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폐활성탄으로 친환경 보도블럭 제조하는 혁신적 방법

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

특허명: 양이온 첨가제로 개질된 폐활성탄을 이용한 보도블럭 제조방법
대표 발명자: 이도균 교수
출원번호: 10-2022-0167624

발명의 배경 및 필요성

발명의 배경

활성탄은 고대 이집트와 선원들에 의해 천년 전부터 정수 기술로 사용되어 왔으며, 20세기에 들어서 물 처리, 공기 정화, 산업 공정 분야에서 그 활용이 크게 확장되었음
현재 활성탄은 가스 정화, 물 정화, 금속 추출, 의학, 하수 처리, 가스 마스크 및 호흡기의 공기 필터 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 수행함
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

기존 활성탄의 처리 문제와 포장 블록의 비효율성을 해결하고자 본 기술이 개발되었음
재활용된 활성탄을 활용하여 새로운 투수성 포장 블록을 제작함으로써 폐기물 재활용과 녹색 인프라의 융합을 실현하고 환경 지속 가능성에 기여함
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

사용된 활성탄을 재생하여 투수성 포장 블록을 제조하고, 오염물질을 제거한 후 재활용함
양이온성 첨가제를 혼합해 활성탄의 성능을 향상시켜 오염물질을 더 효과적으로 포집하고 유지함
재생 및 개질된 활성탄을 생분해 가능한 PLA 몰드에 압축하여 포장 블록을 형성함

기술의 장점

활성탄 재활용으로 폐자원 감소 및 지속 가능한 환경 보호 방안 제공
양이온성 첨가제 사용으로 활성탄의 오염물질 제거 성능 향상
생분해 가능한 재료 사용으로 환경 영향 최소화

실험 및 결과

실험 목적 및 방법

재생된 활성탄과 양이온성 첨가제가 혼합된 활성탄의 오염물질 제거 성능 평가
포장 블록 형태로 재활용된 활성탄의 효율성 확인
활성탄을 세척, 건조 및 멸균한 후 황산제일철 용액에 담가 개질하고, 3D 프린터로 제작한 PLA 몰드에 압축함

실험 결과

개질된 활성탄은 기존 활성탄보다 연못 물에서 E. coli 및 탁도를 더 효과적으로 제거함
황산제일철 농도 0.2M에서 최적의 흡착 성능을 보임
이 연구는 폐활성탄을 기능적인 포장 블록으로 전환하여 물 정화에 활용하는 지속 가능한 관리 방법을 제시함

발명의 활용 방안

친환경 도시 인프라 구축

비를 흡수하는 투수성 포장 블록으로 지하수 보충에 기여
도시 열섬 현상 감소와 냉각 효과 제공
물이 걸러지면서 오염 물질을 제거하는 자연 친화적인 물 순환 시스템 구현
폐 활성탄 재활용으로 환경 보호 및 비용 절감

도시 기반 시설의 지속 가능성 향상

내구성이 개선된 새로운 소재 또는 제조 공정 적용으로 도시 인프라의 수명 연장
유지보수 비용 절감 및 도시 미관 개선에 기여

기대효과

환경적 영향 감소

투수성 포장 블록을 통한 지하수 보충 증진 및 도시 열섬 현상 완화
빗물이 지하로 스며들며 오염 물질을 걸러내어 도시 물 순환의 질 개선
폐 활성탄 재활용으로 환경 오염 감소 및 자원 순환 경제에 기여

경제적 및 사회적 가치 창출

물 정화 시설에 대한 비용 절감
도시 기반 시설의 유지보수 비용 감소 및 인프라 안정성 확보

기술 혁신 및 시장 전망

내구성과 환경적 효과가 향상된 새로운 기술로 시장 경쟁력 강화
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

폐활성탄을 재활용하여 환경 보호에 기여하고 지속 가능한 환경 보호 방안을 제공합니다.

오염물질 제거 성능 향상

양이온성 첨가제를 사용하여 활성탄의 오염물질 제거 성능을 향상시킵니다.

환경 영향 최소화

생분해 가능한 PLA 몰드 사용으로 환경에 미치는 영향을 최소화합니다.

Weaknesses

재활용 과정의 복잡성

활성탄을 세척, 건조, 멸균하고 개질하는 과정이 복잡할 수 있습니다.

기술적 난이도

양이온성 첨가제의 혼합과 압축 과정이 기술적으로 까다로울 수 있습니다.

Opportunities

친환경 도시 인프라 구축 기여

투수성 포장 블록을 통해 지하수 보충에 기여하고 도시 열섬 현상을 감소시킬 수 있습니다.

물 순환 시스템 개선

물이 걸러지면서 오염 물질을 제거하는 자연 친화적인 물 순환 시스템을 구현할 수 있습니다.

Threats

기존 활성탄 기술과의 경쟁

기존 활성탄 기술과의 경쟁에서 시장 점유율을 확보해야 합니다.

재활용된 활성탄에 대한 시장 수용성

재활용된 활성탄에 대한 시장의 수용성이 낮을 수 있습니다.

Summary

Strengths

폐활성탄을 재활용하여 환경 보호에 기여하고, 오염물질 제거 성능을 향상시키며, 환경 영향을 최소화합니다.

Weaknesses

재활용 과정의 복잡성과 기술적 난이도가 존재합니다.

Opportunities

친환경 도시 인프라 구축에 기여하고, 물 순환 시스템을 개선할 수 있는 기회가 있습니다.

Threats

기존 활성탄 기술과의 경쟁과 재활용된 활성탄에 대한 시장 수용성 문제가 있습니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
인천대학교 산학협력단
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