KR102453939B1 - 친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하는 친환경 액상 제설제 조성물을 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명에서는 함수(brine) 94~95중량%에 대하여, 글리세롤(glycerol) 1~1.5중량%, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 1~1.5중량%, 제2인산나트륨(Na2HPO4) 1~1.5중량%, 잔량의 구연산나트륨(sodium citrate)을 포함하는 친환경 액상 제설제 조성물을 개시한다.

Description

친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법{LIQUID TYPE SNOW REMOVAL AGENT COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 발명은 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하는 친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염소 및 나트륨 성분의 함량을 줄이고, 미세플라스틱으로 인한 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 방지하는 친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 전 세계적으로 연간 약 640여만 톤의 쓰레기들이 해양으로 유입되고 있는데, 이 중 플라스틱이 차지하는 비율은 60~80%에 이른다.
일반적으로 플라스틱은 물리적, 화학적 성질을 보다 유용하게 하기 위해 충전제, 안료, 가소제, 안정제, 난연제 등의 화학물질이 합성 과정에서 첨가된다.
최근 연구에 따르면 각종 어구가 부력을 갖도록 하기 위해 사용되는 발포폴리스타이렌(expanded polystyrene; EPS) 재질의 스티로폼은 브롬계 난연제로서 HBCDD(hexabromocyclododecane)을 중량 대비 0.8~4%까지 함유하고 있고, 이 밖에도 다양한 플라스틱 제품들이 polybrominated diphenyl ethers(PBDEs), tetrabromobisphenol-A(TBBPA), brominated polystyrene(BrPS), Bisphenol-A, phthalates 등을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다.
이렇게 플라스틱 제조공정 중에 고함량으로 첨가된 유해화학물질들은 플라스틱이 풍화하는 동안 분자구조가 깨진 상태로 주변 환경으로 유출되어 오염원으로 작용할 수 있다.
또한, 플라스틱은 그 분자구성이 공극이 존재하는 가교 형태의 구조를 띄고 있어 주변 환경에 잔류하고 있는 유기화학물질과 중금속을 포함한 무기화학물질 등 다양한 오염물질을 흡착하는 특성이 있는 것으로 알려져 있다.
예컨대, polyproplyene(PP) 재질의 크기가 2~3mm인 미세플라스틱(microplastics) 펠릿(pellet)은 잔류성유기오염물질(persistent organic pollutants; POPs)에 대해 해수에 잔류하는 농도보다 105배 이상 높게 흡착한다.
여기서 미세플라스틱은 의도적으로 제조된 플라스틱 알갱이 또는 물리적인 파쇄, 광(화학)분해, 생물분해 등 인위적인 행위나 자연 풍화에 의해 마모 또는 조각나서 미세화된 크기 5mm 이하의 합성 고분자화합물로 정의된다.
이러한 미세플라스틱의 구성성분은 polyethylene(PE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polyvinylchloride(PVC), polyvinylalcohol(PVA) 등 다양하며, 해양 환경에서 미세플라스틱은 해수보다 밀도가 작은 경우 해수 표면에, 해수 밀도보다 큰 경우 다양한 해수층에 잔류한다.
한편, 우리나라는 적설 한랭지역의 동절기 교통안전을 위하여 제설제 살포가 다량으로 이루어지고 있는데, 그 살포량도 매년 증가하고 있는 실정이다.
일반적으로 사용되는 제설제는 염화나트륨, 염화칼슘과 같은 고체 염화물계 제설제와, CMA(Calcium Magnesium Acetate), CMO(Calcium Magnesium of Organic acids), 요소(Urea)와 같은 유기계열 제설제로 나눌 수 있다.
현재 국내에서 주로 사용하고 있는 고체 염화물계 제설제는 살포 시 화학작용(발열 및 흡열반응)을 통해 눈을 융해시켜 제설 및 재결빙 현상을 방지하므로 유기계열 제설제에 비해 성능과 가격 측면에서 장점이 있으나, 염소 이온이 존재하는 특성상 다량 살포 시 토양 산성화로 인한 가로수 고사, 염해에 의한 철근 및 강재부식으로 도로 구조물의 구조적 성능 저하를 야기하고, 겨울철 동해와 함께 복합적으로 작용하여 표면 스케일링을 발생시키며, 수질오염과 같은 심각한 부작용을 초래하는 문제점이 있다.
특히 제설제의 성분 중 염화칼슘은 산성도(pH)가 7~9 정도로 살포 후 토양에서 분해되면서 알칼리화를 촉진시켜 식물의 생장에 방해를 초래하는 문제점이 있다.
이러한 고체 염화물계 제설제의 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌 1에는 바닷물로부터 소금을 석출할 때 만들어지는 간수를 이용한 친환경 액상 제설제 조성물이 제시되어 있다.
그런데 이는 바닷물에서 유래한 간수를 그대로 이용하는 특성상 친환경 액상제설제의 기준에 준하거나 충족하지만, 도로에 살포 시 간수에 포함되어 있는 미세플라스틱이 하수처리시설에서 걸러지지 않고 하천과 바다로 흘러가기 때문에 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 유발하는 문제점이 있다.
여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.
KR10-1513284 B1(2015.04.13) KR10-1983851 B1(2019.05.23) KR10-2008957 B1(2019.08.02) KR10-2083307 B1(2020.02.25)
2016. 서호성 외 1명, 친환경 제설제 개발 현황, 한국교통대학교 융·복합기술연구소 논문집, Vol. 6, No. 2, pp. 25-28.
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려함과 동시에 기존의 액상 제설제 기술이 지닌 기술적 한계 및 문제점들을 해결하려는 발상에서, 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하고, 아울러 미세플라스틱으로 인한 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 방지하는 효과를 도모할 수 있는 새로운 구성의 친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법을 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하면서 미세플라스틱으로 인한 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 방지할 수 있도록 하는 친환경 액상 제설제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 새로운 착상을 구체화하면서 특정의 기술적 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명의 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단은, 함수(brine) 94~95중량%에 대하여, 글리세롤(glycerol) 1~1.5중량%, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 1~1.5중량%, 제2인산나트륨(Na2HPO4) 1~1.5중량%, 잔량의 구연산나트륨(sodium citrate)을 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물을 제시한다.
이로써 본 발명은 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하는 새로운 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)으로 상기 함수는, 염도가 23~25도이며, 염화나트륨(NaCl)과 염화마그네슘(MgCl2)을 50~60:30~40의 비율로 함유된 것을 채용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단은, (A) 함수(brine)를 1차 필터를 통해 여과하여 이물질을 제거하는 공정, (B) 상기 1차 필터를 통해 여과된 함수를 2차 필터를 통해 여과하여 이물질을 제거하는 공정, (C) 1차 교반기에서 구연산나트륨(sodium citrate)과 제2인산나트륨(Na2HPO4)을 반응시켜 액상화하고, 글리세롤(glycerol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 첨가하여 혼합하는 공정, (D) 2차 교반기에서 상기 2차 필터를 통해 여과된 함수와 상기 혼합물을 혼합하는 공정으로 이루어지는 친환경 액상 제설제 조성물의 제조방법을 제시한다.
이로써 함수에 포함된 미세플라스틱으로 인한 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 방지하는 효과를 도모할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)으로 상기 함수는, 염도가 23~25도이며, 염화나트륨(NaCl)과 염화마그네슘(MgCl2)을 50~60:30~40의 비율로 함유된 것을 채용하고, 상기 1차 필터는 5㎛ 이상의 이물질(입자)을 제거하는 멤브레인 필터(membrane filter)이고, 상기 2차 필터는 1㎛ 이상의 이물질(입자)을 제거하는 멤브레인 필터(membrane filter)인 것을 채용함으로써 미세플라스틱과 중금속 등의 오염물질을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하고자 특유한 해결 수단이 기초하고 있는 본 발명의 기술사상 및 실시 예(embodiment)에 따르면, 함수를 주성분으로 함유하고 있어 기존 염화물계 제설제 대비 생태 독성 및 강재부식성과 콘크리트 손실률을 저감하는 등 도로에 살포 시 악영향과 부작용을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 미세플라스틱과 중금속 등으로 인한 환경오염은 물론 지표수와 지하수 오염을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 고상 제설제와 달리 보관성이 우수하여 시간이 경과하여도 고결되지 않기 때문에 긴급 상황 발생 시 바로 사용할 수 있어 제설작업의 작업성을 향상시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 액상 제설제 조성물의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과, 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.
아울러 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한에서 제2 구성요소로 명명할 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명할 수도 있다.
<친환경 액상 제설제 조성물>
본 발명의 실시 예에 따른 친환경 액상 제설제 조성물은 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화하기 위하여 함수(brine) 94~95중량%에 대하여, 글리세롤(glycerol) 1~1.5중량%, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 1~1.5중량%, 제2인산나트륨(Na2HPO4) 1~1.5중량%, 잔량의 구연산나트륨(sodium citrate)을 포함하고 있다.
함수(brine)는 주성분을 이루는 것으로, 염화나트륨(NaCl)과 염화마그네슘(MgCl2)을 50~60:30~40의 비율로 함유하고 있다.
여기서 염화나트륨은 물에 용해되어 어는점을 -21℃까지 강하시켜 눈을 녹이고 결빙을 방해하는 융빙제의 역할을 하며, 함수 내 염화나트륨의 함량이 적으면, 융빙 성능이 미미하고, 과량이면 부식성이 높아질 수 있다.
또한, 염화마그네슘은 조해성(공기 중에 노출되어 있는 고체가 수분을 흡수하여 녹는 현상)이 있으며, 수분과 반응해 어는점을 낮추고 반응할 때 열을 발생한다.
즉, 염화마그네슘은 금속에 대한 부식성이 적고 친환경적이며, 눈 또는 얼음의 어는점을 내리고 재결빙을 지연시키는 융빙제의 역할을 하며, 함수 내의 염화마그네슘의 함량이 30% 미만으로 적으면 융해열이 떨어지고 반응성이 약해 지속성을 유지할 수 없으므로 재결빙을 초래하고, 40%를 초과하게 되면 금속에 대한 부식성이 증가할 수 있다.
한편, 함수(brine)는 바닷물을 저수지로 유입하여 저장(염도 1~2도)한 후 제1증발지(난치)에서 약 7일 동안 농축하여 6~8도의 염도로 증가시키고, 제2증발지(누테)로 이동시켜 약 7일 동안 농축하여 13~16도 염도를 유지시킨 후 최종적으로 결정지에서 23~25도 염도로 만든 것을 사용할 수 있다.
글리세롤(glycerol)은 CAS NO.56-81-5이며, 눈 및 얼음에 침투력이 높아 함수를 분산시키고 동결을 방지하는 분산제 및 동결방지제 역할을 한다.
즉, 글리세롤은 어는점의 강하에 도움을 주며 저온에서 탁월한 안정성과 재결빙 지연효과 및 희박용액의 자극을 완화하는 특성을 갖는다.
여기서 글리세롤을 1중량% 미만으로 첨가하게 되면 어는점의 강하 효과가 충분하지 못하고, 안정성과 재결빙 지연효과가 급격히 저하되며, 1.5중량%를 초과하여 첨가하게 되면 어는점 강하 및 융빙을 방해할 수 있다.
프로필렌글리콜(propylene glycol)은 CAS NO.57-55-6이며, 동결방지제 역할을 한다.
즉, 프로필렌글리콜은 염화마그네슘의 융빙 성능을 도와주는 융빙 촉진제로 작용하는 데, 글리세롤과의 화합물을 혼합하여 사용하는 것이 단독으로 사용하는 경우보다 융빙 촉진효과가 우수하다.
프로필렌글리콜의 함량은 전체 조성물의 1~1.5중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 만일, 전체 조성물 내 그 함량이 1중량% 미만이면 융빙 촉진작용이 거의 나타나지 않고, 이와 반대로 1.5중량%를 초과하게 되면 산성도가 증가하고 부식성이 높아지는 문제가 생길 수 있다.
제2인산나트륨(Na2HPO4)은 CAS NO.7558-79-4이며, 부식방지제 및 pH조절제 역할을 한다.
즉, 제2인산나트륨(Na2HPO4)은 그 인산수소이온은 금속 표면에 부동태의 피막을 형성하여 염화나트륨과 염화칼슘에 의해 금속이 부식되는 것을 방지하는 기능을 한다.
또한, 제2인산나트륨(Na2HPO4)은 구연산나트륨(sodium citrate)과 반응 시 액체화되는 성질로 인해 살포 시 도로 표면에 넓게 퍼지는 효과를 부여할 수 있다.
여기서 제2인산나트륨(Na2HPO4)의 함량은 전체 조성물 중 1~1.5중량%, 바람직하게는 1중량%인 것이 적절하다. 만일, 1중량% 미만이면 부식 방지에 큰 효과가 없어 살포 시 차량이나 도로, 교량, 시설물 등에 부식이 발생하여 그 내구성이 저하될 수 있고, 2중량%를 초과하면 강재부식성 저감은 우수하나 오히려 빙점 강하를 방해하는 문제가 발생할 수 있다.
구연산나트륨(sodium citrate)은 CAS NO.77-92-9이며, 수분과 반응하여 약한 점성을 띠는 물질로, 부식방지제 및 pH조절제 역할을 한다.
그리고 구연산나트륨은 구조물의 금속표면에 산화 피막을 형성하여 염소이온으로 인한 부식을 막아주는 역할을 한다.
즉, 구연산나트륨은 눈이나 얼음에 의해 녹으면서 구연산 이온과 나트륨 이온으로 분리되는 데, 이때 구연산 이온은 금속 등의 표면을 산화시켜 산화 피막을 형성하고, 그 산화 피막은 염소 이온과의 직접 접촉을 차단하여 금속의 부식을 억제하고 변색을 방지한다.
아울러 구연산나트륨은 토양 내에서 쉽게 분해가 가능하여 환경오염을 최소화한다.
또한, 구연산나트륨은 염화마그네슘의 이온화를 억제함으로써 도로에 살포를 용이하도록 한다.
한편, 구연산나트륨(sodium citrate)은 자체의 부식방지 기능보다 제2인산나트륨(Na2HPO4)과 혼합에 의하여 부식방지 효과를 높일 수 있다.
여기서 구연산나트륨(sodium citrate)의 함량은 전체 조성물 중 1~2중량%, 바람직하게는 2중량%인 것이 적절하다. 만일, 1중량% 미만이면 부식 방지에 큰 효과가 없어 살포 시 차량이나 도로, 교량, 시설물 등에 부식이 발생하여 그 내구성이 저하될 수 있고, 2중량%를 초과하면 강재부식성 저감은 우수하나 오히려 빙점 강하를 방해하여 융빙 성능에 문제가 발생할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 액상 제설제 조성물은 염소 및 나트륨 성분의 함량이 상대적으로 적고 생태 독성 및 부식 발생 등의 악영향과 부작용을 최소화할 수 있다.
예를 들면, 생분해성이 뛰어나 토양이나 가로수, 하천 등지의 환경에 미치는 영향이 적고, 철근 및 강재 부식으로 인한 도로 구조물이나 시설물의 구조적 성능 저하 등을 방지하고, 차량 등에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
아울러 초기 융빙 성능이 우수하고 글리세롤에 의한 지속성 향상으로 기존의 제설제에 비하여 사용량 절감, 저부식성, 고친환경성, 신속한 반응성, 높은 융해성을 제공할 수 있다.
또한, 제2인산나트륨과 구연산나트륨이 염소이온을 유기산화시켜 염소이온과 금속이 반응하는 것을 방해하여 부식을 방지하고, 특히 장기간의 보관 시에도 제설제가 굳지 않아 제설제를 살포할 때 별도로 제설제를 파쇄할 필요가 없는 효과가 있다.
<친환경 액상 제설제 조성물의 제조방법>
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 액상 제설제 조성물의 제조방법은 (A) 함수 1차 여과 공정, (B) 함수 2차 여과 공정, (C) 1차 교반(agitation) 공정, (D) 2차 교반 공정을 포함하여 이루어진다.
(A) 함수 1차 여과 공정
함수(brine)를 1차 필터를 통해 여과하여 이물질을 제거한다.
여기서 1차 필터는 5㎛ 이상의 이물질을 제거하는 멤브레인 필터(membrane filter)를 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 함수 1차 여과 공정은 1차 필터 내부의 압력을 대기압보다 낮게 조작해서 흡인하는 형태의 감압여과 방식으로 실시할 수 있다.
(B) 함수 2차 여과 공정
1차 필터를 통해 여과된 함수를 다시 2차 필터를 통해 여과하여 이물질을 제거한다.
여기서 2차 필터는 1㎛ 이상의 이물질을 제거하는 멤브레인 필터(membrane filter)를 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 함수 2차 여과 공정은 2차 필터 내부의 압력을 대기압보다 낮게 조작해서 흡인하는 형태의 감압여과 방식으로 실시할 수 있다.
(C) 1차 교반 공정
1차 교반기에 구연산나트륨(sodium citrate)과 제2인산나트륨(Na2HPO4)을 넣고 반응시켜 액상화한 후, 글리세롤(glycerol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 첨가하여 균일한 혼합상태가 되도록 5~15분간 교반한다.
이때, 구연산나트륨과 제2인산나트륨(12수화물)의 수분으로 서로 합성하여 액상화되고, 이는 글리세롤 및 프로필렌글리콜의 혼합 시 그 점성을 풀어주어, 이후 염화마그네슘, 염화나트륨과 안정적으로 혼합되어 코팅 구조의 형성이 가능하게 된다.
그리고 액화된 혼합물은 글리세롤의 흡습력 및 유지성분과 프로필렌글리콜의 점성으로 인하여 액체 혼합물이 굳어지는 고결화 현상을 방지하고, 코팅 구조 형성 시 제설반응에 필요한 수분의 외부 유출을 방지하며, 아울러 외부로부터의 흡습을 방지하여 최적의 제설제 상태를 유지할 수 있게 한다.
여기서 1차 교반기는 리본형 혼합기(ribbon mixer)를 채용할 수 있다.
아울러 1차 교반기에서의 교반속도는 250~300rpm으로 교반하는 것이 바람직한데, 이는 저속 교반을 통해 각 구성 성분들의 충분하고 안정적인 혼합이 이루어지도록 하기 위함이다.
한편, 1차 교반 과정 중 글리세롤과 프로필렌글리콜을 정해진 조성비로 한꺼번에 투입한 후 교반할 수 있지만, 더욱더 안정적인 반응과 충분한 혼합을 위해 5분 정도의 간격을 두고 순차로 투입하면서 교반할 수도 있다.
또한, 교반 작업을 위한 환경 및 분위기는 각 구성 성분들의 특성과 반응성을 고려하여 상온(25℃)에서 이루어지는 것이 바람직하다.
(D) 2차 교반 공정
2차 교반기에 2차 필터를 통해 여과된 함수와 혼합물을 넣고, 일정한 시간 동안 균일한 혼합상태가 되도록 교반한다.
즉, 2차 필터를 통해 여과된 함수와 1차 교반기를 통해 혼합된 혼합물을 2차 교반기에 넣고 5~15분간 교반하여 각 성분이 균일하게 분포되도록 혼합한다.
여기서 2차 교반기는 리본형 혼합기(ribbon mixer)를 채용할 수 있다.
이렇게 조성된 제설제 조성물은 어는점이 -20 내지 -60℃인 액상 형태이므로 분산성과 유동성이 우수하여 제설 작업 중 재결빙의 문제없이 균일하고 용이하게 살포할 수 있고, 살포 후에도 융설 및 융빙에 대한 초기 반응속도가 빠르고 효과가 장시간 지속될 수 있다.
(실시 예)
하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 각 구성 성분을 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 제설제 조성물의 조성비 및 제조방법에 따라 교반기에 순차적으로 투입한 후 균일하게 분포되도록 교반하여 실시 예 1 내지 3, 비교 예 1 및 2의 제설제 조성물을 제조하였다.
구분 함수 글리세롤 프로필렌글리콜 제2인산나트륨 구연산나트륨
실시 예 1 94중량% 1.5중량% 1.5중량% 1.5중량% 1.5중량%
실시 예 2 95중량% 1중량% 1중량% 1중량% 2중량%
실시 예 3 95중량% 1.5중량% 1중량% 1중량% 1.5중량%
구분 간수 글리세롤 포로필렌글리콜 제2인산나트륨 구연산나트륨
비교 예 1 94중량% 1.5중량% 1.5중량% 1.5중량% 1.5중량%
비교 예 2 95중량% 1중량% 1중량% 1중량% 2중량%
(시험 예 1)-함수 중 미세플라스틱 함량 시험
실시 예 1 내지 3 제설제 조성물의 구성 성분인 함수와, 비교 예 1 및 2 제설제 조성물의 구성 성분인 간수에 대한 미세플라스틱 함량 시험을 공인인증기관인 한국분석과학연구소에 의뢰하여 환경친화성 정도를 알아보았다.
여기서 시험방법은 In House Method 시험법을 적용하였다, 즉, 1㎛ 이상의 이물질을 여과하는 필터와, Microscope-FT-IR 분석장비를 이용하여 900ml의 시료를 분석하였다. 그 결과 실시 예 1 내지 3의 주요 구성 성분인 함수에서는 1㎛ 이상의 미세플라스틱은 검출되지 않았지만, 비교 예 1 및 2의 주요 구성 성분인 간수에서는 1㎛ 이상의 미세플라스틱이 다량으로 검출되었다.
(시험 예 2)-유해원소 함량 시험
실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 유해원소 함량은 표 2의 수분 건조함량에 대한 유해원소 함량 기준에 적합하였다. 즉, 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물은 모든 항목에서 유해원소가 기준치 이하임을 확인하였다.
항목 납
(Pd)		 비소
(As)		 카드뮴
(Cd)		 수은
(Hg)		 크로뮴
(Cr)		 구리
(Cu)		 니켈
(Ni)		 아연
(Zn)
기준
(mg/kg)		 5 이하 2.5 이하 0.05 이하 0.05 이하 15 이하 20 이하 2.5 이하 50 이하
(시험 예 3)-강재 부식 영향 시험
EM502-1 시험방법을 이용하여 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 강재 부식 영향을 평가하였다. 그 결과 1주일 경과 후의 상대 부식성은 30% 이하로 나타났다.
(시험 예 4)-콘크리트 동결 융해 시험
EM502-2 시험방법을 이용하여 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 10 사이클의 콘크리트 동결 융해 영향을 평가하였다. 그 결과 상대 손실률은 50% 이하로 나타났다.
(시험 예 5)-융빙 성능 시험
EM502-3 시험방법을 이용하여 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 융빙 성능을 평가하였다. 그 결과 융빙 성능 최저기준(%)을 충족하는 것으로 나타났다.
(시험 예 6)-생분해도 시험
KS I ISO 7827(용존 유기탄소 분석법) 시험방법을 이용하여 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 생분해도(유기화합물이 미생물에 의하여 분해되는 정도를 수치화)를 평가하였다. 그 결과 28일 동안의 생분해도는 70% 이상으로 나타났다.
(시험 예 7)-급성독성 시험
실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 물벼룩을 이용한 48시간 급성독성 시험에서 EC50 값으로 표현된 독성 값은 100 mg/L 이상으로 나타났다.
(시험 예 8)-pH 시험
KS M 0011 시험방법을 이용하여 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물에 대한 최종 pH(25℃) 값을 측정하였다. 그 결과 3.4~3.6 범위로 나타났다. 즉, 실시 예 1 내지 3의 제설제 조성물은 토양의 알칼리화 또는 식물의 생장에 방해를 초래하지 않는 장점이 있다.
이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 액상 제설제 조성물은 기존 염화물계 제설제 대비 생태 독성 저감은 물론 30% 이하의 강재부식성과 50% 이하의 콘크리트 손실률 저감 효과를 볼 수 있고, 이를 통해 제설작업에 따른 각종 생물의 피해, 차량 및 가드레일 부식, 도로의 콘크리트 외벽 등의 박리 현상을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예(embodiment) 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

Claims (4)

  1. (A) 함수(brine)를 5㎛ 이상의 이물질을 제거하는 1차 멤브레인 필터(membrane filter)로 감압여과하는 함수 1차 여과 공정;
    (B) 상기 1차 멤브레인 필터를 통해 여과된 함수를 1㎛ 이상의 이물질을 제거하는 2차 멤브레인 필터로 감압여과하는 함수 2차 여과 공정;
    (C) 구연산나트륨(sodium citrate) 1~2중량%와 제2인산나트륨(Na2HPO4) 1~1.5중량%를 1차 교반기에 넣고 반응시켜 액상화한 후, 상기 1차 교반기에 글리세롤(glycerol) 1~1.5중량%를 넣고 250~300rpm의 속도로 5~6분간 교반하다가 프로필렌글리콜(propylene glycol) 1~1.5중량%를 넣고 9~10분간 균일하게 더 교반하여 혼합물을 얻는 1차 교반 공정;
    (D) 상기 함수 2차 여과 공정을 통해 이물질이 제거되고 염도가 23~25도이며, 염화나트륨(NaCl)과 염화마그네슘(MgCl2)을 50~60:30~40의 비율로 함유하고 있는 함수 94~95중량%와 상기 1차 교반 공정을 통해 얻은 혼합물을 2차 교반기에 각각 넣고 혼합하는 2차 교반 공정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물의 제조방법.
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