KR101454166B1

KR101454166B1 - 우분탄 조성물 및 이에 의한 우분탄, 그리고 이를 위한 우분탄 제조방법

Info

Publication number: KR101454166B1
Application number: KR1020130109506A
Authority: KR
Inventors: 두현만
Original assignee: 두현만
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2014-10-27

Abstract

본 발명은 우분탄 조성물 및 이에 의한 우분탄, 그리고 이를 위한 우분탄 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 우분탄 조성물은, 우분 100 중량부에 대하여 27~95 중량부의 식물로 이루어진 조각형태의 식물칩이 혼입된 혼합물로 이루어지고, 상기 혼합물에 상기 우분의 점도를 강화시키는 점도 조절제가 혼입된 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 우분탄은 전술한 우분탄 조성물의 성형에 의해 제조된다. 또한, 본 발명의 우분탄 제조방법은, 전술한 우분탄 조성물을 제조하는 조성물 제조단계; 상기 우분탄 조성물을 3 내지 6시간 동안 교반하면서 건조하여 우분탄 조성물의 함수율을 47% 내지 62%의 함수율로 조절하는 1차 건조단계; 상기 1차 건조된 우분탄 조성물을 설정된 형상으로 성형하여 우분탄을 제조하는 성형단계; 및 상기 우분탄을 2차 건조하여 우분탄의 함수율을 22% 내지 13%로 조절하면서 우분탄을 경화시키는 2차 건조단계;를 포함한다. 본 발명은, 점도 조절제로 인하여 점결력이 우수한 조성물이 생성되고, 이러한 조성물로 우분탄이 제조되므로 연소효율이 우수하며, 우분탄 조성물 및 성형된 우분탄이 제각기 건조되므로 조직이 견고한 우분탄을 제공한다.

Description

우분탄 조성물 및 이에 의한 우분탄, 그리고 이를 위한 우분탄 제조방법 {COMPOSITION FOR CATTLE DUNG BRIQUET AND CATTLE DUNG BRIQUET THEREBY, AND MANUFACTURING METHOD OF CATTLE DUNG BRIQUET THEREFOR}

본 발명은 우분탄 조성물 및 이에 의한 우분탄, 그리고 이를 위한 우분탄 제조방법에 관한 것으로서, 우분에 인화성을 향상시키는 부재가 혼합된 우분탄 조성물 및 이에 의한 우분탄, 그리고 이를 위한 우분탄 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 우분탄은 우분을 이용하여 제조된 고체연료이며, 우분을 주성분으로 한다. 이러한 우분탄은 우분이 주로 섬유질로 구성됨에 따라 인화성이 우수하다.

이와 같은 우분탄은 가축의 분뇨 및 음식 폐기물을 이용하여 고체연료를 제조하는 것이 개시된 대한민국 특허등록 제10-1151314호(명칭: 음식 폐기물과 축분을 이용한 연료 제조방법)가 대표적이다. 이러한 종래기술은 축분과 음식물슬러지를 가열하여 수분을 제거하고 건조하는 건조단계; 상기 건조단계에서 건조된 축분과 음식물슬러지에 폐목을 혼합하여 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 축분, 음식물슬러지, 폐목에 점결제인 점토와 숯을 혼합한 혼합물을 교반 하면서 2차 건조시키는 건조혼합단계; 및 상기 건조혼합단계를 통해 된 상기 혼합물을 압축프레스로 압축하여 고형화하는 성형단계를 포함한다. 그러나, 이러한 종래기술은 축분 및 음식물슬러지를 이용하므로 악취가 매우 심하게 발생할 뿐만 아니라 음식물슬러지의 염분 및 다량의 수분으로 인하여 점도 조절이 어려워서 제조가 까다로우며, 염분을 추출하면서 오염물질이 발생됨에 따라 이를 정화하는 시설을 구비하여야 한다.

이와 달리, 대한민국 특허공개 제10-2010-20022호(명칭: 돈분, 축분, 슬러지케익, 폐타이어 및 톱밥 등을 이용한 고체연료 및 그 제조방법)는 돈분, 폐타이어분말 및 톱밥을 포함하되, 돈분 고형분 100중량부를 기준으로 폐타이어분말 0.1 ~ 10중량부 및 톱밥 1 ~ 50중량부를 포함하는 혼합물을 제조하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 혼합물을 반고체상태의 성형체로 성형하는 제2단계; 및 상기 제2단계에서 성형된 반고체상태의 성형체를 수분함량 10중량% 이하가 되도록 건조하는 제3단계를 포함하는 기술을 개시하고 있다. 이러한 또 다른 종래기술은 폐타이어분말 및 톱밥으로 인하여 고체연료의 인화성 향상을 기대할 수 있다. 하지만, 이러한 또 다른 종래기술은 폐타이어로 인하여 인화시 유독성 물질이 발생되며, 폐타이어 및 톱밥이 분말형태로 혼합되므로 공극률이 낮아서 초기 발화가 매우 어려울 뿐만 아니라, 섬유질이 거의 없는 돈분을 이용하므로 악취가 심하고, 인화성이 오히려 반감된다.

KR 10-1151314 KR 10-2010-20022

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 순수한 우분에 조각형태의 식물재료가 혼입되어 우분의 내부에 공극을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 식물재료를 함께 연소시킬 수 있으며, 우분의 점도를 조절하는 물질이 함께 혼합되어 우분의 점결력을 향상시킬 수 있는 우분탄 조성물을 제공하기 위함이 그 목적이다.

또, 전술한 식물재료가 산림 부산물이나 농산부산물 및 한약재 부산물로 구성되어 수급이 용이하고, 분말이나 과립 또는 칩형태로 형성되어 연소를 촉진시키는 촉진재가 함께 혼합된 우분탄 조성을 제공하기 위함이 다른 목적이다.

또한, 흡수율이 우수한 광물질로 전술한 점도를 조절하는 물질이 이루어져서 소량사용으로도 점도를 조절할 수 있으며, 이에 더하여 암모니아와 동화되거나 우분을 질화 및 탈질하는 물질이 혼합된 우분탄 조성물을 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

아울러, 전술한 우분탄 조성물에 의해 다양한 형태로 성형되는 우분탄 및 이러한 우분탄의 제조를 위한 제조방법을 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

특히, 전술한 우분탄 조성물을 압축하여 우분탄의 밀도를 과밀상태로 제조할 수 있고, 이에 더하여 우분탄 조성물의 점결력을 강화시킬 수 있는 우분탄 제조방법을 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우분탄 조성물은, 우분 100 중량부에 대하여 27~95 중량부의 식물로 이루어진 조각형태의 식물칩이 혼입된 혼합물로 이루어지고, 상기 혼합물에 상기 우분의 점도를 강화시키는 점도 조절제가 혼입된 것을 특징으로 한다.

상기 식물칩은 예컨대, 수목의 수피, 줄기식물의 농산 부산물, 수목이나 줄기식물의 잎사귀 및 한약재 부산물로 이루어진 한약박 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 혼합물은, 상기 우분 100 중량부에 대해 5~15 중량부로 혼합되고, 연소가능한 재질로 구성되어 우분의 연소를 촉진시키는 분말이나 과립 또는 칩형태의 연소촉진재;를 더 포함할 수 있다.

상기 연소촉진재는 예컨대, 식물성 유지방이 함유된 깻묵, 톱밥, 석탄가루, 볏짚, 도토리묵의 부산물로 이루어진 도토리박, 우분펠릿이나 목재펠릿 및 다공질의 왕겨숯이나 참나무 숯 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 점도 조절제는 예컨대, 상기 혼합물에 0.1~5 중량부로 혼합되는 분말형태의 벤토나이트로 구성될 수 있다.

상기 혼합물은, 상기 우분에서 발생되는 암모니아와 동화되거나 상기 우분을 질화 및 탈질하여 악취의 발생을 방지하는 미생물이 더 혼입될 필요가 있다.

한편, 전술한 우분탄 조성물은 블럭이나 볼 또는 봉형태의 우분탄으로 제조된다.

다른 한편, 본 발명에 의한 우분탄 제조방법은, 전술한 우분탄 조성물을 제조하는 조성물 제조단계; 상기 우분탄 조성물을 3 내지 6시간 동안 교반하면서 건조하여 우분탄 조성물의 함수율을 47% 내지 62%의 함수율로 조절하는 1차 건조단계; 상기 1차 건조된 우분탄 조성물을 설정된 형상으로 성형하여 우분탄을 제조하는 성형단계; 및 상기 우분탄을 2차 건조하여 우분탄의 함수율을 22% 내지 13%로 조절하면서 우분탄을 경화시키는 2차 건조단계;를 포함한다.

상기 성형단계는 예컨대, 상기 우분탄 조성물을 일측이 개방된 용기형태의 형틀에 투입하는 투입단계; 상기 형틀에 투입된 상기 우분탄 조성물을 가압하여 압착에 의해 상기 우분탄 조성물을 봉형태의 상기 우분탄으로 성형하는 압착단계; 상기 우분탄 조성물을 상기 형틀에 추가로 투입하여 가압하는 추가투입단계; 및 상기 형틀에서 상기 우분탄을 취출하는 취출단계;를 포함한다.

본 발명의 제조방법은, 상기 성형단계에서 성형된 상기 우분탄을 상기 2차 건조단계 이전에 숙성시켜서 상기 우분탄 조성물의 혼합물에 혼입된 벤토나이트로 이루어진 점도 조절제를 팽윤시켜서 상기 우분탄 조성물의 점결력을 강화시키는 숙성단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 숙성단계는 예컨대, 상기 우분탄을 밀봉재로 밀봉하는 밀봉단계; 및 상기 밀봉재로 밀봉된 상기 우분탄을 상온에 1일 내지 5일간 방치하여 숙성시키는 방치단계;를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명은, 우분에 조각형태의 식물칩이 혼입되어 식물칩에 의해 우분의 내부에 공극이 형성되므로 인화시 공극을 통해 공기가 통기됨에 따라 인화성 및 연소효율을 향상시킬 수 있으며, 점도 조절제가 함유되므로 우분 및 식물칩이 혼입된 혼합물의 점결력을 향상시킬 수 있으므로 혼합물의 건조시간을 단축할 있다.

또, 전술한 식물칩이 산림 부산물이나 농산부산물 및 한약재 부산물로 구성되므로 수급이 용이할 뿐만 아니라 폐기물을 재활용할 수 있고, 식물칩이 식물재로 구성되어 우분과 함께 연소재로 사용될 수 있으며, 분말이나 과립 또는 칩형태의 연소촉진재가 혼합되므로 인화성 향상 및 발화시간의 연장을 도모할 수 있다.

또한, 점도 조절제가 벤토나이트로 구성되므로 소량사용이 가능함에 따라 제조비용을 절감할 수 있으며, 이에 더하여 미생물이 혼합되어 미생물이 우분의 암모니아와 동화되거나 우분을 질화 및 탈질하면서 질화 및 탈질작용에 의해 악취를 발생시키는 암모니늄 이온, 질산 이온 및 아질산 이온을 질소로서 제거하므로 우분의 악취를 감소시킬 수 있다.

아울러, 우분탄 조성물을 블럭이나 볼 또는 봉형태로 성형하여 우분탄을 제조하므로 보관이나 인화에 적합한 다양한 구조로 우분탄을 제조할 수 있다.

게다가, 우분탄 조성물을 1차 건조하여 우분탄으로 성형한 후 2차 건조하므로 우분탄을 견고하게 경화시킬 수 있고, 이에 더하여 우분탄의 성형시 우분탄 조성물을 1차로 압착한 후 추가로 투입하여 2차로 압착하므로 우분탄이 압축된 상태로 성형됨에 따라 우분탄을 과밀상태로 성형할 수 있으며, 이에 따라 우분탄의 발화시간을 연장할 수 있다.

더 나아가, 성형된 우분탄을 숙성시키므로 우분탄 조성물에 함유된 벤토나이트가 수분을 충분히 흡수하여 팽창됨에 따라 우분탄 조성물의 점결력이 강화되어 우분탄을 견고한 조직으로 성형할 수 있으며, 이에 따라 우분탄의 성형시 부스러짐을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 성형후의 성형강도를 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 우분탄 제조방법을 도시한 공정도; 및
도 2는 도 1에 의해 제조되는 우분탄의 다양한 예를 도시한 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 우분탄(12)은 도면의 (a)에 도시된 바와 같이 우분탄 조성물(10)이 우선적으로 제조됨에 따라 도시된 바와 같은 형태로 성형된다. 이때, 우분탄 조성물(10)은 교반기(1)가 설치된 교반통에 우분과 식물로 이루어진 조각형태의 식물칩 및 점도 조절제가 투입된 후 교반기(1)에 의해 우분과 식물칩 및 점도 조절제가 혼합됨에 따라 제조된다. 이러한, 우분탄 조성물(10)은 우분 100 중량부에 대하여 27~95 중량부의 식물로 이루어진 조각형태의 식물칩이 교반기(1)에 투입되어 혼합되며, 이에 따른 혼합물에 우분의 점도를 강화시키는 점도 조절제가 추가로 교반기(1)에 투입되어 혼입된다.

여기서, 전술한 식물칩은 예컨대, 수목의 수피(겉 껍질), 줄기식물의 농산 부산물(예: 옥수수대나 콩대), 수목이나 줄기식물의 잎사귀(예: 나뭇잎) 및 자체의 향기로 우분의 악취를 중화시키는 한약재 부산물로 이루어진 한약박 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있으며, 건조된 것으로 구성되는 것이 바람직하다. 식물칩은 우분에 혼합되어 우분의 인화시 우분과 함께 연소재로 사용되며, 우분의 내부에 공기가 소통되는 공극을 형성하여 우분의 인화성을 향상시킨다. 이러한 식물칩은 우분 100 중량부에 대하여 27중량부 이하로 혼합될 경우 공극률이 낮아져서 공기소통의 기능을 제데로 발휘하지 못하고, 95 중량부 이상으로 혼합될 경우, 즉 우분과 거의 1:1 또는 그 이상으로 혼합될 경우 우분의 점결력을 저해한다. 따라서, 식물칩은 우분 100 중량부에 대하여 27~95 중량부로 혼합되는 것이 바람직하며, 우분의 약 절반정도로 구성되어 인화되는 우분의 화력이 향상되도록 우분 100 중량부에 대해 대략 47~51 중량부로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 전술한 점도 조절제는 예컨대, 우분 및 식물칩의 혼합물에 0.1~5 중량부로 혼합되는 분말형태의 벤토나이트로 구성할 수 있다. 벤토나이트는 다양한 종류가 있으며, 칼슘계 벤토나이트의 경우 물과 반응하면 약 3배, 소디움(나트륨) 벤토나이트의 경우 약 15배까지 팽창하면서 자체 중량의 약 5배까지 수분을 흡수하고, 다른 물질과 혼합될 경우 다른 물질의 화학적 특성을 변질시키지 않으면서 다른 물질들을 서로 점결시키는 성질을 가지며, 교반시 침전등이 발생하지 않으므로 페이트나 약품 등의 공업원료 첨가제로 사용되는 것으로 알려져 있다. 이러한 벤토나이트는 우분 및 식물칩의 혼합물에 0.1 중량부 이하로 혼합될 경우 혼합물에 점결성을 거의 부여할 수 없고, 5 중량부 이상으로 혼합될 경우 점결성은 좋으나 가격에 비해 효율성이 낮으므로 전술한 바와 같이 우분 및 식물칩의 혼합물에 0.1~5 중량부로 혼합되는 것이 바람직하며, 특히 효율적인 측면에서 전술한 혼합물에 약 1 내지 3 중량부로 혼합되는 것이 가장 바람직하다. 이와 같은 벤토나이트는 우분의 점결력을 강화시켜서 우분탄(12)의 성형시 우분탄(12)의 성형강도를 유지시킬 뿐만 아니라, 우분탄(12)이 성형시 부스러지면서 파쇄되는 것을 방지한다.

한편, 전술한 교반기(1)는 식물칩과 함께 투입된 우분 100 중량부에 대해 5~15 중량부의 연소촉진재가 혼합될 수 있다. 연소촉진재는 연소가능한 재질로 구성되어 우분의 연소를 촉진시키는 분말이나 과립 또는 칩형태의 물질이다. 이러한 연소촉진재는 예컨대, 식물성 유지방이 함유된 깻묵, 톱밥, 석탄가루, 볏짚, 도토리묵의 부산물로 이루어진 도토리박, 통상적으로 사용되는 우분펠릿이나 목재펠릿 및 다공질의 왕겨숯이나 참나무 숯 중 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다. 특히, 연소촉진재는 깻묵으로 구성될 경우 식물성 유지방으로 인하여 연소를 촉진시키며, 탄화에 의한 다공질의 왕겨숯이나 참나무 숯으로 구성될 경우 연소를 촉진시킬 뿐만 아니라 우분의 악취가 다공에 흡착되어 우분의 악취를 감소시킬 수 있다.

또한, 교반기(1)는 우분에서 발생되는 암모니아와 동화되거나 우분을 질화 및 탈질하여 악취의 발생을 방지하면서 메탄가스의 발생도 함께 방지하는 미생물이 더 혼입될 수도 있다. 이러한 미생물은 예컨대, 바실루스나 스미티 또는 질화균(암모니아 산화 세균, 아질산 산화세균 등)이나 탈질균(유황세균 등) 등으로 구성할 수 있으며, 이와 함께 미생물의 에너지원인 당 또는 자체 산도에 의해 부패균의 증식을 억제하는 유기산을 함께 첨가할 수도 있다. 미생물은 우분에서 발생되는 암모니아와 동화되어 우분의 악취를 감소시키거나, 질화 및 탈질작용에 의해 악취를 발생시키는 암모니늄 이온, 질산 이온 및 아질산 이온을 질소로서 제거하여 악취를 감소시킨다. 따라서, 교반기(1)는 미생물이 투입될 경우 악취를 거의 발산하지 않는다. 이러한 미생물은 우분 100 중량부에 대해 효율성을 고려하여 약 0.3~7 중량부로 혼입되는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 교반기(1)는 수목이나 왕겨의 연소시 발생되는 증기에 의한 목초액이나 왕겨초액이 더 혼합될 수 있다. 이러한 목초액이나 왕겨초액은 전술한 미생물의 활동 및 발효를 촉진시켜서 후술되는 숙성기간을 단축시킨다.

한편, 교반기(1)는 전술한 바와 같은 혼합물로 이루어진 우분탄 조성물(10)을 약 3시간 내지 6시간 동안 교반한다. 이때, 우분탄 조성물(10)은 교반기(1)의 교반작용에 의해 발효되면서 건조된다.(1차 건조) 그리고, 우분탄 조성물(10)은 교반기(1)의 장시간 교반에 의해 약 47% 내지 62%의 함수율로 조절된다. 물론, 우분탄 조성물(10)은 건조시간의 단축을 위해 바람이나 열기로 강제 건조될 수도 있다.

여기서, 전술한 교반기(1)는 계절간의 온도차로 인하여 봄가을 및 하절기의 경우 약 3시간 내지 4시간 정도 우분탄 조성물(10)을 교반하는 것이 바람직하고, 동절기의 경우 약 5시간 내지 6시간 정도 교반하는 것이 바람직하다.

이어서, 우분탄 조성물(10)은 교반이 완료된 후 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 용기형태의 형틀(20)에 투입되어 설정된 형상으로 성형된다. 즉, 우분탄 조성물(10)은 형틀(20)에 의해 봉형태의 우분탄(12)으로 성형된다. 이때, 우분탄 조성물(10)은 도시된 바와 같이 형틀(20)에 1차로 투입된 후 미도시된 막대형 프레스에 의해 가압되어 압착된다. 그리고, 우분탄 조성물(10)은 압착에 의해 우분탄(12)의 부피가 압축되므로 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 형틀(20)에 추가로 투입된 후 다시 가압되어 압착되며, 추가 압착이 완료되면 형틀(20)에서 취출된다. 따라서, 우분탄(12)은 밀도가 과밀된 상태의 봉형태로 성형된다.

이러한 우분탄(12)은 전술한 벤토나이트의 점결력에 의해 성형시 부서지지 않을 뿐만 아니라 성형 후 성형강도가 유지된다. 그리고, 우분탄(12)은 전술한 바와 같이 과밀상태로 성형되므로 인화시 연소시간이 연장된다.

한편, 성형된 우분탄(12)은 숙성공정에 의해 숙성될 수 있다. 이러한 우분탄(12)은 숙성공정에 의하여 우분탄 조성물(10)의 혼합물에 혼입된 전술한 벤토나이트로 이루어진 점도 조절제를 팽윤시켜서 우분탄 조성물(10)의 점결력을 강화시킨다. 따라서, 우분탄(12)은 성형강도가 더욱 강화될 뿐만 아니라 좀더 단단하게 경화된다.

우분탄(12)은 숙성시 도면의 (c)에 도시된 바와 같이 비닐봉지와 같은 밀봉재(30)로 밀봉된 후, 상온에 1일 내지 5일간 방치됨에 따라 숙성된다. 이때, 우분탄(12)은 밀봉에 의해 활발한 숙성이 이루어지며, 우분탄 조성물(10)에 혼입된 전술한 미생물에 의해 발효되면서 연소에 불필요한 유기질 성분 및 암모니아 가스가 감소되며, 거의 검은색으로 갈변한다.

우분탄(12)은 숙성이 완료된 후 추가로 진행되는 건조과정(2차 건조)에 의해 함수율이 22% 내지 13%로 조절된다. 이때, 우분탄(12)은 도면의 (e)에 도시된 바와 같이 컨베이어(C)에 이송되면서 송풍기(22)에 의해 강제로 건조된 후 다시 상온에서 음건으로 약 2일 내지 7일간 방치되어 건조된다. 따라서, 우분탄(12)은 거의 흙벽돌과 같이 단단하게 경화된다.

삭제

도 2를 참조하면, 우분탄(12)은 미도시된 볼(Ball) 형태나 도시된 바와 같은 블럭이나 봉형태로 성형될 수 있다. 우분탄(12)은 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 외주면에 세레이션(12a)이 형성되어 연소시 세레이션(12a)에 의한 외주면의 홈을 통해 공기를 소통시킬 수 있으므로 연소효율을 향상시킬 수 있으며, 인화시 얇은 두께의 세레이션(12a)이 우선적으로 발화하므로 신속하게 발화할 수 있다.

그리고, 우분탄(12)은 도면의 (c)에 도시된 바와 같이 내부에 우분펠릿이나 우드펠릿으로 이루어진 펠릿(14)이 혼합되어 발열효율 및 발열시간이 향상될 수 있으며, 도면의 (d)에 도시된 바와 같이 중앙에 통기공이 형성된 통상의 열탄(16)이 삽입되어 열탄(16)에 의해 발열효율 및 발열시간이 향상될 수도 있다.

<실험예1>

우분 100 중량부에 대해 옥수수대로 이루어진 49 중량부의 식물칩, 깻묵으로 이루어진 8 중량부의 연소촉진재 및 벤토나이트로 이루어진 2 중량부의 점도 조절제를 혼합한 우분탄 조성물(10)을 이용하여 우분탄(12)을 성형하였다. 이때, 우분탄(12)은 숙성하지 않고 1차 및 2차 건조만을 실시하였고, 전술한 형틀(20)을 이용하여 약 8g의 무게가 되도록 봉형태로 성형한 후, 100개를 한꺼번에 연소시켰다. 이러한 우분탄(12)은 약 3시간 40분 동안 연소되면서 약 4 Kcal의 열량을 제공하였다.

<실험예2>

전술한 실험예1과 동일한 방법으로 우분탄(12)을 성형한 후 전술한 숙성공정을 실시하였다. 그리고, 실험예1과 동일한 조건으로 연소시켰다. 이러한 우분탄(12)은 약 3시간 55분 동안 연소되면서 약 4 Kcal의 열량을 제공하였다. 즉, 실험예2의 우분탄(12)은 실험예1 보다 약 15분 정도 더 오래 연소되면서 실험에1 보다 거의 동일한 열량을 제공하였다. 이는, 우분탄(12)이 숙성공정에 의해 조직이 견고해짐에 따라 연소시간이 연장된 것으로 생각된다.

<실험예3>

전술한 실험예1과 동일한 방법으로 우분탄(12)을 성형하되, 전술한 깻묵 대신 왕겨숯을 혼합하여 숙성공정 없이 실험예1과 동일한 조건으로 연소시켰다. 이러한 우분탄(12)은 약 3시간 20분 동안 연소되면서 약 3,700 cal의 열량을 제공하였다. 즉, 실험예3은 실험예1 보다 약 20분 정도 짧게 연소되면서 실험예1 보다 약 300 cal가 낮은 열량을 제공하였다. 이는, 실험예1의 경우 식물성 유지방이 잔존하고, 왕겨숯 보다 조직밀도가 높은 깻묵이 사용되어 실험예3 보다 우수한 효율을 제공한 것으로 생각된다.

<실험예4>

전술한 실험예1과 동일한 방법으로 우분탄(12)을 성형하되, 전술한 옥수수대 대신 한약박을 혼합하여 숙성공정 없이 실험예1과 동일한 조건으로 연소시켰다. 이러한 우분탄(12)은 약 3시간 30분 동안 연소되면서 약 3,900 cal의 열량을 제공하였다. 즉, 실험예4는 실험예1 보다 10분 정도 짧게 연소되면서 실험예1 보다 약 100 cal가 낮은 열량을 제공하였다. 하지만, 실험예3 보다 약 10분 정도 더 오래 연소되면서 약 200cal 정도 높은 열량을 제공하였다. 이는, 실험예4의 경우 왕겨숯 보다 조직밀도가 높은 한약박이 사용되어 실험예3 보다 우수한 효율을 제공한 것으로 생각된다.

<비교예>

건조된 칩형태의 옥수수대 및 톱밥을 전술한 형틀(20)로 측정하여 전술한 우분탄(12)의 1000개 분량에 상응하는 양으로 준비한 후 연소시켰다. 이러한 옥수수대 및 톱밥은 약 3시간 30분 동안 연소되면서 약 3,600 cal의 열량을 제공하였다. 즉, 옥수수대 및 톱밥은 전술한 실험예들과 거의 대동소이한 연소시간 및 열량을 제공하였다. 따라서, 우분탄(12)이 옥수수대 및 톱밥이나 목재의 대용품으로 사용되어도 무방하다는 것을 확인하였다.

이상과 같은 본 발명의 실시예는, 우분에 조각형태의 식물칩이 혼입되어 식물칩에 의해 우분의 내부에 공극이 형성되므로 인화시 공극을 통해 공기가 통기됨에 따라 인화성 및 연소효율을 향상시킬 수 있으며, 점도 조절제가 함유되므로 우분 및 식물칩이 혼입된 혼합물의 점결력을 향상시킬 수 있으므로 혼합물의 건조시간을 단축할 있다.

아울러, 우분탄 조성물(10)을 블럭이나 볼 또는 봉형태로 성형하여 우분탄을 제조하므로 보관이나 인화에 적합한 다양한 구조로 우분탄을 제조할 수 있다.

게다가, 우분탄 조성물(10)을 1차 건조하여 우분탄(12)으로 성형한 후 2차 건조하므로 우분탄(12)을 견고하게 경화시킬 수 있고, 이에 더하여 우분탄(12)의 성형시 우분탄 조성물(10)을 1차로 압착한 후 추가로 투입하여 2차로 압착하므로 우분탄(12)이 압축된 상태로 성형됨에 따라 우분탄(12)을 과밀상태로 성형할 수 있으며, 이에 따라 우분탄(12)의 발화시간을 연장할 수 있다.

더 나아가, 성형된 우분탄(12)을 숙성시키므로 우분탄 조성물(10)에 함유된 벤토나이트가 수분을 충분히 흡수하여 팽창됨에 따라 우분탄 조성물(10)의 점결력이 강화되어 우분탄(12)을 견고한 조직으로 성형할 수 있으며, 이에 따라 우분탄(12)의 성형시 부스러짐을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 성형후의 성형강도를 유지할 수 있다.

전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 본질적 특징이 충족될 수 있을 경우 동일 사상의 범주내에서 적절한 변형(구조나 구성의 변경이나 부분적 생략 또는 보완)이 가능하다. 또한, 전술한 실시예들은 특징의 일부 또는 다수가 상호 간에 조합될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 구조 및 구성은 변형이나 조합에 의해 실시할 수 있으므로 이러한 구조 및 구성의 변형이나 조합이 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1: 교반기 10 : 우분탄 조성물
12 : 우분탄 12a : 세레이션
14 : 펠릿 16 : 열탄
20 : 형틀 22 : 송풍기
30 : 밀봉재

Claims

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우분 100 중량부에 대하여 27~95 중량부의 식물로 이루어진 조각형태의 식물칩이 혼입된 혼합물로 이루어지고, 상기 혼합물에 상기 우분의 점도를 강화시키는 점도 조절제가 혼입된 우분탄 조성물을 제조하는 조성물 제조단계;
상기 우분탄 조성물을 3 내지 6시간 동안 교반하면서 건조하여 우분탄 조성물의 함수율을 47% 내지 62%의 함수율로 조절하는 1차 건조단계;
상기 1차 건조된 우분탄 조성물을 설정된 형상으로 성형하여 우분탄을 제조하는 성형단계; 및
상기 우분탄을 2차 건조하여 우분탄의 함수율을 22% 내지 13%로 조절하면서 우분탄을 경화시키는 2차 건조단계;를 포함하고,
상기 성형단계에서 성형된 상기 우분탄을 상기 2차 건조단계 이전에 숙성시켜서 상기 우분탄 조성물의 혼합물에 혼입된 벤토나이트로 이루어진 점도 조절제를 팽윤시켜서 상기 우분탄 조성물의 점결력을 강화시키는 숙성단계;를 더 포함하며,
상기 숙성단계는,
상기 우분탄을 밀봉재로 밀봉하는 밀봉단계; 및
상기 밀봉재로 밀봉된 상기 우분탄을 상온에 1일 내지 5일간 방치하여 숙성시키는 방치단계;를 포함하는 우분탄 제조방법.
제 6 항에 있어서, 상기 성형단계는,
상기 우분탄 조성물을 일측이 개방된 용기형태의 형틀에 투입하는 투입단계;
상기 형틀에 투입된 상기 우분탄 조성물을 가압하여 압착에 의해 상기 우분탄 조성물을 봉형태의 상기 우분탄으로 성형하는 압착단계;
상기 우분탄 조성물을 상기 형틀에 추가로 투입하여 가압하는 추가투입단계; 및
상기 형틀에서 상기 우분탄을 취출하는 취출단계;를 포함하는 우분탄 제조방법.
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