KR20060002813A - 도로 오염물 제거 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

도로 표면에서 탄화수소물과 그 외 오염물을 제거하는 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은 차량에 부착된 오염물 트랩을 포함할 수 있고, 여기서 오염물 트랩은 흡수 패드, 필터, 또는 막(membrane)으로 구성된다. 오염물 트랩은, 예를 들어 휠 웰(wheel well) 안에, 머드 플랩(mud flap)에, 차량의 밑면에, 혹은 오염물 트랩이 도로 오염물에 노출될 수 있는 다른 적절한 위치에서 차량에 고정된다. 본 발명에서 제시되는 방법은 도로에서 도로 오염물을 분리시키고 오염물 트랩을 사용하여 분리된 도로 오염물을 수집하는 것을 포함할 수 있다.
도로 오염물, 제거 시스템

Description

도로 오염물 제거 시스템 및 방법 {System and method for removing pollutants from a roadway}
본 발명은 도로 표면에서 오염물을 제거하는 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명의 실시예는 다공성(多孔性) 필터, 패드, 또는 막과 같이 움직이는 차량의 차체 하부에 부착되어 도로 표면에서 분리되는 도로 오염물을 수집하는 오염물 트랩을 포함한다. 또한, 이러한 장치를 사용하여 환경에서 오염물을 제거하는 방법이 개시된다.
환경보호협회(EPA, Environmental Protection Agency)에 따르면, 비점 오염원(NPS, nonpoint source pollution)이 미국의 수질 문제의 주요 원인이다. NPS는 빗물 혹은 눈에서 녹은 물이 지면 위 및 아래로 움직이는 것에 기인한다. 유거수(流去水)가 움짐임에 따라 자연 및 인공 오염물을 수집하고 운반하며, 결국에는 연안해역, 호수, 강, 습지, 및 지하 음용수원에까지 이를 유입한다. (일례로서, Pollution Equipment News, 2002년 10월호 "Oil in the Sea" 참조) 이러한 오염물은 그 수가 많고 다양하지만, 도시 유거수 및 에너지 생산에서의 오일, 그리스(grease), 및 유해 화학 물질을 포함한다. 대기침전물과 수문개조 (hydromodification) 또한 NPS의 주요 요인이다.
도로 표면 위의 탄화수소물 및 유해금속 축적은 자동차 매연, 타이어 표면 마모, 자동차 액체 누출, 브레이크 패드 마모, 및 오염된 세차 물에 주로 기인한다. (미국 특허 5,993,372 참조) 예를 들어, 자동차 매연이 배기되면서 매연의 많은 "미세한" 입자들은 흡입되거나 도로 위로 걸러 내려져, 빗물에 하수구로 씻겨가거나 회전하는 바퀴에 의해 공기 중으로 투입될 것("재혼입", re-entrainment 이라고도 한다.)을 기다린다. 미세 입자, 일산화탄소, 산화질소, 휘발성 유기화합물, 유해 유기화합물 (e.g., 톨루엔), 및 기타 중금속이 모두 자동차 매연에서 발견된다. 이에 더해, 타이어 표면이 마모됨에 따라, 아연, 카드뮴, 카본 블랙(carbon black), 및 미세 고무 입자의 형태로 오염물이 도로 표면에 축적된다. 더욱이, 누출된 오일, 부동액, 브레이크 및 트랜스미션 액체, 배터리 산(酸), 그리스 및 그리스 제거액 또한 도로 표면에 축적된다. 이러한 자동차 액체는 유해 유기화합물 및 금속도 포함한다. 브레이크 패드 분진 또한 도로 오염의 중요한 요인이고, 수로들 내의 구리 축적에 크게 기여한다. 예를 들어, 샌프란시스코 만에서는 브레이크 패드 분진이 구리 오염의 가장 큰 요인인 것으로 발표되었다. (Palo Alto (CA) Regional Water Quality Control Plant 웹 사이트에서 제공되는 "How Do Vehicles Pollute the Bay? Let's Count the Ways" 참조)
도로 오염물의 축적은 인체 건강에 극적인 영향을 미치고 있다. 주로 미국 환경보건학연구소(National Institute of Environmental Health Sciences)에서 후 원한 한 연구에서, 입방 미터 당 미세 미립자 물질 십 마이크로그램마다 폐암으로 인한 사망 건수가 팔 퍼센트 증가하는 것으로 연구원들은 계산하였다. 가장 오염이 심한 도시들에서 폐암 및 심장질환으로 사망할 위험성은 비흡연자들이 장기간동안 간접흡연에 노출되는 것과 관련된 위험성에 비유되어 왔다. (Jeanie Davis, "Air Pollution Increases Lung Cancer Risk; Evidence Links Bad Air with Heart Disease, Too", MSN and WebMD Medical News, 2002년 3월 5일호 참조) 세계적으로 자동차 수의 증가가 인구 증가율보다 세 배 더 빠르게 증가하고 있고, 세계적으로 사망 건수의 약 40%가 다양한 환경적 인자, 특히 유기적 및 화학적 오염원에 기인하므로, 이러한 독소를 도로 표면에서 제거하기 위한 장치와 방법이 필요하다는 것이 명백하다. (BioScience, 1998년 10월호 참조)
자동차에서 배출되는 오염물을 트랩하기 위해 여러 다양한 장치가 만들어져 왔다. (e.g., 미국 특허 6,170,586, 5,711,402, 5,993,372, 5,967,200, 5,549,178, 5,692,547, 및 6,524,992) 이러한 장치와 접근법은 오염물이 도로 표면에 접하기 전에 트랩함으로써 오염을 감소시키지만, 이미 도로 표면에 축적된 오염물을 제거하기 위한 장치 및 방법에 대해 중대한 필요가 남아 있다.
본 발명은 도로 표면에서 오염물을 제거하기 위한 시스템 실시예와 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 시스템은 차량이 도로 위로 운전되면서 트랩 위로 배포되는 오염물(e.g., 차량의 타이어에 의해, 또는 운전중 차량 하방에 생성되는 흡인력에 의해, 또는 팬, 블로어, 혹은 진공으로 유도되는 흡인력에 의해 도로 표면에서 분리되는 오염물)을 오염물 트랩의 노출된 표면이 수집하도록 차량의 밑면에 설치된 오염물 트랩을 구비하는 차량을 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩이 프레임과 패드를 포함한다. 일 실시예에서는 오염물 트랩이 공기 중에 대전(帶電) 이온을 가하고 정전기 수집판으로 오염물 입자를 트랩시키는 이온식 청정 시스템을 포함한다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩이 차량에 부착되는 패드 또는 필터를 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 시스템이 공기 및 오염물을 오염물 트랩으로 유도 또는 집중시키는 팬, 블로어, 또는 진공을 포함한다.
오염물 트랩은 차량의 휠 웰 내부에서 차량이 도로 위를 움직이면서 차량의 타이어에서 배출되는 분사를 수집하는 위치, 또는 차량 하방으로 흡인되는 오염물이 오염물 트랩에 접하도록 하는 위치에 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 오염물 트랩은 차량의 머드 플랩에 설치된다. 오염물 트랩은 나사, 접착제, 못, 클램프, 후크 및 고리 접합부(e.g., VELCRO® 브랜드 후크 및 고리 접합부), 및/또는 슬리브를 포함하는, 그러나 여기에 제한되지 않는, 오염물 트랩을 고정시키는 여러 종류의 접합부(fastener)로 부착될 수 있다. 다른 실시예에서는, 차량의 바퀴 하우징(housing)이 오염물 트랩이거나 오염물 트랩과 결합 되도록 수정되거나 재설계된다. 다른 실시예에서는, 바퀴 하우징이 차량 하방으로 또는 바퀴 하우징 내로 흡인되는 오염물을 오염물 트랩으로 집중시키도록 최적화되어 있다. 다양한 실시예에서, 오염물 트랩은 친유성(親油性) 패드, 소수성(疏水性) 패드, 소수성 및 친수성(親水性) 패드, 대전(帶電) 패드, 대전되지 않은 패드, 자기(磁氣) 패드, 또는 탄화수소물이나 유해금속을 트랩하는 패드이거나 그 조합일 수 있다. 예를 들어, 오염물 트랩은 음성으로 대전된 생물학적 물질을 끌어당길 수 있는 양성으로 대전된 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 도로 표면에서 오염물을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서는 도로 표면에 있는 오염물이 차량 하방으로 분산되고 (e.g., 타이어에 의해 분리되어, 운전중 생성되는 진공에 의해 차량 하방으로 흡인되어, 또는 팬, 블로어, 혹은 진공에 의해 생성된 기류에 의해) 차량의 차대(車臺)에 설치된 오염물 트랩에 포획된다. 몇몇 실시예는 오염물을 도로 표면에서 차량의 휠 웰 내에 설치된 오염물 트랩으로 트랩시키는 것을 포함한다. 다른 실시예는 오염물을 도로 표면에서 차량의 머드 플랩에 설치된 오염물 트랩으로 트랩시키는 것을 포함한다. 또다른 실시예는 차량으로 오염물을 분리 또는 교란시키고 차량의 밑면에 설치된 오염물 트랩의 노출된 부분으로 오염물을 수집 또는 트랩시킴으로써 젖은 혹은 마른 도로 표면에서 오염물을 제거하는 것을 포함한다. 본 발명에서 설명되는 시스템과 방법을 사용함으로써 도로 오염물(e.g., 탄화수소물, 휘발성 화학 물질, 및 유해금속)이 환경에서 제거된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 트랩을 나타내는 사시도.
도 2는 오염물 트랩의 정면도.
도 3은 오염물 트랩의 측면도.
도 4는 도로 위의 차량을 나타내는 개략도.
도 5는 차량의 휠 웰을 나타내는 상세 사시도.
도 6은 도 3의 오염물 트랩이 차량의 휠 웰에 사용된 것을 나타내는 개략도.
도 7은 도 3의 오염물 트랩이 차량의 휠 웰에 사용된 것을 나타내는 개략도.
도 8은 도 3의 오염물 트랩이 차량의 휠 웰에 사용된 것을 나타내는 개략도.
도 9는 도 3의 오염물 트랩이 차량의 머드 플랩에 사용된 것을 나타내는 개략도.
도 10은 도 3의 오염물 트랩이 차량에 사용된 것을 나타내는 개략도.
도 11은 도 3의 오염물 트랩이 자외선 광원에 노출된 것을 나타내는 개략도.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 대응하는 도면번호를 부여하기로 한다. 이하 본 설명에 사용되는 용어는 본 발명의 특정 구체적인 실시예의 상세 설명과 연계하여 사용되는 것만으로 한정 또는 제한하는 것으로 해석될 것이 아니다. 더욱이, 이하 본 발명의 실시예는 그 하나만으로는 유리한 속성을 실현하지 않거나 그 하나만으로는 본 발명의 실시에 필수적이지 않은 새로운 특징을 여러 가지 포함할 수 있다.
도로 표면에 축적되는 오염물을 트랩시키기 위한 장치와 방법이 개발되었고, 이하 첨부도면을 참조하여 설명된다. 다수의 실시예에서, 장치는 차량의 차대에서 도로 오염물이 도로 표면에서 분리될 때 (e.g., 운전중 차량의 타이어에 의해 분리되는 오염물, 운전중 차량 하방에 형성되는 진공에 의해 흡인되는 오염물, 또는 팬, 블로어, 혹은 진공에 의해 형성된 기류에 의해 차량 하방으로 끌리거나 필터로 집중되는 오염물) 트랩이 도로 오염물을 수집 및/또는 바인드(bind)할 수 있는 위치에 고정되는 오염물 트랩을 포함한다. 오염물 트랩으로 충분한 기류를 생성시킬 만큼 차량이 빠르게 이동하지 않을 때, 블로어, 모터, 또는 팬과 같은 예를 이용한 공기의 강제 유입 또는 흡인은 오염물 트랩으로의 기류 및 오염물 흐름을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 차량의 휠 웰, 스플래쉬 가드, 또는 머드 플랩에서 차량의 바퀴에 의해 발생되는 도로 분사(e.g., 빗물 또는 도로 분진)를 수집하는 위치에, 또는 운전중 생성되는 진공 혹은 강제 공기 유입(e.g., 팬, 블로어, 또는 진공)에 의해 차량 하방으로 흡인되는 도로 오염물과 접촉하도록 하는 위치에 고정되는 오염물 트랩(e.g., 패드, 필터, 또는 막)을 포함한다. 오염물 트랩은 다수의 다양한 재료를 포함할 수 있고, 탄화수소물, 유해금속, 오일, 타르, 연료, 윤활유, 유기 화학 물질, 살충제, 박테리아, 아스베스토(asbestos), 제빙염 등을 바인드할 수 있는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
오염물 트랩(e.g., 휠 웰의 도로 스플래쉬 부위(roadway splash zone)에 고정된 탄화수소물 필터)을 장착한 차량은 도로 표면 위로 차량을 운전하는 것만으로 도로 표면의 탄화수소물 양을 저감시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 젖은 도로 표면에서 오염물과 물의 슬러리(slurry)의 인발 혹은 마른 도로 표면에서 오염물이 가득한 분진 연무의 생성에 의해, 타이어가 도로 오염물을 분리시키면서, 오염물은 오염물 트랩과 접촉하고 이에 흡착되고, 이로써 도로 표면의 오염물 양은 저감된다.
또한, 차량이 도로 표면 위를 운전하면서, 차량 하방에 진공이 생성되고, 휠 웰의 위치에 특히 그러하다. 차량에 의해 발생된 진공은 지나는 버스의 바퀴로 자전거가 빨려 들어가 생기는 여러 사고의 원인으로 판단될 만큼 상당하다. (J. Natl. Acad. of Forensic Engineers, vol. XVIII, No. 1, 2001년 6월호 참조) 속도가 증가함에 따라, 차량의 바퀴 근방에서의 압력은 감소하여 진공을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서는 이 진공을 활용하여, 도로 오염물이 도로 표면에서 분리되고 차량 하방으로 흡인되며 차량의 하방에 및/또는 차량의 휠 웰에 위치한 오염물 트랩으로 투입되어, 도로 표면의 오염물 양을 저감시킨다.
오염물 트랩(e.g., 휠 웰에 고정된 탄화수소물 필터)과 오염물 리버레이터(liberator)(e.g., 기류를, 바람직하게는 진공을, 발생시켜 오염물이 필터 패드와 접촉하도록 하는, 차량에 고정된 팬, 블로어, 진공)를 장착한 차량이 개시된다. 오염물 트랩과 오염물 리버레이터의 조합은 오염물 트랩으로 수집되는 오염물 양을 향상시키는데, 차량이 낮은 속도로 유지될 때에 특히 그러하다.
도 1은 일 실시예에 따른 오염물 트랩(120)을 나타낸다. 오염물 트랩(120)은 차량의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 더욱 중요하게는 환경 오염물이 도로 표면에서 교란될 때 이를 수집함으로써 도로 표면에서 오염물을 제거한다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 물, 혹은 기타 비오염성(非汚染性) 도로 액체로부터 환경 오염물을 분리한다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 오염물을 고형화(solidify)시킬 수도 있다.
도 1에 나타난 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 하우징(124)과 오염물 트랩 패드(126)를 포함한다. 하우징(124)은 오염물 트랩 패드를 수용할 수 있는 구조라면 어느 것이나 가능한데, 예를 들어 오염물 트랩 패드(126)를 "수용"하고 오염물을 수집하기 위해 패드(126)의 양측면을 노출시키는 프레임일 수 있다. 다른 실시예에서는, 하우징이 오염물 트랩 패드(126)를 수용하고 오염물을 수집하기 위해 패드(126)의 일측면을 노출시키는 구조일 수 있다. 특정 실시예에서는, 최소한 일측면이 도로, 바퀴, 또는 휠 웰에 노출되도록 패드(126)가 배치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 하우징(124) 없이 오염물 트랩 패드(126)를 포함한다. 이하 오염물 트랩 패드(126)를 "수용"하는 구조 또는 프레임을 언급할 때, 많은 종류의 실시예가 사료되며, 오염물 트랩 패드가 어떠한 방법으로든 (e.g., 클립, 스냅(snaps), 후크 및 고리 접합부(hook and loop fasteners), 단추, 접착제, 나사, 상호 맞물리는 암수 부분을 구비한 접합부(fasteners with interlocking male and female parts), 기계적 압력, 등에 의하여) 구조에 영구적으로 혹은 탈착가능하게 부착되는 것을 포함한다.
이후 도 4에서 상세히 설명될 바와 같이, 오염물 트랩(120)은 차량의 밑면 또는 휠 하우징을 포함하여 오염물 트랩 패드(126)를 도로 오염물에 노출시키는 차량의 어느 부분에든 부착될 수 있다. 차량의 휠 하우징(또는 휠 웰)은 차량 하방의, 또는 휠 웰 안으로의 진공을 향상시키고 분산된 오염물을 오염물 트랩 패드(126)로 집중시키도록 설계될 수 있다.
도 2의 평면도 혹은 저면도에 나타난 바와 같이, 오염물 트랩 패드(126)는, 예를 들어 탄화수소물 및/또는 유해금속을 수집하는 막, 스폰지, 또는 필터를 포함하는 오염물 트랩 재료(130)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩 재료(130)가 오염물을 바인드, 수집, 포획, 및/또는 보유할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)가 물 또는 기타 비오염성 도로 액체를 저항하는 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 오염물 트랩 재료(130)가 차량에 배치하기 위한 누빈 흡수 패드(quilted absorbent pad)를 포함한다. 다른 실시예에서, 오염물 트랩 재료(130)는 오염물 트랩 재료(130)가 오염물을 바인드, 수집, 포획, 및/또는 보유하도록 돕는 복수의 기공(pores)(132)을 포함한다.
일 실시예에서, 오염물 트랩 재료(130)는 동물성이거나 합성 물질일 수 있는 흡수성 스펀지를 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에서 사용될 수 있는 스펀지에는 미국 특허 5,039,414에서 설명된 오염물 트랩(120)이 포함된다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(126)이 오염물을 비오염성 물질로 분해 또는 변환시키는 유기체나 화학물(e.g., 오일을 분해시키는 박테리아, 포자, 또는 살균 화합물)을 포함한다.
도 3은 오염물 트랩(126)의 측면도를 나타낸다. 오염물 트랩 패드(126)는 상 부(136)와 하부(138)를 구비한다. 오염물 트랩 패드(126)는 또한 복수의 층(layer)(14)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 모든 층이 동일한 특성을 가질 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)의 각 층(140)이 다른 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상부(136) 혹은 그 근처에 있는 층(140)은 소수성(疏水性)의 특성(물을 저항하는 특성)을 가지고, 하부(138) 혹은 그 근처에 있는 층(140)은 친유성(親油性)의 특성(오일을 이끄는 특성)을 가지는 것이 유리할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)가 오염물 트랩 패드(126)에 추가의 유리한 특성을 제공하는 코팅을, 예를 들어 화학 물질 또는 유기체를 포함하는 코팅을, 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)가 친유성, 소수성, 또는 친유성 및 소수성일 수 있다. 오염물 트랩 패드(126)는 도로에서 오염물을 제거하기 위해 흡수(absorption), 흡착(adsorption), 인캡슐레이션(encapsulation), 마이크로인캡슐레이션(microencapsulation), 휘발(volatilization), 퇴적(sedimentation), 리서스펜션(resuspension), 탈습(de-sorption), 산화/환원(oxidation/reduction), 컴플렉세이션/킬레이션(complexation/chelation), 침전(precipitation), 또는 생물학적 흡수(biological uptake), 또는 그 조합을 사용하는 재료를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)가 흡수성이거나 흡착성이거나 둘 다일 수 있는 흡수제(sorbent) 재료(이후 "흡수재(sorbents)"로 언급함)를 포함한다. 흡수성 재료는 그 분자 구조에 걸쳐 분포된 액체를 입수 및 보유하는 것이다. 흡착성 재료는 그 표면이 액체로 코팅된 불용성(不溶性) 재료로서, 기공과 모세관을 포함하는 것이다. 흡수재는 자연 유기성, 자연 무기성, 혹은 합성(synthetic)일 수 있다. 자연 유기성 흡수재는 초탄(peat moss), 짚(straw), 건초 톱밥(hay sawdust), 갈은 옥수수속(ground corncob), 깃털(feathers), 종이(paper), 및 기타 탄소-기반 재료를 포함할 수 있다. 사용할 수 있는 자연 제품의 일례는 처리된 토탄(peat)으로, 캐나다 뉴펀들랜드 Hi Point Industries가 제조하는 상표명 "OCLANSORB"로 구할 수 있다. 자연 무기성 흡수재는 점토(clay), 진주암(perlite), 질석(vermiculite), 글라스 울(glass wool), 모래(sand), 화산재(volcanic ash), 등을 포함할 수 있다. 합성 흡수재는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 및 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 플라스틱, 가교상 폴리머(cross-linked polymers), 고무 재료(rubber materials), 겔(gels), 콜로이드(colloid), 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서로 섞이거나 개별적 층으로 제공될 수 있는 흡수성 재료의 조합을 사용한다.
당업계에는 많은 다양한 종류의 흡수성 재료가 알려져 있고, 그 중 어느 것이든 이하 설명되는 오염물 트랩(120)의 일 실시예에 포함될 수 있다. 예를 들어, 오염물 트랩(120)의 몇몇 실시예는 겨울동안 도로에 염(salt)을 살포하는 것의 결과로 도로에 축적되는 염을 수집하도록 설계된 재료를 포함할 수 있다. 도로의 염을 수집하는 오염물 트랩 패드(126)에 적합한 흡수성 재료는 미국 특허 6,526,741에 설명되어 있다. 나트륨 및 칼륨 염과 같은 알칼리 금속은 Pall Process Filtration Company, Hydrocarbon, Chemical, Polymer Group에서 구할 수 있는 Aqua Sep™의 흡수성 재료에 용이하게 흡수될 수 있다. 여기에 설명되는 오염물 트랩(120)에서 이 흡수성 재료의 사용이 사료된다. 비슷하게, 당업계에 자기(磁氣) 흡수성 재료의 사용이 알려져 있고, 이 기술 또한 여기에 설명되는 실시예에 용이하게 사용될 수 있다. (미국 특허 6,524,457 참조)
오염물 트랩(120)의 실시예는 개별적으로 사용되거나 다른 막 및 필터와 조합하여 사용할 수 있는 적절한 막 또는 필터에 있어 다수의 추가 종류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 오염물 트랩(120)은 ESFIL TECHNO(북동 에스토니아 실라메(Sillamae)시(市)의 공업단지내 자유경제구역에 위치한 기업)에서 제조하는 하나 이상의 필터 부재를 포함할 수 있고, 필터 부재의 선택은 제거 대상인 도로 오염물에 의존한다. 몇몇 실시예에서, 오염물 트랩(120)은 ESFIL TECHNO에서 구할 수 있고, 희석된 산(酸), 알칼리, 알코올, 포화 탄화수소물(saturated hydrocarbons), 글리세린(glycerin), 오일, 석유(petroleum), 및 담수(fresh water)에 대해 화학적으로 안정적이며, 유지온도 범위가 -30℃에서 +70℃인 필터링 폴리머 재료(Filtering Polymer Material, "FPM")를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 ESFIL TECHNO에서 구할 수 있고, 강한 산 및 알칼리, 알코올, 및 포화 탄화수소물에 대해 화학적으로 안정적이며, 유지온도 범위가 -200℃에서 60℃인 퍼클로로비닐 필터링 재료(Perchlorovinyl Filtering Material, "FPP")를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(120)에 사용될 수 있는 ESFIL TECHNO의 필 터링 재료의 예에는 FPP-D(일반적으로 저농도(thin) 공기 및 가스 필터링에 사용), FPP-D-4(일반적으로 액체, 연료, 항공 오일(aviation oil)을 포함하는 오일, 입자, 공기 및 가스의 저농도 정화(thin purification)에 사용), FPP-G(일반적으로 알코올, 산, 및 알칼리의 정화에 사용), POROFIL-G-5/206(일반적으로 5 마이크론을 초과하는 입자의 소거에 사용)과 POROFIL-G-1/207(향료류 액체, 알코올, 포화 탄화수소물, 오일, 산, 공업 및 탈이온화 물(technical and deionized water), 및 수용액의 메카니컬 불순물(mechanical impurities)을 정화하기 위함), FPAR-15-1.5(일반적으로 저농도 가스 및 공기 필터링에 사용), 및 FPSF-15-1.5(일반적으로 미생물(microorganisms), 박테리아, 및 바이러스를 포함하는 비행 분산 혼합물(aero disperse mixtures)의 저농도 청소(thin clearing)에 사용)가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
오염물 트랩(120)이 다른 애플리케이션에서는 용도에서 필터로 사용될 수 있거나 여기에서 "필터" 또는 "필터 부재"로 언급되는 다양한 재료를 포함할 수 있지만, 어떤 경우에는 기류가 그 재료를 통과할 수 있음에도 불구하고, 이러한 재료가 오염물 트랩에 사용될 때 그 사용이 반드시 기류가 그 재료를 통과하는 것을 필요로 하는 것은 아니다. 오히려, 도로 오염물을 지닌 기류는 필터 부재의 근처에 오염물을 위치시키기만 하여 도로 오염물이 필터 부재에, 또는 그 안에 수집되거나 그에 바인드 되도록 하면 된다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 열에 대한 내구성이 높은 재료, 예를 들면 오염물 수집 특성이 고온에 영향을 받지 않는 재 료, 및/또는 높은 발화점을 가져 오염물 트랩(120)이 차량에서 고온에 접할 수 있는 위치에, 예를 들면 엔진 혹은 배기 시스템 근처에, 배치될 수 있게 하는 재료를 포함할 수 있다,
지대한 환경 손상을 미치는 또 하나의 흔한 도로 오염물은 가솔린 산화제(oxygenate)로 사용되는 종류의 t-부틸 에테르(tertiary butyl ethers)와 같은 에테르-기반의 오염물질, 예를 들어 메틸 t-부틸 에테르(methyl tert-butyl ether, MTBE), 에틸 t-부틸 에테르(ethyl tert-butyl ether), 및 메틸 t-아밀 에테르(methyl tert-amyl ether), 및 에테르 용제(ether solvent), 예를 들어 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)이다. 미국 지하수의 MTBE 오염의 총규모는 최근에야 밝혀졌다. 미국 지질 조사(US Geological Survey)의 전국 수질 평가 프로그램(National Water-Quality Assessment Program)은 MTBE가 도심 지하수에서 두 번째로 흔히 발견되는 오염물질인 것으로 밝혔다. (Squillance P. J., J. S. Zogorski, W. G. Wilber, 및 C. V. Price. "Preliminary assessment of the occurrence and possible sources of MTBE in groundwater in the United States, 1993-1994". Environ. Sci. Technol. 30:1721-1730 (1996)) 여러 가지 다른 흡수성 재료가 에테르-기반 오염물질, 특히 MTBE와 오일 및 그리스를 트랩하는 것으로 알려져 있다. (e.g., 미국 특허 5,437,793, 5,698,139, 5,837,146, 5,961,823, 6,524,842, 6,180,010, 6,475,393, 및 5,614,100 참조)
실시예의 많은 경우, 미국 특허 6,475,393에 설명되어 있는 흡수성 재료와 같이 적합한 흡수성 재료, 또는 비슷한 재료를 오염물 흡수 패드(126)에 사용하는 것이 바람직할 수 있는데, 그것이 오일, 그리스, 등을 효과적으로 수집하고, 또한 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 할로겐화 탄화수소물(halogenated hydrocarbons), 에소크실레이티드 글리콜(ethoxylated glycols), 등 유독성 약간 용해가능한 유기 화합물(pernicious slightly soluble organic compounds)을 트랩하기 때문이다. 이러한 유독 오염물질은 물에서 제거하기가 더 난해한 화합물에 속하고 발암물질이다. 이 흡수성 재료는 또한 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 니켈, 아연, 비소, 은, 및 수은과 같은 금속 이온을 제거할 수 있다. 이하의 실시예 1은 이 흡수성 재료를 제작하는 한 가지 방법을 설명한다.
[실시예 1]
본 발명에 사용할 필터 기질(filter substrate)을 준비하기 위해, 적합한 용제와 흡수제 조성물(absorbent composition)로부터 주입 용액을 준비한다. 이 실시예에서, 90 w/w 99.9% 아세톤과 10 w/w 흡수제 조성물을 준비하고, 흡수제 조성물은 31% 메타크릴산 이소부틸(isobutyl methacrylate), 31% ELVACITE 2045, 및 66% 아마인 오일(linseed oil)의 반응 생성물이다. 흡수제 조성물은 밀폐된 폭발 방지 믹서에 아세톤과 함께 투입되고 12시간동안 또는 용액이 균일이 되기까지 혼합한다. 이 실시예의 기질(substrate)은 부직 폴리프로필렌(nonwoven polypropylene), 즉 High Point N.C.의 Yarorough & Co. Inc.의 VERASPUN 재료이다. 이 재료는 1 oz./square ft.의 무게를 가진다. 기질 재료는 포화될 때까지 주입 용액에 담근 다음 꺼내 과다 액체가 떨어지도록 한다. 재료는 그 다음 아세톤이 없어질 때까지 화씨 110 내지 120˚의 컨벡션 오븐(convection oven)에 배치한다. 재료는 그 다음 실온에서 일주일간 경화시킨다. 결과 재료는 슈레드(shred)되고 이어서 다양한 필터 구성으로 형성된다. (e.g., 차량의 휠 웰에 들어맞도록)
도 4에서는, 도로(202) 위의 차량(200)이 묘사되어 있다. 도로(202)는 일반적인 것으로 알려진 바와 같이, 오염물 층(204)이 도로(202) 위에 배치되어 있는 것으로 묘사되어 있다. 차량(200)은 차체(205)와, 적어도 일부분 휠 웰(208)로 둘러싸인 바퀴(206)를 포함한다. 차체(205)는 도로(202)에 노출되는 밑면(209)을 포함한다. 차량(200)이 도로를 따라 움직이면서, 오염물(204)은 회전하는 바퀴(206)에 의해 교란된다. 오염물(204)은 바퀴(206)와의 접촉 및/또는 움직이는 차량(200)의 하방 및 주위에 생성되는 진공으로 인해 도로(202)에서 옮겨진다. 바퀴(206)의 회전은 차량 및 환경을 손상시킬 수 있는 오염물 분사를 일으킬 수 있다. 이 상황은 강우(降雨)시 악화된다. 강우는 오염물이 도로의 표면으로 오르게 하여 안전하지 못한 운전 조건과 환경 손상의 증가를 생성한다. 바퀴(206)가 도로(202)에 직접 접촉하므로, 오염물 농도는 바퀴(206)에서 가장 높고, 차량의 휠 웰(208)에서 특히 그러하다.
오염물 분사는 바퀴(206)의 회전에 의해 생성되는 풍동(wind-tunnel) 효과에 기인한다. 연구들은 차량의 회전하는 바퀴가 바퀴에서 낮은 압력을 생성하여 물체 가 바퀴를 향해 이끌리도록 한다는 것을 확인한 바 있다. 예로서, James M. Green저 The Causal Factor of Bus Wheel Injuries and a Remedial Method for Prevention of These Accidents, Journal of the National Academy of Forensic Engineers, Vol. XVIII, No. 1, 2001년 6월호 참조.
도 5에서는, 차량 휠 웰(208)의 상세도가 나타나 있는데, 휠 웰(208)이 오염물 트랩을 포함하지 않는 경우이다. 휠 웰(208)은 내부 표면(210), 전이 표면(transition surface)(212), 및 개구부(214)를 포함한다. 전이 표면(212)은 부분적으로 개방된 하우징이 형성되도록 내부 표면(210)을 차량(200)의 차체(205)에 결합시킨다. 휠 웰(208)은 바퀴(206)와 바퀴 어셈블리(216)를 부분적으로 수용한다.
도 6~8에서는, 오염물 트랩(120)이 차량(200)의 휠 웰(208)에 부착된 것이 나타나있다. 도 6은 오염물 트랩(120)이 휠 웰(208)의 내부 표면(210)에 부착된 것을 나타낸다. 도 7은 복수의 오염물 트랩(120)이 휠 웰(208)의 내부 표면(210)에 부착된 것을 나타낸다. 도 8은 오염물 트랩(120)이 휠 웰(208)의 전이 표면(212)에 부착된 것을 나타낸다. 전술된 바와 같이, 도로 오염물의 농도가 가장 높은 것이 차량의 휠 웰에서이므로, 오염물 트랩(120)을 휠 웰(208)에 부착시키는 것이 바람직할 수 있다. 이에 대응하게, 몇몇 실시예에서는 휠 웰이 실질적으로 오염물 트랩이 되도록 구성되어 있다.
오염물 트랩(120)은 적합한 구성 어느 것으로든, 예를 들어 삼각형, 타원형, L-형, 정사각형, 직사각형, 원형(circular), 곡선형(round), 구형, 또는 모터가 구 비된 및 모터가 구비되지 않은 차량의 어느 부위에 들어맞도록 설계된 기타 모양으로, 만들 수 있다. 후술하는 바와 같이, 오염물 트랩(120)의 치수는 오염물 트랩(120)의 특정 배열 및 위치에 따라 다양할 수 있다. 바람직하게는, 오염물 트랩(120)이 차량(200)의 휠 웰, 펜더(fender), 또는 머드 플랩에 꼭 맞도록 구성되고, 특정 차량(100)의 휠 웰의 스플래쉬 패턴(splash pattern)에 상응하는 형상을 가지며, 그리고/또는 운전중 생성되는 진공 및/또는 팬, 블로어, 또는 진공 장치와 같은 오염물 리버레이터에 의해 생성되는 기류 또는 진공에 의해 차량(100) 안으로 및 하방으로 유입되는 오염물을 수집하기에 최적인 형상 및/또는 차량 하방의 위치를 갖는다.
오염물 트랩(120)은 또한 오염물 트랩(120)을 차량(100)에 부착하기 위한 접합부를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(120)을 차량(100)에 부착하는 데 벨크로(Velcro), 클립, 나사, 접착제, 파스너(fastener), 브라켓, 등과 같이 어떤 부착 방법이든 사용할 수 있다.
일 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 차량(200)의 밑면(209)에 부착된다. 오염물 트랩(120)을 차량의 밑면(209)에 제공함으로써, 오염물 트랩(120)은 차량(200)이 도로(202) 위에 운전되면서 교란 또는 분리시키는 오염물을 수집한다. 다른 실시예, 또 다른 실시예에서는, 차량(100)의 바퀴 하우징(124)이 차량(100) 하방의 또는 휠 웰 안으로 이끄는 진공을 향상시키도록 그리고/또는 분산된 오염물을 오염물 트랩 패드(126)로 집중시키도록 설계된다.
도 9에서 나타난 바와 같이, 오염물 트랩(120)은 또한 차량(200)의 머드 플랩(244)에 제공될 수 있다. 그러나, 도 10에 나타난 바와 같이, 일반적으로 오염물 트랩(120)은 도로 오염물이 도로 표면에서 분리될 때 이를 수집할 수 있는 위치에서 오염물 트랩(120)의 노출된 부분이 도로(202)를 향하도록 차량(200)의 밑면(209) 어느 곳에든 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 차량의 전방에 제공될 수 있다. 더 많은 실시예에서, 오염물 트랩(120)은 펜더 휠 웰에 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 오염물 스티뮬레이터(stimulator) 또는 리버레이터(미도시)가 오염물 트랩 및/또는 도로 근처의 기류를 증가시키는 데 사용되어 도로에서 제거되어 오염물 트랩에 부착되는 오염물을 증가시키도록 할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 기류를 증가시키기 위해 오염물 스티뮬레이터가 강제 유입 또는 흡인을 사용할 수 있다. 오염물 스티뮬레이터의 예로는 블로어, 모터, 팬, 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 박테리아, 바이러스, 및/또는 기타 미생물을 살균하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예(미도시)에서는, 오염물 트랩(120)이 건조하면서 일련의 미세 스파이크(microscopic spikes)를 형성하는 액체로 코팅된 재료를 포함할 수 있다. 이 표면에 접촉하는 미생물의 세포막은 관통되며, 결과적으로 미생물이 죽게 된다. 상기 미세한 스파이크를 형성하는 항미생물성(anti-microbic) 액체의 일례로 Kent, England의 Microgenix Technologies Limited에서 구할 수 있는 Biogreen 3000™이 있다. 도 11은 미생물을 중성화하는 데 사용될 수 있는 오염물 트랩(120)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 11에 나타난 바와 같이, 오염물 트랩(120)은 자외선 광원(250)에 노출되어 오염물 트랩(120)에 존재하는 박테리아, 바이러스, 및 기타 미생물을 살균 및/또는 중성화할 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 살균제 또는 항생 물질 또는 재료를, 예를 들어 오염물 트랩 패드(126)에 코팅된 항생 물질을, 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 오염물 트랩이 미생물을 살균하는 살균제 또는 오존발생기(ozonator)를 포함한다.
본 발명에서 사료되는 오염물 트랩(120)은 적합한 차량 표면 어디에든 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서는 오염물 트랩(120)이 차량(200)에 영구적으로 고정될 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 차량(200)에 탈착가능하게 고정될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 하우징(224)이 차량(200)에 영구적으로 고정될 수 있다. 다른 실시예에서는, 오염물 트랩 패드(126)가 탈착 및/또는 교체 가능하다. 많은 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 노출되어 있고, 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 숨겨져 있다.
여기에 대체적으로 설명된 바 있는 오염물 트랩과 도로 표면의 오염물을 감소시키는 방법의 실시예는 사륜 차량에 한정되지 않으며, 모터를 구비한 차량에 한정되지 않는다. 오염물 트랩은 수많은 종류의 차량에서의 사용에 적합하도록 설계될 수 있는데, 여기에는 이륜 차량(e.g., 오토바이, 자전거, 스쿠터, 모페드 (mopeds), 세그웨이(Human Segway Transporters)), 삼륜 차량(e.g., 모터를 구비한 트라이시클(tricycles) 및 ATV, 및 모터를 구비하지 않은 트라이시클), 사륜 차량(e.g., ATV, 트랙터(tractors), 자동차, 트럭, 밴, 등), 및 사륜 초과의 기타 대형 차량(e.g., 다륜 트럭(multi-wheeled trucks) 등)이 포함된다. 차량은 하나 이상의 오염물 트랩을 포함하도록 구성될 수 있다. 오염물 트랩은 차량에서 오염물 트랩 패드(126)가 도로 오염물에 노출될 수 있는 어느 곳에든 배치할 수 있다. 예를 들어, 오염물 트랩은 차량의 수많은 위치에 배치될 수 있는데, 여기에는 펜더, 프론트 스포일러(front spoiler), 리어 스포일러(rear spoiler), 스플래쉬 가드, 머드 플랩, 휠 웰, 차량의 밑면, 또는 차량에서 오염물 트랩이 도로 오염물에 노출될 수 있는 다른 적절한 위치를 포함하되, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 오염물 트랩은 어떠한 종류의 차량에서든 오염물 트랩 패드(126)가 일상적으로는 도로 오염물에 노출되지 않지만 팬, 블로어, 진공, 또는 설계에 의해 혹은 자연적으로 발생하는 차량을 통과하는 및 차량 주위의 기류, 또는 도로 오염물을 오염물 트랩 패드(126)로 운반하는 어떤 종류의 장치의 사용에 의하여 도로 오염물에 노출되는 위치에 배치될 수 있다.
오염물 트랩은 수많은 방법으로 설계될 수 있다. 일 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 하나의 오염물 트랩 패드(126)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는(미도시), 오염물 트랩(120)이 롤(roll)에 배치된 복수의 오염물 트랩 패드를 포함하여서, 하나의 오염물 트랩 패드가 도로에 노출되고, 일정 기간 후, 노출된 오염 물 트랩 패드가 롤에서 제거되어 도로 오염물을 수집할 수 있는 다른 오염물 트랩 패드를 노출시키게 할 수 있다.
다른 실시예에서는(미도시), 오염물 트랩(120)이, 예를 들어 티슈 박스 또는 냅킨 디스펜서(dispenser)와 비슷하게, 스택(stack)으로 구성된 복수의 오염물 트랩 패드를 포함하여서, 하나의 오염물 트랩 패드(126)가 도로 오염물에 노출되어 있게 할 수 있다. 일정 기간 후, 노출된 오염물 트랩 패드(126)는 오염물 트랩(120)에서 제거되어 그 다음으로 도로 오염물을 수집하는 데 사용되는 다른 오염물 트랩 패드(126)를 환경에 노출시킨다.
다른 실시예에서는, 일반적으로 페인트 부스(paint booths)에서 공기 중에서 입자를 필터링하는 데 사용되는 재료를 오염물 트랩(120)이 포함할 수 있다. 이러한 재료는, e.g., 폴리에스테르, 섬유 유리(fiber glass), 폴리에스테르 및 섬유 유리, 스크림 배접(scrim backed) 재료, 종이, 또는 섬유 유리 혹은 폴리에스테르와 연계하여 사용되는 종이를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 높은 입자 보유를 위해 재료의 점착성이 강화되고(tackified), 다른 실시예에서는, 재료의 점착성이 강화되지 않는다(non-tackified). 적합한 페인트 부스 필터 부재는 다수의 기업에서 구할 수 있는데, 예를 들어 Louisville, Kentucky의 Airguard를 포함한다.
또 다른 실시예에서는, 오염물 트랩(120)이 오염물 트랩(120) 또는 오염물 트랩 패드(126)가 관리가 필요한 때를, 예를 들어 오염물 트랩(120)을 교체해야 할 시기를 또는 오염물 트랩 패드(126)를 교체해야 할 시기를, 표시하는 지시자를 포 함할 수 있다. 복수의 오염물 트랩 패드(126)를 사용하는 실시예에서는(e.g., 오염물 트랩 패드(126) 롤 또는 오염물 트랩 패드(126) 스택), 오염물 트랩(120)이 노출된 오염물 트랩 패드(126)를 제거하여 다른 오염물 트랩 패드(126)가 환경에 노출되도록 할 시기를 표시하는 지시자를 포함할 수 있다. 전술한 지시자는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는 지시자가 오염물 트랩 프레임에 배치된다. 다른 실시예에서는, 지시자가 오염물 트랩 패드(126)를 교체해야 할 시기를 표시하기 위해 눈에 보이도록 색이 변하는 화학 물질이다. 다른 실시예에서는, 지시자가 오염물 트랩(126) 또는 오염물 트랩과 분리되어 있는 센서 또는 센싱 시스템이고, 오염물 트랩(120) 또는 오염물 트랩 패드(126)가 관리 혹은 교체가 필요한 때를 지시하는 신호를 제공한다. 여기에서 언급된 수많은 재료는 오염물 트랩에 사용될 수 있는 적합한 재료의 예이지만, 본 발명은 상기 언급된 재료에 한정되지 않는다.
이하 실시예들은 프로토타입 오염물 트랩이 도로 표면 위의 탄화수소물 양을 저감시켰다는 것을 검증하기 위해 프로토타입 오염물 트랩(120)을 사용하여 실행된 실험을 설명한다.
[실시예 2]
오염물 트랩(120)은 트럭의 휠 웰에 고정되었고, 그 차량은 젖은 도로 조건 하에 하와이에서 운전되었다. 약 150 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되었고 탄화수소물의 여부를 위해 분석되었다. 오염물 트랩에 축적된 석유 탄화수소물의 양을 독립적으로 분석하기 위해 하와이 호놀루루의 푸드 퀄러티 랩(Food Quality Lab)에서 수행되었다.
데이터는 단기간의 시험 기간동안 오염물 트랩에 상당량의 석유 탄화수소물이 축적되었음을 나타내었다. 이러한 결과는 오염물 트랩(120)이 젖은 도로 표면의 도로 오염물 양을 상당량 저감시켰다는 것을 검증하였다. 다음 실시예는 오염물 트랩(120)이 마른 도로 조건에서도 도로 오염물을 제거할 수 있음을 검증하기 위해 수행될 수 있는 실험을 설명한다.
[실시예 3]
오염물 트랩(120)이 트럭의 휠 웰에 적용되고, 마른 도로 조건 하에 하와이에서 운전된다. 약 150 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되고 탄화수소물의 여부를 위해 분석된다. 오염물 트랩의 도로 오염물 축적을 분석하기 위해 하와이 호놀루루의 푸드 퀄러티 랩에서 수행될 수 있다. 오염물 트랩이 마른 도로 표면의 도로 오염물 양 역시 상당량 저감시키는 것으로 판단될 것이다. 다음 실시예는 오염물 트랩(120)이 효과적으로 도로 오염물을 제거함을 검증한 다른 실험을 설명한다.
[실시예 4]
오염물 트랩(120)이 2002 시보레 아발란체(Chevrolet Avalanche)의 휠 웰에 고정되었고, 그 차량은 혼합된 도로 조건(즉, 젖은 및 마른 조건 모두) 하에 하와이 호놀루루의 도심 지역에서 운전되었다. 약 1500 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되었고 탄화수소물 및 중금속의 여부를 위해 분석되었다. 오염물 트랩(120)의 도로 오염물 축적을 분석하기 위해 독립 연구기관인 하와이 호놀루루의 어드밴스드 어낼리티컬 랩(Advanced Analytical Lab, LLC)에서 수행되었다.
실험결과는 단기간의 시험 기간동안 오염물 트랩(120)에 상당량의 총 석유 탄화수소물이 축적되었음을 나타내었다. 또한, 실험결과는 바륨, 크롬, 구리, 납, 및 셀렌 (selenium)을 포함하는 중금속도 오염물 트랩(120)에 상당량 수집된 것을 나타내었다. 이 실험결과들은 여기에서 설명된 바와 같이 차량과 오염물 트랩(120)을 포함하는 시스템이 도로 표면에서 탄화수소물과 중금속을 효과적으로 제거한다는 것을 검증하였다. 다음 실시예는 여기에서 설명된 본 발명의 실시예들이 환경에서 오염물을 효과적으로 제거한다는 증거를 더 제시한다.
[실시예 5]
다른 오염 트랩(120)들이 혼합된 도로 조건(즉, 젖은 또는 마른 조건) 하에서 네바다 라스베가스의 도심 지역에서 운전된 니산 프런티어/킹캡(Nissan Frontier/King cab) 픽업 트럭의 휠 웰에 고정되었다. 약 402 마일, 681 마일, 1415 마일, 또는 3278 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되었고 탄화수소물, 중금속, 및 다양한 화학 물질의 여부를 위해 분석되었다. 오염물 트랩(120)의 도로 오염물 축적을 분석하기 위해 독립 연구기관인 네바다 라스베가스의 NEL 래보라토리스(NEL Laboratories)가 사용되었다.
첫번째 실험 세트에서는, 동일한 종류의 오염물 트랩(120)이 마른 및 젖은 도로 조건 하에서 실험되었다. 실험결과는 젖은 및 마른 조건 하에서 오염물 트랩(120)에 상당량의 총 석유 탄화수소물(total petroleum hydrocarbons, TPH)이 축적되었음을 나타내었다. 예를 들어, 필터에서 잘라낸 2.5 인치 X 2.5 인치 정사각형이 마른 조건 하에서 6.5 mg 총 TPH를 축적하였고(약 0.04 fl. oz의 총 TPH / sq. inch), 젖은 조건 하에서 17.2 mg TPH를 축적하였다(약 0.11 fl. oz의 총 TPH / sq. inch). 오염물 패드(120)에 바륨, 카드뮴, 크롬, 및 납을 포함하는 중금속도 유의할 만한 양이 축적되었고, 오염물 패드(120)에 이브롬화플로로메탄(dibromofluoromethane), 톨루엔, 및 사브롬화플로로벤젠(4-bromofluorobenzene)과 같은 휘발성 화학 물질도 축적되었다. 이러한 실험은 젖은 또는 마른 도로 조건 하에서 오염물 트랩(120)이 환경에서 탄화수소물, 중금속, 및 휘발성 화학 물질을 효과적으로 제거함을 검증하였다.
두번째 실험 세트에서는, 마른 도로 조건 하에서 다른 오염물 트랩들의 탄화수소물, 중금속, 및 화학 물질 축적 성능이 비교되었다. 오염물 트랩(120)의 두 종류 모두 환경에서 총 탄화수소물, 중금속, 및 화학 물질을 제거함에 있어 효과적인 것으로 나타났다. 사실, 오염물 트랩(120)의 한 종류에 축적된 탄화수소물 양은 오염물 트랩(120)의 대조(노출되지 않은) 부분에서 발견된 탄화수소물 양의 4배 이상이었다. 실험결과들은 바륨, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 은, 수은(한 종류의 필터에서), 사브롬화플로로벤젠, 이브롬화플로로메탄, 및 톨루엔이 축적된 것을 나타내었다. 이 실험결과들은 여기에서 설명된 바와 같이 차량과 오염물 트랩(120)을 포함하는 시스템이 도로 표면에서 탄화수소물, 중금속, 및 화학 물질을 효과적으로 제거한다는 증거를 더 제시한다. 전술한 실시예들에 제공되는 도로 실험은 다음 실시예에서 설명되는 바와 같이 미국의 50개 주 모두 및 전세계의 다양한 국가에서 수행될 것이다.
[실시예 6]
오염물 트랩(120)이 다수의 차량의 휠 웰에 적용되고, 젖은 및 마른 조건 하에 50개 주 모두 및 다수의 외국 국가에서 운전된다. 약 1000 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되고, 예를 들어 하와이 호놀루루의 푸드 퀄러티 랩에서, 도로 오염물의 여부를 위해 분석된다. 이러한 실험은 50개 주 모두 및 전세계 다수의 국가에서 여기에 설명된 오염물 트랩(120)을 사용함으로써 탄화수소물 및 유해금속과 같은 도로 오염물의 양이 저감될 수 있음을 나타낼 것이다.
[실시예 7]
오염물 트랩(120)이 차량의 휠 웰에 적용되었고, 젖은 및 마른 조건 하에 네바다의 전역에서 운전되었다. 약 3000 마일 운전한 후, 오염물 트랩(120)은 제거되고, 뉴저지 웨스트몬트(Westmont, New Jersey)의 EMSL 분석회사(EMSL Analytical, Inc("EMSL"))에서 도로 오염물의 여부를 위해 분석되었다. EMSL은 오염물 트랩에 퇴적된 입자들을 분석하는 데 편광 현미경(polarized light microscopy), 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy), 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy), 에너지 분산 X-선 분광계(energy dispersive X-ray spectrometry), 및 X-선 회절법(X-ray diffraction)의 조합을 이용하였다. EMSL은 다음 입자들의 농도(퍼센트)를 확인하였다: 석영(quartz) 23%, 방해석(calcite) 20%, 돌로마이트(dolomite) 17%, 기타 무기물 2%, 규산 칼슘(calcium silicate) 25%, 철 조각(steel fragments) 2%, 및 미확인 유기체 11%. EMSL은 또한 노출된 오염물 트랩 패드 상의 입자 크기 분포와 관련된 다음 정보를 확인하였다:
입자 크기 범위 (㎛) 입자 면적별 노출된 재료 % 입자 개수별 노출된 재료 %
0.178~0.316 0.9 31.8
0.316~0.562 3.2 37.5
0.562~1 5.2 18.1
1~1.78 6.5 6.9
1.78~3.16 9.8 3.4
3.16~5.62 13.1 1.4
5.62~10 19.3 0.6
10~17.8 16.8 0.2
17.8~31.6 25.1 0.1
31.6~100 발견되지 않음 발견되지 않음
표 1 입자 크기 분포
이 실험은 오염물 트랩(120)이 다양한 조건 하에서 다양한 구성의 도로 오염 물 입자를 제거하여 도로 오염물 양을 저감시킬 수 있음을 나타내었다.
본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었다. 그러나, 전술된 실시예가 얼마나 구체적으로 기술되어 있던 간에, 본 발명에는 다양한 방법이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이미 전술된 바와 같이, 본 발명의 일부 특징 또는 부면을 설명함에 있어서 특정 용어의 사용은 그 용어가 관련되는 본 발명의 특징 또는 부면의 구체적인 특성을 포함하는 것으로 한정되도록 용어가 여기에서 재정의되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 및 그와 동일한 것에 따라서만 해석되어야 한다.

Claims (46)

  1. 차량; 및
    상기 차량에 설치된 오염물 트랩을 포함하되, 상기 오염물 트랩의 일측면이 도로 오염물에 노출된 도로 오염물 제거 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 하나의 오염물 트랩 패드를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 오염물 트랩 패드와, 상기 오염물 트랩 패드를 수용하는 하우징을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 친유성(親油性)인 도로 오염물 제거 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 소수성(疏水性)인 도로 오염물 제거 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 휠 웰(wheel well)에 설치된 도로 오염물 제거 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 복수의 머드 플랩(mud flap)에 설치된 도로 오염물 제거 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 밑면에 설치된 도로 오염물 제거 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 스플래쉬 가드(splash guard)에 설치된 도로 오염물 제거 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 하나의 머드 플랩에 설치된 도로 오염물 제거 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량은 복수의 바퀴를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차량은 상기 차량을 움직이도록 구성된 모터를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 차량은 네 개 이상의 바퀴를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    오염물 리버레이터(liberator)를 더 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 오염물 리버레이터는 도로 오염물을 포함하는 공기를 상기 오염물 트랩으로 이동시킴으로써 상기 오염물 트랩으로의 도로 오염물 흐름을 증가시키는 도로 오염물 제거 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 오염물 리버레이터는 블로어(blower)를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 오염물 리버레이터는 팬(fan)을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 오염물 리버레이터는 상기 오염물 트랩으로의 도로 오염물 흐름을 증가시키는 진공을 생성하는 도로 오염물 제거 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 복수의 오염물 트랩 패드를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 오염물 트랩 패드는 오염물 트랩 패드 롤(roll)로 형성된 도로 오염물 제거 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 오염물 트랩 패드는 오염물 트랩 패드 스택(stack)으로 형성된 도로 오염물 제거 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 환경에 노출된 첫번째 오염물 트랩 패드를 제거하면 두번째 오염물 트랩 패드가 환경에 노출되도록 구성된 도로 오염물 제거 시스템.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 오염물 트랩을 교체해야 할 시기를 표시하는 지시자(indicator)를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  24. 제 2 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 오염물 트랩 패드를 교체해야 할 시기를 표시하는 지시자를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 지시자는 상기 오염물 트랩 패드를 교체해야 할 시기를 표시하기 위해 색이 변하는 화학 물질을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 필터 부재를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 막(membrane)을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 다공성(多孔性) 재료를 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 항생(anti-biotic) 코팅을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩 패드는 항생 코팅을 포함하는 도로 오염물 제거 시스템.
  31. 제 1 항의 시스템을 도로 오염물에 접촉시키는 단계; 및
    상기 오염물 트랩에 닿는 도로 오염물을 포획하는 단계를 포함하는 도로 표면 오염물 제거방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 휠 웰에 설치된 도로 표면 오염물 제거방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 머드 플랩에 설치된 도로 표면 오염물 제거방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 스플래쉬 가드에 설치된 도로 표면 오염물 제거방법.
  35. 제 31 항에 있어서,
    도로 오염물을 도로 표면에서 분리시키는(liberating) 단계를 더 포함하는 도로 표면 오염물 제거방법.
  36. 제 31 항에 있어서,
    오염물 트랩이 관리가 필요한 때를 지시하는 단계를 더 포함하는 도로 표면 오염물 제거방법.
  37. 도로 오염물을 수집하는 오염물 트랩; 및
    도로 오염물이 도로 표면에서 분리되면서 수집되는 위치에서 상기 오염물 트랩을 차량의 밑면에 고정하는 부착물(attachment)을 포함하는 차량.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 프레임과 패드를 포함하는 차량.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 패드를 포함하는 차량.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 친유성(親油性)인 차량.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 소수성(疏水性)인 차량.
  42. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 휠 웰에 설치된 차량.
  43. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 상기 차량의 머드 플랩에 설치된 차량.
  44. 제 37 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 항생 재료를 포함하는 차량.
  45. 도로 오염물을 수집하기 위한 수단; 및
    상기 도로 오염물을 수집하기 위한 수단을 차량에 부착하기 위한 수단을 포함하는 도로 오염물 시스템.
  46. 제 45 항에 있어서,
    도로 오염물을 분리시키기 위한 수단을 더 포함하는 도로 오염물 시스템.
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