KR101013265B1 - 용출수 흡수용 코코피트 블럭 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코코넛 열매의 껍질을 이용하여 만든 용출수 흡수용 코코피트 블럭과 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 코코피트 블럭은 코코넛 열매의 껍질에서 코이어 섬유를 제거하고 남는 코코넛 분말에 활성탄, 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯으로 이루어진 탄화흡착제를 혼합하여 가압 성형하여 만드는 것이다. 이러한 본 발명에 따라 만들어진 코코피트 블럭은 흡수력이 좋고, 탈취, 항균, 방습 성능이 좋아 음식물 집하장에서의 사용이 유용하며, 옥수숫대 펠렛처럼 축산분뇨가 많아도 곤죽이 되지 않으며 통기성/흡수력/보습력이 우수하고, 축분처리 후 부숙이 잘되어 유기물 배양재료로도 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Description

용출수 흡수용 코코피트 블럭 및 그 제조방법{COCO PEAT BLOCK FOR SUCKING ELUTION LIQUID AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 코코피트를 사용하여 축사 또는 음식물 집하장에서 나오는 용출수를 흡수하여 제거 또는 재활용할 수 있게 하는 코코피트를 이용한 흡수재에 관한 것으로, 특히 코코피트를 원재료로 하고 탄화흡착제를 첨가하여 용출수의 흡수효율을 높임과 더불어 탈취, 항균, 방습 성능이 뛰어나고 사용하기에 편리하도록 블럭화한 용출수 흡수용 코코피트 블럭 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 코코피트 블럭을 제조하는데 원재료로 사용하는 코코피트(coco peat)는 열대지방에서 많이 나는 코코넛 열매의 껍질(husk)에서 코이어 섬유를 제거한 잔류 물질이다.

즉, 코코넛의 강인한 생명력과 자생력의 근원인 코코넛 껍질에서 섬유질인 코코넛 파이버(coconut fiber)를 추출 제거한 다음에 남은 코코넛 더스트(coconut dust)를 물리화학적 과정을 거쳐 생산된 재료가 코코피트다.

코코피트의 매우 중요한 특성은 보수력과 보비력이 높고 통기성이 좋으며 밀도가 낮고 양이온 치환능력이 높으며 분해에 저항성이 있으므로 풍부한 식물 영양과 탄소함유물질을 포함하고 있다는 것이다.

적도의 뜨거운 태양과 풍부한 강수량을 바탕으로 성장한 양질의 코코넛 열매에서 추출한 코코피트는 집적된 유기물질로 토양의 물리적, 화학적 및 미생물학적 성질을 개선하는 효과를 비교적 장시간 지속할 수가 있는바, 이러한 코코피트의 물리화학적 특성으로 인하여 토양미생물의 활동 등 토양의 중요한 여러 가지 성질에 관여할 수가 있다.

이러한 이유로, 코코피트는 지구상에서 생성되는 부식물집적의 대표적인 것이고 세계적으로 가장 광범위하고 중요한 유기질 배양재료이며, 일찍이 18세기경부터 유럽 등 외국에서는 채소와 식물생산에 거름 등으로 사용했으며 이와 관련한 상당히 많은 연구 문헌들이 있다.

일반적으로 알려진 코코피트의 주요성분은 다소 차이가 있으나 탄소함유량이 50∼60%, 질소함량이 1.0∼2.7%, 수소함량이 5.1∼6.1%, 산소함량이 30∼30%, 유황함량이 0.2∼0.5%이며, 부식산(Humic acid), 황산, 부식교질(Colloid) 등을 포함하고 있으며, 보편적으로 부식산 함량이 5∼20%인데, 어떤 것은 최고 60%까지 함유한 것도 있다.

코코피트는 그 무게의 약 절반이 물로 구성되지만, 그 무게의 8∼9 배의 물을 흡수하고, 포화 대기 중에서 점토가 15∼20%의 물을 흡수하는데 비하여 코코피트는 80∼90%의 물을 흡수할 수가 있는데, 이와 같이 흡수성이 크므로 빗물에 의한 토양의 유실을 감소시킬 수가 있고 큰 보수력에 의해 가뭄의 피해를 감소시킬 수가 있게 한다.

한편, 코코피트는 질소(N), 인산(P), 규산(Si), 석회(C,K), 황(S)등 이외에도 식물양분을 보유하는데 이들 성분은 분해하여 유효하게 작용되며, 코코피트 생산 공정중 제일 중요한 공정은 껍질의 팽윤 수침과정으로서 소요기간이 1∼5개월이 걸리는데, 이 기간 중 코코피트 속에 있는 식물성장의 해가 되는 탄닌성분 및 EC성분이 주로 제거되며 2차로 자연부식 과정에서 제거되게 된다.

이러한 코코피트의 특성을 정리하자면,

1) 100% 천연야자 유기섬유질 용토로 무공해 재료

2) 통기성, 보수력, 보비력이 좋아 뿌리 성장이 우수

3) 값이 타 용토에 비해 저렴하고 취급이 간편.

4) 토양을 암갈색이나 흑색으로 변화시켜 태양열의 흡수율을 높임

5) 토양 산도 5.5-6.5 사이에 고정시키는 중화물질로 구성되어 있음

6) 토양 미생물의 활동을 촉진하여 토양에 유용한 화학반응 촉진작용

7) 토양 속에서 장기간 부패하지 않아 물리성을 개선하는 등의 특징이 있다.

상기한 바와 같은 특징을 갖는 코코피트는 여러 가지 용도로 사용되는바,

1) 화훼/원예 육묘용 : 시설화훼/채소 육묘용, 수경재배 배지용

2) 유기질 비료용 : 유기질 비료 생산용, 토양 개량용

3) 수분 조절용 : 음식물 쓰레기 처리용, 가축 분뇨 처리용

한편, 이러한 코코피트를 사용하여 점성용액을 흡착할 수 있는 흡착재와 이를 만드는 방법에 관한 한국 특허가 10-460748호로 등록되어 있는바, 이 특허에 따른 흡착재는 기본적으로 코코넛 열매의 껍질에서 코이어 섬유를 분리하고 남은 코코피트 그 자체를 그대로 이용하는 기존의 일반적인 기술을 그대로 이용하는 것에 불과한 것일 뿐만 아니라, 결과물이 분말로 이루어진 것이기 때문에 취급하는데 여러 가지 문제가 있다.

특히 분말로 되어 있기 때문에 가축분뇨를 처리하기 위해 가축의 축사에 사용하고자 하는 경우에 먼지 등이 나는 문제로 인하여 사용하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.

그리고 이러한 분말 코코피트를 블럭화하기 위해서는 코코피트가 엉겨 붙게 하기 위한 별도의 접착제가 필요하다는 등의 문제가 있다.

한편, 대한민국 특허 10-731652호로 "육모용 상토의 압축체 및 그 제조방법"이 등록되어 있는바, 이 특허 역시 코코피트를 기본적인 원료로 사용하면서, 원예작물, 화훼, 수목 등의 육모를 키우기에 적합하도록 된 코코피트 압축체에 관한 것이다.

그런데 이 발명에 따른 육모용 상토의 압축체는 코코피트 분말을 일정한 형태로 성형하기 위해 가제나 천으로 이루어진 메쉬를 사용하여 형태를 만들게 되어 있다.

즉, 가제나 천으로 메쉬를 사용하여 코코피트 분말을 일정한 블럭 형태로 유지시키도록 되어 있다는 것이다. 그리고 무엇보다도 상기 발명에 따른 압축체는 수분 흡착기능이 약해서 배수물을 처리하는 데는 성능이 떨어진다는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 기존의 코코피트를 이용한 흡착체에 따른 여러 가지 문제점을 해결하여, 별도의 접착제를 사용하지 않고서도 코코피트 분말을 일정한 형태로 블럭화 할 수가 있으며, 또 코코피트 분말에 친환경 탄화흡착제를 섞어 성형함으로써, 쓰레기 수거장소나 가축의 축사에서 나오는 용출수의 흡착효과를 증대시키고, 탈취, 항균, 방습 성능이 우수하여 환경 개선에 기여하며, 이렇게 가축 축사의 용출수를 흡수한 코코피트 블럭을 퇴비로 활용할 수 있게 한 용출수 흡수용 코코피트 블럭 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코코피트 블럭은 코코피트 분말에 적절한 비율로 탄화흡착제를 혼합하여 소정의 압력으로 압축 성형하여 만든다.

그리고 본 발명에 따른 코코피트 블럭의 제조 방법은 코코넛 껍질에서 섬유질을 제거하고 남은 코코피트 분말에 활성탄, 코코넛 숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 등으로 이루어진 탄화흡착제를 소정 비율로 혼합하여 만드는 과정을 포함하여 이루어진다.

이러한 본 발명에 따른 블럭형으로 만들어진 코코피트 블럭은 옥수숫대 펠렛처럼 축산분뇨가 많아도 곤죽이 되지 않으며 탈취성/항균성/통기성/흡수력/보습력이 우수하고, 축분처리 후 부숙이 잘되어 유기물 배양재료로 재활용 할 수 있다.

또한, 전반적으로 코코피트를 음식물 집하장의 용출수 흡수용이나 축사깔개용으로 사용하기 위해선 톱밥같이 분쇄를 해 사용해도 좋으나 경비 절감차원에서 한우축사 등에선 압축된 덩어리 채 사용할 수가 있는바, 이와 같이 블럭화된 코코피트를 사용하면 작업하기가 분쇄한 것보다 훨씬 수월하고 덩어리 채 사용하면 먼지가 거의 나지 않기 때문에 특히 송아지와 같이 어린 가축한테 무척 좋고, 이와 같이 압축된 코코피트 덩어리를 음식물 집하장에 던져 두거나, 축사의 축축한 곳에 그냥 던져놓으면 가축들이 밟고 돌아다니면서 자연적으로 코코피트가 바닥에 골고루 깔리게 되기 때문에 전체적인 흡수력 등에도 아무런 문제점이 발생하지 않게 된다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 코코넛 열매의 내부를 보인 사진,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 실현하는 단계를 적시하여 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 방법에 따라 만들어진 코코피트 블럭의 사진이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명에서 기본 원료로 사용하는 코코넛 열매는 도면 1의 그림에서 나타낸 바와 같이, 내부에 코코넛 액이 들어 있는 수액 공간(1)이 있고, 이 수액 공간(1)을 둘러싸고 코코넛 껍질(2)이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 코코피트 블럭의 성형과정은 먼저, 상기한 바와 같은 코코넛 열매의 코코넛 껍질(2)만을 수거하여 섭씨 25~35도의 물에서 20~45일간 침지시킨 후 열매 껍질(2)에 충격을 주어 부드럽게 하고, 이를 세척한 후 섭씨 75~95도의 열풍으로 건조시키는 코코넛 껍질 처리단계로부터 시작한다(S1).

상기 코코넛 껍질 처리단계(S1)를 거친 코코넛 껍질에서 섬유채취기를 사용하여 코이어 섬유를 제거하여 코코넛 분말(coconut dust)을 얻는다(S2).

이 코이어 섬유제거단계(S2)에서는 코코넛 열매의 껍질을 섬유질의 분리와 협잡물의 제거를 용이하게 하기 위하여 햄머로 코코넛 열매 껍질에 충격을 주고, 물로 세척하여 협잡물을 제거하고 열풍으로 건조시킨 후 섬유채취기로 코이어섬유를 뽑아 제거한다.

즉, 코코넛 열매껍질에서 코이어섬유를 분리하고 남은 부산물로부터 코코피트를 만드는 것이다.

그 다음 상기 코이어 섬유제거 단계(S2)를 거쳐 얻어진 코코넛 분말을 햄머밀로 분쇄하여 5~50메시 크기의 입자로 만든 후 수분의 함량 15~22%의 코코피트를 얻는(S3).

이 코코피트 가공단계(S3)에서는 내부에 히터를 가진 섭씨 75~90도의 온도를 유지하는 저장조에 코코넛 분말을 넣고 30~50분간 뒤섞으면서 수분의 함량이 30~55%이던 상태에서 15~22%가 되도록 수분을 증발시킨다.

한편, 상기한 바와 같은 과정을 거쳐 준비된 코코넛 분말은 별도로 두고, 별개의 과정으로 코코넛 열매의 껍질이나 팜 열매의 껍질, 크리미 열매의 껍질, 또는 왕겨를 300~450도에서 20~60분간 열처리하여 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 또는 왕겨숯을 만들고, 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 또는 활성탄(이미 완성되어 판매하는 고급 숯의 일종임)을 8~20메시의 크기로 분쇄하여 탄화흡착제를 만든다(S4).

상기한 바와 같은 코코피트 건조단계(S3)와 탄화흡착제 제작단계(S4)를 거쳐 준비된 코코피트 70~86% 중량비와 탄화흡착제 14~30% 중량비를 혼합기에 넣어 고르게 혼합한다(S5).

이 코코피트와 탄화흡착제의 혼합단계(S5)에서 사용하는 탄화흡착제는 활성탄, 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 중에서 1종류를 선택하거나 2~3종류를 선택하여 혼합하여 사용할 수가 있고, 이렇게 탄화흡착제를 혼합함으로써, 탈취, 항균, 방습 성능이 뛰어난 코코피트 블럭을 만들 수가 있을 뿐만 아니라, 무엇보다도 수분흡착성능이 뛰어난 코코피트 블럭을 만들 수 있다.

상기 코코피트와 탄화흡착제의 혼합단계(S5)를 거쳐 혼합된 재료를 성형기에 넣고 15~45도의 온도에서 10~20kg/㎠의 압력으로 압축 성형하여 가로 70~320㎜, 세로 70~320㎜, 높이 30~170㎜의 직육면체인 도면 3에 도시하여 나타낸 바와 같은 코코피트 블럭(B)을 만든다(S6).

또한, 상기한 바와 같은 탄화흡착제를 코코피트와 혼합함으로써 분말 형태의 재료를 압착 성형할 때 별도의 화학접착제나 메쉬 등을 사용하지 않고서도 탄화흡착제의 결속력에 의해 일정한 형태를 유지하게 할 수가 있다.

본 발명에서 별도의 화학접착제를 사용하지 않고 탄화흡착제만으로 코코피트분말을 블럭화 할 수 있는 이유는 탄화흡착제가 코코피트 분말 사이에 고르게 혼합되어 코코피트 분말을 압착 성형할 때 탄화흡착제가 서로 엉겨 붙어 접착제 역할을 하기 때문이다.

왕겨, 톱밥, 코코피트와 숯이 20% 포함된 코코피트에 대하여 단위체적당 수분흡수율을 시험해 본 결과는 다음과 같았다.

조사재료	단위체적당 수분흡수율(%)
왕겨	183.3
분쇄왕겨	213.5
팽연왕겨	268.8
톱밥	285.8
코코피트	792.8
20% 숯 배합된 코코피트	834

한편, 이렇게 압축 성형된 코코피트 블럭은 필요에 따라 다루기 용이하고 이송하기 용이하게 하기 위해 50~1000개 단위로 묶어 포장하는데, 이 과정에서 포장은 마대부대에 담거나 지게차에 의거 운반할 수 있는 형태로 묶으면 된다.

이렇게 만들어진 코코피트 블럭은 음식물 집하장에서의 용출수 흡수용으로 사용하거나, 한우 축사 등에서 깔개용으로 사용하면 음식물 집하장이나 축사에서 용출되는 농도 짙은 용출수를 흡수하게 된다.

따라서 본 발명과 같이 만들어진 코코피트 블럭은 분말형태가 아니기 때문에 깔개설치 작업이 분말형태로 된 것보다 훨씬 수월하고, 운반이 편리할 뿐 아니라 덩어리 채 사용하면 먼지가 거의 나지 않기 때문에 송아지한테도 무척 좋고, 압축된 코코피트 덩어리를 축사의 축축한 곳에 그냥 던져놓으면 가축들이 밟고 돌아다니면서 자연적으로 코코피트가 바닥에 골고루 깔리게 되기 때문에 별도의 추가 작업이 필요하지 않게 된다.

1 - 수액 공간 2 - 코코넛 껍질
B - 코코피트 블럭

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 코코피트와 탄화흡착제를 혼합하여 용출수 흡수용으로 성형된 용출수 흡수용 코코피트 블럭에 있어서,
   상기 코코피트 블럭은 코코넛 열매의 껍질에서 코이어 섬유를 제거하고 남는 코코파이 분말을 5~50메시 크기의 입자로 가공하고 수분의 함량을 15~22%로 한 코코피트 70~86%중량비와, 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 또는 활성탄을 8~20메시의 크기로 분쇄한 탄화흡착제 14~30%중량비를 혼합하여 섭씨 15~45도의 온도에서 10~20kg/㎠의 압력으로 압축 성형하여 가로 70~320㎜, 세로 70~320㎜, 높이 30~170㎜의 직육면체로 성형되고,
   상기 코코피트 블럭의 제조는 코코넛 열매의 코코넛 껍질(2)만을 수거하여 섭씨 25~35도의 물에서 20~45일간 침지시킨 후 열매 껍질(2)에 충격을 주어 부드럽게 하고, 이를 세척한 후 섭씨 75~95도의 열풍으로 건조시키는 코코넛 껍질 처리단계(S1)와, 상기 코코넛 껍질 처리단계(S1)를 거친 코코넛 껍질에 햄머로 충격을 주고, 물로 세척하여 협잡물을 제거하고 열풍으로 건조시킨 후 섬유채취기를 사용하여 코이어 섬유를 제거하여 코코넛 분말(coconut dust)을 얻는 코이어 섬유제거단계(S2), 상기 코이어 섬유제거 단계(S2)를 거쳐 얻어진 코코넛 분말을 햄머밀로 5~50메시 크기의 입자로 만든 후 수분의 함량 15~22%의 코코피트를 만드는 코코피트 가공단계(S3), 코코넛 열매의 껍질이나 팜 열매의 껍질, 크리미 열매의 껍질, 또는 왕겨를 각각 개별적으로 300~450도에서 20~60분간 열처리하여 코코넛 숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯을 만들고, 코코넛 숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 또는 활성탄을 8~20메시의 크기로 분쇄하여 탄화흡착제를 만드는 탄화흡착제 제작단계(S4), 상기 코코피트 가공단계(S3)와 탄화흡착제 제작단계(S4)를 거쳐 준비된 코코피트 분말 70~86% 중량비와 탄화흡착제 14~30% 중량비를 혼합기에 넣어 고르게 혼합하는 코코피트 분말과 탄화흡착제의 혼합단계(S5) 및, 상기 코코피트와 탄화흡착제의 혼합단계(S5)를 거쳐 혼합된 재료를 성형기에 넣고 섭씨 15~45도의 온도에서 10~20kg/㎠의 압력으로 압축 성형하여 코코피트 블럭(B)을 만드는 코코피트 블럭 제조단계(S6)를 포함하여 이루어지고,
   상기 코코피트 가공단계(S3)에서 내부에 히터를 가진 섭씨 75~90도의 온도를 유지하는 저장조에 코코넛 분말을 넣고 30~50분간 뒤섞으면서 수분의 함량이 30~55%이던 상태에서 15~22%가 되도록 수분을 증발시키는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 용출수 흡수용 코코피트 블럭
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 탄화흡착제는 활성탄, 코코넛숯, 팜숯, 크리미숯, 왕겨숯 중에서 2~3종류를 선택하여 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 용출수 흡수용 코코피트 블럭
   
6. 삭제

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