KR20090030744A - 탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탈지 시스템은, 메인탱크와; 상기 메인탱크에 추가적인 탈지액을 공급함과 아울러, 상기 메인탱크로부터 오버플로우되는 탈지액을 임시 수용하는 서브탱크와; 상기 서브탱크와 메인탱크 간 탈지액 순환이 가능하도록 순환펌프가 구비되는 순환배관과; 알카리 분말 약품과 원수를 혼합 교반함에 따라 탈지액을 제조 및 저장하는 약품탱크와; 상기 약품탱크에 저장된 탈지액을 상기 서브탱크에 일정 시간 주기로 정량 공급하는 정량펌프와; 서브탱크로의 탈지액 공급 및 차단을 통제하는 제1솔레노이드밸브와; 탈지액의 pH를 실시간으로 검출하는 pH센서와; 서브탱크에 원수를 공급하기 위한 분기관과; 상기 분기관에 설치되어 서브탱크로 원수를 공급하기 위한 가압력을 제공하는 원수공급펌프와; 상기 원수공급펌프의 토출측에 구비되어 서브탱크로의 원수 공급 및 차단을 통제하는 제2솔레노이드밸브와; 상기 pH센서로부터 수신된 pH값을 알카리도로 환산하고 이에 근거하여 상기 정량펌프와 제1솔레노이드밸브, 그리고 상기 원수공급펌프와 제2솔레노이드밸브의 가동 및 개폐를 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

pH센서, 탈지액, 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브

Description

탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템 및 그 제어 방법{DEGREASING SYSTEM HAVING AUTOMATIC ALKALINITY CONTROL FUNCTION AND THE METHOD USING THE SAME}

본 발명은 탈지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 등의 도장 공정 중 전처리 공정의 일부인 탈지공정에서 탈지액의 알카리도를 일정 범위 내에서 유지되도록 제어하는 기능을 구비한 탈지 시스템 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것이다.

탈지공정은 자동차 등의 도장 공정 중 전처리 라인에서 수행되는 공정으로서, 약알카리용액이나 계면활성제와 같은 탈지액을 이용하여 차체와 같은 탈지대상물 표면에 묻은 오일, 금속분말, 먼지 등을 제거하는 공정이다.

일반적으로 탈지공정에서는 알칼리 탈지액에 차체 등의 탈지대상물을 침지시킨다. 그러면, 알카리성인 탈지액이 물에 불용성인 오일과 비누화반응을 일으켜 수용성 비누로 변환되어 차체 표면으로부터 분리되며 이후 수세를 통하여 완전히 제거될 수 있는 것이다.

도 1 은 종래 통상적인 자동차의 차체 도장 공정 중 탈지공정이 수행되는 시스템 개략도이다. 도시된 바와 같이, 자동차의 차체 도장 공정 중 탈지공정은 차체를 탈지액에 일정 시간 동안 침지시킴에 의해 수행된다. 이를 위해, 도시된 바와 같이, 종래의 탈지 시스템은 메인탱크(10)와 서브탱크(20), 순환펌프(32), 그리고 라이져(40)를 포함한다.

상기 메인탱크(10)에는 다량의 탈지액이 저장되어 도 1 에 도시된 바와 같이 차체 전체가 깊게 침지될 수 있도록 구성된다. 상기 탈지액은 주로 가성소다, 탄산소다, 인산소다, 규산소다, 청화소다 등의 알카리 분말 약품을 물에 용해시켜 제조된다.

상기 메인탱크(10)의 일측에는 서브탱크(20)가 구비된다. 상기 서브탱크(20)에는 메인탱크(10)에 추가적인 탈지액을 공급할 수 있도록 일정 용량의 탈지액이 임시 저장됨과 아울러, 상기 메인탱크(10)로부터 오버플로우되는 탈지액을 임시 수용한다. 상기 메인탱크(10)에서 계속적으로 탈지작업이 수행되면, 메인탱크(10)에 저장된 탈지액이 차체 표면의 오일과 비누화반응을 일으키게 되고, 이에 따라, 알카리도는 떨어지게 된다. 알카리도가 떨어지면 오일과의 반응속도가 느려져서 우수한 탈지효과를 거두지 못하게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위하여 상기 메인탱크(10)에는 기존 탈지액의 일부는 회수하고 적정 알카리도를 갖는 새로운 탈지액을 추가 공급할 필요성이 생기게 된다. 이러한 탈지액 회수 및 공급을 위한 탱크가 바로 서브탱크(20)이다. 즉, 상기 서브탱크(20)는 메인탱크(10)에 저장된 탈지액의 알카리도가 변화되는 경우 탈지를 위한 적정 알카리도 보정을 위해 적정 알카리도를 갖는 탈지액을 추가 투입시켜주기 위해 탈지액을 임시로 저장하며, 탈지액의 추가 투입에 따라 메인탱크(10)로부터 오버플로우되는 기존 탈지액을 수용하는 보조 탱크인 것이다.

즉, 상기 메인탱크(10)와 서브탱크(20) 간에는 서브탱크(20)로부터 메인탱크(10)로 탈지액이 추가 공급되고, 메인탱크(10)에서 탈지액이 오버플로우되어 다시 서브탱크(20)로 수용되는 일련의 과정을 반복하면서 탈지액이 순환된다.

상기와 같은 탈지액의 순환을 위하여, 상기 서브탱크(20)와 메인탱크(10) 사에는 순환배관(30)이 연결된다. 상기 순환배관(30)은 서브탱크(20)로부터 시작되어 상기 메인탱크(10)를 관통하여 연장됨에 따라 메인탱크(10)의 내부와 연통되며, 그 말단에는 다수의 분사노즐이 구비된 라이져(40)가 설치된다. 그리고, 상기 순환배관(30)에는 서브탱크(20)에 임시 저장된 탈지액을 이송하고 메인탱크(10) 내에서 분사할 수 있도록 분사압력을 제공하는 순환펌프(32)가 구비된다.

도 1 을 참조로 상술한 바와 같은 종래 탈지 공정 수행 방법을 설명하면 다 음과 같다. 먼저, 탈지액 제조를 위하여 서브탱크(20)에 알카리 분말 약품을 투입하고 적정량의 원수와 혼합하여 용해시켜 탈지액을 제조한다. 제조된 탈지액은 순환펌프의 가동에 따라 메인탱크(10)로 흘러들어가 라이져(40)를 통하여 분사된다. 메인탱크(10)가 탈지액으로 채워지면, 도 1 에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체를 이송수단(미도시)에 의해 수평으로 이송시키면서 메인탱크(10) 속으로 하강시켜 메인탱크(10) 내에 저장된 탈지액에 침지시킨다. 차체가 침지되면, 이미 상술한 바와 같이, 탈지액과 오일이 비누화반응을 일으켜 차체 표면에 묻은 오일이 쉽게 분리된다.

이와 같은 탈지 작업이 계속적으로 수행되면, 탈지액의 알카리도가 떨어지게 된다. 이렇게 탈지액 알카리도가 떨어지게 되면 차체 표면에 묻은 오일과의 반응이 저하되어 탈지효과가 줄어들게 된다. 이를 방지하기 위하여, 일정한 시간 주기로 서브탱크(20)에 알카리 분말 약품을 투입하고 원수를 공급하여 탈지액을 보충해준다. 보충된 탈지액은 순환펌프(32)에 의해 추진되어 다수의 분사노즐이 구비된 라이져(40)를 통하여 다시 메인탱크(10)에 공급된다. 라이져(40)를 통하여 분사되는 탈지액은 일정한 분사압을 가지며 일정 방향으로 분사되므로, 메인탱크(10) 내부에서 순환류를 형성하게 되어 기존에 저장되어 있던 탈지액과 균일하게 혼합됨으로써 전체 탈지액의 알카리도가 상승하여 탈지효과를 높여주게 되는 것이다. 새로운 탈지액의 투입에 따라 기존 탈지액 중 일부는 서브탱크(20)로 오버플로우된다. 상기 서브탱크(20)에는 일정 시간 주기로 새로운 탈지액을 다시 채워준다. 이러한 작업 의 반복적인 실시에 의해 탈지공정이 연속적으로 수행된다.

여기서, 탈지액의 적정 알카리도는 8.5 내지 9.5이며, 메인탱크(10)와 서브탱크(20)에 저장되는 탈지액의 양은 9:1 의 중량비를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 메인탱크(10)에 투입된 탈지액이 9t인 경우 서브탱크(20)에는 1t의 탈지액이 투입 및 저장된다. 그리고, 서브탱크(20)로부터 메인탱크(10)로의 탈지액 추가 투입은 통상 4시간 주기로 수행된다. 이러한 주기는 반복적인 탈지공정의 수행의 결과에 따른 경험적인 데이터에 의해 산출된 것으로서, 최초 메인탱크(10)에 저장된 탈지액은 상한치인 9.5 정도에서 유지되다가 탈지공정이 진행됨에 따라 점차 감소하여 약 4시간 후에는 하한치인 8.5 정도로 떨어지게 된다. 이 때, 서브탱크(20)에 저장된 탈지액을 모두 메인탱크(10)에 투입하게 되면, 탈지액의 알카리도는 다시 상한치인 9.5 정도로 상승하게 된다. 이러한 방법으로 메인탱크(10) 내에 저장된 탈지액은 적정 알카리도 범위로 유지될 수 있게 된다.

참고로, 탈지공정에 있어서, 상기 메인탱크(10)의 온도는 약 50℃로 유지되기 때문에, 공정 중 탈지액 일부가 공기중으로 증발되어 소비되고, 탈지 작업이 완료된 탈지대상물이 메인탱크(10)에 침지되었다가 인양시 탱크 외부로 탈지액이 누출되거나 탈지대상물이 다음 공정 단계로 이동시 탈지대상물 표면에 묻어 소비되기 때문에, 서브탱크(20)에 주기적으로 새로운 탈지액을 투입하더라도 메인탱크(10)와 서브탱크(20)를 순환하는 탈지액의 양은 거의 일정하게(10t 내외) 유지될 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법에 의하면 탈지액의 알카리도가 상하한치 사이에서 연속적인 파동을 그리면서 변화됨에 따라 매 순간마다 비누화 반응 속도 및 효율이 달라지게 되고, 직접적인 알카리도의 측정없이 경험적인 판단에 의하여 산출된 불명확한 시간 주기로 탈지액을 투입함에 따라 적정 알카리도의 범위를 정확하게 맞추지 못함으로 인한 탈지반응의 효율을 떨어뜨릴 수 있는 단점이 있어 왔다.

또한, 매번 다량의 탈지액을 한꺼번에 투입함에 따라 탈지액의 소모량 또한 많아 유지 비용 상승이라는 부작용을 초래하였으며, 추가 탈지액의 제조시마다 서브탱크(20)에 알카리 분말 약품을 직접 투입함에 따라, 분말 약품의 충분한 용해 및 교반이 이루어지 못하여 서브탱크(20)나 메인탱크(10)의 저면에 분말 약품이 침전되어 약품이 불필요하게 낭비될 뿐만 아니라 불충분한 용해로 인하여 적정 알카리도를 유지하지 못하여 탈지 효율을 떨어뜨리는 문제점들이 있어 왔다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 자동차 차체 탈지 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 연속적인 탈지공정의 수행에 따라 변화되는 알카리도를 실시간으로 감지하여 적정 범위 이내로 항시 유지시켜줄 수 있으며, 탈지효율이 우수하고, 알카리 분말 약품의 소비량을 감소시켜 비용 절감 효과를 가져올 수 있는 탈지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탈지 시스템은, 탈지반응이 수행되는 메인탱크(10)와; 상기 메인탱크(10)에 추가적인 탈지액을 공급함과 아울러, 상기 메인탱크(10)로부터 오버플로우되는 탈지액을 임시 수용하는 서브탱크(20)와; 상기 서브탱크(20)와 메인탱크(10) 간 탈지액 순환이 가능하도록 순환펌프가 구비되는 순환배관(30)과; 외부로부터 원수공급라인(50)에 연결되고 내부에 교반날개(62)를 구비하여, 알카리 분말 약품과 원수를 혼합 교반함에 따라 탈지액을 제조 및 저장하는 약품탱크(60)와; 상기 약품탱크(60)에 저장된 탈지액을 상기 서브탱크(20)에 일정량 공급하는 정량펌프(70)와; 상기 정량펌프(70)의 토출측 에 설치되어 서브탱크(20)로의 탈지액 공급 및 차단을 통제하는 제1솔레노이드밸브와; 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 실시간으로 검출하는 pH센서(90)와; 상기 원수공급라인(50)으로부터 분기되어 서브탱크(20)에 연결됨에 따라 서브탱크(20)에 원수를 공급하기 위한 분기관(80)과; 상기 분기관(30)에 설치되어 서브탱크(20)로 원수를 공급하기 위한 가압력을 제공하는 원수공급펌프(82)와; 상기 원수공급펌프(82)의 토출측에 구비되어 서브탱크(20)로의 원수 공급 및 차단을 통제하는 제2솔레노이드밸브와; 상기 pH센서(90)로부터 수신된 pH값을 알카리도로 환산하고 이에 근거하여 상기 정량펌프(70)와 제1솔레노이드밸브(72), 그리고 상기 원수공급펌프(82)와 제2솔레노이드밸브(84)의 가동 및 개폐를 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면, 일정 시간 주기로 탈지반응에 의해 하강된 알카리도를 보정할 수 있도록, 미리 정해진 일정 시간 주기로 상기 정량펌프(70)를 가동시킴과 동시에 제1솔레노이드밸브(72)를 개방하여 서브탱크(20)에 일정량의 탈지액을 정기적으로 투입하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 하한치 미만으로 떨어지는 경우, 즉시 상기 정량펌프(70)를 가동시키고 제1솔레노이드밸브(72)를 개방하여 서브탱크(20)에 탈지액을 추가 투입하는 것을 특 징으로 한다.

여기서, 상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 상한치를 초과하는 경우, 즉시 상기 원수공급펌프(82)를 가동시키고 제2솔레노이드밸브(84)를 개방하여 서브탱크(20)에 원수를 추가 공급하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 탈지액 알카리도 자동 제어 방법은 탈지액의 pH를 검출하고 이를 알카리도로 변환함에 따라 탈지액의 알카리도를 실시간으로 감지하고; 상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 이내인 것으로 판정되면, 일정 시간 주기로 탈지반응에 의해 하강된 알카리도를 보정할 수 있도록, 미리 정해진 일정 시간 주기로 정량의 탈지액을 정기 투입하는 정상메카니즘을 수행하며; 상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 하한치 미만으로 떨어진 것으로 판정되면, 탈지액의 알카리도 감지를 일시 중단하고, 추가적인 탈지액을 투입한 후, 기존 탈지액과 추가 투입된 탈지액이 균일하게 혼합되도록 일정 시간 순환시키는 제1이상메카니즘을 수행하되, 상기 제1이상메카니즘 수행 후 다시 탈지액의 알카리도 감지를 개시하여 감지된 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면 정상메카니즘을 수행하고, 알카리도가 여전히 적정 범위 하한치 미만이면 탈지액의 알카리도가 적정 범위 내에 도달할 때까지 제1이상메카니즘을 반복 수행하며; 상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 상한치를 초과하는 것으로 판정되면, 탈지액의 알카리도 감지를 일시 중단하고, 탈지액에 원수를 공급한 후, 기존 탈지액과 원수가 균일하게 혼합되도록 일정 시간 순환시키는 제2이상메카니즘을 수행하되, 상기 제2이상메카니즘 수행 후 다시 탈지액의 알카리도 감지를 개시하여 감지된 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면 정상메카니즘을 수행하고, 알카리도가 여전히 적정 범위 상한치 이상이면 탈지액의 알카리도가 적정 범위 내에 도달할 때까지 제2이상메카니즘을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 연속적인 탈지공정의 수행에 따라 변화되는 알카리도를 실시간으로 감지하여, 알카리도가 적정 범위 이내에 있을 경우에는 일정 주기로 탈지액을 투입하여 일정 시간 동안 소비된 알카리성분만큼 보정해주고, 알카리도가 적정 범위 미만으로 떨어지는 경우에는 추가적인 탈지액을 투입하고, 알카리도가 적정 범위 이상으로 상승하는 경우에는 원수를 공급하여 줌으로써 탈지액의 알카리도를 자동으로 적정 범위 이내로 항시 유지시켜줄 수 있는바, 특히, 알카리도의 중간치(최적치) 유지 관리가 가능하여 탈지효율이 우수하고, 탈지제의 제조시 약품탱크에서 원수와 분말 약품을 교반날개로 충분히 혼합 교반해줌에 따라 약품의 불충한 용해로 인한 침전이 방지되어 탈지효율이 좋아지며, 알카리 분말 약품의 소비량을 감소시켜 비용 절감 효과를 가져올 수 있는 등 탁월한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 탈지 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 도 2 은 본 발명에 따른 탈지 시스템 의 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 탈지 시스템의 제어계통을 도시한 블록도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탈지 시스템은 종래 시스템에 구비된 메인탱크(10)와 서브탱크(20), 순환배관(30)과 순환펌프(32), 그리고 라이져(40)를 그대로 포함하면서, 여기에 약품탱크(60), 정량펌프(70), pH센서(90), 제1솔레노이드밸브(72), 원수공급라인(50), 원수공급펌프(82), 제2솔레노이드밸브(84), 그리고 제어부(100)를 추가로 포함한다.

상기 약품탱크(60)는 알카리 분말 약품과 원수를 혼합하여 탈지액을 제조하는 탱크로서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 외부로부터 원수가 공급되는 원수공급라인(50)이 연결되고 내부에 모터(미도시)의 구동에 따라 회전되어 알카리 분말 약품과 원수를 균일하게 혼합해주는 교반날개(62)를 구비한다. 이러한 교반날개(62)를 구비하는 약품탱크(60)로 인하여 알카리 분말 약품의 용해도 및 균일성이 증대되어, 종래 서브탱크(20)에 직접 분말 약품을 투입함에 따라 불충분하게 용해되어 침전되는 약품을 줄일 수 있어 분말 약품 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 탈지 효율을 높일 수 있게 된다.

상기 약품탱크(60)에는 정량펌프(70)가 연결된다. 상기 정량펌프(70)는 약품탱크(60)에 저장된 탈지액을 서브탱크(20)에 일정량 공급한다.

메인탱크(10) 내에서의 연속적인 차체의 침지 작업에 따라 탈지액의 알카리도는 이미 언급한 바와 같이 변화하게 된다. 이러한 탈지제의 알카리도 변화를 보정하기 위하여 본 발명은 알카리도의 변화를 실시간으로 감지하여 알카리도가 적정치 보다 작은 경우 알카리도를 높이기 위하여 서브탱크(20)에 탈지액을 추가로 투입하고, 알카리도가 적정치 보다 큰 경우 알카리도를 낮추기 위하여 서브탱크(20)에 원수를 공급한다. 이와 같이, 서브탱크(20)에 탈지액 또는 원수가 공급되면, 순환배관을 통하여 탈지액 또는 원수가 메인탱크(10)로 공급 및 순환되어 탈지반응이 수행되는 메인탱크(10) 내 알카리도가 적정 범위로 유지될 수 있는 것이다.

이와 같이, 알카리도 변화에 따른 탈지액 또는 원수의 공급을 선택적으로 제어할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에 있어서는, 상기 메인탱크(10) 내에는 pH센서(90)가 구비되며, 상기 정량펌프(70)의 토출측에는 서브탱크(20)로의 탈지액 공급 및 차단을 통제하기 위한 제1솔레노이드밸브(72)가 구비된다. 그리고, 상기 원수공급라인(50)으로부터 분기된 분기관(80)이 상기 서브탱크(20)에 연결되며, 상기 분기관(80)에는 원수공급펌프(82)와 제2솔레노이드밸브(84)가 설치되어 서브탱크(20)에 원수를 공급할 수 있도록 구성된다.

상기 pH센서(90)는 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도를 감지하기 위한 수단으로서 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 실시간으로 검출한다. 일반적으로 알카리도는 10cc 탈지액에 페놀프탈레인 지시약을 넣고 O.1N 의 황산용액으로 적정시 페 놀프탈레인 지시약이 붉은색에서 무색으로 변환되는 시점까지 소비된 황산용액의 부피(ml)로 정의된다. 종래에는 이러한 알카리도의 측정을 위해서 메인탱크(10) 내 탈지액을 주기적으로 샘플링하여 직접 적정을 수행함으로서 알카리도를 측정하였다. 그러나, 본 발명에 있어서는 이러한 적정 과정을 거치지 않고, 미리 탈지액의 pH와 알카리도의 상관관계를 파악하여 그 관계 정보를 후술하는 제어부에 미리 저장하고, 상기 pH센서(90)에 의해 pH를 검출한 후, 제어부에서 이를 미리 저장된 관계 정보에 근거하여 알카리도로 환산함으로써, 실시간으로 알카리도의 감지가 가능하게 되는 것이다. 탈지액의 pH와 알카리도의 상관관계는 아래 표 1과 같다.

표 1 : 유리알카리도 ( FRRE ALKALINITY ) 환산표

농도( wt %)	유리알카리도	pH
1.0	4.90	11.61
1.5	7.30	11.71
2.0	9.70	11.74
2.5	12.10	11.52
3.0	14.30	11.90

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 탈지 시스템의 전체 작동은, 제어부(100)에 의해 통제된다. 도 3 에는 이러한 제어부(100)와 본 발명 시스템 각 부의 제어계통이 블록도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 pH센서(90)는 실시간으로 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 검출하여 검출된 pH값을 제어부(100)에 전달한다. 제어부(100)는 pH센서(90)로부터 수신된 pH값을 미리 저장된 pH와 알카리도 사이의 관계 정보에 근거하여 알카리도로 변환하고, 이를 근거로 정량펌프(70) 및 제1솔레노이브밸브(72), 그리고 원수공급펌프(82) 및 제2솔레노이드밸브(84)를 선택적으로 구동 및 개폐시켜, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도를 적정 범위로 유지시키는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 탈지 시스템에 의한 탈지액 알카리도 제어 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 최초 적정 알카리도를 갖는 탈지액이 메인탱크(10)와 서브탱크(20)에 채워진 상태에서 차체가 메인탱크(10) 내 탈지액에 침지됨에 따라 탈지공정이 개시되고, 탈지작업의 진행에 따라 탈지액의 알카리도는 점차 떨어지게 된다. 일반적인 탈지공정에서 탈지액의 적정 알카리도 범위는 8.5 내지 9.5 사이이고, 최적 알카리도는 9.0 이다. 이하, 알카리도 8.5 를 하한치, 9.5 를 상한치, 그리고 9.0 을 중간치로 명명한다.

최초 탈지공정이 개시된 후에는 미리 정해진 일정 시간 주기로 하강된 알카리도를 보정해주기 위하여 일정량의 탈지액을 메인탱크(10)에 정기적으로 투입한다. 즉, 상기 제어부(100)는 타이머 기능을 구비하여, 미리 설정해 놓은 일정 시간이 경과되면 자동으로 제1솔레노이드밸브(72)를 개방함과 동시에 상기 정량펌 프(70)를 가동시켜 서브탱크(20)에 일정량의 탈지액을 투입한다. 이때, 미리 정해진 시간 주기와 투입되는 탈지액의 양은 최초 메인탱크(10)와 서브탱크(20)에 저장된 탈지액의 양과 반복적인 실험에 의하여 얻어진 탈지공정 진행에 따른 실시간 pH 변화를 고려하여 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 대체로 중간치를 유지할 수 있는 양으로 산출되며, 이렇게 산출된 투입 시간 주기와 탈지액의 투입량을 미리 결정하여 미리 제어부(100)에 프로그래밍한다.

상기 탈지액 투입량 조절은 제1솔레노이드밸브(72) 개방 및 정량펌프(32) 구동 시간을 조절함에 의해 조절된다. 예컨대, 메인탱크(10) 탈지액 9t과 서브탱크(20) 탈지액 1t기준으로 할 때, 적정 시간 주기는 30분이며, 제1솔레노이드밸브(72) 및 정량펌프(32) 구동 시간은 7초인 것이 바람직한 것으로 나타났다. 즉, 최초 탈지공정 개시후 매 30분 마다 탈지액을 7초간 투입하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

위와 같은 탈지액 투입 작업이 반복적으로 수행되고, 서브탱크(20)와 메인탱크(10) 간 탈지액 순환이 이루어짐에 따라, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도는 대체로 중간치 부근에서 약간의 유동을 가지며 거의 일정하게 유지될 수 있게 된다. 이렇게 일정 시간 주기로 일정량의 탈지액을 정기 주입하는 과정을 이하 '정상메카니즘'이라 칭한다.

그러나, 탈지 작업량이 평균보다 적은 경우에는 탈지반응에 의해 소모되는 알카리성분의 양보다 투입되는 탈지액의 알카리성분 양이 더 많아지기 때문에 알카리도가 적정 범위의 상한치를 초과하는 경우가 생길 수 있다. 또한, 그 반대로, 탈지 작업량이 평균보다 많은 경우 탈지반응에 의해 소모되는 알카리성분의 양이 투입되는 탈지액의 알카리성분의 양보다 더 많아 알카리도가 적정 범위의 하한치 미만으로 떨어지는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 알카리도의 이상이 감지되는 경우, 상기 제어부(100)는 탈지액의 알카리도를 적정 범위로 자동 보정해준다.

메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 하한치 미만로 떨어지는 경우, 제어부(100)는 즉시, 상기 제1솔레노이드밸브(72)를 개방함과 아울러 정량펌프(70)를 가동하여 서브탱크(20)에 일정량의 탈지액을 투입한다. 탈지액 투입이 개시됨과 동시에 상기 제어부(100)는 pH센서(90)를 오프(OFF)시켜 pH 검출을 중단시킨다. 그리고, 투입된 탈지액이 기존 탈지액과 충분히 혼합되도록 일정시간, 바람직하게는 30분간 탈지액을 메인탱크(10) 내에서 순환시킨다. 이러한 과정을 이하 '제1이상메카니즘'이라 칭한다. 그 다음, 다시 pH센서(90)를 온(ON) 상태로 복귀시켜 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 검출한다. 검출된 pH값으로부터 환산된 알카리도가 적정 범위 사이의 값으로 판정되는 경우 알카리도의 중간치 유지가 가능하도록 상기 정상메카니즘으로 복귀하여 일정 시간 주기로 일정량의 탈지액을 투입하도록 한다. 반면, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 여전히 적정 범위 사이의 값으로 보정되지 않은 경우에는 다시 제1이상메카니즘을 재수행한다. 상기 제1이상메카니즘은 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 사이로 보정될 때까지 반복적으로 실시한다.

한편, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 상한치 이상으로 상승하는 경우, 제어부(100)는 제2솔레노이드밸브(84)를 개방함과 아울러 원수공급펌프(82)를 가동하여 상기 서브탱크(20)에 원수를 공급한다. 원수 공급이 개시됨과 동시에 상기 제어부(100)는 pH센서(90)를 오프(OFF)시켜 pH 검출을 중단시킨다. 그리고, 공급된 원수가 기존 탈지액과 충분히 혼합되도록 일정시간, 바람직하게는 30분간 탈지액을 메인탱크(10) 내에서 순환시킨다. 이러한 과정을 이하 '제2이상메카니즘'이라 칭한다. 그 다음, 다시 pH센서(90)를 온(ON) 상태로 복귀시켜 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 검출한다. 검출된 pH값으로부터 환산된 알카리도가 적정 범위 사이의 값으로 판정되는 경우 알카리도의 중간치 유지가 가능하도록 상기 정상메카니즘으로 복귀하여 일정 시간 주기로 일정량의 탈지액을 투입하도록 한다. 반면, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 여전히 적정 범위 사이의 값으로 보정되지 않은 경우에는 다시 제2이상메카니즘을 재수행한다. 상기 제2이상메카니즘은 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 사이로 보정될 때까지 반복적으로 실시한다.

참고로, 탈지액과 원수를 메인탱크(10)에 직접 투입하지 않고 서브탱크(20)에 투입한 후 메인탱크(10)로 순환시키는 이유는, 메인탱크(10)에 탈지액을 직접 투입시 충분한 혼합이 이루어지지 않아 pH센서 부근에서 발생할 수 있는 국부적인 알카리도 상승과 원수 투입으로 인한 국부적인 알카리도 하강(하한치 미만으로의 하강)을 방지하기 위함이다. 마찬가지로, 탈지액 투입 및 원수 투입후 30분 정도의 순환 시간을 두는 것도 동일한 이유로부터 기인하는 것이다.

상술한 바와 같은 정상메카니즘과 제1이상메카니즘, 그리고 제2이상메카니즘을 pH센서(90)의 실시간 검출값으로부터 환산된 알카리도에 근거하여 선택적으로 수행함에 따라, 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위로 자동 제어된다.

유효성 평가 실험

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 탈지 시스템의 유효성 평가를 위하여 한 달간 종래 시스템 및 본 발명에 따른 시스템에 기초한 유리알카리도 분포와 알카리 분말 약품 소비량을 측정하여 대비하여 보았다.

(1) 유리알카리도 분포 조사

2007년 1월 2일부터 1월 30일까지 한 달간 종래 시스템에 기초한 유리알카리도 분포를 파악하고, 이를 2007년 3월 16일부터 동년 4월16일까지 한 달간 본 발명에 따른 탈지 시스템에 기초한 유리알카리도 분포와 비교하였다. 도 4a 는 종래 시스템에 기초한 유리알카리도 분포 그래프이며, 도 4b 는 본 발명에 따른 탈지 시스템에 기초한 유리알카리도 분포 그래프이다.

본 실험에서는 탈지를 예비탈지와 본탈지로 구분하여 유리알카리도를 측정하였다. 예비탈지시 적정 알카리도 범위는 7 이상이며, 본탈지시 적정 알카리도 범위는 8.5 에서 9.5 사이 범위이다. 약품 투입 횟수는 총 3회였다. 본 실험에서는 본탈지의 비교 결과에 중점을 두고 본 발명에 따른 탈지 시스템의 유효성을 평가하였으며, 적정 알카리도 범위는 도 4 및 도 4b 에서 각각 상하한치를 나타내는 적색의 평행한 수평선으로 표시하였다.

도 4a 로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 탈지 시스템에 기초한 유리알카리도 분포에 있어서는, 1월 2일, 1월4일, 1월 7일, 1월 8일, 그리고 1월 15일 등 총 5회에 걸쳐 유리알카리도가 하한치 이하로 떨어진 것으로 나타났다. 반면, 도 4b 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 탈지 시스템에 기초한 유리알카리도 분포에 있어서는, 최초 자동 투입 온오프 시간 미설정 구간과 3월 31일자 결과치를 제외한 모든 결과치가 적정 알카리도 범위 사이에 존재하는 것으로 나타났다.

또한, 종래 시스템에 따르면, 도 4a 로부터 알 수 있는 바와 같이, 알카리도 분포가 적정 범위 사이에 존재하는 경우에도 알카리도가 상한치와 하한치 사이에서 크게 유동하면서 급변하여 대체로 사인파(sine curve) 형태의 곡선을 나타내는데 반하여, 본 발명에 따른 시스템에 따르면, 도 4b 로부터 알 수 있는 바와 같이, 알카리도 분포가 적정 범위 사이에 존재하는 경우 알카리도값들이 약간의 유동만을 보일 뿐 거의 일정한 알카리도값(중간치) 부근에서 유지됨에 따라 대체로 수평에 가까운 형태의 그래프가 도출되는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 탈지 시스템에 따르면, 종래 탈지 시스템에서보다 탈지액의 알카리도를 보다 정확하게 적정 범위 사이로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 적정 범위 사이에서도 특히 최적값인 중간치 부근에서 대체로 일정하게 유지시킬 수 있어, 매 순간마다 대체로 균일한 탈지 효율을 얻을 수 있게 된다.

(2) 약품 소비량 조사

위 알카리도 분포 조사시 종래 탈지 시스템과 본 발명에 따른 탈지 시스템에서 소비된 알카리 분말 약품의 양을 조사하여 그 결과를 아래 표로 정리하였다. 표 2 는 종래 탈지 시스템에서의 약품 소비량이고, 표 3 은 본 발명에 따른 탈지 시스템에서의 약품 소비량이다.

표 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 탈지 시스템에 의하면 한달간 1,164 kg 의 약품이 소비되었고, 분말 약품의 kg 당 단가를 1,079원으로 계산하여 이를 금액으로 환산하면 한달 총 1,245,480원이 소요된 것으로 나타났다.

반면, 표 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 탈지 시스템에 의하면 한달간 754 kg 의 약품이 소비되었고, 이를 금액으로 환산하면 한달 총 806,780원이 소요된 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 발명에 따른 탈지 시스템에 의하면, 종래 탈지 시스템에서 보다 한달간 총 438,700원을 절감할 수 있게 된다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

도 1 은 종래 탈지 시스템의 구성도,

도 2 은 본 발명에 따른 탈지 시스템의 구성도,

도 3 은 본 발명에 따른 탈지 시스템의 제어계통을 도시한 블록도,

도 4a 는 종래 시스템에 기초한 유리알카리도 분포 그래프,

도 4b 는 본 발명에 따른 탈지 시스템에 기초한 유리알카리도 분포 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 메인탱크 20 : 서브탱크

30 : 순환배관 32 : 정량펌프

40 : 라이져 50 : 원수공급라인

60 : 약품탱크 62 : 교반날개

70 : 정량펌프 72 : 제1솔레노이드밸브

80 : 분기관 82 : 원수공급펌프

84 : 제2솔레노이드밸브 90 : pH센서

100 : 제어부

Claims (5)

1. 탈지반응이 수행되는 메인탱크(10)와;

   상기 메인탱크(10)에 추가적인 탈지액을 공급함과 아울러, 상기 메인탱크(10)로부터 오버플로우되는 탈지액을 임시 수용하는 서브탱크(20)와;

   상기 서브탱크(20)와 메인탱크(10) 간 탈지액 순환이 가능하도록 순환펌프(32)가 구비되는 순환배관(30)과;

   외부로부터 원수공급라인(50)에 연결되고 내부에 교반날개(62)를 구비하여, 알카리 분말 약품과 원수를 혼합 교반함에 따라 탈지액을 제조 및 저장하는 약품탱크(60)와;

   상기 약품탱크(60)에 저장된 탈지액을 상기 서브탱크(20)에 일정량 공급하는 정량펌프(70)와;

   상기 정량펌프(70)의 토출측에 설치되어 서브탱크(20)로의 탈지액 공급 및 차단을 통제하는 제1솔레노이드밸브(72)와;

   상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 pH를 실시간으로 검출하는 pH센서(90)와;

   상기 원수공급라인(50)으로부터 분기되어 서브탱크(20)에 연결됨에 따라 서브탱크(20)에 원수를 공급하기 위한 분기관(80)과;

   상기 분기관(30)에 설치되어 서브탱크(20)로 원수를 공급하기 위한 가압력을 제공하는 원수공급펌프(82)와;

   상기 원수공급펌프(82)의 토출측에 구비되어 서브탱크(20)로의 원수 공급 및 차단을 통제하는 제2솔레노이드밸브(84)와;

   상기 pH센서(90)로부터 수신된 pH값을 알카리도로 환산하고 이에 근거하여 상기 정량펌프(70)와 제1솔레노이드밸브(72), 그리고 상기 원수공급펌프(82)와 제2솔레노이드밸브(84)의 가동 및 개폐를 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면, 일정 시간 주기로 탈지반응에 의해 하강된 알카리도를 보정할 수 있도록, 미리 정해진 일정 시간 주기로 상기 정량펌프(70)를 가동시킴과 동시에 제1솔레노이드밸브(72)를 개방하여 서브탱크(20)에 일정량의 탈지액을 정기적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 하한치 미만으로 떨어지는 경우, 즉시 상기 정량펌프(70)를 가동시키고 제1솔레노이드밸브(72)를 개방하여 서브탱크(20)에 탈지액을 추가 투입하는 것을 특징으로 하는 탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부(100)는, 상기 메인탱크(10) 내 탈지액의 알카리도가 적정 범위 상한치를 초과하는 경우, 즉시 상기 원수공급펌프(82)를 가동시키고 제2솔레노이드밸브(84)를 개방하여 서브탱크(20)에 원수를 추가 공급하는 것을 특징으로 하는 탈지액 알카리도 자동 제어 기능을 구비하는 탈지 시스템.
5. 탈지액의 pH를 검출하고 이를 알카리도로 변환함에 따라 탈지액의 알카리도를 실시간으로 감지하고;

   상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 이내인 것으로 판정되면, 일정 시간 주기로 탈지반응에 의해 하강된 알카리도를 보정할 수 있도록, 미리 정해진 일정 시간 주기로 정량의 탈지액을 정기 투입하는 정상메카니즘을 수행하며;

   상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 하한치 미만으로 떨어진 것으로 판정되면, 탈지액의 알카리도 감지를 일시 중단하고, 추가적인 탈지액을 투입한 후, 기존 탈지액과 추가 투입된 탈지액이 균일하게 혼합되도록 일정 시간 순환시키는 제1이상메카니즘을 수행하되, 상기 제1이상메카니즘 수행 후 다시 탈지액의 알카리도 감지를 개시하여 감지된 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면 정상메카니즘을 수행하고, 알카리도가 여전히 적정 범위 하한치 미만이면 탈지액의 알카리도가 적정 범위 내에 도달할 때까지 제1이상메카니즘을 반복 수행하며;

   상기 탈지액의 알카리도가 적정 범위 상한치를 초과하는 것으로 판정되면, 탈지액의 알카리도 감지를 일시 중단하고, 탈지액에 원수를 공급한 후, 기존 탈지 액과 원수가 균일하게 혼합되도록 일정 시간 순환시키는 제2이상메카니즘을 수행하되, 상기 제2이상메카니즘 수행 후 다시 탈지액의 알카리도 감지를 개시하여 감지된 알카리도가 적정 범위 이내에 있는 것으로 판정되면 정상메카니즘을 수행하고, 알카리도가 여전히 적정 범위 상한치 이상이면 탈지액의 알카리도가 적정 범위 내에 도달할 때까지 제2이상메카니즘을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는, 탈지액 알카리도 자동 제어 방법.

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