KR100503033B1 - 왕겨초액 제조장치 - Google Patents

Abstract

목초액은 참나무, 대나무 등과 같은 목재가 희박산소 상태에서 연소할때 발생하는 연기를 냉각하여 제조하는 초산이다. 이런 목초액은 농업용이나 식용으로 사용하기 위해서는 오랜 기간 동안 침전과 정제를 거쳐 메탄올과 타르, 페놀과 같은 유해 물질을 제거해야 한다.

왕겨를 탄화하여 훈탄을 제조하는 과정에서 발생하는 연기를 포집 냉각하여 만든 왕겨초액도 목초액의 일종으로 초액에 함유된 많은 무기질을 다양한 용도로 활용할 수 있고 유기초산으로서 많은 기능을 갖고 있다.

일반적인 목초액 제조방법은 장치가 거대하고 시간이 오래 걸려 생산비용이 증가한다. 개발한 왕겨초액 제조장치는 소규모의 제조장치로 왕겨초액을 제조할 수 있고 목재보다 섬유소가 적은 왕겨를 사용하여 타르나 유해성분이 적고 대량생산이 가능한 수냉방식으로 제작한 왕겨초액 제조장치이다.

Description

왕겨초액 제조장치 {Chaff-vinegar Distiller}

목초액은 참나무와 같은 활엽수나 대나무 등을 원료로 하여 숯을 제조하는 과정에서 발생하는 연기를 길이가 긴 연통에서 공랭식으로 냉각하여 제조하는 초산이다. 섬유소가 많은 나무를 이용한 목초액은 타르, 메탄올, 페놀과 같은 유해 성분이 많아서 오랜 기간동안 침전하여 아랫부분과 윗부분을 버리고 중간부위 1/3 정도를 취하여 조목초액이라 한다. 이러한 조목초액은 여과, 증류 등의 방법으로 정제하여 농업용이나 치료제 등으로 사용할 수가 있다. 최근 이런 정제과정을 거치지 않고 만병통치약인 것처럼 공급되고 있는 목초액은 이런 유행성분이 완전하게 정제 제거되지 않아 문제를 일으키고 있는 것이다.

섬유소가 목재보다 적고 인류에게 가장 친근한 유기질인 왕겨는 함유되어 있는 무기물질이 풍부하여 목초액의 재료로 최적이라 할 수 있다. 그러나 작은 입자인 왕겨는 목재보다 연소가 잘 되지 않는 점 등으로 목초액으로 개발되지 못하고 있었다.

작은 입자인 왕겨를 연소시키는 연소통의 크기가 클 경우 연소통내의 산소가 희박하게 되어 연소가 잘 안되는 면이 있다. 따라서 본 고안은 연소통의 크기를 적당하게 하여 연소통의 중앙에 공기량를 조절할 수 있는 구멍을 가진 깔대기를 장치하여 전체적으로 균일하게 연소가 진행되도록 하였다. 또한 연기 속에 함유되어 무기물질을 최대한 냉각 회수하기 위하여 냉각조의 크기를 크게 하여 연기가 냉각조내에 체제하는 시간이 길게 하였다. 또한 냉각조를 밀폐형으르 하여 냉각수를 순환시키고 분무하여 냉각수의 표면적을 크게 함으로서 냉각조내에서 연기가 최대한 냉각 회수되도록 하였다.

또한 왕겨의 경우 입자가 작기 때문에 연소과정에서 재가 발생할 수 있고 타르도 발생한다. 이런 재와 타르가 냉각조로 들어가기 전에 연통의 중간에 확대부를 두어 와류를 형성시키고 연통확대부에 필터를 설치하여 1차적으로 재와 타르가 제거되도록 하였다.

왕겨를 연소시키는 연소통은 2중의 원통형으로 제작하였다. 외부연소통(1)은 전체 장치를 지지하고 작업자가 화상 등을 입지 않도록 내부연소통(2)과 틈을 두었다. 외부연소통(1)의 하부에는 착화구(4)를 만들어 착화 시 화입구로 사용하고 종료후에 재를 처리하도록 하고, 착화구의 일부에 연소통 내에 들어가는 공기의 량을 조절하는 창(5)을 만들어 연소에 적당한 량의 공기를 조절 공급할 수 있도록 하였다. 외부연소통(1)의 상부에는 두껑을 만들어 왕겨(9)를 넣을 때 편리하도록 하고 조립이 간단하도록 하였다.

내부연소통(2)은 외부연소통(1)보다 적은 직경으로 하여 연소 시 고온이 외부로 전달되지 않게 간격을 두고, 아래 부분에 외부연소통(1)의 착화구(4)와 같은 직경으로 되도록하여 조립한다. 외부연소통(1)의 착화구(4)와 내부연소통(2)이 조립된 부위에 원뿔형의 깔대기(3)를 설치하고, 이 깔대기(3)에는 연소가 균일하게 진행되도록 공기의 공급이 가능한 구멍을 형성한다. 탄화하기 위한 왕겨(9)는 내부연소통(2)과 깔대기(3) 주변으로 가볍게 다짐없이 내부연소통(2)을 채운다.

깔대기(3)의 상부는 연기를 포집하여 냉각조(10)로 유인하는 연통(6)을 설치하여 연소 시 발생하는 연기가 누설없이 냉각조(10)로 유입되도록 한다. 왕겨는 입자가 작기 때문에 연소할 때 재가 발생하게 되고, 많은 량은 아니지만 타르가 발생한다. 연통(6)의 중간에 연통확대부(7)를 장치하고 확대부 내에 필터(8)를 설치하여 재와 타르가 타르배출구(17)를 통하여 1차 제거되도록 하였다.

냉각조(10)는 냉각수(11)가 채워진 공간보다 연기의 체제시간이 길게 되도록 크기를 크게하였다. 냉각수(11)의 량은 제조된 왕겨초액의 수소이온농도(pH)와 밀접한 관계가 있으므로 적당한 량을 채우고 순환펌프(12) 등으로 순환 분무시킨다. 분무된 냉각수(14)는 표면적이 크기 때문에 냉각조(10)에 체제하고 있는 연기와 많이 접촉할 수 있어 냉각률을 증가시킨다.

목초액은 여러 가지 기능이 확인되고 있어 다양한 용도로 활용이 증가될 것으로 기대된다. 그러나 산림자원의 보호를 위하여 무분별한 참나무의 벌목은 금지되어야 하고 또한 불완전하게 정제된 목초액의 시판 또한 규제가 될 것으로 판단된다. 왕겨초액은 점차 확대되고 목초액 시장에서의 대안으로 중요한 역할을 하게 될 것이다. 따라서 양질의 왕겨초액을 대량으로 생산할 수 있는 장치의 개발은 중요한 의미가 있다고 본다.

또한 왕겨의 재활용 차원에서도 왕겨초액을 제조하면서 생산되는 훈탄은 오염된 토양의 중화제나 유기농업자재로 우수함이 밝혀져 있기 때문에 훈탄과 왕겨초액의 동시 제조는 왕겨의 활용도 제고와 함께 친환경 자재의 개발효과도 높은 것이다.

도1 왕겨초액 제조장치 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외부연소통 2 : 내부연소통

3 : 착화조정깔대기 4 : 착화구

5 : 공기조절구 6 : 연통

7 : 연통확대부 8 : 연통 필터

9 : 왕겨 10: 냉각조

11: 냉각수 12: 냉각수 순환펌프

13: 냉각수 분무노즐 14: 냉각수 분무

16: 연통 17: 타르 배출구

Claims (1)

1. 왕겨(9)가 탄화하는 과정에서 발생하는 연기를 포집 응축하여 왕겨초액을 제조하는 장치의 구성에 있어서, 탄화 연소통은 2중의 원통형으로 제작하고, 외부연소통(1)은 장치의 지지와 착화 및 재처리용 착화구(4)를 형성하고, 상기 외부연소통(1)의 내부에 삽탈이 가능하도록 내부연소통(2)을 설치하고, 상기 내부연소통(2)은 아래가 직경이 적어지는 원추형태로 하여 상기 외부연소통(1)에 삽탈되고, 상기 외부연소통(1)과 상기 내부연소통(2)이 삽탈되는 같은 지점에 공기구멍을 형성한 깔대기(3)를 삽탈되게 장치하여 왕겨(9)가 채워지도록하고, 깔대기(3)의 상부는 연통(6)과 연결하여 왕겨(9)가 연소되면서 발생하는 연기를 포집하여 냉각조(10)로 안내하고, 연기를 냉각조(10)로 유도하는 연통(6)의 중간에 확대부(7)와 필터(8)를 설치하여 재와 타르를 제거하고, 연통(6)을 통과한 연기는 상기 응축 냉각조(10)에 충만되어 분무(14)된 냉각수(11)와 접촉하여 응축된다. 상기 냉각수(11)의 분무는 고압펌프에 의한 분사노즐(13)이나 압축공기를 사용하는 2유체노즐(13)을 사용하고, 분무노즐(13)은 분무입자가 냉각조(10)내에 충만되게 함으로서 연기와 많이 접촉하게하여, 연기가 대부분 응축되어 외부로 버려지는 연기가 없이 왕겨초액을 제조하는 것을 특징으로 한 왕겨초액 제조장치.