KR101761653B1 - 축분을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 축분을 이용한 고체연료에 관한 것으로, 우분 및 돈분을 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합한 축분 혼합물, 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 및 목초액을 혼합하고 압축성형하여 제조되는 고체연료로서, 상기 돈분은 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 슬러지인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고체연료는 축분 혼합물과 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박을 혼합하여 제조한 혼합물에 목초액을 분사한 후 건조하고 이를 압축성형함으로써 고체연료를 제조할 수 있다.

Description

축분을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법.{Solid Fuel Using Livestock Excretions and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 축분을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 축분의 악취를 저감시키며 발열 효과가 우수한 고체연료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

축산 분뇨는 하수오염 및 대기오염 등의 원인으로서, 이를 해결하기 위하여 다양한 축산분뇨 처리 기술이 개발되고 있다. 이러한 처리 기술로는 축산분뇨를 수집하여 가공처리하고 난 다음 발효과정을 거쳐 퇴비화 처리하는 기술이 대표적이다. 그러나 축산분뇨의 퇴비화 처리만으로는 축산분뇨의 효율적인 처리가 어렵고 퇴비화 처리를 위해 설비투자가 필요한 등 상업적으로 적용하는데 문제가 있다.

따라서 축분을 활용하여 비료뿐만 아니라 연료로 사용하고자 하는 기술 개발도 이루어지고 있다.

예를 들어, 대한민국 공개특허공보 10-2013-0125279호 및 10-2014-0047002호에서는 축분과 카본파우더를 압축성형하여 고체연료를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 선행기술들에서는 발열량 확보를 위해 카본 파우더를 사용하고 있어 축산 폐기물 외에 연료용 원료를 부가해야 하여 생산비용을 저감시키기 어렵고, 소취제를 혼합하기는 하나 축분에서 발생하는 악취를 효율적으로 제거하지 못해 상업적 용도로 적용하기에는 문제가 있다. 또한, 흡착제로 녹말을 사용하고 있는데 이러한 녹말만으로는 충분한 탈취효과를 얻기 어려운 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 10-1687352호에서는 축분에 바텀애쉬와 석회석의 혼합물에 양전하물질이 코팅된 흡착제를 혼합하여 고체연료를 제조하고 있는데 악취의 제거를 위해 성형된 펠렛을 건조하는 과정에서 오존과 열분해를 통해 탈취를 해야 하기 때문에 공정 비용을 낮추기 어려운 문제점이 있으며, 흡착제를 따로 제조해야 하는 어려움이 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 10-1175287호에는 축분을 슬러지화하여 축분탄을 제조하되 악취를 해결하기 위하여 수분을 흡수하는 생석회와 인산, 황산 등의 탈취제를 적용하고 있다. 상기 선행기술에서는 축분의 슬러지화를 통해 가공성을 향상시키고는 있으나, 탈취제로 산을 사용해야 하기 때문에 공정 설비 및 폐수 처리 등이 문제가 된다.

한편, 대한민국 공개특허공보 10-2015-0026741호 및 10-2016-0009697호에서는 커피박의 탈취 및 항균 효과에 착목하여 이를 발효퇴비에 적용하는 기술이 개시되어 있다.

이러한 커피박을 비롯한 다양한 성분을 축분에 적용하여 최적화하면 축분 고체연료에 있어서의 악취를 저감시키고 생산효율 및 연소효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0125279호 대한민국 공개특허공보 10-2014-0047002호 대한민국 등록특허공보 10-1687352호 대한민국 등록특허공보 10-1175287호 대한민국 공개특허공보 10-2015-0026741호 대한민국 공개특허공보 10-2016-0009697호 대한민국 등록특허공보 10-0574600호 대한민국 등록특허공보 10-1579410호 대한민국 등록특허공보 10-1703879호 대한민국 등록특허공보 10-1553240호 일본 공개특허공보 특개평06-065019호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 축분을 슬러지화하며 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 목초액과 함께 혼합하여 제조한 고체연료를 통해 산이나 화학물질을 사용하지 않고도 축분의 악취를 저감하고 제조효율을 높일 수 있는 고체연료 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 커피박과 목초액을 포함함으로써 탈취와 연소효율을 향상시킬 수 있는 고체연료 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 축분을 이용한 고체연료는 우분 및 돈분을 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합한 축분 혼합물, 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 및 목초액을 혼합하고 압축성형하여 제조되는 고체연료로서, 상기 돈분은 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 슬러지인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 목재 분쇄물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 및 호그칩 중 어느 하나일 수 있고, 상기 커피박은 목초액이 혼합된 커피박일 수 있다.

또한, 본 발명의 축분을 이용한 고체연료를 제조하는 방법은, 돈분과 물을 혼합하고 이를 농축하여 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 돈분 슬러지를 제조하는 단계; 우분과 상기 돈분 슬러지를 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합하여 축분 혼합물을 제조하는 단계; 상기 축분 혼합물과 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 목초액을 분사한 후 건조하는 단계; 상기 건조된 혼합물을 압축성형하여 고체연료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커피박은 커피박에 목초액을 분사하고 혼합하여 제조된 목초액이 혼합된 커피박인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고체연료는 축분을 슬러지화하며 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 목초액과 함께 혼합하여 제조한 고체연료를 통해 산이나 화학물질을 사용하지 않고도 축분의 악취를 저감하고 제조효율을 높일 수 있다.

또한, 커피박과 목초액을 포함함으로써 탈취와 연소효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고체연료의 시제품 사진이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 고체연료는 우분 및 돈분을 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합한 축분 혼합물, 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 및 목초액으로 이루어지며, 상기 돈분은 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 슬러지인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 축분은 우분과 돈분을 혼합하여 사용하는데, 이는 축분원료를 다변화하는 것 외에 본 발명에 따른 고체연료의 연소효율을 높이고 악취 저감에 가장 효과적인 배합을 통해 사용하고 있다.

종래기술에서는 우분, 돈분, 계분, 인분, 견분, 마분 등 다양한 배설물을 적절히 혼합해서 사용하는데, 배설물의 종류에 따라 악취의 정도가 차이가 크고 특히 돈분이 배합되는 경우 연소효율 면에서는 좋으나 악취가 심하여 제품화할 정도의 탈취가 쉽지 않다.

특히, 본 발명에서는 우분과 돈분을 배합할 때 돈분을 슬러지화하여 배합하는데, 이러한 과정을 통해 배합이 용이하며, 돈분의 탈취가 매우 효율적으로 이루어진다. 돈분의 슬러지는 돈분에 물을 배합하여 혼합하여 슬러리를 제조한 후, 이를 농축하여 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%이 되도록 슬러지화함으로써 제조될 수 있다. 이때, 상기 고형분의 함량은 100g의 우분, 돈분 또는 슬러지를 90 내지 100℃의 오븐에서 24시간 건조한 후 건조 전후의 함량 차이로부터 산출한 것이다. 또한, 상기 고형분의 함량이 20 중량%에 미치지 못하는 경우 슬러지가 너무 묽어 고체연료 제조시 수분 함량을 조절하기 곤란하고, 25 중량%를 초과하는 경우 축분 혼합물의 균질배합이 이루어지지 않아 슬러지가 아닌 돈분을 사용할 때와 효과에서 차이가 없는 것으로 나타났다.

돈분을 슬러지화 하지 않고 우분과 돈분을 혼합하면 균일한 배합이 어렵고 돈분의 탈취 시간이 많이 소요되며 탈취 성분을 다량 사용해야 하는 문제점이 있는데, 이를 슬러지화하여 혼합할 때 효과가 우수한 것으로 나타났다. 또한, 돈분 대신 우분을 슬러지화하여 배합해 본 결과, 악취를 유발하는 주성분인 돈분을 우분이나 다른 성분들과 배합하는 과정에서 탈취에 시간이 많이 소요되며 충분한 탈취가 이루어지지 않는 것을 확인하였다. 따라서 상기와 같은 축분 혼합물을 적용함으로써 고체연료의 제조가 용이하고 탈취 효과도 큰 제품을 생산할 수 있었다.

본 발명에서는 고체연료의 주재료인 축분 혼합물 외에 목재 분쇄물을 함께 혼합하여 사용함으로써 연소효율을 높이고 있다. 축분 혼합물만을 사용했을 때보다 목재 분쇄물을 함께 사용하면 초기 발화속도, 연소 지속시간, 발열량에서 우수한 효과를 나타내었다.

상기 목재 분쇄물은 원목, 벌목 부산물, 목재 폐기물 등을 활용할 수 있는데, 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 호그칩 중 어느 하나의 형태로 사용할 수 있으며, 비용이나 성형성 면에서 호그칩이 가장 우수한 효과를 나타내는 것으로 파악되었다. 호그칩은 목재를 롤러, 해머 등과 같이 분쇄면이 무딘 장비를 이용하여 제조하며 부정형이므로 생산성이 우수하다.

또한, 상기 축분 혼합물, 목재 분쇄물 외에 굼벵이 배설물을 구성성분으로 사용한다. 상기 굼벵이 배설물은 대한민국 등록특허공보 10-0574600호나 10-1579410호에서 비료의 소재로 활용하고 있는데, 이는 상기 굼벵이 배설물에 포함되는 질소, 인, 칼륨 등의 영양성분을 활용하고자 하는 것이다.

본 발명에서는 이러한 성분들이 고체연료에 적용되었을 때의 연소효율 향상에 착목하여 이를 적용하고 있으며, 특히 염기성을 나타내는 상기 굼벵이 배설물과 산성의 목초액이 배함될 때 접착력이 향상되어 고체연료의 성형성이 향상되기 때문에 이를 적용하고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-1703879호에서는 입제형 비료 조성물의 제조시 카놀라유와 수산화칼륨이 배합될 때 입제 형성을 위한 접착력이 향상된다는 결과가 개시되어 있는데, 이러한 결과로부터 얻은 아이디어를 통해 상기 굼벵이 배설물을 적용해본 결과 성형성에서 매우 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하였다.

상기 굼벵이 배설물과 함께 사용되는 상기 목초액은 축산업에서 분뇨 악취를 제거할 때 사용하고 있는 물질로서, 일본 공개특허공보 특개평06-065019호에서는 목초액이 악취의 원인이 되는 세균에 대한 살균 효과가 있어 계분과 혼합했을 때의 악취가 저감되는 효과를 개시하고 있다.

따라서 상기 목초액을 적용하는 일차적인 목적은 축분의 탈취를 위한 것인데, 이뿐만 아니라 전술한 바와 같이 염기성 성분인 굼벵이 배설물과의 배합을 통해 고체연료의 성형시 접착력을 향상시킬 수 있게 된다.

이는 일반적으로 고체연료를 성형할 때 점도 조절을 위하여 양전하 물질과 산 성분을 사용하거나(대한민국 등록특허공보 10-1687352호), 음식물 쓰레기와 같은 섬유질 성분을 배합하는 것(대한민국 공개특허공보 10-2013-0125279호)과는 다른 접근 방법이다.

또한, 본 발명에서는 고체연료의 구성성분으로 커피박을 적용하고 있다. 커피박은 대한민국 등록특허공보 10-1703879호, 10-1553240호 등에서 축분 비료를 제조할 때의 영양성분의 한 종류로 첨가하고 있는데, 특히, 대한민국 공개특허공보 10-2016-0009697호에서는 커피박을 발효퇴비에 적용함에 있어서의 방충효과나 탈취효과에 대해 기재하고 있다.

본 발명에서는 축분 혼합물의 탈취를 위한 성분으로서 커피박을 적용하고 있다. 또한, 커피박을 혼합할 때 연소효율을 더욱 상승시키기 위하여 상기 커피박을 그대로 사용하는 것이 아니라 커피박에 목초액을 분사하고 혼합하여 제조된 목초액이 혼합된 커피박을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 목초액이 미리 혼합된 커피박은 커피박의 표면에 목초액이 결합된 상태로 있기 때문에 각 원료를 배합하여 성형가공할 때 커피박과 목초액의 균질배합이 가능하며, 이는 제조된 고체연료의 연소효율 향상에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

이러한 본 발명의 고체연료는 축분 혼합물 60 내지 80 중량부, 목재 분쇄물 15 내지 20 중량부, 굼벵이 배설물 1 내지 3 중량부, 커피박 30 내지 40 중량부, 및 목초액 1 내지 3 중량부의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커피박을 목초액과 혼합하는 경우, 고체연료에서의 상기 목초액의 혼합량은 2 내지 5 중량부의 범위가 된다.

상기 범위를 벗어나 일 성분의 함량이 지나치게 적거나 많은 경우 고체연료의 성형성이 감소하거나 연소효율이나 탈취가 불충분한 문제가 있는 것으로 나타났다.

또한, 본 발명에 따른 고체연료는 돈분과 물을 혼합하고 이를 농축하여 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 돈분 슬러지를 제조하는 단계; 우분과 상기 돈분 슬러지를 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합하여 축분 혼합물을 제조하는 단계; 상기 축분 혼합물과 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 목초액을 분사한 후 건조하는 단계; 상기 건조된 혼합물을 압축성형하여 고체연료를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 혼합물을 건조하는 단계에서는 열풍 건조를 통해 건조하게 되는데 수분 함량이 27 내지 30 중량%가 되도록 건조하는 것이 바람직하다. 이러한 조건에서 건조하게 되면 성형가공이 용이하며, 고체연료에 내포된 상기 수분은 압축성형 후 냉각하는 과정에서 감소하게 된다.

즉, 상기 압축성형이 끝난 고체연료를 냉풍을 분사하여 실온으로 냉각하면 최종적으로 수분 함량이 2 내지 3 중량%의 고체연료를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 압축성형은 통상의 성형기를 사용할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 Andritz 압축성형기를 사용하고 있다. 상기 압축성형은 80 내지 90℃의 온도에서 수행하는데, 압축성형 온도가 지나치게 낮으면 고체연료의 강도가 부족하여 미분이나 깨짐이 발생하며 압축성형 온도가 지나치게 높으면 성형기 내에 원료성분이 잔존하여 배합비율을 바꾸게 되어 공정효율을 저감시키는 문제가 발생한다.

이러한 공정을 통해 제조된 고체연료는 도 1에서와 같이 길이 6 내지 8㎜의 막대모양의 성형체를 구성하게 되므로 다양한 형태의 연소로에 적용가능하며, 성형 후 굳기가 단단하여 충격에 의해 미분이 발생하지 않아 보관성이 양호하다.

본 발명에 따른 고체연료의 효과를 확인하기 위하여 아래 표 1과 같은 비율로 각 구성성분을 배합하여 고체연료를 제조하였다. 표 1에서의 단위는 모두 중량부이며, 커피박 1은 커피박 100 중량부에 대하여 6.2 중량부의 목초액을 분사하고 혼합하여 제조된 목초액이 혼합된 커피박이며, 커피박 2는 목초액을 미리 혼합하지 않고 그대로 사용한 것이이다. 또한, 목재 분쇄물로는 호그칩을 사용했다.

또한, 비교예 1은 실시예 1과 동일한 비율로 제조하되, 돈분을 슬러지화하지 않고 그대로 사용한 것이다.

	축분		호그칩	굼벵이 배설물	커피박1	커피박2	목초액
	우분	돈분
실시예1	40	30	18	2	35	-	2
실시예2	40	30	18	2	-	35	2
비교예1	40	30	18	2	35	-	2
비교예2	10	60	18	2	35	-	2
비교예3	60	10	18	2	35	-	2
비교예4	70	-	18	2	35	-	2
비교예5	-	70	18	2	35	-	2
비교예6	40	30	18	-	35	-	2
비교예7	40	30	18	10	-	-	2
비교예8	40	30	18	2			2
비교예9	40	30	18	2	10		2

상기 표 1에 따라 제조된 각각 고체연료에 대하여 연소효율, 탈취효율, 성형성을 평가하였다.

연소효율을 평가하기 위해, KS E 3707:2001에 따른 저위발열량을 측정하였다. 또한, 연소지속시간을 확인하기 위하여 고체연료가 착화된 때로부터 연소될 때까지의 시간을 측정하였다. 연소되는 시점은 연소로의 입구에서 50㎝ 떨어진 위치에 온도계를 두고 온도가 감소하는 시간을 연소되는 시점을 하였다.

그 결과는 표 2와 같으며, blank는 축분 혼합물(우분 40 중량부와 돈분 30 중량부의 혼합물)만으로 측정한 결과이다.

	연소지속시간(min/kg)	발열량(kJ/g)
blank	62	18.4
실시예1	85	20.5
실시예2	84	19.8
비교예1	72	18.7
비교예2	74	19.4
비교예3	72	18.6
비교예4	76	17.6
비교예5	78	20.1
비교예6	63	17.2
비교예7	60	17.8
비교예8	61	18.7
비교예9	71	18.9

표 1의 결과를 살펴보면, 실시예 1, 2에서는 연소지속시간이 80분을 초과하여 축분 혼합물에 비해 연소효율이 대폭 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 커피박을 목초액으로 처리한 실시예 1에서 연소지속시간과 발열량이 좀 더 높게 나타나 목초액 처리에 유의미한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

발열량은 전체적으로 17 내지 20 kJ/g으로 높게 나타났으나, 굼벵이 배설물이나 커피박을 사용하지 않은 비교예 6, 7에서는 축분 혼합물보다 발열량이 낮게 나타났다. 이는 굼벵이 배설물과 커피박으로 인한 상승효과가 없으면, 목재 분쇄물의 혼합량만큼 축분의 양이 감소하기 때문에 발열량이 떨어지는 것으로 추측된다. 또한, 비교예 4에서도 발열량이 축분 혼합물보다 낮게 나타나는데, 이는 우분만을 사용했을 때에는 충분한 발열량을 얻을 수 없음을 시사하는 결과로 생각된다.

또한, 비교예 1 내지 7에서는 모두 연소지속시간이 실시예 1, 2에 비해 낮게 나타났다. 특히, 돈분을 슬러지화 하지 않은 비교예 1에서는 연소지속시간 및 발열량이 감소하는데, 이는 축분의 균질배합이 불충분하기 때문으로 추측된다.

또한, 굼벵이 배설물이나 커피박을 사용하지 않은 비교예 6, 7에서는 발열량 뿐만 아니라 연소지속시간도 낮게 나타나는데, 이는 본 발명에서 각 구성성분의 배합에 의한 상승된 효과를 시사하는 결과로 생각된다.

또한, blank와 대비하여 커피박을 사용하지 않은 비교예 8의 연소지속시간, 발열량에서 거의 차이를 나타내지 않는 점으로부터 커피박이 연소 효율에 영향을 미치는 요소로 파악되었다. 이는 비교예 9에서 커피박을 소량 첨가했을 때 비교예 8에 비해 연소지속시간이 약간 증가되며, 발열량은 크게 향상되는 점으로부터도 알 수 있다.

이러한 커피박은 30 내지 40 중량부로 혼합할 때 최적의 효과를 나타내었는데, 커피박의 함량을 지나치게 늘여도 축분의 함량이 상대적으로 적어져 연소 효과가 더 좋아지지 않고, 함량이 너무 적어도 비교예 9에서와 같이 발열량이 불충분한 것으로 나타났다.

다음으로, 탈취효율을 평가하기 위해, 1kg의 고체연료를 밀폐용기에 넣고 용기 내부의 암모니아 농도를 측정하였다. 암모니아 농도의 측정은 5% 황산용액이 10㎖ 담긴 임핀저(impinger)와 실리카겔 100 g이 담긴 트랩을 흡입펌프에 폴리에틸렌 재질의 흡입관으로 연결한 후 밀폐용기 내의 공기 시료를 채취하였다. 이때 흡입펌프의 유량은 1.8 내지 2.0 ℓ/min이며, 시료 채취는 10 내지 20분 동안 실시하였다. 흡수액 내 형성된 암모늄 이온을 이온 크로마토그래피로 분석한 후 암모늄 이온 농도를 암모니아 농도로 환산하였다. 측정 시료는 0일, 5일, 10일, 20일, 30일에 채취하였으며, 그 결과는 표 3과 같다. 표 3에서 암모니아 농도의 단위는 ppm이며, blank는 축분 혼합물(우분 40 중량부와 돈분 30 중량부의 혼합물)만으로 측정한 결과이다.

	0일	5일	10일	20일	30일
blank	1.2	13.2	18.3	27.2	39.1
실시예1	0	1.1	1.9	2.0	1.9
실시예2	0	1.1	2.3	4.5	4.5
비교예1	0	1.3	3.9	5.4	7.2
비교예2	0	3.2	5.8	7.2	9.3
비교예3	0	1.3	3.3	4.1	5.6
비교예4	0	1.2	2.6	3.3	3.3
비교예5	0	6.4	9.5	12.1	15.4
비교예6	0	1.2	2.2	4.3	5.8
비교예7	0	1.1	2.5	4.4	5.6

표 3의 결과를 살펴보면, 커피박을 목초액으로 처리한 실시예 1과 커피박을 그대로 사용한 실시예 2에서 암모니아 배출 정도는 초기에는 동일했으나, 20일 이후에 실시예 2에서 다소 높게 나타나 목초액으로 처리한 커피박에서 탈취 효과가 약간 더 높은 것으로 나타났다. 이는 목초액이 결합된 커피박이 조성물 내에 분포하면서 발생하는 악취 성분을 저감시키기 때문으로 생각되었다. 실시예 1에서 누적량에서 감소를 나타내는 것은 측정오차범위로 생각되며, 10일 이후로는 악취 성분이 더 이상 발생하지 않는 것으로 보인다.

또한, 돈분의 함량이 많은 비교예 2나 돈분만을 사용한 비교예 5에서는 암모니아 농도가 높게 나타나 돈분의 함량이 고체연료의 악취와 관련성이 높은 것으로 생각되었다.

또한, 축분 혼합물의 배합비가 실시예 1, 2와 다른 비교예 2, 3에서도 암모니아의 농도가 높게 나타나는데 이로부터 축분 혼합물의 배합비가 고체연료 제품의 품질에 영향을 미치는 요소임을 알 수 있다.

또한, 굼벵이 배설물을 사용하지 않은 비교예 6이나 커피박을 사용하지 않은 비교예 7에서도 예상과는 달리 암모니아의 농도가 다소 높게 나타났다. 이는 탈취 효과가 단순히 탈취 성분에 의해서만 얻어지는 것이 아니라 다른 구성성분과의 결합에 의해 나타나는 것으로 생각된다. 예를 들어, 커피박은 탈취효과를 나타내는 목초액의 균질배합에 필요한 성분으로 생각되는데, 커피박이 있는 경우와 없는 경우에서 암모니아 농도 증가가 다르게 나타나는 결과로부터도 이를 추측할 수 있다.

또한, 본 발명의 고체연료의 성형성을 평가하기 위하여, 실시예 1에 따른 고체연료를 제조할 때 성형 후 냉각공정 없이 자연냉각한 제품(비교예 8)과 비교실험을 하였다. 그 결과 자연냉각한 제품은 수분 함유량이 5 내지 6 중량%로 나타나 냉풍에 의해 냉각을 한 제품의 수분 함유량 2 내지 3 중량%에 비해 높게 나타났다. 이러한 이유로 자연냉각한 제품은 포장 보관시 미분이 다량 발생하였다. 초기 시제품에서 성형체를 제조한 후 자연냉각하고 이를 포장하였으나, 제품을 이송한 후 포장을 개봉하여 미분 발생량을 무게로 산출해본 결과, 냉풍 냉각에 의해 제조한 본 발명의 고체연료에 비해 20 내지 25%의 미분이 더 발생하는 것으로 파악되었다.

따라서 고체연료 제조시 성형공정의 최적화와 수분 함량 조절이 제품의 성형성과 직접적인 연관이 있는 것으로 파악되었다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (5)

1. 우분 및 돈분을 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합한 축분 혼합물, 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박, 및 목초액을 혼합하고 압축성형하여 제조되는 고체연료로서,
   상기 돈분은 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 슬러지인 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 고체연료.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 목재 분쇄물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 및 호그칩 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 고체연료.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 커피박은 목초액이 혼합된 커피박인 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 고체연료.
   
4. 청구항 1에 따른 축분을 이용한 고체연료를 제조하는 방법으로서,
   돈분과 물을 혼합하고, 이를 농축하여 고형분의 함량이 20 내지 25 중량%의 돈분 슬러지를 제조하는 단계;
   우분과 상기 돈분 슬러지를 고형분을 기준으로 5:2 내지 4:4의 중량비로 혼합하여 축분 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 축분 혼합물과 목재 분쇄물, 굼벵이 배설물, 커피박을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 혼합물에 목초액을 분사한 후 건조하는 단계;
   상기 건조된 혼합물을 압축성형하여 고체연료를 제조하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 고체연료의 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 커피박은,
   커피박에 목초액을 분사하고 혼합하여 제조된 목초액이 혼합된 커피박인 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 고체연료의 제조방법.
   

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