상기 배출수단(22)을 전동방식으로 회전하는 이송기어 형태로 구성하여 절단된 폐기물의 이송 및 배출을 돕도록 한다.
이때 상기 제1챔버(13)로부터 배출되는 절단된 폐기물을 세정부(3)로 바로 투입할 수도 있으나, 후속 공정으로의 원활한 이송 및 유실을 최소화할 수 있도록 망형 구조로 이루어진 용기형태의 트레이(T)를 제1챔버(13)의 배출측에 배치하여 절단된 폐기물이 수용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 세정부(3)는 절단된 폐기물을 취합하여 표면에 묻은 이물질을 세척하여 제거하기 위한 구성으로, 상기 절단부(2)를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 세정액과 함께 수용하는 제2챔버(31)를 구비한다.
상기 세정부(3)를 통해 세정이 완료된 폐기물은 제2챔버(31)로부터 빼내야 함에 따라 앞서 언급한 바와 같이 폐기물을 수용한 트레이(T)가 제2챔버(31)에 수용될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 제2챔버(31)에는 세정액을 공급받는 공급부(32)와, 내부 새정액을 배출하기 위한 배출부(33)가 구비된다.
이때 세정액은 기본적으로 물을 비롯하여 필요에 따라 폐기물 표면의 이물질을 용이하게 제거하도록 계면활성제 성분의 세제와, 폐기물에 화학적 영향을 최소화하면서 유분 등의 이물질을 제거할 수 있는 용제 등을 포함할 수 있으며, 상기 공급부(32) 및 배출부(33)는 각각 세정액의 유출을 위한 배관 및 밸브를 포함하여, 설정된 세정절차에 따른 세정액의 공급 및 배출 제어가 이루어지게 된다.
더불어 투입된 폐기물이 설정시간 동안 세정액 내에서 충분한 세정이 이루어질 수 있도록 상기 제2챔버(31) 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하여 이물질을 걸러내는 제1필터부(36)가 설치된 순환부(34)가 구비된다.
상기 순환부(34)는 상기 제2챔버(31) 하부로부터 세정액을 흡입하여 제2챔버(31) 상측으로 재공급할 수 있도록 구성된 순환배관 및 순환펌프(35)를 구비하게 되며, 순환배관을 통과하는 세정액에 포함된 이물질, 즉 고형성분을 걸러내기 위한 제1필터부(36)가 설치되어, 상기 제2챔버(31) 내부에서 폐기물의 표면으로부터 분리된 후 하측으로 침전되는 이물질이 상기 제1필터부(36)를 통해 걸러지며 세정이 이루어질 수 있도록 구성된다.
이때 폐기물 표면의 이물질이 충분히 분리될 수 있도록 설정시간 폐기물의 침지 상태를 유지하며 세정액 순환이 이루어지도록 하며, 상기 순환부(34)를 통해 순환되는 세정액의 압력과 제2챔버(31) 내부에서의 세정액 유동으로도 이물질의 제거가 이루어질 수 있으나, 이물질 제거 효과를 높이도록 상기 트레이에 진동을 인가시키기 위한 진동모터(37)를 상기 트레이의 상측에 설치하거나 트레이 측으로 초음파를 인가하는 초음파발진부(38)를 상기 제2챔버(31) 내측에 설치할 수도 있다.
또한, 설정시간 동안 상기 순환부(34)를 운용한 이후 배출부(33)를 통해 제2챔버(31) 내의 세정액을 배출한 후, 상기 공급부(32)를 통해 물을 공급하고 이를 상기 순환부(34)를 통해 순환시키는 방식으로 폐기물 표면의 잔류세정액 성분을 씻어낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
상기 제1필터부(36)는 세정액이나 물을 통해 폐기물로부터 씻겨진 이물질을 분리하기 위한 구성으로, 세정액이나 물에 포함된 일정한 크기 이상의 입자를 제거할 수 있는 물리적인 필터를 이용할 수도 있으나, 이러한 물리적 필터의 경우 시간경과에 따른 폐색으로 기능이 현저히 떨어짐에 따라 역 세척이나 교체가 요구된다는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하고 장시간 운영에도 기능저하 없는 연속적인 이물질 제거를 위해 본 발명에서는 비중차를 이용하여 이물질을 분리하는 구조를 채택하게 된다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 제1필터부(36)는 첨부된 도면과 같이 상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체(361)를 구비하며, 상기 외부몸체(361) 내측으로는 외부몸체(361)의 상측 내벽에 접하고 하측이 외부몸체(361) 내에서 개방되는 원통형의 내부몸체(362)가 형성된다.
또한, 상기 외부몸체(361) 상측으로 상기 제2챔버(31)에서 순환펌프(35)를 통해 이송된 세정액이 유입되되 외부몸체(361) 둘레의 접선방향으로 유입로(364)가 형성되고, 상기 내부몸체(362) 내측 상단에는 유출로(365)가 형성되어, 상기 유입로(364)를 통해 유입된 세정액이 외부몸체(361) 및 내부몸체(362) 사이를 나선형으로 회전하며 하향이동 후 하부 중앙에서 상기 내부몸체(362) 중앙부를 통해 상승하며 상기 유출로(365)를 통해 배출된다.
이때 외부몸체(361) 내벽을 따라 나선형으로 회전하는 세정액에 포함된 이물질은 비중차로 인해 좁아지는 외부몸체(361) 하부에 침전되며, 이와 더불어 상기 내부몸체(362) 내측으로는 지그재그 형태의 유로를 형성하도록 복수의 격판(363)이 설치됨에 따라 상승하는 세정액에 포함된 이물질이 상기 격판(363)과 충돌하며 중력에 의해 하측으로 떨어지는 형태로 세정액으로부터 분리가 이루어진다.
또한, 첨부된 도면과 같이 상기 격판(363)은 개방되어 유로를 형성하는 측으로 하향경사를 갖도록 설치되어 격판(363)에 상측으로 떨어진 이물질이 중력에 의해 자연스럽게 외부몸체(361) 하측으로 침전되며 모일 수 있도록 하며 앞서 언급한 바와 같이 내부몸체(362)의 상측 중앙과 연통되어 유출로(265)를 형성하는 외부몸체(361)의 상단이 좁아지는 형상을 갖게 됨에 따라 유속이 느려지며 이물질의 침전 및 분리를 촉진하게 된다.
이때 상기 내부몸체(362) 하측으로는 메시구조의 거름망(366)이 형성되어 중력에 의해 침전되는 이물질을 하측으로 통과시키되 세정액의 유동에 의해 침전된 이물질이 상측으로 이동하는 것을 억제한다.
또한, 상기 외부몸체(361) 하단, 즉 좁아지는 부분의 중앙에는 침전된 이물질을 배출하기 위한 슬러지배출로(367) 및 상기 슬러지배출로(367)를 개폐하는 슬러지밸브(368)가 설치되어 이물질 침전상태에 따라 또는 주기적으로 슬러지밸브(368)를 개방하며 침전된 이물질이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
상기 소독부(4)는 상기 세정부(3)에서 세정된 폐기물을 건조하여 잔여 세정액을 제거하는 것과 동시에 불결한 관리로 인해 세균증식이 우려되는 폐기물을 살균처리하기 위한 구성으로, 상기 세정부(3)에서 세정된 폐기물을 이송받는 제3챔버(41)를 구비하게 된다.
이때 상기 제3챔버(41) 내부에는 전기방식의 히터를 기반으로 수용된 폐기물을 설정된 온도로 가열하며 건조시키는 가열부(42)와, 자외선을 조사하여 살균시키는 살균램프(43)가 설치된다. 이때 가열된 공기가 상기 제3챔버(41) 내부를 순환할 수 있도록 순환팬을 설치할 수 있으며 상기 가열부(42)의 설정온도를 폐기물의 용융이 발생하지 않으면서도 미생물을 사멸시킬 수 있는 온도로 일정시간 유지하도록 하여 상기 살균램프(43)를 통한 자외선 소독과 고온으로 인한 열소독이 함께 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 제3챔버(41)에 수용된 폐기물이 고온 및 자외선에 균일하게 노출될 수 있도록 바닥면에는 수용된 폐기물을 교반하기 위한 교반날개 및 교반모터롤 이루어지는 교반부(44)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 여과부(5)는 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41) 내에서 이루어지는 전처리 공정 중 발생할 수 있는 악취와 유해가스를 제거하기 위한 구성으로, 공기의 유동을 위한 덕트로서 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41)에 각각 외기를 공급하는 급기부(51)와, 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41)의 공기를 배출하는 배기부(52)를 구비한다.
이때 상기 급기부(51)는 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41) 각각에 흡기 덕트 형태로 구비되어 외기를 흡입할 수 있도록 하되, 상기 배기부(52)는 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41)의 배기덕트가 합쳐지며 하나의 배기팬(54)을 통해 배출될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 배기부(52)에는 배출되는 공기를 소독 및 탈취하는 제2필터부(53)가 설치되어 바이러스 및 세균을 비롯한 악취성분이 제어된 상태의 공기가 배출되도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
상기 제2필터부(53)는 상기 배기부(52)를 통해 배출되는 공기 중 바이러스, 세균을 비롯하여 악취를 유발하는 성분을 제거하기 위한 구성으로, 배출되는 공기에 포함된 세균, 바이러스 성분 및 악취 유발성분을 흡착할 수 있는 물리적인 필터를 이용할 수도 있으나, 이러한 물리적 필터의 경우 시간경과에 따라 기능이 현저히 떨어지게 되므로 잦은 교체가 요구된다는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하고 장시간 운영에도 기능저하 없는 연속적인 여과를 위해 본 발명에서는 광촉매 및 플라즈마 이온을 이용하여 소독 및 탈취가 이루어지도록 구성하게 된다.
이를 위해 상기 제2필터부(53)는 자외선램프(531)와 상기 자외선램프(531)를 둘러싸되 내측으로 이산화티타늄으로 구성된 광촉매(533)가 코팅된 금속망(532)으로 구성된다.
구체적으로 배기부(52)를 이루는 배기덕트 내측에 표면에 광촉매(533)인 이산화티타늄이 코팅된 원통형의 금속망(532)을 바람직하게는 2겹 이상으로 배치하고 그 중앙에 자외선램프(531)를 배치하는 것으로 배기부(52)를 통과하는 공기가 반드시 상기 금속망(532)을 통과할 수 있도록 구성하는 것이다.
첨부된 도면에서는 공기가 금속망(532)의 외측에서 내측으로 통과하며 배기부(52) 내에서 이동하는 모습을 나타내고 있으나, 반대로 금속망의 내측에서 외측으로 통과하거나 필요에 따라서는 측면을 통과하는 방식으로 공기 흐름이 이루어지도록 적절한 구조체를 마련할 수 있다.
상기 자외선램프(531)는 자외선을 조사하여 공기를 살균하는 기능을 하게 되며, 상기 금속망(532)의 내측면, 즉 자외선램프(531)를 향한 면에는 광촉매(533)로 TiO2층이 형성되어 자외선을 조사받아 강한 산화력을 가진 OH-(수산화 라디칼)을 발생시켜 공기 중의 유기물을 산화하여 세정하는 기능을 수행한다.
이때 금속망(532)을 이중으로 형성함에 따라 내측 금속망을 통과한 자외선이 외측 금속망의 광촉매와 반응하여 효율을 높일 수 있으며, 광촉매(533) 작용에 의한 탈취 및 살균작용과 자외선램프(531)에 의한 살균작용이 이중으로 발생하며, 공기 정화작용이 효율적으로 이루어지게 된다.
이와 더불어 상기 배기부(52)에 클러스터 이온발생부(55)를 추가함으로 살균 및 탈취효과를 더욱 높일 수 있다. 이온 클러스터 방식은 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분을 수소(+), 산소(-) 이온으로 변화시켜서 공기 중의 수분과 합치면 수소(+) 클러스터 이온과 산소(-) 클러스터 이온으로 변화되는데, 이러한 수소 클러스터 이온과 산소 클러스터 이온이 공기 중의 인플루엔자 바이러스, 각종 알레르기 원인균, 각종 세균, 악취 등에 붙어서 화학작용을 일으켜서 만들어지는 수산화기(OH)가 유해물질 내의 수소(H) 원자와 결합하여 물로 분해되거나 무해한 물질로 변화됨으로써 공기 중의 각종 바이러스 및 유해 물질 등을 살균, 정화하는 방식이다.
즉 상기 이온발생부(55)는 공기 중의 음이온과 양이온의 작용에 의해 공기 중의 부유 세균이 살균되는 메커니즘을 가지고, 공기청정기나 공기조화기 등에 적용되어 가정은 물론 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있으며, 공기 중으로 송출되는 이온이 화학반응을 일으켜 생성되는 활성종으로서의 과산화수소(H2O2) 또는 OH기(radical)에 의한 산화반응을 통해 공기 중의 냄새입자를 분해시거나 공기 중의 부유하는 세균을 살균하고 탈취 기능을 하게 된다.
상기 제어부(6)는 상기 커터(21) 및 배출수단(22)을 비롯하여 세정부(3) 및 소독부(4)의 일련의 전자적인 구성들, 즉 공급부(32), 배출부(33), 순환펌프(35), 슬러지밸브(368), 가열부(42), 살균램프(43), 교반부(44), 배기부(52), 자외선램프(531), 이온발생부(55)를 제어하는 것으로, 가스센서를 기반으로 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41) 내부의 냄새성분을 감지하는 제1센서부(61)와, 상기 제2챔버(31)에서 순환되는 세정액 중 이물질을 감지하는 제2센서부(62)를 구비하며, 상기 제1센서부(61) 및 제2센서부(62)의 측정결과를 모니터링하며 이들의 측정값을 근거로 제어가 이루어지도록 한다.
이때 상기 제1센서부(61)는 가스 및 휘발성 유기 화합물을 검출하기 위한 복수의 가스센서로 이루어지며, 깨끗한 공기에서는 전기전도도가 낮아지고 환원성 가스와 접촉하면 전기전도도가 높아지는 원리를 이용하여 가스의 농도에 따른 전기전도도의 변화를 이용하는 방법과 정류 특성 변화를 이용하는 방법을 적용한 반도체 센서를 적용할 수 있다.
또한, 공기 중의 특정가스를 감지하여 정량할 수 있는 가스센서를 여러 개 조합한 센서 어레이를 사용하면 복합가스인 악취감지에 유용하다. 즉 악취가스를 센서 어레이에 노출시키면 응답값이 가스센서마다 다르게 나타나 특정가스에 대한 인지도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 공기가 포함하고 있는 어떤 성분의 존재나 그 양을 검지하고 이를 정량할 수 있는 고성능의 복합가스인지 장치가 개발되며 냄새를 구별할 수도 있게 된다.
더불어 상기 제2센서부(62)는 순환부에 설치되어 순환되는 세정액이 전체 또는 일부 통과하는 투명관(621)과, 상기 투명관(621)을 사이에 두고 대향하도록 설치된 발광소자(622) 및 수광소자(623)를 구비하여 상기 수광소자(623)의 측정결과를 이용하게 된다. 즉 기본적인 세정액의 탁도를 반영한 수광소자의 측정값에 대하여 세정액에 포함된 이물질의 농도가 증가함에 따라 변하는 수광소자(623)의 측정값 변화를 통해 세정액 중 이물질의 농도를 측정하는 것이다.
상술한 일련의 구성에 따라 상기 제어부(6)의 제어 알고리즘을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 투입구(11)를 통해 플라스틱 및 비닐폐기물이 투입되면 상기 커터(21)를 통한 절단과 배출수단(22)을 통한 이송이 이루어지며 절단된 폐기물은 트레이(T)에 수용된다. 트레이(T)에 수용된 폐기물은 통째로 제2챔버(31)에 수용되며 상기 공급부(32)를 통한 공급된 세정액에 침지된다. 이때 원활한 세정을 위해 설정된 시간 침지 상태를 유지하여 불림 효과가 이루어지도록 하며 세정액이 정량 공급된 후 상기 순환펌프(35)를 통한 세정액의 순환이 설정시간 동안 이루어지며 이물질의 분리, 제거가 이루어진다. 이때 제2센서부(62)를 통해 세정액 내부의 이물질 농도를 측정하며 설정된 수치 이하가 될 때까지 순환을 시키게 된다.
이후 상기 배출부(33)를 통해 세정액의 배출이 이루어지고, 상기 공급부(32)를 통해 물을 공급 후 이를 순환부(34)를 통한 순환과 배출부(33)를 통한 배출을 1회 이상 수행하며 잔류 세정액 및 이물질을 제거한다.
세정이 완료된 폐기물은 제3챔버(41)로 투입되어 가열부(42)를 통한 건조 및 열소독과 함께 살균램프(43)를 통한 자외선 소독이 진행되며, 일정시간 교반부(44)를 통해 지속적으로 폐기물을 교반하여 균일한 살균, 건조 처리가 진행된다.
이러한 일련의 과정 중 제1센서부(61)를 통해 제1챔버(13), 제2챔버(31), 제3챔버(41) 내의 악취 및 가스의 모니터링이 이루어지며, 이러한 악취 및 가스성분의 농도가 설정치 이상인 경우 상기 배기부(52)를 동작시켜 각 챔버의 공기를 배출하되, 상기 제2필터부(53)의 자외선, 광촉매, 플라즈마 이온의 작용을 통해 세균 및 바이러스를 비롯한 악취성분이 제거된 상태로 배기가 이루어지도록 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양하게 변형할 수 있다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예를 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
1: 선별부 11: 투입구 12: 덮개
13: 제1챔버
2: 절단부 21: 커터 22: 배출수단
3: 세정부 31: 제2챔버 32: 공급부
33: 배출부 34: 순환부
35: 순환펌프 36: 제1필터부
361: 외부몸체 362: 내부몸체
363: 격판 364: 유입로
365: 유출로 366: 거름망
367: 슬러지배출로 368: 슬러지밸브
37: 진동모터 38: 초음파발진부
4: 소독부 41: 제3챔버 42: 가열부
43: 살균램프 44: 교반부
5: 여과부 51: 급기부 52: 배기부
53: 제2필터부 531: 자외선램프
532: 금속망 533: 광촉매
54: 팬 55: 이온발생부
6: 제어부 61: 제1센서부 62: 제2센서부
621: 투명관 622: 발광소자
623: 수광소자
T: 트레이
13: 제1챔버
2: 절단부 21: 커터 22: 배출수단
3: 세정부 31: 제2챔버 32: 공급부
33: 배출부 34: 순환부
35: 순환펌프 36: 제1필터부
361: 외부몸체 362: 내부몸체
363: 격판 364: 유입로
365: 유출로 366: 거름망
367: 슬러지배출로 368: 슬러지밸브
37: 진동모터 38: 초음파발진부
4: 소독부 41: 제3챔버 42: 가열부
43: 살균램프 44: 교반부
5: 여과부 51: 급기부 52: 배기부
53: 제2필터부 531: 자외선램프
532: 금속망 533: 광촉매
54: 팬 55: 이온발생부
6: 제어부 61: 제1센서부 62: 제2센서부
621: 투명관 622: 발광소자
623: 수광소자
T: 트레이
Claims (5)
- 플라스틱 및 비닐 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템에 있어서,
플라스틱 및 비닐 폐기물이 종류 및 크기별로 투입되는 복수의 투입구(11)와, 상기 투입구(11)를 개폐하는 밀폐형 덮개(12)와, 각 투입구(11)와 연결되는 복수의 제1챔버(13)를 구비한 선별부(1);
상기 제1챔버(13) 내부의 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 커터(21)와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단(22)을 구비한 절단부(2);
상기 절단부(2)를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 수용하는 제2챔버(31)와, 상기 제2챔버(31)에 세정액을 공급 및 배출하는 공급부(32) 및 배출부(33)와, 상기 제2챔버(31) 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하는 제1필터부(36)가 설치된 순환부(34)를 구비하는 세정부(3);
상기 세정부(3)에서 세정된 폐기물을 이송받는 제3챔버(41)와, 상기 제3챔버(41)를 설정된 온도로 가열하며 건조시키는 가열부(42)와, 자외선을 통해 살균시키는 살균램프(43)를 구비하는 소독부(4);
상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41)에 각각 외기를 공급 및 배출하는 급기부(51) 및 배기부(52)와, 상기 배기부(52)를 통해 배출되는 공기를 소독 및 탈취하는 제2필터부(53)를 구비한 여과부(5);
가스센서를 기반으로 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(31)와 제3챔버(41) 내부의 냄새성분을 감지하는 제1센서부(61)와, 상기 제2챔버(31)에서 순환되는 세정액 중 이물질을 감지하는 제2센서부(62)를 구비하며, 상기 제1센서부(61) 및 제2센서부(62)의 측정결과를 모니터링하며 상기 커터(21) 및 배출수단(22)과 세정부(3) 및 소독부(4)를 제어하는 제어부(6); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1필터부(36)는,
상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체(361)와, 상기 외부몸체(361) 내부 상측면에 접하며 하측이 개방되되 내측으로 지그재그 형태의 유로를 형성하는 복수의 격판(363)을 구비한 원통형 내부몸체(362)와, 상기 외부몸체(361) 상측으로 세정액을 유입시켜 내부몸체(362) 외측으로 나선형으로 하향이동시키는 유입로(364)와, 상기 내부몸체(362) 내측 상단에 형성되어 세정액을 외부로 배출하는 유출로(365)와, 상기 외부몸체(361) 하단에 형성된 슬러지배출로(367) 및 슬러지밸브(368)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1센서부(61)는 가스 및 휘발성 유기 화합물을 검출하기 위한 복수의 가스센서로 이루어지고,
상기 제2센서부(62)는 일부 세정액이 통과하는 투명관(621)과, 상기 투명관(621)을 사이에 두고 대향하도록 설치된 발광소자(622) 및 수광소자(623)를 구비하여 상기 수광소자(623)의 측정결과를 이용하는 것을 특징으로 하는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제2필터부(53)는,
자외선램프(531)와, 상기 자외선램프를 둘러싸되 내측으로 이산화티타늄이 코팅된 금속망(532)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템.
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| KR1020190062110A KR102120470B1 (ko) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 폐기물 재활용을 위한 전처리 시스템 |
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