KR100588820B1 - 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포타슘 아세테이트 10～20 중량%, 디소듐 숙시네이트 3～10중량%, 디포타슘 숙시네이트 1～5중량%, 에틸렌글리콜 5~10중량%, 에탄올 5～15중량% 및 PVA 수용액 40～70중량%를 포함하는 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물에 관한 것으로서, 이는 염화이온을 함유하고 있지 않아 부식성이 없으며 토양을 오염시키지 않고, 재결빙이 안되고 액상형태로서 보관이 용이하며 눈이나 얼음 표면에 잔류하여 지속적으로 반응하여 그 효과가 장시간 지속되어 경제적이며, 살수가 용이하고 제설, 제빙, 재결빙방지 등의 기능을 수행할 수 있으며 수입대체 효과를 거둘 수 있는 유용한 액상제설제 조성물이다.

Description

비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물{Composition for liquid type snow-removing agent}

본 발명은 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염화칼슘이나 염화나트륨과 같은 고형 제설제를 대체할 수 있으면서 부식이나 환경오염 문제 등을 감소시킨 비염화물계의 저부식성 액상제설제 조성물에 관한 것이다.

현재까지 사용되고 있는 제설제와 제설방법을 살펴보면, 미국의 경우 영상에서 영하 5℃까지의 기온에서는 암염(NaCl)과 부순 모래를 섞어서 사용하며, 영하 5℃ 미만일 경우에는 암염의 양을 줄이거나 염화칼슘을 부순 모래와 섞어서 사용하고 있다.

캐나다의 경우에는 주로 소금을 사용하고 있으며 노면 동결 등 필요시 모래를 사용한다.

스위스의 경우에는 소금과 소금용액을 혼합하여 주로 살포하고 있으며 산악부 및 도시부 보도는 모래를 살포하고 있다. 요구 서비스 수준이 높은 도로에는 사 전에 동결방지제를 살포하고 있으며, 특히 교량부에 자동 제빙제 살포 시스템을 시범 설치하여 운영하고 있다.

일본의 경우에는 동절기 다설/한랭 지역의 도로교통을 확보하기 위한 특별법을 마련하여 대상 노선을 지정 시행하고 있다. 특히 슬러쉬 제거장비, 풍력 등을 이용한 융설시설, 폐열을 이용한 고온수 살포융설 시설의 신기술을 개발하였다.

국내에서는 일반적으로 제설에는 염화칼슘, 염화나트륨 등 염화물계 고체 제설제를 사용하고 있는데, 염화물계 특유의 강한 독성으로 인해 시설물, 구조물은 물론 차량 등에 직접 부식작용을 일으키고 용해액으로 인해 강과 하천 토지의 오염 등 환경 파괴가 심각한 실정이다. 또한, 이같은 고체 제설제 사용의 단점과 제설제의 과다 사용 및 모래를 동시에 살포함으로 인해 사후 청소작업이 필요하여 고비용을 지출하는 문제가 있었다.

구체적으로, 염화칼슘이나 염화나트륨은 염소이온이 존재하므로 철(Fe)과 반응하면 급격히 염화철(FeCl2)를 형성해 자동차, 철근, 철골 구조물을 심각하게 부식시킨다.

또한, 용해된 염화칼슘이 토양 및 하천으로 유입됨으로써 발생되는 피해는 도로, 토양 산성화에 의한 환경(도로주위의 생물, 상수원, 수질, 가로수 등) 오염의 주범으로 그 피해의 정도는 액수로 계산할 수조차 없는 실정이다.

이와같은 기존 제설제의 문제점을 고려하여 대체 물질들이 개발되었는데, 일예로 요소(urea), 칼슘 마그네슘 아세테이트(CMA), CMO, 저부식 제설제 등을 들 수 있다.

그러나, 이들 대체 물질들은 가격이나 효율적인 측면에서 완성도가 약해 상용화가 되었다고 볼 수 없는 정도이다.

이에 본 발명자들은 종래 제설제로 사용되는 염화칼슘이나 염화나트륨 등 염화물계 고체 제설제의 문제점을 해결할 수 있는 대체의 제설제를 개발하기 위해 연구노력하던 중, 포타슘 아세테이트, 디소듐 숙시네이트, 디포타슘 숙시네이트, 에틸렌글리콜, 폴리비닐알콜 수용액 및 에탄올을 혼합하여 액상으로 제조한 결과, 부식성이 없고 환경친화적이며 재결빙이 안되고 보관이 용이하며 반응시간이 지속적이어 경제적일 뿐만 아니라 제설, 제빙, 재결빙 방지 등의 효과를 동시에 얻을 수 있고 또한 수입에 의존하는 고급의 제설제를 대체할 수 있는 효과를 달성할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 염소이온을 함유하고 있지 않아 부식성이 없으며 토양을 오염시키지 않고, 재결빙이 안되고 액상형태로서 보관이 용이하며 눈이나 얼음 표면에 잔류하여 지속적으로 반응하여 그 효과가 장시간 지속되어 경제적이며, 살수가 용이하고 제설, 제빙, 재결빙방지 등의 기능을 수행할 수 있으며 수입대체 효과를 거둘 수 있는 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물은 포타슘 아세테이트 10～20중량%, 디소듐 숙시네이트 3～10중량%, 디포 타슘 숙시네이트 1～5중량%, 에틸렌글리콜 5～10중량%, 에탄올 5～15중량% PVA 수용액 40～70중량%를 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물에 관한 것으로서, 조성 중 포타슘 아세테이트는 어는점을 강하시키고 융빙제의 역할을 한다. 그 함량은 전체 조성물 중 10～20중량%, 바람직하게는 10～15중량%이다. 만일 전체 조성 중 포타슘 아세테이트의 함량이 10중량% 미만이면 융빙역할이 미약하고 20중량% 초과면 염기성이 강하게 나타나 폴리비닐알콜을 용출시킬수 있는 문제가 있다.

디소듐 숙시네이트(disodium succinate)는 부식방지제의 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 조성물 중 3～10중량%, 바람직하게는 5～8중량%이다. 만일 디소듐 숙시네이트의 함량이 전체 조성 중 3중량% 미만이면 부식방지에 큰 효과가 없으며 10중량% 초과면 오히려 어는점 강하를 방해하는 문제가 있을 수 있다. 통상 디소듐 숙시네이트는 소듐 하이드록사이드와 숙신산(succinic acid)을 이용하여 제조할 수 있다.

디포타슘 숙시네이트(dipotassium succinate)는 융빙촉진제의 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 조성물 중 1～5중량%, 바람직하게는 2～4중량%이다. 만일, 그 함량이 전체 조성 중 1중량% 미만이면 융빙촉진작용이 거의 나타나지 않고하고 5중량% 초과면 산성도가 증가하고 부식성이 야기되는 문제가 생길 수 있다. 통상 디포타슘 숙시네이트는 포타슘 하이드록사이드와 숙신산을 이용하여 제조할 수 있다.

에틸렌글리콜은 어는점을 낮추는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 조성 중 5～10중량%, 바람직하게는 6～9중량%이다. 만일, 그 함량이 전체 조성 중 5중량% 미만이면 어는점 강하에 크게 기여를 못하고 10중량% 초과면 융빙을 방해하는 문제가 있을 수 있다.

폴리비닐알코올은 바인더로서의 역할을 하는 바, 수용액의 형태로 사용한다. 희석 농도는 0.01～0.03%(w/w) 농도로서, 물에 희석하여 수용액의 형태로 제조된 것을 사용한다. 폴리비닐알코올 수용액의 농도가 0.01% 미만이면 조성물내의 성분들을 바인더 해주는 효과가 매우 미미하고 0.03%보다 고농도로 희석되면 침전물이 생길 수 있다. 이같은 폴리비닐알코올 수용액을 전체 조성 중 40～70중량%, 바람직하게는 50～60중량%로 함유하는 바, 만일, 그 함량이 전체 조성 중 40중량% 미만이면 상대적으로 성분물질의 양이 늘어나야 하므로 극저온에서도 결빙이 안되나 경제성이 크게 떨어지며 70중량% 초과면 융빙효과가 현저히 감소하는 문제가 생길 수 있다.

에탄올은 어는점 강하 및 융빙제의 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 조성 중 5～15중량%, 바람직하게는 5～9중량%이다. 만일 에탄올의 함량이 전체 조성 중 5중량% 미만이면 어는점 강하 및 융빙효과가 줄어들고 15중량% 초과면 디소듐 숙시네이트의 부식방지 효과를 떨어뜨리는 문제가 있을 수 있다.

이와같은 조성으로부터 액상제설제를 제조하는 과정은 특별히 한정되는 것은 아니나, 먼저 다량의 물에 폴리비닐알코올을 용해시켜 일정 농도의 폴리비닐알코올 수용액을 제조한다. 이와같이 제조된 폴리비닐알코올 수용액을 교반기에 넣고 교반하면서, 여기에 포타슘 아세테이트를 넣어 교반한다. 그리고, 여기에 디소듐 숙시네이트를 넣고 교반하고, 그 다음 디포타슘 숙시네이트를 넣어 교반한다. 그리고, 여기에 에틸렌글리콜을 넣어 교반한 다음, 에탄올을 넣어 교반하면 본 발명의 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물을 제조할 수 있다. 각 조성의 교반은 10 내지 30℃에서 교반속도 1000 내지 1500 rpm 정도로 수행하는 것이 바람직하다.

이와같이 얻어진 본 발명의 액상제설제 조성물은 어는점이 -15 내지 -30℃로서, 제설과정에서 통상 용해된 눈이나 얼음이 녹아 도로 표면에 많은 수분을 만들게 되데, 본 발명의 액상제설제 조성물의 경우는 이 과정 기온이 다시 하강하더라도 재결빙 될 우려가 없다.

이와같은 본 발명의 제설제 조성물을 이용하여 제설작업을 수행하는 방법은, 차량에 탑재된 용기내에 수중펌프를 넣어 노즐을 통해 눈이 내린 정도에 따라 다양한 압력으로 일정시간당 분사되는 양과 분사속도를 조절하면서 제설작업을 하는 방법을 이용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

교반기에 0.01%(w/w) 폴리비닐알코올 수용액 55g을 넣고 교반하면서, 여기에 포타슘 아세테이트 19g을 넣어 교반하였다. 그 다음, 디소듐 숙시네이트 5g을 넣고 교반하고, 그 다음 디포타슘 숙시네이트 2g을 넣어 교반하였다. 그리고, 여기에 에틸렌글리콜 10g을 넣어 교반한 다음, 에탄올 9g을 넣어 교반하여 본 발명의 액상제설제 조성물을 제조하였다.

실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 2

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 함량으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 액상제설제 조성물을 제조하였다.

실험예

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2로부터 얻어진 액상제설제 조성물과, 종래 제설제로 사용되어온 염화칼슘 과의 제반성능을 비교하였다.

구체적인 평가사항 및 방법은 다음과 같다..

(1)부식성

50ml 바이알병에 시료를 10ml 씩 일정량을 넣고 공기가 통하도록 마개를 열고 , 여기에 은백색의 일반 클립을 넣어 클립이 2/3정도 시료에 잠기게 하여 부식이나타나는 시간을 관찰하여 부식성을 비교하였다. 염화칼슘은 25중량%수용액을 시료로 사용하였다.

(2)환경친화성

시료들을 모두 5중량%로 제조하여 어독성실험을 하였다. 사용된 생물체는 비교적 건강한 미꾸라지를 사용하여 생존기간을 가지고 염화칼슘과 비교하였다.

(3)경제성

각 시료의 조성비 마다 시약을 kg단위로 계산하여 염화칼슘과 경제성을 비교하였다.

(4)반응시간(제설효과)

100ml 비이커에 시료를 50ml 넣고 9ml로 제조된 얼음을 넣어 완전 융빙되는데 걸리는 시간을 측정였다. 염화칼슘은 고체 25g을 사용하였다.

상기와 같은 방법으로 평가한 결과를 다음 표 2에 요약하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액상제설제 조성물의 경우는 첫째, 기존의 염화칼슘이 매우 빠른 속도로 철을 부식시키며 콘크리트, 아스팔트 등도 부식시킴으로써 자동차, 교량은 물론 모든 도로시설물의 수명을 단축시키는 것과는 달리, 환경친화적인 화합물로서 염화물을 일체 사용하지 않기 때문에 부식성이 없어 차량 및 도로시설물의 수명을 연장시킬 수 있고, 둘째로 염화칼슘은 물에 용해되어 하천 및 토양에 유입되면서 수질오염 및 토양의 산성화를 유발하며, 도로변의 초목, 나무, 채소 등 식물을 고사시키고 동물의 발과 피부에 피부병, 가려움증을 유발하는 등 환경에 피해를 주는 것과는 달리, 환경이나 동식물에게 주는 피해가 적고 또한 비염화물계로서 콘크리트 구조물에 전혀 영향을 주지 않으며 토양 및 하천을 오염시키지 않고, 셋째로 기존 제설제는 염화칼슘만으로 제설작업을 할 경우 용해된 눈이나 얼음이 녹아 도로 표면에 많은 수분을 만들어 기온이 하강할 경우 더 넓은 지역을 빙판으로 만들 확률이 높아 2차적인 교통사고 위험을 발생시키는 반면, 눈과 얼음을 장시간 녹이면서 재결빙이 잘 되지 않으며 재결빙이 될 수 있는 수분의 양을 크게 감소시키므로 2차 교통사고 위험을 감소시킬 수 있으며, 넷째로 기존 제설제는 공기 중에 장시간 노출되면 수분을 흡수하여 큰 덩어리로 굳어버리므로 재설작업을 할 때 다시 분쇄하여야 하는 어려움이 있는 반면, 본 발명의 조성물은 액상형태이기 때문에 보관이 용이하고 분사가 편리하고, 다섯째 염화칼슘은 빠르게 녹으면서 지속성이 짧고 또한 염화칼슘이나 염화나트륨은 가격면에 서는 매우 저렴하지만 모래를 추가 살포해야 하고 수거를 위해 막대한 비용과 인력이 추가로 투입되고 도로 시설물 및 자동차의 부식과 토양, 하천, 동식물에 대한 환경파괴 등 간접 비용이 발생되는 반면, 눈, 얼음 표면에 잔류하여 지속적으로 반응함으로써 기존 제설제에 비해 제설효과가 장시간 지속되고, 또한 가격 면에서도 기존 제설제에 비해 크게 비싸지 않으며 추가비용이 발생하지 않고 시설물의 부식이나 환경파괴 등 간접비용이 없으므로 오히려 더욱 경제적이고, 여섯째 자체가 액상상태이기 때문에 살수가 용이하고 효과 측면에서도 제설, 제빙, 재결빙방지 등의 기능을 모두 수행할 수 있으며, 일곱 번째로 수입에 의존하는 특정의 제설제를 대체할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 등 제설에 유용한 조성물이다.

Claims (3)

1. 포타슘 아세테이트 10～20중량%, 디소듐 숙시네이트 3～10중량%, 디포타슘 숙시네이트 1～5중량%, 에틸렌글리콜 5～10중량%, 에탄올 5～15중량% 및 PVA 수용액 40～70중량%를 포함하는 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, PVA 수용액은 0.01～0.03%(w/w) 농도인 것임을 특징으로 하는 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 어는점이 -15 내지 -30℃인 것임을 특징으로 하는 비염화물계 저부식성 액제설제 조성물.