KR20140046135A - 제설제 사용에 따른 피해 저감방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제설제 살포에 의한 콘크리트 구조물 약화 방지 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), 칼슘 마그네슘 아세테이트 (CMA)를 포함한 각종 유기물 및 비염화물계 무기염 제설제에 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 제조된 제설제 화합물이 살포된 도로면의 산도를 pH8~11의 상태로 유지하고 조정하는 것에 관한 것이다.
본원은 종래 제설제가 주는 피해를 저감시키기 위한 수단으로서, 현재 사용되고 있는 제설제 100중량부에 0.00001~1중량부의 제설제 피해 중화물을 첨가하여 도로면에 살포하는 경우 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고, 제설제의 피해를 저감시키고자 하는 분야의 발명이다.
본 발명에서 제설제 피해 중화물로 사용되는 알칼리화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등에서 한가지 이상 선택되어 사용될 수 있다.

Description

제설제 사용에 따른 피해 저감방법{METHOD FOR PREVENTING THE WEAKENING OF CONCRETE STRUCTURES BY DEICER SPRAY}
본 발명은 제설제에 독성중화제를 포함시켜 살포함으로 콘크리트 구조물의 약화 등의 원인을 없게하는 제설제 사용에 따른 피해 저감방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), 칼슘 마그네슘 아세테이트를 포함한 각종 유기물 및 비 염화물계 무기염 제설제를 살포하기 전에 독성중화제로 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 제조된 기능성 제설제 화합물이 도로면에 살포되는 경우 도로면의 수소이온농를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하도록 조절되어 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고, 소금이나 염화칼슘 등의 제설제가 광합성 작용을 저해하여 가로수를 말라죽게 하고 생태환경에 악영향을 끼치며 부식성이 강해 보도와 차도 사이 경계블록과 고가도로 방호벽을 녹슬게 하거나 마모시켜 도로를 훼손하는 사례 및 교통사고를 유발하는 사례를 방지하고자 하는 기술사상의 발명이다.
제설제는 눈의 어는점을 낮추어 내린 눈이 얼지않고 녹도록 하는 것으로서 염화칼슘이나 소금(염화나트륨) 등이 주로 제설제로 사용된다.
눈은 과 냉각상태라 얼음과 물이 섞여 있으며 물이 얼음이 되려면 에너지(융해열)가 필요한데 이 열을 제설제가 빼앗아가므로 얼지 않게 되는 원리를 이용하는 것이다.
눈이 많이 왔을 때 도로에 뿌리는 제설제는 주로 염화칼슘이고, 염화칼슘은 석회암에 염산을 가하고 농축 및 가열하여 얻는 백색의 결정으로 염화칼슘은 콘크리트에 섞어서 동결 방지용 제설제로 사용되고 있다.
제설제는 주로 겨울철 한랭기온 분위기에서 눈이 쌓여 도로가 결빙되면 사람이나 차량의 원활한 흐름을 방해받기 때문에 사용되는 것으로, 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 살포되어 미끄럼 마찰저항 계수를 향상시키는 기능도 갖는다.
제설제의 선택조건으로는 가격이 싸고 구입이 쉬우며 보존이 용이할 것, 살포 후 확실한 효과를 나타내고 장기간 지속효과가 있을 것, 미끄럼 마찰을 증대시킬 것, 포장도로 및 동식물에 대한 부작용이 적을 것, 살포작업이 용이하고 노면에 균등하게 살포될 수 있을 것 등의 검토요인이 필요하나, 그동안 소금과 염화칼슘은 이러한 조건에 잘 부합된다고 판단하여 제설제로 적용되어 왔다.
그러나, 소금이나 염화칼슘에 포함되어 있는 염소 이온(Cl-)은 독성물질로서 각종 시멘트, 콘크리트 건축물과 도로, 교량, 자동차, 지하 전선 케이블, 상하수도관 등에 부식현상을 유발하는 등 심각한 피해를 주고 있음이 밝혀졌다.
또한, 이러한 소재들과 염소 이온(Cl-)이 결합하여 만들어진 염들이 물에 녹아 하천으로 흘러들어감으로써 수중 생태계의 파괴, 음용수의 오염 및 도로 주변의 식물이나 생태계에 피해를 주는 등 여러 가지 환경 문제를 야기하고 있는 실정이다.
또한, 염화칼슘은 제설 후 제습하는 과정에서 지속력이 떨어져 쉽게 재 결빙되는 문제점도 발생한다.
따라서 국내에서도 공공기관에 공급되는 제설용 염화칼슘과 소금이 점진적으로 친환경 제설제로 교체되기 시작하고 있고, 조달청에서는 환경과 인체에 악영향 논란이 커지고 있는 염화칼슘과 소금 사용을 점차 줄이고 점차 친환경 제설제를 구매·공급하는 방안을 검토하고 있다.
그러나 우리나라뿐 아니라 세계적으로도 기존 제설제 중 특히 소금이 제빙효과가 우수하고 가격이 저렴하기 때문에 가장 널리 사용되고 있는 것으로 알려지고 있다.
그동안 염화칼슘이나 소금으로 제공되는 제설제에 대한 환경오염 피해와 부식피해 정도가 점차 심각해지자, 1980년부터 대체용 제설제를 찾기 위한 연구가 시작되고 물리, 화학적 특성, 환경에 미치는 영향, 독성 여부, 생산비 등을 고려하여 CMA(Calcium Magnesium Acetate, 칼슘 마그네슘 아세테이트)를 대체용 제설제로서 선정되기도 하였다.
CMA는 빙점강하에 의한 제빙효과가 소금과 유사하며, 부식성이 극히 적고, 물속에 용해된 후 Ca+2 이온과 Mg+2 이온은 토양생물의 영양분이 되고, 초산이온(CH3COO-)은 박테리아에 의해 생분해되어 환경오염의 위험성이 거의 없는 것으로 조사되었으나 상기와 같은 장점에도 불구하고 대량생산은 아직 이루어지지 않고 있는데 그 주요인은 바로 높은 생산원가 때문이다.
순수한 CMA의 가격은 현재 톤당 600불 정도로 소금값의 27배에 달하며, 이 가격의 80% 이상이 초산, 칼슘, 마그네슘 등의 원료 값에 기인한다.
종래의 유기산 제설제는 석유나 천연가스로부터 합성되었기 때문에 생산가가 높을 수밖에 없었고, 이에 생산단가를 줄이기 위한 여러 가지 연구가 진행되어 왔으며 순수한 당이나 전분을 이용한 세포 고정식 초산 박테리아 발효 공정을 사용하여 CA(Calcium Acetate, 칼슘 아세테이트) 생산비를 톤당 258불까지 낮출 수 있으나, 초산 박테리아의 까다롭고 복잡한 발효조건과 공정으로 인해 비교적 다루기 쉬운 프로피온산 박테리아를 이용하여 초산과 프로피온산의 비율이 약 2:1인 CMO(Calcium Magnesium salt of Organic acids) 생산방법이 제안되어 연구되고 있다.
그러나 국내에서는 아직도 저렴한 값에 얼음 상태의 눈을 순식간에 녹게 만들어주는 제설제로 대부분 소금이나 염화칼슘이 사용되고 있으나 독성의 염소 이온(Cl-)이 광합성작용을 저해하여 가로수를 말라죽게 하고 생태환경에 악영향을 끼치며 부식성이 강해 보도와 차도 사이 경계블록과 고가도로 방호벽을 녹슬게 하거나 마모시켜 도로 훼손 및 교통사고를 유발한다는 지적을 받아왔다.
본원은 상기와 같은 종래 제설제가 갖는 문제점을 해소하고 피해를 저감시키기 위한 수단으로서, 현재 사용되고 있는 제설제인 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2) 등에 제설제피해 중화물로 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 도로면에 살포하는 경우 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고, 제설제의 피해를 저감시키는 저감방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
본 발명의 또 다른 목적은 CMA(Calcium Magnesium Acetate, 칼슘 마그네슘 아세테이트)를 포함한 각종 유기물 및 비 염화물계 무기염 제설제가 사용되는 경우에도 본원에서 제공되는 제설제피해 중화물을 첨가하여 도로면에 살포하는 수단으로 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고 제설제 살포로 인한 피해를 저감시키는 저감방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제설제인 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2) 등에 제설제 중화물로 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 제조된 제설제 독성 완화 물질이 도로면에 살포되어 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고 제설제의 피해를 줄일 수 있는 기술사상의 발명이다.
또한 본원은 CMA(Calcium Magnesium Acetate, 칼슘 마그네슘 아세테이트)를 포함한 각종 유기물 및 비염화물계 무기염 제설제에 대해서도 본원에서 제공되는 미량의 제설제 피해 중화물질로 알칼리화합물을 첨가하여 도로면에 살포하도록 제공되어 도로면의 수소이온농도를 pH 8~10 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고 제설제의 피해를 줄일 수 있는 기술사상의 발명이다.
따라서 본원은 동절기 제설제의 사용으로 인한 피해를 저감시키기 위한 제설제 피해 저감방법으로, 종래부터 제설제 용도로 사용되고 있는 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), CMA(Calcium Magnesium Acetate)를 포함한 유기물 제설제, 비 염화물계 무기염 제설제 중에서 선택되는 공지의 제설제 100중량부에 대하여 알칼리금속이나 알칼리토금속 중에서 선택되는 알칼리화합물을 0.00001~1 중량부로 혼합시킨 배합물로 도로면에 포설하므로 제설제가 살포된 도로면의 수소이온농도가 pH 8~11 범위로 유지시켜 제설제의 사용으로 인한 피해를 저감시키는 목적을 달성하고자 하는 기술사상의 발명이다.
상기 알칼리화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2)중에서 한가지 이상 선택되어 사용될 수 있다.
본원은 상기 제설제로 소금(NaCl)이 살포된 도로표면의 농도가 2% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 소금 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.00002~0.02중량부를 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
또한 본원은 제설제로 염화칼슘(CaCl2)이 살포된 도로표면의 농도가 2% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 염화칼슘 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.00002~0.02중량부가 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
또한 본 발명은 제설제로 CMA(칼슘 마그네슘 아세테이트)가 살포된 도로표면의 농도가 4% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 CMA(칼슘 마그네슘 아세테이트) 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.001~1중량부가 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제설제로 염화칼슘이 살포된 도로표면의 농도가 4%가 되고 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 염화칼슘 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.001~1중량부를 포함되도록 하여 콘크리트 구조물 지반약화를 저지하며 제설제의 사용으로 인한 피해를 저감시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 지반약화 방지방법은 기존에 사용되는 제설제로 소금(NaCl)이나 염화칼슘(CaCl2) 등에 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 제설제 독성 완화물질을 이루어 도로에 살포되는 경우 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하여 보도와 차도 사이 경계블록과 고가도로 방호벽을 녹슬게 하거나 마모시켜 도로 훼손 및 교통사고를 유발하는 피해를 줄여주는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 약화지반 방지방법으로 CMA(Calcium Magnesium Acetate, 칼슘 마그네슘 아세테이트)를 포함한 각종 유기물 및 비염화물계 무기염 제설제에 미량의 알칼리화합물을 첨가하여 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하고 조정하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 하나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 하나의 실시예가 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 제설제 살포에 의한 콘크리트 구조물 지반약화 방지방법은 제설제인 소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2) 등에 제설제 피해 중화물로 미량의 알칼리화합물을 첨가하는 수단으로 간단하게 제설제 독성중화물질을 만들어 도로면에 살포되는 경우 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하고 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제설제 살포에 의한 콘크리트 구조물 약화 방지 방법은CMA(Calcium Magnesium Acetate, 칼슘 마그네슘 아세테이트)를 포함한 각종 유기물 및 비염화물계 무기염 제설제가 사용되는 경우에도 미량의 제설제 피해 중화물로 알칼리화합물을 첨가하여 제설제 독성 완화물질을 만들어 도로면에 살포되는 경우 도로면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하고 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제설제 피해 중화물로 사용될 수 있는 알칼리화합물은 알칼리금속 혹은 알칼리토금속의 수산화화합물인 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등에서 한가지 이상 선택된 것을 특징으로 한다.
본원 발명자는 종래에 사용되는 제설제의 종류에 따라 제설제가 도로 살포되어 도로표면의 농도가 2%가 되었을 때 도로표면의 수소이온농도를 pH 9로 유지하고자 하는 경우를 가상하여 사용되는 제설제의 종류 및 중량에 따라서 제설제 피해 중화물로 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 등을 함께 사용하여 포설함으로 도로표면의 수소이온농도를 pH 9로 유지할 수 있는 양을 산출한 결과로 표 1의 실험결과를 얻었다.
표 1의 실험결과는 예를 들어 실시예 1에서 소금을 제설제로 선택하여 100 ㎏을 뿌리고자 할 때 수산화나트륨(NaOH) 2 g을 소금 제설제에 혼합하여 도로에 포설하는 경우 도로면의 수소이온농도를 pH 9로 유지할 수 있어서 제설제의 염소 이온(Cl-)을 중화시켜 염소 이온(Cl-)이 주는 피해를 줄일 수 있는 결과를 얻었는바, 이는 소금에 대하여 수산화나트륨 0.002 중량%에 해당하는 극히 미량을 혼합하여 사용하므로 도로면의 수소이온농도를 pH 9로 유지할 수 있어서 종래 제설제가 주는 여러가지 피해를 줄일 수 있는 발명인 것이다.
또한 실시예 2에서는 소금 70 ㎏과 염화칼슘 30 ㎏을 섞어서 사용되는 제설제의 경우에 수산화칼륨(KOH) 3 g을 혼합하여 도로에 포설하는 경우 도로면의 수소이온농도를 pH 9로 유지할 수 있다는 의미이며, 이하 실시예 3 내지 실시예 8까지 같은 의미로 적용될 수 있다.
Figure pat00001
또한 표 2에 제시되는 내용은 사용되는 제설제의 종류에 따라 제설제가 도로 살포되어 도로표면의 농도가 4%에 이르는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 11로 유지하는 경우를 가상하여 사용되는 제설제의 사용중량을 산출한 결과로 표 2의 실험결과를 얻을 수 있었는바, 표 2에 제시되는 CMA나 유기산염혼합물로 제공되는 제설제는 상대적으로 적은 양의 제설제 피해 중화물로도 도로표면의 수소이온농도를 높일 수 있음을 확인할 수 있었다.
Figure pat00002
본원은 상기 제설제로 소금(NaCl)이 살포된 도로표면의 농도가 2% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 소금 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.00002~0.02중량부를 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
또한 본원은 제설제로 염화칼슘(CaCl2)이 살포된 도로표면의 농도가 2% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 염화칼슘 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.00002~0.02중량부가 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
또한 본 발명은 제설제로 CMA(칼슘 마그네슘 아세테이트)가 살포된 도로표면의 농도가 4% 정도가 되는 경우 도로표면의 수소이온농도를 pH 8~11 범위의 약 알카리 상태로 유지하기 위하여 CMA(칼슘 마그네슘 아세테이트) 100중량부에 대하여 수산화나트륨 0.001~1중량부가 포함되도록 하여 적용될 수 있다.
본원의 기술사상이 적용되어 제설제 피해 중화물로 미량의 알칼리화합물을 첨가하는 적용예와 제설제 피해 중화물을 사용하지 않고 종래와 같이 적용되는 경우의 특성 평가를 확인하기 위한 수단으로 금속 시편을 사용하여 부식성 실험 및 재 결빙 성능 실험을 실시하였다.
부식성 시험은 ASTM F 483-98(2002) 시험방법으로 시행하였는데, 예컨대 금속시편(Fe, Al)에 각각 24시간, 72시간 노출시켜 금속 시편의 무게 감소량을 측정함으로써 부식성 여부를 테스트하였으며, 재결빙 테스트는 환경부의 제설제(EL-610) 기준으로 120분간 실시하였으며 실험결과는 표 3으로 나타내었다.
구 분 제설제 중화물 수소이온농도 부식여부 재결빙여부
시료 1 NaCl 10.0 ㎏ NaOH 0.5 g pH 9.8 × ×
시료 2 CaCl2 10.0 ㎏ NaOH 0.5 g pH 9.6 × ×
시료 3 CMA 10.0 ㎏ NaOH 0.5 g pH 9.2 × ×
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 특허청구범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 형태로 변형되어 적용될 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 동절기 제설제의 사용으로 인한 피해를 저감시키기 위한 제설제 피해 저감방법에 있어서,
    소금(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), CMA(Calcium Magnesium Acetate)를 포함한 유기물 제설제, 비 염화물계 무기염 제설제 중에서 선택되는 제설제 100중량부에 대하여 알칼리금속이나 알칼리토금속 중에서 선택되는 알칼리화합물 0.00001~1 중량부로 혼합하여 도로면에 포설하므로 제설제가 살포된 도로면의 수소이온농도가 pH 8~11 범위로 유지시켜 제설제의 사용으로 인한 피해를 저감시키는 것을 특징으로 하는 제설제 피해 저감방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2)중에서 한가지 이상 선택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 제설제 피해 저감방법.
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