KR20050033083A

KR20050033083A - 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050033083A
Application number: KR1020030068984A
Authority: KR
Inventors: 조용숙; 이시히토요주로; 추유자끼타다시; 유병무
Original assignee: 조용숙
Priority date: 2003-10-04
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2005-04-12

Abstract

본 발명은 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트와 그 제조방법 및 사용방법에 관한 것으로서 미분말로 가공된 방사성 원소로서 천연 라듐 광석에 기능성 광물질을 물과 고분자 흡수 폴리머의 수용액과 함께 혼합 조성하고 건조하여 추출한 라듐 주성분의 혼합 광물질을 알루미늄 박판(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓이 형성되게 열압착하므로서 가늘고 길다란 평판의 알루미늄 시트를 형성하고, 이를 자동차 내연기관의 흡기관내에 간단히 삽입 장착 사용하여 흡입공기에 일정한 농도의 방사선을 조사하므로서 공기의 산소농도를 높게하고 연소실에서의 완전 연소를 유도하여 유해가스인 일산화탄소와 탄화 수소의 배출을 억제시키므로서 종래 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스 정화 경감방법으로서 3원 촉매장치에 비하여 월등히 향상된 기능의 배기가스를 경감시키는 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트 및 그 제조방법{Radium and functional mineral mixed material contained aluminum sheet for exhast gas reduction in an automobile and manufacturing method thereof}

본 발명은 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트와 그 제조방법 및 사용방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 미분말의 방사성 원소로서 천연 라듐 광석을 주재로 하고 부재로서 기능성 광물질을 물과 고분자 흡수 폴리머의 수용액과 함께 혼합 조성하고 건조하여 추출한 라듐 주재의 혼합 광물질을 알루미늄 박판(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓이 형성되게 열압착하므로서 가늘고 길다란 평판의 알루미늄 시트를 형성하고, 이를 자동차 내연기관의 흡기관내에 간단히 삽입 장착 사용하여 흡입공기에 일정한 농도의 방사선을 조사하므로서 공기의 산소농도를 높게하고 연소실에서의 완전 연소를 유도하여 유해가스인 일산화탄소와 탄화 수소의 배출을 억제시키므로서 배기가스를 경감시키는 방법에 관한 것이다.

내연기관(internal combustion engine)은 연료의 연소가 기관의 내부에서 이루어져 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 기관으로서 밀폐된 실린더속에서 연료와 공기의 혼합기를 가두고 압축 점화하여 연료속의 탄소를 급속히 시키는 역할을 하며 연소후 가스는 외부로 배출하고, 다시 신선한 공기를 흡입하는 동작을 반복하게 되는데 외부로 배출되는 배기가스에는 생성되는 조건이 엔진에 공급되는 연료와 공기의 혼합비(공연비)에 좌우되는 것으로는 연소시 산소부족에 기인하는 일산화탄소(CO), 불완전 연소로 인하여 발생하며 광화학 스모그의 원인이 되는 탄화수소(HC)와 연소 온도에 따라 배출농도가 결정되는 것으로서 공기중의 산소와 황이 반응하여 생기는 질소 산화물(NO_X) 등의 인체에 해롭고 대기를 오염 시키는 대표적인 유해 성분이 들어 있어 공해로서 사회문제가 되고 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 가지고 있는 자동차의 엔진으로부터 배출되는 유해 배기가스를 정화시키기 위한 종래의 일반적인 방법으로서 3원 촉매 변환장치는 백금, 파라듐, 로듐 등을 이용한 촉매 컨버터로서 혼합기를 이론 혼합비로 유지시켜 배기중에 산소가 남지 않게 하는 것으로서 3가지 유해성분인 일산화 탄소(CO)와 탄화수소(HC)에 대해서는 산화, 질소 산화물(NO_X)에 대해서는 환원의 2가지 작용을 동시에 수행할 수 있어서 배기가스속의 유해성분을 무해성분으로 변환시키는 장점이 있는 반면에 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

1. 3원 촉매로는 촉매의 온도가 300℃보다 낮다면, 배기가스 정화 효과가 대폭적으로 감소한다.

2. 3원 촉매의 정화 작용은, 공기와 연료의 혼합 중량 비율, 즉 공연비에 의해 큰 차이가 생기는 것으로서 연소실내의 공연비가 낮은 상태에서는, 연료에 대해서 공기량이 부족하고, 불완전연소를 일으키기 때문 배기가스 안의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)의 발생량이 증가하게 되며, 반대로 공연비가 높은 상태에서는, 배기가스 안의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)의 발생량이 급격히 감소하게되므로서 공연비의 정밀한 제어를 위하여 배기중의 잔존산소량을 측정하기 위한 별도의 산소농도검출기를 장착 구비하여야 하며 배기온도를 충분히 높게 유지하여야 하고 반드시 무연연료만 사용하여야 하는 문제점이 있다.

그리고 질소 산화물(NO_X)의 경감 대책으로서는 비활성 가스로서의 배기가스를 소량 혼합기에 섞어 연소온도와 속도를 낮추는 배기가스재순환장치(EGR) 즉, 배기가스 일부를 흡기계통에 재순환시켜 연소시 최고온도를 낮추는 장치를 사용하는 것이 있으나 이 또한 경제적이지 못하고 부피가 커지는 문제점이 있다.

또한 자동차의 공회전 상태에서는, 유입 공기량이 적기 때문에 당연히 공연비가 낮게 되어 배기가스 안의 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC) 의 발생량이 높게 되며 대도시에서 하루중 자주 발생하며 광화학 스모그의 원인이 되는 옥시던트(oxidant)는 자동차의 정체에 의해 배기가스 안의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)가 많이 발생한 것이 원인이라고 생각되는 것으로서, 근래 전기자동차, 하이브리드차 등의 개발에 의해 배기가스중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)의 경감으로 환경 개선이 진전되고 있지만, 현시점에서 볼 때 비용, 편리성 등의 문제로 빠른 시간내의 보급은 곤란한 실정으로서 경제적으로 배기가스를 저감시키는 기술의 개발이 절실하다.

그리고 첨가제를 사용하는 경우는 연료 공급시에 반드시 조연제 등의 첨가제를 첨가하여야 하므로 번거로운 문제점이 있다.

결국 사회문제화되고 있는 환경오염의 주범으로서 대기오염으로 인한 공해문제를 해결하기 위하여 종래의 자동차 엔진으로부터 배출되는 유해 배기가스를 경감 정화시키기 위한 방법은 연료를 완전히 연소가 되지 못하게 되므로서 그 공해 방지효과와 연료절감 효과가 기대에 미치지 못하는 실정이다.

본 발명은, 전술한 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,

방사성 원소로서 천연 라듐 광석을 미세하게 파쇄한 미분말을 주재로 하고 부재로서 산화칼슘, 산화 마그네슘 등의 기능성 광물질을 물과 고분자 흡수 폴리머의 수용액과 함께 혼합 조성하고 건조하여 추출한 혼합 광물질을 알루미늄 박판(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓이 형성되게 열압착하여 형성한 가늘고 길쭉하며 평판의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 제조된 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트를 자동차 내연기관의 흡기관내에 간단히 삽입 장착 사용하여 연소 전처리 단계로서 흡입공기에 일정한 농도의 방사선을 조사하므로서 공기의 산소농도를 높게하고 연소실에서의 완전 연소를 유도하여 유해가스인 일산화탄소와 탄화 수소의 배출을 억제시키므로서 배기가스를 경감시키는 사용방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부 도면에 의하여 구체적으로 기술하면 다음과 같으며 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 원료로서 온천에서 용출되고 침전 퇴적하여 미량의 방사선을 방출하는 천연라듐광석을 300 메시 이상으로 미분쇄한 분말상의 라듐광석 78%(중량비), 산화칼슘 18%(중량비), 산화 마그네슘 3%(중량비), 함수 마그네슘 1%(중량비)을 물과 고분자 흡수 폴리머(polymer)의 수용액에 중량비로 10:1로 함께 혼합 조성하고 고착 건조하여 열처리 정제 추출한 분말상의 혼합 광물질(3)을 포개진 2겹의 알루미늄 박판(4)(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓(4)이 형성되게 열압착하여 자동차 흡기관 내경에 맞춰서 간편하게 장착될 수 있도록 가늘고 길쭉한 평판형패드 형상의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 형성한다.

그리고 도 3에 도시한 바와 같이 자동차 내연기관의 흡배기 및 연료 공급장치는 내연기관(연소실)(5)을 중심으로 연료 계통인 파이프형 연료 공급관(10)이 측면 연결되고 내측 흡기관(9)과 외측 흡기관(8)의 중간에 필터 엘리멘트로서 에어 클리너(6)를 내장한 박스형 에어 클리너 케이스(7)로 구성된 흡기 계통이 연결되며 배기계통으로서 배기관(11)이 각각 연결되는 구성으로서, 전술한 본 발명의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 외측 흡기관(8)의 내부 소정 부위에 파이프의 길이 방향으로 안착시켜 알루미늄 시트(1)의 방사선, 즉 투과력이 약한 알파선을 제외하고 감마선, 베타선이 흡입 공기중의 산소 분자를 여기시키고 이온화를 촉진하여 산소농도를 증가시키게 되므로서 내측 흡기관(9)을 통과한 공기가 내연기관(연소실)(5)에서 연료와 혼합시 완전 연소를 유도하게 되어 배기관(11)을 통하여 배출되는 배기가스중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)가 대폭적으로 경감되게 되는 것이다.

본 발명은 종래의 후처리 기술로서 연소후의 배기가스를 정화하는 것이 아니고, 공기 통로로서 외측 흡기관(8)을 통하여 내연기관(5) 연소실에 유입되는 흡입 공기의 산소 농도를 높게해, 공회전 상태에서도 동일 공기량으로 보다 완전연소하게 하므로서, 배기가스 중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)를 경감시키는 기능을 하는 것으로서 즉, 연소에 불가결한 흡입 공기를 변화시키고, 공기중의 산소 농도를 약간 향상시키는 것만으로도 연료를 완전 연소시키고 배기가스를 정화할 수 있으며 또한 라듐은 반감기가 1602년이므로 방사능의 이상적인 표준으로서 한번 설치하게 되면 사용기간에 관계 없이 효과를 장기간 지속시킬 수 있는데 특징이 있다.

본 발명의 혼합 광물질 원료로서 중요성분인 라듐(radium)은 주기율표 제2A족의 알칼리토금속에 속하는 대표적 방사성 원소로서 알칼리토금속 중에서는 화학적 성질이 가장 격렬하며 공기중의 산소와 접촉하면 산화물이 되며 외부 작용이 없이도 전하를 방출하여 이온화 작용하는 특성이 있으며 본 발명에서는 천연 라듐광석을 1 ㎝정도의 입상으로 분쇄한 다음 볼밀(ball mill) 등의 분쇄기를 사용하여 더욱 미분말화 시키게 되는 것으로서 방사능량은 온천에서 용출될 때 측정하여 공기중의 산소분자와 원자를 여기시켜 이온화를 발생시킬 정도의 인체에 무해한 양이면 무방하며 바람직하게는 일본 홋가이도의 라듐 온천에서 용출되는 것이면 더욱 좋다.

본 발명에서 라듐은 흡기관내의 산소농도를 증가 시키는 주도적인 작용을 하는 것으로서 베타선과 감마선이 알루미늄 박판을 투과하고 흡입공기를 여기작용으로 이온화하여 산소 농도를 증가시킨다.

또한 기타 기능성 광물질로서 수분 포집제 역할의 산화 칼슘(CaO, 생석회), 촉매 및 흡착제로서 산화 마그네슘(MgO, 고토), 고착제로서 함수 마그네슘(Mg₃, 사문석)은 주원료인 라듐에 화학적인 반응 처리를 행함으로서 이온적인 상호작용으로 합성되는 음이온성을 가지는 무기 미립자 형태의 고분자 화합물을 형성하는 것으로서 용제로서 수용액은 물과 수분을 흡수하고 고체 상태의 덩어리를 형성하는 고분자 흡수체(폴리머, polymer) 또는 온천수와 고분자 흡수체(폴리머, polymer)를 선택적으로 적용할 수 있으며 고분자 흡수체(폴리머, polymer)는 기저귀나 보냉제에 사용되는 고분자 흡수체와 균등물이다.

또한 시트는 원자량이 작은 박편의 알루미늄 박판을 사용하므로서 직접적인 이온 작용이 되게 하는 것으로서 알루미늄은 자연 방사능 원소의 하나이며 음전자 붕괴와 양전자 붕괴를 하므로서 베타선 이온을 방출하며 공유결합의 영향으로 이온화경향이 크며 산화되기 쉽고 산소와 화합하여 다량의 열을 발생한다.

이하 본 발명의 실시예에 의한 배기가스 경감 알루미늄시트의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

제 1 공정:온천에서 용출되고, 침전퇴적한 천연라듐광석을 분쇄기로 1 ㎝ 정도의 입상으로 파쇄하고 분쇄기(ball mill)을 사용하여 더욱 미분말화 한다.

제 2 공정: 주재로서 제1공정에서 형성된 미분말상태의 천연 라듐광석 78%(중량비)에 산화칼슘 18%(중량비), 산화 마그네슘 3%(중량비), 함수 마그네슘 1%(중량비)을 물과 고분자 흡수제((polymer)의 수용액 또는 온천수와 고분자 흡수제((polymer)의 수용액을 중량비로 10:1로 혼합 조성하고 고착 건조하여 열처리 정제 추출한 분말상의 혼합 광물질(3)을 얻는다.

제 3 공정: 제2공정에서 얻어진 분말상의 혼합 광물질(3)을 포개진 2겹의 알루미늄 박판(4)(aluminum foil) 사이에 삽입하고 광물질 수납 포켓(4)이 형성되게 열압착하여 자동차 외측 흡기관(8) 내경에 맞춰서 간편하게 장착될 수 있도록 가늘고 길쭉한 평판형 패드 형상의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 형성한다.

또한 본 발명의 구체적인 사용예를 설명하면 다음과 같다,

전술한 본 발명의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 외측 흡기관(8)의 내부 소정 부위에 파이프의 길이 방향으로 간편하게 안착시키게 되면알루미늄 시트(1)의 방사선 즉, 감마선, 베타선이 흡입 공기중의 산소 분자를 여기시키고 이온화를 촉진하여 산소농도를 증가시키게 되므로서 내측 흡기관(9)을 통과한 공기가 내연기관(연소실)(5)에서 연료와 혼합시 완전 연소를 유도하게 되므로서 배기관을 통하여 배출되는 배기가스중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)가 대폭적으로 경감되게 되는 것이다.

본 발명에 있어서 배기 가스 경감용 알루미늄시트의 크기는 흡기관의 파이프 내경에 맞춰 안착시킴에 있어서 실험결과 가로 300㎜, 세로 60㎜가 바람직하다,

상기와 같이 형성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

온천에서 용출되고, 침전 퇴적한 천연라듐광석은 매우 희귀한 특성이 있어, 라듐을 주재로 하여 가공 처리된 혼합 광물질(3)이 내장된 알루미늄시트(1)를 에어 클리너(6)에 인접되고 외측면으로 연결된 공기 통로로서 외측 흡기관(8)의 내부에 설치하게 되면, 동일 공기량으로 내연기관(5)이 완전 연소할 때 필요한 공기중의 산소 농도를 높이게 되며 그 결과, 공회전상태나 연소실의 온도가 낮은 상태에서도 보다 완전 연소에 가깝게 작용하여, 배기가스 중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)를 정화시킬 수 있게 되는 것이다.

실시예:

또한 아래와 같은 조건으로 본 발명을 실험한 결과 배기가스 경감에 극히 양호한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

자동차의 배기가스를 CO/HC측정기로 측정한 결과 배기가스 경감 알루미늄 시트 장착 전에는 일산화탄소(CO)가 50%, 탄화 수소(HC)가 1000ppm 이었지만, 장착후에는 일산화탄소(CO)가 0%, 탄화 수소(HC)가 0 ppm 이 되었다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 된 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

1.내연기관의 연소실에 이송된 공기중의 산소 농도를 높여 동일 공기량이라도 연료를 완전연소에 가깝게 연소시켜 배기가스 중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)를 경감시키는 효과가 있다.

2. 온천에서 용출되고, 침전 퇴적한 천연라듐광석을 원료로 하기 때문에 매우 안전하며, 또한 천연라듐광석의 주성분으로서 탄산칼슘이 98% 이상을 차지하기때문에 잘못하여 삼켰을 경우라도 인체에 무해하며 폐기처분할 경우에도 공해가 발샹하지 않게 된다.

3.완전연소에 가깝기때문에 연료 소비가 절감되어 연비가 향상된다.

4.불완전 연소시에도 매연의 발생량이 적다.

5.저렴한 가격에 제조가 가능하며 부품수가 적어서 조립이 용이하기 때문에 경제적이다.

6.흡기관내에 간단히 장착할 수 있어서 사용자 편의성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 배기가스 경감 알루미늄 시트 일부를 절결한 사시도

도 2는 본 발명의 배기가스 경감 알루미늄 시트 단면 구성을 도시한 단면도

도 3은 본 발명의 사용상태를 개략적으로 도시한 예시도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1:알루미늄 시트 2:수납 포켓

3:혼합 광물질 4:알루미늄박판

5:자동차 내연기관 6:에어크리너

7:에어크리너 케이스 8:외측 흡기관

9:내측 흡기관 10:연료 공급관

11:배기관

Claims

원료로서 온천에서 용출되고 침전 퇴적하여 미량의 방사선을 방출하는 천연라듐광석을 300 메시 이상으로 미분쇄한 분말상의 라듐광석 78%(중량비), 산화칼슘 18%(중량비), 산화 마그네슘 3%(중량비), 함수 마그네슘 1%(중량비)을 물과 고분자 흡수 폴리머의 수용액에 중량비로 10:1로 함께 혼합 조성하고 고착 건조하여 열처리 정제 추출한 분말상의 혼합 광물질(3)을 포개진 2겹의 알루미늄 박판(4)(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓(4)이 형성되게 열압착하여 자동차 흡기관 내경에 맞춰서 간편하게 장착될 수 있도록 가늘고 길쭉한 평판형패드 형상의 알루미늄 시트(1)를 형성함을 특징으로 하는 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트
다음과 같은 각 공정으로 구성됨을 특징으로 하는 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트의 제조방법

제 1 공정:온천에서 용출되고, 침전퇴적한 천연라듐광석을 분쇄기로 1 ㎝ 정도의 입상으로 파쇄하고 분쇄기(ball mill)을 사용하여 더욱 미분말화 한다.

제 2 공정: 주재로서 제1공정에서 형성된 미분말상태의 천연 라듐광석 78%(중량비)에 산화칼슘 18%(중량비), 산화 마그네슘 3%(중량비), 함수 마그네슘 1%(중량비)을 물과 고분자 흡수제((polymer)의 수용액 또는 온천수와 고분자 흡수제((polymer)의 수용액을 중량비로 10:1로 혼합 조성하고 고착 건조하여 열처리 정제 추출한 분말상의 혼합 광물질(3)을 얻는다.

제 3 공정: 제2공정에서 얻어진 분말상의 혼합 광물질(3)을 포개진 2겹의 알루미늄 박판(4)(aluminum foil) 사이에 삽입하여 광물질 수납 포켓(4)이 형성되게 열압착하여 자동차 흡기관 내경에 맞춰서 간편하게 장착될 수 있도록 가늘고 길쭉한 평판형 패드 형상의 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 형성한다.
배기 가스 경감용 알루미늄 시트(1)를 외측 흡기관(8)의 내부 소정 부위에 파이프의 길이 방향으로 안착시켜 알루미늄 시트(1)의 방사선, 즉 감마선, 베타선이 흡입 공기중의 산소 분자를 여기시키고 이온화를 촉진하여 산소농도를 증가시키게 되므로서 내측 흡기관(9)을 통과한 공기가 내연기관(연소실)(5)에서 연료와 혼합시 완전 연소를 유도하게 되므로서 배기관을 통하여 배출되는 배기가스중의 일산화탄소(CO)와 탄화 수소(HC)가 대폭적으로 경감되게 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기 가스 경감용 알루미늄 시트의 사용방법