KR100900204B1 - 전통 착탄 전와류 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 처리 대상물을 적재할 수 있는 공간을 이루며, 밀폐 가능한 출입구를 가지는 하우징; 연료공급구와 공기공급구로 구성되어 있으며 상기 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 또는 연료만을 선택적으로 공급할 수 있는 열공급-착탄수단; 상기 열공급-착탄수단에 의해 발생하는 연소가스를 배출하는 배출구; 상기 공간 내부에 위치하며, 상기 열공급-착탄수단에 의해 공급되는 연료의 불완전 연소를 돕는 가열수단;을 포함하는 전통 착탄 전와류 제조장치 및 이를 이용한 전통 착탄 전와류 제조방법이다.

본 발명에 의하면, 소성 후 착탄을 위해 소성로를 밀폐하고 적절한 온도로 하강하였을 때 별도의 주입구로 착탄용 원료를 주입하고 주입구를 밀폐하는 복잡한 종래기술과는 달리, 가온을 위한 장치와 착탄용 원료를 주입하는 장치가 일체화(겸용화)되어 있어 제조장치의 제작과 운용이 경제적이다. 또한 착탄공정에서 내부 온도가 점차 감소하여 착탄효율이 떨어지는 종래기술과는 달리, 착탄공정에서도 특별한 조작 없이 간편하게 가온하거나(연료와 공기 동시 공급) 가열수단에 의해 침탄재의 불완전 연소를 효율화시킬 수 있게 된다.

전돌, 벽돌, 착탄, 열공급, 가열, 기와, 전와류

Description

전통 착탄 전와류 제조장치 및 제조방법{Apparatus and Method for Traditional Colorizing Clay Products}

본 발명은 전통 착탄 전와류 제조장치 및 이를 이용한 전통 착탄 전와류 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 복잡한 구조의 장치와 예민한 조작이 필요하던 착탄공정을 개선한 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 전와류(塼瓦類)라 함은 점토를 주재료로 하여 성형하고 건조하여 소성한 다양한 형태와 크기의 전돌(벽돌), 기와 및 이와 유사한 기타 다양한 장식물 등을 포함하는 용어로 사용된다.

점토로 소성시킨 벽돌은 서구식 적벽돌과 불완전 연소한 탄소로 착탄한 한국전통의 검은 벽돌(전돌)과 구분된다. 전돌 및 기와는 내구성, 내한성, 내 흡수성이 우수한 한국전통 건축자재로서 예로부터 무덤이나 지상 건조물의 축조에 많이 사용되었는데 지금도 주요한 건축 부재로 널리 이용되고 있다. 또한 경제수준의 향상에 따라 종래 전돌이나 기와와 유사한 방식으로 제작된 다양한 장식이 개발-유통되고 있다.

탄소로 착탄한 한국 전통의 전와류는 삼국시대부터 생산되어 많은 건축물에 활용된 바 있고, 근래에도 각종 문화재 시설의 개보수와 현대화된 건축물에 활용되는 등 꾸준한 수요가 있으나, 제조의 어려움으로 인해 품질이 조악하고, 또한 생산 수율이 낮아 고가로 유통되고 있는 문제가 있다.

전와류의 탄소 착탄을 위한 공정은 다음과 같은 방법들이 알려져 있다.

단가마(Box Kiln) 방식(도 1)은 전통재래방식에 의한 것으로서, 등록특허 제 10-738825호에는 단가마 방식의 탄착 벽돌 제조방법이 개시되어 있다. 단가마 방식을 이용한 전와류의 착탄 공정은 외부와 차단된 내화벽으로 이루어지고 벽돌을 적재시킬 수 있는 공간을 가진 구조물(가마)과, 상기 구조물의 내부로 탄소 착탄용 재료를 공급하는 주입구와, 상기 구조물의 하부에 설치되며 상기 벽돌을 소성하면서 발생한 연소 가스를 배출하는 배기구, 그리고 상기 구조물 내의 상기 벽돌을 소성시키기 위한 가열수단으로 이루어진 소성로를 이용한다. 그러나 이 방식에 의하면 소성로의 구조도 복잡할 뿐 아니라, 일단 착탄단계에 돌입하면 공정을 되돌릴 수 없고(재차 열을 가할 수 없고), 따라서 착탄단계에서 계속적으로 소성로 내부의 온도가 하강하므로 착탄시간이 오래 걸리고 착탄효율이 낮은 단점이 있다.

터널가마(Tunnel Kiln) 방식(도 2)은, 예열부, 소성부, 냉각부로 이루어진 서양식 적벽돌을 생산하는 소성로에 착탄부를 부가하여 제작된 현대화된 소성로를 활용한 것이다. 이 방식에 의하면 일관-대량생산이 가능하지만, 소성로 밀폐를 위해 사용되는 침탄차에 의한 급격한 온도 강하로 인한 벽돌의 냉파 현상 등으로 인해 고품질의 전와류를 생산하기 어려운 문제가 있다.

또한, 상기 단가마 방식이나 터널가마 방식과는 별도로 소성공정과 착탄공정을 시간적으로 분리하는 방식도 있다. 즉, 대개는 별도의 공장에서 소성된 전와류를 단가마 또는 터널가마에 적재하고 승온한 후 밀폐한 뒤 착탄공정을 수행하는 것이다. 이러한 방식은 수요에 따라 소량씩 빠르게 착탄된 전와류를 생산할 수 있는 장점이 있지만, 승온을 위한 비용이 추가로 소요된다는 문제가 있다.

따라서 전와류의 작업공정이 단순·용이하면서도 전와류의 착탄효율이 우수한 전와류 제조장치 및 제조방법에 관한 연구가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단순한 구조의 전통 착탄 전와류 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 제조장치를 이용하여 간편하면서 효율적으로 착탄된 전와류를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 처리 대상물을 적재할 수 있는 공간을 이루며, 밀폐가능한 출입구를 가지는 하우징; 연료공급구와 공기공급구로 구성되어 있으며 상기 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 또는 연료만을 선택적으로 공급할 수 있는 열공급-착탄수단; 상기 열공급-착탄수단에 의해 발생하는 연소가스를 배출하는 배출구; 상기 공간 내부에 위치하며, 상기 열공급-착탄수단에 의해 공급되는 연료의 불완전 연소를 돕는 가열수단;을 포함하는 전통 착탄 전와류 제조장치이다.

본 발명에 있어서 상기 열공급-착탄수단의 공기공급구는 선택적으로 차단가능하도록 한다.

열공급-착탄수단을 통해 분사된 연료는 분사되어 닿을 수 있는 곳에 설치된 가열수단에 의해 지속적인 고온을 유지하며 불연소된다.

본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치는 추가로 온도감지센서와 제어수단을 구비하여 상기 가열수단의 온도를 일정하게 유지하도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 착탄 전와류 제조장치를 이용하여 (A) 성형-건조된 처리 대상물을 상기 하우징 내에 적재하고 상기 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 공급하여 처리 대상물을 소성하는 단계; (B) 소성 후 상기 공간 내부로 연료만을 공급하여 연료가 불완전 연소되도록 함으로써 처리 대상물을 착탄하는 단계; (C) 상기 가열수단 또는 열공급-착탄수단에 의해 불완전 연소에 적절한 온도를 유지하 도록 하는 단계;를 포함하는 전통 착탄 전와류 제조방법이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 소성 후 착탄을 위해 소성로를 밀폐하고 적절한 온도로 하강하였을 때 별도의 주입구로 착탄용 원료를 주입하고 주입구를 밀폐하는 복잡한 공정과 장치에 의한 종래기술과는 달리, 가온을 위한 장치와 착탄용 원료를 주입하는 장치가 일체화(겸용화)되어 있어 제조장치의 제작과 운용이 경제적이다.

또한 착탄공정에서 내부 온도가 점차 감소하여 착탄효율이 떨어지는 종래기술과는 달리, 착탄공정에서도 특별한 조작없이 간편하게 가열수단에 의해 연료(착탄용 원료)의 불완전 연소를 효율화시킬 수 있으므로 품질이 우수하면서도 생산성이 크게 향상된 전통 착탄 전와류 제조장치와 이를 이용한 전통 착탄 전와류 제조방법을 제공할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 명세서에 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니며, 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치의 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 전와류 제조장치는 도면에서 볼 수 있듯이 하우징, 열공급-착탄수단, 배출구, 가열수단을 포함한다.

하우징(10)은 전와류를 적재할 수 있는 내부공간과 외부를 차단시킬 수 있는 내화(耐火)벽으로 이루어진 것으로, 그 형태와 규모는 임의로 선택되어 질 수 있다. 내화벽은 하우징(10) 내부 공간의 온도가 외부의 요인에 구애받지 않고 일정하게 유지될 수 있도록 0.5~1m인 것이 좋다. 하우징(10)의 일측에는 전와류의 출입이 자유로운 출입구가 형성되어 있으며, 상기 출입구는 내·외부의 공기의 유출입은 차단되도록 밀폐가능한 것이 바람직하다.

하우징(10) 내부로의 연료 및 공기 공급은 상기 출입구와는 별도로 하우징(10)의 일측에 형성된 열공급-착탄수단(20)에 의해 이루어진다. 상기 열공급-착탄수단(20)은 공기공급구(22)와 연료공급구(21)로 구성되며, 공기공급구(22)는 선택적으로 차단가능하도록 설치하여 연료와 공기를 동시에 공급하거나 또는 연료만을 공급할 수 있도록 한다. 열공급-착탄수단(20)은 연료 및 공기의 공급이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 적어도 하나 이상인 것이 좋으며, 하우징(10)의 규모에 따라 그 개수를 적절히 선택할 수 있음은 당연하다. 하우징(10)의 내부로 공급되는 상기 연료는 LPG(액화석유가스), LNG(액화천연가스), 등유, 경유, 중유, 벙커씨유, 폐유 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치 및 제조방법에서 상기 하우징(10)은 내부의 상태를 관찰할 수 있는 투시창을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치의 내부에 적재된 전와류는 상기 출입구가 밀폐된 채 열공급-착탄수단(20)에 의해 공급되는 연료와 공기에 의해 소성된다. 전와류의 소성온도는 종래 벽돌제조에서의 소성온도와 같이 1050~1250℃인 것이 좋으며, 소성 시간은 전와류의 소성정도에 따라 선택될 수 있다. 상기 전와류는 별도의 과정에 의해 1차적으로 소성된 것일 수도 있다.

이때 발생하는 연소가스는 배출구를 통해 대기로 배출된다.

상기와 같은 과정에 의해 전와류의 소성이 완료되면 연료와 공기의 공급을 중단하고 상기 배출구를 밀폐한 후 하우징(10) 내부의 온도를 공지된 기술에서의 착탄 최적온도인 650~850℃로 하강시킨다.

온도의 하강이 완료되면 상기 열공급-착탄수단(20)의 공기공급구(22)를 차단한 후 연료를 공급하여 연료의 불완전연소에 의해 발생되는 그을음으로 전와류를 착탄한다(도 5). 이 과정에서 필요에 따라 불완전 연소를 불연속적으로 진행함으로서 착탄정도 즉, 색상의 진함 정도를 임의로 조절할 수 있다.

본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치 및 제조방법은 상기 불완전연소에 의한 착탄단계 시 공기의 차단으로 인해 연료의 불완전연소가 지속되면 내부의 온도 하강에 의해 착탄이 불균일하게 이루어지거나 착탄시간이 길어지는 등의 문제가 발 생할 수 있으므로, 지속적인 연료의 불완전연소를 돕기 위해 하우징(10) 내부의 연료가 분사되는 부근에 가열수단(30)을 구비한다. 상기 가열수단(30)은 전열부와 전열부를 감싸는 내화재질의 전열케이스, 전원(31)으로 구성된 것으로 전열부는 전열코일인 것이 좋다. 상기 전열케이스는 전도율이 우수한 도체, 예를 들어 세라믹판 등으로 하여 전열부에서 발생되는 열이 단시간에 고루 전달되도록 하는 것이 좋다. 열공급-착탄수단(20)을 통해 하우징(10)의 내부로 분사되어 연소된 연료는 상기 가열수단(30)에 접촉됨으로서 일정한 고온을 유지할 수 있게 되어 필요에 따라 지속적 또는 단속적으로 연료의 불완전연소가 이루어지게 된다. 상기 가열수단(30)이 구비된 착탄 전와류 제조장치의 일 예에 의한 단면도를 도 4에 나타내었다.

본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치 및 제조방법은 추가로 상기 가열수단(30)의 온도를 감지하는 온도감지센서와 감지센서로부터의 신호를 분석하여 상기 열공급-착탄수단(20) 및 가열수단(30)의 작동을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 가열수단(30)의 온도가 일정하게 유지되도록 하여 착탄이 효율적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 상기 가열수단(30)의 구조 및 제어수단의 기술적 내용은 공지된 여러 기계장치 등으로부터 활용할 수 있음은 당연할 것이다.

도 1은 종래 단가마 방식의 전돌 제조장치의 개략도이다.

도 2는 종래 터널가마 방식의 전돌 제조장치의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 의한 착탄 전와류 제조장치의 개략도이다.

도 4는 소성 또는 승온을 위해 연료와 공기가 동시에 공급되어 화염이 발생하는 상황도이다.

도 5는 착탄을 위해 연료(착탄 원료)만 공급되면서 검은 연기(불완전 연소된 탄화물)가 발생하는 상황도이다.

** 도면부호의 설명 **

10...하우징 20...열공급-착탄수단

21...연료공급구 22...공기공급구

30...가열수단 31...전원

Claims (8)

1. 처리 대상물을 적재할 수 있는 공간을 이루며, 밀폐가능한 출입구를 가지는 하우징;

   연료공급구와 공기공급구로 구성되며, 공기공급구를 선택적으로 차단가능하여 상기 하우징에 의해 형성된 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 또는 연료만을 선택적으로 공급하는, 상기 하우징에 설치된 열공급-착탄수단;

   상기 열공급-착탄수단에 의해 공급된 연료가 상기 하우징 내에서 연소될 때 발생하는 가스를 배출하기 위하여 상기 하우징에 설치된 배출구;

   전열부, 전열부를 감싸는 전열케이스로 이루어지며, 상기 열공급-착탄수단이 연료만을 상기 하우징에 의해 형성된 공간 내부로 공급할 때 상기 공간 내부의 연료가 닿는 위치에 장착되어 있어, 공급되는 연료의 불완전 연소를 돕는 가열수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열공급-착탄수단은 차단가능한 공기공급구를 가지는 버너인 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가열수단에서, 전열부는 전열코일이고 전열케이스는 내화재로 구성된 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가열수단의 온도감지센서와,

   상기 감지센서로부터의 온도정보, 및 처리시간 경과정보를 참조하여 상기 공급-착탄수단 및 가열수단의 작동을 조절하는 제어수단이 추가된 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 의한 제조장치를 이용한 전통 착탄 전와류를 제조하는 방법으로서,

   (A) 성형-건조된 처리 대상물을 상기 하우징 내에 적재하고 상기 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 공급하여 연료의 완전연소에 의한 열로 처리 대상물을 소성하는 단계;

   (B) 소성 후 상기 공간 내부로 연료만을 공급하여 연료가 불완전 연소되도록 함으로써 처리 대상물을 착탄하는 단계;

   (C) 상기 가열수단에 의해 불완전 연소에 적절한 온도를 유지하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 의한 제조장치를 이용한 전통 착탄 전와류를 제조하는 방법으로서,

   (A) 성형-건조-소성된 처리 대상물을 상기 하우징 내에 적재하고 상기 공간 내부로 연료와 공기를 동시에 공급하여 연료의 완전연소에 의한 열로 승온하는 단계;

   (B) 승온 후 상기 공간 내부로 연료만을 공급하여 연료가 불완전 연소되도록 함으로써 처리 대상물을 착탄하는 단계;

   (C) 상기 가열수단에 의해 불완전 연소에 적절한 온도를 유지하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 연료는 액상 또는 기상연료인 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 연료는 LPG, LNG, 등유, 경유, 중유, 벙커씨유, 폐유로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전통 착탄 전와류 제조방법.

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