KR100521500B1

KR100521500B1 - 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법

Info

Publication number: KR100521500B1
Application number: KR10-2003-0090572A
Authority: KR
Inventors: 정성기
Original assignee: 정성기
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-10-12
Also published as: KR20050058633A

Abstract

본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은, 수분을 포함하는 음식물 쓰레기, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물에 소화제(消和劑)를 혼합하여 소화(消和) 반응을 일으킴으로써 중간생성물을 생성하는 단계; 및

상기 중간생성물을 가열하여 그에 포함된 유기질 성분을 연소시키는 연소 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법{Method for manufacturing construction materials using organic waste}

본 발명은 유기성 폐기물을 재활용하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물을 이용하여 벽돌, 보도블럭, 복토재, 성토재 등의 건축자재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현대인의 생활 주변에는 음식물 쓰레기, 도축장 부산물, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 등과 같은 매우 다양한 종류와 많은 양의 유기성 폐기물들이 발생하고 있으며, 이와 같은 많은 양의 유기성 폐기물들이 부패하는 과정에서 발생하는 악취와 독소가 환경을 오염시키고 있는 실정이다. 이에 따라, 상기 유기성 폐기물들의 처리를 책임지고 있는 각 지방자치단체에서는 유기성 폐기물들을 위생적이고 경제적으로 수거하고 처리하기 위한 방법을 찾기 위해 노력하고 있으며, 이러한 노력의 일환으로 상기 유기성 폐기물들을 재활용하는 방법을 모색하고 있다. 지금까지 유기성 폐기물을 재활용하는 방법으로서, 유기성 폐기물을 사료나 퇴비로 만들어 사용하는 방법이 주로 모색되고 있다. 그러나 유기성 폐기물의 특성상 쉽게 변질되므로 그 보관이 용이하지 않을 뿐 아니라, 미생물에 의한 유기성 폐기물의 분해 과정에서 발생하는 악취 등에 의한 또다른 환경 오염의 가능성도 크다는 문제점이 있다. 또한, 유기성 폐기물에 미생물에 의해 분해되지 않는 불순물이 섞일 가능성이 있는데. 이럴 경우 사료나 퇴비로서의 성능을 발휘하지 못하고 오히려 피해를 발생시킬 수 있다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음식물 쓰레기, 도축장 부산물, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 이용하여 벽돌, 보도블럭, 복토재, 성토재 등의 건축자재를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은, 수분을 포함하는 음식물 쓰레기, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물에 소화제(消和劑)를 혼합하여 소화(消和) 반응을 일으킴으로써 중간생성물을 생성하는 단계; 및

바람직하게는, 상기 유기성 폐기물에는 65 내지 85 중량%의 수분이 함유될 수 있다.

바람직하게는, 상기 소화제(消和劑)는 생석회와 돌로마이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유기성 폐기물과 소화제(消和劑)의 혼합물에서 소화제가 차지하는 비율이 15 내지 40 중량% 일 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소 단계는, 상기 중간생성물을 섭씨 1200도 이상의 온도에서 가열하여 상기 중간생성물에 포함된 유기질 성분을 연소시킴과 더불어 연소되지 않은 무기성 잔류물을 용융시키는 단계를 구비하며,

상기 용융된 잔류물을 냉각시켜 고형화하는 단계를 더 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 용융된 잔류물을 냉각시켜 고형화한 고형물을 파쇄하는 단계를 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소 단계는, 상기 중간생성물을 섭씨 350 내지 800도의 온도에서 가열하여 상기 중간생성물에 포함된 유기질 성분을 연소시켜 무기성 잔류물만을 남기는 단계를 구비하며,

상기 연소되지 않은 무기성 잔류물에 고형제를 혼합하고 이를 건조시켜 고형화하는 단계를 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고형제는 시멘트를 포함하여 구성되며, 상기 시멘트와 상기 연소되지 않은 무기성 잔류물의 중량비가 1:1 내지 1:2 일 수 있다.

바람직하게는, 상기 고형제는 석분, 폐석고, 석탄회, 폐유리 등과 같은 무기성 폐기물을 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소되지 않은 무기성 잔류물에 고형제를 혼합하고 이를 건조시켜 고형화한 고형물을 파쇄하는 단계를 구비할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유기성 폐기물을 이용한 건축자제 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은, 중간생성물을 생성하는 단계와, 상기 중간생성물을 가열하여 그에 포함된 유기질 성분을 연소시키는 연소 단계를 포함한다.

첨부된 도면 가운데 도 1은, 본 발명인 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법에 따른 제1 실시예를 나타낸 블록도인데, 이를 참조하면, 상기 중간생성물을 생성하는 단계는, 먼저 유기성 폐기물을 수집하는 단계(S11)로부터 시작된다. 유기성 폐기물에는, 음식물 쓰레기, 도축장 부산물, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 등 여러 가지 종류가 있는데, 이들 유기성 폐기물들은 각 지방자치단체의 책임 하에 수집될 수 있으며, 이렇게 수집된 유기성 폐기물들은 본 발명을 실시하는 자와 같이 이를 필요로 하는 곳에 전달될 수 있다. 다음으로, 이와 같이 수집된 유기성 폐기물에서 비닐이나, 쇳조각 등의 이물질을 선별하여 제거하고(S12), 상기 이물질이 제거된 유기성 폐기물을 반응이 활발히 일어날 수 있도록 적당한 크기로 파쇄한다(S13). 다음으로, 상기 파쇄된 유기성 폐기물에 소화제(消和劑)를 투입하고, 이를 상기 유기성 폐기물과 함께 교반하여 혼합시킨다(S14). 상기 소화제(消和劑)란, 물과 반응하여 소석회(Ca(OH)₂, 수산화칼슘)가 되는, 소위 소화반응을 야기하는 물질로서, 생석회나 돌로마이트가 사용될 수 있다. 상술하면, 상기 생석회는 산화칼슘(CaO)의 관용명으로서, 통상적으로 석회석을 가열하거나 수산화물을 구워서 얻을 수 있으며, 수분과 접촉하면 고열을 내며 소석회(Ca(OH)₂, 수산화칼슘)가 된다. 따라서 수분을 함유한 유기성 폐기물에 생석회를 투입하여 소화반응을 일으키면, 상기 유기성 폐기물의 부패를 야기하는 미생물들을 멸균하여 부패의 진행을 막고, 악취를 제거할 수 있으며, 유기성 폐기물의 부패로 인한 독성물질들을 중화할 수 있다. 상기 돌로마이트는 백운석 또는 고회석이라고도 불리는 탄산염광물로서, 탄산석회와 탄산마그네슘이 1:1로 복탄산염을 이룬 구성을 하고 있고, 상기 생석회와 마찬가지로 수분을 함유한 유기성 폐기물과 반응하여 소화반응을 일으켜 유기성 폐기물의 부패의 진행을 막고, 악취를 제거하며, 부패로 인한 독성물질들을 중화할 수 있다. 전체 유기성 폐기물의 중량에 대해 수분의 함량이 65 중량% 보다 작으면 수분의 함량이 부족하여 충분한 소화반응이 일어나지 않으며, 반대로 수분의 함량이 85 중량% 보다 크면 수분이 너무 많아 다량의 소화제를 필요로 하여 완성품인 건축자재의 생산단가가 상승하며, 유기성 폐기물의 처리 속도에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 유기성 폐기물에 소화제를 투입하기에 앞서, 상기 유기성 폐기물이 수분을 너무 많이 함유하고 있으면 배수하고, 수분을 너무 적게 함유하고 있으면 급수하여, 상기 유기성 폐기물의 수분 함량을 상기한 65 내지 85 중량% 범위에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 유기성 폐기물과 소화제의 혼합물에서 소화제가 차지하는 비율이 15 중량% 보다 작으면 충분한 소화반응이 일어나지 않으며, 그 비율이 40 중량% 보다 크면 완성품인 건축자재의 생산단가를 상승시킨다. 따라서 유기성 폐기물과 소화제의 혼합물에서 소화제가 차지하는 비율은 15 내지 40 중량% 인 것이 바람직하다. 상술한 소화반응에 의해 유기성 폐기물은 상기한 중간생성물이 된다.

상기 연소 단계에서는, 소화반응에 의해 생성된 중간생성물을 가열로에 위치시키고 섭씨 1200도 이상의 온도에서 가열한다(S15). 이로 인해 상기 중간생성물에 포함된 유기질 성분은 연소되며, 연소되지 않고 남은 무기성 잔류물은 고온으로 인해 가열로 내에서 용융된다. 폐기물을 재활용한 연료를 사용하면 상기 가열로를 섭씨 2000 도 정도의 온도까지 가열할 수 있고, 완성품의 생산 단가를 줄이기 위한 상업적인 측면에서 보면, 상기 가열로를 섭씨 1300 도 내외를 유지하도록 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은, 상기 연소 단계에서 용융된 무기성 잔류물을 냉각시켜 고형화하는 단계(S16)를 더 구비한다. 상기 용융된 무기성 잔류물을 소정의 틀에 주입하고 냉각시키면, 상기 무기성 잔류물들이 고형화하여 그 틀의 형상에 따라 벽돌이나 보도블럭, 또는 흄관 등을 제조할 수 있다. 한편, 상기와 같은 방법에 의해 고형화된 무기성 잔류물을 그 입자가 고르게 되도록 파쇄하면, 모래나 흙을 대신하여 복토재나 성토재와 같은 건축자재로 사용할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법도, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 중간생성물을 생성하는 단계와, 상기 중간생성물을 가열하여 그에 포함된 유기질 성분을 연소시키는 연소 단계를 포함한다.

첨부된 도면 가운데 도 2은, 본 발명인 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법에 따른 제2 실시예를 나타낸 블록도인데, 이를 참조하면, 상기 중간생성물을 생성하는 단계는, 유기성 폐기물을 수집하고(S21), 이로부터 이물질을 제거하며,(S22), 상기와 같이 이물질이 제거된 유기성 폐기물을 적당한 크기로 파쇄하고,(S23), 상기 파쇄된 유기성 폐기물에 소화제를 투입하여 혼합시키는 단계로 구성된다. 상기 중간생성물을 생성하는 단계는 상기 제1 실시예에 관해 설명한 것과 마찬가지이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법의 연소 단계에서는, 소화반응에 의해 생성된 중간생성물을 가열로에 위치시키고 섭씨 350 내지 800도의 온도에서 가열한다(S25). 이로 인해 상기 중간생성물에 포함된 유기질 성분은 연소되고, 무기성 잔류물만이 연소되지 않고 남는다. 상기 가열로는 상기 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 완성품의 생산 단가를 줄이기 위해 폐기물을 재활용한 연료를 사용하여 가열할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은, 상기 연소 단계에서 연소되지 않고 남은 무기성 잔류물을 가열로에서 수거하여 이에 고형제를 혼합하고 건조시켜 고형화하는 단계(S26)를 더 구비한다. 상기 고형제는, 구입의 용이성과 저렴한 비용 측면에서 시멘트를 재료로 포함하는 고형제를 사용한다. 한편, 상기 시멘트와 상기 무기성 잔류물의 중량비가 1:1 내지 1:2 인 것이 바람직한데, 상기 시멘트가 상기 무기성 잔류물보다 더 많이 투입되면 건축자재의 생산 단가가 높아지며, 상기 무기성 잔류물이 상기 시멘트보다 2배 이상 많이 투입되면 완성된 건축자재의 강도 등 품질을 열화(劣化)시키기 때문이다. 상기 고형제에는 폐기물 재활용 및 비용절감의 측면에서, 시멘트 외에도 석분, 폐석고, 석탄회, 폐유리, 제강 슬러지 등과 같은 무기성 폐기물도 포함된다. 다만, 완성된 건축자재의 강도 등 품질의 열화를 방지하기 위해 시멘트 중량의 절반 이상 포함되는 것은 바람직하지 않다. 상기 시멘트를 포함하는 고형제에는 경화 반응을 일으키기 위해 물이 포함된다. 정리하면, 제2 실시예에 있어, 시멘트, 물, 및 무기성 폐기물을 포함하는 고형제와, 연소되지 않은 무기성 잔류물을 혼합하여 소정의 틀에 넣고 건조시키면, 이들이 고형화하여 그 틀의 형상에 따라 벽돌이나 보도블럭, 또는 흄관 등을 제조할 수 있다. 한편, 상기와 같은 방법에 의해 고형화된 고형제와 무기성 잔류물의 혼합체를, 그 입자가 고르게 되도록 파쇄하면, 모래나 흙을 대신하여 복토재나 성토재와 같은 건축자재로 사용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 중간생성물을 생성하기 위한 소화제로 생석회와 돌로마이트를 혼합하여 사용하는 것도 가능하며, 제2 실시예에 있어서, 고형제는 무기성 폐기물을 포함하지 않을 수도 있는 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

상기에서 설명한 본 발명의 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 유기성 폐기물을 기존의 사료나 퇴비로 이용하는 것 외에 건축자재로 재활용할 수 있도록 함으로써, 환경오염의 방지에 이바지한다.

둘째, 사료나 퇴비로 만드는 경우와 달리 건축자재로 만드는 경우에는, 유기성 폐기물에 분해되지 않는 이물질이 포함되어 있다 하더라도 건축자재의 제조에 어려움이 없어 유기성 폐기물의 재활용 방법으로 더욱 유용하다.

셋째, 유기성 폐기물을 원료로 하는 건축자재를 생산할 수 있으므로, 원료 구입 비용이 절감되어 저렴한 건축자재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명인 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법에 따른 제1 실시예를 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명인 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법에 따른 제2 실시예를 나타낸 블록도.

Claims

수분을 포함하는 유기성 폐기물에 소화제(消和劑)를 혼합하여 소화(消和) 반응을 일으킴으로써 중간생성물을 생성하는 단계;

상기 중간생성물을 섭씨 1200도 내지 2000도의 온도에서 가열하여 상기 중간생성물에 포함된 유기질 성분을 연소시킴과 더불어 연소되지 않은 무기성 잔류물을 용융시키는 단계; 및,

상기 용융된 잔류물을 냉각시켜 고형화하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.
제1 항에 있어서,

상기 유기성 폐기물에는 65 내지 85 중량%의 수분이 함유되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.
제1 항에 있어서,

상기 소화제(消和劑)는 생석회와 돌로마이트 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.
제1 항에 있어서,

상기 유기성 폐기물과 소화제(消和劑)의 혼합물에서 소화제가 차지하는 비율이 15 내지 40 중량% 인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.
삭제
제1 항에 있어서,

상기 용융된 잔류물을 냉각시켜 고형화한 고형물을 파쇄하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.
삭제
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제1 항에 있어서,

상기 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기, 도축장 부산물, 인분, 축분, 농수산물 쓰레기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 건축자재 제조방법.