국내 연구진이 저비용으로 정밀화학제품을 생산할 수 있는 고효율 복합건조장치를 개발했다.
한국에너지기술연구원은 EMS연구실 김성일 박사 연구진이 화학원료, 의약품, 계면활성제, 화장품 등 정밀화학제품 생산에 필수공정인 건조기술에 적용 가능한 고효율‧고품질의 고점도 물질용 복합 건조장치를 개발했다고 밝혔다.
건조기술은 피건조물에 존재하는 수분을 증발 혹은 승화시켜 제거하는 공정기술로, 대부분의 산업용 건조기술은 열원을 이용하고 있다.
고점도 물질은 산업 영역 전반에 활용되는 원료 물질의 성상으로, 정밀화학 원료나 식품‧의약품 등 점착성이 강한 상태로 존재하며 건조시키기 위해서는 다량의 수분 혹은 용제를 투입해 슬러리 상태로 만든 다음 분무 건조장치를 사용하거나 단속식 통기 건조장치를 사용하고 있다.
하지만, 건조효율과 건조품질이 낮을 뿐만 아니라 건조수율이 낮다는 한계가 지적되고 있다.
특히, 단속식 통기 건조장치는 점착성 및 응집성이 높은 고점도 물질의 특성상 건조 과정에서 피건조물의 표면이 딱딱해지는 현상이 발생하고 변성‧변색을 유발할 뿐만 아니라 과도한 에너지 사용으로 장치 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.
연구진은 고점도 물질의 점착특성에 적합한 새로운 형태의 연속식 복합 건조장치를 국내 최초로 개발함으로써 과제를 극복했다.
열풍이 전도와 대류의 순차적 전열을 통해 피건조물을 건조시키는 하이브리드 방식의 회전 전열 실린더 방식을 적용해 기존의 단속식 통기 건조장치에 비해 높은 에너지 효율을 확보했고 피건조물의 균일한 품질 확보를 위해 고점도 물질에도 균질하게 도포 가능한 슬롯다이 방식을 적용한 시료 공급장치를 적용했다.
또 실린더 전면의 온도 균일화를 위해 내부를 통과하는 열 매체를 양쪽에서 번갈아 공급하는 기술을 적용함으로써 고점도 물질에 온도 편차가 적은 열풍 공급으로 균일한 품질의 결과물 확보가 가능케 했다.
열풍 교번속도 30초, 열풍투입온도 섭씨 약 150도, 열매체 질량유량 시간당 115.2노멀입방미터, 시료 투입량 5430g 등의 조건에서 실험을 수행했고 건조효율은 55.5%로 기존 단속식 통기 건조장치(30-40%)보다 15% 이상 향상된 성능을 나타냈다.
김성일 책임연구원은 “정밀화학을 포함한 식품‧바이오 등 원료의 고부가가치화에 활용 가능한 공정기술”이라며 “건조효율 및 건조수율에 근거해 경제성을 확보할 수 있어 즉시 상용화가 가능한 기술”이라고 강조했다.
이어 “정밀화학제품 생산에 이용할 수 있는 상용화 장치로 현장실증도 진행할 계획”이라고 덧붙였다.
한국에너지기술연구원 주요사업 및 한국에너지기술평가원 에너지기술개발사업 지원을 받아 수행된 연구로, 대덕연구개발특구 우수 추천기술로 선정된 바 있으며 국내 4건, 국회 3건 등 다수의 등록특허를 보유하고 있다. (K)