KR101489932B1 - 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법에 관한 것으로, 연소방식이 아닌 마이크로웨이브를 이용한 탄화방식으로 폐기물을 처리하도록 한 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 내부에 두 개의 공간이 서로 연통되어 형성된 발열체에 마이크로웨이브를 가하여 폐기물을 탄화시키는 탄화방법에 있어서, 상기 발열체 내부 일측에 형성된 탄화공간으로 폐기물을 공급시키는 제1과정과, 마이크로웨이브를 가하여 발열체를 가열시켜 상기 탄화공간에 수용된 폐기물을 탄화시키는 제2과정과, 상기 제2과정을 거쳐 재로 변한 폐기물을 탄화공간과 인접한 위치에 연통되게 형성된 상기 발열체 내부 타측의 수집공간으로 이동시키는 제3과정과, 비어있는 탄화공간에 다른 폐기물을 공급시키도록 상기 제1과정을 다시 거친 후 탄화공간에 수용된 다른 폐기물과 상기 수집공간에 이동되어 수집된 폐기물 재를 함께 탄화시키는 제4과정과, 상기 제4과정을 거친 후 상기 제3과정을 다시 거쳐 탄화완료된 폐기물 재를 수집공간으로 이동시키는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법{The carbonization method used microwave}

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법에 관한 것으로, 연소방식이 아닌 마이크로웨이브를 이용한 탄화방식으로 폐기물을 처리하도록 한 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법에 관한 것이다.

다양한 산업분야 또는 가정에서 배출되는 생활 쓰레기 또는 각종 폐기물 등을 처리하는 일반적인 방법은 소각로가 구비된 소각장에서 연소시켜 처리하는 것이었다.

그러나 상술한 연소 처리 방법은 폐기물 등의 연소시 산소가 필요하고, 특히 유기화합물로 이루어진 폐기물의 연소 시, 다이옥신(Dioxine)이라는 유해물질이 배출되는 문제가 있었다.

이때, 상기 다이옥신이라 함은 염소를 함유하고 있는 유기화합물이 탈 때 다이옥신이 생성되는 물질로 쓰레기를 소각할 때 주로 발생한다.

이렇게 배출된 다이옥신은 97%가 음식에 포함되어 흡수하게 되며 약 3% 이하만 호흡기를 통해 인체에 흡수되며, 가장 일반적인 흡수 경로는 쇠고기, 돼지고기나 닭고기, 우유 등에 들어 있는 지방에서 흡수된다.

상술한 바와 같이 흡수되는 다이옥신은 주로 몸속의 에스트로겐 관련 내분비계에 작용하여 독성을 나타내기 때문에 내분비계교란물질로 분류된다.

이러한 다이옥신의 독성연구는 주로 TCDD 중심으로 진행되어 있으며, TCDD의 축적 결과 피부질환, 면역력 감소, 기형아 출산, 성기 이상, 암 유발 등 인체에 심각한 악 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

이 때문에 대부분의 국가에서는 소각시설에서 배출되는 다이옥신량을 줄이기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있다.

이러한 노력의 결과, 상술한 연소방식 아닌 탄화기에 의한 폐기물 처리 기술이 등장하게 되었으며, 상기 종래 탄화기는 폐기물을 탄화시켜 부피를 최소화한 후 재활용 또는 폐기함에 있어 공기와 접촉되지 않도록 기밀하게 차단된 공간에서 폐기물을 간접적으로 가열하여, 폐기물에 포함된 수분과 기타 성분을 최대한 증발시킴으로써, 폐기물을 탄소덩어리 형태로 탄화시켜 부피를 최소화할 수 있도록 된 장치이다.

종래의 탄화장치로서, 공개특허 제2013-0134315(2013.12.10, 마이크로웨이브를 이용한 탄화기)가 개시되어 있다.

상기 특허는 폐기물 유입을 위해 일 면에 제1도어가 구비된 폐기물 유입부 및 유입된 상기 폐기물을 탄화시키기 위한 탄화부로 이루어진 하우징; 상기 탄화부의 내부에 구비되며 상기 탄화부를 밀폐시키기 위한 단열부재; 상기 단열부재의 내부에 구비되며 상기 폐기물을 수납하기 위한 내부공간이 형성된 발열체; 및 상기 하우징의 외부에 구비되며 상기 탄화부의 내부로 마이크로 웨이브를 조사시켜 상기 발열체를 일정온도로 가열시키기 위한 마이크로 웨이브 발생기를 포함하되, 상기 단열부재의 일면에는 상기 유입부를 통해 유입된 상기 폐기물을 상기 발열체의 내부공간으로 유입시키고 상기 탄화부의 내부로 조사된 마이크로 웨이브의 방출을 방지하는 제2도어가 구비되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 특허는 통체로 형성된 발열체를 가열하여 내부공간에 수용된 폐기물을 탄화시키고, 가스 연소기를 통해 완전연소된 가스를 발열체를 가열하는데 재활용하여 탄화효율 및 에너지 이용효율을 극대화시키도록 하고 있다.

그러나 폐기물의 인입과정에서 발열체의 밀폐가 이루어지지 않아 온도하강은 물론, 자칫 화재 등의 안전사고가 발생될 수 있으며, 발열체가 단순히 통형으로 이루어져 있음으로써 인입된 폐기물을 1회의 탄화과정을 거쳐 배출함에 따라 보다 장시간의 탄화과정을 거쳐야 함으로써 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 발열체의 내부에 서로 연통된 두 개의 공간에서 탄화작업을 수행함으로써 보다 단시간내에 탄화작업을 마무리할 수 있음은 물론, 2회 이상 탄화과정을 거침으로써 효과적인 탄화작업을 수행할 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 두 개의 공간이 서로 연통되어 형성된 발열체에 마이크로웨이브를 가하여 폐기물을 탄화시키는 탄화방법에 있어서, 상기 발열체 내부 일측에 형성된 탄화공간으로 폐기물을 공급시키는 제1과정과, 마이크로웨이브를 가하여 발열체를 가열시켜 상기 탄화공간에 수용된 폐기물을 탄화시키는 제2과정과, 상기 제2과정을 거쳐 재로 변한 폐기물을 탄화공간과 인접한 위치에 연통되게 형성된 상기 발열체 내부 타측의 수집공간으로 이동시키는 제3과정과, 비어있는 탄화공간에 다른 폐기물을 공급시키도록 상기 제1과정을 다시 거친 후 탄화공간에 수용된 다른 폐기물과 상기 수집공간에 이동되어 수집된 폐기물 재를 함께 탄화시키는 제4과정과, 상기 제4과정을 거친 후 상기 제3과정을 다시 거쳐 탄화완료된 폐기물 재를 수집공간으로 이동시키는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1과정 내지 제5과정을 수회 반복하여 폐기물을 공급하여 탄화시킨 후 수집공간에 수집된 폐기물 재를 이송스크류를 이용하여 이송시켜 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성으로 이루어진 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법에 따르면, 폐기물의 탄화작업시 탄화공간에 수용된 폐기물과 수집공간에 수용된 폐기물 재가 함께 탄화됨으로써 공급된 폐기물을 적어도 2회 이상 탄화시키게 됨으로써 효과적으로 탄화작업을 수행할 수 있음은 물론, 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화장치의 탄화기 본체 단면도,
도 2는 도 1에서 발열체의 형상을 보인 단면상태도,
도 3은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법의 공정도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법을 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법은 마이크로웨이브를 이용하여 발열체를 가열시킴으로써 발열체 내부에 수용된 폐기물을 탄화시키는 방법이다.

본 발명에서 사용되는 발열체는 내부에 두 개의 공간이 서로 연통되도록 형성된 발열체를 이용하는 것으로, 내부에 두 개로 분할된 공간 중 하나의 공간에 폐기물을 수용하여 탄화시키게 된다.

본 발명의 탄화방법은 상기 발열체 내부 일측에 형성된 탄화공간으로 폐기물을 공급시키는 제1과정과, 마이크로웨이브를 가하여 발열체를 가열시켜 상기 탄화공간에 수용된 폐기물을 탄화시키는 제2과정과, 탄화과정을 거쳐 재로 형성된 폐기물을 탄화공간과 인접한 위치에 연통되게 형성된 상기 발열체 내부 타측의 수집공간으로 이동시키는 제3과정과, 비어있는 탄화공간에 다른 폐기물을 공급시키도록 상기 제1과정을 다시 거친 후 탄화공간에 수용된 다른 폐기물과 상기 수집공간에 이동되어 수집된 폐기물 재를 함께 탄화시키는 제4과정과, 상기 제4과정을 거친 후 상기 제3과정을 다시 거쳐 탄화완료된 폐기물 재를 수집공간으로 이동시키는 제5과정을 거쳐 폐기물을 탄화시키게 된다.

즉, 탄화공간에서 탄화완료한 폐기물을 수집공간을 이동시키고, 다시 탄화공간에 폐기물을 공급하여 탄화시키는 과정을 반복하는 것이고, 수집공간으로 이동된 폐기물 재를 적어도 2회 이상 탄화시키게 됨으로써 종래의 탄화작업에 비해 탄화효율을 향상시킴은 물론, 효과적으로 탄화작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

예로서, 탄화공간에서 1차적으로 70~90% 정도의 탄화작업을 마친 후 수집공간으로 이동시켜 반복적으로 탄화작업을 수회 거치도록 함으로써 공급한 폐기물의 100% 탄화를 달성할 수 있는 것이며, 이에 따라 탄화 작업시간 단축은 물론, 에너지 절감효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.

상기 제1과정 내지 제5과정은 폐기물의 양 또는 탄화된 재의 량에 따라 달라질 수 있으나, 2회 이상 반복하여 탄화작업을 수행할 수 있으며, 탄화작업 후 수집공간에 수용된 폐기물 재는 이송스크류를 이용하여 이송시킨 후 외부로 배출시키도록 하여 비우면 된다.

특히, 본 발명은 탄화작업을 수행한 폐기물 재를 수집공간으로 이동시킨 후 계속해서 반복 탄화작업을 수행함에 따라 폐기물 재가 기화되어 짐으로써 배출되는 폐기물의 양을 대폭 절감시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 종래의 탄화장치에 비해 탄화된 폐기물 재의 양을 대폭 줄일 수 있어, 날이 갈수록 증가하는 폐기물의 처리에 대한 문제에 효과적인 대안이 될 수 있는 발명이다.

본 발명에서 사용하는 탄화장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 탄화장치와 같이 탄화기 본체(10)와, 발열체(20) 및 마이크로웨이브 발생기(30)로 이루어질 수 있다.

상기 탄화기 본체(10)의 내부에는 가열된 발열체(20)의 열이 외부로 방출되는 것을 차단하도록 단열재(16)가 구비되어 있고, 이 단열재(16)는 마이크로 웨이브 조사시 가열되지 않도록 극성물질 및 스파크 현상 방지를 위해 금속물질을 배제한 다양한 소재를 이용하여 구비될 수 있다.

상기 발열체(20)는 상기 단열재(16)의 내측에 설치되는 것으로, 상기 마이크로웨이브 발생기(30)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 고온으로 가열되어 달구어지게 되며, 그 열에 의해 내부공간에 수용된 폐기물을 탄화시키게 된다.

이러한 상기 발열체(20)는 마이크로웨이브의 조사에 의해 가온 또는 가열될 수 있고 고온의 가열 온도에도 견딜 수 있는 다양한 소재를 이용하여 구비될 수 있으며,

이때, 본 발명에서 사용되는 상기 발열체(20)는 폐기물이 수용되는 내부공간이 두 개의 공간으로 분할되어 서로 연통되게 형성한 표주박모양의 내부공간을 갖는 발열체를 사용한다.

두 개의 공간 중 일측 공간은 폐기물이 탄화되는 탄화공간(22)으로 형성되고, 타측 공간은 상기 탄화공간(22)보다 작게 형성되어 탄화된 폐기물의 재가 이동되어 수집되는 수집공간(24)으로 형성되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 탄화공간(22)으로 수용된 폐기물을 탄화시킨 후 그 재를 수집공간(24)으로 이동시키고, 다른 폐기물을 탄화공간(22)으로 인입시킨 후 탄화작업을 수행하게 되며, 이 과정에서 수집공간(24)에 수집된 폐기물 재도 한번 더 탄화과정을 거치게 됨으로써 탄화효율이 높아짐은 물론, 탄화시간을 줄일 수 있게 되어 에너지 절감효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 한 번의 탄화과정을 거쳐 폐기물을 탄화시키는 것이 아니라 수회 반복하여 탄화과정을 거쳐 폐기물을 탄화시키도록 함으로써 탄화효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

10: 탄화기 본체 16: 단열재
20: 발열체 22: 탄화공간
24: 수집공간 30: 마이크로웨이브 발생기

Claims (2)

1. 내부에 두 개의 공간이 서로 연통되어 형성된 발열체에 마이크로웨이브를 가하여 폐기물을 탄화시키는 탄화방법에 있어서,
   상기 발열체 내부 일측에 형성된 탄화공간으로 폐기물을 공급시키는 제1과정과,
   마이크로웨이브를 가하여 발열체를 가열시켜 상기 탄화공간에 수용된 폐기물을 탄화시키는 제2과정과,
   상기 제2과정을 거쳐 재로 변한 폐기물을 탄화공간과 인접한 위치에 연통되게 형성된 상기 발열체 내부 타측의 수집공간으로 이동시키는 제3과정과,
   비어있는 탄화공간에 다른 폐기물을 공급시키도록 상기 제1과정을 다시 거친 후 탄화공간에 수용된 다른 폐기물과 상기 수집공간에 이동되어 수집된 폐기물 재를 함께 탄화시키는 제4과정과,
   상기 제4과정을 거친 후 상기 제3과정을 다시 거쳐 탄화완료된 폐기물 재를 수집공간으로 이동시키는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1과정 내지 제5과정을 수회 반복하여 폐기물을 공급하여 탄화시킨 후 수집공간에 수집된 폐기물 재를 이송스크류를 이용하여 이송시켜 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 폐기물 탄화방법.

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