KR102427741B1 - 톱니 드럼형 유회수 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 중심이 회전축에 결합하여 회전축과 함께 회전하고, 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부를 형성하며, 일측이 오일이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 상기 톱니부에 의해 상기 오일을 회수하도록 구비되는 회수드럼; 및 오일분리액체를 포함하면서 상기 회수드럼의 타측에 배치되어, 상기 회수드럼의 회전에 따라 상기 회수드럼의 타측에서 상기 톱니부가 상기 오일분리액체 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 상기 오일분리액체가 인접하는 상기 톱니부의 사이공간에 유입되면서 상기 오일이 상기 톱니부에서 분리되도록 구비되는 분리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 회수드럼의 일측에서 톱니부에 의해 회수한 오일을 회수드럼의 타측에서 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 분리시킴으로써, 회수드럼 표면에 오일 찌꺼기가 남아있지 않게 되어, 수중에 유출된 오일을 회수하는 작업을 지속적으로 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 톱니부에 의해 회수된 오일이 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 모두 분리됨으로써, 회수드럼으로부터 분리되지 못하여 회수드럼 상에 잔류된 오일이 다시 수중으로 유출되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

톱니 드럼형 유회수 장치{TOOTHED DRUM TYPE OIL RECOVERY DEVICE}
본 발명은 수중에 유출된 오일을 회수하는 유회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외주면 둘레에 톱니부가 형성된 회수드럼에 의해 수중에 유출된 오일을 회수하는 톱니 드럼형 유회수 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 원인으로 인해, 해양이나 강에서 오일 유출 사고가 빈번하게 일어나고 있으며, 해양나 강에서 오일 유출사고가 발생하는 경우, 해수나 강물의 표면에 오일이나 위험유해물질(HNS; Hazardous & Noxious Substance)이 주변으로 빠르게 전파되어 심각한 환경오염을 초래한다.
따라서, 이러한 수질오염을 방지하기 위해서는, 해양이나 강에서 운행되는 선박 등의 다양한 이동수단의 사고를 미연에 방지하는 것이 무엇보다 중요하며, 오일이나 HNS의 유출사고가 발생하였을 때에는 유출된 오일이나 HNS를 신속히 제거하는 것이 중요하다.
한편, 오일이 유출되었을 때는 통상적으로 오일이 떠다니는 수면에 유화제를 살포하여 오일을 바다나 강의 바닥으로 가라앉게 하는 방법이나, 해안까지 오염물질이 전파된 후에 흡착포를 써서 해안의 오일을 제거하는 방법 등이 사용된다.
그러나, 유화제는 오일을 바닥에 가라앉혀 2차적인 오염을 발생시키는 문제가 있고, 흡착포에 의한 오일 제거는 오염물질의 전파가 이미 심각하게 진행된 후에야 사용될 수 있는 방법이므로 오일 유출 발생 직후에 오일의 확산을 효과적으로 차단하고 회수하는 기술의 개발이 요구된다.
오일을 회수하기 위해서 오일스키머(oil skimmer)를 이용하기도 하는데 회수 중에 물을 더 많이 회수하게 되어 회수된 오일저장소에 오일보다 물이 더 많이 저장되는 상황이 발생하여 오일회수 효율이 낮은 특징을 가진 것으로 보고된다.
한편, 위와 같은 방법 외에, 표면의 친수성과 소수성과 같은 표면에너지를 조절함으로써 유출된 오일을 물에서부터 분리하는 유수분리방법이 있다.
이와 같은 유수분리방법은 크게 표면에너지가 낮은 초소수성 필터를 이용하여 기름은 통과시키고 물은 거르는 방법과, 표면에너지가 높은 친수성 혹은 초친수성 필터를 이용하여 물은 통과시키고 필터 사이에 형성된 수막에 의해 기름은 통과시키지 않는 방법으로 나눌 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 종래에는 해양 또는 강에 유출된 오일을 제거하기 위하여 흡착포, 유화제 및 친유성 소재를 포함하는 오일 스키머 등은 오일 회수 성능이 우수하지 못하므로, 친수성 소재를 포함하여 물과 오일을 분리해내는 장비에 관한 개발이 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제10-0711296호 (2007.04.25 등록)
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 회수드럼의 일측에서 톱니부에 의해 회수한 오일을 회수드럼의 타측에서 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 분리시킴으로써, 회수드럼 표면에 오일 찌꺼기가 남아있지 않게 되어, 수중에 유출된 오일을 회수하는 작업을 지속적으로 수행할 수 있는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 톱니부에 의해 회수된 오일이 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 모두 분리됨으로써, 회수드럼으로부터 분리되지 못하여 회수드럼 상에 잔류된 오일이 다시 수중으로 유출되는 현상을 방지할 수 있는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 중심이 회전축에 결합하여 회전축과 함께 회전하고, 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부를 형성하며, 일측이 오일이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 상기 톱니부에 의해 상기 오일을 회수하도록 구비되는 회수드럼; 및 오일분리액체를 포함하면서 상기 회수드럼의 타측에 배치되어, 상기 회수드럼의 회전에 따라 상기 회수드럼의 타측에서 상기 톱니부가 상기 오일분리액체 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 상기 오일분리액체가 인접하는 상기 톱니부의 사이공간에 유입되면서 상기 오일이 상기 톱니부에서 분리되도록 구비되는 분리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
또한, 상기 톱니부는 친수성 소재로 이루어지고, 상기 오일분리액체는 물인 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
또한, 상기 톱니부는 내부에 수분을 흡수하는 다공성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
또한, 상기 톱니부는 톱니전면부의 전면경사각과 톱니후면부의 후면경사각이 각각 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
또한, 상기 톱니부의 높이는 1mm ~ 6mm로 형성되고, 폭은 1mm ~ 6mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
또한, 상기 톱니부는 나노 헤어, 나노 섬유, 나노 필라, 나노 로드 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 형태를 갖는 나노 구조가 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 회수드럼의 일측에서 톱니부에 의해 회수한 오일을 회수드럼의 타측에서 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 분리시킴으로써, 회수드럼 표면에 오일 찌꺼기가 남아있지 않게 되어, 수중에 유출된 오일을 회수하는 작업을 지속적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 톱니부에 의해 회수된 오일이 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 모두 분리됨으로써, 회수드럼으로부터 분리되지 못하여 회수드럼 상에 잔류된 오일이 다시 수중으로 유출되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 톱니 드럼형 유회수 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회수드럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 톱니부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부에서 오일이 분리되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부에서 오일이 분리되는 모습을 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부가 오일분리액체 속으로 이동할 때, 톱니부에 대한 오일분리액체의 상대 속도 벡터장을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 톱니 드럼형 유회수 장치가 수중에 유출된 오일을 회수하는 모습을 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 톱니 드럼형 유회수 장치는, 중심이 회전축(10)에 결합하여 회전축(10)과 함께 회전하고, 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부(130)를 형성하며, 일측이 오일(O)이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 톱니부(130)에 의해 오일(O)을 회수하도록 구비되는 회수드럼(100); 및 오일분리액체(L)를 포함하면서 회수드럼(100)의 타측에 배치되어, 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 타측에서 톱니부(130)가 오일분리액체(L) 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 오일분리액체(L)가 인접하는 톱니부(130)의 사이공간에 유입되면서 오일(O)이 톱니부(130)에서 분리되도록 구비되는 분리부(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 회수드럼(100)은 중심이 회전축(10)에 결합하여 회전축(10)과 함께 회전하고, 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부(130)를 형성하며, 일측이 오일(O)이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 톱니부(130)에 의해 오일(O)을 회수하도록 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회수드럼(100)은 대략 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 이때 회수드럼(100)은 반지름이 수 센티미터 내지 수 미터 길이로 다양하게 형성될 수 있다.
회수드럼(100)의 중심부에는 축결합홀(110)이 관통 형성되며, 회수드럼(100)은 축결합홀(110)에 의해 회전축(10)을 삽입시켜 회전축(10)과 결합한다.
한편, 회전축(10)은 수중에 유출된 오일(O)을 회수하는 선박의 전방부에 장착되어, 외부에 구비되는 구동수단(미도시)에 결합하여, 구동수단에 의해 제동되는 동력에 의해 회전하도록 구비될 수 있다.
이때, 구동수단은 회전축(10)에 동력을 제공할 수 있는 동력장치로 구비될 수 있고, 일예로 구동수단은 전동모터 등으로 구비될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 유회수 장치는 오일을 회수하는 선박의 전방부에 장착되어 수중에 유출된 오일(O)을 회수하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 회수드럼(100)은 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부(130)를 형성하여, 회전에 따라 톱니부(130)에 의해 수중에 유출된 오일(O)을 회수하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 회수드럼(100)은 일측이 오일(O)이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 톱니부(130)에 의해 오일(O)을 회수하도록 구비된다.
본 발명에 따른 회수드럼(100)은 일측이 오일(O)이 유출된 수중에 배치되는데, 회수드럼(100)은 일측에서 타측방향으로 회전함에 따라 인접하는 톱니부(130) 사이공간에 오일(O)을 유입시키거나, 톱니부(130)의 끝단부에 오일(O)을 부착시키면서 수중에 유출된 오일(O)을 회수하게 된다.
이때, 톱니부(130)에 의해 회수된 오일(O)은 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 일측에서 타측으로 이동하게 된다.
회수드럼(100)의 타측으로 이동한 오일(O)은 회수드럼(100)의 타측에 구비되는 분리부(200)에 의해 톱니부(130)에서 분리되어 최종적으로 회수되는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
이어서, 분리부(200)는 오일분리액체(L)를 포함하면서 회수드럼(100)의 타측에 배치되어, 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 타측에서 톱니부(130)가 오일분리액체(L) 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 오일분리액체(L)가 인접하는 톱니부(130)의 사이공간에 유입되면서 오일(O)이 톱니부(130)에서 분리되도록 구비된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분리부(200)는 회수드럼(100)의 타측에 배치되어, 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 일측에서 타측으로 이동하는 오일(O)을 회수드럼(100)에서 분리해내도록 구비된다.
회수드럼(100)이 회전함에 따라 회수드럼(100)의 타측에서는 톱니부(130)가 분리부(200)에 구비되는 오일분리액체(L) 속으로 이동하는데, 이때 톱니부(130)에 회수된 오일(O)이 오일분리액체(L)에 의해 톱니부(130)로부터 분리된다.
더욱 상세하게, 톱니부(130)에 의해 회수된 오일(O)은, 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 타측에서 톱니부(130)가 오일분리액체(L) 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 오일분리액체(L)가 인접하는 톱니부(130)의 사이공간에 유입되면서 톱니부(130)에서 분리된다.
이와 같은 오일(O)의 분리 과정을 도 5를 참조하여 설명하면, 회수드럼(100)의 회전에 따라 톱니부(130)가 분리부(200)에 구비되는 오일분리액체(L) 속으로 이동하면(도 5(a)), 모세관 흡입 현상으로 인해 오일분리액체(L)가 인접하는 톱니부(130) 사이공간으로 급격히 유입되면서, 톱니부(130) 사이공간에 회수된 오일(O)을 밀어내고(도 5 (b)), 톱니부(130) 사이공간에 오일분리액체(L)가 계속적으로 유입됨에 따라 오일(O)은 톱니부(130)에서 최종적으로 분리되게 된다(도 5(c)).
한편, 도 6에는 실제로 톱니부(130)가 오일분리액체(L) 내부로 이동함에 따라, 모세관 흡입 현상에 의해 오일(O)이 톱니부(130)로부터 분리되는 모습이 나타나 있다.
또한, 도 7에는 톱니부(130)가 오일분리액체(L) 속으로 이동할 때, 톱니부(130)에 대한 오일분리액체(L)의 상대 속도 벡터장이 나타나 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 모세관 흡입 현상에 의해 오일분리액체(L)가 인접하는 톱니부(130) 사이공간에 유입되면서 톱니부(130)로부터 오일(O)이 분리되는 것을 알 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분리부(200)는 회수드럼(100)의 타측에 배치되되, 오일분리액체(L)를 포함할 수 있도록 일예로 수조(水槽) 형태로 구비될 수 있다.
이때, 분리부(200)의 일측에는 오일분리액체(L)가 유입되는 액체유입구(210)가 형성되고 타측에는 오일분리액체(L)가 배출되는 액체배출구(230)가 형성될 수 있다.
분리부(200)는 외부에 구비되는 펌프(미도시) 등의 수단에 의해 일측의 액체유입구(210)로 오일분리액체(L)를 유입시키면서 타측의 액체배출구(230)로 오일분리액체(L)를 배출시켜, 오일분리액체(L)가 분리부(200) 내부에서 순환하도록 구비시킬 수 있다.
이로써, 톱니부(130)로부터 분리된 오일(O)은 분리부(200) 내부를 순환하는 오일분리액체(L)와 함께 액체배출구(230)로 배출될 수 있으며, 액체배출구(230)로 배출된 오일은 분리부(200)에 인접하여 구비되는 오일회수탱크(미도시)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유회수 장치는 회수드럼(100)의 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부(130)를 형성하여, 일측에서는 수중에 유출된 오일(O)을 톱니부(130)에 의해 회수되도록 하고, 타측에서는 분리부(200)에 의해 톱니부(130)에서 오일(O)을 분리하여, 오일(O)이 분리부(200)의 액체배출구(230)로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 8에는 본 발명에 따른 유회수 장치가 실제로 작동하는 모습이 나타나 있으며, 도 8에 나타난 바와 같이 수중에 유출된 오일(O)은 회수드럼(100)의 일측에서 회수되어, 회수드럼(100)의 회전에 따라 회수드럼(100)의 일측에서 타측으로 이동한 뒤, 회수드럼(100)의 타측에서 분리되어 최종적으로 회수된다.
즉, 본 발명에 따른 유회수 장치는 회수드럼(100)의 일측에서는 오일(O)의 회수가 수행되고, 타측에서는 오일(O)의 분리가 수행되는데, 이때 회수드럼(100)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 톱니부(130)의 소재, 형상 및 크기 등을 다양하게 구성하여 회수드럼(100) 일측에서의 오일회수기능 및 회수드럼(100) 타측에서의 오일분리기능에 대한 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 유회수 장치의 오일회수기능 및 오일분리기능의 성능을 향상시키기 위한 톱니부(130)의 여러가지 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 톱니부(130)는 친수성 소재로 이루어질 수 있으며, 이때 전술한 오일분리액체(L)는 물(water)로 구비될 수 있다.
톱니부(130)가 친수성 소재로 이루어지고 오일분리액체(L)가 물로 구비됨으로써, 톱니부(130)와 오일분리액체(L) 사이에서 발생하는 모세관 흡입 현상이 극대화될 수 있으며, 이에 따라 톱니부(130)로부터의 오일(O)의 분리가 더욱 용이해질 수 있다.
또한, 톱니부(130)가 친수성 소재로 이루어지는 경우 수분에 의해 톱니부(130)에 회수된 오일(O)이 톱니부(130) 표면에 직접 접촉하여 부착되는 현상이 방지되어, 톱니부(130)로부터의 오일(O)의 분리가 더욱 용이해질 수 있다.
한편, 톱니부(130)는 내부에 수분을 흡수하는 다공성 소재로 이루어질 수 있는데, 톱니부(130)가 내부에 수분을 흡수하는 다공성 소재로 이루어짐으로써, 톱니부(130)의 표면이 수분에 의해 젖어 있는 상태를 유지하도록 할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 톱니부(130)는 마이크로 포어(micro pore)를 형성하는 다공성 소재로 구비될 수 있으며, 이때 포어의 크기는 10㎛ ~ 100㎛로 형성될 수 있다.
톱니부(130)의 표면이 수분에 의해 젖어있는 경우, 수분에 의해 톱니부(130)에 회수된 오일(O)이 톱니부(130) 표면에 직접 접촉하여 부착되는 현상이 방지될 수 있으며, 이에 따라 톱니부(130)로부터의 오일(O)의 분리가 더욱 용이해질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부(130)는 친수성을 향상시키기 위해 표면에 나노구조를 형성할 수 있다.
여기서, 나노구조는 나노 헤어(nano-hair), 나노 섬유(nanofiber), 나노 필라(nano-pillar), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 형태일 수 있다.
또한, 나노구조의 높이는 1㎛ 이상, 폭은 2㎛ 이하로 형성될 수 있으며, 나노구조 사이의 간격은 2㎛ 이하로 형성될 수 있다.
톱니부(130)의 표면에 나노구조가 형성되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 톱니부(130)의 친수성이 향상되어 톱니부(130) 표면에 수막(M)이 형성될 수 있는데, 이에 따라 톱니부(130)와 오일(O)의 접촉면을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 톱니부(130)로부터 오일(O)의 분리가 더욱 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 톱니부(130)는 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)과 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 각각 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 톱니부(130)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)과 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 상호 동일하게 형성되어 톱니전면부(131)와 톱니후면부(133)가 대칭적으로 형성될 수도 있고, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)과 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 각각 상이하게 형성되어 톱니전면부(131)와 톱니후면부(133)가 비대칭적으로 형성될 수도 있다.
이때, 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)은 45°~ 75°로 형성되고, 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)은 45°~ 75°로 형성될 수 있다.
일예로, 톱니부(130)는 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1) 및 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 모두 45°로 형성되어, 톱니전면부(131)와 톱니후면부(133)가 대칭적으로 형성될 수 있다.
여기서, 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)과 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)을 각각 상이하게 형성하여, 톱니전면부(131)와 톱니후면부(133)를 비대칭적으로 형성함으로써, 회수드럼(100)의 오일회수기능 및 오일분리기능의 성능을 향상시킬 수 있다.
일예로, 톱니부(130)는 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1) 보다 크게 형성될 수 있으며, 특히 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)이 45°로 형성되고, 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 75°로 형성될 수 있다.
이러한 경우, 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 보다 급하게 형성됨으로써, 회수드럼(100)의 일측에서 수행되는 톱니부(130)에 의한 오일(O)의 회수가 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.
다른 예로, 톱니부(130)는 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)이 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2) 보다 크게 형성될 수 있으며, 특히 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)이 75°로 형성되고, 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)이 45°로 형성될 수 있다.
이러한 경우, 회수드럼(100)의 타측에서 톱니전면부(131)와 오일분리액체(L) 표면이 이루는 각도가 보다 감소하여, 톱니전면부(131)로부터 시작되는 오일분리액체(L)의 모세관 흡입 현상이 더욱 용이하게 발생할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 톱니전면부(131)의 전면경사각(θ1)과 톱니후면부(133)의 후면경사각(θ2)을 동일하게 형성시키거나, 각각 상이하게 형성시킴으로써 회수드럼(100)의 오일회수기능 및 오일분리기능의 성능을 향상시킬 수 있다.
이어서, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 톱니부(130a)는 톱니전면부(131a) 및 톱니후면부(133a) 중 어느 하나 이상이 만곡된 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 톱니부(130)는 톱니전면부(131) 및 톱니후면부(133)가 모두 평면 형상으로 형성될 수도 있지만, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 만곡된 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
일예로, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 톱니부(130a)는 톱니전면부(131a) 및 톱니후면부(133a)가 모두 톱니부(130a)의 내측으로 만곡된 곡면 형상으로 형성될 수 있으며, 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 톱니부(130a)는 톱니전면부(131a) 및 톱니후면부(133a) 중 어느 하나만이 만곡된 곡면 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 톱니부(130a)가 친수성 소재로 이루어지는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 톱니부(130a)에 의해 회수된 오일(O)은 톱니부(130a)의 끝단부 표면에 주로 접촉되어 있고, 끝단부 이외의 부분에는 친수성에 의해 오일(O)이 직접적으로 접촉되어 있지 않다.
이에, 톱니전면부(131a) 및 톱니후면부(133a)를 만곡된 곡면 형상으로 형성하여 톱니부(130a) 끝단부에서의 오일(O)과의 접촉면을 최소화시킬 수 있으며, 이에 따라 톱니부(130a)로부터 오일(O)의 분리가 더욱 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 톱니부(130b)는 톱니전면부(131b) 및 톱니후면부(133b)가 모두 톱니부(130b)의 내측으로 만곡된 곡면 형상으로 형성되되, 톱니전면부(131b)의 곡률 반경과 톱니후면부(133b)의 곡률 반경이 각각 상이하게 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 톱니부(130b)는 톱니전면부(131b) 및 톱니후면부(133b)가 모두 톱니부(130b)의 내측으로 만곡된 곡면 형상으로 형성되되, 톱니전면부(131b)의 곡률 반경이 톱니후면부(133b)의 곡률 반경 보다 크게 형성될 수 있다.
이와 같이 톱니전면부(131b)의 곡률 반경을 톱니후면부(133b)의 곡률 반경 보다 크게 형성함으로써, 회수드럼(100)의 일측에서 수행되는 톱니부(130b)에 의한 오일(O)의 회수가 더욱 용이하게 이루어질 수 있으며, 또한 회수드럼(100)의 타측에서 수행되는 오일분리액체(L)의 모세관 흡입 현상이 더욱 용이하게 발생할 수 있는 효과가 있다.
톱니전면부(131b)의 경우 곡률 반경이 커질수록, 회수드럼(100) 타측에서 톱니전면부(131b)의 경사도가 보다 작아지기 때문에 오일분리액체(L)의 모세관 흡입 현상이 더욱 용이하게 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 톱니후면부(133b)의 경우 곡률 반경이 작을수록, 회수드럼(100) 일측에서 오일(O) 회수할 때에 오일(O)이 톱니후면부(133b)로부터 다시 흘러내리지 않게 되기 때문이다.
이어서, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 톱니부(130c)는 인접하는 톱니부(130c) 사이공간에 액체수용홈(135c)이 형성될 수 있다.
톱니부(130c) 사이공간에 형성된 액체수용홈(135c)에는 소정의 액체가 유입될 수 있는데, 액체수용홈(135c)에 유입된 액체에 의해 톱니부(130c)와 오일(O)의 접촉면이 최소화될 수 있으며, 이에 따라 톱니부(130a)로부터 오일(O)의 분리가 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.
여기서, 액체수용홈(135c)에 유입되는 액체는 회수드럼(100) 일측의 수중에서 유입된 물일 수도 있고, 분리부(200)에서 유입된 오일분리액체(L)일 수도 있다.
이어서, 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부(130)의 높이(h)는 1mm ~ 6mm로 형성되고, 폭(w)은 1mm ~ 6mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 톱니부(130)의 높이(h) 및 폭(w)은 도 2에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
톱니부(130)의 높이(h) 및 폭(w)을 너무 크게 형성하는 경우 모세관 흡입 현상이 발생하는 영역이 톱니부(130)의 크기에 비해 너무 국부적으로 형성되어, 톱니부(130)로부터 오일(O)의 분리가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
반대로, 톱니부(130)의 높이(h) 및 폭(w)을 너무 작게 형성하는 경우 모세관 흡입 현성과 이로 인한 오일(O) 분리가 구분되어 발생하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부(130)는 물의 capillary length(=2.7mm)을 고려하여, 높이(h) 및 폭(w)이 각각 1mm ~ 6mm로 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 톱니부(130)의 두께(t)는 3mm 이상으로 형성될 수 있는데, 톱니부(130)의 두께(t)가 3mm 보다 작게 형성되는 경우, 톱니부(130)의 두께 방향으로의 또 다른 모세관 현상에 의해, 전술한 톱니부(130) 끝단부에서 톱니부(130) 사이의 바닥부로의 모세관 흡입 현상이 원활하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 회수드럼의 일측에서 톱니부에 의해 회수한 오일을 회수드럼의 타측에서 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 분리시킴으로써, 회수드럼 표면에 오일 찌꺼기가 남아있지 않게 되어, 수중에 유출된 오일을 회수하는 작업을 지속적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 톱니부에 의해 회수된 오일이 모세관 흡입 현상에 의해 톱니부로부터 모두 분리됨으로써, 회수드럼으로부터 분리되지 못하여 회수드럼 상에 잔류된 오일이 다시 수중으로 유출되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 회전축
100 : 회수드럼
110 : 축결합홀
130 : 톱니부
200 : 분리부
210 : 액체유입홀
230 : 액체배출홀

Claims (6)

  1. 중심이 회전축에 결합하여 회전축과 함께 회전하고, 외주면 둘레를 따라 다수개의 톱니부를 형성하며, 일측이 오일이 유출된 수중에 배치되어, 회전에 따라 일측에서 상기 톱니부에 의해 상기 오일을 회수하도록 구비되는 회수드럼; 및
    오일분리액체를 포함하면서 상기 회수드럼의 타측에 배치되어, 상기 회수드럼의 회전에 따라 상기 회수드럼의 타측에서 상기 톱니부가 상기 오일분리액체 상으로 이동할 때, 모세관 흡입 현상에 의해 상기 오일분리액체가 인접하는 상기 톱니부의 사이공간에 유입되면서 상기 오일이 상기 톱니부에서 분리되도록 구비되는 분리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 톱니부는 친수성 소재로 이루어지고, 상기 오일분리액체는 물인 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 톱니부는 내부에 수분을 흡수하는 다공성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 톱니부는 톱니전면부의 전면경사각과 톱니후면부의 후면경사각이 각각 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 톱니부의 높이는 1mm ~ 6mm로 형성되고, 폭은 1mm ~ 6mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 톱니부는 나노 헤어, 나노 섬유, 나노 필라, 나노 로드 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 형태를 갖는 나노 구조가 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니 드럼형 유회수 장치.
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