KR101292521B1 - 고체연료대체재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체연료대체재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잣송이로부터 잣을 채취하는 과정에서 발생되는 잣송이 등의 잣껍질과, 왕겨를 혼합한 후, 이를 압축 가공함으로써 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 고체연료대체재의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잣껍질과 왕겨를 1:0.02~0.3의 중량비로 혼합하여 연료조성물을 조성한 후, 상기 연료조성물 100중량%에 대해 0.07~28중량%의 수분함량을 함유한 상태에서 19~75℃의 성형온도에서 360~1130kgf/㎠의 성형압력으로 압착시켜 고체연료로 성형하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료대체재의 제조방법을 제공하게 된다.
또한, 이상과 같이 구성되는 본 발명은 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않는 등 친환경적이고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 등의 효과를 제공하게 된다.

Description

고체연료대체재의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD FOR SUBSTITUTE PRODUCT OF SOLID FUEL}

본 발명은 고체연료대체재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잣송이로부터 잣을 채취하는 과정에서 발생되는 잣송이 등의 잣껍질과, 왕겨를 압축 가공함으로써 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 고체연료대체재의 제조방법에 관한 것이다.

산업전반에 걸쳐 필연적으로 발생되는 각종 폐기물의 처리문제가 국가적으로 심각한 상태에 이르게 됨에 따라, 이러한 폐기물을 난방 및 조리용 고체연료로 개발하여 폐자원의 활용도를 높이는 방법에 대한 연구가 최근에 들어 활발히 진행되고 있다.

이러한, 비닐, 목재, 가축분뇨 등의 각종 폐기물을 이용한 고체연료대체재는 건조 및 분쇄 그리고 선별 등의 공정을 거친 후, 점착재 등과 같은 여러가지 화학적 첨가재를 첨가하여 완성하게 된다.

이처럼, 각종 폐기물을 이용한 종래의 고체연료대체재는 여러 복잡한 공정을 거쳐 제조됨으로써 제조설비를 위한 초기투자비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 생산성이 낮고, 폐기물을 재활용할 수 있다는 장점에 비해 경제성이 낮아 실용화할 수 없는 등의 기술적 한계가 있다.

더욱이, 각종 폐기물을 이용한 종래의 고체연료대체재는 제조과정에서 여러 가지 화학적 첨가재를 첨가하여 조성되기 때문에 연소시 유해한 연소가스를 발생시키게 되는 등의 또 다른 환경오염의 문제를 초래하게 된다.

따라서, 본 출원인은 잣송이로부터 잣을 채취하는 과정에서 발생되는 잣송이 등의 잣껍질과 왕겨를 압축 제조함으로써 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 고체연료대체재를 개발하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 잣송이로부터 잣을 채취하는 과정에서 발생되는 잣송이 등의 잣껍질과, 왕겨를 일정비율로 혼합 조성한 후, 이를 압축 가공함으로써 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 고체연료대체재의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잣껍질과 왕겨를 1:0.02~0.3의 중량비로 혼합하여 연료조성물을 조성한 후, 상기 연료조성물 100중량%에 대해 0.07~28중량%의 수분함량을 함유한 상태에서 19~75℃의 성형온도에서 360~1130kgf/㎠의 성형압력으로 압착시켜 고체연료로 성형하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료대체재의 제조방법을 제공하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않아 연소시 유해가스가 발생되지 않는 등 친환경적이고, 우수한 열효율과 충분한 연소시간을 갖는 등의 효과를 제공하게 된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

잣(Pinus koraiensis Siebold et Zuccasimi)은 다년생 건과류로서, 지방이 70％나 함유되어 있는 고열량 식품이며 지방의 80％ 정도가 불포화 지방산이고 그 중에서도 리놀레인산의 함량이 높은 것으로 알려져 있어 한방에서는 해송자라 하여 피로 회복, 강장, 신경통 및 청혈제 등으로 사용되어 왔다.

이때, 잣나무에 열린 잣송이를 따다가 건조시킨 후, 건조된 잣송이의 껍질을 벗기는 작업을 통해 잣송이내에 담겨져 있는 피잣을 분리하게 되고, 탈각작업을 통해 피잣의 내피를 벗겨내어 잣을 생산하게 된다.

이처럼, 잣나무의 잣송이에서 잣을 추출할 때 발생되는 잣껍질은 다량의 섬유소를 포함하고 있고, 회분과 규석 등이 함유되어 있어 착화성, 연소성과 발열성등이 우수한 것으로 알려져 있다.

여기서, 잣껍질은 연소성과 열효율성이 뛰어날 뿐만 아니라 압축성형성이 우수하고, 왕겨는 착화성과 발열성이 우수하지만 그 자체만으로 압축성형성이 전혀 없고, 더욱이 왕겨는 그 자체가 연소시간이 짧아 고체연료대체재로 사용할 수 없는 문제가 있다.

본 발명에서는 잣껍질과 왕겨를 일정비율로 혼합하여 점결제 등의 별도 첨가없이 그 자체만으로 압축성형하여 고체연료대체재로서의 우수한 착화성, 연소성 뿐만 아니라 연소시간 및 열효율 등을 나타내도록 구성되어 있다.

다시 말하면, 본 발명에서는 잣껍질과 왕겨를 1:0.02~0.3의 중량비를 갖도록 혼합하여 연료조성물을 조성한 후, 상기 연료조성물 100중량%에 대해 0.07~28중량%의 수분함량을 함유한 상태에서 19~75℃의 성형온도에서 360~1130kgf/㎠의 성형압력으로 압착시켜 성형하도록 구성되어 있다.

이때, 본 발명에서의 연료조성물중 잣껍질은 왕겨와 달리 수mm에서 수십mm의 크기를 갖는 비정형의 입자로 이루어지며, 이는 크기를 달리하는 비정형의 잣껍질입자들이 압축시 일정한 크기의 왕겨입자와 서로 엉키면서 더욱 단단한 고정형체를 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 본 발명에서의 연료조성물은 잣껍질과 왕겨가 1:0.02~0.3의 중량비로 조성되는 것이 바람직한데, 왕겨의 중량비가 0.02미만으로 혼합되면 착화에 어려움이 있고, 왕겨의 중량비가 0.3을 초과할 경우 착화가 용이하지만 연소시간이 짧아지는 문제가 있다.

여기서, 본 발명에서의 연료조성물은 성형시 0.07~28중량%의 수분함량을 갖는 바람직한데, 연료조성물의 수분함량이 0.07중량%미만인 경우 잣껍질과 왕겨 자체가 딱딱해지면서 압착할 경우 잘게 부서지는 동시에 서로 접착되지 못하는 문제가 있고, 연료조성물의 수분함량이 28중량%를 초과하는 경우에도 잣껍질의 섬유소에 과다한 수분이 함유되어 오히려 접착력을 저하시키는 문제가 있다.

그리고, 본 발명에서의 연료조성물은 19~75℃의 성형온도에서 성형하는 것이 바람직한데, 성형온도가 19℃미만인 경우 잣껍질 자체가 딱딱하거나 뻣뻣해지면서 성형시 서로 엉키지 않아 결속된 형체를 이루지 못하는 문제가 있고, 성형온도가 75℃를 초과하면, 잣껍질을 푸석푸석하게 만들어 성형후에도 형체가 들뜨는 등의 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 연료조성물은 360~1130kgf/㎠의 성형압력으로 압착시켜 성형하는 것이 바람직한데, 성형압력이 360kgf/㎠미만인 경우 잣껍질과 왕겨가 서로 접착되지 않아 압축성형후 성형 형체가 해체되는 등의 문제가 있고, 성형압력이 1130kgf/㎠를 초과하는 경우 잣껍질와 왕겨를 서로 강하게 접착시켜 단단한 고체연료대체재로 성형하지만 성형압력의 증가에 따라 성형기계가 커지면서 제조비용의 증가를 초래하게 되고, 생산성에 비해 제조원가가 과다해지는 등 실용성의 저하를 유발하게 된다.

[실시예1]

잣껍질 20kg과 왕겨 0.8kg을 준비하여 0.5중량%의 수분함량과 22℃의 성형온도를 유지한 상태에서 400kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예2]

잣껍질 20kg과 왕겨 1kg을 준비하여 4중량%의 수분함량과 30℃의 성형온도를 유지한 상태에서 510kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예3]

잣껍질 20kg과 왕겨 1.4kg을 준비하여 11중량%의 수분함량과 42℃의 성형온도를 유지한 상태에서 602kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예4]

잣껍질 20kg과 왕겨 1.8kg을 준비하여 16중량%의 수분함량과 50℃의 성형온도를 유지한 상태에서 760kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예5]

잣껍질 20kg과 왕겨 2.8kg을 준비하여 20중량%의 수분함량과 59℃의 성형온도를 유지한 상태에서 800kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예6]

잣껍질 20kg과 왕겨 5kg을 준비하여 26중량%의 수분함량과 72℃의 성형온도를 유지한 상태에서 1050kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예7]

잣껍질 20kg과 왕겨 0.2kg을 준비하여 30중량%의 수분함량과 20℃의 성형온도를 유지한 상태에서 900kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예8]

잣껍질 20kg과 왕겨 7kg을 준비하여 10중량%의 수분함량과 8℃의 성형온도를 유지한 상태에서 600kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

[실시예9]

잣껍질 20kg과 왕겨 10kg을 준비하여 1.0중량%의 수분함량과 45℃의 성형온도를 유지한 상태에서 290kgf/㎠의 성형압력으로 성형을 실시하여 고체연료대체재를 제조하였다.

실시예	연료조성물의 조성비	수분함량 (중량%)	성형온도 (℃)	성형압력 (kgf/㎠)	고형성	착화시간 (sec)	연소시간 (min)	고체연료 대체재 적합성
1	1;0.04	0.5	22	400	△	0.8	14	적합
2	1;0.05	4	30	510	○	0.8	12	적합
3	1;0.07	11	42	602	○	0.7	11	적합
4	1;0.09	16	50	760	○	0.6	10	적합
5	1;0.14	20	59	800	○	0.4	10	적합
6	1;0.25	26	72	1050	△	0.4	9	적합
7	1;0.01	30	20	900	×	6	12	부적합
8	1;0.35	10	8	600	×	0.2	2	부적합
9	1;0.5	1	45	290	×	0.2	1	부적합

상기 표1은 실시예1 내지 실시예9에 따른 결과를 나타낸 것으로, 고형성은 압축성형된 고체연료대체재에 물리적 외력을 가하여 그 파쇄정도를 측정하였으며, 그 결과를 우수(○), 양호(△), 불량(×)으로 분류하였다.

그리고, 착화시간은 최초 불이 붙기까지 걸리는 시간으로, 실시예1 내지 실시예6의 고체연료대체재는 착화시간이 0.4~0.8초정도로 양호하지만, 실시예7은 착화시간이 6초로 부적합하였다.

또한, 연소시간은 착화된 후, 전소될 때까지의 시간으로 실시예1 내지 실시예6의 고체연료대체재는 연소시간이 9~14까지 지속되어 고체연료로서 적합한 것으로 나타났지만, 실시예9의 고체연료대체재는 착화되자마자 바로 전소되어 고체연료로서 부적합한 것으로 나타났다.

요컨대, 본 발명에 따른 잣껍질을 이용한 고체연료대체재는 별도의 화학적 첨가재를 전혀 첨가하지 않고 제조되어 연소시 유해한 연소가스를 수반하지 않음으로써 친환경적인 고체연료이고, 고체연료로서 짧은 착화시간과 우수한 연소열량 그리고 충분한 연소시간을 확보할 수 있도록 구성되는 데에 그 기술적 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함은 당연하다.

Claims (1)

1. 잣껍질과 왕겨를 1:0.02~0.3의 중량비로 혼합하여 연료조성물을 조성한 후, 상기 연료조성물 100중량%에 대해 0.07~28중량%의 수분함량을 함유한 상태에서 19~75℃의 성형온도에서 360~1130kgf/㎠의 성형압력으로 압착시켜 고체연료로 성형하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료대체재의 제조방법.