KR20190060406A

KR20190060406A - 유출유 회수 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190060406A
Application number: KR1020170158566A
Authority: KR
Inventors: 문명운; 이영아; 고태준; 김민성; 권오창; 오규환
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-06-03
Also published as: US20190161368A1

Abstract

유출유 회수 장치 및 방법이 제공된다. 상기 유출유 회수 장치는 친수성을 가진 다공성 기재로 이루어지고, 기름을 포집할 수 있도록 상부가 개방된 필터부; 상기 필터부의 상단에 구비되어 상기 필터부를 지지하는 프레임부; 및 상기 프레임부에 연결된 손잡이부;를 포함한다. 상기 유출유 회수 장치 및 방법은 친수성을 가지는 다공성 기재를 이용하여 강이나 바다 등에 유출된 유출유의 포집, 분리 및 저장을 동시에 할 수 있고, 기름 회수 작업 과정에서 기름 회수 효율은 극대화하고 투여되는 노동력은 최소화하여 즉각적인 유출유 회수를 최적화할 수 있다.

Description

유출유 회수 장치 및 방법 {Spilled oil collecting apparatus and method}

유출유 회수 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해변이나 강가 등 기름유출 오염이 발생한 지역에서 물 위에 유출된 기름을 회수할 수 있는 유출유 회수 장치 및 이를 이용한 유출유 회수 방법에 관한 것이다.

바다나 강에서 기름 유출사고가 발생하는 경우 해수나 강물의 표면에 기름이나 위험유해물질(HNS; Hazardous & Noxious Substance)이 떠다니며 주변으로 빠르게 전파됨으로써 심각한 환경오염을 초래한다. 따라서 기름이나 HNS의 유출사고가 발생하였을 때에는 유출된 기름이나 HNS를 신속히 제거하는 것이 중요하다.

기름이 유출되었을 때는 통상적으로 기름이 떠다니는 수면에 유화제를 살포하여 기름을 바다나 강의 바닥으로 가라앉게 하는 방법이나, 해안까지 오염물질이 전파된 후에 흡착포를 써서 해안의 기름을 제거하는 방법 등이 사용된다. 그러나 유화제는 기름을 바닥에 가라앉혀 2차적인 오염을 발생시키는 문제가 있고, 흡착포에 의한 기름 제거는 오염물질의 전파가 이미 심각하게 진행된 후에야 사용될 수 있는 방법이므로 기름 유출 발생 직후에 기름의 확산을 효과적으로 차단하고 회수하는 기술이 요구된다.

본 발명의 일 측면은 물은 통과시키고 유출된 기름을 포집 및 간이로 저장할 수 있는 유출유 회수 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 상기 유출유 회수 장치를 이용하여 유출유를 포집하는 유출유 회수 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에서는,

친수성을 가진 다공성 기재로 이루어지고, 기름을 포집할 수 있도록 상부가 개방된 필터부;

상기 필터부의 상단에 구비되어 상기 필터부를 지지하는 프레임부; 및

상기 프레임부에 연결된 손잡이부;

을 포함하는 유출유 회수 장치가 제공된다.

상기 다공성 기재는 부직포, 직물, 메쉬 또는 망 형태일 수 있다.

상기 다공성 기재는 플라스틱, 섬유, 유리, 금속, 세라믹 및 탄소계 물질 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

상기 플라스틱은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스타일렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 섬유는 천연섬유, 인조섬유 또는 이들의 조합을 포함하고,

상기 천연섬유는 면, 마, 모, 견, 및 석면 중 적어도 하나를 포함하고,

상기 인조섬유는 레이온, 모달, 텐셀, 리오셀, 폴리노직, 아세테이트, 트리아세테이트, 폴리아미드계, 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 아크릴, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리우레탄, 폴리염화비밀(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리스티렌, 셀룰로오스, 유리섬유, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 금속은 철(Fe), 알루미늄(Al), 스테인레스 강(stainless steel), 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au), 은 (Ag), 티타늄(Ti), 실리콘 (Si) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 탄소계 물질은 흑연, 탄소 섬유, 다이아몬드, 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 다공성 기재는 10 나노미터 내지 500 마이크로미터의 평균직경을 가진 고분자 또는 금속성 재질의 섬유를 포함할 수 있다.

상기 다공성 기재는 공기중 물에 대한 접촉각이 20° 이하일 수 있다.

상기 다공성 기재는 수중 기름에 대한 접촉각이 140° 이상일 수 있다.

상기 프레임부에 결합되고, 상기 필터부의 내부, 외부 또는 내외부 모두에 배치되어 상기 필터부를 지지하는 그물망 형태의 지지체를 더 포함할 수 있다.

상기 지지체는 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

상기 프레임부는 원형 또는 다각형 형태를 가질 수 있다.

상기 손잡이부는 길이 조절이 가능한 절첩식 구조를 가질 수 있다.

상기 손잡이부는 절첩 가능한 봉 형태로 구비된 다단의 자루부를 포함하고, 상기 자루부는 직경이 순차적으로 커지는 n개의 봉(여기서, 2≤n≤10)을 포함하고, n번째 봉이 (n-1)번째 봉 내부로 슬라이딩되어 절첩 가능하도록 형성될 수 있다.

상기 필터부와 상기 프레임부를 결합하여 고정시킬 수 있는 체결부재를 더 포함할 수 있다.

상기 필터부는 타원형, 원통형, 사다리꼴형, 원뿔형 또는 호리병형의 통발 형태를 가질 수 있다.

상기 필터부의 깊이가 1cm 내지 10m일 수 있다.

상기 손잡이부의 길이가 1m 내지 10m일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서는, 상기 유출유 회수 장치를 이용하여, 물과 기름 중 물을 선택적으로 통과시키고 기름을 포집하는 단계를 포함하는 유출유 회수 방법이 제공된다.

일 구현예에 따른 상기 유출유 회수 장치 및 방법은 친수성을 가지는 다공성 기재를 이용하여 강이나 바다 등에 유출된 유출유의 포집, 분리 및 저장을 동시에 할 수 있고, 기름 회수 작업 과정에서 기름 회수 효율은 극대화하고 투여되는 노동력은 최소화하여 즉각적인 유출유 회수를 최적화할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치의 일예를 나타낸 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치를 이용한 유출유 회수 과정을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치를 이용한 활용예에 대한 이미지이다.
도 4는 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치를 이용하여 수면에 부유하고 있는 기름을 포집하여 자장하는 과정에 대한 연속 장면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치의 필터부의 다양한 형태를 보여주는 모식도이다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치의 3가지 형태에 대한 모식도이다.
도 7은 실시예 1에 따른 유출유 회수 장치에 사용된 다공성 기재의 카메라 이미지 및 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도 8은 실시예 1에 따른 유출유 회수 장치에 사용된 다공성 기재가 공기 중에서 물이 잘 퍼지는 친수성임을 보여주는 이미지이다.
도 9는 실시예 1에 따른 유출유 회수 장치에 사용된 다공성 기재가 물속에서 기름에 대한 접촉각을 보여주는 이미지이다.
도 10은 실시예 1에 따른 유출유 회수 장치에 사용된 다공성 기재에 대한 기름투과 압력 평가 결과에 대한 이미지 (a) 및 소재의 기공에 따른 기름 투과 압력(b)이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 도면을 참조하여 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치 및 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치의 일예를 나타낸 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치(10)는,

친수성을 가진 다공성 기재로 이루어지고, 기름을 포집할 수 있도록 상부가 개방된 필터부(11);

상기 필터부(11)의 상단에 구비되어 상기 필터부(11)를 지지하는 프레임부(12); 및

상기 프레임부(12)에 연결된 손잡이부(13);를 포함한다.

필터부(11)는 친수성을 가진 다공성 기재로 이루어지고, 기름을 포집할 수 있도록 상부가 개방되어 있다. 필터부(11)는 물 위에 유출된 기름을 분리 및 저장 할 수 있는 공간이다. 도 2는 상기 유출유 회수 장치를 이용한 유출유 회수 과정을 개략적으로 도시한 모식도이다. 도 2(a)는 수면에 부유하고 있는 기름을 포집하는 장면이고, 도 2(b)는 기름이 오염원에 유출되기 전에 직접 받아 저장함으로써 오염을 사전 방지하는 기능을 보여주는 장면이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 유출유 회수 장치를 이용하여 기름이 떠 있는 물 위에서 유출유 회수 작업을 하게 되면, 필터부의 입구로 기름을 포집하고, 포집된 기름은 필터부의 내부에 부력에 의해 저장될 수 있다. 필터부의 입구로 물과 기름이 들어가게 되지만, 필터부를 구성하는 다공성 소재의 친수성 특성으로 인하여 물은 필터부 밖으로 빠져나가고 물속에서의 발유성(underwater oleophobic) 특성으로 인하여 기름은 필터부 내부에 갇히게 되어 회수될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치를 이용한 활용예이고, 도 4는 수면에 부유하고 있는 기름을 포집하여 저장하는 과정에 대한 연속 장면을 보여준다. 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 물 위에 유출된 기름을 모아서 최종적으로 수면에서 유출유 회수 장치를 들어 올리면 물은 필터부를 통과하여 제거되어 통과하지 못하고 남아 있는 기름만 필터부 안에 회수할 수 있다.

필터부를 구성하는 친수성의 다공성 기재는 부직포, 직물, 메쉬 또는 망 형태일 수 있다. 다공성 기재는 수백 나노미터에서 수십 마이크로미터에 이르는 미세 기공 구조를 가질 수 있다.

상기 다공성 기재는 공기중 물에 대한 접촉각이 20° 이하일 수 있다. 공기 중 순수에 대해서 접촉각이 20° 이하를 갖는 것을 "친수"로 정의하고 접촉각 10° 미만은 "초친수"로 정의할 수 있는데, 상기 다공성 기재는 공기중 물에 대한 접촉각이 20° 이하의 친수성 내지 초친수성을 갖는 것일 수 있다. 이러한 친수성의 다공성 기재를 통하여 물을 통과시키고, 기름을 통과하지 못하게 할 수 있다.

반면, 상기 다공성 기재는 물속에서는 기름이 다공성 기재에 흡수되지 않고, 구형의 방울 형태를 유지하는 발유성 내지 초발유성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 다공성 기재는 물속에서 예를 들어 140° 이상의 높은 수중 기름에 대한 접촉각을 가질 수 있다. 이는 물속에서 기름이 저장될 수 있는 중요한 이유를 제공한다. 특히 해상에서 가장 잦은 유출사고를 일으키는 고점도(점성이 대략 5000~1000 cSt 범위)의 bunker C 오일에 대한 기름 접촉각이 160° 이상이기 때문에 저점도의 원유 (1 내지 10 cSt)부터 고점도 기름까지 다양한 유종에 대한 회수가 가능할 수 있다.

상기 플라스틱은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스타일렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 섬유는 천연섬유, 인조섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 천연섬유로는 예를 들어, 면, 마, 모, 견, 석면 섬유, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 상기 인조섬유로는 예를 들어, i) 레이온, 모달, 텐셀, 리오셀, 폴리노직 등의 재생섬유; ii) 아세테이트, 트리아세테이트 등의 반합성섬유; iii) 나일론, 노멕스, 케블라 등의 폴리아미드계, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계, 아크릴, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리우레탄, 폴리염화비밀(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리스티렌, 셀룰로오스 등의 합성섬유; 유리섬유 등의 무기섬유; 또는 이들의 공중합체 등을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에 따르면, 상기 다공성 기재는 10 나노미터 내지 500 마이크로미터의 평균직경을 가진 고분자 또는 금속성 재질의 섬유를 포함할 수 있다. 상기 섬유 소재를 이용하여 원하는 특성을 갖는 친수성의 다공성 필터부를 제조할 수 있다.

상기 필터부(11)는 다공성 기재를 이용하여 통발그물과 유사한 형상의 그물망(trap net) 형태로 제작될 수 있다. 필터부(11)의 깊이(h)는 충분히 길게 하고, 옆면의 형태가 다양한 형태로 함으로써 회수된 기름이 내부에 저장될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 것처럼, 필터부(11)는 타원형, 원통형, 사다리꼴형, 원뿔형 또는 호리병형 등 다양한 형상의 통발 형태를 가질 수 있다. 필터부(11)는 깊이(h)는 예를 들어 1cm 내지 10m, 예를 들어 10cm 내지 5m, 예를 들어 30cm 내지 3m, 예를 들어 40cm 내지 2m, 예를 들어 50cm 내지 1m 범위일 수 있다. 상기 범위에서 필터부(11) 내부에 기름을 회수하고, 회수된 기름을 충분히 저장할 수 있다.

필터부(11)의 상단에는 필터부(11)를 지지하는 프레임부(12)가 구비된다.

일 실시예에 따르면, 상기 필터부(11)는 상부에 지퍼나 끈을 사용하여 개폐수단을 형성함으로써 필터부(11)를 프레임부(12)에 끼울 때 더욱 쉽고 용이하게 편의성을 제공할 수 있다.

프레임부(12)는 유출유 회수 장치의 사용 조건 및 사용환경에 따라 다양한 형태가 가능하다. 프레임부(12)의 둘레를 필터부(11)의 상단의 다공성 소재로 감싸는 형태, 2중의 프레임부(12) 사이에 필터부(11) 상단을 삽입하고 고정시키는 형태 등 다양한 방법으로 필터부(11)와 프레임부(12)를 결합시킬 수 있다. 프레임부(12)는 원형, 타원형, 또는 삼각형, 사각형 등의 다각형 형상을 가질 수 있고, 내구성을 가진 금속이나 고분자 소재의 고강도 특성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프레임부(12)는 2개 이상의 탄성부재 및 상기 탄성부재의 선단부를 결합하는 탄성부재결합수단을 포함할 수 있다. 2개 이상의 탄성부재의 선단부가 탄성부재결합수단에 의해 결합됨으로써 탄성부재가 필터부(11)의 개구부를 원형 내지 다각형으로 형성할 수 있다.

프레임부(12)는 보관이 용이하도록 하기 위하여 일자형 형상으로 접거나 사용시에는 원형 내지 다각형의 모양으로 절첩될 수 있는 구조를 가질 수 있다.

상기 유출유 회수 장치는 필터부(11)와 프레임부(12)를 서로 결합시켜 더욱 단단하게 고정시킬 수 있도록 체결부재(14)를 더 포함할 수 있다. 상기 체결부재(14)는 클립 형태를 가질 수 있고, 필터부 상단부 및 프레임부에 2 이상 구비하여 이들을 체결시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 유출유 회수 장치(10)는 프레임부(12)에 결합되고, 상기 필터부(11)의 내부, 외부 또는 내외부 모두에 배치되어 상기 필터부(11)를 지지하는 그물망 형태의 지지체(15)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지체(15)는 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 일 실시예에 따른 유출유 회수 장치의 3가지 형태에 대한 모식도이다.

유출유 회수 장치는 도 6a에 도시된 바와 같이, 프레임부(12)가 링 형태이고, 링 형태의 프레임부(12)에 그물망 형태의 필터부(11)가 직접 연결되어 필터부(11)를 형성하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조는 넓은 면적에 퍼져 있으나 소량의 유출유를 회수할 때 유리할 수 있다. 필터부(11)와 프레임부(12)를 서로 결합시켜 더욱 단단하게 고정시킬 수 있도록 체결부재(14)가 더 구비될 수 있다. 또한, 필터부(11)에는 유출유 회수 장치의 보관 및 휴대가 용이하도록 개폐수단을 형성하여 프레임부(12)에 필터부(11)를 쉽게 끼울 수 있도록 할 수 있다.

유출유 회수 장치는 도 6b에 도시된 바와 같이, 필터부(11) 내부에 성긴 그물망 형태의 지지체(15)가 구비되고, 지지체(15) 외부를 친수성의 필터부(11)가 감싸는 구조를 가질 수 있다. 성긴 그물망의 내부 지지체(15)가 있어서 해상에 부유하고 있는 고형 폐기물 등을 걸러낼 수 있어서 고형 폐기물 등에 의한 파손으로부터 유출유 회수 장치를 보호할 수 있다.

유출유 회수 장치는 도 6c에 도시된 바와 같이, 필터부(11) 외부에 성긴 그물망 형태의 지지체(15')가 구비되고, 지지체(15') 내부에 친수성의 필터부(11)를 배치하는 구조를 가질 수 있다. 이는 필터부(11)의 내구성을 향상시키고, 회수된 기름의 저장용량을 올릴 수 있어, 유출유 회수 장치에 높은 내구성을 부여할 수 있다.

유출유 회수 장치는 손잡이부(13)가 프레임부(12)에 연결되어 있다. 손잡이부(13)의 길이는 예를 들어 1m 내지 10m, 예를 들어 1m 내지 5m일 수 있다. 상기 범위에서 해양오염제거에 사용될 수 있다.

손잡이부(13)는 무게를 줄이기 위해서 알루미늄이나 탄소강화소재를 사용할 수 있다.

상기 손잡이부(13)는 길이 조절이 가능한 절첩식 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 손잡이부(13)는 절첩 가능한 봉 형태로 구비된 다단의 자루부를 포함하고, 상기 자루부는 직경이 순차적으로 커지는 n개의 봉(여기서, 2≤n≤10)을 포함하고, n번째 봉이 (n-1)번째 봉 내부로 슬라이딩되어 절첩 가능하도록 형성될 수 있다.

일 구현예에 따른 상기 유출유 회수 장치는 물위에 부유하고 있는 유출 기름을 포집, 분리하고, 동시에 임시 저장한 상태로 계속 포집할 수 있는 기능으로 인해 1회 작업만으로도 기름의 회수율을 극대화할 수 있고 투여되는 노동력은 최소화할 수 있다. 또한, 반복 사용이 가능한 점에서 종래의 오일 제거 부직포와 달리 새로운 환경 오염 문제를 유발하지 않고, 경제적일 수 있다.

일 구현예에 따른 유출유 회수 방법은 상술한 유출유 회수 장치를 이용하여, 물과 기름 중 물을 선택적으로 통과시키고 기름을 포집하는 단계를 포함한다.

상기 유출유 회수 장치는 친수성을 갖는 다공성 기재를 이용하여 높은 젖음성을 가지며, 물을 쉽게 통과시킨다. 따라서, 상기 유출유 회수 장치에 기름과 물이 혼합된 액체를 통과시키면 물은 유출유 회수 장치의 필터부를 쉽게 통과하지만, 기름은 물에 대한 척력으로 인해 필터부를 통과하지 못하고, 필터부 내부에 걸러지게 된다.

일 실시예에 따르면, 유출유 회수 방법을 실시함에 있어서, 상기 유출유 회수 장치를 사용하기 전에, 물에 적시는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다. 물에 적시는 과정을 통하여, 상기 유출유 회수 장치의 필터부 표면에 수막을 형성하여 기름을 더 효율적으로 걸러낼 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

하기 실시예 및 비교예에서 제조한 표면의 모폴로지 구조는 주사전자현미경(SEM, FEI, Nova NanoSEM 200, USA)으로 조사하였다. 물에 대한 접촉각(CA)은 접촉각 미터(Goniometer, Rame-Hart, USA)로 측정하였다. 정적 접촉각에 사용된 각 물방울의 부피는 8㎕이었다. 평균 CA 값은 동일 샘플에 대하여 5개의 상이한 위치에서 측정하여 얻었다. 사용된 기름은 올리브유와 원유를 사용하였다.

실시예

약 10~20㎛ 직경의 셀룰로오즈 (cellulose) 섬유로 이루어진 부직포(non-woven fabric)를 이용하여, 도 7의 좌측 상단에 나타낸 원통형 그물 형태로 필터부를 제작하였다. 필터부의 깊이(h)는 약 40 cm 이다. 이를 원형 프레임에 연결하고 이를 손잡이부에 연결하였다. 프레임과 손잡이부는 플라스틱 재질을 사용하였다.

도 7은 원통형 프레임에 연결될 수 있는 필터부 소재에 대한 카메라 이미지 및 주사전자 현미경 이미지이다. 상기 필터부 소재는 부직표 형태의 다공성 소재로서, 도 8에서 보는 바와 같이 공기 중에서 물이 잘 퍼지는 친수성이며 물에 대한 접촉각은 거의 0°에 가까우며 공기 중이나 물 속에서 물을 잘 흡수할 수 있다. 반면, 상기 필터부 소재는 도 9에서 보는 바와 같이, 물속에서의 기름에 대한 접촉각은 약 163° 이상의 초발유 특성을 보이는 바, 물속에서 기름을 저장할 수 있는 기능을 가질 수 있을 것으로 보인다.

도 10은 유출유 회수 장치의 친수성 다공성 소재에 대한 기름투과 압력 평가 결과에 대한 이미지 (a) 및 소재의 기공에 따른 기름 투과 압력(b)을 나타낸다. 유출유 회수 장치용 친수성 소재 (기공의 크기는 약 121μm)는 원유 (crude oil, 밀도=916 kg/m³)를 1.14m높이까지 버틸 수 있음을 알 수 있으며 이를 기름투과 압력(oil breakthrough pressure)으로 계산하기 위해서는 기름의 밀도 x 중력 가속도 (9.8 m/s²) x 기름의 높이 (m)이며 916 x 9.8 x 1.14 = 10,233 kg/ms² =10,233Pa 로 계산된다. 이 값은 기공의 크기에 따라 달라지게 되는데 도 7b에서처럼 기공이 가장 작은 경우에 투과 압력이 높고, 기공이 점차 커지면서 투과 압력은 감속하게 됨(기공 크기 190 um의 경우 기름투과 압력은 280 Pa, 투과 높이 ~ 0.31 m)을 알 수 있다. 반면 기공의 크기가 커지게 되면 물이 빠지는 속도가 빨라지는 장점을 가진다. 실시예 1의 상기 다공성 소재를 이용한 유출유 회수 장치의 경우 폭이 30cm이고 깊이가 40 cm인 경우의 기름 최대 저장가능 용량은 V=pi*R²*h으로 = 3.14x15^²x40 =28,260 cm³ ~ 28.26리터이며, 같은 폭을 가진 필터부의 깊이가 100cm인 경우 약 70.65 리터까지 회수할 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims

친수성을 가진 다공성 기재로 이루어지고, 기름을 포집할 수 있도록 상부가 개방된 필터부;
상기 필터부의 상단에 구비되어 상기 필터부를 지지하는 프레임부; 및
상기 프레임부에 연결된 손잡이부;
을 포함하는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 부직포, 직물, 메쉬 또는 망 형태인 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 플라스틱, 섬유, 유리, 금속, 세라믹 및 탄소계 물질 중 적어도 하나로 이루어지는 유출유 회수 장치.
제3항에 있어서,
상기 플라스틱은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스타일렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 유출유 회수 장치.
제3항에 있어서,
상기 섬유는 천연섬유, 인조섬유 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 천연섬유는 면, 마, 모, 견, 및 석면 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 인조섬유는 레이온, 모달, 텐셀, 리오셀, 폴리노직, 아세테이트, 트리아세테이트, 폴리아미드계, 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 아크릴, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리우레탄, 폴리염화비밀(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리스티렌, 셀룰로오스, 유리섬유, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 유출유 회수 장치.
제3항에 있어서,
상기 금속은 철(Fe), 알루미늄(Al), 스테인레스 강(stainless steel), 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au), 은 (Ag), 티타늄(Ti), 실리콘 (Si) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는 유출유 회수 장치.
제3항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 흑연, 탄소 섬유, 다이아몬드, 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함하는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 10 나노미터 내지 500 마이크로미터의 평균직경을 가진 고분자 또는 금속성 재질의 섬유를 포함하는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 공기중 물에 대한 접촉각이 20° 이하인 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 수중 기름에 대한 접촉각이 140° 이상인 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임부에 결합되고, 상기 필터부의 내부, 외부 또는 내외부 모두에 배치되어 상기 필터부를 지지하는 그물망 형태의 지지체를 더 포함하는 유출유 회수 장치.
제11항에 있어서,
상기 지지체는 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어진 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임부는 원형 또는 다각형 형태를 갖는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 손잡이부는 길이 조절이 가능한 절첩식 구조를 갖는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 손잡이부는 절첩 가능한 봉 형태로 구비된 다단의 자루부를 포함하고,
상기 자루부는 직경이 순차적으로 커지는 n개의 봉(여기서, 2≤n≤10)을 포함하고, n번째 봉이 (n-1)번째 봉 내부로 슬라이딩되어 절첩 가능하도록 형성되어 있는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터부와 상기 프레임부를 결합하여 고정시킬 수 있는 체결부재를 더 포함하는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터부는 타원형, 원통형, 사다리꼴형, 원뿔형 또는 호리병형의 통발 형태를 갖는 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터부의 깊이가 1cm 내지 10m인 유출유 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 손잡이부의 길이가 1m 내지 10m인 유출유 회수 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 유출유 회수 장치를 이용하여, 물과 기름 중 물을 선택적으로 통과시키고 기름을 포집하는 단계를 포함하는 유출유 회수 방법.