KR20180064736A - 태양광 패널유리 세정제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 패널용 유리 표면에 접착된 먼지나 얼룩 등의 오염을 제거하기 위한 태양광 패널용 유리세정제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 태양광 패널용 유리 세정제 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 3-(3-히드록시프로필)-헵타메틸트리실옥산, 에톡실화된 실리콘-기제 계면활성제, 폴리에테르-변형 폴리실옥산 또는 폴리실옥산 베타인 또는 그의 혼합물로 이루어진 비이온 실리콘계 계면활성제를 0.01 내지 5 중량%; 암모늄 라울릴 설페이트(Ammonium lauryl sulfate), 암모늄 라우레스 설페이트 (Ammonium laureth sulfate), 소듐 라우릴 설페이트이트(Sodium lauryl sulfate) 및 소듐 라우레스 설페이트(Sodium laureth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 음이온계 계면활성제를 1 내지 20 중량%; 디에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 3-메톡시-메틸-1-부탄올, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸알코올, 부탄올, 아이소프로필알코올 및 폴리프로필렌글리콜메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 용제를 0.5 내지 20 중량%를 포함하며, 규산나트륨 (Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 실리케이트 화합물을 0.01 내지 5 중량%를 포함하여 pH가 6 부터 pH 10까지인 수용액으로 구성되는 태양광 패널유리 세정제이다. 본 발명을 통하여 개발된 태양광 패널용 유리 세정제는 세정력이 우수하여 세정 후 잔유물이 거의 남지 않을 뿐만 아니라, 세정시 오염물질을 포함하는 세정제가 쉽게 흘러내리는 발수성이 우수하여 빗방울이 퍼지지 않고 응집되어 바로 흘러내릴 수 있는 기능성 및 태양광 패널의 프레임을 구성하는 알루미늄의 부식성도 방지할 수 있는 방청성을 부여함으로서 세척 후 효과에 대한 지속성도 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 패널 유리 표면에 접착된 먼지나 얼룩 등의 오염을 제거하기 위한 태양광 패널유리 세정제 조성물에 관한 것이다.
태양광 발전에 사용되는 태양광 패널은 그 특성상 반드시 햇빛을 잘 받을 수 있는 외부에 설치되어야 하므로, 필연적으로 외부의 온갖 오염물질에 노출될 수밖에 없다. 이러한 오염물질은 태양광 패널의 맨 윗면에 설치된 유리 표면을 오염시켜 태양광 발전 효율을 크게 떨어뜨리는 요인이 된다. 평균적으로 빛의 투과량이 3% 정도만 줄어들어도 발전량은 10% 이상 저하된다고 알려져 있어서, 태양광 패널 유리표면의 오염은 태양광 발전의 사업성을 크게 떨어뜨리는 주요한 원인이 된다. 특히 비산먼지는 마이크로 사이즈의 미세한 먼지로서 유리표면에 쌓여 있다가, 비에 접촉하게 되면 물의 표면장력에 의해 태양광 패널 유리의 표면에 퍼져서 건조되면서 응고현상이 일어나게 되므로 적절한 시기에 태양광 패널 표면의 유리를 세정액을 통해 세척해주는 것이 필수적이다. 따라서 태양광 발전소를 운영하는 업체의 입장에서는 이에 대한 조치로 청소 용역업체에 의뢰하여 최소 분기에 1회 정도 세제를 이용하여 모듈의 유리 표면을 청소하는 과정을 행하고 있다.
현재, 태양광 모듈의 유리 세정제가 별도로 개발되어 판매되고 있지 않다. 청소용역업체에서는 청소시간 단축을 위하여 강한 세정력을 지니는 제품을 선호하는 실정이다. 따라서 대형 건물의 표면을 구성하는 석재나 타일 등을 닦는데 사용하는 세정제를 사용하고 있으며, 가장 대표적인 제품이 파이시스에서 시판하고 있는 EST-100V이다. 그러나 상기 제품은 건물 표면의 백화현상에 의한 얼룩을 제거하는 용도로 개발된 제품이므로, 강한 산성을 지니고 있다. 따라서 유리 표면의 부식-유리 표면을 거칠게 하여 빛을 산란시킴으로서 결과적으로 태양광의 흡수 효율을 떨어뜨린다-을 일으킬 뿐 아니라 태양광 패널의 프레임을 구성하는 알루미늄의 부식의 위험성 또한 크다. 아울러 패널의 유리 세정 후 바닥으로 흘러내리는 세척액으로 인한 태양광 발전소의 부지 오염이라는, 향후 토양의 복원에 대한 사회적 경제적 이슈를 일으킬 수 있는 문제점을 안고 있다.
한편, 현재 사용되는 유리세정제를 사용하여 태양광 패널 유리의 세정액으로 사용하는 방안도 고려할 수 있다. 일반적으로 가장 널리 사용되는 유리세정제는 자동차용 유리세정제로서 보통 특정한 알코올 화합물과 계면활성제, 부식방지제 및 산도 조절제 등으로 구성되어 있다. 여기서 알코올은 보통 모노 알코올류로는 에틸알코올과 이소프로필알코올 중 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하며, 다가 알코올류는 에틸렌글라이콜 및 프로필렌글라이콜 중 하나 이상의 성분을 포함한다. 아울러 부식방지제로서 벤조트리아졸 또는 톨리트리아졸이 보편적으로 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 세정액으로는 장시간 야외에 노출됨에 따라 태양광 모듈의 유리 표면에 기름기와 먼지 등이 부착되어 엉켜있는 스케일을 제거하기에는 용이하지 않다. 그러므로 기존의 제품보다 더 강력한 세정력을 지니되 너무 강산성을 띄어 유리 표면을 부식시키지 않을 정도로 산도가 조절된 태양광 패널용 전용 유리 세정제 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 태양광 패널의 표면에에 부착된 유리를 세정할 수 있는 전용세제를 개발하는 것이다. 태양광 패널 표면의 유리 세정제는 세척력이 뛰어나 청소의 용이성과 유리 표면의 보호 및 태양광 패널의 프레임을 구성하는 물질인 알루미늄의 부식방지 등의 기능을 가져야 한다. 아울러 기존의 제품과 비교하여 토양의 오염 등을 가급적 줄일 수 있는 물질을 사용함으로서 세정 후의 설치된 주변의 환경(특히 토양)에 미치는 영향을 최소화해야 한다.
보편적으로 태양광 발전소에 설치된 태양광 패널은 장시간 야외에 노출됨에 따라 태양광 모듈의 유리 표면에 기름기와 먼지 등이 부착되어 엉켜있는 스케일은 일반 계면활성제를 포함한 세정제로는 제거하기가 어렵다.
따라서 본 발명은 조성물 총 중량을 기준으로, 3-(3-히드록시프로필)-헵타메틸트리실옥산, 에톡실화된 실리콘-기제 계면활성제, 폴리에테르-변형 폴리실옥산 또는 폴리실옥산 베타인 또는 그의 혼합물로 이루어진 비이온 실리콘계 계면활성제를 0.01 내지 5 중량%; 암모늄 라울릴 설페이트(Ammonium lauryl sulfate), 암모늄 라우레스 설페이트 (Ammonium laureth sulfate), 소듐 라우릴 설페이트이트(Sodium lauryl sulfate) 및 소듐 라우레스 설페이트(Sodium laureth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 음이온계 계면활성제를 1 내지 20 중량%; 디에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 3-메톡시-메틸-1-부탄올, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸알코올, 부탄올, 아이소프로필알코올 및 폴리프로필렌글리콜메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 용제를 0.5 내지 20 중량%를 포함하며, 규산나트륨 (Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 실리케이트 화합물을 0.01 내지 5 중량%를 포함함으로서 pH가 6부터 pH 10까지인 수용액으로 구성되는 태양광 패널유리 세정제를 제공한다.
본 발명은 세정력이 우수하여 세정 후 잔유물이 거의 남지 않을 뿐만 아니라, 세정시 오염물질을 포함하는 세정제가 쉽게 흘러내리는 발수성이 우수하여 빗방울이 퍼지지 않고 응집되어 바로 흘러내릴 수 있는 기능성 및 태양광 패널의 프레임을 구성하는알루미늄의 부식성도 방지할 수 있는 방청성을 부여함으로서 세척 후 효과에 대한 지속성도 향상시킬 수 있는 태양광 패널용 유리 세정제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 태양광 패널용 유리 세정제 조성물은 물을 베이스로 하여 제조된 것으로서, 조성물 총 중량을 기준으로 비이온 실리콘계 계면활성제를 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량%를 함유한다. 비이온 실리콘 계면활성제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 세정 효과를 기대할 수 없고, 5 중량%를 초과하면 계면활성제가 유리 표면에 부착되어 유리 표면이 흐려진다. 효과적인 실리콘계 계면활성제는 총 조성물의 약 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양으로 존재하며 이는 생리학적으로 수용 가능하여 신체 보호 유형 제품에 사용될 수 있다. 여기서 실리콘계 계면활성제는 3-(3-히드록시프로필) -헵타메틸트리실옥산, 에톡실화된 실리콘-기제 계면활성제, 폴리에테르-변형 폴리실옥산 또는 폴리실옥산 베타인 또는 그의 혼합물일 수 있다. 이러한 계면활성제는 낮은 표면장력, 세정 후 높은 발수성 및 우수한 스케일 제거능력을 제공한다.
또한, 세정제에 안정성을 부여할 수 있는 음이온계 설페이트 계면활성제를 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 내지 10 중량%를 함유한다. 음이온계 설페이트 계면활성제는 야자유나 팜유같은 식물유지에서 합성한 고급알코올계 계면활성제로서 그 함량이 1 중량% 미만이면 세정제의 안정성을 기대할 수 없고, 20 중량%를 초과하면 계면활성제가 태양광 패널 유리 표면에 부착되어 유리 표면이 흐려져 태양광 패널의 효능이 감소하게 된다. 본 발명에 사용되는 음이온계 설페이트 계면활성제는 암모늄 라울릴 설페이트(Ammonium lauryl sulfate), 암모늄 라우레스 설페이트 (Ammonium laureth sulfate), 소듐 라우릴 설페이트이트(Sodium lauryl sulfate) 및 소듐 라우레스 설페이트(Sodium laureth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 음이온계 계면활성제이다
한편, 본 발명의 수계 유리 세정제 조성물은 유리 표면의 세정보조 및 동절기 빙결방지를 위하여, 디에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 3-메톡시-메틸-1-부탄올, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸알코올, 부탄올, 아이소프로필 알코올 및 폴리프로필렌글리콜메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 용제를 0.5 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량% 함유한다. 전술한 용제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 그 첨가 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과하면 세정제 사용시 잔유물이 많이 남는 문제점이 있다.
아울러, 태양광 패널을 지지하는 알루미늄 프레임의 방청성을 위하여 실리케이트 화합물을 0.01 내지 5 중량% 바람직하게는 0.1 내지 3 중량 %를 첨가하여 사용한다. 이는 알루미늄 표면에 피막을 형성하여 공기차단 및 수분을 차단하는 역할을 함과 아울러 pH 조절제의 역할을 수행하여 세정제 조성물의 pH를 6부터 pH 10사이로 조절한다. 이러한 실리케이트 화합물은 규산나트륨(Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 구성된다.
이하 본 발명에 대하여 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
하기 표 1에 기록된 성분과 함량에 따라 태양광 패널용 유리 세정제 조성물을 제조하였다. 각 성분별로 표기된 수치는 세정제의 중량%를 나타낸다.
| 성 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 실리콘계 계면활성제 |
1.0 | 1.0 | 0.5 | 2.0 | 2.0 | - |
| 음이온 계면활성제 |
5 | 5 | 5 | 5 | 0.5 | 5 |
| 아이소프로필 알콜 | 3 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 에탄올 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 실리케이트 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 |
| 물 | 85.9 | 85.9 | 86.4 | 84.9 | 89.5 | 86.9 |
상기 표 1에서 실리콘계 계면활성제는 3-(3-히드록시프로필) -헵타메틸트리 실옥산, 에톡실화된 실리콘-기제 계면활성제, 폴리에테르-변형 폴리실옥산 또는 폴리실옥산 베타인 또는 그의 혼합물이며, 음이온 계면활성제는 암모늄 라울릴 설페이트 (Ammonium lauryl sulfate), 암모늄 라우레스 설페이트 (Ammonium laureth sulfate), 소듐 라우릴 설페이트이트(Sodium lauryl sulfate) 및 소듐 라우레스 설페이트(Sodium laureth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 음이온 계면활성제 조합을 의미한다.
실리케이트는 규산나트륨(Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물이다.
상기에 나타난 실시예 1부터 실시예 4까지 및 비교예 1 과 비교예 2와 같은 조성을 갖는 세정제에 대하여 세정성, 부식방지효과, 피부 자극성 및 용액의 안정성을 측정하여 비교하였다.
그 중에서 세정력을 평가하기 위해 조성물 원액을 가로 X 세로 30cm의 오염물질이 도포된 태양광 패널 유리에 일반적인 스프레이 건을 사용하여 3회 분사한 다음, 마른 휴지로 10회 닦아내었다. 유리표면의 투명도에 대한 조사(조사 인원 10명)를 통해 하기 5점 측정법에 따라 판정하도록 하여 평균값을 계산하였다.
(평가기준)
1점 : 세정력이 전혀 없다. 2점 : 세정력이 없다. 3점 : 세정력이 조금 있다. 4점 : 세정력이 우수하다.
5점 : 세정력이 매우 우수하다.
아울러 피부자극성을 평가하기 위하여 피부 1차 자극 실험을 실시하였다. 비교예와 실리예에서 제조된 각각의 용액3mg을 24시간동안 피험자의 상박안쪽에 착색이나 피부손상이 없는 부위에 첩포하였다. 첩포제거후, 24시간의 피부자극 정도를 연구자가 육안으로 평가하였다.
(평가기준)
10점 : 홍반반응이 없다. 7점 : 아주 약한 홍반반응이 있다. 5점 : 약한 홍반반응이 있다. 3점 : 홍반반응이 있다. 1점 : 홍반반응이 강하다.
| 성 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 세정성 | 4.5 | 4.5 | 4.3 | 4.7 | 4.5 | 3.8 |
| 부식방지효과 (%) |
0.06 | 0.07 | 0.075 | 0.07 | 0.1 이상 | 0.07 |
| 피부자극성 | 9.4 | 9.4 | 9.4 | 9.4 | 9.7 | 9.4 |
| 용액의 안정성 (40℃) |
이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 미세한 층분리 현상 | 이상없음 |
상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 실시예 1부터 실시예 4까지의 태양광 패널유리 세정제 조성물은 본 발명에 따른 실시예를 따르지 않는 비교예 1 과 비교예 2와 비교하였을 경우, 상대적으로 우수한 세정력과, 부식 방지, 피부자극 및 용액의 안정성 등의 기능성을 갖고 있음을 알 수 있다.
Claims (4)
- 조성물 총 중량을 기준으로 비이온 실리콘계 계면활성제를 0.01 내지 5 중량%; 음이온계 계면활성제를 1 내지 20 중량%; 디에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 3-메톡시-메틸-1-부탄올, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸알코올, 부탄올, 아이소프로필알코올 및 폴리프로필렌글리콜메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 용제를 0.5 내지 20 중량%를 포함하며, 규산나트륨 (Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 실리케이트 화합물을 0.01 내지 5 중량%를 포함함으로서 pH가 6부터 pH 10까지인 수용액으로 구성되는 태양광 패널유리 세정제 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 비이온 실리콘계 계면활성제는 3-(3-히드록시프로필)-헵타메틸트리실옥산, 에톡실화된 실리콘-기제 계면활성제, 폴리에테르-변형 폴리실옥산 또는 폴리실옥산 베타인 또는 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 패널유리 세정제 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 음이온계 계면활성제는 암모늄 라울릴 설페이트(Ammonium lauryl sulfate), 암모늄 라우레스 설페이트 (Ammonium laureth sulfate), 소듐 라우릴 설페이트이트(Sodium lauryl sulfate) 및 소듐 라우레스 설페이트(Sodium laureth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 것을 특징으로 하는 태양광 패널유리 세정제 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 실리케이트 화합물은 규산나트륨 (Sodium silicate), 규산칼륨 (Potassium silicate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 실리케이트 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널유리 세정제 조성물.
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