KR102440927B1 - 하천 부유물 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폐플라스틱, 폐비닐을 포함하는 부유물이 하천을 흐르는 하천수와 함께 유입한 후, 상기 부유물과 상기 하천수를 분리하여 회수하는 하천 부유물 분리장치로서, 본체; 상기 폐플라스틱, 상기 폐비닐을 포함하는 상기 부유물이 상기 하천수와 함께 상기 본체 내로 유입되도록 하는 유입부; 상기 본체 내에 배치되고, 상기 본체 내로 유입된 상기 하천수에 의해 발생되는 선회류에 의해 상기 하천수와 상기 부유물이 분리되도록 하는 분리부; 및 상기 분리부에 의해 상기 부유물이 분리된 후 상기 하천수를 상기 본체 외부로 배수하는 배출부를 포함하는 하천 부유물 분리장치를 제공한다.
본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐 등과 함께 유입된 하천수를 선회류를 발생시키는 분리부로 공급하며, 선회류를 발생시키는 분리부의 중심에 근접한 부위로는 상대적으로 작고 가벼운 부유물이 모이므로, 폐플라스틱, 폐비닐을 용이하게 분리하여 회수할 수 있다.

Description

하천 부유물 분리장치{A apparatus for floating waste on a river}

본 발명은 하천 부유물 분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선회류를 발생시켜 하천수를 따라 부유하며 이동하는 부유물을 하천수에서 분리하여 배출할 수 있는 하천 부유물 분리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강줄기나, 소하천으로 흐르는 물에는 플라스틱병, 폐비닐과 같은 각종 오물 및 부유물이 떠다니는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 흐르는 하천에 떠다니는 폐플라스틱, 폐비닐 등은 상수원을 더럽힐 뿐만 아니라, 자연 환경을 파괴하는 문제점이 있다.

또한, 우리나라의 경우 기상특성상 홍수나 태풍이 이어지는 여름철 우기에 에 많이 발생하여 막대한 피해를 가져오기 때문에 문제점으로 제기되고 있는 실정이다.

특히, 폐플라스틱이 상호 마찰하면서 부서지고, 태양의 자외선에 의한 열화현상으로 분해되어 미세플라스틱이 형성되어 바다 오염의 주범으로 인식되고 있다.

한편, 국내에서 발생하는 폐비닐은 혼합배출 플라스틱류와 재활용 가능자원으로 분리 배출된 폐비닐류로 구분될 수 있다.

플라스틱의 종류로는 폴리프로필렌(PP), ABS수지, 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 폴리카보네이트(PC), FRP, PET, 폴리아세탈(POM)등이 있다.

분리 수거된 플라스틱과 폐비닐은 가연성 폐기물로 물질재활용과 에너지재활용으로 이용할 수 있다.

플라스틱 폐비닐의 활용은 폐비닐을 세척, 분쇄의 과정을 거쳐서 다시 플라스틱으로 재생해사 다른 제품을 만드는 원료를 생산하는 것이고. 에너지재활용은 플라스틱 폐비닐로 고형연료를 만들어서 연료로 사용하여 열을 회수하거나 이를 이용하여 발전을 하는 기술이다.

2016년 기준 플라스틱 폐기물 발생량은 약 10.1백만 톤이다. 생활폐기물 중 플라스틱 폐기물의 양이 5.2백만 톤으로 약 50%를 차지하며, 사업장폐기물 중 플라스틱 폐기물이 4.4백만 톤이고 건설폐기물 중 플라스틱 폐기물이 0.5백만 톤이다. 여기서, 플라스틱 폐기물 중, 소각되는 양이 4백만 톤, 재활용되는 양이 5백만 톤, 매립되는 양이 1만톤인 것으로 조사되고 있다(환경부, 2017).

한편, 국내 플라스틱(합성고분자화합물인 합성수지, 합성섬유, 합성고무를 모두 플라스틱의 범위에 포함) 원료 생산량은 2016년 기준으로 2천1백만 톤이며, 이 중 수출량을 제외하고 수입량을 합한 국내 수요량은 1천1백만 톤이고, 플라스틱(합성수지) 국내 수요량은 2016년 기준으로 6백만 톤이다.(한국석유화학협회, 2017)

플라스틱 폐기물의 소각과 매립은 공해를 유발시킬 수 있으므로, 소각이나 매립보다는 재활용을 하면 공해 방지와 수입 대체의 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 산업계 폐비닐은 대부분 단일재질이며 상태가 양호하여 재활용에 문제가 없으나 생활에서 발생하는 폐비닐은 종류가 매우 다양하고 이물질이 혼입되어 재활용이 어려운 실정이므로, 산업계폐비닐과 일반생활계 폐비닐의 성상에 따라 소각, 재활용 등이 선택된다.

한편, 매년 여름 장마철에는 많은 강수량이 기록되는 것이 일반적이다. 많은 강수량에 의해 빗물과 함께 많은 폐플라스틱, 폐비닐 등이 하천으로 유입되어 하천을 오염시키기므로, 하천에 떠다니는 폐플라스틱, 폐비닐 등의 재활용을 위해서는 이를 수거하는 것이 우선된다.

기존에는 하천수의 유속이 느려지는 위치에서 크레인 등을 이용하여 폐플라스틱, 폐비닐 등을 수거하는 방법이 사용되었다.

크레인을 이용하여 수거된 폐플라스틱, 폐비닐은 다양한 종류와 크기의 것들이 혼합되어 있는 상태이고, 폐플라스틱, 폐비닐에는 다양한 이물질이 혼합되어 있다. 나뭇가지, 판넬과 같이 상대적으로 크기가 큰 부유물들은 크레인등을 이용하는 등 용이하게 수집하여 처리할 수 있지만, 병마개와 같이 상대적으로 크기가 작은 부유들은 용이하게 수집하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 다양한 크기의 폐플라스틱, 폐비닐이 수집된 후, 이를 크기별로 분리하는 기술이 필요하다. 또한, 수거된 다양한 종류의 폐비닐에 포함된 이물질을 제거하는 기술이 재활용 비율 향상에 필요한 기술임을 알 수 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 등록특허 10-0576147호를 예시할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하천을 따라 부유하며 이동하는 폐플라스틱, 폐비닐 등의 부유물을 하천수와 함께 유입한 후, 부유물과 하천수에서 부유물을 분리하여 회수할 수 있는 하천 부유물 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

하천수의 흐름으로 선회류를 발생시켜 선회류의 중심으로는 상대적으로 작은 크기의 부유물이 선회류와 함께 회전하고, 선회류의 가장자리로 진행하며 보다 큰 부유물이 회전하도록 하여, 다양한 크기의 폐플라스틱, 폐비닐을 포함하는 부유물을 용이하게 분리하여 회수할 수 있는 하천 부유물 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 하천의 수면 상에 부유하는 폐플라스틱, 폐비닐을 포함하는 부유물을 하천수에서 분리하여 회수하는 부유 폐기물 분리장치로서, 상기 하천에 배치되어, 상기 하천수의 흐름으로 선회류를 발생시켜 상기 하천수와 상기 부유물이 분리되도록 하는 분리부; 상기 분리부에 의해 상기 하천수와 분리된 상기 부유물을 외부로 배출하는 수집 배출부를 포함하는 부유 폐기물 분리장치를 제공한다.

상기 분리부는, 선회류를 발생시키는 싸이클론 몸체와, 상기 하천의 저부에 배치되고, 상부로는 상기 싸이클론 몸체가 배치되는 받침대를 포함할 수 있다.

상기 분리부는, 선회류를 발생시키는 싸이클론 몸체와, 상기 하천의 저부에 배치되고, 상부로는 상기 싸이클론 몸체가 배치되는 받침대를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 싸이클론 몸체는, 하단이 상기 받침대와 결합하는 봉 형상의 중심축과, 상기 중심축의 외주에 형성되는 복수개의 단위날개를 포함하고, 상기 단위 날개는 상기 중심축의 상부 30~50% 부분에 설치되며, 상기 단위날개는 상기 중심축과 이루는 각도가 10~20도로 형성될 수 있다.

상기 수집 배출부는, 상기 선회류의 가장 자리에 모이는 상기 제1 부유물을 분리하는 제1 수집 배출부와, 상기 선회류의 중심으로 모여진 상기 제2 부유물을 분리하는 제2 수집 배출부를 포함할 수 있다.

상기 제1 수집 배출부는, 크레인을 포함할 수 있다.

상기 제2 수집 배출부는, 상기 선회류의 중심으로 배치되어, 상기 하천수와 상기 제2 부유물을 흡입하는 흡입관과, 상기 흡입관 내에 배치되어 상기 흡입관으로 흡입된 상기 하천수와 상기 제2 부유물 중, 상기 제2 부유물을 필터링하고 상기 하천수는 통과시키는 필터와, 상기 필터를 통과한 상기 하천수를 외부로 배수하는 배수펌프를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 하천을 따라 부유하며 이동하는 폐플라스틱, 폐비닐 등의 부유물을 하천수와 함께 유입한 후, 하천수는 방류하고, 부유물만을 분리하여 회수할 수 있다.

또한, 본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐 등과 함께 유입된 하천수를 선회류를 발생시키는 분리부로 공급하며, 선회류를 발생시키는 분리부의 중심에 근접한 부위로는 상대적으로 작고 가벼운 부유물이 모이고, 선회류의 중심부에서 멀어질수록 점차 큰 부유물이 모이도록 하여 폐플라스틱, 폐비닐의 크기별 분리가 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 부유물 분리장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 싸이클론 몸체의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 선단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 부유물 분리장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 부유물 분리장치(100)는 분리부(110) 및 배출부(140)를 포함한다.

분리부(110)는 하천에 배치된다. 보다 상세하게는, 분리부(110)는 하천을 따라 흐르는 하천수의 흐름 내에 배치된다. 도면에서 화살표는 하천수의 흐름을 나타낸다. 부유물 분리 효과의 향상을 위해, 분리부(110)는 복수로 배치될 수 있다.

분리부(110)는 하천수의 흐름으로 선회류를 형성한다.

분리부(110)는 싸이클론 몸체(112)와 받침대(116)를 포함한다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 싸이클론 몸체의 구성을 나타내는 측면도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 선단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 싸이클론 몸체(112)는 중심축(112A)과 중심축(112A)의 외주에 배치되는 복수의 단위 날개(112B)를 포함한다.

상기 싸이클론 몸체(112)는 선회류를 유발한다. 상기 중심축(112A)의 반지름은 1~5m이고, 싸이클론 몸체의 상면의 높이는 수심에 따라 가변가능하며, 평상시 수심의 80~90% 정도인 것이 바람직하다.

그리고 상기 복수의 단위날개(112B)는, 하천 유속에 의해 장치에 미치는 충격력과 저항을 최소화하기 위하여 상기 중심축의 상부 30~50%로 높이에만 장착된다.

상기 단위날개는 상기 중심축과 이루는 각도(θ)가 10~20도로 형성되어, 흐르는 물의 관성력에 의하여 선회류가 형성되도록 한다. 이에 따라 하천수 상부에 부유물질이 상대적으로 압력이 낮은 싸이클론 장치 상부 중앙으로 모이도록 하는 기능을 한다.

중심축(112A)은 후술하는 받침대(116) 상에 수직으로 회전 가능하게 배치된다.

단위 날개(112B)는 소정의 가로 세로 길이를 갖는 직사각형의 플레이트를 절곡하여 소정의 곡률을 갖는 호 형태의 단면으로 이루어짐을 나타낸다.

단위 날개(112B)는 일측이 중심축(112A)의 외주면에 연결된다. 이때, 선회 날개(132)는 받침대(116)의 중심축에 대하여 일정 각도로 엇각을 이루며 연결된다.

받침대(116)는 하천의 저부 바닥면에 배치되고, 상부로는 싸이클론 몸체(112)가 배치되어, 분리 작업 중 싸이클론 몸체(112)가 유지되도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 싸이클론 몸체(112)는 하천수의 흐름을 측방으로 맞는다. 하천수는 싸이클론 몸체(112)의 단위 날개(112B)의 표면에 맞닿은 후, 단위 날개(112B)의 표면을 따라 흐른다. 여기서, 단위 날개(112B)는 소정의 각도로 경사지게 배치되어 있어, 단위 날개(112B)는 하천수의 흐름을 소정의 선회류로 발생시켜 싸이클론 몸체(112) 상부로 향하게 한다.

하천을 부유하는 부유물이 선회류를 만나는 경우, 부유물은 선회류의 흐름과 접한 후, 선회류의 흐름을 따라 함께 이동한다.

즉, 상대적으로 작고 가벼운 부유물들은 선회류의 중심에 근접한 상태에서 이동하고, 상대적으로 크고 무거운 부유물들은 선회류와 함께 흐르면서 원심력에 의해 선회류의 가장자리를 따라 흐르게 된다.

여기서, 선회류의 중심에 근접하여 이동하는 부유물들을 제2 부유물(1B)이라 하기로 하고, 선회류의 가장자리를 따라 흐르는 부유물을 제1 부유물(1A)이라 하기로 한다.

수집 배출부(140)는 싸이클론 몸체(112)에 의해 발생된 선회류와 함께 이동하는 부유물 중, 부유물을 수집하여 분리한다.

수집 배출부(140)는 제1 수집 배출부(140A)와 제2 수집 배출부(140B)를 포함한다.

제1 수집 배출부(140A)는 선회류의 가장자리를 따라 흐르는 제1 부유물(1A)을 수집하여 분리한다.

여기서, 제1 수집 배출부(140A)는 크레인(crane)을 포함한다. 제1 수집 배출부(140A)는 하천의 고수부지에 배치될 수 있다.

부유물 중 상대적으로 큰 물체 예를 들어, 나뭇가지, 판넬과 같은 제1 부유물(1A)은 선회류의 회전과 함께 이동하는 도중 원심력에 의해 선회류의 가장자리를 따라 이동한다.

제1 수집 배출부(140A)는 선회류의 가장자리를 따라 이동하는 제1 부유물(1A)을 들어올려 하천 외부로 배출한다.

제2 수집 배출부(140B)는 선회류의 중심으로 모이는 제2 부유물(1B)을 하천수와 함께 유입한 후, 제2 부유물(1B)을 필터링하여 분리되고, 하천수는 방류한다.

제2 수집 배출부(140B)는 흡입관(142), 필터(144), 배수펌프(P)를 포함한다.

흡입관(142)은 소정의 직경과 길이를 갖는 관으로서, 일단은 선회류의 중심측으로 배치된다. 흡입관(142)의 타단은 하천의 일측으로 배치된다.

이때, 흡입관(142)이 싸이클론 몸체(112)의 상부에서 상향 배치되는 경우 선회류의 흐름을 분산시킬 수 있으므로, 흡입관(142)은 하천 표면을 통해 선회류의 중심측으로 배치되는 것이 바람직하다.

흡입관(142)으로는 선회류의 중심으로 모여서 회전하는 제2 부유물(1B)과 하천수가 함께 흡입된다.

도면에서는 흡입관(142)이 단일개로 배치되지만, 사용자의 필요에 따라 복수개로 배치될 수 있다. 즉, 흡입관(142)은 선회류의 중심에서 가장자리까지 일정 간격으로 복수개가 배치되어, 선회류에 의해 분리된 부유물을 크기별로 분리할 수 있다.

필터(144)는 흡입관(142) 내측에 배치되어 흡입관(142)으로 함께 유입된 제2 부유물과 하천수 중, 하천수는 통과시키고 제2 부유물(1B)에 대해서는 필터링(filtering)을 수행하여, 상대적으로 크기가 작은 제2 부유물(1B)을 분리한다.

필터(144)에서 필터링되어 걸러진 부유물은 별도의 수집 및 처리 과정을 통해 처리된다.

배수펌프(P)는 흡입관(142)의 타단측으로 배치된다.

흡입관(142) 상에는 필터(144)가 배치되어 있어, 하천수가 필터(144)를 통과하는 과정에서 흡입 압력의 저하로 흡입관(142)을 통한 하천수의 흡입이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 배수펌프(P)는 흡입관(142)에 대하여 소정의 흡입력을 인가하여, 흡입관(142)을 통한 하천수와 제2 부유물의 흡입이 용이하게 이루어지도록 한다.

상기와 같은 본 발명은, 하천을 따라 부유하며 이동하는 폐플라스틱, 폐비닐 등의 부유물을 하천수와 함께 유입한 후, 하천수는 방류하고, 부유물만을 분리하여 회수할 수 있다. 또한, 본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐 등과 함께 유입된 하천수를 선회류를 발생시키는 분리부로 공급하며, 선회류를 발생시키는 분리부의 중심에 근접한 부위로는 상대적으로 작고 가벼운 부유물이 모이고, 선회류의 중심부에서 멀어질수록 점차 큰 부유물이 모이도록 하여 폐플라스틱, 폐비닐의 크기별 분리가 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 하천 부유물 분리장치
110: 분리부 112: 싸이클론 몸체
116: 받침대 140: 배출부
140A: 제1 수집 배출부 140B: 제2 수집 배출부

Claims (8)

1. 하천의 수면 상에 부유하는 폐플라스틱, 폐비닐을 포함하는 부유물을 하천수에서 분리하여 회수하는 부유 폐기물 분리장치로서,
   상기 하천의 수면 하부에 일정 수심으로 배치되어, 상기 하천수의 흐름으로 선회류를 발생시켜 상기 하천수와 상기 부유물이 분리되도록 하는 분리부;
   상기 분리부에 의해 상기 하천수와 분리된 상기 부유물을 외부로 배출하는 수집 배출부를 포함하고,
   상기 분리부는,
   하단이 받침대와 결합하는 봉 형상의 중심축과, 상기 중심축의 외주에 형성되는 복수개의 단위날개를 포함하고, 상기 하천수의 흐름으로 선회류를 발생시키는 싸이클론 몸체와,
   상기 하천의 저부에 배치되고, 상부로는 상기 싸이클론 몸체가 배치되는 받침대를 포함하는 부유 폐기물 분리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 단위 날개는 상기 중심축의 상부 30~50% 부분에 설치되는 부유폐기물 분리장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단위날개는 상기 중심축과 이루는 각도가 10~20도로 형성되는 부유폐기물 분리장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수집 배출부는,
   상기 선회류의 가장 자리에 모이는 제1 부유물을 분리하는 제1 수집 배출부와,
   상기 선회류의 중심으로 모여진 제2 부유물을 분리하는 제2 수집 배출부를 포함하는 부유 폐기물 분리장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 수집 배출부는,
   크레인을 포함하는 부유 폐기물 분리장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 수집 배출부는,
   상기 선회류의 중심으로 배치되어, 상기 하천수와 상기 제2 부유물을 흡입하는 흡입관과,
   상기 흡입관 내에 배치되어 상기 흡입관으로 흡입된 상기 하천수와 상기 제2 부유물 중, 상기 제2 부유물을 필터링하고 상기 하천수는 통과시키는 필터와,
   상기 필터를 통과한 상기 하천수를 외부로 배수하는 배수펌프를 포함하는 부유 폐기물 분리장치.

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