KR200432301Y1 - 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관한 것으로, 반응조의 내부로 유입된 절삭유에 자외선을 전체적으로 골고루 조사함으로써, 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 것이다.
본 고안에 따른 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관하여 대략 설명하면, 이는 크게 절삭유를 보관하는 반응조(10)와, 절삭유를 휘저어 섞어주는 교반장치(20)와, 절삭유에 자외선을 조사하는 조사장치(30)로 이루어지게 된다.
상기 반응조(10)는 직육면체형태로, 그 상부에 개폐가 이루어지도록 덮개(11)를 형성하고, 일측에는 사용된 절삭유의 유출입이 이루어지도록 유입구(12)와 유출구(13)를 형성하고 있다.
상기 교반장치(20)는 한쪽에 상기 반응조(10) 내부의 절삭유를 휘저어 섞기 위한 프로펠러(21)를 구비하며, 다른쪽에는 상기 프로펠러(21)를 구동시키기 위한 구동모터(22)를 구비하여, 상기 반응조(10)의 일측에 비스듬하게 조립된다.
상기 조사장치(30)는 일정한 간격으로 자외선을 발산하는 자외선램프(31)와, 자외선을 반사시키는 반사판(32)과, 상기 자외선램프(31)의 과열을 방지하기 위한 냉각팬(33)으로 이루어진 것으로, 상기 반응조(10)의 덮개(11)에 구성하게 된다.
이와 같이 구성된 본 고안의 상기 반응조(10) 내부로 유입된 절삭유에 상기 자외선램프(31)에 의해 자외선이 조사되면서 살균이 이루어지며, 상기 교반장치(20)의 구동모터(22)에 의해 프로펠러(21)가 회전하면서 절삭유를 휘저어 섞어줌으로써, 전체적으로 골고루 자외선의 조사가 이루어짐으로써, 미생물의 유전자를 훼손시켜 유전정보를 파괴하여 미생물의 변패를 방지하게 되는 것이다.
자외선, 절삭유, 반응조, 교반장치, 조사장치, 미생물
Description
도 1은 본 고안에 따른 절삭유 재생처리장치의 개방시 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 절삭유 재생처리장치의 일측 사시도.
도 3은 도 2의 A-A′부분의 단면도.
[ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ]
10: 반응조 11: 덮개
20: 교반장치 21: 프로펠러
22: 구동모터 30: 조사장치
31: 자외선램프 32: 반사판
33: 냉각팬
본 고안은 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관한 것으로, 반응조 내 부로 유입된 절삭유에 전체적으로 골고루 자외선을 조사하여 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 금속가공의 발달로 매년 절삭유(Fresh Cutting Oil)의 사용이 증가하고 있는데, 이 절삭유는 각종 기계류의 절삭 및 연마에 반드시 필요한 유류로서, 절삭부분에 윤활제로 작용하여 가공시 마찰을 최소화하고, 가공부분의 마찰열을 제거하여 열변형을 방지하는 냉각기능과, 절삭표면에 쌓이는 피절삭재를 물리적으로 제거하는 역할을 한다.
상기와 같은 절삭유는 사용 수명이 비교적 짧아 장기간 사용했을 경우, 자주 보충하거나 전체적으로 교체를 해주어야 하는데, 이는 절삭유 자체의 성능인 윤활, 냉각, 세정기능이 저하되었다기 보다는 절삭유 보관탱크로 유입되는 기타 유류와 피절삭재, 절삭유내의 유기성분 및 무기물질 등이 미생물의 성장에 적합한 환경을 제공하여 절삭유에서 악취가 발생하기 때문이다.
따라서 현재 국내·외에서 절삭가공 공정에서 사용되고 있는 절삭유의 재이용을 하고자, 절삭유의 미생물 증식을 억제하기 위해 주기적으로 절삭유에 미생물 성장억제제인 Biocide(생물체에 유독한 물질)를 주입하고 있으나, 인체에 해로운 화학물질을 사용하기 때문에 작업자의 건강을 해치고 있다.
그리하여 미국의 경우에는 금속가공유에 쓰이는 Biocide에 대하여 환경보호 국(EPA:Environmental Protection Agency)에서 독성 실험을 하도록 규정하고, 유럽연합(EU)에서도 Biocide의 사용에 대하여 규제를 강화하고 있지만, 국내에서는 Biocide 대한 연구 및 규제사항이 전혀 없어 현장의 작업자들이 피부병, 호흡기계 질병, 생식기계 등에 대한 각종 질병을 유발하고 있어, 이에 대한 시급한 조치가 필요한 실정이다.
또, 냉각방식에 의해 절삭유의 온도를 낮추어 미생물의 성장을 억제하거나, 냉각방식에 의한 미생물 성장 억제시에는 중앙집중식 절삭유 재생처리장치에는 그 효과가 있으나, 기기별로 개별순환 시스템을 갖춘 곳에서는 여러 개의 냉각 장치가 필요함으로 장치비가 과다하게 들뿐만 아니라, 운전비용이 비싸다는 문제점이 있었다.
또한, 오존의 살균력을 이용하고자, 오존발생기로부터 공급되는 오존을 절삭유에 공급하여 살균이 이루어졌는데, 이러한 오존을 주입하는 방법은 중앙집중식 절삭유 재생처리장치에는 어느 정도 적합하나 개별 장치에는 장치비가 많이 들고, 오존의 경우 트리할로메탄(THMs)이나 브론산염(Bromate) 같은 소독부산물을 발생시킬 수 있기 때문에 배기되는 오존을 재처리해야 하며, 미생물의 재증식 위험이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 본 고안은, 사용된 절삭유가 반응조의 내부로 유입되고, 이 유입된 절삭유에 자외선(UV)을 전체적으로 골고루 조사하여 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 재생장치의 상부에 설치된 자외선램프는 유입된 절삭유와 직접 맞닿지 않더라도 교반장치에 의해 자외선이 고르게 조사되어 자외선램프가 오염되지 않고, 장기간 사용할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.
본 고안은 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관한 것으로, 반응조의 내부로 유입된 절삭유에 자외선을 전체적으로 골고루 조사함으로써, 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 특징이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고, 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 고안에 따른 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치의 구성에 관하여 대략 살펴보면, 직육면체 형태로 상부에 덮개(11)를 형성하고, 일측에 유입구(12)와 유출구(13)를 형성한 반응조(10)와, 한쪽에 프로펠러(21)를 구비하며 다른쪽에는 프로펠러(21)를 구동시키기 위한 구동모터(22)를 구비한 교반장치(20)와, 자외선을 발산하는 자외 선램프(31)와 반사판(32) 및 냉각팬(33)을 순차적으로 구비한 조사장치(30)로 이루어지게 된다.
이와 같은 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치에 관하여 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 반응조(10)는 절삭유를 보관하는 것으로, 소정의 크기를 갖는 직육면체 형태로 이루어지며, 상부에는 개폐가 이루어지도록 덮개(11)를 형성하고, 이 덮개(11)의 가장자리를 따라 밀폐를 위한 고무패킹을 형성하며, 상기 반응조(10)의 일측에는 사용된 절삭유의 유입이 이루어지도록 유입구(12)를 형성하고, 그 하측에는 살균처리된 절삭유가 배출되도록 유출구(13)를 형성하고 있다.
상기 교반장치(20)는 전체적으로 골고루 자외선이 조사되도록 절삭유를 휘저어 섞어주는 것으로, 상기 반응조(10)의 유입구(12) 또는 유출구(13) 반대쪽에 비스듬하게 조립되되, 한쪽에는 상기 반응조(10) 내부의 절삭유를 휘저어 섞기 위한 프로펠러(21)를 구비하며, 다른쪽에는 상기 프로펠러(21)를 구동시키기 위한 구동모터(22)를 구비하게 된다.
상기 조사장치(30)는 절삭유에 자외선을 조사하는 것으로, 상기 반응조(10)의 덮개(11)에 자외선을 발산하는 자외선램프(31)를 일정한 간격으로 설치하고, 이 자외선램프(31)의 상측에는 자외선을 반사시키는 반사판(32)이 설치되며, 상기 자외선램프(31)의 과열을 방지하기 위한 냉각팬(33)이 상기 반응조(10)의 덮개(11) 상측에 구성하게 된다.
그리고 본 고안을 구성하는 각각의 재원을 살펴보면 다음과 같다.
| 반응조 | - 재질 : 저탄소강(316L) - 반응조 용량 : 100ℓ | |
| 교반장치 | - Inverter (1~50rpm 조정가능) | |
| 조사장치 | 자외선램프 | - 자외선 저압 수은램프(합성석영, synthetic quartz) - 길이 430mm, 출력 40W - 파장 : 253.7nm |
| 반사판 | - 특수 열처리 알루미늄 | |
| 냉각팬 | - 반사판 상부에 냉각팬 장착(40m3/hr) | |
이와 같은 재원 및 구성을 갖는 본 고안인 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치의 작동을 살펴보면, 우선 상기 반응조(10)의 유입구(12)를 통해서 절삭유가 반응조(10)의 내부로 유입되고, 이에 상기 조사장치(30)의 자외선램프(31)에 의해 자외선이 조사되면서 절삭유의 살균이 이루어지며, 상기 교반장치(20)의 구동모터(22)에 의해 프로펠러(21)가 회전하면서 절삭유를 휘저어 섞어줌으로써, 전체적으로 골고루 자외선의 조사가 이루어지게 된다.
이렇게 조사되는 자외선은 미생물의 유전자를 훼손시켜 유전정보를 파괴하여 미생물의 변패를 방지하고, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 고안을 통해 자외선 조사할 경우에 사용되는 상기 자외선램프(31)의 수를 5개, 10개로 각각 다른 자외선 강도로 사용하고, 상기 반응조(10)의 교반속도는 50rpm, 상기 자외선램프(31)와 절삭유 간의 거리는 150mm로 일정하게 하여, 자외선의 강도 및 시간에 따른 미생물의 개체수 변화량과 제거율, 점도(Viscosity), pH, 부유물질(SS:Suspended Solids), 용존산소(DO:dissolved oxygen), 중크롬산칼륨을 산화제로 하여 수중의 유기물질의 산화시키는 CODCr의 변화, 노르말헥산(n-hexane) 추출 실험에 의한 유분함량의 변화를 측정한 결과, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
< 자외선램프의 강도 및 시간에 따른 미생물 개체수 변화량 >
| Time (min) | Cell Count | |||
| Five UV- Lamps | Ten UV-Lamps | |||
| ( CFU /㎖) | Removal(%) | ( CFU /㎖) | Removal(%) | |
| 0 | 4,350,000 | - | 4,350,000 | - |
| 5 | 2,030,000 | 53.3 | 624,000 | 85.7 |
| 10 | 1,360,000 | 68.7 | 295,000 | 93.2 |
| 20 | 540,000 | 87.6 | 102,000 | 97.7 |
| 30 | 290,000 | 93.3 | 64,000 | 98.5 |
| 45 | 120,000 | 97.2 | 21,000 | 99.5 |
| 60 | 40,000 | 99.1 | 9,000 | 99.8 |
| 120 | 9,000 | 99.8 | 2,000 | 99.9 |
| 180 | 3,000 | 99.9 | 700 | 100.0 |
상기의 표와 그래프는 자외선의 강도 및 시간에 따른 미생물의 개체수 변화량과 제거율을 나타낸 것으로, 상기 자외선램프(31) 5개를 사용하여 자외선을 10분 조사시 68.7%, 20분 조사시 87.6%, 120분 조사시 99.8%의 미생물이 사멸되는 것을 확인할 수 있으며, 상기 자외선램프(31) 10개를 사용하여 자외선을 5분의 조사시 85.7%, 30분의 조사시 98.5%, 60분의 조사시 99.8%의 미생물이 사멸되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 절삭유의 자외선 조사 시간에 따른 미생물 사멸 과정은 시간이 경과함에 따라 미생물개체수가 눈에 띄게 감소였으며, 반응 종료 시에는 절삭유내의 미생물수가 전혀 없는 것으로 나타났다.
또한, 상기와 같은 방법으로 자외선의 조사 강도 및 시간에 따른 점도, pH, 부유물질의 변화를 살펴보면, 먼저 점도(cP)의 경우에는 초기 1.11cP에서 상기 자외선램프(31) 5개로 조사할 경우에 20분경과 후 깨끗한 절삭유의 값을 만족하였고, 상기 자외선램프(31) 10개로 조사할 경우에는 5분의 조사만으로 깨끗한 절삭유의 값을 만족하였다.
참고로 점도 값에 가장 큰 영향을 미치는 온도의 경우 자외선 조사 실험시 상온(24℃)상태를 유지하여 측정한 결과이다.
pH의 경우에는 초기 8.14에서 상기 자외선램프(31) 5개로 자외선 조사시 20분 후 8.54이었고, 상기 자외선램프(31) 10개로 자외선 조사시 5분 후 8.67로 모두 빠른 시간에 깨끗한 절삭유의 pH 범위인 8.5 ~ 9.5의 값을 만족하였다. 미생물의 성장은 pH6 ~ 8에서 가장 활발하므로, 절삭유의 pH가 떨어지지 않도록 해야 한다. 그러나 pH가 떨어지는 이유 역시 미생물에 의한 부패로 인한 것이기 때문에 자외선 조사를 통한 미생물 사멸로 부패를 조기에 방지하는 것이 중요하므로, 3% 희석한 깨끗한 절삭유를 이용함과 동시에 자외선을 조사하여 미생물을 사멸하여야 한다.
부유물질의 경우에는 상기 자외선램프(31) 5개로 자외선 조사시 0.115㎎/ℓ로 98.0%의 처리 효율을 보였고, 상기 자외선램프(31) 10개로 자외선 조사시 0.093㎎/ℓ로 98.4%의 처리 효율을 보였다.
다음으로, 자외선의 조사 강도 및 시간에 따른 절삭유의 처리효율을 알아보 기 위해 DO의 변화를 측정한 결과, 상기 자외선램프(31) 5개로 조사시 5분 후 2.26㎎/ℓ, 30분 후 3.54㎎/ℓ, 60분 후 4.21㎎/ℓ, 자외선 조사 종료시 4.32㎎/ℓ로 최종 52.4%가 증가하였고, 상기 자외선램프(31) 10개로 조사시 5분 후 2.72㎎/ℓ, 30분 후 4.21㎎/ℓ, 60분 후 4.44㎎/ℓ, 자외선 조사 종료시 4.65㎎/ℓ로 최종 55.9%가 증가하였다.
그리고, 자외선 조사에 의한 CODCr의 측정 결과, 상기 자외선램프(31) 5개로 자외선 조사시 60분 경과 후 27,035㎎/ℓ로 약 49.4% 감소하여 최종 21,768㎎/ℓ로 전처리시 농도(53,430㎎/ℓ)를 기준으로 약 59.3%가 감소된 것으로 나타났고, 상기 자외선램프(31) 10개로 자외선 조사시 30분 경과 후 26,254㎎/ℓ로 약 50.9% 감소하여 최종 16,720㎎/ℓ로 전처리시 농도를 기준으로 약 68.7%가 감소하였다.
끝으로 자외선의 조사 강도 및 시간에 따른 노르말헥산(n-hexane) 추출 실험에 의한 유분함량의 변화를 측정한 결과, 상기 자외선램프(31) 5개로 자외선 조사시 5분 후 3,285㎎/ℓ, 60분 후 3,265㎎/ℓ, 자외선 조사 종료시 3,250㎎/ℓ로 조사되었고, 상기 자외선램프(31) 10개로 자외선 조사시 5분 후 3,290㎎/ℓ, 60분 후 3,259㎎/ℓ, 자외선 조사 종료시 3,245㎎/ℓ로 자외선 조사 강도 및 시간에 따른 유분함량의 변화는 무시해도 좋을 정도로 작게 나타났다.
이상에서와 같이 절삭유의 재활용시 자외선의 조사 강도 및 시간에 따른 미 생물의 개체수 변화량과 제거율, 점도, pH, 부유물질, 용존산소, CODCr의 변화, 노르말헥산 추출 실험에 의한 유분함량의 변화를 살펴본 결과, 상기 자외선램프(31)의 수를 10개로 하여, 장시간 자외선을 조사하게 되면 현저히 높은 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 본 고안인 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치는 절삭유와 자외선램프(31)가 직접 접촉하지 않아, 반응시 에어로졸 발생으로 인한 자외선램프의 오염방지, 고농도 및 고탁도의 절삭유에도 적용가능, 자외선램프의 출력 및 유지관리가 용이한바, 환경 친화적으로 절삭유의 미생물 사멸 및 수명을 장기화할 수 있는 기술이며, 오존과 달리 2차 소독부산물을 발생시키지 않고 비용면에 있어서도 투자비 및 운전비용을 고려하면 통상 오존공정에 약 1/3정도이다.
또, 세계적으로 환경 산업 시장에서의 기술적, 도덕적 우위를 점할 수 있으며, 관련 설비의 수출 및 수출시장 확대, 설비 제조원가 절감, 원자재 가격 인하 등을 기대할 수 있다.
본 고안은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않음은 물론, 절삭유에 한정되지 않고 재생가능한 다양한 오일에 적용가능하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있다 할 것이다.
이와 같이 이루어진 본 고안의 반응조 내부로 유입된 절삭유에 전체적으로 골고루 자외선을 조사함으로써, 자외선에 의한 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있으므로, 절삭유의 사용기간 연장과 안정화된 Slag를 배출하여 폐절삭유의 발생 저감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 인체에 유해한 Biocide를 사용하지 않고, 절삭유와 자외선램프가 직접적으로 노출되거나 접촉되지 않아 오염의 문제가 없으므로 현장의 작업자들에게 각종 질병을 유발시키지 않으며, 절삭유의 사용기간을 기존의 시설보다 더 오랫동안 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 냉각방식이나 오존을 주입하는 방법보다 적은 비용으로 제조, 설치 및 유지할 수 있으므로 경제적인 면에서도 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 본 고안은, 사용된 절삭유가 반응조의 내부로 유입되고, 이 유입된 절삭유에 자외선(UV)을 전체적으로 골고루 조사하여 높은 살균력으로 미생물의 변패를 방지하며, 잔류 소독 부산물을 발생시키지 않아 절삭유의 재생효율을 최대화할 수 있는 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 재생장치의 상부에 설치된 자외선램프는, 유입된 절삭유와 직접 맞닿지 않더라도 교반장치에 의해 자외선이 고르게 조사될 수 있도록 구성되어, 자외선 램프가 오염되지 않고, 장기간 사용할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 절삭유 재생처리장치에 있어서,직육면체 형태로, 상부에 개폐가 이루어지는 덮개(11)를 형성하고, 일측에 는 절삭유의 유입출이 이루어지도록 유입구(12)와 유출구(13)를 형성한 반응조(10)와,상기 반응조(10)의 일측에 비스듬하게 조립되되, 한쪽에는 상기 반응조(10) 내부의 절삭유를 휘저어 섞는 프로펠러(21)를 구비하며, 다른쪽에는 상기 프로펠러(21)를 구동시키기 위한 구동모터(22)를 구비한 교반장치(20)와,상기 반응조(10)의 덮개(11)에 자외선을 발산하는 자외선램프(31)와, 이 자외선램프(31)의 자외선을 반사시키는 반사판(32)과, 상기 자외선램프(31)의 과열을 방지하기 위한 냉각팬(33)을 순차적으로 구비한 조사장치(30)로 구성되어,상기 반응조(10)의 유입구(12)를 통해 유입된 절삭유에 자외선램프(31)에 의해 자외선이 조사되고, 그와 동시에 상기 교반장치(20)의 프로펠러(21)가 회전하면서 절삭유를 휘저어 섞어 전체적으로 골고루 자외선의 조사가 이루어짐을 특징으로 하는 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020060023154U KR200432301Y1 (ko) | 2006-08-29 | 2006-08-29 | 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020060082175 Division | 2006-08-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR200432301Y1 true KR200432301Y1 (ko) | 2006-11-30 |
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ID=41780648
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| KR2020060023154U KR200432301Y1 (ko) | 2006-08-29 | 2006-08-29 | 자외선을 이용한 절삭유 재생처리장치 |
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| KR (1) | KR200432301Y1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100877671B1 (ko) | 2007-08-31 | 2009-01-08 | 경북대학교 산학협력단 | 자외선을 이용한 절삭유 재생처리 장치 |
| KR101142638B1 (ko) | 2010-02-19 | 2012-05-10 | 주식회사콘스탄텍 | 방열 컴포넌트를 포함하는 자외선 살균 케어 장치 |
-
2006
- 2006-08-29 KR KR2020060023154U patent/KR200432301Y1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR101142638B1 (ko) | 2010-02-19 | 2012-05-10 | 주식회사콘스탄텍 | 방열 컴포넌트를 포함하는 자외선 살균 케어 장치 |
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