기 술 분 야

본 발명은 건설폐기물의 재활용 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건설폐기물(또는, 건축폐기물)의 파쇄 및 분류작업으로 철재, 토사, 석분, 골재를 분류 선별하여 재활용함으로써, 매립지에 매립될 건설폐기물의 양을 줄이고 재활용 가능한 자원을 다시 회수할 수 있는 건설폐기물의 재활용 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

배 경 기 술

오늘날, 도시의 재개발과 더불어 건물의 노후 및 기능 저하에 의한 건물의 해체와 도로의 보수가 증가함에 따라 폐 콘크리트나 폐 시멘트, 혹은 건설 쓰레기와 같은 건설폐기물들이 다량으로 배출되고 있다. 이 같은 건설폐기물들은 적절한 처리시스템을 통해 처리되어야 함에도 불구하고 불법 매립 및 불법투기 등과 같이 부적절하게 처리됨으로써 환경
오염 문제 및 다양한 사회문제를 일으키고 있다. 따라서 다량으로 발생하는 건설폐기물 중에서 불필요한 쓰레기는 분리하여 폐기하고 나머지 자원을 재활용하는 것은 자원 및 에너지 절약 측면뿐만 아니라 환경보호 측면에서도 그 중요도가 높다고 할 수 있다.
그러나 현재까지도 건설폐기물을 처리하기 위한 별도의 대안이나 구조적인 시스템이 잘 갖추어지지 않고 있기에 건설폐기물들이 도로의 기층, 보조기층재, 콘크리트용 골재 및 우수한 도시 기반 형성재로 재활용될 수 있음에도 불구하고 재활용되지 못하는 실정에 있다.
일반적으로, 건설폐기물의 재활용 및 처리시스템은 건설폐기물을 파쇄하고 토분, 금속류, 부유물질 등 기타 쓰레기를 제거한 다음, 유용한 재생골재만을 소요입경별로 분리하는 시스템으로 이루어진다. 이러한 시스템은 건설폐기물을 파쇄하는 방법 및 장치, 재생골재를 소요 입경별로 분리하는 방법 및 장치, 쓰레기를 분리하여 제거하는 방법 및 장치들이 핵심기술이라 하겠다.

건설폐기물 중 쓰레기를 분리하는 방법 및 장치로는, 재생골재와 쓰레기의 무게차에 따라 물의 부력을 이용하는 것과 풍력을 이용하는 것이 있었다. 물의 부력을 이용하는 장치는 물 세척을 함으로써 재생골재가 깨끗해지고 먼지가 발생하지 않는 장점이 있으나 폐수처리가 어렵고 기계에 물이 묻을 경우 파손될 위험이 있는 등 관리가 어렵고 겨울에 기계가 얼어 작업할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 반해 풍력을 이용하는 장치는 폐수처리의 부담이 없는 장점이 있으나, 비산먼지가 발생하여 비산먼지를 제거하기 위한 살수시설이 별도로 필요한 문제점이 있었다.
비산먼지를 발생하지 않게 하거나 억제할 수 있는 재생골재로부터 쓰레기를 분리하는 장치로서 폐 골재를 재생하기 위한 분리장치가 대한민국특허청 등록실용신안 등록번호 20-0204210호에 공개되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 폐 골재를 재생하기 위한 분리장치는 분쇄기(10)를 이용하여 일정한 크기의 분쇄골재를 만든 후 이를 컨베이어(12)와 같은 이송수단으로 진동 평활장치(14)에 공급하여 분쇄골재를 고르게 펼친다.
그런 다음, 자유 낙하시켜 저장조 컨베이어(16)를 통해 골재 저장조(18)에 저장되도록하며, 진동 평활장치(14)의 하측에서 송풍기(20)가 일정한 속도의 공기를 분사하여 분쇄골재보다 가벼운 종이류가 분리되도록 하고 진동 평활장치(14)의 끝단에 근접되게 설치된 분리드럼(22)에 의하여 나무 조각 등이 분리되어 이물질 저장조(24)에 저장되도록 하였다.
그러나 이러한 종래의 폐 골재를 재생하기 위한 분리장치의 경우, 분쇄기(10)를 사용하여 건설폐기물을 분쇄한 다음, 후공정의 장치들을 통해서 쓰레기와 재생골재를 분리하고 있으나, 건설폐기물의 입자크기에 무관하게 파쇄하여 처리하고 있기 때문에 파쇄에 따른 전력의 소비가 높을 뿐만 아니라 실제로 건설폐기물을 처리하는 데에 그 실효성이 떨어진다.
한편, 호퍼에서 제공된 건설폐기물을 곧바로 파쇄하지 않고 후공정에서 파쇄하는 방법 역시 공지되어 있기는 하지만, 이럴 경우에도 건설폐기물을 그 입자별로 분류하지 않고 공정을 순환시키기 때문에 쓰레기가 처리되고 남은 재생골재를 입자별로 구별하여 재생하기에 다소 무리가 따른다.
또한, 종래의 건설폐기물 재활용 설비의 처리공정은 호퍼에 건설폐기물을 투입할 시발생하는 분진과 토분을 제거 및 분리하지 못하고, 이물질의 제거가 불가능하며, 수개의 파쇄장치의 설치로 인한 시설비의 상승과 분진발생에 대한 처리공정이 부족하여 인근지역의 민원을 발생시키며, 필요 이상의 장치의 투입과 합리적이지 못한 처리공정으로 인해 전력소모량과 설치면적이 과대해지는 문제가 있다.
또한, 스크린 망을 통하여 소정의 골재를 분리하는 장치에서는 설비장치가 복잡하고 분리수거를 위한 작업공정이 불편하며 고가의 설비비용으로 경제적인 부담이 따르는 문제점이 있다.

해결하려는 과제

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 건설폐기물에 포함되어 있는 가연물(목재, 종이, 섬유재, 플라스틱, 비닐, 합성수지재 등) 및 철재류를 선별하여 분리하고 가연물이 분리된 건설폐기물을 분쇄하여 골재 크기별로 분리함으로써, 매립지에 매립될 건설폐기물의 양을 줄이고 재활용 가능한 자원을 다시 회수할 수 있는 건설폐기물의 재활용 처리 장치 및 그 방법을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

발명의 효과

본 발명에 따르면, 건설폐기물에 포함되어 있는 가연물(목재, 종이, 섬유재, 플라스틱, 비닐, 합성수지재 등)과 철재류를 선별하여 분리함으로써, 매립지에 매립될 건설폐기물의 양을 줄이고 재활용 가능한 자원을 다시 회수하여 재활용할 수 있게 되므로 건설폐기물의 증가에 따른 환경 오염을 방지할 수 있다.
또한, 건설폐기물을 파쇄하여 골재를 제작하는 건설폐기물의 재활용 처리 장치를 컴팩트하게 제작함과 아울러 각종 쓰레기의 배출 및 수집 등이 용이하게 하고, 이물질이 거의 포함되지 않는 우수한 골재를 채취 및 생산할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

건설폐기물의 재활용 처리 장치의 실시 예

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 건설폐기물의 재활용 처리 장치의 구성도이다.
상기 건설폐기물의 재활용 처리 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 분쇄기(110), 제1컨베이어(120), 이물질분리기(130), 제2 분쇄기(140), 제2 컨베이어(150), 물 분사기(160), 가열기(170), 제3 분쇄기(180), 제1 스크린(190), 제2 스크린(200), 제3 컨베이어(210), 제1 적재함(220), 제2 적재함(230), 제3 적재함(240)을 포함하고 있다.
상기 제1 분쇄기(110)는 건설폐기물의 폐콘크리트 덩어리를 후공정으로 운반 및 처리를 용이하게 하기 위하여 1차 파쇄하는 장치이다. 상기 제1 분쇄기(110)에서 1차로 분쇄된 건설폐기물은 상기 제1 컨베이어(120)를 통해 상기 제2 분쇄기(140) 쪽으로 이송된다.

건설폐기물의 재활용 처리 장치의 다른 실시 예

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 건설폐기물의 재활용 처리 장치의 구성도이다.
상기 건설폐기물의 재활용 처리 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 분쇄기(110), 제1컨베이어(120), 이물질 분리기(130), 제2 분쇄기(140), 제2 컨베이어(150), 물 분사기(160), 가열기(170), 제3 분쇄기(180), 제1 스크린(190), 제2 스크린(200), 제3 컨베이어(210), 제1 적재함(220), 제2 적재함(230), 제3 적재함(240)을 포함하고 있으며, 상기 이물질 분리기(130)의 후단(또는, 선단)에 금속 선별기(250)가 설치되어 있다.
상기 금속 선별기(250)는 상기 제1 컨베이어(120)에 의해 이송되는 건설폐기물에 포함된 철재류를 선별하는 장치로서, 상기 이물질 분리기(130)의 후단 또는 선단에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 금속 선별기(250)는 자석 또는 금속 감지센서를 통해 상기 건설폐기물에 포함된 철재류를 선별하도록 구성되어 있다.

이물질 분리기(130)의 예

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 이물질 분리기(130)의 예를 나타낸 구성도
목재와 같은 1종 가연물과 종이 등의 2종 가연물은 대부분 그 비중이 가볍기 때문에 물에 넣었을 때 부유하는 특성이 있다. 반면에, 골재, 콘크리트 분쇄물, 금속류, 유리 등의 비가연물은 무거운 비중으로 인하여 물에서 가라앉게 된다. 이러한 특성에 기초하여 본 발명의 이물질 분리기(130)는 건설폐기물을 이송하는 컨베이어가 물속을 통과하도록 구
성하여 건설폐기물 속에 포함된 가연물을 분리하도록 하였다.
도 4를 참조하면, 상기 이물질 분리기(130)는 물이 담겨있는 수조 형태로 구성되어 있고, 건설폐기물을 이송하는 제1 컨베이어(120)가 수조의 물속을 통과하도록 역 사다리꼴 또는 오목 형상으로 구성되어 있다. 이에 의해, 상기 제1 컨베이어(120)에 의해 이송되는 건설폐기물이 물속을 통과할 때 상기 건설폐기물에 포함된 목재, 종이, 섬유재, 플라스
틱, 비닐, 합성수지재 등의 가연물이 물 위로 떠오르면서 분리된다.
상기 이물질 분리기(130)는 상기 제1 컨베이어(120)에 의해 건설폐기물이 물속을 통과할 때 상기 건설폐기물에 포함된 가연물이 물 위로 부유하는 것을 도와주기 위해 복수 개의 폭기조(132)를 구비하고 있다. 즉, 상기 폭기조(132)는 수조 내부에 채워져 있는 물의 수면 방향으로 기포를 발생하도록 구성되어 있으며, 가연물의 부유효과를 더욱 상승시켜 가연물 수거 공정의 효율성을 높일 수 있게 된다.

이물질 분리기(130)의 다른 예

도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 이물질 분리기(130)의 다른 예를 나타낸 구성도이다.
상기 이물질 분리기(130)의 다른 예는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 컨베이어(120)에 의해 이송되는 건설폐기물에 송풍기(133) 바람을 불어 건설폐기물에 포함된 이물질 또는 가연물을 분리하도록 구성할 수 있다. 이때, 상기 송풍기(133)는 복수 개로 구성할 수 있으며, 상기 제1 컨베이어(120)의 상부 또는 측면 방향에 설치할 수 있다.

이물질 분리기(130)의 또 다른 예

도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 이물질 분리기(130)의 또 다른 예를 나타낸 구성도이다.
상기 이물질 분리기(130)의 또 다른 예는 도 6에 도시된 바와 같이, 높이가 다른 2개의 컨베이어(120) 사이에 낙하하는 건설폐기물에 송풍기(133) 바람을 불어 건설폐기물에 포함된 이물질 또는 가연물을 분리하도록 구성할수 있다. 여기서도, 상기 송풍기(133)는 복수 개로 구성할 수 있으며, 컨베이어의 상부 또는 측면 방향에 설치할 수 있다.

가열기(170)의 실시 예

도 7은 도 2 및 도 3에 도시된 가열기(170)의 예로서, 마이크로파 조사기를 나타낸 구성도이다.
상기 가열기(170)의 예로서 구성된 마이크로파 조사기는 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로파를 생성하는 마그네트론(171)과, 상기 마그네트론(171)에서 생성된 마이크로파를 도파관(172)을 통해 입력받아 상기 건설폐기물에 분사시키는 분사부(173) 및, 상기 마그네트론(171)의 전류 량을 제어하여 마이크로파의 세기를 조절하는 제어부(미도시)를 포함하고 있다.
상기 마이크로파 조사기는 상기 물 분사기(160)에 의해 수분이 흡수된 폐콘크리트의 몰탈 부분에 마이크로파를 조사하여 몰탈에 흡수된 수분을 가열시킴으로써, 흡수된 수분의 열팽창에 의해 폐콘크리트의 몰탈 부분에 균열이 발생하도록 하는 역할을 한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 마그네트론(171)에 인가되는 전류의 양을 조절하여 마이크로파의 조사량을 제어한다. 그리고, 상기 마그네트론(171)은 상기 제어부에서 인가된 전류를 기초로 마이크로파을 생성시키는 것으로서, 전원을 인가함에 따라 음극으로 방출되는 열전자가 전자계에 의해 마이크로파을 생성하고, 생성된 마이크로파를 상기 도파관(172)을 통해 출력하여 상기 폐콘크리트의 몰탈 부분에 공급된 수분을 가열하는 열원으로 사용하게 된다. 상기 분사부(173)는 상기 도파관(172)을 통해 전달된 마이크로파를 상기 마이크로파 조사기 내부에 고르게 분사시키는 역할을 한다.
한편, 상기 가열기(170)는 도 6에서 설명한 마이크로파 조사기 이외에 전열선(코일)을 이용하여 열을 발생하는 전열 가열기 등을 사용하여 구성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 건설폐기물의 재활용 처리 장치 및 그 방법은 건설폐기물에 포함되어 있는 가연물(목재, 종이, 섬유재, 플라스틱, 비닐, 합성수지재 등) 및 철재류를 선별하여 분리하고 가연물이 분리된 건설폐기물을 분쇄하여 골재 크기별로 분리함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.