KR102357703B1 - Microplastic manufacturing device for application of accelerated weathering test method - Google Patents

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황준성
이영재
이성준
이세근
최성균
권미경
권욱봉
김현철
정상원
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a device capable of manufacturing microplastics, which can be manufactured by simulating microplastics existing in nature, such as the real ocean, by applying an accelerated weathering test method.

Description

풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치 {Microplastic manufacturing device for application of accelerated weathering test method}Microplastic manufacturing device for application of accelerated weathering test method

본 발명은 미세플라스틱을 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device capable of producing microplastics.

사용의 편리성으로 플라스틱의 사용량은 꾸준히 증가하고 있었으며, 최근 플라스틱 사용량의 폭증에 따라 환경문제가 심각해지고 있는 상황이다. 특히, 버려진 플라스틱의 분해로 발생한 미세플라스틱은 새로운 환경문제로 부각되고 있다.Due to the convenience of use, the amount of plastic used has been steadily increasing, and the environmental problem is getting serious with the recent explosion in the amount of plastic used. In particular, microplastics generated from the decomposition of discarded plastics are emerging as a new environmental problem.

이러한 문제를 해결하기 위해서 미세플라스틱이 환경에 미치는 영향 등을 평가하기 위해 시험이 필요하다.To solve these problems, tests are needed to evaluate the effects of microplastics on the environment.

따라서 시험을 위한 미세플라스틱이 필요하지만, 해양 등 자연에서 생성된 실제 미세플라스틱을 매번 수집하는 것은 매우 번거로우며, 종래기술은 환경적인 관점보다, 일반 산업에 적용하는 산업용 목적의 플라스틱을 제조하는 데에만 편중되어있다. Therefore, microplastics are required for testing, but it is very cumbersome to collect the actual microplastics generated in nature, such as the ocean, every time, and the prior art is only used for manufacturing industrial-purpose plastics applied to general industry, rather than from an environmental point of view. is biased

종래기술(등록특허 제10-1379434호, 등록특허 제10-1096798호)은 일반 폴리스티렌 발포체 비드 및 중공형태를 가지는 플라스틱 성형물을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 환경적인 관점이 아닌 일반 산업용 폴리스티렌 플라스틱 제조에만 적용되는 사항이며, 건축 및 단열 보호 목적 외 후폐기물에 대한 환경적인 요소는 추가되어 있지 않다.The prior art (Registration Patent No. 10-1379434, Registration Patent No. 10-1096798) relates to a method for manufacturing a plastic molding having a general polystyrene foam bead and a hollow shape, and manufacturing polystyrene plastic for general industrial use, not from an environmental point of view This applies only to the building, and environmental factors for waste are not added except for construction and insulation protection purposes.

따라서 수상 및 육상 동물의 위해성 평가에 적시적으로 적용할 수 있으며, 실제 해양에 존재하는 미세플라스틱에 가까운 미세플라스틱을 제조할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a device that can be applied in a timely manner to risk assessment of aquatic and terrestrial animals, and can produce microplastics close to microplastics actually present in the ocean.

[특허문헌 01] 등록특허 제10-1379434호(2014.03.28.)[Patent Document 01] Registered Patent No. 10-1379434 (2014.03.28.) [특허문헌 02] 등록특허 제10-1096798호(2011.12.22)[Patent Document 02] Registered Patent No. 10-1096798 (2011.12.22)

본 발명의 목적은 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for manufacturing microplastics for application of the accelerated weathering test method.

본 발명에 따르면, 내부에 거치대를 구비하는 본체; 상기 거치대에 구비되는 상부에 투입구를 형성한 투명한 실린더용기부; 상기 투입구로 투입되는 플라스틱을 회전에 의해 분쇄하도록 상기 실린더용기부 하부에 내장되는 분쇄부; 상기 실린더용기부 하단에 설치되어 상기 분쇄부를 회전시키는 구동부; 상기 실린더용기부에서 분쇄되는 플라스틱에 자외선을 조사하는 상기 본체 내측에 구비되는 조사부; 를 포함하는 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치가 제공될 수 있다.According to the present invention, the body having a cradle therein; a transparent cylinder container having an inlet at an upper portion provided on the cradle; a pulverizing unit built into the lower part of the cylinder container to pulverize the plastic introduced into the inlet by rotation; a driving unit installed at the lower end of the cylinder container to rotate the crushing unit; an irradiation unit provided inside the body for irradiating ultraviolet rays to the plastic crushed by the cylinder container unit; An apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method comprising a may be provided.

또한, 상기 분쇄부는, 하나 또는 둘 이상의 파쇄 칼날로 구성되는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치가 제공될 수 있다.In addition, the crushing unit, consisting of one or more crushing blades, may be provided with a microplastic manufacturing apparatus for the application of the accelerated weathering test method.

또한, 상기 조사부는, 상기 본체 내부 상면 및 측면에 복수 개가 설치되는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치가 제공될 수 있다.In addition, the irradiation unit, a plurality of installed on the inner upper surface and side surfaces of the body, a microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method may be provided.

또한, 상기 구동부를 제어하여 상기 분쇄부의 구동시간을 조절하고, 상기 조사부를 제어하여 상기 조사부의 조사시간을 조절하는 제어부; 를 더 포함하는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치가 제공될 수 있다.In addition, the control unit to control the driving unit to adjust the driving time of the crushing unit, and to control the irradiation unit to adjust the irradiation time of the irradiation unit; An apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method, further comprising a, may be provided.

또한, 상기 실린더용기부의 높낮이를 조절할 수 있도록 상기 본체와 상기 거치대 사이에 설치되는 승강부; 를 더 포함하는 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치가 제공될 수 있다.In addition, a lifting unit installed between the main body and the cradle to adjust the height of the cylinder container portion; An apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method further comprising a may be provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치는 풍화가속시험법을 적용하여 실제 해양 등 자연에서 존재하는 미세플라스틱을 모사하여 제조할 수 있는 효과가 있다.The microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention has the effect of mimicking and manufacturing microplastics existing in nature, such as the ocean, by applying the accelerated weathering test method.

또한, 미세플라스틱의 인공적 파편화 및 가속화 되는 과정을 실시간 모니터링 할 수 있어 수상 및 육상 동물의 위해성 평가에 적시적으로 적용될 수 있는 효과가 있다.In addition, since it is possible to monitor the artificial fragmentation and accelerated process of microplastics in real time, it has an effect that can be applied in a timely manner to risk assessment of aquatic and terrestrial animals.

또한, 실제 해양 등 자연에 존재하는 미세플라스틱을 수집하지 않아도 되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that it is not necessary to collect microplastics that exist in nature such as the real ocean.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용하여 분쇄한 미세플라스틱을 보여준다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용한 미세플라스틱의 광분해 과정을 보여준다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용한 미세플라스틱의 내부구조를 보여준다.1 is a view showing the configuration of a microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention.
2 shows microplastics pulverized by applying the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 show the photodegradation process of microplastics to which the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention is applied.
5 and 6 show the internal structure of the microplastic to which the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shape of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that in each drawing, the same member is shown with the same reference numerals in some cases. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용하여 분쇄한 미세플라스틱을 보여준다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용한 미세플라스틱의 광분해 과정을 보여준다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 적용한 미세플라스틱의 내부구조를 보여준다.1 is a view showing the configuration of a microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention. 2 shows microplastics pulverized by applying the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 show the photodegradation process of microplastics to which the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention is applied. 5 and 6 show the internal structure of the microplastic to which the microplastic manufacturing apparatus for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치는, 내부에 거치대(110)를 구비하는 본체(100); 상기 거치대(110)에 구비되는 상부에 투입구(210)를 형성한 투명한 실린더용기부(200); 상기 투입구(210)로 투입되는 플라스틱(10)을 회전에 의해 분쇄하도록 상기 실린더용기부(200) 하부에 내장되는 분쇄부(220); 상기 실린더용기부(200) 하단에 설치되어 상기 분쇄부(220)를 회전시키는 구동부(300); 상기 실린더용기부(200)에서 분쇄되는 플라스틱(10)에 자외선을 조사하는 상기 본체(100) 내측에 구비되는 조사부(400); 를 포함한다.An apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention includes: a body 100 having a cradle 110 therein; a transparent cylinder container unit 200 having an inlet 210 formed at an upper portion provided in the holder 110; a pulverizing unit 220 built in the lower part of the cylinder container unit 200 to pulverize the plastic 10 introduced into the inlet 210 by rotation; a driving unit 300 installed at the lower end of the cylinder container unit 200 to rotate the crushing unit 220; an irradiation unit 400 provided inside the body 100 for irradiating ultraviolet rays to the plastic 10 crushed in the cylinder container unit 200; includes

도 1을 참조하면, 본체(100)는 박스형상으로 구성할 수 있다. 내부의 진행상황을 파악할 수 있도록 투명하게 형성하거나, 별도의 개폐문(미도시)을 구성할 수 있다. 본체(100)를 투명하게 구성하더라도 플라스틱(10)을 투입하기 위한 개폐문을 본체(100)에 구성할 수 있다. 상기 개폐문는 본체(100)의 측면 또는 상면에 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the body 100 may be configured in a box shape. It can be formed transparently so that the progress of the interior can be grasped, or a separate opening and closing door (not shown) can be configured. Even if the body 100 is configured to be transparent, an opening/closing door for inserting the plastic 10 may be configured in the body 100 . The opening and closing door may be configured on the side or upper surface of the main body 100 .

본체(100)는 내부에 거치대(110)를 구비한다. 거치대(110)는 실린더용기부(200)를 놓거나 거치하는 곳으로 본체(100) 내부의 하부인 바닥에 구성한다.The body 100 is provided with a cradle 110 therein. The cradle 110 is a place to place or mount the cylinder container part 200 and is configured on the bottom, which is the lower part of the main body 100 .

실린더용기부(200)는 플라스틱(10)을 투입하여 분쇄하는 곳으로 원형의 투명한 실린더 형상을 가질 수 있으며, 재질은 석영을 사용할 수 있다.The cylinder container part 200 is a place where the plastic 10 is put and pulverized, and may have a circular, transparent cylinder shape, and quartz may be used as a material.

실린더용기부(200)는 상부에 플라스틱(10)을 투입할 수 있는 투입구(210)를 형성하며, 투입구(210)는 개폐가능하게 구성된다.The cylinder container part 200 forms an inlet 210 into which the plastic 10 can be put, and the inlet 210 is configured to be able to be opened and closed.

실린더용기부(200)는 거치대(110)에 구비되며, 복수 개를 구성하여 동시에 많은 양의 플라스틱(10)을 분쇄하거나, 여러 종류의 플라스틱(10)을 동시에 분쇄할 수 있다.The cylinder container unit 200 is provided on the cradle 110 , and a plurality of plastics 10 may be crushed at the same time or several types of plastics 10 may be crushed at the same time.

실린더용기부(200)의 하부에는 투입된 플라스틱(10)을 회전하면서 분쇄하는 분쇄부(220)가 구성된다. 분쇄부(220)는 실린더용기부(200)의 하부에 내장되어 투입된 플라스틱(10)을 회전하면서 분쇄하여 미세플라스틱으로 만든다. 플라스틱(10)을 분쇄하기 위해 상기 분쇄부(220)는, 하나 또는 둘 이상의 파쇄 칼날로 구성된다.A pulverizing unit 220 for rotating and pulverizing the injected plastic 10 is configured at a lower portion of the cylinder container unit 200 . The crushing unit 220 is built into the lower portion of the cylinder container unit 200 and pulverizes the injected plastic 10 while rotating to make microplastics. In order to crush the plastic 10, the crushing unit 220 is composed of one or more crushing blades.

분쇄부(220)는 회전구동하기 위해 구동부(300)가 필요하며, 구동부(300)는 실린더용기부(200)의 하단에 설치되어 실린더용기부(200)의 내부에 수용되어 있는 분쇄부(220)를 회전시킨다.The crushing unit 220 requires a driving unit 300 to rotate, and the driving unit 300 is installed at the lower end of the cylinder vessel unit 200 and the crushing unit 220 is accommodated in the cylinder vessel unit 200 . ) is rotated.

구동부(300)는 모터로 구성되며, 실린더용기부(200)의 하단과 착탈가능하게 구성할 수도 있다. 즉, 구동부(300)는 실린더용기부(200)와 착탈가능하게 구성될 수 있으며, 구동부(300)가 실린더용기부(200)에 결합하면 구동부(300)에 분쇄부(220)가 연결되어 구동부(300)의 회전력을 분쇄부(220)에 전달할 수 있다. 이러한 구성은 믹서기 등에 적용되는 공지된 구성으로 것으로 상세한 연결구성은 생략한다.The driving unit 300 is composed of a motor, and may be configured to be detachably attached to the lower end of the cylinder container unit 200 . That is, the driving unit 300 may be configured to be detachably connected to the cylinder container part 200 , and when the driving part 300 is coupled to the cylinder container part 200 , the crushing part 220 is connected to the driving part 300 and the driving part The rotational force of 300 may be transmitted to the crushing unit 220 . Such a configuration is a known configuration applied to a mixer, and the detailed connection configuration is omitted.

실린더용기부(200)에서 분쇄되는 플라스틱(10)에 자외선을 조사하기 위한 조사부(400)는 본체(100)의 내측에 구비된다. 실린더용기부(200)의 주위를 둘러싸 자외선을 지속적을 조사할 수 있도록 조사부(400)는 본체(100)의 내측에 구비된다. An irradiation unit 400 for irradiating ultraviolet rays to the plastic 10 crushed in the cylinder container unit 200 is provided inside the body 100 . The irradiator 400 is provided inside the body 100 so as to surround the periphery of the cylinder container 200 to continuously irradiate ultraviolet rays.

상기 조사부(400)는, 상기 본체(100) 내부 상면 및 측면에 복수 개가 설치된다. A plurality of irradiation units 400 are installed on the inner upper surface and side surfaces of the main body 100 .

조사부(400)는 자외선을 조사할 수 있는 UV-Ramp 등의 등기구를 사용할 수 있으며, 실린더용기부(200)를 여러 방면에서 조사할 수 있도록 본체(100)의 내부 상면 및 측면에 설치된다. 자연에 버려진 플라스틱에 자외선이 조사되는 것을 모사한 것으로써, 상면과 측면에 설치되어 다양한 각도에서 플라스틱(10)에 자외선을 조사할 수 있는 것이다.The irradiation unit 400 may use a lamp such as a UV-Ramp capable of irradiating ultraviolet rays, and is installed on the inner upper surface and the side surface of the main body 100 so that the cylinder container unit 200 can be irradiated from various directions. By simulating the irradiation of ultraviolet rays on plastic discarded in nature, it can be installed on the upper surface and side surfaces to irradiate ultraviolet rays to the plastic 10 from various angles.

또한, 상기 구동부(300)를 제어하여 상기 분쇄부(220)의 구동시간을 조절하고, 상기 조사부(400)를 제어하여 상기 조사부(400)의 조사시간을 조절하는 제어부(미도시);를 더 포함할 수 있다.In addition, a control unit (not shown) for controlling the driving unit 300 to adjust the driving time of the crushing unit 220, and controlling the irradiation unit 400 to adjust the irradiation time of the irradiation unit 400; may include

실린더용기부(200)에 플라스틱(10)을 담아 분쇄부(220)로 분쇄하여 미세플라스틱으로 만들기 위해서는 일정시간 동안 구동부(300)를 구동하여 분쇄부(220)를 회전시켜야 한다. 또한, 미세플라스틱으로 분쇄된 플라스틱(10)을 광분해 시키기 위해서는 일정시간 동안 자외선을 조사해야한다.In order to put the plastic 10 in the cylinder container part 200 and grind it with the grinding unit 220 to make microplastics, the driving unit 300 must be driven for a predetermined time to rotate the grinding unit 220 . In addition, in order to photodecompose the plastic 10 pulverized into microplastics, ultraviolet rays must be irradiated for a certain period of time.

따라서, 다양한 조건의 자연의 풍화마찰을 모사한 분쇄와, 자연에 의한 광분해를 모사한 자외선의 조사를 위해 제어부(미도시)는 구동부(300)와 조사부(400)를 제어할 수 있다. 제어부(미도시)는 분쇄부(220)의 구동시간을 조절하고, 조사부(400)의 자외선 조사시간을 조절하여 다양한 조건의 풍화가속시험을 가능하게 할 수 있다.Accordingly, the controller (not shown) may control the driving unit 300 and the irradiating unit 400 for pulverization simulating natural weathering friction under various conditions and irradiation of ultraviolet rays simulating photolysis caused by nature. The control unit (not shown) may adjust the driving time of the crushing unit 220 and adjust the ultraviolet irradiation time of the irradiation unit 400 to enable the accelerated weathering test under various conditions.

제어부(미도시)는 기 설정된 구동부(300)의 구동시간 및 조사부(400)의 조사시간에 따라 플라스틱(10)을 분쇄하고 플라스틱(10)에 자외선을 조사할 수 있다.The control unit (not shown) may crush the plastic 10 according to the preset driving time of the driving unit 300 and the irradiation time of the irradiation unit 400 and irradiate the plastic 10 with ultraviolet rays.

또한, 상기 실린더용기부(200)의 높낮이를 조절할 수 있도록 상기 본체(100)와 상기 거치대(110) 사이에 설치되는 승강부(500); 를 더 포함할 수 있다.In addition, the lifting unit 500 installed between the main body 100 and the cradle 110 so as to adjust the height of the cylinder container unit 200; may further include.

승강부(500)는 실린더용기부(200)를 구성하고 있는 거치대(110)를 위로 올리거나 내려 실린더용기부(200)의 높낮이를 조절할 수 있다. 승강부(500)의 높낮이 조절을 통해 실린더용기부(200)가 조사부(400)에 더 가깝거나 더 멀게 위치하도록 구성할 수 있는 것이다. The lifting unit 500 can adjust the height of the cylinder vessel unit 200 by raising or lowering the holder 110 constituting the cylinder vessel unit 200 upwards. By adjusting the height of the lifting unit 500 , the cylinder container unit 200 may be configured to be located closer to or further away from the irradiation unit 400 .

승강부(500)는 본체(100)와 거치대(110)의 사이에 설치할 수 있다. 승강부(500)는 거치대(110)의 아래에 위치하도록 구성하고 본체(100)의 바닥에 설치하여 고정할 수 있다.The lifting unit 500 may be installed between the main body 100 and the cradle 110 . The lifting unit 500 may be configured to be positioned under the cradle 110 and installed on the floor of the main body 100 to be fixed.

그리고, 본체(100)의 이동을 용이하게 할 수 있도록 본체(100)의 하단에 이동부(600)를 설치할 수 있다. 이동부(600)는 바퀴 등의 이동수단으로 본체(100)의 이동성을 높여줄 수 있다.In addition, the moving unit 600 may be installed at the lower end of the main body 100 to facilitate movement of the main body 100 . The moving unit 600 may increase the mobility of the main body 100 by moving means such as wheels.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치는, 풍화가속시험법을 적용하여 플라스틱을 인공적으로 미세플라스틱으로 변환하여 미세플라스틱의 형태학적 분석 및 내부구조를 분석할 수 있는 것이다.As such, the apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention converts plastics into microplastics artificially by applying the accelerated weathering test method to analyze the morphological and internal structures of microplastics. that can be analyzed.

풍화가속시험법을 사용하여 인공적은 파편화 및 가속화 과정을 적용하여 실제 자연에 존재하는 미세플라스틱과 유사한 미세플라스틱을 제조하여 미세플라스틱의 위해성 평가를 용이하게 할 수 있는 것이다. 이때, 본 발명에 사용하는 플라스틱은 폴리스티렌 비드를 사용할 수 있다.By applying the artificial fragmentation and acceleration process using the accelerated weathering test method, it is possible to manufacture microplastics similar to microplastics that actually exist in nature, thereby facilitating risk assessment of microplastics. In this case, polystyrene beads may be used as the plastic used in the present invention.

본 발명에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치를 사용한 미세플라스틱의 제조과정을 살펴보면, 플라스틱(10)을 먼저 실린더용기부(200)에 투입하고, 풍화마찰 과정을 위해 분쇄부(220)에 의해 분쇄된다. 투입된 플라스틱(10)은 최대 속도로 일정 시간에 따라 분쇄된다. 분쇄부(220)의 속도는 설정에 따라 조절될 수 있을 것이다.Looking at the manufacturing process of microplastics using the microplastic manufacturing apparatus for application of the accelerated weathering test according to the present invention, the plastic 10 is first put into the cylinder container 200, and then the crushing unit 220 for the weathering and friction process. ) is crushed by The injected plastic 10 is pulverized according to a predetermined time at the maximum speed. The speed of the crusher 220 may be adjusted according to settings.

분쇄과정에 있는 플라스틱(10)에 광분해 과정을 위해 조사부(400)에서 자외선을 조사한다. 조사부(400)는 UV-Ramp 등의 등으로써, 본체(100)의 내부에서 실린더용기부(200)를 향해 소비전력 125W로 자외선을 조사한다. 조사기간은 설정에 따라 달라질 수 있다.The plastic 10 in the crushing process is irradiated with ultraviolet rays from the irradiator 400 for the photolysis process. The irradiation unit 400, such as a UV-Ramp, irradiates ultraviolet rays with power consumption of 125W toward the cylinder container unit 200 from the inside of the main body 100 . The irradiation period may vary depending on the setting.

즉, 풍화마찰과 광분해는 자연에서 동시에 일어나는 것이 일반적이기 때문에 이를 최대한 유사하게 모사하기 위해 분쇄부(220)와 조사부(400)는 동시에 구동되는 것이다.That is, since weathering friction and photolysis generally occur simultaneously in nature, the crushing unit 220 and the irradiation unit 400 are simultaneously driven to simulate them as closely as possible.

도 2를 참조하면, 투입한 플라스틱(10)이 시간에 따라 분쇄되어 미세플라스틱으로 변화한 것을 보여준다. 30초에서 180초까지 분쇄된 미세플라스틱을 나타내고 있으며, 지속적으로 분쇄과정을 거칠 경우 자연에서와 유사한 미세플라스틱을 제조할 수 있다.Referring to FIG. 2 , it shows that the injected plastic 10 is pulverized over time and changed into microplastics. It shows microplastics pulverized from 30 seconds to 180 seconds, and if the pulverization process is continuously performed, microplastics similar to those in nature can be produced.

도 3 및 도 4를 참조하면, 분쇄되는 플라스틱(10)에 자외선을 조사하여 광분해되는 것을 볼 수 있다. 자외선의 조사기간은 설정에 따라 달라질 수 있지만, 보통 2주에 걸쳐 조사한다.Referring to FIGS. 3 and 4 , it can be seen that the plastic 10 to be pulverized is photodegraded by irradiating ultraviolet rays. The duration of UV irradiation may vary depending on the setting, but it is usually irradiated over 2 weeks.

도 3 및 도 4는 제조된 미세플라스틱을, 디지털현미경 및 전자현미경(SEM)을 사용하여 표면분석을 진행한 것이다. 디지털현미경으로 분석된 결과 125W로 조사된 경우 7일째 되는 날부터 표면 황변현상이 두드러지게 관측된다. 또한 전자현미경을 통해 미세플라스틱의 크랙 및 기공 현상도 함께 관측된다.3 and 4 show the surface analysis of the manufactured microplastics using a digital microscope and an electron microscope (SEM). As a result of analysis with a digital microscope, when irradiated with 125W, surface yellowing is observed conspicuously from the 7th day. In addition, cracks and pores in microplastics are also observed through an electron microscope.

즉, 이와 같이 미세플라스틱의 형태학적 분석을 수행할 수 있다.That is, it is possible to perform morphological analysis of microplastics in this way.

또한, 투입된 플라스틱은 분쇄되어 미세플라스틱으로 변화함과 동시에 자외선의 조사에 의해 동시에 광분해 과정을 거치게 된다. 도 5 및 도 6은 내부구조분석(IR 및 GPC)을 진행한 것을 보여주는 것으로, IR 분석 결과, 125W의 경우 7일째 되는 날부터 광분해가 일어난다(C=O Carbonyl group 관측). GPC 분석 결과, 광분해가 진행된 미세플라스틱은 광분해가 진행되지 않은 미세플라스틱에서 약 40%의 분자량 감소를 보여준다.In addition, the injected plastic is pulverized and changed to microplastic, and at the same time undergoes a photodegradation process by irradiation of ultraviolet rays. 5 and 6 show that the internal structure analysis (IR and GPC) was performed. As a result of the IR analysis, in the case of 125W, photolysis occurs from the 7th day (C = O Carbonyl group observation). As a result of GPC analysis, the photodegradable microplastic shows a decrease in molecular weight of about 40% compared to the photodegradable microplastic.

즉, 이와 같이 미세플라스틱의 내부구조부석을 수행할 수 있다.That is, it is possible to perform the pumice of the internal structure of the microplastic in this way.

도 5의 결과에 대해 상세히 살펴보면, 도 5는 FT-IR(Fourier Transform Infra-red) 분석을 적용한 폴리스티렌 미세플라스틱 차트이다. 125W 의 자외선 조사량으로 진행한 실험에서, 크기 별로 분류된 7일이 이후부터 공통적으로 1630~1780cm-1 및 1100~1300cm-1 에서 카보닐기(Carbonyl group)가 형성되기 시작하는 것을 볼 수 있다. (빨간색 동그라미). 카보닐기는 고분자 관능기 중 하나로 자외선 에너지를 흡수하여 고분자의 광분해를 촉진시키면 나타나는 관능기이다. 자외선에 노출된 시간과 비례하여 최고점이 증가하였으며, 자외선에 노출되는 시간 동안 지속적으로 풍화가 진행되는 것을 확인할 수 있다. 실제로, 분석 IR의 ATR 탐침으로 압력을 가했을 때, 플라스틱 표면에 크랙현상으로 인해 부서지기 쉬운 형태를 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 핸들링에 의해 마찰을 주었을 때, 변색된 가루와 함께 탈착되는 현상을 확인할 수 있다.Looking at the results of FIG. 5 in detail, FIG. 5 is a polystyrene microplastic chart to which Fourier Transform Infra-red (FT-IR) analysis is applied. In an experiment conducted with an ultraviolet irradiation dose of 125W, it can be seen that carbonyl groups start to form at 1630 to 1780 cm -1 and 1100 to 1300 cm -1 in common after 7 days classified by size. (red circle). The carbonyl group is one of the polymer functional groups, and is a functional group that appears when photolysis of the polymer is accelerated by absorbing ultraviolet energy. The peak increased in proportion to the time of exposure to UV light, and it can be seen that weathering continues during the time exposed to UV light. In fact, when pressure is applied with the ATR probe of analytical IR, it can be confirmed that the plastic surface appears brittle due to cracking. In addition, when friction is applied by handling, it can be confirmed that the phenomenon is detached together with the discolored powder.

결론적으로, 풍화작용에 가장 크게 기인하는 인자는 자외선 노출인 것으로 볼 수 있으며, 본 발명에 따른 장치를 사용한 실험에서 자외선 조사량의 크기가 클수록 미세플라스틱의 풍화가속이 더욱 가속화 되는 것을 볼 수 있다.In conclusion, it can be seen that the factor most attributable to the weathering is UV exposure, and in the experiment using the device according to the present invention, it can be seen that the larger the size of UV irradiation, the more accelerated the weathering of microplastics.

또한, 도 6의 결과에 대해 상세히 살펴보면, 순수 폴리스티렌 미세플라스틱과 본 발명에 따른 장치를 사용한 풍화가속실험을 통해 인위 제작된 미세플라스틱의 내부 구조 변화를 고찰하기 위해 GPC(Gel Permeation Chromatograph)분석을 통해 분자량 차이를 확인할 수 있다. 측정 조건(Solvent: THF(Tetrahydrofuran), Temp.: 35℃, Flow rate: 1ml/min)에서, 순수 폴리스티렌 미세플라스틱은 217,226의 분자량을, 본 발명에 따른 장치를 사용한 풍화가속실험을 통한 미세플라스틱은 약 40%이상 감소한 135,905의 분자량을 나타내는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 장치를 적용한 풍화가속 실험의 유효성을 확인할 수 있다. 또한, 풍화가속실험에 따른 분석 프로토콜로도 활용할 수 있는 분석법으로도 활용될 수 있을 것이다.In addition, looking at the results of FIG. 6 in detail, in order to examine the internal structural changes of pure polystyrene microplastics and artificially manufactured microplastics through accelerated weathering experiments using the device according to the present invention, Gel Permeation Chromatograph (GPC) analysis was performed. A difference in molecular weight can be observed. Under the measurement conditions (Solvent: THF (Tetrahydrofuran), Temp.: 35°C, Flow rate: 1ml/min), the pure polystyrene microplastic had a molecular weight of 217,226, and the microplastic through the weathering acceleration test using the device according to the present invention was It can be seen that the molecular weight of 135,905 is reduced by about 40% or more. As described above, the effectiveness of the weathering acceleration experiment to which the device according to the present invention is applied can be confirmed. In addition, it may be used as an analysis method that can be used as an analysis protocol according to the accelerated weathering experiment.

그리고 풍화마찰을 위한 분쇄는 0~14일의 기간으로 진행할 수 있으며, 광분해를 위한 자외선의 조사는 소비전력 125W에 0~14일의 기간으로 진행할 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 기간 또는 소비전력은 시험조건에 따라 달라질 수 있다.And grinding for weathering and friction can be carried out for a period of 0 to 14 days, and irradiation of ultraviolet rays for photolysis can be carried out for a period of 0 to 14 days at a power consumption of 125W. However, it is not necessarily limited thereto, and the period or power consumption may vary depending on the test conditions.

이렇듯 본 발명의 일 실시예에 따른 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치는 풍화가속시험법을 적용하여 실제 해양 등 자연에서 존재하는 미세플라스틱을 모사하여 제조할 수 있다.As such, the apparatus for manufacturing microplastics for applying the accelerated weathering test method according to an embodiment of the present invention can be manufactured by simulating microplastics existing in nature, such as the ocean, by applying the accelerated weathering test method.

또한, 미세플라스틱의 인공적 파편화 및 가속화 되는 과정을 실시간 모니터링 할 수 있어 수상 및 육상 동물의 위해성 평가에 적시적으로 적용될 수 있으며, 실제 해양 등 자연에 존재하는 미세플라스틱을 수집하지 않아도 된다.In addition, it is possible to monitor the artificial fragmentation and accelerated process of microplastics in real time, so it can be applied in a timely manner to risk assessment of aquatic and terrestrial animals, and it is not necessary to collect microplastics that exist in nature, such as the real ocean.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.The embodiments of the present invention described above are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and substitutions falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 : 플라스틱
100 : 본체
110 : 거치대
200 : 실린더용기부
210 : 투입구
220 : 분쇄부
300 : 구동부
400 : 조사부
500 : 승강부
600 : 이동부10: plastic
100: body
110: cradle
200: cylinder container part
210: inlet
220: crushing unit
300: drive unit
400: investigation unit
500: elevator
600: moving part

Claims (5)

내부에 거치대를 구비하는 본체;
상기 거치대에 구비되는 상부에 투입구를 형성한 투명한 실린더용기부;
상기 투입구로 투입되는 플라스틱을 회전에 의해 분쇄하도록 상기 실린더용기부 하부에 내장되는 분쇄부;
상기 실린더용기부 하단에 설치되어 상기 분쇄부를 회전시키는 구동부;
상기 실린더용기부에서 분쇄되는 플라스틱에 자외선을 조사하는 상기 본체 내측에 구비되는 조사부; 를
포함하는 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치.
a body having a cradle therein;
a transparent cylinder container having an inlet at an upper portion provided on the cradle;
a pulverizing unit built into the lower part of the cylinder container to pulverize the plastic introduced into the inlet by rotation;
a driving unit installed at the lower end of the cylinder container to rotate the crushing unit;
an irradiation unit provided inside the body for irradiating ultraviolet rays to the plastic crushed by the cylinder container unit; cast
A microplastic manufacturing device for the application of the accelerated weathering test method.
 제 1 항에 있어서,
상기 분쇄부는,
하나 또는 둘 이상의 파쇄 칼날로 구성되는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치.
The method of claim 1,
The crushing unit,
An apparatus for manufacturing microplastics for the application of the accelerated weathering test, which consists of one or more crushing blades.
 제 1 항에 있어서,
상기 조사부는,
상기 본체 내부 상면 및 측면에 복수 개가 설치되는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치.
The method of claim 1,
The investigation unit,
A microplastic manufacturing apparatus for the application of the accelerated weathering test method, in which a plurality are installed on the upper surface and the side surface of the inner body.
 제 1 항에 있어서,
상기 구동부를 제어하여 상기 분쇄부의 구동시간을 조절하고, 상기 조사부를 제어하여 상기 조사부의 조사시간을 조절하는 제어부; 를
더 포함하는, 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치.
The method of claim 1,
a control unit controlling the driving unit to adjust the driving time of the crushing unit, and controlling the irradiation unit to adjust the irradiation time of the irradiation unit; cast
Further comprising, a microplastic manufacturing device for the application of the accelerated weathering test method.
 제 1 항에 있어서,
상기 실린더용기부의 높낮이를 조절할 수 있도록 상기 본체와 상기 거치대 사이에 설치되는 승강부; 를
더 포함하는 풍화가속시험법 적용을 위한 미세플라스틱 제조 장치.
The method of claim 1,
a lifting unit installed between the main body and the cradle to adjust the height of the cylinder container unit; cast
Microplastic manufacturing device for the application of the accelerated weathering test method further comprising.
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