KR20130000870A - 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 챔버 하부에 횡방향으로 나란히 2개의 축이 설치되어 있고, 상기 2개의 축에 각각 다수의 블레이드가 부착되어 있는 혼합기를 사용하여, 친환경 제설제와 부식방지제를 혼합하는 방법으로서, 상기 2개의 축이 서로 반대방향으로 회전하여 상기 2개의 축 사이에서 상기 블레이드가 상기 챔버 하부에 충전된 제설제와 부식방지제를 상방으로 퍼올림으로써 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합한다. 본 발명은 입도와 비중이 다른 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합함으로써, 거의 단일 성분으로 구성된 기존 제설제와 달리 여러 성분의 균일 혼합이 가능하므로 여러 성분이 균일하게 혼합된 복합성분 일체형 제설제를 생산할 수 있다. 또한 저염화물 및 친환경 성분을 혼합함으로써 염화칼슘과 같은 기존의 제설제에 비해 환경오염을 현저히 줄일 수 있고, 기존 제설제가 지닌 초기 제설력, 융빙력, 제설력, 용해도, 속효성, 재결빙 및 보관성(조해성) 등에 있어서의 단점을 보완, 완화시킬 수 있으며, 제설작업이 편리하고 효율적이며 경제적으로 이루어질 수 있게 한다.

Description

친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법{UNIFORM MIXING METHOD OF ECO-FRIENDLY DEICER AND ANTICORROSIVE AGENT}

본 발명은 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합할 수 있는 방법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 제설제로는 염화칼슘과 염화나트륨 등이 있으며, 주로 겨울철 한랭지에 적설시 고속도로 교통을 원활하게 하기 위해서 사용되고 있다. 제설제를 고속도로나 교량 등지에 살포하는 목적은, 노상의 설빙을 융해시키고, 노상 수분의 재결빙을 방지하며, 압설을 노면으로부터 탈리시켜 제설작업이 용이하게 하는데 있다. 제설제는 또한 모래 등과 혼합 살포하여 미끄럼 마찰저항 계수를 향상시키기도 한다.

제설제의 선택조건으로는, 1) 가격이 싸고 구입이 쉬우며 보존이 용이할 것, 2) 살포후 확실한 효과를 나타내야 하며 장기간 지속효과가 있을 것, 3) 미끄럼 마찰을 증대시킬 것, 4) 포장도로 및 동식물에 대한 부작용이 적을것, 5) 살포작업이 용이하고 노면에 균등하게 살포될 수 있을 것 등을 들 수 있으며, 염화칼슘과 염화나트륨은 이러한 조건에 잘 부합된다고 할 수 있다.

그러나, 염화칼슘과 염화나트륨이 포함하고 있는 염화이온의 독성으로 말미암아 각종 콘크리트 구조물과 도로, 교량, 자동차, 지하 전선 케이블, 상하수도관 등에 부식현상을 유발하는 등 심각한 피해를 입히고 있다. 또한, 이러한 염들이 물에 녹아 강이나 호소(湖沼)로 흘러들어감으로써 수중 생태계의 파괴, 음용수의 오염 및 도로 주변의 식물들에 피해를 입히는 등 여러 가지 환경 문제를 야기시키고 있는 실정이다. 또, 염화칼슘은 제설 후에 제습하는 과정에서 지속력이 떨어져 쉽게 재결빙되는 문제가 있었다.

우리나라의 경우 이러한 제반 문제에도 불구하고 염화칼슘을 주된 제설제로 사용하고 있으며, 고속도로나 교량에 살포하는 양이 대략 연간 수만통 이상으로 추정된다. 하지만 세계적으로 보면 기존 제설제 중 특히 염화나트륨이 제빙효과가 우수하고 가격이 저렴하기 때문에 가장 널리 사용되고 있다.

기존 제설제에 대한 환경오염과 부식피해가 점차 심각해지자, 1970년대 말 미국에서는 대체용 제설제를 찾기 위한 연구를 시작하였으며, 제설제로서의 물리·화학적 특성, 환경에 미치는 영향, 독성 여부, 생산비 등을 고려하여 CMA(Calcium Magnesium Acetate)를 대체용 제설제로서 선정하였다. CMA는 빙점강하에 의한 제빙효과가 염화나트륨과 유사하며, 부식성이 대단히 작고, 물속에 용해된 후 Ca 이온과 Mg 이온은 토양생물의 영양분이 되고, 초산 이온은 박테리아에 의해 생분해되어 환경오염의 위험성이 거의 없다.

그러나 이와 같은 장점에도 불구하고 대량생산은 아직 이루어지지 않고 있는데, 그 주요인은 바로 높은 생산원가 때문이다. 순수한 CMA의 가격은 현재 톤당 600불로 염화나트륨값의 27배에 달하며, 이 가격의 80% 이상이 초산, 칼슘, 마그네슘 등의 원료값에 기인한다. 종래의 유기산은 석유나 천연가스로부터 합성되었기 때문에 생산가가 높을 수밖에 없었고, 이에 생산가를 줄이기 위한 여러 가지 연구가 진행되어 왔다.

순수한 당이나 전분을 이용한 세포 고정식 초산 박테리아 발효 공정을 사용하여 CA(Calcium Acetate) 생산비를 톤당 258불까지 낮출 수 있었으나, 초산 박테리아의 까다롭고 복잡한 발효조건과 공정이 문제가 되었다. 이를 극복하기 위해, 비교적 다루기 쉬운 프로피온산 박테리아를 이용하여 초산과 프로피온산의 비율이 약 2:1인 CMO(Calcium Magnesium salt of Organic acids) 생산방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법도 가격이나 효율면에서 부족하다고 할 수 있다.

한편, 국내에서는 다수 업체가 저부식성 및 친환경 제설제 연구를 활발하게 진행해 왔으나, 그 제품들은 기술적 한계로 인해 액상 제설제에만 국한되어 부분적으로 생산되고 있다

전술한 바와 같이 기존 제설제나 대체용 제설제의 주원료에 대해서는 많은 연구가 이루어진데 반해, 제설제에 첨가되는 부식방지제에 대해서는 상대적으로 연구가 많이 미흡했던 것이 사실이다. 기존 제설제가 염화이온에 의해 각종 콘크리트 구조물, 도로, 교량, 자동차, 지하 전선 케이블, 상하수도관 등에 부식을 유발하여 심각한 피해를 입히고 있고, 그 피해 상황이 많이 보고되고 있지만, 부식방지제는 제설제의 주원료가 아니라는 이유로 논외로 취급받아 온 것이다.

한편, 부식방지제는 통상 분상으로서 입도와 비중이 작고, 제설제는 통상 입상으로서 입도와 비중이 크다. 따라서, 양자를 단순 혼합할 경우, 입도와 비중의 차이로 인하여 제설제 입자에 부식방지제 분말이 잘 달라붙지 않아 부식방지제가 제설제의 밑부분에 잔류하는 현상이 발생하게 된다. 이렇게 되면 제설제와 부식방지제가 균일하게 섞이지 못하고 이원화되어 각각이 따로 작용을 하게 된다. 이는 환경을 오염시킬 뿐 아니라, 초기 제설력, 융빙력, 제설력, 용해도, 속효성, 재결빙 및 보관성(조해성(엉겨붙는 정도)) 등에 있어서 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 입도와 비중이 다른 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합함으로써, 상기 문제를 보완, 완화시키며, 제설작업을 보다 편리하고 효율적이며 경제적으로 이루어질 수 있게 하는 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법은, 챔버 하부에 횡방향으로 나란히 2개의 축이 설치되어 있고, 상기 2개의 축에 각각 다수의 블레이드가 부착되어 있는 혼합기를 사용하여, 친환경 제설제와 부식방지제를 혼합하는 방법으로서, 상기 2개의 축이 서로 반대방향으로 회전하여 상기 2개의 축 사이에서 상기 블레이드가 상기 챔버 하부에 충전된 친환경 제설제와 부식방지제를 상방으로 퍼올림으로써 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합한다.

본 발명에 의한 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법은, 입도와 비중이 다른 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합함으로써, 거의 단일 성분으로 구성된 기존 제설제와 달리 여러 성분의 균일 혼합이 가능하므로 여러 성분이 균일하게 혼합된 복합성분 일체형 제설제를 생산할 수 있다. 또한 저염화물 및 친환경 성분을 혼합함으로써 염화칼슘과 같은 기존의 제설제에 비해 환경오염을 현저히 줄일 수 있고, 기존 제설제가 지닌 초기 제설력, 융빙력, 제설력, 용해도, 속효성, 재결빙 및 보관성(조해성) 등에 있어서의 단점을 보완, 완화시킬 수 있으며, 제설작업이 편리하고 효율적이며 경제적으로 이루어질 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 혼합기의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 혼합기의 평면도이다.
도 3은 도 1의 혼합기에서 이송영역과 혼합영역을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 혼합기에서 제설제와 부식방지제의 충전량을 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 혼합기의 종단면도이고, 도 2는 이 혼합기의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법은, 챔버(30) 하부에 횡방향으로 나란히 2개의 축(10, 20)이 설치되어 있고, 상기 2개의 축(10, 20)에 각각 다수의 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)가 부착되어 있는 혼합기(1)를 사용하는 것으로서, 2개의 축(10, 20)이 서로 반대방향으로 회전하여 2개의 축 사이에서 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)가 챔버(30) 하부에 충전된 친환경 제설제와 부식방지제를 상방으로 퍼올림으로써 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합한다.

혼합기(1)는 상기한 구성을 필수로 하고, 구체적으로는 이하와 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.

혼합기(1)의 챔버(30)는 U자형의 통이 2개 연속 배치된 형태를 가지고 있고, 각각의 통 부분에, 다수의 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)가 결합된 축(10, 20)이 하나씩 배치된다.

각 축(10, 20)에는 서로 반대방향을 향하고 있는 2개의 암(12)이 부착되어 있고, 각각의 암(12)에 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)가 부착되어 있다. 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)는 축(10, 20)에 대해서 소정 각도로 틀어져 있는데, 각 축(10, 20)의 일단부에 배치된 블레이드(14b, 24b)는 그 각도가 10~20°인 것이 바람직하고 15°인 것이 가장 바람직하며, 나머지 블레이드(14a, 24a)는 그 각도가 40~50°인 것이 바람직하고 45°인 것이 가장 바람직하다.

상기 나머지 블레이드(14a, 24a)의 각도가 40~50°틀어져 있는 것은 회전시 이들 블레이드(14a, 24a)에 가해지는 친환경 제설제와 부식방지제(이하 "원료"라고도 한다)의 하중을 분산시키기 위한 것이다. 또, 상기 일단에 배치된 블레이드(14b, 24b)의 각도가 10~20°틀어져 있는 것은 회전시 원료를 챔버(30)의 중앙측으로 원활하게 이송시키기 위한 것이다.

대향하는 한 쌍의 블레이드는 서로 반대방향으로 틀어져 있고, 각 블레이드쌍들은 교대로 직각으로 엇갈려 있다. 2개의 축(10, 20)에 부착된 블레이드들(14a, 14b, 24a, 24b)은 챔버(30) 내에서 상호중첩되도록 배치되어 있다.

혼합기(1)는 작동시 2개의 축(10, 20)이 서로 반대방향으로 정속 회전하게 된다. 회전동력은 감속기(미도시)에 의한 체인 구동장치(미도시)에 의해 전달된다. 이때, 챔버(30) 하부에 충전된 원료가 블레이드(14a, 14b, 24a, 24b)에 의해 2개의 축 사이에서 상방으로 퍼올려지면 유효부피가 증가하면서 순식간에 균일한 혼합이 일어나게 된다. 이러한 혼합은 강제적인 힘에 의해서 이루어지는 것이 아니라 자연스럽게 60% 정도의 혼합영역과 40% 정도의 이송영역이 형성되면서 이루어진다(도 3). 혼합영역에서 원료의 입도, 비중, 형상에 관계없이 부유 상태의 유동층이 형성되어 단시간에 혼합이 완료된다.

친환경 제설제는 통상 입상으로서 입도와 비중이 크고, 부식방지제는 통상 분상으로서 입도와 비중이 작다. 이렇게 입도와 비중이 다른 친환경 제설제와 부식방지제가 상기 혼합기(1)에 투입되어 혼합되면, 단시간에 혼합이 완료되고, 분상인 부식방지제가 입상인 친환경 제설제에 균일하게 혼합되게 된다.

본 발명에서 사용되는 친환경 제설제는 그 입도, 비중, 형상 등에 관계없이 사용될 수 있으나, 칼륨염, CMA(Calcium Magnesium Acetate), 초산칼슘, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 복합유기산염, 알카오(석회석, 초산, 모래의 화합물인 비염화물계 제설제) 등과 같은 비염화물이 바람직하다. 그러나, 염화칼슘, 염화마그네슘, 소금 등과 같은 염화물의 사용이 완전히 배제되는 것은 아니고, 이러한 염화물도 다른 성분과의 혼합 등에 의해 저염화물 상태로는 사용 가능하다.

또, 본 발명에서 사용되는 부식방지제는 그 입도, 비중, 형상 등에 관계없이 사용될 수 있으나, 질산나트륨, 붕산나트륨, 인산이암모늄, 무수프탈산, 규산나트륨, 개미산나트륨, 중크롬산칼륨, 중크롬산나트륨, 벤조산나트륨, 무수구연산, 구연산나트륨, 디에탄올아미드 등이 바람직하다.

혼합기(1)에 투입되는 원료(50)의 충전량은 도 4에 표시된 100% 라인이 이상적이다. 충전량이 도 4의 40% 라인 이하일 때는 균일한 혼합도를 얻을 수 없다. 그러나 140% 라인까지는 균일한 혼합도가 얻어진다.

친환경 제설제와 부식방지제는 혼합기(1)의 투입부(32)를 통하여 투입되고, 혼합물은 바닥의 2개의 배출구(미도시)를 통하여 배출된다. 배출구는 에어실린더(미도시) 작동으로 순식간에 개폐되므로 혼합물 배출이 용이하고 배출중 분리현상이 일어나지 않는다.

이하에서는 본 발명을 이용하여 친환경 제설제와 부식방지제가 균일하게 혼합된 제설제 조성물을 얻는 과정을 간단히 살펴본다.

소정의 친환경 제설제 및 부식방지제를 소정의 비율로 혼합기(1)의 투입부(32)를 통하여 도 4의 100% 라인까지 챔버(30)에 충전한다.

소정 시간 동안 혼합기(1)를 작동시켜 균일한 혼합물을 얻는다.

배출구를 통하여 혼합물을 배출하고, 배출된 혼합물이 소정의 망목 사이즈를 가지는 체 위에 얹히도록 한 후, 체 위의 혼합물이 체를 통과하도록 위에서 압착한다(문질러준다).

체를 통과한 혼합물(친환경 제설제 조성물)을 잔류 수분을 제거하기 위해 건조시키고 소정 단위로 포장한다.

이렇게 얻어진 친환경 제설제 조성물은 친환경 제설제와 부식방지제가 균일하게 혼합되어 있기 때문에 제설작업이 편리하며 효율적이고 경제적으로 이루어지게 된다.

또한, 거의 단일 성분으로 구성된 기존 제설제와 달리 여러 성분의 균일 혼합이 가능하므로 여러 성분이 균일하게 혼합된 복합성분 일체형 제설제를 생산할 수 있다. 또한 저염화물 및 친환경 성분을 혼합함으로써 염화칼슘과 같은 기존의 제설제에 비해 환경오염을 현저히 줄일 수 있고, 기존 제설제가 지닌 초기 제설력, 융빙력, 제설력, 용해도, 속효성, 재결빙 및 보관성(조해성) 등에 있어서의 단점을 보완, 완화할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1: 혼합기 10, 20: 축
12, 22: 암 14a, 14b, 24a, 24b: 블레이드
30: 챔버 32: 투입부
50: 원료(제설제와 부식방지제)

Claims (2)

1. 챔버 하부에 횡방향으로 나란히 2개의 축이 설치되어 있고, 상기 2개의 축에 각각 다수의 블레이드가 부착되어 있는 혼합기를 사용하여, 친환경 제설제와 부식방지제를 혼합하는 방법으로서,
   상기 2개의 축이 서로 반대방향으로 회전하여 상기 2개의 축 사이에서 상기 블레이드가 상기 챔버 하부에 충전된 친환경 제설제와 부식방지제를 상방으로 퍼올림으로써 친환경 제설제와 부식방지제를 균일하게 혼합하는 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제설제는 입상이고 상기 부식방지제는 분상인 것을 특징으로 하는 친환경 제설제와 부식방지제의 균일 혼합 방법.

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