KR20060030089A

KR20060030089A - 진공 선별기

Info

Publication number: KR20060030089A
Application number: KR1020060024588A
Authority: KR
Inventors: 지의현
Original assignee: 지의현
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-04-07

Abstract

본 발명은 혼합 폐플라스틱 및 생활폐기물에 포함된 비닐류 및 초경량물을 선별분리하기 위한 새로운 진공선별기에 관한 것이다.

기존의 진공 흡착 분리방식은 진공과 배출의 구간을 분리하기 위한 로타리 진공 밸브가 외부에 부착되어 회전하므로 공기의 누출을 막기 위하여 고도의 정밀도를 유지하여야만 했다. 그러나 열악한 현장의 환경으로 인하여 고도의 진공도 유지가 어렵고, 제작상 난이도가 높아 생산 원가도 높을 수 밖에 없는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 진공 밸브를 제외하고 내부의 흡입 구간과 배출 구간을 고정시키고 외륜의 흡착 링을 회전시켜 가벼운 비닐류 및 초경량물을 진공 흡착 선별하는 원리로 구성되어 진다.

본 발명에 따른 새로운 진공선별기를 활용할 경우, 저비용으로 높은 선별분리 효과를 발휘할 수 있으며, 잔고장이 적은 장점을 지니고 있다.

또한 저렴한 가격으로 제작이 가능하며, 유지관리가 용이하고 선별 부하량을 줄이고, 선별효율을 높인 진공선별기를 제공하는데 있다.

진공선별기

Description

진공 선별기{A auto sorting device by vacuum adsorption principle}

[도1] 은 본 발명에 따른 진공선별기의 정면도이다.

[도2] 는 본 발명에 따른 진공선별기의 평면도이다.

[도3] 은 본 발명에 따른 진공선별기의 측면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

S11: 진공드럼 회전모터

S21: 진공 브로아(Blower) S22: 진공흡입드럼

S31: 혼합물 투입구

[폐기물관리법]에 따르면, 산업폐기물(특정폐기물) 이외의 폐기물인 일반폐기물 중 분뇨를 제외한 것을 쓰레기라고 하고 있다. 여기서 산업폐기물이란 산업활동에 수반하여 발생하는 폐기물을 말하며, 일반 폐기물은 사람의 일상생활에 수반되어 발생하는 쓰레기·분뇨 등을 지칭한다(방사성 폐기물은 ＜원자력법＞에 별도로 규정되었다). 쓰레기는 그 크기나 모양·성질에 따라 여러 가지로 분류할 수 있는데, 냉장고·텔레비전·세탁기 등의 폐가전제품과 책상·장롱 등의 폐가구류, 폐 차·폐자전거 등과 같이 비정기적으로 배출되는 대형의 쓰레기가 있는 반면 일상적으로 배출되는 폐·휴지나 음식물 찌꺼기와 같은 쓰레기도 있다. 또 불연성 쓰레기·가연성 쓰레기로 분류할 수도 있으며, 소각시 유해가스를 발생하는 쓰레기나 토양·수질을 오염시키는 유해 쓰레기로도 나눌 수 있다. 이 중 가연성 쓰레기는 소각처리하는 것이 좋으며, 불연성 쓰레기와 유해가스를 발생하는 쓰레기는 매립 처리하고 수은전지나 형광등과 같이 중금속이 든 유해 쓰레기는 재활용하거나 안전매립하여야 한다.

일반적으로 쓰레기는 악취를 내며, 쥐·파리 등이 번식하게 되어 생활환경을 악화시키고 공중위생상으로도 유해하다. 또한 귀중한 생활 공간을 차지함으로써 사람들에게 불편을 주며 미관을 해치고 불쾌감을 준다. 이처럼 쓰레기는 환경을 훼손하기 때문에 용기에 담아 수집·운반·중간처리·최종처리 등 일련의 과정을 거쳐 폐기되어야 한다.

2003년부터 "생산자 책임 재활용 제도(EPR)"가 확대 시행함에 따라 갈수록 증가 일로에 있는 폐기물의 재활용문제는 시급한 현안이 되고 있다. 폐기물의 재활용하기 위해서는 혼합된 쓰레기로부터 필요한 물질만을 선별분리하는 것이 가중 중요한 일이다.

기존의 브로아(Blower)를 이용한 비중 선별은 단순히 저압 고풍량의 팬을 이용하여 선별을 하고 발생된 바람을 별도의 정화 장치 없이 대기 중으로 방출하여 작업장의 대기 오염이 심각하며 이것을 포집 하는 휠터를 장착한다고 해도 수시로 막힘 현상이 발생하여 연속적으로 작업하는데 어려움이 있다.

이외에도 다양한 선별기술이 있지만 경제성이 떨어지고 과부하가 자주 초래되어 유지보수가 어렵고 선별능력이 현저히 떨어지는 단점을 지니고 있다.

따라서 브로아 외에 진공선별기를 통한 진공흡착 선별분리가 이루어지고 있으나 기존의 진공선별기는 진공과 배출의 구간을 분리하기 위한 로타리 진공 밸브가 외부에 부착되어 회전하므로 공기의 누출을 막기 위하여 고도의 정밀도를 유지하여야만 한다. 그러나 열악한 현장의 환경으로 인하여 고도의 진공도 유지가 어렵고, 제작상의 난이도가 높아 생산 원가도 높을 수 밖에 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 다양한 문제점들을 극복하여 저렴한 가격으로 제작이 가능하며, 유지관리가 용이하고 새로운 진공선별기를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 새로운 진공 선별기는 진공 밸브를 제외하고 내부의 흡입 구간과 배출 구간을 고정시키고, 외륜의 흡착 링을 회전시켜 가벼운 비닐류 및 초경량물을 흡착선별하므로 생산비의 절감과 설비 유지 관리가 편리하고 또한 잔고장이 없는 잇점을 지니고 있다.

본 발명에 따른 "진공선별기"에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 진공의 원리에 관하여 살펴보고자 한다.

진공(Vacuum)이란 물질이 전혀 없는 공간. 기술용어로 진공은 일정한 용기 안의 기체를 배기시켜서 얻는 고도의 감압상태를 가리킨다. 진공도는 잔류기체가 나타내는 압력으로 표시하고, 압력의 단위는 보통 mmHg를 사용하며 이것을 E. 토리첼리의 이름을 따서 토르(Torr)라 한다. 국제단위계에서는 1μBar를 사용하며 파스칼(Pa)이라고도 한다. 133.322Pa이 1torr에 상당한다. 최근 수십년간에 진공을 제작하거나 계측하는 기술은 대단히 발달하였는데, 이공학의 연구뿐만 아니라 진공야금·진공증류·고체전자공업·고품질의 재료제조 등 많은 공업에서 중요한 기술이다. 현재 진공펌프나 게터를 사용하여 도달할 수 있는 최고의 진공은 10-¹³torr, 잔류기체의 분자수는 1㎤ 안에 3000개 정도이다.

전자기학의 창설자 J. 맥스웰과 전파의 발견자 H. 헤르츠 등은 전자기파(빛과 전파)를 전달하는 매질(媒質)로서 무엇인가의 물질(에테르)의 존재를 믿고 있었으나 에테르의 존재가 부정되고, 진공의 물리학적인 의미가 밝혀진 것은 A. 아인슈타인의 상대성이론 이후의 일이다. 진공이 전기장과 자기장의 담당자로서의 작용을 그 본성으로 가지는 것은 양자역학적 장(場)의 이론이 발전되면서 차츰 명확하게 되었다. P.A.M. 디랙은 상대론적 양자역학을 정립하면서 진공이란 음에너지의 전자에 의하여 완전히 점령된 상태라고 해석할 필요성을 느꼈다. 이 해석에 의하면 만약 γ선 등 에너지가 높은 전자기파의 작용에 의하여 음에너지인 전자가 양의 에너지 상태로 올라가면 진공에 전자의 구멍이 생긴다. 이 구멍은 전자의 반입자(反粒子)=양전자라고 생각할 수 있다. γ선에 의하여 전자와 양전자의 쌍이 만들어지는 현상(전자쌍 생성)이 예상된다. 쌍생성은 디랙이 예언하고 나서 5년 후에 C. 앤더슨에 의해서 우주선의 안개상자에 의한 비적(飛蹟; track) 중에서 처음으로 관측되 었다.

쌍생성과 같은 실제과정이 일어날 때 외에도 불확정성원리 때문에 진공속에서는 가상전자와 가상양전자의 쌍이 지극히 짧은 시간의 간격으로 끊임없이 발생과 소멸을 되풀이하고 있다. 이때문에 진공 속에 실제의 전자가 놓여지면, 그 둘레에서 가상 양전자는 전자에 끌리고 가상전자는 전자로부터 반발되며, 그 때문에 진공 속의 가상적인 전자와 양전자에 어긋남이 생겨, 진공에 일그러짐을 야기시킨다. 이것을 진공분극이라 하는데 전자기 양자역학에서는 진공분극에 의한 효과를 적절하게 다룸으로써 전자의 유효전하, 이상자기 모멘트 및 수소원자스펙트럼의 램시프트 등의 엄밀한 계산에 성공하였다. 최근 발전된 양자크로모역학에서는 진공은 음에너지의 모든 기본입자(쿼크와 렙톤)로 채워진 상태로 생각한다. 진공 속에서 가상입자와 가상반입자가 생성·소멸을 거듭하고 있으나 조건에 따라서는 입자·반입자의 쌍이 그대로 응축된 상태(이상진공)로 이동하는 쪽이 안정이 된다고 생각할 수 있다. 대통일이론에 의하면, 우주창성의 초기에 일어난 몇 단계의 진공의 상이전(相移轉)이 현재 알려져 있는 4가지 기본적인 힘(전자기력, 약한 상호작용, 강한 상호작용 및 만유인력)과 소립자의 생성에 기본적인 역할을 한 것으로 여겨지고 있다. 우주창성 때 진공의 본성진화(本性進化)가 현재 물질의 궁극구조와 밀접한 관계에 있다는 것은 흥미있는 일이다고대 이래로 진공의 개념은 원자론과 불가분이었다. 고대그리스의 원자론자 데모크리토스는 세계는 허공 속을 운동하는 무수의 미세한 원자로 되었다고 생각하였다. 허공의 존재는 원자의 존재와 마찬가지로 확실한 것이라고 생각하였다. 한편 원자론을 거부하여, 물질을 연속체라고 본 아리스토텔레 스는 허공의 존재를 불합리한 것이라고 부정하였다. 알렉산드리아의 과학자 가운데는 원자론을 이어받아, 기체의 실험적 연구를 행하는 사람도 있었으나, 아리스토텔레스의 학문적 권위는 근대까지 대략 2000년 동안 원자와 진공을 자연학 세계에서 추방시켰다. 중세 스콜라철학에서는 자연에서 진공은 있을 수 없다고 하여, 대기압에 의한 갖가지 현상은 ＜자연은 진공을 혐오한다＞는 말로써 설명되었다. 대의 원자론은 스콜라철학을 비판하고, 근대과학을 준비한 16·17세기의 사람들에 의해서 부활되었다. 그러나 그들의 논의 역시 오로지 사변(思辨)에 의존한 것으로서, 원자상호간의 미소한 진공은 존재한다고 하면서도 감각으로 파악할 수 있는 큰 진공이 있다고는 생각하기 않았다. R. 데카르트는 모든 공간은 미세한 입자로 고충만되어 있다고 하면서 진공을 인정하지 않았다. 그는 물체의 본질은 기하학적 연장에 있다고 생각하여, 입자는 무한히 분할이 가능하다고 하였다. 이처럼 사변적 논의에 구애되지 않고 처음 실제로 진공을 만든 사람은 G. 갈릴레이의 제자인 E. 토리첼리였다. 그는 1643년에 유명한 ＜토리첼리의 실험＞을 실시하여 진공의 존재와 대기압의 작용을 밝혀내었다. 토리첼리의 견해는 수년 후, 프랑스의 B. 파스칼에 의해 한층 더 확실하게 증명되었다. 그들과는 별도로, 독일의 O. 폰 게리케는 1650년 무렵, 진공펌프를 제작하여 청동과 유리제로 된 속이 빈 공을 배기(排氣)시키는 데 성공하였다. 이 펌프는 토리첼리의 방법에 의하지 않고도 자유롭게 진공을 만들어 낼 수 있는 새 기계였다. 그는 유명한 ＜마그데부르크의 반구실험＞에 의해서 대기압의 세기를 제시하였으며, 진공 중에서의 연소, 소리의 전파, 작은 동물의 호흡 등을 조사하였다. 이들 실험은 널리 전파되어 17세기 중반을 지나서는 진공 실험은 하나의 유행이 되었다. 이리하여 공기가 배제된 공간으로서의 진공의 존재에 대해서는 의심할 여지가 없게 되었다. 리케형의 진공펌프는 개량을 거듭하여 18세기에는 과학실험에 흔한 설비로 되었다. 그 진공도는 고작해서 1∼10^-1mmHg 정도였다고 생각되는데 19세기 이후 H. 가이슬러와 H. 슈프렝겔 등이 수은을 사용한 효율성이 높은 진공펌프를 고안하여 10^-4mmHg를 초과하는 고진공을 얻게 되었다. 이들 펌프는 진공방전 연구에 이용된 것이며, 이윽고 백열전구에서 에디슨 효과의 발견, 음극선의 연구에서 X선의 발견이 유도되었다. 다시 1904년에 발명한 진공관은 20세기의 전자공학 전개의 단서가 되었다. 20세기에는 확산펌프에 의하여 한층 높은 진공을 얻을 수 있게 되고, 그 기술은 입자가속기 등의 현대물리학의 실험수단을 지탱하는 기초가 되었으며, 진공야금·진공증착(眞空蒸着)·진공증류 등의 기술적인 응용도 널리 실시하게 되었다.

그러나 실제로는 완전한 진공을 만들기가 매우 어렵기 때문에 보통 1/1000(10^-3)mmHg 정도 이하의 저압을 진공이라 한다. 진공으로 만든 용기 내에 남아 있는 기체의 압력을 그때의 진공도라 한다.

진공전구의 진공도는 10^-2∼10^-5mmHg, 수신용 진공관 10^-4∼10^-6mmHg, TV 브라운관은 10^-6mmHg 정도이다. 현재 인공적으로 도달할 수 있는 최고진공도는 10^-12mmHg 정도인데, 이때에도 1㎤당 약 3만 5000개나 되는 기체분자가 남아 있다고 한다. 진공펌프를 사용해서 용기 속의 기체분자를 뽑아내어 진공을 얻는다. 진공도를 유지 하기 위해서는 진공펌프를 계속 동작시키면서 작업하는 진공건조기와 같은 조립장치나, 전구·진공관처럼 배기 후에 용기를 밀봉하는 방법 등을 이용한다.

기존의 진공선별기는 진공과 배출의 기능을 가진 로타리 드럼을 회전시키면 진공이 발생하게 된다. 그리고 여기에 쓰레기를 투입하게 되면 가벼운 비닐류 및 초경량 물질들은 흡착 구간에서 발생되는 진공력에 의해 흡착되어 배출되며 상대적으로 무겁거나 입체형의 형상을 가진 물체나 단면적이 작은 물체는 흡착할 수 없어 로타리 드럼에서 튕겨져 이송되므로 각종 쓰레기를 물성별로 효과적으로 선별할 수 있는 구조로 구성되어 진다. 하지만 로타리 진공밸브를 활용한 진공방식은 고도의 진공유지가 어렵고, 현실적으로 볼 때 제작이 어려운 단점을 지니고 있다.

본 발명에 따른 진공선별기는 진공흡착을 위하여 로타리 진공 밸브를 사용하지 않고 내부의 흡입구간과 배출구간을 고정시킨 후 외륜의 흡착링을 회전시켜 진공을 만드는 방식을 취하고 있다. 로타리 방식으로 진공을 형성하지 않고 외륜의 흡착링에 의한 진공을 형성하기 때문에 제작이 용이하고 우지관리가 간편한 잇점을 지니고 있다.

진공흡입구간은 약 240를 유지하며 진공배출구간은 약 120도를 유지하도록 제작하여 흡입과 배출이 원활하도록 구성한다.

상술한 바와 같은 새로운 "진공선별기"를 활용하여 폐플라스틱 및 생활폐기물들을 선별분리할 경우, 저렴한 가격으로 양산이 가능하며, 잔고장이 적으며 제작기간이 단축되는 선별기의 제작이 가능하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

로타리 진공 밸브를 사용하지 않고 내부의 흡입구간과 배출구간을 고정시킨 후 외륜의 흡착링을 회전시켜 진공을 만드는 방식을 취하며, 진공흡입구간은 240도를 유지하고 진공배출구간은 120도를 유지하게 구성한 새로운 "진공선별기"