초고속 초저렴 폐수처리 장치 가능기술(4) 폐수처리 및 공기정화 기술

최근 국내에서도 환경규제가 강화되면서, 소량의 폐수(100 리터 이하/)를 방류하는 스팀세차 업종 등에 대해서도 폐수처리 설비를 갖추도록 단속하고 있습니다. 이러한 폐수의 무단방류 단속 조치는 앞으로 지속적으로 강화되어 갈 것입니다. 그렇지만 이러한 문제를 영세업자들이 자체적으로 해결할 수 있는 한계가 있는 문제이므로, 장비비 800 만원 이하/대 로 제작할수 있는 해결방안에 대해서 정부의 기술개발 연구비(인건비 1억5천, 시제품 제작(금형비 포함) 1억 5천)의 투자가 이루어져야 합니다이러한 분야에 공급 가능한 폐수처리 장치는 다음의 특성이 있어야 합니다.

1. 폐수의 성상이 어느 정도는 비슷해야합니다.

2. 처리 장치의 크기가 작아야 합니다.

3. 처리속도가 아주 빨라야 합니다. (2t 이상/일) 

4. 처리 장치의 가격이 아주 저렴해야 합니다. (800 만원 이하/대)

5. 오존 발생 등 제 2의 공해 문제가 없어야 합니다.

이러한 스팀세차장 등에 활용가능한 초소형 초고속 초저렴 폐수처리 장치 가능기술에 대해 몇가지 기술을 시리즈로 소개하오니 참고 바랍니다.

앞에서 초고속 폐수처리를 무기물로 하는 것에 대해 이야기 했었습니다. 그리고 3년의 각고 끝에 4가지의 배합 조성물을 개발 했다는 것도 이야기 했었습니다. 오늘은 4가지 중 마지막 처리제인 수용성 색소를 초고속으로 흡착 침전시키는 처리제를 소개하겠습니다.

최근에 독일 유명 화학소재 제조회사와 손잡고 국내 업체들(페인트 회사 등)에 분산제, 레벨링제와 같은 화학제를 수입 판매하는 분이 면담을 원해서 만났습니다. 저를 찾아온 이유는 수용성 절삭유 처리제에 대한 블로그 글을 보고 확인 차 온 것입니다. 이분은 폴리머로 수용성 절삭유를 물과 분리하는 처리제를 수입 공급하는데, 제가 개발한 무기응집제의 정보를 얻기 위해서 입니다. 이 분과 이야기 하면서 갑자기 제가 15년 전에 가졌던 꿈이 다시 생각났습니다. 제가 그 당시 낮에는 정부의 표면처리 기술개발 연구를 연구원에서 하고, 저녁에는 집에서 자연에 존재하는 무기물인 흙과 같은 것으로 온갖 종류의 폐수를 한 번에 처리할 수 있는 기술이 틀림없이 있으며, 그것을 개발하고 만다는 꿈으로 열심히 실험을 했었습니다. 왜냐하면 유기물인 수용성 폴리머로 할 경우 폐수처리 후에 잔존하는 유기물이 COD를 높일 수 있고, 친 환경적인 원료가 아니기 때문입니다. 무기물로 처리하면 슬러지가 많이 나온다고 말들을 하는데, 슬러지가 부피 상으로는 커 보이지만 대부분이 수분이므로 필터프레스로 압축하면 양이 많지 않고 슬러지에 절삭유와 무기물만 섞여 있으므로 재활용의 가능성도 큽니다.

그래서 친 환경적인 무기물로만 오랜 시간을 쓰레기 침출수, 연초공장 니코틴 함유 폐수, 도금 폐수(시안, 크롬 혼합폐수), 피혁 폐수, 염색 폐수, 아미노산 폐액 폐수를 초고속으로 처리할 수 있는 방법을 연구했습니다. 제가 개발한 무기물을 초기에 사용하면 처리비가 상당히 절약될 수 있는 방법도 개발했습니다.

그러나 제 마음속에 뭔가 부족하고 불만적인 요소가 있었습니다. 그것은 폐수의 색소 제거 문제였습니다. 이것은 무기물 처리제로서는 한계가 있었습니다. 지금까지 나온 색소 제거 처리 기술들 말고 무기처리제로 완벽하게 한방에 해결할 방법이 없을까 하는 고민을 하기 시작했습니다.

코카콜라를 마실 때 마다 검은 빛을 띠는 색소가 무엇인지 궁금했습니다. 조선간장을 볼 때 마다 색깔을 내는 색소가 무엇일까 궁금했습니다. 그래서 원 액과 반응하지 않고 색소만 잡을 수 있는 무기응집제를 연구하기 시작했습니다. 실패만 매일 하던 어느 날 콜라, 간장, 먹물, 우유 등(아래 사진 참조)을 바이엘에 담은 후 유기물과 반응을 시킨 무기물을 넣고 흔드는 순간 놀라운 일이 일어났습니다. 색소만 잡혀서 그대로 침전하고 맑은 물이 위에 있는 것입니다. 그때의 제 기분은 여러분은 상상을 못하실 것입니다. 저는 소리 쳤습니다. 야 찾았다고 ~~

그때 처리한 바이엘 샘플들을 밀봉하여 캐비넷에 넣어 둔지 15년 만인 최근에 꺼내서 본 순간 또 한 번 놀랐습니다. 침전된 상태 그대로 15년 동안 있었는 것입니다. 색깔은 약간 바랬지만 거의 변화가 없는 모습이었습니다. 아래에 사진을 첨부했습니다. 제가 이 처리제 이름을 미라클로 작명을 붙였습니다. 저에게는 그 때 그 흥분되었던 환희의 순간이 기적의 순간이었기 때문입니다. 그 후에 무기 폐수처리제 연구는 더 할 내용이 없어서 종결 했습니다.

 

본 처리제의 적용 분야는 수입하는 고가의 수용성 제품의 색소의 성분을 알고 싶은 경우, 분리하기가 불가능 하다고 생각되는 수용성 색소 추출 필요성 있을 때 등 입니다. 침전된 색소는 필터링으로 분리하여 수거하고, 침전되어 있던 사용된 처리제는 간단한 재생처리 후 재사용 가능합니다.

사진 색소 제거제로 응집 침전시켜 맑은 물을 만든 샘플 일부(15년 전 처리 된 샘플들 보관하였다가 최근 촬영했는데 색깔이 바랬지만 침전 상태 변화가 거의 없음) 왼쪽부터 질산철, 먹물, 은도금액, 황산니켈, 우유, 유기폐수, 메칠렌 블루, 도금단지 저농도폐수, 콜라

사진 색소 제거제로 응집 침전시켜 맑은 물을 만든 샘플 일부(15년 전 처리 된 샘플들 보관하였다가 최근 촬영했는데 색깔이 바랬지만 침전 상태 변화가 거의 없음) 왼쪽부터 황산구리, 시안화금, 메칠렌블루, 나무액즙, 간장, 프린트 잉크,암모니아, 질산철, 간장



표면처리 분야 기술 개발에 기술고문이 필요한 업체 공지사항

중소기업 기술연구소의 표면처리 분야 기술 개발에 비상임 또는 상임기술고문이 필요한 업체는 제 메일(nepalhan@hanmail.net)로 연락바랍니다.


결함 많은 소재상의 무결점 고내식 도금용 세라믹 하지처리 기술 미래형 표면처리 기술

다이캐스팅 부품 및 주물 부품 등의 기공이 많은 부품 표면에 내식성이 우수한 무결점 도금을 하기 위해서는 부품 표면에 존재하는 많은 기공들을 모두 제거해야 하는데, 이를위하여 도금 층과의 밀착성이 아주 우수한 수용성 나노베이스 세라믹 코팅을 하는 기술이 있습니다.
이 코팅을 하게 되면 결함이 있는곳에 선택적으로 반응하여 메꾸어 주면서 도금층과 친화력이 좋은 표면 특성을 만들어 냅니다. 이러한 세라믹층위에 도금을 하게되면 도금층이 금속 모재와 분리되어 있으므로서 갈바닉 부식이 일어나지 않으므로 내식성이 아주 높아집니다. 그리고 고경도의 세라믹층이 모재를 보호함으로서 내열 내마모에도 상당히 우수한 특성을 나타낼 수 있습니다. 사진은 세라믹 층 상에 구리 무전해 도금을 한 후 크롬도금을 한 샘플의 단면 조직입니다.

사진 일반 주강 위에 세라믹 코팅후 도금한 샘플 단면 조직사진


휴대폰, LED 부품 등에 필요한 저렴하면서 열전달 및 방열성이 높은 코팅 기술 반도체 LED등 관련 표면처리기술

국내의 에너지 상황이 날로 악화되고 있어서, 아주 추운 날씨나 아주 더운 날씨에 전기를 꼭 써야 될 때, 전기쓰는 양을 줄이라고 범국민 적으로 홍보를 하는 횟수가 늘어나고 있습니다. 이유는 에어콘이나 히터의 전기 소모가 크게 증가하기 때문입니다. 
에너지 절감이라는 큰 화두에 항상 빠지지 않는 것은 어떻게 하면 더울때 더운에너지를 찬쪽으로 또는 그 반대로 빨리 이동시켜서 열을 뺏거나 주는가의 열전달 기술입니다 이러한 열전달 기술의 핵심은 소재의 표면에 열전달 해야 되는 매체를 놓았을때 그 소재의 반대편 쪽으로 열전달이 얼마나 빨리 이동할 수 있느냐의 표면처리 기술입니다. 
이러한 기술을 바탕으로 만든 부품이 히트파이프입니다. 
히트파이프의 열전달 속도는 (다른 어떠한 부가되는 장치없이 무동력으로) 구리 금속의 열전달 속도의 60 ~70 배로 이동할 수 있으며, 30 cm 거리를 거의 3 ~ 4초 내에 한쪽 끝의 온도와 유사한 온도로 반대편 차가운 쪽으로 전달되는 굉장히 빠른 열전달 특성이 있습니다.  히트 파이프의 핵심 기술은 윅(wick)을 만드는 기술입니다.
미국에서 히트파이프를 가장 많이 사용하는 분야는 제습기나 태양열 장비, 보일러, 에어콘, 자동차, 전철, 기관차 등 교통수단으로, 온도 조절 때문에 많이 사용되고 있습니다. 그러나 점차 통신장비와 컴퓨터 등이 고 성능화 됨에 따라 이에 의한 열방출 문제와 LED 보급에 의한 열방출 문제로 히트파이프가 형태가 복잡해지고 소형화 되어야 될 필요성이 크게 증가하고 있습니다. 
이로 인하여
열방출 부분을 가공하여 판상이나 복잡한 형상의 형태를 만든후 최종적인 마무리 공정에서 내부 벽면을
윅(wick)을 만들어야 되는 시대가 되었습니다.

이러한 문제를 해결하는 기술로 제가 개발한 본 방열용 윅(wick) 대체용 세라믹 코팅기술은 어떠한 형태이든 그 형태의 내부에 세라믹을 형성 할 수 있는 코팅액을 넣어 벽면을 반응시켜 고성능의 세라믹 코팅 wick을 형성시킬 수 있습니다.  이 기술의 특징은 사이즈와 형태가 어떠한 모양이든 엄청나게 크든 아주작든 상관 없이 코팅액이 들어갈 수 있는 입구만 있으면 가능 합니다. 
본 기술이 적용될 수 있는 분야는 컴퓨터, 통신장비, LED 방열판, 각종 에어컨 등의 냉열기기 부품, 각종 제습기의 핵심부품, 각종 히터의 열전달 부품 등과 기계 장비등의 고열부분의 과열방지 부품, 각종 금형의 균일온도 조절용, 금형의 온도 제어용 고속 방열 또는 고속 가열용 부품 등에 사용 가능합니다.
                                                                    사진 열방출용 세라믹 코팅층 표면

알루미늄 다이캐스팅 부품의 양극산화 피막처리 기술 고내식 표면처리 기술

40 대 초반의 나이에 무전해 도금 기술이 너무 좋아서 다니던 대기업을 그만두고 삼성에 다니던 친구를 불러내어서, 도금 단지 내에 조그만 임대 공장을 시작하여 몇 년 되지 않은 사장님을 1990 년 대 초에 만났습니다. 삼성 다니던 사장님의 친구는 구매 쪽에서 일을 맡은 경험이 있어서 영업을 맡아서 무전해 니켈 인(Ni-P) 도금 부품들을 영업해 오면 이 부품들을 자기들이 나름데로 최적화한 도금 공장에서 무전해 도금하여 납품 하고 있었습니다.

그러던 1993년 초 어느 날 이 사장님이 저를 찾아 왔습니다. 알루미늄 다이캐스팅 부품(ADC 12종) 양극산화 피막처리를 할 수 있느냐 하는 것입니다. 그리고 염수분무 시험에도 72 시간을 견뎌야 된다는 것입니다. 그 회사는 반자동으로 무전해 도금 라인을 만들어 더 이상 탱크를 설치할 공간도 없는 것을 아는데, 자기들이 생산하려고 한다는 것입니다. 조그만 탱크를 만들어 자기들이 해 보니까 양극산화 피막이 되지 않고, 피막 처리한 부품 표면에 손으로 닦으면 검은 가루가 뭍어 나온다는 것입니다.

소재를 개발하는 사람들은 소재의 물성 개선에만 신경을 쓰다보니 상품으로서의 중요한 가치가되는 내구성, 외관등을 위한 표면처리에 대해서 무시함으로 표면처리 문제를 나중에 알고 해결하지 못해서 응용범위가 아주 제한되는 경우가 많습니다.  예를들면, 한때 국내에 시끄러웠던 리퀴드 메탈이라든가, 마그네슘 칼슘 합금 같은 것이 대표적인 예입니다.

알루미늄 다이캐스팅 합금 중에 ADC 12종은 실리콘 성분이 약 12 % 정도 포함되어 있는데, 그 이유는 다이캐스팅 할 때 유동성이 좋아서 복잡한 부품들을 불량 없이 만들어 낼 수 있는 장점이 있어서 가장 많이 사용되는 합금입니다. 그러나 실리콘 성분이 많게 되면 부품의 표면에 실리콘의 함량이 높아서 양극산화 피막 처리 시 실리콘의 방해로 피막 형성 효율이 아주 나쁘게 됩니다. 그래서 일반 양극산화피막 조건으로 처리를 할 경우 거의 피막은 생성되지 않고 스머트만 표면에 발생되어 검은 때 같은 스머트가 불 균질 하게 표면에 덮여서 부품을 폐기처분 할 수 밖에 없게 됩니다. 그 당시에는 국내 아노다이징 공장들이 여기에 대해 제데로 된 기술이 없었고, 또 염수분무 72 시간 이상이라는 조건 또한 큰 관문이었습니다.

이 회사에 수탁과제로 기술개발 계약을 하고 기술개발을 완료해 주었습니다.

그 후에 이 회사는 그 기술로 바로 엄청난 양의 프로젝터 덮게를 납품해서 성공하고 알루미늄 사출 공장까지 지어 성공했습니다. 저한테 의뢰할 때 이미 아이템이 정해져 있었는데 그 말은 하지 않은 것입니다.

아래 사진은 알루미늄 다이캐스팅 부품을 양극산화 처리 후 단면을 잘라서 전자현미경으로 관찰한 사진입니다. 표면의 실리콘 성분은 피막이 형성되지 않았으며 알루미늄 부분만 양극산화 피막이 형성된 것을 알 수 있습니다. 



사진 ADC 12종 합금의 양극산화 피막 처리 후의 단면 조직 사진


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