초음파 담수 세척장비, 바닷모래 염도 0.04%로 낮춰 New ultrasonic device slashes sea sand salinity to 0.04% for safe construction use

New ultrasonic device slashes sea sand salinity to 0.04% for safe construction use

Sea sand is increasingly important for construction as river sand shortages grow. Ultrasonic desalination provides a faster, more sustainable solution to this global challenge.

The construction industry worldwide faces a growing shortage of river sand, a critical material for building roads, bridges, and harbors.

As river sand becomes increasingly restricted due to environmental regulations and overextraction, builders are turning to sea sand as an alternative.

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초음파 바다모래 세척 장비 프로토타입

안전한 건설 사용을 위해 바닷모래 염도 0.04%로 낮춰

강모래 부족 현상이 심화됨에 따라 건설 현장에서 바닷모래의 중요성이 점점 커지고 있습니다. 초음파 담수화는 이러한 지구적 문제에 대한 더 빠르고 지속 가능한 해결책을 제시합니다.

전세계 건설 산업은 도로, 교량, 항구 건설에 필수적인 자재인 강모래가 점점 부족해지는 문제에 직면해 있습니다.

환경 규제와 과도한 채취로 인해 강모래에 대한 제한이 점차 커지면서 건설업체들은 대안으로 바닷모래를 선택하고 있습니다.

그러나 바닷모래에는 높은 농도의 염분이 함유되어 있어 철근 콘크리트의 철근을 부식시켜 구조물의 수명과 안전성을 위협할 수 있습니다. 이러한 염분을 효율적으로 제거하는 것은 엔지니어들에게 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다.

바다모래 세척 장비의 프로토타입을 개발했습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 한국해양과학기술원(KIOST)은 바닷모래에서 소금을 효과적으로 제거하는 초음파 세척 장치를 개발했습니다.

연구자들은 이 기술이 물을 절약할 뿐만 아니라 건축 자재가 엄격한 안전 기준을 충족하도록 보장한다고 말합니다.

건설에 필수적인 염분 제거

바닷 모래 의 해수 담수화는 필수적입니다. 잔류 염분이 콘크리트 철근의 부식을 가속화하기 때문입니다. 부식된 철근은 구조물을 약화시키고 조기 파손으로 이어질 수 있으며, 이는 안전 위험과 경제적 손실을 모두 초래합니다.

국토교통부는 건설용 골재로 사용되는 바닷모래의 최대 염분 함량을 0.04%로 권고하고 있습니다.

기존의 해수담수화 방식은 모래를 다량의 물로 세척하는 방식으로 , 모래 1톤을 처리하는 데 일반적으로 약 4톤의 물이 필요합니다. 이러한 공정은 속도가 느리고 비효율적이며, 물 부족 지역에는 지속 가능하지 않습니다.

KIOST 해양우주개발에너지연구부의 윤길림 박사는 이러한 한계를 극복하기 위해 초음파 담수화 장치를 설계했습니다.

이 기술의 주요 기술적 특징으로는 캐비테이션 구동 세척, 기포 붕괴로 인한 강력한 입자 제거, 향상된 침투력, 초음파 에너지를 이용한 비접촉 세척 등이 있습니다.

초음파 장치 는 좁은 공간에서도 작동하여 정확하고 빠른 해수 담수화를 제공합니다. 이 공정은 바닷모래와 물을 1:2 비율로 혼합하여 300W 이상의 초음파를 3분간 조사합니다.

실험 결과, 이 방법을 사용하면 바닷모래의 염분 농도가 0.04% 이하로 낮아져 건설 안전 기준을 충족하는 것으로 나타났습니다.

초음파 장비를 이용한 바닷모래 세척 과정.

출처 : Scientific Reports

실용적, 경제적 이점

KIOST 이희승 원장은 이 혁신의 광범위한 파급 효과를 강조했습니다. 그는 "이 연구는 구조적 안정성과 경제적 타당성을 확보하는 동시에 전 세계적인 강모래 부족 문제에 대한 혁신적인 해결책을 제시한다는 점에서 매우 중요합니다."라고 말했습니다. 이 원장은 KIOST가 더 많은 양의 바닷모래를 더 빠르게 처리할 수 있도록 이 기술을 더욱 발전시킬 계획이라고 덧붙였습니다.

초음파 장치는 물 사용량을 줄이고 해수담수화를 가속화하여 전통적인 모래 세척에 비해 환경적으로 지속 가능하고 경제적으로 실행 가능한 대안을 제공합니다.

전문가들은 적절하게 담수화된 바닷모래를 사용하면 콘크리트 구조물의 수명을 연장하고 전반적인 안전성을 향상시킬 수 있다고 지적합니다.

인프라와 지속 가능한 건설 관행에 대한 전 세계적 수요가 증가함에 따라 KIOST의 초음파 담수화 기술은 환경적, 재료적 요구 사항을 모두 충족하는 중요한 도구가 될 수 있습니다.

전 세계적으로 도시 개발이 계속되면서 이와 같은 혁신은 더 안전하고 효율적이며 자원을 절약하는 건설을 위한 길을 제공하는 동시에 줄어드는 강모래 공급에 대한 압력을 완화할 수 있습니다.

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