요약
본 발명은 폐활성탄을 양이온 첨가제로 개질하여 투수성 보도블럭을 제조하는 새로운 방법을 제시합니다. 활성탄은 오래전부터 물과 공기 정화에 사용되어 왔으며, 이 기술은 활성탄의 재활성화 및 재활용을 통해 환경 지속 가능성에 기여합니다. 개질된 활성탄은 오염물질 제거 성능이 향상되고, 생분해 가능한 PLA 몰드를 사용하여 환경 영향을 최소화합니다. 실험 결과, 이 방법으로 제조된 보도블럭은 E. coli 및 탁도 제거에 더 효과적이었으며, 지하수 보충과 도시 열섬 현상 감소에 기여할 수 있습니다. 이 기술은 도시 인프라의 지속 가능성을 향상시키고, 환경적 및 경제적 가치를 창출할 것으로 기대됩니다.
기본 정보
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특허명: 양이온 첨가제로 개질된 폐활성탄을 이용한 보도블럭 제조방법
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대표 발명자: 이도균 교수
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출원번호: 10-2022-0167624
발명의 배경 및 필요성
발명의 배경
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활성탄은 고대 이집트와 선원들에 의해 천년 전부터 정수 기술로 사용되어 왔으며, 20세기에 들어서 물 처리, 공기 정화, 산업 공정 분야에서 그 활용이 크게 확장되었음
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현재 활성탄은 가스 정화, 물 정화, 금속 추출, 의학, 하수 처리, 가스 마스크 및 호흡기의 공기 필터 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 수행함
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환경 규제의 강화와 정화 공정에 대한 수요 증가로 인해 활성탄 산업이 지속적으로 성장하고 있으며, 환경 문제 해결과 비용 절감을 위해 활성탄의 재활성화 및 재활용에 대한 관심이 높아지고 있음
발명의 필요성
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기존 활성탄의 처리 문제와 포장 블록의 비효율성을 해결하고자 본 기술이 개발되었음
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재활용된 활성탄을 활용하여 새로운 투수성 포장 블록을 제작함으로써 폐기물 재활용과 녹색 인프라의 융합을 실현하고 환경 지속 가능성에 기여함
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이 기술은 폐기될 위기에 있는 재료에 새로운 가치를 부여하고, 도시 인프라를 강화하여 오염 문제와 수자원 관리에 효과적으로 대응할 수 있는 다기능 재료 개발의 일환임
구현방법
기술의 원리 및 구현
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사용된 활성탄을 재생하여 투수성 포장 블록을 제조하고, 오염물질을 제거한 후 재활용함
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양이온성 첨가제를 혼합해 활성탄의 성능을 향상시켜 오염물질을 더 효과적으로 포집하고 유지함
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재생 및 개질된 활성탄을 생분해 가능한 PLA 몰드에 압축하여 포장 블록을 형성함
기술의 장점
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활성탄 재활용으로 폐자원 감소 및 지속 가능한 환경 보호 방안 제공
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양이온성 첨가제 사용으로 활성탄의 오염물질 제거 성능 향상
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생분해 가능한 재료 사용으로 환경 영향 최소화
실험 및 결과
실험 목적 및 방법
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재생된 활성탄과 양이온성 첨가제가 혼합된 활성탄의 오염물질 제거 성능 평가
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포장 블록 형태로 재활용된 활성탄의 효율성 확인
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활성탄을 세척, 건조 및 멸균한 후 황산제일철 용액에 담가 개질하고, 3D 프린터로 제작한 PLA 몰드에 압축함
실험 결과
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개질된 활성탄은 기존 활성탄보다 연못 물에서 E. coli 및 탁도를 더 효과적으로 제거함
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황산제일철 농도 0.2M에서 최적의 흡착 성능을 보임
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이 연구는 폐활성탄을 기능적인 포장 블록으로 전환하여 물 정화에 활용하는 지속 가능한 관리 방법을 제시함
발명의 활용 방안
친환경 도시 인프라 구축
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비를 흡수하는 투수성 포장 블록으로 지하수 보충에 기여
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도시 열섬 현상 감소와 냉각 효과 제공
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물이 걸러지면서 오염 물질을 제거하는 자연 친화적인 물 순환 시스템 구현
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폐 활성탄 재활용으로 환경 보호 및 비용 절감
도시 기반 시설의 지속 가능성 향상
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내구성이 개선된 새로운 소재 또는 제조 공정 적용으로 도시 인프라의 수명 연장
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유지보수 비용 절감 및 도시 미관 개선에 기여
기대효과
환경적 영향 감소
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투수성 포장 블록을 통한 지하수 보충 증진 및 도시 열섬 현상 완화
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빗물이 지하로 스며들며 오염 물질을 걸러내어 도시 물 순환의 질 개선
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폐 활성탄 재활용으로 환경 오염 감소 및 자원 순환 경제에 기여
경제적 및 사회적 가치 창출
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물 정화 시설에 대한 비용 절감
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도시 기반 시설의 유지보수 비용 감소 및 인프라 안정성 확보
기술 혁신 및 시장 전망
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내구성과 환경적 효과가 향상된 새로운 기술로 시장 경쟁력 강화
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도시 인프라 개선에 대한 지속적인 수요를 바탕으로 한 높은 시장 잠재력
시장 동향
녹색산업 시장 동향
기술 SWOT 분석
Strengths
환경 보호 및 지속 가능성 기여
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폐활성탄을 재활용하여 환경 보호에 기여하고 지속 가능한 환경 보호 방안을 제공합니다.
오염물질 제거 성능 향상
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양이온성 첨가제를 사용하여 활성탄의 오염물질 제거 성능을 향상시킵니다.
환경 영향 최소화
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생분해 가능한 PLA 몰드 사용으로 환경에 미치는 영향을 최소화합니다.
Weaknesses
재활용 과정의 복잡성
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활성탄을 세척, 건조, 멸균하고 개질하는 과정이 복잡할 수 있습니다.
기술적 난이도
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양이온성 첨가제의 혼합과 압축 과정이 기술적으로 까다로울 수 있습니다.
Opportunities
친환경 도시 인프라 구축 기여
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투수성 포장 블록을 통해 지하수 보충에 기여하고 도시 열섬 현상을 감소시킬 수 있습니다.
물 순환 시스템 개선
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물이 걸러지면서 오염 물질을 제거하는 자연 친화적인 물 순환 시스템을 구현할 수 있습니다.
Threats
기존 활성탄 기술과의 경쟁
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기존 활성탄 기술과의 경쟁에서 시장 점유율을 확보해야 합니다.
재활용된 활성탄에 대한 시장 수용성
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재활용된 활성탄에 대한 시장의 수용성이 낮을 수 있습니다.
Summary
Strengths
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폐활성탄을 재활용하여 환경 보호에 기여하고, 오염물질 제거 성능을 향상시키며, 환경 영향을 최소화합니다.
Weaknesses
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재활용 과정의 복잡성과 기술적 난이도가 존재합니다.
Opportunities
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친환경 도시 인프라 구축에 기여하고, 물 순환 시스템을 개선할 수 있는 기회가 있습니다.
Threats
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기존 활성탄 기술과의 경쟁과 재활용된 활성탄에 대한 시장 수용성 문제가 있습니다.
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