KR100667163B1 - 친환경 부식성 골재를 이용한 생태계 보호용 블럭의 제조방법 및 그 블럭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 찌꺼기와 건설폐기물의 재활용 과정에서 생산되는 순환골재의 생산과정에서 발생하는 건설폐토사를 이용한 친환경 부식성 골재의 제조방법에 관한 것으로,

이물질이 제거된 음식물 찌꺼기를 혼합형 분쇄기를 이용하여 1∼2mm의 메쉬 크기로 분쇄하는 단계;

상기와 같이 분쇄된 음식물 찌꺼기 60∼90 중량%와 포틀랜드 시멘트 5∼20 중량% 및 건설폐토사 5∼20 중량%를 휘저음 하여 균일하게 혼합하는 단계;

상기 혼합물을 입도가 1∼5mm인 입상물로 건조되어 고형화하는 단계;

상기의 입상물을 건조과정을 통하여 경화시켜 제조된 부식성 골재의 고형화 완성단계;

상기 부식성골재 10∼30 중량%와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재 중 크기가 6∼15mm 메쉬인 비교적 굵은 순환골재 60∼80 중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼20 중량% 및 성형성 부여에 필요한 양의 수분을 혼합하는 단계 및 이 혼합물을 블록으로 성형하는 단계를 포함하여 제조됨을 특징으로 하는 것이다.

음식물 찌꺼기, 건설폐토사, 생태블럭

Description

친환경 부식성 골재를 이용한 생태계 보호용 블럭의 제조방법 및 그 블럭{Manufacturing methods of protection a block of an ecosystem and the block that use of corrosiveness aggregate of favoring environment}

본 발명은 음식물 찌꺼기와 건설폐기물의 재활용 과정에서 생산되는 순환골재의 생산과정에서 발생하는 건설폐토사를 이용한 친환경 부식성 골재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이물질을 제거하고 분쇄과정을 거친 음식물 찌꺼기와 포틀랜드 시멘트 및 건설폐기물의 재활용 과정에서 생산되는 순환골재의 생산과정에서 발생하는 건설폐토사를 이용하여 입상으로 고형화시킨 친환경 부식성 골재를 제조하고, 상기의 고형화된 친환경 부식성 골재를 이용한 생태계 보호용 블럭(이하 "생태블럭"이라 합니다)의 제조방법 및 그 블럭에 관한 것이다.

최근 우리 나라는 음식물, 종이, 나무 등과 같은 유기성 폐기물 증가 및 각종 건축물의 신축이나 도로의 확장으로 인한 건설폐기물의 발생으로 쓰레기 종류 및 그 양이 급격히 증가하고 있다.

이들 중 특히 다량의 수분을 함유하는 음식물 찌꺼기는 자연상태에서 쉽사리 부패하여 악취 및 썩은 물을 발생하는 등 이것의 보관과 운반에서 어려움이 매우 많은 실정이다.

우리 나라의 음식물 찌꺼기는 2003년 기준으로 1일 발생량이 11,400톤에 이르고 있으며, 이것의 처리방법으로서 생활쓰레기와 혼합하여 매립하거나 가축용의 사료 또는 퇴비화로 재활용되고 있으나 0.5∼6% 정도로 염분의 농도가 매우 높은 우리나라 음식물 찌꺼기는 그 처리에서 근본적인 문제를 내포하고 있는 실정이다.

그리고 건설폐기물은 매립되거나 재활용하는 과정에서 골재로 생산되어 이용되고 있으며, 2003년 기준으로 1일 발생량은 145,000톤에 이르고 있다.

종래부터 음식물 찌꺼기의 재활용 방법은 다양하게 제안돼 왔으며, 그 일례로 국내 특허공개번호 제10-2001-38363호(2001. 2. 15. 공개)는 음식물 찌꺼기와 폐석회를 이용한 토양 생성방법을 제안하면서 음식물 찌꺼기에 함유된 다량의 수분을 제거한 후 부패시키는 공정, 부패한 음식물 찌꺼기에 엠바도모나스 박테리아균과 이콜라이 마르시아노스 박테리아균을 5∼10g 혼합시킨 후 65∼80℃를 유지하며 14-28일간 숙성시켜 일반적인 흙과 나무재, 기타 잎사귀 49%를 넣어 휘저음 하는 방법이 제안되었다.

또한, 국내 특허공개번호 제10-2000-24612호(2000. 5. 6. 공개)는 음식물 찌꺼기를 건조 발효시켜 사료로 이용하거나 찌꺼기를 건조시켜 바닥포장재의 혼합제로 이용할 수 있도록 하였다.

그리고 건설폐기물은 재활용 과정에서 순환골재로 생산되어 바닥의 다짐과 포장용으로 극히 일부만 활용되고 있고, 용도의 다양성 부재로 상당량은 그대로 매립되고 있는 실정에 있으나, 이 또한 매립지 확보의 어려움 등으로 인하여 재활용을 통한 생산성 재고는 이루고 있지 못한 실정에 있다.

한편, 하천은 인간의 삶과 문화에 지대한 영향을 미치며 생태적으로 중요한 가치를 지닌 자연자원임에도 불구하고 급속한 도시화와 산업화로 인하여 장기적이며 구체적인 환경성 문제를 고찰하지 못하고 단순한 치수 위주의 관행적 하천정비만이 진행되어 왔다.

그러나 최근 하천의 친자연형 정비를 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으나 기존의 콘크리트 하천 정비 방식에서 구조적 안정성을 유지하는 동시에 하천 고유의 생태계 보전이나 복원이 용이한 방법의 적용은 아직까지 미흡한 실정이다.

특히 친환경적 하천정비에 적합한 소재의 개발 및 이를 이용한 공법 개발은 특정지역의 수리학적 특성은 물론 생태적, 경관적 특성 등 기반환경에 대한 장기간의 실험적 감시 결과를 필요로 하기 때문에 현장에 부합된 완성된 공법의 개발에는 많은 어려움이 수반되어 왔다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 다량의 음식물 찌꺼기와 건설폐기물 재활용에 있어서 공정이 간단하고 환경친화성인 제품의 개발을 목적으로 한다.

이에 본 발명은 분쇄한 음식물 찌꺼기와 포틀랜드 시멘트, 건설폐토사를 혼 합하는 것으로서 제조되는 부식성 골재와 이를 이용하여 제조되는 자연부식성의 생태블럭을 제공하기에 이르렀다.

본 발명은 제1 양태로, 이물질이 제거된 음식물 찌꺼기를 혼합형 분쇄기를 이용하여 1∼2mm의 메쉬 크기로 분쇄하는 단계; 상기와 같이 분쇄된 음식물 찌꺼기 60∼90 중량%와 포틀랜드 시멘트 5∼20 중량% 및 건설폐토사 5∼20 중량%를 교반하여 균일하게 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 입도가 1∼5mm인 입상물로 고형화하는 단계; 상기의 입상물을 건조과정을 통하여 경화시키는 단계를 포함하는 친환경의 부식성 골재 제조방법을 제공한다.

이와 같은 제조방법에 있어서, 수거된 음식물 찌꺼기에서 쇠, 비닐류 등의 이물질을 제거하는 방법으로는 체가름 방법, 전자석을 이용한 철편 분리, 인력선별 및 고속 풍력 선별하는 방법을 사용한다.

이물질을 제거한 음식물 찌꺼기는 믹서 분쇄기를 이용하여 분쇄입자의 크기가 1∼2mm의 메쉬를 통과할 수 있을 정도로 분쇄하는 단계를 수행한다.

건설현장에서 수거된 폐기물을 중간처리 재활용 과정에서 불순물을 제거한 후 굵은 순환골재(6∼15mm 정도의 크기)와 건설폐토사(0.3mm 이하)를 준비한다.

분쇄된 음식물 찌꺼기 60∼90 중량%와 포틀랜드 시멘트 5∼20 중량% 및 건설폐토사(오니, pH 9∼11) 5∼20 중량%를 휘저음 과정(혼합)을 통하여 펠렛이나 입상화시키기 위해 휘저음 하는 단계를 수행한다.

상기 휘저음 단계에서는 탈수효과, 악취제거가 이루어지는 것으로 휘저음 시 포틀랜드 시멘트에 다량의 수분이 필요하며 수화반응과정에서 발생하는 열에 의한 멸균효과가 나타난다.

또한, 시멘트의 pH(12.5)이며, 건설폐토사 오니는 pH(9∼11)이고, 음식물 찌꺼기의 pH(3∼7)는 휘저음 과정에서 중화반응에 따른 악취의 소멸효과가 나타나므로 탈수효과 및 악취제거 효과를 제공하는 것이다.

음식물 찌꺼기와 포틀랜드 시멘트 및 건설폐토사를 휘저음 하여 입상화가 완료되면 자연건조하는 것으로 하절기에는 1∼3일, 동절기에는 7일 정도 자연건조하며, 스팀을 이용한 건초처리의 경우에는 습도가 60∼70%가 유지되도록 하고 온도를 150∼180℃로 유지하면서 12∼24시간 경과시켜 1∼5mm의 입상크기를 갖도록 고형화 완성단계를 수행하여 부식성 골재 입상물을 수득한다.

상기와 같은 방법으로 제조된 입상물은 강도가 20∼30kg/㎠ 정도를 제공하게 되므로 이를 포장하여 생태블럭을 제조할 수 있는 재료로 유통할 수 있게 된다. 즉, 본 발명은 제2 양태로 생태블럭의 각종 형태로 정형화될 수 있는 부식성 골재를 제공한다.

제3 양태로, 본 발명은 전술한 제조방법에 따라 제조된 부식성골재 10∼30 중량%와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재 중 크기가 6∼15mm 메쉬인 비교적 굵은 순환골재 60∼80 중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼20 중량% 및 성형성 부여에 필요한 양의 수분을 혼합하는 단계 및 이 혼합물을 블록으로 성형하는 단계를 포함하는, 생태블럭 제조방법을 제공한다.

이와 같은 방법을 통하여 성형된 생태블럭은 하천에 설치된 후 음식물 찌꺼기가 위치한 부분이 자연상태의 박테리아나 곰팡이의 호기성 미생물에 의한 부식, 소멸(풍화작용) 과정이 이뤄지면서 식물의 먹이사슬로 이용하도록 하는 것이다.

또한, 10∼30% 정도의 기공 비율을 갖는 기공을 통하여 식물의 뿌리가 식생되도록 하는 것이다.
상기 기공 비율은 생태블럭의 최초 성형시에 제공하는 것이 아니라, 세월이 가면서 생태블럭 내에 있는 음식물 쓰레기가 썩어 없어지는 과정을 거치면서 서서히 기공이 생기게 되는 것이다.

상기 포틀랜드 시멘트는 강도를 결정하는 요인으로 작용하므로 배합비율을 다변화하여 강도를 조절할 수 있는 것이며, 상기와 같은 방법으로 제조하는 경우에는 강도가 100∼150kg/㎠ 정도를 제공하게 된다.
본 발명은 시멘트의 성분이 용출되면 음식물 쓰레기가 용출성분을 흡수하여 잘 썩게 되어 스스로 음식물 쓰레기가 퇴비화되어 식물의 영양분으로 이용되는 것이다.

또한, 강도를 향상시키기 위해서는 제조가 완성된 생태블럭의 표면에 포틀랜드 시멘트를 코팅하는 횟수를 증가시킴에 따라서 강도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

제4 양태로, 본 발명은 전술한 제조방법에 따라 제조되어 기공율이 10∼30% 정도인 생태블록을 제공한다.

이와 같은 생태블록은 해안이나 강 또는 하천, 호수 등 수로의 유실을 방지하고 보호하기 위해 설치된 옹벽이나 석축, 호안블록 등에 시공될 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 제조 방법에 따라 제조할 때 포틀랜드 시멘트를 코팅하지 않고 외부로 드러나도록 하는 예를들면, 누드화분과 같은 다양한 제품으로 제조하는 것이 가능하다.

본 발명은 다량으로 배출되는 음식물 찌꺼기와 건설폐기물을 재활용하여 해안이나 강 또는 하천, 호수 등 수로의 유실을 방지하고 생태 보호에 유용한 본 발명의 생태블럭은 음식물 찌꺼기를 그대로 활용하여 수분을 대체하므로 수분에 의한 환경오염을 방지할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트와 건설폐토사의 탈수효과 및 악취제거와 산도를 중성화시킬 수 있다.

또한, 다양한 형태의 생태블럭을 제조하여 설치된 후 자연상태의 박태리아나 곰팡이의 호기성 미생물에 의한 장기간의 부식, 소멸 등과 같은 풍화작용이 이루어지면서 식물의 먹이사슬로 이용될 수 있어 자원재활용과 환경보호 측면에서 매우 바람직하다.
본 발명은 시멘트의 성분이 용출되면 음식물 쓰레기가 용출성분을 흡수하여 잘 썩게 되어 스스로 음식물 쓰레기가 퇴비화되어 식물의 영양분으로 이용되므로 환경파괴가 있을 수 없게 되는 것이다.

Claims (5)

1. 음식물 찌꺼기와 부식성골재와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재를 이용하여 블럭을 제조함에 있어서,

   이물질이 제거된 음식물 찌꺼기를 혼합형 분쇄기를 이용하여 1∼2mm의 메쉬 크기로 분쇄하는 단계;

   상기와 같이 분쇄된 음식물 찌꺼기 60∼90 중량%와 포틀랜드 시멘트 5∼20 중량% 및 건설폐토사 5∼20 중량%를 휘저음 하여 균일하게 혼합하는 단계;

   상기 혼합물을 입도가 1∼5mm인 입상물로 건조되어 고형화한 후 입상물을 건조과정을 통하여 경화시켜 제조된 부식성 골재의 고형화 완성단계;

   상기 부식성골재 10∼30 중량%와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재 중 크기가 6∼15mm 메쉬인 비교적 굵은 순환골재 60∼80 중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼20 중량% 및 성형성 부여에 필요한 양의 수분을 혼합하는 단계 및 이 혼합물을 블록으로 성형하는 단계에 의하여 세월이 지나면서 기공율이 10∼30%가 되도록 함을 특징으로 하는 친환경 부식성 골재를 이용한 생태계 보호용 블럭의 제조방법.
2. 음식물 찌꺼기와 부식성골재와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재를 이용하여 제조하는 블럭에 있어서,

   혼합형 분쇄기를 이용하여 1∼2mm의 메쉬 크기로 분쇄한 음식물 찌꺼기 60∼90 중량%와 포틀랜드 시멘트 5∼20 중량% 및 건설폐토사 5∼20 중량%를 휘저음 한 혼합물을 입도가 1∼5mm인 입상물로 건조되어 고형화하고, 입상물을 건조과정을 통하여 경화시켜 제조된 부식성 골재의 고형화를 완성하여 부식성골재 10∼30 중량%와 건설폐기물 중간처리 과정에서 생산되는 순환골재 중 크기가 6∼15mm 메쉬인 비교적 굵은 순환골재 60∼80 중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼20 중량% 및 성형성 부여에 필요한 양의 수분을 혼합하여 이 혼합물을 성형하여 세월이 지나면서 기공율이 10∼30%로 되도록 이루어짐을 특징으로 하는 친환경 부식성 골재를 이용한 생태계 보호용 블럭.
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