KR102332461B1 - 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치 - Google Patents
천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 내부에 저장 공간을 갖는 케이스, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는, 냉매팩을 제공한다.
따라서 셀룰로오스 기반의 흡수체의 내부와 외부의 열교환이 쉽지 않아서, 흡수체에 흡수되는 물 기반의 피씨엠의 물이 액화되는 시간이 지연되어 냉각 효과가 오래 지속되는 장점이 있다.
따라서 셀룰로오스 기반의 흡수체의 내부와 외부의 열교환이 쉽지 않아서, 흡수체에 흡수되는 물 기반의 피씨엠의 물이 액화되는 시간이 지연되어 냉각 효과가 오래 지속되는 장점이 있다.
Description
본 발명은 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연 소재의 셀룰로오스 기반의 흡수체가 액체의 흡수량을 증가시키고, 내부와 외부의 열교환을 감소시켜서 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막음으로써, 물의 액화 시간을 지연시키는 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치에 관한 것이다.
지구 온난화가 가속화 되면서 지구의 평균 기온은 상승하는 경향을 나타내고 있다. 따라서 일정 온도 이하로 유지 되어야 하는 식품이나 의약품들이 상온에서 쉽게 변질될 우려가 커지고 있다. 고정된 장소에서는 냉장고나 냉동고를 이용하여 이러한 식품이나 의약품을 보관할 수 있지만, 부득이하게 운반을 해야 하는 경우에는 운반 케이스 내부의 온도를 요구되는 온도로 유지하기 위한 냉매팩 등이 자주 이용되고 있다. 특히 코로나 시대에는 비대면을 강조하는 사회적 분위기에 따라 물품을 배송시켜서 구입하는 경우가 증가하여 배송물이 폭증하는 현상까지 발생하고 있다.
이러한 분위기에서 날씨가 더워지는 여름에는 배송물에 함게 포함되어 있는 냉매팩의 수요 또한 폭증할 가능성이 높다. 하지만, 종래 냉매팩들은 주로 화학적인 합성에 의해 제작된 케이스 등을 사용함으로써 사용 후 버려지는 배송 폐기물의 양이 크게 증가하여 사회적인 문제로 대두되고 있다. 이와 관련하여 천연 소재의 냉매팩을 사용함으로써 배송 폐기물의 양을 감소시키려는 노력이 있으나, 이는 냉매팩의 케이스에 국한될 뿐 케이스 내부에 배치되어 상변화 물질을 흡수하는 흡수체는 여전히 화학적 합성물을 사용하고 있어서 문제가 있다.
본 발명은 천연 소재의 셀룰로오스 기반의 흡수체가 액체의 흡수량을 증가시키고, 내부와 외부의 열교환을 감소시켜서 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막음으로써, 물의 액화 시간을 지연시키는 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 내부에 저장 공간을 갖는 케이스, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는, 냉매팩을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 내부에 저장 공간을 갖는 케이스, 상기 저장 공간에 배치되며, 천연 소재로 형성되어 생분해가 가능하고, 물을 흡수하며, 내부와 외부의 열교환을 감소시키기 위해 3차원 망상 구조를 갖는 흡수체 및 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는, 냉매팩을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 내부에 저장 공간을 갖는 케이스와, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체와, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 냉매팩을 준비하는 단계, 배송 박스에 저온 보관 물품과 상기 냉매팩을 넣는 단계, 운송수단에 의하여 상기 배송 박스가 구매자에게 전달되는 단계, 상기 배송 박스에서 상기 물품과 상기 냉매팩을 꺼내는 단계 및 상기 냉매팩의 케이스를 개봉하여, 상기 흡수체와 상기 피씨엠은 물 배수설비에 버려지고, 상기 케이스는 재활용 수거 장치에 전달되는 단계를 포함하는, 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 저온 배송 물품이 보관되는 배송 박스, 내부에 제1저장 공간을 갖는 제1케이스와, 상기 제1저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제1흡수체, 상기 제1흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제1피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제1피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제1흡수체는 상기 제1피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제1냉매팩 및 내부에 제2저장 공간을 갖는 제2케이스와, 상기 제2저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제2흡수체와, 상기 제2흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제2피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제2피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제2흡수체는 상기 제2흡수체의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제2냉매팩을 포함하는, 저온 배송물품 배송장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 내부에 저장 공간을 갖고 식별장치가 부착된 케이스와, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체와, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 냉매팩을 준비하는 단계, 배송 박스에 저온 보관 물품과 상기 냉매팩을 넣는 단계, 운송수단에 의하여 상기 배송 박스가 구매자에게 전달되는 단계, 상기 배송 박스에서 상기 물품과 상기 냉매팩을 꺼내는 단계 및 상기 냉매팩을 재활용 수거 박스에 회수시키되, 상기 냉매팩의 식별장치를 상기 재활용 수거 박스의 식별장치 인식 장치에 인식시켜서, 상기 냉매팩의 수거 여부를 저장하는 단계를 포함하는, 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법을 제공한다.
본 발명에 따른 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 셀룰로오스 기반의 흡수체의 내부와 외부의 열교환이 쉽지 않아서, 흡수체에 흡수되는 물 기반의 피씨엠의 물이 액화되는 시간이 지연되어 냉각 효과가 오래 지속되는 장점이 있다.
둘째, 흡수체가 천연 소재로 형성되어 사용 후, 특별한 조치 없이 배출하더라도 자연 분해되어 환경을 오염시키지 않는 장점이 있다.
셋째, 흡수체가 3차원의 망상 구조를 가짐으로써, 흡수체 내부와 외부의 열교환이 쉽지 않아서, 흡수체 내부에 배치되어 있는 피씨엠이 갖는 냉기가 오래 지속될 수 있는 장점이 있다.
넷째, 흡수체가 3차원의 망상 구조를 가짐으로써, 흡수할 수 있는 피씨엠의 양이 크게 증가하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 냉매팩의 셀룰로오스 기반의 흡수체와 물 기반의 피씨엠의 배치 구조를 확대하여 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 냉매팩에 포함되는 셀룰로오스 기반의 흡수체의 종류 또는 양을 변화시키면서 물 기반의 피씨엠의 냉동 및 해동에 소요되는 시간을 측정함으로써 냉매팩의 온도 유지성능을 비교하여 나타낸 실험자료이다.
도 2는 도 1에 따른 냉매팩의 셀룰로오스 기반의 흡수체와 물 기반의 피씨엠의 배치 구조를 확대하여 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 냉매팩에 포함되는 셀룰로오스 기반의 흡수체의 종류 또는 양을 변화시키면서 물 기반의 피씨엠의 냉동 및 해동에 소요되는 시간을 측정함으로써 냉매팩의 온도 유지성능을 비교하여 나타낸 실험자료이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성, 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩(100)은 케이스(110), 셀룰로오스 기반의 흡수체(120) 및 피씨엠(PCM, Phase change material)(130)을 포함한다. 상기 케이스(110)는 내부에 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120) 및 상기 피씨엠(130)을 배치할 수 있는 저장 공간이 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 케이스(110)는 피씨알(PCR, Post Consumer Recycled : 재생 플라스틱)기반의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 소재로 형성되는 보틀(bottle) 형태의 케이스를 사용하여 천연 소재의 냉매와 더불어 상기 냉매팩(100) 전체를 친환경적으로 사용 가능하다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 케이스(110)를 나일론 복합 소재나 플렉서블하고, 방수성을 가지며, 장력 등에 잘 견디는 인성을 갖는 다른 비닐 소재로 얼마든지 변경이 가능하다.
그리고 도면에는 도시하지 않지만, 상기 케이스(110)의 일측에는 식별코드가 표시된 패치 형태의 냉매팩 식별장치(미도시)를 붙이고, 재활용 수거 박스에 상기 식별코드를 인식하는 식별장치 인식 장치(미도시)로 인식이 가능하도록 한다. 이렇게 인식된 상기 냉매팩의 수거 여부는 네트워크를 통해서 상기 케이스(110)의 수거여부를 관리하는 서버로 전송되고, 상기 서버는 수거된 상기 케이스(110)의 구매자에게 인센티브를 제공하여 상기 케이스(110)의 수거율을 높임으로써 상기 케이스(110)의 재활용율을 높인다.
상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)는 상기 케이스(110) 내부의 저장 공간에 배치된다. 본 실시예에서 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)는 생분해가 가능한 천연 소재로 형성되는 것을 예로 든다. 그리고 본 실시예에서 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)는 친수성을 갖는 소재인 것을 예로 든다. 또한 본 실시예에서 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)는 액체의 흡수량을 증가시키고, 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)의 내부와 외부 사이의 열교환을 감소시키기 위해 3차원 망상 구조를 갖는 것을 예로 든다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서 상기 흡수체(120)는 셀룰로오스계 고흡수성 수지인 것을 예로 든다. 고흡수성 수지는 다량의 물, 염수, 생리적인 유체 등을 흡수하여 팽창할 수 있는 선형, 분지형, 가교 형태의 친수성 고분자 중합체이다. 고흡수성 수지는 도 2에 제시된 것과 같이 고분자 주 사슬에 친수성 카르복실기가 존재하며, 고분자 사이의 공간으로 물이 들어오면서 평형 상태를 이루게 된다. 이때, 고분자 사슬은 카르복실기의 정전기적 반발로 인해 사슬 내의 공간이 넓어지며, 더욱 많은 양의 물이 들어와서 카르복실기와 수소 결합을 형성한다. 흡수의 범위는 고분자 사슬의 가교 지점에 따라 달라지며, 최종적으로 고분자는 용해되지 않고 3차원 망상 구조를 형성하여 젤 형태로 존재하게 된다. 일반적으로 고흡수성 수지는 10-1000배 정도의 흡수가 가능하며, 이러한 특성으로 인해 고흡수성 수지는 일회용 기저귀, 생리대, 농업 및 원예용 토양보수제, 약물 전달체, 흡수 패드 등 많은 제품에 널리 사용되고 있다. 하지만 이러한 고흡수성 수지를 피씨엠의 흡수체로 사용한 예는 보고된 바가 없다. 따라서 본 발명은 종래 고흡수성 수지를 단순히 액체를 흡수하는 용도로 사용하던 것에서 더 나아가 액체를 흡수한 상태에서 냉동과 해동을 반복하면서 냉매의 효율을 향상시키는 용도로 사용하는 것이다. 그러므로 종래의 고흡수성 수지는 한 번 사용하고 나면 버려져서 쓰레기 양이 증가하는 문제가 있지만, 본 발명은 용도의 차이뿐만 아니라 반복적으로 사용 가능함으로써 쓰레기 양을 감소시킬 수 있는 장점 또한 갖는다.
최초의 고흡수성 수화젤은 1938년 개발된 아크릴산(acrylic acid, AA) 과 divinylbenzene의 중합체이고, 최초의 상업용 고흡수성 수지는 옥수수 전분과 폴리아크릴로니트릴(poly(acrylonitrile), PAN)의 공중합체를 가수분해 시켜서 얻은 H-SPAN이다. 그 이후로 현재까지 가장 많이 이용되고 있는 고흡수성 수지의 핵심 원료는 아크릴산 또는 아크릴아마이드(acrylamide, AM)이다. 그런데 이러한 고 흡수성 수지의 대부분은 생분해가 되지않는 아크릴산이 주원료이므로 사용 후 폐기하는 과정에 있어서 환경 문제를 일으킬 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 분해성을 높이기 위해 다당류만으로 구성된 고흡수성 수지를 이용한다. 이 때 다당류만으로 구성된 고흡수성 수지 또는 수화젤의 제조에서는 이온 결합, 방사선 조사, 친환경적인 가교제 사용 등의 방법을 사용할 수 있다. 하지만 이러한 방법은 다당류 간의 물리적 결합이 다소 약하고, 방사선 조사를 위한 추가 설비가 필요한 점, 다당류가 아닌 제3의 물질을 도입하는 점에서 단점이 있다. 따라서 본 실시예에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 용액 공정을 통하여 2종의 다당류를 화학적으로 직접 결합하는 방법을 이용한다.
이 때 한 쪽의 다당류의 수산기를 다른 관능기로 치환시켜서 가교제 역할을 수행하게 한다. 많은 개질 방법 중에서 산화는 무수글루코오스(anhydroglucose) 고리의 2번 탄소와 3번 탄소의 결합을 끊고, 각각의 수산기를 다이알데하이드(dialdehyde)로 치환시키는 방법이다. 이 공정은 다른 공정과 비교하였을 때, 상대적으로 쉽게 반응성이 높은 알데하이드 관능기를 얻을 수 있다. 특히 다당류 중에서도 상대적으로 간단한 구조를 갖는 전분의 경우에 수산기가 알데하이드기로 치환되면, 흡수능이 소폭 증가한다.
상기 전분과 더불어 대표적 다당류 중 하나인 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)는 셀룰로오스의 수산기를 카르복시메틸기로 치환시킨 물질이다. CMC는 산업 분야에 널리 활용되고 있으며, 특히 극성의 카르복실기 말단은 물 흡수에 유리하여 고흡수성 수지로 활용이 가능하다. 따라서 본 실시예에서는 전분 알데하이드(starch aldehydes)의 자체 흡수능 증가 및 높은 반응성에 기반하여, 친수성 카르복시메틸셀룰로오스와 용액공정으로 직접 가교시킨 고흡수성 수지를 제조하는 것을 예로 든다.
먼저 과요오드산나트륨(sodium periodate, NaIO4)을 사용하여 전분을 전분 알데하이드로 개질한다. 이러한 과정을 통해 과요오드산나트륨의 함량과 전분의 종류에 따라 알데하이드기 치환도(degree of substitution,DS)가 서로 다른 전분 알데하이드를 얻을 수 있다. 또한 전분 알데하이드의 제조는 전분 고유의 입자 구조를 깨뜨리지 않는 비균질 반응(heterogeneous reaction)과 전분을 호화시킨 후에 산화를 진행하는 균질 반응(homogeneous reaction)으로 나누어 진행한다. 제조된 전분 알데하이드에 대하여 적외선 분광분석, X선 광전자 분광분석, 고체상 핵자기공명 분광분석을 이용하여 화학적 구조의 변화를 확인한다. 주사전자현미경은 표면의 형태 변화를 관찰하는데 이용하고, 화학적 정량은 알데하이드기의 치환도를 계산하며, 점도 측정을 시행한다.
고흡수성 수지의 제조는 전분 알데하이드와 CMC 수산기의 반응으로 아세탈(acetal) 결합이 형성되는 것을 이용한다. 복수의 전분 알데하이드를 각각 카르복시메틸셀룰로오스와 다양한 비율로 혼합하여 복수의 고흡수성 수지를 제조한다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 흡수체(120)를 3차원 망상 구조를 갖도록 할 수 있다면, 다른 방법으로 얼마든지 변경하여 제조할 수 있다.
상기 피씨엠(130)은 온도에 따라 액체나 고체로 상이 변화한다. 즉, 본 실시예에서는 상기 피씨엠(130)을 냉동시키고, 상기 냉동된 피씨엠(130)을 포함하는 상기 냉매팩(100)을 저온으로 유지되는 것이 필요한 물품 또는 물질 주위에 배치함으로써 상기 피씨엠(130)으로부터 발생되는 냉기를 이용하여 상기 물품 또는 물질의 온도를 조절한다. 본 실시예에서 상기 피씨엠(130)은 물을 기반으로 한다. 즉, 상기 피씨엠(130)은 물만으로 형성될 수도 있고, 물을 포함하여 보충물이 추가될 수도 있다.
상기 피씨엠(130)은 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)에 흡수되어 하이드로젤이 된다. 즉, 본 실시예에서 상기 피씨엠(130)은 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)에 의해 형성된 3차원 망상 구조의 내부에 배치된다. 따라서 본 실시예에 따른 피씨엠(130)은 도 2에서와 같이 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)에 여려겹으로 겹쳐지게 둘러싸이게 됨으로써, 상기 셀룰로오스 기반의 흡수체(120) 외부와 열교환이 쉽게 일어나지 않는다. 따라서 상기 피씨엠(130)은 냉동되어 고체화된 상태에서 액체 상태가 되는 액화 시간이 지연되기 때문에 장시간 냉기를 방출할 수 있는 장점이 있다.
상기 냉매팩(100)은 상기 케이스(110)는 재활용 수거 박스에 반납하고, 내부의 흡수체(120) 및 피씨엠(130)은 버릴 수 있다. 이 때는 상기 케이스(110)만 재활용이 가능하다. 물론 버려지는 상기 흡수체(120) 및 상기 피씨엠(130)는 생분해성 물질이므로 별도의 수거를 하지 않더라도 자연적으로 분해되므로 환경을 오염시키는 등의 문제는 없는 장점이 있다. 하지만 본 실시예의 상기 냉매팩(100)은 상기 흡수체(120) 및 상기 피씨엠(120)을 버리지 않고 그대로 냉동고에서 얼려서 다시 사용할 수도 있다. 이렇게 함으로써 버려지는 상기 흡수체(120) 및 상기 피씨엠(130)을 줄임으로써 자원 낭비를 감소시킬 수 있다.
도 3은 상기 냉매팩(100)에 포함되는 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)의 종류 또는 양을 변화시키면서 상기 물 기반의 피씨엠(130)의 냉동 및 해동에 소요되는 시간을 측정함으로써 냉매팩의 온도 유지성능을 비교하여 나타낸 실험자료이다. 도 3에서 셀룰로오스 기반의 흡수체(120)는 흡수체로 간략하게 표현하고, 물 기반의 피씨엠(130)은 물로 간략하게 표현한다.
먼제 모든 실험에서 물은 300g으로 동일하게 사용한다. 그리고 실험예 1 내지 3에 표시된 SAC는 Super Absorbent Cellulose로 셀룰로오스 기반의 흡수체를 의미하고, SAP는 Super Absorbent Polymer로 종래의 고흡수성 흡수체(수지)를 의미한다. 그리고 비교예 1에서는 냉매팩(100) 내부에 피씨엠(130)인 물만 300g이 포함되어 있고 SAC나 SAP는 포함되어 있지 않다. 그리고 모든 실험은 냉동온도를 -20℃로, 해동온도를 22℃로 동일하게 하여 진행한다.
실시예 1 내지 3과 비교예 1을 비교해 보면, 실시예 1 내지 3과 비교예 1 모두 냉동시간은 15시간으로 동일하다. 하지만 해동시간은 실시예 1은 10시간, 실시예 2는 9시간, 실시예 3은 8시간인데 반해 비교예 1은 4시간에 불과하다. 이는 냉매팩(100) 내부에 상기 흡수체가 존재하지 않는 경우가 상기 냉매팩(100) 내부에 상기 흡수체가 존재하는 경우보다 저온으로 유지되는 시간이 짧은 것을 의미한다. 수치상으로 실시예 1 내지 3이 비교예 1보다 짧게는 두 배, 길게는 2.5배 더 오래 저온이 유지된다는 것을 알 수 있다. 이는 상기 흡수체가 도 2에서 보는 바와 같이 3차원 망상 구조를 가짐으로써 상기 흡수체 내부에 포함되어 있는 물과 상기 흡수체 외부 사이의 열교환이 자유롭게 일어나기 어렵기 때문이다. 즉, 상기 흡수체는 상기 냉매팩(100)을 저온으로 장시간 유지하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
다음으로 실시예 1과 비교예 2를 비교해 보면, 실시예 1은 흡수체로 SAC 3g을 사용하고, 비교예 1은 흡수체로 SAP 3g을 사용한다. 즉 실시예 1과 비교예 1은 사용된 흡수체의 종류는 다르지만 그 질량은 동일하다. 이 때 실시예 1과 비교예 1은 모두 냉동시간이 15시간으로 동일하다. 또한 해동시간도 각각 10시간으로 동일하다. 즉, 본 실시예에 사용되는 천연 수지 흡수체인 SAC는 기존에 사용되어 오던 합성 수지 흡수체인 SAP와 그 성능면에도 동일한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 하지만 본 실시예에 사용되는 SAC는 천연 소재이므로 별도의 처리 없이 자연 배출하더라도 생분해되지만, 기존에 사용되어 오던 SAP는 합성 수지이므로 별도로 분리하여 배출해야 하고, 자연 배출할 경우 생분해 되지 않고 장시간 잔존하게 되어 환경 오염을 일으키는 문제가 있다. 따라서 본 실시예에 따른 흡수체는 성능은 기존의 합성 수지를 이용한 흡수체와 동일하면서도 그 분해성은 훨씬 우수한 장점이 있다.
다음으로 실시예 1 내지 3을 각각 비교해 보면, 실시예 1은 SAC를 3g, 실시예 2는 SAC를 2.5g, 실시예 3은 SAC를 2g 각각 사용한다. 실시예 1 내지 3 각각의 냉동시간은 15시간으로 차이가 없는 것을 알 수 있다. 하지만 해동시간은 실시예 1이 10시간, 실시예 2가 9시간, 실시예 3이 8시간으로 실시예 1 > 실시예 2 > 실시예 3으로 상기 SAC의 질량이 더 많이 포함된 경우가 저온으로 유지되는 시간이 더 긴 것을 알 수 있다. 다만, 실시예 1 내지 3에 포함된 SAC의 비율은 6:5:4이므로, SAC의 질량에 따른 기대 해동시간은 실시예 1을 10시간이라고 할 때, 실시예 2는 8.3시간, 실시예 3은 6.7시간이다. 하지만 실제 해동시간은, 실시예 2는 9시간으로 기대 해동시간보다 8.4%가 더 길고, 실시예 3은 8시간으로 19.4%가 더 길다. 즉, 효율면에서는 실시예 3의 경우가 가장 높은 것을 알 수 있다. 이를 수치적으로 나타내면 실시예 1은 흡수체와 물의 비가 1:100, 실시예 2는 흡수체와 물의 비가 1:120, 실시예 3은 흡수체와 물의 비가 1:150이다. 따라서 상기 냉매팩은 흡수체와 물을 1:100 내지 1:150의 질량비로 형성할 수 있지만, 상기 냉매팩의 효율을 높이기 위해서는 상기 흡수체와 물의 비가 1:150이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
이상에서는 상기 냉매팩(100) 자체에 대해 설명하지만, 상기 냉매팩(100)은 저온 배송 물품이 보관되는 배송 박스에 배치된 상태로 운반되어 저온 배송물품 배송장치에 이용될 수 있다. 또한 상기 배송 박스에 배치되는 냉매팩(100)은 제1냉매팩 및 제2냉매팩으로 복수 개일 수 있다. 즉, 상기 제1냉매팩은 제1저장 공간을 갖는 제1케이스, 상기 제1저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제1흡수체, 상기 제1흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제1피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함할 수 있다. 이 때 상기 제1피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제1흡수체는 상기 제1피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서 상기 물의 액화 시간을 지연시킨다.
상기 제2냉매팩은 제2저장 공간을 갖는 제2케이스, 상기 제2저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제2흡수체, 상기 제2흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제2피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함할 수 있다. 이 때 상기 제2피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제2흡수체는 상기 제2피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서 상기 물의 액화 시간을 지연시킨다.
그리고 상기 제1냉매팩의 시간에 대한 열흡수량과 상기 제2냉매팩의 시간에 대한 열흡수량은 서로 상이할 수 있다. 따라서, 상기 배송 박스 내에서 상기 제1냉매팩과 상기 제2냉매팩에 의한 시간에 대한 열흡수량과 열흡수 지속 시간은 조절될 수 있다. 그리고 상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체는 동일한 물질인 것을 예로 든다. 또한 상기 제1피씨엠과 상기 제2피씨엠도 동일한 물질인 것을 예로 든다. 이 때 상기 제1냉매팩에서 상기 제1흡수체에 대한 상기 물의 비율은, 상기 제2냉매팩에서 상기 제2흡수체에 대한 물의 비율과 상이할 수 있다.
이하에서는 상기 냉매팩(100)을 이용한 저온 보관 물품의 배송 및 상기 냉매팩(100)의 사용 방법에 대해 간략하게 설명한다.
먼저 상기 냉매팩(100)을 준비한다. 그리고 배송 박스에 저온으로 유지되어야 하는 보관 물품과 상기 냉매팩(100)을 넣는다. 다음으로 운송수단에 의해 상기 배송 박스를 구매자에게 운반하여 전달한다. 다음으로 상기 배송 박스에서 상기 물품과 상기 냉매팩(100)을 꺼낸다. 그리고 상기 냉매팩(100)의 케이스(110)를 개봉하여, 상기 흡수체(120)와 상기 피씨엠(130)은 물 배수설비에 버리고, 상기 케이스(110)는 재활용 수거 장치에 배출한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩
110: 케이스
120: 셀룰로오스 기반의 흡수체
130: 물 기반의 피씨엠
110: 케이스
120: 셀룰로오스 기반의 흡수체
130: 물 기반의 피씨엠
Claims (13)
- 내부에 저장 공간을 갖고 식별장치가 부착된 케이스와, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체와, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 냉매팩을 준비하는 단계;
배송 박스에 저온 보관 물품과 상기 냉매팩을 넣는 단계;
운송수단에 의하여 상기 배송 박스가 구매자에게 전달되는 단계;
상기 배송 박스에서 상기 물품과 상기 냉매팩을 꺼내는 단계; 및
상기 냉매팩의 케이스를 개봉하여, 상기 흡수체와 상기 피씨엠은 물 배수설비에 버려지고, 상기 케이스는 재활용 수거 장치에 전달되는 단계를 포함하고,
상기 냉매팩을 준비하는 단계에서는,
내부에 제1저장 공간을 갖는 제1케이스와, 상기 제1저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제1흡수체, 상기 제1흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제1피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제1피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제1흡수체는 상기 제1피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제1냉매팩; 및
내부에 제2저장 공간을 갖는 제2케이스와, 상기 제2저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제2흡수체와, 상기 제2흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제2피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제2피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제2흡수체는 상기 제2흡수체의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제2냉매팩을 준비하고,
상기 흡수체는,
천연 소재이고, 내부와 외부 사이의 열교환을 감소시키기 위해 3차원 망상 구조를 가지고, 상기 3차원 망상 구조 내부에 상기 피씨엠이 배치되며, 상기 피씨엠과 상기 흡수체 외부와의 열교환이 쉽게 일어나지 않도록 상기 3차원 망상 구조가 상기 피씨엠을 여러겹으로 둘러싸며,
상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체는 동일한 물질이고,
상기 제1피씨엠과 상기 제2피씨엠은 동일한 물질이며,
상기 제1냉매팩에서 상기 제1흡수체에 대한 상기 물의 비율은, 상기 제2냉매팩에서 상기 제2흡수체에 대한 상기 물의 비율과 상이하며,
상기 제1냉매팩이 상기 제2냉매팩보다 더 오랜시간 상기 배송 박스 내부의 온도를 조절할 수 있도록, 상기 제2흡수체에 대한 상기 물의 비율을 상기 제1흡수체에 대한 상기 물의 비율보다 크게하는,
냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송방법. - 내부에 저장 공간을 갖고 식별장치가 부착된 케이스와, 상기 저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 흡수체와, 상기 흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 흡수체는 상기 피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 냉매팩을 준비하는 단계;
배송 박스에 저온 보관 물품과 상기 냉매팩을 넣는 단계;
운송수단에 의하여 상기 배송 박스가 구매자에게 전달되는 단계;
상기 배송 박스에서 상기 물품과 상기 냉매팩을 꺼내는 단계; 및
상기 냉매팩을 재활용 수거 박스에 회수시키되, 상기 냉매팩의 식별장치를 상기 재활용 수거 박스의 식별장치 인식 장치에 인식시켜서, 상기 냉매팩의 수거 여부를 저장하는 단계를 포함하고,
상기 냉매팩을 준비하는 단계에서는,
내부에 제1저장 공간을 갖는 제1케이스와, 상기 제1저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제1흡수체, 상기 제1흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제1피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제1피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제1흡수체는 상기 제1피씨엠의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제1냉매팩; 및
내부에 제2저장 공간을 갖는 제2케이스와, 상기 제2저장 공간에 배치되는 셀룰로오스 기반의 제2흡수체와, 상기 제2흡수체에 흡수되며, 냉매로 활용되는 물 기반의 제2피씨엠(PCM, Phase change material)을 포함하고, 상기 제2피씨엠이 고체로 된 상태에서 액체로 상변화할 때, 상기 제2흡수체는 상기 제2흡수체의 물이 액화되는 것을 막아서, 상기 물의 액화 시간을 지연시키는 제2냉매팩을 준비하고,
상기 흡수체는,
천연 소재이고, 내부와 외부 사이의 열교환을 감소시키기 위해 3차원 망상 구조를 가지고, 상기 3차원 망상 구조 내부에 상기 피씨엠이 배치되며, 상기 피씨엠과 상기 흡수체 외부와의 열교환이 쉽게 일어나지 않도록 상기 3차원 망상 구조가 상기 피씨엠을 여러겹으로 둘러싸며,
상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체는 동일한 물질이고,
상기 제1피씨엠과 상기 제2피씨엠은 동일한 물질이며,
상기 제1냉매팩에서 상기 제1흡수체에 대한 상기 물의 비율은, 상기 제2냉매팩에서 상기 제2흡수체에 대한 상기 물의 비율과 상이하며,
상기 제1냉매팩이 상기 제2냉매팩보다 더 오랜시간 상기 배송 박스 내부의 온도를 조절할 수 있도록, 상기 제2흡수체에 대한 상기 물의 비율을 상기 제1흡수체에 대한 상기 물의 비율보다 크게하는,
냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송방법. - 삭제
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 냉매팩에서,
상기 흡수체와 상기 물은,
1:100 내지 1:150의 질량비로 형성되는,
냉매팩. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 케이스는,
피씨알(PCR, Post Consumer Recycled : 재생 플라스틱) 기반의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 소재로 형성되고, 보틀(bottle) 형태인,
냉매팩. - 삭제
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- 삭제
Priority Applications (1)
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| KR1020210083128A KR102332461B1 (ko) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치 |
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| KR1020210083128A KR102332461B1 (ko) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 천연소재의 흡수체를 이용한 냉매팩, 그 냉매팩을 이용한 저온 보관물품의 배송 및 냉매팩 사용방법 및 그 냉매팩을 이용한 저온 배송물품 배송장치 |
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| KR20070043935A (ko) * | 2004-06-04 | 2007-04-26 | 엔박 센트럴서그 에이비 | 쓰레기 수거 수단 및 방법 |
| KR20170042006A (ko) * | 2015-10-08 | 2017-04-18 | 이종영 | 농수산물 저장 유통용 냉장냉동 박스 |
| KR101856656B1 (ko) | 2016-09-19 | 2018-06-19 | 재단법인대구경북과학기술원 | 형태 안정성이 우수한 고흡수성 셀룰로오스계 섬유 소재의 제조 방법 |
| KR20200071038A (ko) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 주식회사 쓰리에스테크 | 친환경 아이스팩 |
-
2021
- 2021-06-25 KR KR1020210083128A patent/KR102332461B1/ko active Active
Patent Citations (4)
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