KR20220147008A - 폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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KR20220147008A
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Abstract

식물성 오일과 같은 폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 제조장치 및 제조방법에서, 상기 바이오 유화 연료의 제조장치는 오일 탱크 유닛, 물탱크 유닛, 제1 HHO 가스 주입유닛, 혼합 오일 유닛, 이온화 촉매 유닛 및 제2 HHO 가스 주입유닛을 포함한다. 상기 오일 탱크 유닛은 오일을 정제하고 저장한다. 상기 물탱크 유닛은 물탱크 촉매를 이용하여 물을 전처리한다. 상기 제1 HHO 가스 주입유닛은 상기 물탱크 유닛에 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스(브라운 가스)를 상기 물탱크 유닛의 물로 제공한다. 상기 혼합 오일 유닛은 상기 오일 탱크 유닛 및 상기 물탱크 유닛과 연결되며, 상기 오일 탱크유닛으로부터 제공되는 정제된 오일과 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 전처리된 물을 혼합하여 혼합 오일을 생산한다. 상기 이온화 촉매 유닛은 상기 혼합 오일유닛과 연결되며, 상기 혼합 오일 유닛으로부터 제공된 상기 혼합 오일을 이온화 촉매그룹을 이용하여 바이오 유화 연료로 변환시킨다. 상기 제2 HHO 가스 주입유닛은 상기 이온화 촉매 유닛과 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공한다.

Description

폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 제조장치 및 제조방법{APPARATUS FOR BIO EMULSION FUEL MANUFACTURING FROM WASTE OILS AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 식물성 오일과 같은 폐기(waste) 오일을 이용한 바이오 유화(乳化, emulsion) 연료의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈과 온실가스의 증가는 전 세계적인 문제를 야기하고 있는 상황이다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1328151호(개질연료 제조장치 및 제조방법)에서는, 적응성과 안전성이 높도록 원자화된 혼합 연료의 제조방법 및 제조장치에 관한 기술을 개발하였다. 상기 등록특허에서는, 물과 디젤(diesel), 등유(kerosene) 또는 중유(heavy oil)와 같은 석유 연료를 자기장이 존재하는 공간으로 제공되어, 물과 석유 연료가 원자화되며 서로 혼합되어 혼합 연료가 제조되는 것을 개시하고 있다.
다만, 상기와 같은 종래의 연료 제조장치 및 방법에서는, 연료가 에멀션(emulsion) 형태이므로, 물과 오일의 분리 현상이 발생하여 물 입자가 떨어진다. 그리하여, 인화점(flash point)이 급격하게 증가하는 반면, 발열량(calorific power)은 감소하고, 화석 연료의 소비를 감소시키지 못하는 결과가 야기된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1581235호(개질연료 제조장치 및 제조방법)에서는, 초음파 또는 전기장을 물탱크로 제공하여 물을 원자화하고, 효소탱크로부터 효소를 제공하여 과산화수소(hydrogen peroxide)를 분해시키는 기술을 개발하였으며, 이를 통해, 물과 오일이 분리되지 않고 보다 용이하게 서로 혼합될 수 있다. 그리하여, 연료가 에멀션 형태를 가짐으로서 발생되는 전술한 문제가 해결되어, 인화점의 증가나 발열량의 감소의 문제를 해결할 수 있다.
그러나, 이러한 개선된 종래 기술의 경우, 개선된 연료의 제조 공정이 매우 복잡하며, 효소탱크의 효소를 처리하는 것이 어려운 문제가 있다. 나아가, 초음파 또는 전기장을 제공하기 위한 연료 제조장치의 구조가 매우 복잡하여, 제작비용이 높으며 수리나 보완이 어려운 단점이 있다.
또한, 실제 시스템의 제작이나 판매의 과정에서, 각 국가별 연료에 추가되는 다양한 첨가제들에 대응되는 촉매를 제조하는 것이 어려운 한계도 있다.
미국 특허 제10,947,469호에서는 식물성 오일을 이용한 바이오 유화 연료를 제조하는 방법을 개시하는데, 구체적으로는, 종래에는 폐기물로 간주되었으나 최근 들어 바이오 유화 연료의 원료로 주목받는 캐슈넛 껍질(cashew nut husk)을 통해 비용 효율성이 향상된 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명을 통해서는 상기 미국 특허 제10,947,469호가 개시된 특징을 개선한 기술로서, 새로운 특성을 추가하는 것을 특징으로 하며, 이러한 새롭게 추가되는 특성의 경우, 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며 최종 산물로서 바이오 유화 연료의 품질을 향상시킬 수 있는 것이 특징이다.
대한민국 등록특허 제10-1328151호 대한민국 등록특허 제10-1581235호 미국 등록특허 제10,947,469호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 각 국가마다 다양한 첨가제들을 포함하는 화석 연료를 사용하는 대신 폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조장치는 오일 탱크 유닛, 물탱크 유닛, 제1 HHO 가스 주입유닛, 혼합 오일 유닛, 이온화 촉매 유닛 및 제2 HHO 가스 주입유닛을 포함한다. 상기 오일 탱크 유닛은 오일을 정제하고 저장한다. 상기 물탱크 유닛은 물탱크 촉매를 이용하여 물을 전처리한다. 상기 제1 HHO 가스 주입유닛은 상기 물탱크 유닛에 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스(브라운 가스)를 상기 물탱크 유닛의 물로 제공한다. 상기 혼합 오일 유닛은 상기 오일 탱크 유닛 및 상기 물탱크 유닛과 연결되며, 상기 오일 탱크유닛으로부터 제공되는 정제된 오일과 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 전처리된 물을 혼합하여 혼합 오일을 생산한다. 상기 이온화 촉매 유닛은 상기 혼합 오일유닛과 연결되며, 상기 혼합 오일 유닛으로부터 제공된 상기 혼합 오일을 이온화 촉매그룹을 이용하여 바이오 유화 연료로 변환시킨다. 상기 제2 HHO 가스 주입유닛은 상기 이온화 촉매 유닛과 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공한다.
일 실시예에서, 상기 오일 탱크유닛은, 오일을 제공하는 오일 제공 펌프, 상기 오일 제공 펌프를 통해 오일을 제공받아, 상기 오일을 임시로 저장하는 오일 탱크, 상기 오일 탱크와 연결되어 응고제를 상기 오일 탱크로 제공하여 오일 상의 불순물을 응고시키는 응고제 제공부, 상기 오일 탱크 내부의 상기 오일 및 응고된 불순물을 전달하는 오일 전달 펌프, 상기 오일 전달 펌프로부터 상기 오일 및 응고된 불순물을 전달받아, 상기 오일의 응고된 불순물을 분리하여 상기 정제된 오일을 생성하는 원심 분리기, 상기 원심 분리기로부터 상기 정제된 오일을 전달하는 정제오일 전달 펌프, 및 상기 정제된 오일을 상기 정제오일 전달 펌프로부터 제공받아 상기 정제된 오일을 임시로 저장하는 정제 오일 탱크를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 물탱크 촉매는, 전기석 광물(tourmaline mineral)을 포함하는 제1 물탱크 촉매, 및 이산화규소(silicon dioxide), 규산염 광물(silicate mineral) 및 할로겐광물(halogen mineral) 중 적어도 하나를 포함하는 제2 물탱크 촉매를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 HHO 가스 주입유닛으로부터 제공되는 HHO 가스의 부피는 상기 물탱크 유닛의 물의 부피의 25%이고, 상기 제2 HHO 가스 주입유닛으로부터 제공되는 HHO 가스의 부피는 출구를 통과하는 바이오 유화 연료의 부피의 25%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합 오일 유닛은, 상기 오일 탱크유닛으로부터 제공되는 상기 정제된 오일을 전달하는 고압 오일펌프, 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 전처리된 물을 전달하는 고압 물펌프, 'Y' 형상을 가지며, 상기 고압 오일펌프를 통해 상기 정제된 오일을 제공받으며, 상기 고압 물펌프를 통해 상기 전처리된 물을 제공받아, 상기 혼합 오일을 생성하는 인라인(inline) 혼합부, 및 상기 인라인 혼합부로부터 상기 혼합된 오일을 제공받아 임시로 저장하는 혼합오일 탱크를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정제된 오일은, 정제오일 탱크와 상기 인라인 혼합부 사이의 도관을 따라 구비되며, 각각이, 상기 정제된 오일의 양을 조절하고, 상기 정제된 오일의 압력을 측정하며, 상기 정제된 오일의 유량을 측정하는 제어밸브, 압력 게이지 및 유량 게이지를 통과하고, 상기 전처리된 물은, 물탱크와 상기 인라인 혼합부 사이의 도관을 따라 구비되며, 각각이, 상기 전처리된 물의 양을 조절하고, 상기 전처리된 물의 압력을 측정하며, 상기 전처리된 물의 유량을 측정하는 제어밸브, 압력 게이지 및 유량 게이지를 통과할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인라인 혼합부는, 내면에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하여, 상기 정제오일 탱크로부터 제공되는 상기 정제오일 및 상기 물탱크로부터 제공되는 상기 전처리된 물에 난류를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압력 게이지와 상기 유량 게이지의 측정값을 바탕으로 제어값을 사용하여 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 비율을 조절하는 주 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이온화 촉매 유닛은, 상기 혼합오일을 전달하는 혼합오일 펌프, 및 상기 혼합오일 펌프로부터 상기 혼합오일을 제공받는 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹들을 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹들 각각은 이온화 촉매가 수납되는 복수의 이온화 촉매 카트리지들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이온화 촉매 그룹들은, 상기 혼합 오일이 연속해서 통과하도록 각각이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되고, 상기 혼합 오일이 통과하는 상기 이온화 촉매 그룹들의 개수는 각각의 이온화 그룹에 구비되는 개방-폐쇄 제어 밸브에 의해 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이온화 촉매 카트리지들 각각은, 상기 혼합오일 중 오일에 포함된 탄소의 이온화를 유도하는 제1 이온화 촉매 카트리지, 상기 혼합오일 중 오일에 포함된 탄소 성분이 상기 혼합오일 중 물에 포함되는 수소 성분과 결합되도록 유도하는 제2 이온화 촉매 카트리지, 및 상기 제1 이온화 촉매 카트리지 및 상기 제2 이온화 촉매 카트리지를 통과한 상기 혼합오일을 안정화시키는 제2 이온화 촉매 카트리지를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합오일은, 상기 제1 이온화 촉매 카트리지, 상기 제2 이온화 촉매 카트리지 및 상기 제3 이온화 촉매 카트리지를 차례로 통과할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이온화 촉매는, 기본 촉매 물질로, 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조방법에서, 오일탱크 유닛에서, 응고제 및 원심 분리기를 이용하여 오일로부터 불순물을 분리하여 정제된 오일을 준비한다. 물탱크 유닛에서, 물탱크 촉매로 물을 전처리하여 전처리된 물을 준비한다. 제1 HHO 가스 주입유닛을 이용하여 나노버블을 상기 물탱크 유닛의 물로 제공한다. 혼합오일 유닛에서, 상기 오일 탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 정제된 오일과, 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 전처리된 물을 인라인 혼합부에서 혼합하여 혼합 오일을 생성한다. 이온화 촉매 유닛에서, 상기 혼합오일을 이온화 촉매그룹을 이용하여 바이오 유화 연료로 변환시킨다. 제2 HHO 가스 주입유닛을 이용하여 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 식물성 오일을 이용한 바이오 유화(乳化, emulsion) 연료를 통해 종래의 화석연료에 의한 에멀션(emulsion) 연료를 연소하는 경우보다 높은 열을 발생시킬 수 있다.
이 경우, HHO 가스의 나노버블을 물로 제공함으로써, 물과 오일의 혼합을 통한 혼합오일의 생성시의 혼합성을 보다 향상시킬 수 있으며, 후속되는 공정을 통해 제조되는 바이오 유화 연료의 연소의 용이성을 향상시키는 것은 물론, 연소시 보다 높은 열을 발생시킬 수 있다. 특히, HHO 가스의 나노버블을 최종 생산된 바이오 유화 연료에도 추가로 제공함으로써, 상기 연소의 용이성과 높은 열의 발생 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 식물성 오일을 이용한 바이오 유화 연료는 에멀션 연료의 특성상 오염물질의 방사를 줄일 수 있다.
또한, 상기 식물성 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 경우, 종래 화석 연료를 이용한 에멀션 연료와 비교하여 식물성 오일의 원료를 저렴하고 풍부하게 제공받을 수 있으므로, 제조 비용을 현저하게 줄일 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조장치를 이용하여 바이오 유화 연료가 제조되는 단계를 도시한 시스템 구성도들이다.
도 2는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 오일 탱크를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 물탱크를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 혼합 오일 탱크를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 이온화 촉매 및 HHO 가스 주입 유닛을 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
우선, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 유화(乳化, emulsion) 연료의 제조장치(10)에 대하여 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조장치를 이용하여 바이오 유화 연료가 제조되는 단계를 도시한 시스템 구성도들이다. 도 2는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 오일 탱크를 도시한 측면도이다. 도 3은 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 물탱크를 도시한 측면도이다. 도 4는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 혼합 오일 탱크를 도시한 측면도이다. 도 5는 도 1의 바이오 유화 연료의 제조장치에서 이온화 촉매 및 HHO 가스 주입 유닛을 도시한 측면도이다.
우선, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 상기 바이오 유화 연료의 제조장치(10)를 설명하면 하기와 같다.
즉, 상기 바이오 유화 연료의 제조장치(10)는 오일탱크 유닛(100), 물탱크 유닛(200), 혼합오일 유닛(300) 및 이온화 촉매유닛(400)을 포함한다.
상기 오일탱크 유닛(100)은 오일 제공 펌프(110)를 통해 폐기 오일을 제공받는다. 이렇게 제공받은 폐기 오일은 오일탱크(120)에 임시로 저장된다. 상기 폐기 오일은 통상 연소 과정에서 엔진이나 발생기의 동작을 저하시킬 수 있는 다양한 종류의 불순물들을 포함한다. 이에, 이러한 오일에 포함된 불순물들을 제거하기 위해, 상기 오일탱크 유닛(100)은 응고제를 상기 오일탱크(120)로 제공하는 응고제 제공부(130)를 포함하며, 이를 통해 오일에 포함된 상기 불순물들을 응고시킨다. 이 후, 상기 오일탱크(120) 내부의 오일은 오일 전달 펌프(140)를 통해 원심 분리기(150)로 전달된다. 상기 원심 분리기(150)는 고속으로 회전하여 원심력을 상기 오일로 제공하고, 이에 따라 상기 오일로부터 상기 응고된 불순물들을 분리시킨다. 이와 같이 상기 원심 분리기(150)를 통해 정제된 오일은 오일 수집탱크(160)로 제공되어 임시로 저장된 후, 정제오일 전달 펌프(180)를 통해 정제오일 탱크(170)로 전달된다.
상기 물탱크 유닛(200)은 물탱크 촉매를 이용하여 내부로 제공된 물을 전처리한다. 상기 물탱크 유닛(200)은 물제공 펌프(210)를 통해 물을 공급받는다. 제1 HHO 가스 주입유닛(250)은 상기 물탱크 유닛(200)에 연결된다.
상기 제1 HHO 가스 주입유닛(250)은 HHO 가스(브라운 가스)의 나노버블을 생성하고, 상기 나노버블을 상기 물탱크 유닛(200) 내부의 물로 제공한다. 이 경우, 상기 제공되는 HHO 가스의 부피는 상기 물탱크 유닛(200)의 물의 전체 부피의 25%일 수 있다.
이와 같이, 상기 HHO 가스의 나노버블을 상기 물로 제공함으로써, 후속되는 공정을 통해 제조되는 상기 바이오 유화 연료의 연소의 용이성을 향상시키는 것은 물론, 연소시 보다 높은 열을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 물과 후속되는 오일과의 혼합을 통한 혼합오일의 생성시의 혼합성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 혼합오일 유닛(300)은 상기 오일 탱크유닛(100) 및 상기 물탱크 유닛(200)에 연결된다. 상기 혼합오일 유닛(300)은, 상기 오일탱크 유닛(100)으로부터 전달되는 정제된 오일과, 상기 물탱크 유닛(200)으로부터 전달되는 정제된 물을 인라인(inline) 혼합부(360)를 통해 혼합하여, 혼합오일을 생성한다.
보다 구체적으로, 상기 정제오일 탱크(170)의 상기 정제된 오일은 고압 오일 펌프(310)를 통해 상기 인라인 혼합부(360)로 전달된다. 또한, 상기 물탱크(220)의 전처리된 물도 고압 물펌프(320)를 통해 동시에 상기 인라인 혼합부(360)로 전달된다. 상기 정제오일 탱크(170)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이, 및 상기 물탱크(220)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이에는 도관이 각각 형성되는데, 상기 각각의 도관에는 상기 인라인 혼합부(360)로 제공되는 오일의 양과 물의 양을 각각 제어할 수 있는 제어밸브(330a, 330b)가 구비된다. 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 혼합 비율은 상기 제어밸브들(330a, 330b)의 조절을 통해 결정된다. 예를 들어, 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 비율은 1:1로 제어될 수 있으며, 작동 조건을 고려하여 6:4 또는 7:3의 비율로 제어될 수도 있다. 또한, 상기 정제오일 탱크(170)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이의 도관, 및 상기 물탱크(220)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이의 도관에는, 압력 게이지들(340a, 340b)이 각각 구비되고, 유량 게이지들(350a, 350b)이 각각 구비되어, 상기 인라인 혼합부(360)로 제공되는 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 압력 및 유량을 각각 모니터링한다. 이렇게 상기 압력 게이지들(340a, 340b) 및 상기 유량 게이지들(350a, 350b)에 의해 모니터링되는 데이터들은 도시되지는 않았으나 주 제어부로 제공되어, 보다 정밀하게 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 제공 비율을 자동으로 제어할 수 있다.
상기 인라인 혼합부(360)를 통해 물리적으로 혼합된 상기 혼합 오일은 혼합 오일 탱크(370)로 전달되어 임시로 저장된다.
상기 이온화 촉매 유닛(400)은 상기 혼합 오일 유닛(300)에 연결된다. 상기 이온화 촉매 유닛(400)은 이온화 촉매 그룹을 이용하여 상기 혼합 오일로부터 최종 산물인 바이오 유화(emulsion) 연료를 생성한다.
제2 HHO 가스 주입유닛(450)은 상기 이온화 촉매 유닛(400)과 연결된다. 상기 제2 HHO 가스 주입유닛(450)은 HHO 가스의 나노버블을 생성하여 상기 나노버블을 유출부(412)를 통과하는 바이오 유화 연료로 제공한다. 이 경우, 상기 HHO 가스의 부피는 상기 바이오 유화 연료의 총 부피의 25%일 수 있다.
이와 같이, 상기 나노버블을 상기 유출부(412)로 유출되는 바이오 유화 연료로 제공함으로써, 상기 바이오 유화 연료의 연소의 용이성을 향상시키는 것은 물론, 연소시 보다 높은 열을 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하여, 이하에서는 상기 오일탱크(120)를 상세히 설명한다.
상기 오일탱크(120)는 오일 유입라인(121), 오일 히터(122), 오일수위 측정부(123), 공기 배출구(124), 오일 교반기(125) 및 오일 유출라인(126)을 포함한다.
상기 오일 유입라인(121)은 상기 오일 제공펌프(110)를 통해 오일을 외부로부터 상기 오일탱크(120)의 내부로 전달한다.
상기 오일 히터(122)는 상기 응고제 제공부(130)를 통해 공급되는 응고제가 상기 오일의 불순물들을 효과적으로 응고시키기 위한 이상적인 온도를 유지한다. 예를 들어, 상기 오일탱크(120) 내부의 이상적인 온도는 약 50℃일 수 있다.
상기 오일수위 측정부(123)는 상기 오일탱크(120) 내부의 오일의 수위를 측정한다.
상기 오일수위 측정부(123)를 통해 획득되는 상기 오일의 수위는 상기 주 제어부(미도시)로 제공된다. 그리하여, 상기 주 제어부는 상기 오일 수위 정보를 바탕으로 상기 오일 제공 펌프(110)의 동작을 제어함으로써, 상기 오일 탱크(120) 내부의 오일의 수위를 조절한다.
상기 공기 배출구(124)는 상기 오일탱크(120) 내부의 압력이 상승하는 것을 방지한다. 상기 공기 배출구(124)는 상기 오일탱크(120) 내부의 공기가 배출될 수있도록 파이프 형태로 형성될 수 있다.
상기 오일 교반기(125)는 상기 오일탱크(120) 내부의 오일을 교반한다. 예를 들어, 상기 오일 교반기(125)는 오일 교반 모터일 수 있으며, 상기 오일탱크(120)의 상부 중앙에 구비될 수 있다. 이와 같이, 상기 오일 교반기(125)를 통해 상기 오일탱크(120) 내부의 오일이 교반됨으로써, 상기 오일의 온도 분포가 일정하게 유지된다.
상기 오일 유출라인(126)은 상기 응고제를 통해 응고된 불순물을 포함하는 상기 오일을 상기 원심 분리기(150)로 전달한다. 예를 들어, 상기 오일은 상기 오일탱크(120)의 하부에 구비되는 오일 유출 제어밸브(127)를 통해 상기 오일 유출라인(126)으로 제공될 수 있다.
상기 오일의 전처리의 종료는 상기 주 제어부를 통해 판단되며, 상기 주 제어부는 상기 오일 유출 제어밸브(127)의 개방 또는 폐쇄를 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 상기 물탱크(220)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 물탱크(220)는 물 유입라인(221), 물 수위 측정부(222), 물탱크 촉매 카트리지(223), 물 교반기(224) 및 물 유출라인(225)을 포함한다.
상기 물 유입라인(221)은 물 제공펌프(210)를 통해 외부로부터 상기 물탱크(220)의 내부로 물을 제공한다.
상기 물 수위 측정부(222)는 상기 물탱크(220) 내부의 물의 양, 즉 물의 수위를 측정한다.
상기 물 수위에 대한 측정 결과는 상기 주 제어부로 제공되며, 상기 주 제어부는 상기 물 수위를 바탕으로 물 제공펌프(210)의 동작을 제어하여, 상기 물탱크(220) 내부의 물의 수위를 제어한다.
상기 물탱크 촉매 카트리지(223)는 내부에 물탱크 촉매를 저장한다. 상기 물탱크 촉매는 물과 접촉하여, 물의 전처리를 수행한다. 예를 들어, 상기 물탱크 촉매 카트리지(223)는 상기 물탱크(220)의 중앙, 즉 하부 중앙에 구비될 수 있다.
이 때, 상기 물탱크 촉매는 전기석 원석(電氣石, tourmaline raw stone)과 같은 전기석 광물(tourmaline mineral)을 포함하는 제1 물탱크 촉매와, 이산화규소(silicon dioxide), 규산염 광물(silicate mineral) 및 할로겐광물(halogen mineral) 중 적어도 하나를 포함하는 제2 물탱크 촉매를 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 물탱크 촉매는 이산화규소, 규산염 광물 및 할로겐광물 중 적어도 하나를 포함하는 구형 촉매로서, 직경이 대략 1cm 정도일 수 있다. 다만, 상기 제2 물탱크 촉매의 직경은 다양하게 형성될 수 있다.
상기 물탱크 유닛(100)의 물은 상기 제1 물탱크 촉매 및 상기 제2 물탱크 촉매를 통해 수소수(hydrogen water)로 변환되며, 상기 물속의 용해된 산소는 제거된다.
보다 구체적으로, 전기석 광물은 압전효과(piezoelectric effect) 및 초전효과(pyroelectric effect)를 가진다. 상기 전기석 광물은 또한 흡수 편광판(absorption polarizer)과 같은 효과, 전자기 복사(electromagnetic radiation) 효과, 원적외선(far infrared ray) 효과, 이온화(ionization) 효과 등을 가진다. 전자기파의 복사는 상기 전기석 광물이 물에 입수하면서 발생한다. 즉, 상기 전기석 광물이 물 분자와 접촉함에 따라, 물분자의 결합은 약해진다. 설명한 바와 같이, 상기 전처리된 물은 상기 물탱크 유닛(100)에서 상기 물탱크 촉매와 상기 물탱크 유닛의 접촉에 의해 생성된다. 이 때, 상기 전처리된 물의 pH는 예를 들어, 7.5일 수 있으며, 산화환원전위(oxidation-reduction potential, ORP)는 예를 들어 90내지 100으로 유지될 수 있다.
상기 물 교반기(224)는 상기 물탱크(220) 내의 물을 교반한다. 예를 들어, 상기 물 교반기(224)는 상기 물탱크(220)의 상부 중앙에 구비되는 물 교반 모터일수 있다. 상기 물이 상기 물 교반기(224)에 의해 교반됨에 따라, 상기 물과 상기 물탱크 촉매 사이의 접촉이 보다 향상된다.
상기 물 유출라인(225)은 상기 전처리된 물을 상기 혼합 오일유닛(300)으로 전달하며, 이에 대하여는 후술한다. 예를 들어, 상기 전처리된 물은 상기 물탱크(220)의 하부에 구비되는 물 유출 제어밸브(226)를 통해 상기 물 유출라인(225)으로 전달될 수 있다.
이러한 물의 전처리의 종료 여부는 상기 주 제어부에 의해 판단된다. 나아가, 상기 주 제어부는 상기 물 유출 제어밸브(226)의 개방 또는 폐쇄를 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 1b를 다시 참조하여, 상기 정제된 오일 및 상기 전처리된 물이 상기 혼합 오일 유닛(300)으로 전달되는 과정, 및 상기 정제된 오일 및 상기 전처리된 물의 혼합 과정에 대하여 상세히 설명한다.
상기 원심 분리기(150)를 통해 정제된 오일은 상기 정제 오일펌프(180)를 통해 상기 정제오일 탱크(170)로 제공되어 임시로 저장된다. 상기 정제오일 탱크(170)의 정제된 오일은, 이후, 상기 고압 오일펌프(310)를 통해 가압되어 상기 인라인 혼합부(360)로 제공된다. 상기 정제된 오일의 양은 상기 제어 밸브(330a)를 통해 제어된다. 또한, 상기 정제된 오일은 상기 정제 오일 탱크(170)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이의 도관에 구비되는 상기 압력 게이지(340a) 및 상기 유량 게이지(350a)를 통과한다.
상기 물탱크(220)의 내부의 전처리된 물은 고압 물 펌프(320)를 통해 가압되어 상기 인라인 혼합부(360)로 전달된다. 상기 전처리된 물의 양은 상기 제어밸브(330b)를 통해 제어된다. 또한, 상기 전처리된 물은 상기 물탱크(220)와 상기 인라인 혼합부(360) 사이의 도관에 구비되는 상기 압력 게이지(340b) 및 상기 유량 게이지(350b)를 통과한다.
상기 압력 게이지들(340a, 340b) 및 상기 유량 게이지들(350a, 350b)은 각각 상기 정제된 오일의 압력 및 유량, 상기 전처리된 물의 압력 및 유량을 측정한다. 상기 주 제어부는 상기 압력 게이지들(340a, 340b) 및 상기 유량 게이지들(350a, 350b)의 측정 결과를 바탕으로 밸브 등을 이용하여 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물 사이의 비율을 조절한다.
예를 들어, 상기 인라인 혼합부(360)로 제공되는 상기 정제된 오일 및 상기전처리된 물의 비율은 대략 1:1이거나, 작동 조건에 따라 6:4 또는 7:3으로 제어될수 있다.
상기 인라인 혼합부(360)는 'Y'자 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 정제오일탱크(170)로부터의 도관과 상기 물탱크(220)로부터의 도관이 합쳐져서 하나의 라인을 형성하도록 상기 인라인 혼합부(360)가 형성될 수 있다. 상기 인라인 혼합부(360)는 내부에 위치하는 물질에 난류를 생성하기 위해 내면에 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 그리하여, 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물이 상기 인라인 혼합부(360)의 내부에서 서로 만나면서 보다 효과적으로 물리적으로 혼합될 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 혼합 오일 탱크(370)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 혼합 오일탱크(370)는 상기 인라인 혼합부(360)로부터 제공되는 상기 혼합 오일을 저장한다.
이를 위해, 상기 혼합 오일탱크(370)는, 혼합 오일 교반기(371), 혼합오일 히터(372) 및 혼합오일 수위 측정부(373)를 포함한다.
상기 혼합 오일 교반기(371)는 상기 혼합 오일 탱크(370)로 제공되는 상기 혼합 오일을 교반하여, 물리적으로 혼합된 상태를 보다 효과적으로 유지시킨다. 예를 들어, 상기 혼합오일 교반기(371)는 상부에 위치한 모터, 및 상기 오일과 물을 혼합하는 날개를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 날개는 예를 들어 약 250rpm으로 회전하여 상기 오일과 물을 일정하게 혼합할 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합 오일은 대략 5분 이내로 상기 혼합 오일탱크(370)에 머무르며, 이 때, 상기 혼합 오일은 상기 혼합 오일 교반기(371)의 교반에 의해 보다 균일하게 혼합될 수 있다.
상기 혼합오일 히터(372)는 상기 혼합 오일 탱크(370) 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하여, 상기 혼합 오일의 온도를 소정 범위 이내로 유지한다. 예를 들어, 상기 혼합 오일의 온도는 대략 25℃ 내지 35℃의 범위일 수 있다.
상기 혼합오일 수위 측정부(373)는 상기 혼합 오일의 수위를 측정한다. 이렇게 측정한 상기 혼합 오일의 수위는 상기 주 제어부를 통해 연속적으로 모니터링되며, 상기 주 제어부는 상기 측정 결과를 바탕으로 상기 혼합 오일의 유입 및 유출을 제어할 수 있다.
도 5를 참조하여 상기 이온화 촉매 유닛(400)을 상세히 설명한다.
혼합오일 펌프(405)는 상기 혼합오일 탱크(370)의 상기 혼합 오일을 상기 이온화 촉매 유닛(400)으로 전달하며, 이에 대하여는 후술한다. 예를 들어, 상기 혼합오일 펌프(405)는 일정량의 혼합 오일을 상기 이온화 촉매 유닛(400)으로 연속해서 제공할 수 있다. 나아가, 상기 혼합오일 펌프(405)는 트로코이드(trochoid) 형상의 펌프일 수 있다.
상기 이온화 촉매 유닛(400)은 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹(410)을 포함하며, 각각의 이온화 촉매 그룹(410)은 복수의 이온화 촉매 카트리지들(411)을 포함한다.
상기 복수의 이온화 촉매 그룹들(410)의 배치와 관련하여, 상기 이온화 촉매 그룹들(410)은 서로 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 상기 혼합 오일이 이온화 촉매를 반복해서 통과할 수 있도록 한다. 즉, 상기 이온화 촉매 그룹들(410)은 직렬로 서로 연결되거나, 병렬로 서로 연결되거나, 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 1c 및 도 5에 도시된 바와 같이, 12개의 이온화 촉매 카트리지들(411)이 직렬 및 병렬의 조합으로 서로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 각각이 3개의 이온화 촉매 카트리지들(411)을 가지는 4개의 이온화 촉매 그룹들(410)로 구성될 수 있다. 이러한 4개의 이온화 촉매 그룹들(410)은 도 1c에 도시된 바와 같이, 서로 직렬 및 병렬의 조합으로 연결될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 복수의 이온화 촉매 그룹들(410)이 서로 연결됨에 따라, 상기 이온화 촉매 그룹들(410)의 전단에 구비된 개방-폐쇄 제어 밸브(406)의 제어를 통해, 상기 혼합 오일은 상기 이온화 촉매 그룹들(410)을 반복해서 통과하게 된다.
이와 같이, 상기 혼합 오일은 상기 이온화 촉매 그룹들(410)을 수회 반복해서 통과함으로서, 보다 높은 효율로 바이오 유화 연료로 변환된다.
한편, 상기 이온화 촉매는 주요 성분으로, 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이온화 촉매 카트리지(411)는, 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium) 중 적어도 하나를 포함하는 구형(球形)의 촉매로 충진된 파이프의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 구형 촉매의 직경은 약 1cm일 수 있다.
상기 복수의 이온화 촉매 카트리지들(411)은 상기 이온화 촉매의 예로 설명한 상기 성분들 중 어느 성분이 포함되는 가를 바탕으로 3개의 종류로 분류될 수 있다.
즉, 상기 복수의 이온화 촉매 카트리지들(411)은 각각이 포함하는 이온화 촉매의 성분을 바탕으로, 제1 이온화 촉매 카트리지(411a), 제2 이온화 촉매 카트리지(411b) 및 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1c 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이온화 촉매 유닛(400)이 서로 직렬 및 병렬로 연결되는 4개의 이온화 촉매 그룹들(410)로 구성되고, 각각의 이온화 촉매 그룹(410)은 3개의 이온화 촉매 카트리지들(411a, 411b, 411c)을 포함할 수 있다.
상기 혼합 오일은 상기 제1 이온화 촉매 카트리지(411a), 상기 제2 이온화 촉매 카트리지(411b) 및 상기 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)의 순서로 상기 이온화 촉매 그룹(410)을 통과하게 된다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 혼합 오일은 상기 이온화 촉매 그룹들(410)을 2번 반복해서 통과할 수 있는데, 이 경우, 상기 혼합 오일은 제1 이온화 촉매 그룹(410)의 제1 내지 제3 이온화 촉매 카트리지들(411a, 411b, 411c)을 차례로 통과한 후, 제2 이온화 촉매 그룹(410)의 제1 내지 제3 이온화 촉매 카트리지들(411a, 411b, 411c)을 차례로 통과할 수 있다.
나아가, 상기 제1 이온화 촉매 카트리지(411a)가 상기 혼합 오일 중 오일에 포함되는 탄소의 이온화를 유도하고, 이러한 이온화를 통해, 상기 물 내부의 수소 및 상기 오일의 탄소의 흡수를 촉진시킬 수 있다.
상기 제1 이온화 촉매 카트리지(411a)에 포함되는 이온화 촉매는, 구리(copper) 이온, 탄소(carbon) 이온 및 전기석(tourmaline)을, 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium)중 적어도 하나를 포함하는 기본 촉매 물질에 추가한 후, 상기 혼합물을 세라믹화하여 생성될 수 있다. 상기 제1 이온화 촉매 카트리지(411a)에 포함되는 상기 이온화 촉매들을 이온화 촉매라 한다.
상기 제2 이온화 촉매 카트리지(411b)는 상기 혼합 오일의 오일에 포함되는 탄소 성분과 상기 혼합 오일의 물에 포함되는 수소 성분을 결합시킨다. 예를 들어, 상기 혼합 오일의 오일에 포함되는 탄소 성분은 상기 제1 이온화 촉매 카트리지(411a)를 통과하는 동안 이온화된 탄소일 수 있다. 나아가, 상기 혼합 오일의 물에 포함되는 수소 성분은 앞서 설명한 바와 같이 전처리되는 물탱크의 물과 같이 이온화되는 수소일 수 있다.
상기 제2 이온화 촉매 카트리지(411b)의 이온화 촉매는, 수소 이온, 탄소 이온 및 활성산소(active oxygen species)를, 상기 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium)중 적어도 하나를 포함하는 기본 촉매 물질에 추가함으로써 생성될 수 있다. 상기 제2 이온화 촉매 카트리지(411b)에 포함되는 상기 이온화 촉매들을 수소화 촉매(hydrogenating catalyst)라 한다.
상기 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)는 상기 제1 및 제2 이온화 촉매 카트리지들(411a, 411b)을 통과한 상기 혼합 오일을 안정화시킨다.
상기 혼합 오일을 안정화시키기 위해, 상기 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)는 상기 혼합 오일이 상기 제2 이온화 촉매 카트리지(411b)를 통과하는 획득되는 상기 혼합 오일의 분자 구조를 도포하여, 상기 분자 구조가 유지되도록 한다.
상기 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)의 이온화 촉매는, 티타늄(titanium) 분말을, 상기 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium)중 적어도 하나를 포함하는 기본 촉매 물질에 추가한 후, 상기 혼합물을 세라믹화하여 생성될 수 있다. 상기 제3 이온화 촉매 카트리지(411c)에 포함되는 상기 이온화 촉매들은 코팅 촉매라 한다.
그리하여, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 혼합 오일은, 상기 이온화 촉매 유닛(400)을 통과하면서, 상기 바이오 유화 연료로 변환된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 유화 연료의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 상기 바이오 유화 연료의 제조방법을 설명한다. 이 경우, 상기 바이와 유화 연료의 제조방법은, 앞서 설명한 본 실시예에서의 상기 바이오 유화 연료의 제조장치를 이용하여 바이오 유화 연료를 제조하는 방법인 것으로, 상기 바이오 유화 연료의 제조장치를 구성하는 세부적인 구성은 앞서 설명한 바와 같으므로 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
우선, 상기 바이오 유화 연료의 제조방법에서는, 상기 오일탱크 유닛(100)에서, 상기 응고제 및 상기 원심 분리기를 이용하여 상기 오일로부터 상기 불순물을 분리하여 상기 정제된 오일을 준비한다(단계 S10).
이 후, 상기 물탱크 유닛(200)에서, 상기 물탱크 촉매로 물을 전처리하여 상기 전처리된 물을 준비한다(단계 S20).
이 경우, 상기 물탱크 촉매는 전기석 광물을 포함하는 상기 제1 물탱크 촉매, 및 이산화규소(silicon dioxide), 규산염 광물(silicate mineral) 및 할로겐광물(halogen mineral) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 제2 물탱크 촉매를 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 앞서 설명한 바와 같으므로 생략한다.
이 후, 제1 HHO 가스 주입유닛(250)을 이용하여 나노버블을 상기 물탱크 유닛(200)의 물로 제공한다(단계 S30).
이 후, 상기 혼합오일 유닛(300)에서, 상기 오일탱크 유닛(100)으로부터 제공되는 상기 정제된 오일과, 상기 물탱크 유닛(200)으로부터 제공되는 상기 전처리된 물을 상기 인라인 혼합부에서 혼합하여 혼합 오일을 생성한다(단계 S30).
상기 혼합오일 유닛(300)에서는, 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물이 서로 교반되어 보다 효과적으로 혼합되며(단계 S40), 이에 따라 상기 혼합 오일은 서로 분리되지 않고 균일하게 혼합된 상태를 유지할 수 있다.
이 후, 상기 이온화 촉매 유닛(400)에서, 상기 혼합오일 유닛(300)의 상기 혼합오일을 상기 이온화 촉매를 이용하여, 상기 바이오 유화 연료로 변환시킨다(단계 S50).
이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 이온화 촉매는 상기 이온화 촉매 유닛(400)에 저장되며, 상기 이온화 촉매 유닛(400)은 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹들(410)을 포함하고, 상기 이온화 촉매 그룹들(410) 각각은 복수의 이온화 촉매 카트리지들(411)을 포함한다. 이 경우, 상기 이온화 촉매 및 상기 이온화 촉매 유닛(400)의 배치나 동작의 상세한 설명은 앞서 설명한 바와 같으므로 생략한다.
이 후, 상기 제2 HHO 가스 주입유닛(450)을 이용하여 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공한다(단계 S60). 그리하여, 최종적으로 바이오 유화 연료가 최종 산물로 전달된다(단계 S70).
본 발명의 실시예들에 의하면, 폐기 오일을 이용한 바이오 유화(乳化, emulsion) 연료를 통해 종래의 화석연료에 의한 에멀션(emulsion) 연료를 연소하는 경우보다 높은 열을 발생시킬 수 있다.
이 경우, HHO 가스의 나노버블을 물로 제공함으로써, 물과 오일의 혼합을 통한 혼합오일의 생성시의 혼합성을 보다 향상시킬 수 있으며, 후속되는 공정을 통해 제조되는 바이오 유화 연료의 연소의 용이성을 향상시키는 것은 물론, 연소시 보다 높은 열을 발생시킬 수 있다. 특히, HHO 가스의 나노버블을 최종 생산된 바이오 유화 연료에도 추가로 제공함으로써, 상기 연소의 용이성과 높은 열의 발생 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료는 에멀션 연료의 특성상 오염물질의 방사를 줄일 수 있다.
또한, 상기 폐기 오일을 이용한 바이오 유화 연료의 경우, 종래 화석 연료를 이용한 에멀션 연료와 비교하여 폐기 오일의 원료를 저렴하고 풍부하게 제공받을 수 있으므로, 제조 비용을 현저하게 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 바이오 유화 연료의 제조장치
100 : 오일탱크 유닛 200 : 물탱크 유닛
300 : 혼합오일 유닛 400 : 이온화 촉매유닛

Claims (14)

  1. 오일을 정제하고 저장하는 오일 탱크 유닛;
    물탱크 촉매를 이용하여 물을 전처리하는 물탱크 유닛;
    상기 물탱크 유닛에 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스(브라운 가스)를 상기 물탱크 유닛의 물로 제공하는 제1 HHO 가스 주입유닛;
    상기 오일 탱크 유닛 및 상기 물탱크 유닛과 연결되며, 상기 오일 탱크유닛으로부터 제공되는 정제된 오일과 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 전처리된 물을 혼합하여 혼합 오일을 생산하는 혼합 오일 유닛;
    상기 혼합 오일유닛과 연결되며, 상기 혼합 오일 유닛으로부터 제공된 상기 혼합 오일을 이온화 촉매그룹을 이용하여 바이오 유화 연료로 변환시키는 이온화 촉매 유닛; 및
    상기 이온화 촉매 유닛과 연결되어, 나노 버블의 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공하는 제2 HHO 가스 주입유닛을 포함하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 탱크유닛은,
    오일을 제공하는 오일 제공 펌프;
    상기 오일 제공 펌프를 통해 오일을 제공받아, 상기 오일을 임시로 저장하는 오일 탱크;
    상기 오일 탱크와 연결되어 응고제를 상기 오일 탱크로 제공하여 오일 상의 불순물을 응고시키는 응고제 제공부;
    상기 오일 탱크 내부의 상기 오일 및 응고된 불순물을 전달하는 오일 전달 펌프;
    상기 오일 전달 펌프로부터 상기 오일 및 응고된 불순물을 전달받아, 상기 오일의 응고된 불순물을 분리하여 상기 정제된 오일을 생성하는 원심 분리기;
    상기 원심 분리기로부터 상기 정제된 오일을 전달하는 정제오일 전달 펌프; 및
    상기 정제된 오일을 상기 정제오일 전달 펌프로부터 제공받아 상기 정제된 오일을 임시로 저장하는 정제 오일 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물탱크 촉매는,
    전기석 광물(tourmaline mineral)을 포함하는 제1 물탱크 촉매; 및
    이산화규소(silicon dioxide), 규산염 광물(silicate mineral) 및 할로겐광물(halogen mineral) 중 적어도 하나를 포함하는 제2 물탱크 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 HHO 가스 주입유닛으로부터 제공되는 HHO 가스의 부피는 상기 물탱크 유닛의 물의 부피의 25%이고,
    상기 제2 HHO 가스 주입유닛으로부터 제공되는 HHO 가스의 부피는 출구를 통과하는 바이오 유화 연료의 부피의 25%인 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혼합 오일 유닛은,
    상기 오일 탱크유닛으로부터 제공되는 상기 정제된 오일을 전달하는 고압 오일펌프;
    상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 전처리된 물을 전달하는 고압 물펌프;
    'Y' 형상을 가지며, 상기 고압 오일펌프를 통해 상기 정제된 오일을 제공받으며, 상기 고압 물펌프를 통해 상기 전처리된 물을 제공받아, 상기 혼합 오일을 생성하는 인라인(inline) 혼합부; 및
    상기 인라인 혼합부로부터 상기 혼합된 오일을 제공받아 임시로 저장하는 혼합오일 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정제된 오일은, 정제오일 탱크와 상기 인라인 혼합부 사이의 도관을 따라 구비되며, 각각이, 상기 정제된 오일의 양을 조절하고, 상기 정제된 오일의 압력을 측정하며, 상기 정제된 오일의 유량을 측정하는 제어밸브, 압력 게이지 및 유량 게이지를 통과하고,
    상기 전처리된 물은, 물 탱크와 상기 인라인 혼합부 사이의 도관을 따라 구비되며, 각각이, 상기 전처리된 물의 양을 조절하고, 상기 전처리된 물의 압력을 측정하며, 상기 전처리된 물의 유량을 측정하는 제어밸브, 압력 게이지 및 유량 게이지를 통과하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 인라인 혼합부는,
    내면에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하여, 상기 정제오일 탱크로부터 제공되는 상기 정제오일 및 상기 물 탱크로부터 제공되는 상기 전처리된 물에 난류를 형성하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압력 게이지와 상기 유량 게이지의 측정값을 바탕으로 제어값을 사용하여 상기 정제된 오일과 상기 전처리된 물의 비율을 조절하는 주 제어부를 더 포함하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이온화 촉매 유닛은,
    상기 혼합오일을 전달하는 혼합오일 펌프; 및
    상기 혼합오일 펌프로부터 상기 혼합오일을 제공받는 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹들을 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 이온화 촉매 그룹들 각각은 이온화 촉매가 수납되는 복수의 이온화 촉매 카트리지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이온화 촉매 그룹들은, 상기 혼합 오일이 연속해서 통과하도록 각각이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되고,
    상기 혼합 오일이 통과하는 상기 이온화 촉매 그룹들의 개수는 각각의 이온화 그룹에 구비되는 개방-폐쇄 제어 밸브에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이온화 촉매 카트리지들 각각은,
    상기 혼합오일 중 오일에 포함된 탄소의 이온화를 유도하는 제1 이온화 촉매 카트리지;
    상기 혼합오일 중 오일에 포함된 탄소 성분이 상기 혼합오일 중 물에 포함되는 수소 성분과 결합되도록 유도하는 제2 이온화 촉매 카트리지; 및
    상기 제1 이온화 촉매 카트리지 및 상기 제2 이온화 촉매 카트리지를 통과한 상기 혼합오일을 안정화시키는 제2 이온화 촉매 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 혼합오일은,
    상기 제1 이온화 촉매 카트리지, 상기 제2 이온화 촉매 카트리지 및 상기 제3 이온화 촉매 카트리지를 차례로 통과하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 이온화 촉매는,
    기본 촉매 물질로, 알루미나(alumina), 실리카겔(silica gel), 게르마늄(germanium), 마그네시아(magnesia), 산화 티타늄(titanium oxide), 토무로 스톤(Tomuro stone), 제올라이트(zeolite), 리튬 광석(lithium ore) 및 바나듐(vanadium) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 유화 연료의 제조장치.
  14. 오일탱크 유닛에서, 응고제 및 원심 분리기를 이용하여 오일로부터 불순물을 분리하여 정제된 오일을 준비하는 단계;
    물탱크 유닛에서, 물탱크 촉매로 물을 전처리하여 전처리된 물을 준비하는 단계;
    제1 HHO 가스 주입유닛을 이용하여 나노버블을 상기 물탱크 유닛의 물로 제공하는 단계;
    혼합오일 유닛에서, 상기 오일 탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 정제된 오일과, 상기 물탱크 유닛으로부터 제공되는 상기 전처리된 물을 인라인 혼합부에서 혼합하여 혼합 오일을 생성하는 단계;
    이온화 촉매 유닛에서, 상기 혼합오일을 이온화 촉매그룹을 이용하여 바이오 유화 연료로 변환시키는 단계; 및
    제2 HHO 가스 주입유닛을 이용하여 HHO 가스를 상기 바이오 유화 연료로 제공하는 단계를 포함하는 바이오 유화 연료의 제조방법.
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