KR102525123B1 - 패각류를 포함하는 친환경 제설제 첨가용 조성물 - Google Patents
패각류를 포함하는 친환경 제설제 첨가용 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 패각류를 포함하는 친환경 제설제 첨가용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 생물 피해 및 생태 독성을 저감시킬 수 있고, 도로 콘크리트 외벽 등 박리 현상을 최소화하여 콘크리트 손실률을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 다공성 구조체를 포함하여 제설제에 포함되어 있는 염분(또는 염화 이온)을 흡착함으로써 도로, 차량, 가드레일 등 강재 부식 문제 발생을 방지시킬 수 있다.
Description
본 발명은 패각류를 포함하는 친환경 제설제 첨가용 조성물에 관한 것이다.
겨울철 길이나 도로에 쌓인 눈을 제거하기 위해 뿌려지는 염화칼슘(CaCl2)은 칼슘 이온 1개와 염화이온 2개의 비율로 구성된 화학물질로서, 상온에서 고체이고 물에 잘 녹으며 하얀색을 띤다. 염화칼슘은 낮은 온도에서도 물에 잘 녹을 뿐만 아니라, 공기에 포함된 수분을 잘 흡수하기 때문에 밀폐된 공간의 수분 제거 또는 순수한 기체에 포함된 수분 제거에도 염화칼슘을 이용한다.
염화칼슘은 제설에 필요한 노동력의 부족 혹은 도로 여건상 물리력으로 눈을 치우는 것이 쉽지 않을 때 필요한 양만큼 제한적으로 사용하는 것이 좋으나, 현실에서는 작업의 시급성 등으로 인해 필요한 것보다 많은 양을 도포하는데, 이것은 융설작용 후 남아있는 염소이온에 의해 콘크리트는 염화물과 동결융해 환경에 직접적으로 노출되어 콘크리트 표면의 일부가 박리되는 현상과 철근부식 현상 등을 일으키고 손상을 가속시켜 내구성을 급격히 저하시키며, 도로, 자동차, 철제 구조물 등을 부식시킬 뿐 아니라 가로수 주변의 토양을 염류화시켜서 가로수를 고사시키고 토양 및 수질 나아가 대기까지도 오염시킨다. 염화칼슘은 토양을 알칼리화시키고 염화이온과 칼슘이온으로 분리된 후 식물의 뿌리로 흡수되어 이온 농도를 증가시키며, 그 복합작용으로 인해 식물의 황하현상, 조기 낙엽현상, 광합성 기능저해뿐만 아니라 괴사현상을 유발하게 된다. 길에 뿌려진 염화칼슘은 염화이온이 철 및 강철의 부식을 촉진하기 때문에 특히 추운지방에서 운행되는 자동차들의 차체 부식을 더 빨리 진행시키게 된다. 또한, 기온이 많이 내려가서 물과 함께 얼어버리면 미끄러운 얼음층이 되어 자동차 및 사람들 통행에 방해가 되기도 한다.
소금 또는 염화칼슘을 원료로 하고 부식방지제를 첨가한 저부식성 제설제에 대한 연구가 공지되었다(대한민국 특허등록 제219190호, 1999). 염화칼슘 또는 소금을 사용하는 기존의 제설제에 부식방식제 또는 융빙촉진제 등을 첨가하는 방법이다. 부식방지제는 금속표면에 흡착되어 표면을 보호하여 부식을 억제시키는 역할을 하며, 융빙촉진제는 제설제와 함께 살포하여 용해시에 많은 열을 내는 화합물을 사용하거나 제설재가 융빙시에 계면을 활성시켜 제설속도를 증가시키는 역할을 한다.
그러나, 기존의 저부식성 제설재는 부식을 방지하기 위한 목적으로 첨가제를 과량 혼합하거나 환경유해성 여부를 간과하여 환경유해의 위험이 있다.
한편, 굴이나 전복, 꼬막 같은 패류를 소비하고 발생되는 패각의 처리는 한정적이고 많은 제거 비용이 부담으로 작용하여 사업장 및 농지 주변에 야적되어 연안어장의 오염, 토양 오염, 보건 위생상의 문제 등이 우려되며 더불어 자원경관 훼손, 악취 등의 피해까지도 초래하게 된다. 연평균 85만톤의 수산부산물 중 30%에 달하는 28만톤의 전복, 굴 껍데기와 같은 패각 부산물이 발생하고 있으며 이 중 8만 6천 톤의 양이 방치되고 있다.
이러한 부분에서 패각 부산물을 자원화 시킨다면 긍정적인 효과를 기대할 수 있다. 패각은 고순도 탄산칼슘(CaCO3) 성분으로 이루어진 천연 칼슘 자원으로 물리적 가공을 통해 비료, 가축사료 등에 활용되고 있으며 소성, 화학적 처리를 통하여 고부가가치 상품개발의 다양한 연구가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은 폐자원인 패각을 재활용하여 생산 원가를 줄일 뿐 아니라 염화칼슘이 미세먼지로 비산되는 문제를 해결하면서 기존 염화칼슘 제설제가 가지고 있는 문제점인 토양 오염, 차량 부식을 줄일 수 있는 친환경적인 제설제 첨가용 조성물을 제공하는 데에 있다.
한편으로, 본 발명은
염화물을 포함하는 제설제 100 중량부에 대하여 1 내지 99 중량부가 첨가되며, 글루콘산염 및 패각 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물을 제공한다.
다른 한편으로, 본 발명은
패각 또는 패각 분말을 염산과 혼합하여 교반하는 준비단계;
글루콘산염 40 내지 60 중량% 및 상기 패각 또는 패각 분말 용액 35 내지 50 중량%를 혼합하는 제1 혼합단계;
상기 혼합물에 점성물질 0.5 내지 1.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제2 혼합단계;
상기 혼합물에 다공성 구조체 0.5 내지 7.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제3 혼합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 폐자원인 패각 또는 패각 분말을 사용하여 폐자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 도로의 미끄럼 저항성을 향상시켜줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 생물 피해 및 생태 독성을 저감시킬 수 있고, 도로 콘크리트 외벽 등 박리 현상을 최소화하여 콘크리트 손실률을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 다공성 구조체를 포함하여 제설제에 포함되어 있는 염분(또는 염화 이온)을 흡착함으로써 도로, 차량, 가드레일 등 강재 부식 문제 발생을 방지시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 점성물질을 함유하여 제설제 조성물이 미세먼지로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 친환경 제설제 첨가용 조성물에 관한 것으로,
염화물을 포함하는 제설제 100 중량부에 대하여 1 내지 99 중량부가 첨가되며,
글루콘산염 및 패각 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 염화물을 포함하는 제설제에 첨가되어 제설작업시 제설제와 함께 살포되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제설제 첨가용 조성물은 글루콘산염 및 패각 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 글루콘산염 및 패각 물질은 상기 염화물을 포함하는 제설제 100 중량부에 대하여 1 내지 99 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우 제설제 조성물의 융빙 역할이 미비할 뿐만 아니라 친환경 효과가 미비하고, 초과인 경우 융빙성은 향상되나 부식성이 심해질 수 있다.
상기 글루콘산염은 제설제 첨가용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 50 내지 60 중량%으로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 글루콘산염 및 패각 물질을 대량 포함함으로써 상대적으로 염화물을 소량 사용하게 되므로 기존 제설제로 인한 콘크리트의 피해, 철근의 부식 및 도로 주변의 환경오염 등을 획기적으로 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 패각 또는 패각 분말을 포함함으로써, 폐자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 도로의 미끄럼 마찰저항 계수를 향상시켜줄 수 있는 효과가 있다. 또한, 패각 또는 패각 분말은 융설 효과를 가지면서도 토양의 산소(수소이온 농도)를 교정하여 토양을 개량하는 역할을 한다. 본 발명에서의 패각 또는 패각분말은 본 발명의 상기 염화물 일부를 대체하여 친환경성을 제공하고 자원 재활용을 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 패각 또는 패각 분말은 굴, 꼬막 등의 패각류 껍데기를 분말화한 것으로 주성분은 탄산칼슘(CaCO3)이고 그 외 인산칼슘[Ca3(PO4)2]이나 탄산마그네슘(MgCO3) 등이 소량 함유되어 있으며, 함량 비는 종에 따라 다르지만 대체로 탄산칼슘이 89～99% 포함된다.
상기 패각 또는 패각분말은 제설제 첨가용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 35 내지 50 중량%으로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 범위 미만인 경우 원하는 효과를 얻지 못하는 문제점이 발생하고, 반면 초과인 경우 염화물 대비 조해성이 낮으므로 우수한 융빙 성능을 기대하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 염화물은 염화칼슘(CaCl2), 염화나트륨(NaCl) 및 염화마그네슘(MgCl2)에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 글루콘산염은 글루콘산나트륨(C6H11NaO7), 글루콘산칼륨(C6H11KO7), 글루콘산칼슘(C12H22CaO14)에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며 이에 의해 한정되지 않는다.
상기 염화물은 제설제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 90 내지 98 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우 제설제 조성물의 융빙 역할이 미비하고, 초과인 경우 융빙성은 향상되나 부식성이 심해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 점성물질을 함유하여 제설제 조성물이 미세먼지로 비산되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 점성물질은 조성물에 점성을 부여할 수 있는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적으로는 점토 또는 알긴산(Alginate) 수용액, 특히 1% 알긴산 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 점성물질을 통하여 제설제 조성물이 다소 응고되어 제설제 조성물이 미세먼지로 비산되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 점성물질은 제설제 첨가용 조성물 전체 100 중량부%에 대하여 0.5 내지 1.0 중량%으로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 범위를 벗어나는 경우 응고되지 않거나 과하게 응고되어 미세먼지 비산 방지 효과를 나타낼 수 없다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제설제 첨가용 조성물은 다공성 구조체를 포함하여 제설제 조성물에 포함되어 있는 염분(또는 염화 이온)을 흡착함으로써 도로, 차량 등의 부식 및 환경 오염 문제 발생을 방지시킬 수 있다.
상기 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 다공성 구조체를 사용하는 것을 특징으로 한다. 해조류에 속하는 모자반은 바닷 속에서 죽게되면 그 자리에 석회조류를 형성시키는데, 상기 석회조류는 표면에 두꺼운 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘 벽을 형성시킨다. 미 해양대기청(NOAA)의 조사에 따르면, 한국의 모자반 양은 지난해까지 10년 만에 약 10배가 증가하였는데, 모자반 덩어리가 배의 날개 부분에 걸려 고장을 일으키고, 양식장 그물에 붙어 어패류를 폐사시키며, 햇빛을 막아 해양 생물을 질식시키는 등의 문제를 일으키고 있다. 따라서, 상기 모자반을 활용할 수 있는 방안이 연구되어오고 있다.
본 발명에 따른 제설제 첨가용 조성물은 이와 같은 모자반을 다공성 구조체 구조로 포함함으로써 환경 문제 해결과 동시에 부식 방지 효과를 나타낼 수 있다
상기 모자반은 염분을 제거시킨 후 단백질 분해효소 수용액과 반응시켜 효소 분해시키고, 이 단계에서 분리되는 다공성 구조체를 회수하여 사용할 수 있다. 이때, 염분이 제거된 모자반 100 중량부에 펩신(pepsin) 등의 단백질 분해효소 수용액 300 내지 500 중량부를 40 내지 50℃의 온도에서 24 내지 72시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다.
상기 과정을 통해 회수되는 다공성 구조체는 탄산칼슘으로 이루어지며, 3차원 다공성 구조체의 형태를 나타내는데, 3차원 다공성의 구조를 통해 물분자 클러스터의 물리적 흡착 및 구조체 내부에서의 전기적 인력으로 인한 화학적 흡착을 원리로 제설제에 함유되어 있는 염화이온을 흡착하게 된다.
상기 다공성 구조체는 제설제 첨가용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.5 내지 7.0 중량%으로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 중량% 미만이면 제설제에 함유되어 있는 염화이온 흡착 능력이 너무 저조하여 부식을 방지하는 효과를 나타내기가 어려우며, 반면 7.0 중량% 초과이면 다른 구성들의 함량이 낮아져 우수한 융빙 성능을 기대하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 점성물질은 제설제 첨가용 조성물에 독립적으로 포함될 수도 있고, 상기 다공성 구조체의 표면에 함유되어 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제설제 첨가용 조성물은 초산 또는 부식방지제를 더 포함할 수 있다. 상기 부식방지제는 염화이온과 대신 반응하여 금속의 부식을 방지하는 역할을 하는데, 헥사메타인산나트륨, 제2인산나트륨, 옥살산칼슘 및 구연산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 초산 또는 부식방지제는 제설제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.5 내지 1.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제설제 첨가용 조성물은 유기산을 더 포함할 수 있고, 상기 유기산은 휴믹물질인 것을 특징으로 한다.
휴믹물질은 토양에 들어간 유기물이 긴 세월동안에 분해, 축합, 중합되고 산화되어 이중결합이 증가하고 축합고리가 형성된 거대 고분자호학물로서 갈색-흑색의 유기교질 상태의 유기물로서 그 성분이 매우 복잡한 혼합물로 알려져 있다.
본 발명에서는 휴믹물질의 음이온성 관능기가 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하는데, 구체적으로 휴믹물질의 음이온성 관능기가 염화물 및 글루콘산염의 음이온과 리간드 교환, 특히 환경오염, 차량 및 도로 부식에 원인이 되는 염화 이온과 리간드 교환을 하고 또한 휴믹물질 내 공간에 염화 이온을 물리적으로 흡착하여 염화 이온의 외부 반응을 방지하는 효과가 있다.
상기 휴믹물질은 휴민(Humin), 휴믹산(Humic Acid; HA), 풀빅산(Fulvic Acid; FA)으로 구성되는데, 본 발명에서 염화물 및 글루콘산염과의 반응에 이용되는 것은 주로 휴믹산과 풀빅산이다. 본 발명은 휴믹물질의 pH가 휴믹물질 내 휴믹산과 풀빅산의 함량과 상관관계가 있음을 밝혀내었고 그 결과 휴먼물질의 pH가 낮을수록 휴믹물질 내 휴믹산의 함량이 낮고 휴먼물질의 pH가 높을수록 휴믹물질 내 풀빅산의 함량이 높은 것을 확인하였다.
본 발명에서 휴믹물질은 pH 2 ~ 7.5일 수 있다. 본 발명에서 휴믹물질이 pH 2 미만인 경우 휴믹산의 함량이 낮을 뿐 아니라 액상 상태에서 휴믹산이 용해되지 않고 침전물을 형성하므로 액상형 제설제로서 바람직하지 않으며, 반면 휴믹물질이 pH 7.5 초과인 경우 제설제가 도포된 지면, 특히 토양인 경우 토양의 알칼리화를 야기하는 문제점이 있다. 휴믹물질은 피트모스, 미생물, 음식물 쓰레기, 토양 등에서 얻을 수 있으며 이에 의해 한정하지 않는다.
상기 휴믹물질은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 상기 0.1 중량부 미만인 경우 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하기 위한 관능기가 부족하고, 상기 1 중량부 초과인 경우 오히려 염화물 및 글루콘산염과의 과반응을 초래하여 염화물 및 글루콘산염의 조해 작용이 감소하고 제설 효과가 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 상기 휴믹물질은 전체 휴믹물질 100 중량부에 대하여 휴민(Humin) 40 내지 60 중량부, 휴믹산(Humic Acid; HA) 20 내지 40 중량부, 풀빅산(Fulvic Acid; FA) 20 내지 40 중량부인 것이 바람직하다. 앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 염화물 및 글루콘산염과의 반응에 이용되는 것은 주로 휴믹산과 풀빅산이다. 본 발명에서 휴믹물질 내 휴믹산과 풀빅산의 함량이 중요한 영향을 미치는데, 각 함량비는 휴믹물질의 유래 출처, 가공과정 등에 따라 달라지며 휴민이 대부분을 차지한다. 본 발명에서 상기 범위를 벗어나는 경우 일 예로 휴민의 함량비가 60 중량부 초과이면 상대적으로 휴믹산 및 풀빅산의 농도가 낮아 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하기 위한 관능기가 부족하고, 반대로 휴민의 함량비가 40 중량부 미만이면 상대적으로 휴믹산 및 풀빅산의 농도가 지나치게 높아져 염화물 및 글루콘산염과의 과반응을 초래하여 염화물 및 글루콘산염의 조해 작용이 감소하고 제설 효과가 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 본 발명은 친환경 제설제 첨가용 조성물의 제조방법에 관한 것으로,
패각 또는 패각 분말을 염산과 혼합하여 교반하는 준비단계;
글루콘산염 40 내지 60 중량% 및 상기 패각 또는 패각 분말 용액 35 내지 50 중량%를 혼합하는 제1 혼합단계;
상기 혼합물에 점성물질 0.5 내지 1.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제2 혼합단계;
상기 혼합물에 다공성 구조체 0.5 내지 7.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제3 혼합단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 패각 분말은
패각에 붙어있는 유기물을 제거하는 단계;
상기 유기물이 제거된 패각을 증류수가 담긴 수조에 소정시간 침적시켜 염분을 제거하는 단계;
상기 염분이 제거된 패각을 소정의 온도에서 건조시키는 단계; 및
상기 건조된 패각을 분쇄하여 체를 통과시켜 분말을 만드는 단계;로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제설제 첨가용 조성물은 다공성 구조체를 제외한 다른 구성들을 모두 혼합한 후, 마지막에 상기 다공성 구조체를 투입하여 혼합한다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
패각 또는 패각 분말의 준비
폐기되는 굴 패각을 수거하여 유기물을 깨끗이 제거한 후, 증류수가 담긴 수조에 소정시간 침적시켜 염분을 제거한 다음 110℃에서 건조시켜 물을 증발시킨 다음 1 ~ 5mm 정도의 직경이 되도록 분쇄하였다. 그런 다음, 20 mesh 체를 통과시켜 패각 분말을 제조하였다.
다공성 구조체의 제조
모자반 100g을 깨끗이 씻어 표면상의 염분을 제거한 후에 교반장치와 가열장치가 구비된 반응기에 담고 1L의 증류수를 가해준 후 수조의 온도를 45℃로 설정한 상태에서 단백질 분해효소로 펩신 0.1g을 넣고 75rpm의 속도로 교반하면서 72시간 동안 방치하고, 반응기에 침전되어 있는 다공성 지지체를 분리하여 증류수로 세척한 후에 건조기에 투입하고 50℃의 온도로 건조시켜 분말 형태의 다공성 구조체를 수득하였다.
제설제 첨가용 조성물의 제조
본 발명에 따라 제조된 실시예들과 첨가용 조성물을 사용하지 않은 비교예들의 제설제들을 비교하기 위하여 조성비를 달리하여 고상의 조성물을 제조하였고 각 조성은 아래 표에 나타내었다. 본 발명에 따른 염화물로서 염화칼슘을 사용하였고 글루콘산염은 글루콘산나트륨을 사용하였다.
먼저, 상기에서 제조된 굴 패각 분말을 교반조에 넣고 굴 패각 부피의 80 ~ 100% 정도의 염산을 투입한 후 충분히 교반시켰다. 그런 다음, 글루콘산나트륨 및 1% 알긴산 수용액을 교반조에 투입하여 혼합한 후 상기에서 제조된 다공성 구조체를 첨가하여 혼합하였다.
| 중량% | 염화칼슘 (CaCl2) |
글루콘산나트륨 (C6H11NaO7) |
패각 분말 |
점성 물질 |
다공성 구조체 |
초산 | 부식 방지제 |
| 실시예1 | - | 50 | 44.5 | 0.5 | 5.0 | - | - |
| 실시예2 | - | 50 | 46 | 0.5 | 3.0 | 0.5 | - |
| 실시예3 | - | 50 | 46 | 0.5 | 3.0 | - | 0.5 |
| 실시예4 | - | 44 | 50 | 0.5 | 5.0 | 0.5 | - |
| 실시예5 | - | 46 | 50 | 1.0 | 3.0 | - | - |
| 비교예1 | 95 | 5.0 | - | - | - | - | - |
| 비교예2 | 95 | 4.6 | 0.4 | - | - | - | - |
| 비교예3 | 94.5 | 5.0 | 0.4 | - | 0.1 | - | - |
| 비교예4 | 94.5 | 5.0 | 0.4 | 0.1 | - | - | - |
| 비교예5 | 94.5 | 5.0 | - | 0.5 | - | - | - |
| 비교예6 | 94.5 | 5.0 | - | - | 0.5 | - | - |
| 비교예7 | 95 | 4.4 | - | 0.1 | 0.5 | - | - |
| 비교예8 | 94 | 4.0 | - | - | - | 1.0 | 1.0 |
상기 제설제 첨가용 조성물이 염화칼슘 100 중량부에 대하여 99 중량부 첨가된 제설제 조성물을 시험시료로 이용하였고, 상기 제설제 첨가용 조성물이 전혀 첨가되지 않은 염화칼슘 제설제를 대조시료를 이용하였다.
실험예
1. 융빙성능
실시예 및 비교예의 제설제 조성물에 대한 융빙성능을 측정하기 위한 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표에 나타내었다. EM502-3:2014 시험방법에 따라 실시하였으며 융빙량 측정 시험으로부터 시간에 따라 융빙제에 의해 녹는 얼음의 양을 구할 수 있다. 시험판은 규격의 글라스 두 개를 이용하여 만든 것으로 시험용 얼음이 제빙되는 용기 부분이 직경 230 mm X 깊이 10 mm 의 구멍을 뚫은 후 나머지 한 판과 서로 접착하였다. 시험에 사용할 융빙제를 10 g을 정량하여 시료병에 넣은 후 시험 온도와 평형이 되도록 시험 1~2 시간 전에 항온실에 놓아두었다. 시험용 얼음은 두께 5 mm를 기준으로 하고, 시험용 융빙제 살포 후 10분이 경과하면 즉시 시험용 접시를 기울여 융빙 용액을 주사기를 이용하여 수집하였다. 융빙 용액이 더 이상 흡입되지 않을 때까지 수집하되 1.5분(90초)을 초과하지 않도록 하였다. 일정 시간이 경과할 때마다 얼음이 녹은 양을 측정한 후 용융액을 다시 얼음표면에 부어 시간 경과에 따른 각 융빙제의 누적된 용융량을 측정하였다. 융빙량 측정 시간 간격은 10, 30, 60분이며 시험 온도는 -5℃, -12℃로 하였다.
| 구분 | 영하 3도 | 영하 12도 | ||||
| 15분 경과 | 30분 경과 | 60분 경과 | 15분 경과 | 30분 경과 | 60분 경과 | |
| 실시예1 | 100 | 102 | 106 | 96 | 99 | 104 |
| 실시예2 | 98 | 106 | 114 | 98 | 102 | 108 |
| 실시예3 | 96 | 100 | 107 | 99 | 103 | 106 |
| 실시예4 | 101 | 106 | 113 | 102 | 108 | 114 |
| 비교예1 | 104 | 112 | 118 | 100 | 106 | 114 |
| 비교예2 | 78 | 86 | 102 | 66 | 70 | 72 |
| 비교예3 | 98 | 108 | 112 | 97 | 98 | 109 |
| 비교예4 | 92 | 98 | 110 | 90 | 96 | 98 |
| 비교예5 | 87 | 101 | 104 | 84 | 88 | 92 |
| 비교예6 | 98 | 100 | 102 | 92 | 94 | 94 |
| 비교예7 | 95 | 98 | 106 | 90 | 92 | 96 |
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 제설제 첨가용 조성물이 첨가된 제설제 조성물은 염화칼슘과 글루콘산나트륨 만으로 구성된 비교예 1과 거의 동등한 융빙성능을 가지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 다공성 구조체 및 패각 분말의 함량이 높은 실시예의 경우 비교예에 비해 용융 성능이 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
2. 물 불용분
실시예 및 비교예의 제설제 조성물에 대한 물 불용분을 측정하기 위한 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. KS M 1812 산업용 염화칼슘 7.6의 물 불용분 시험방법에 따라 실시하였으며 뚜껑이 있는 병에 각각의 시료 25g을 계량하고 물 200mL로 용해시시켰다. 완전히 용해될때까지 저어주고 시간 정도 방치하였다. 유리병에 거름종이를 얹은 후 시험 용액을 붓고, 거름 종이에서 용액이 완전히 내려간 다음 거름종이에 남아있는 침전물을 100 ℃로 조절된 건조기에 넣고 약 1시간 동안 건조시킨 후 데시케이터에서 식힌 후 무게를 0.1mg까지 달아 물 불용분량을 구하였다.
| 구분 | 물 불용분 (단위%) |
| 실시예1 | 0.78 |
| 실시예2 | 0.76 |
| 실시예3 | 0.85 |
| 실시예4 | 0.8 |
| 비교예1 | 0.72 |
| 비교예2 | 0.96 |
| 비교예3 | 1.01 |
| 비교예4 | 0.8 |
| 비교예5 | 1.14 |
| 비교예6 | 1.02 |
| 비교예7 | 0.66 |
상기 표 3에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 제설제 첨가용 조성물이 첨가된 제설제 조성물은 환경부에서 고시한 물 불용분 1.0% 이하를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 특히 염화칼슘과 글루콘산나트륨 만으로 구성된 비교예 1과 거의 동등한 물 불용분을 가지는 것을 확인할 수 있다.
3. 강제부식성
실시예 및 비교예의 제설제 조성물에 대한 금속 부식도를 측정하기 위한 강제부식성 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표에 나타내었다. 환경부 시험기준 EM502-1;2014 시험방법에 따라 실시하였으며 비이커(2,000mL)에 KS D 3512에 따른 광택 마무리된 표준 조질의 일반용 강판(SPCC/S/B)을 두께 1 mm, 너비 70 mm, 길이 150 mm 크기의 시편으로 실험용 셀을 구성하였다. 철 시편의 무게 감량 측정을 위하여 0.001g의 정밀도의 저울을 사용하였다. 제설제 용액의 농도는 3.0 wt% 로 하였으며, 시험에 사용된 모든 용액은 탈이온수를 사용하여 제조하였다. 시험장치를 이용하여 시험편을 시험 용액에 10분간 완전히 담근 후, 시험용 용기 밖으로 꺼내어 50분간 방치하였다. 이 조작을 168시간(7일), 336시간(14일) 동안 반복하였다.
침지 및 건조 시험이 끝난 시험편을 KS M 8403에 따른 시트르산수소이암모늄 20% 수용액에 넣어 70℃에서 30분간 담가 부식 생성물을 제거하였다. 부식 생성물 제거가 완료된 시험편은 탈이온수로 세척하고 종이 타월로 깨끗이 닦아낸 후 80℃ 이상의 건조기 내에서 충분히 건조 시킨 이후 0.01 g이하까지 질량을 측정하였고 이를 시험편의 부식 생성물 제거 후 질량으로 하였다. 시험편의 질량 감량은 초기 질량(mg)에서 부식 생성물 제거 후 질량(mg)을 뺀 값을 시험편의 표면적(cm2)으로 나눈 값으로 산출하였다. 시험결과는 제설제와 기준물질에 대한 시험편의 질량 감량 평균을 기준으로 한 시험편의 상대 부식성으로 하였다.
| 구분 | 1주 (단위%) | 2주 (단위%) |
| 실시예1 | 13 | 17 |
| 실시예2 | 12.6 | 16 |
| 실시예3 | 10 | 15 |
| 실시예4 | 8 | 13 |
| 비교예1 | 40 | 48 |
| 비교예2 | 29 | 35 |
| 비교예3 | 28 | 31 |
| 비교예4 | 31 | 35 |
| 비교예5 | 30 | 34 |
| 비교예6 | 24 | 28 |
| 비교예7 | 26 | 30 |
상기 표 4에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 제설제 첨가용 조성물이 첨가된 제설제 조성물은 염화칼슘과 글루콘산나트륨 만으로 구성된 비교예 1과 비교하여 살펴보면 금속 시험편에 대하여 보다 우수한 부식방지 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 부식방지제를 함유한 실시예 3 및 높은 함량의 다공성 구조체를 포함한 실시예 4의 경우 우수한 부식 방지 효능을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 비교예에 있어서, 다공성 구조체를 포함하는 제설제 조성물은 비교적 우수한 부식 방지 효능을 나타내는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 친환경 제설제 조성물이 모자반 유래 다공성 구조체를 포함함으로써 도로, 차량 등의 부식을 보다 억제할 수 있음을 확인하였다.
4. 미끄럼 저항성 시험
실시예 및 비교예의 제설제 조성물에 대한 미끄럼 저항성을 시험하기 위하여 KS F 2375:2001(노면의 미끄럼 저항성 시험방법)에 의거 미끄럼 저항성을 측정하고 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
| 구분 | 미끄럼 저항성(BPN) |
| 실시예1 | 81 |
| 실시예2 | 82 |
| 실시예3 | 83 |
| 실시예4 | 86 |
| 비교예1 | 70 |
| 비교예2 | 75 |
| 비교예3 | 74 |
| 비교예4 | 75 |
| 비교예5 | 70 |
| 비교예6 | 74 |
| 비교예7 | 71 |
상기 표 5에서 나타난 바와 같이, 실시예의 조성물은 미끄럼 저항성이 모두 80 이상으로 나타난 반면, 비교예의 제설제 조성물은 75 이하인 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 본 발명에 따른 친환경 제설제 첨가용 조성물이 첨가된 제설제 조성물은 패각 분말을 포함함으로써 우수한 미끄럼 저항성을 나타내는 것을 확인하였다.
5. 액상형 제설제의 제조
휴믹물질의 pH에 따른 액상형 제설제의 제조 가부를 살펴보기 위하여, 실시예 5 및 비교예 8의 조성물을 이용하여 액상형 제설제를 제조하여 육안 관찰을 진행하였고 그 결과를 아래 표 6에 나타내었다. 실시예 5 및 비교예 8의 조성물과 물을 1 대 9의 비로 혼합하여 교반하고 5분 후 경과를 살펴보았다.
| 구분 | 실시예 5 | 비교예 8 |
| 5분 경과 | 균일한 갈색 | 침전물 형성 |
본 발명에 따른 친환경 제설제 조성물은 균일한 갈색을 나타내는 반면 비교예 8을 이용한 제설제는 침전물이 형성되었다. 비교예 8에서 나타난 침전물은 휴믹산이 용해되지 않고 침전된 것으로 추측된다. 이로써 휴믹물질의 pH가 제형에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (6)
- 염화물을 포함하는 제설제 100 중량부에 대하여 1 내지 99 중량부로 포함되는 제설제 첨가용 조성물에 있어서,
상기 제설제 첨가용 조성물은 글루콘산염 50 내지 60 중량%; 패각 물질 35 내지 50 중량%; 점성물질 0,5 내지 1.0 중량% 및 다공성 구조체 0.5 내지 7.0 중량%;을 포함하고,
상기 제설제 첨가용 조성물 100 중량부에 대하여 휴믹물질 0.1 내지 1.0 중량부를 더 포함하며,
상기 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 물질이고,
상기 휴믹물질은 pH 2 내지 7.5이며,
상기 휴믹물질의 음이온성 관능기가 상기 염화물 및 글루콘산염의 음이온과 리간드 교환하여 상기 휴믹물질 내 공간에 염화 이온을 물리적으로 흡착하는 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 글루콘산염은 글루콘산나트륨(C6H11NaO7), 글루콘산칼륨(C6H11KO7), 글루콘산칼슘(C12H22CaO14)에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물. - 삭제
- 패각 또는 패각 분말을 염산과 혼합하여 교반하는 준비단계;
글루콘산염 40 내지 60 중량% 및 상기 패각 또는 패각 분말 용액 35 내지 50 중량%를 혼합하는 제1 혼합단계;
상기 혼합물에 점성물질 0.5 내지 1.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제2 혼합단계;
상기 혼합물에 다공성 구조체 0.5 내지 7.0 중량%를 첨가하여 혼합하는 제3 혼합단계;를 포함하되,
상기 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 물질이고,
첨가제 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부의 휴믹물질을 더 포함하며,
상기 휴믹물질의 pH는 2 내지 7.5인 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물의 제조방법. - 제 5항에 있어서,
상기 패각 분말은
패각에 붙어있는 유기물을 제거하는 단계;
상기 유기물이 제거된 패각을 증류수가 담긴 수조에 소정시간 침적시켜 염분을 제거하는 단계;
상기 염분이 제거된 패각을 소정의 온도에서 건조시키는 단계; 및
상기 건조된 패각을 분쇄하여 체를 통과시켜 분말을 만드는 단계;로 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 제설제 첨가용 조성물의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220038443A KR102525123B1 (ko) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 패각류를 포함하는 친환경 제설제 첨가용 조성물 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102608362B1 (ko) * | 2023-07-10 | 2023-12-01 | (주)남향에스티 | 친환경 입상 제설제 |
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- 2022-03-28 KR KR1020220038443A patent/KR102525123B1/ko active IP Right Grant
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