KR101771210B1 - 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101771210B1
KR101771210B1 KR1020150050418A KR20150050418A KR101771210B1 KR 101771210 B1 KR101771210 B1 KR 101771210B1 KR 1020150050418 A KR1020150050418 A KR 1020150050418A KR 20150050418 A KR20150050418 A KR 20150050418A KR 101771210 B1 KR101771210 B1 KR 101771210B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel composition
weight
soil
parts
waste
Prior art date
Application number
KR1020150050418A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160121033A (ko
Inventor
유형종
유태종
Original Assignee
유태종
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유태종 filed Critical 유태종
Priority to KR1020150050418A priority Critical patent/KR101771210B1/ko
Publication of KR20160121033A publication Critical patent/KR20160121033A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101771210B1 publication Critical patent/KR101771210B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/42—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on animal substances or products obtained therefrom, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

본 발명의 따른 연료 조성물은 동애등에 분변토 및/또는 동애등에 유지을 사용함으로써, 연료품질이 우수하면서도 친환경적인 바이오매스 연료 조성물을 제조할 수 있으며, 유기성 폐기물을 저감하여 토양과 하천 등에 심각한 환경문제를 해결할 수 있다.

Description

동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법{The fuel composition including the cast of black soldier fly and method of preparing the same}
본 발명은 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고체 연료로서 난방 등에 사용될 수 있는 연료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연료 조성물은 유기성 폐기물을 저감하고, 석유 등의 화석연료를 대체할 수 있는, 폐기물을 이용한 친환경 연료용 조성물에 관한 것이다.
현재 가정, 식당에서 배출되는 음식물 쓰레기, 산업현장에서 발생하는 유기성 폐기물, 축사에서 발생하는 축분 및 인분 등과 같은 유기성 폐기물은 처리 없이 배출되는 경우 토양과 하천 등에 심각한 환경문제를 발생시킬 수 있다.
종래 방식에 따르면, 특정 처리 과정을 통해서 유기성 폐기물을 가축의 사료 또는 퇴비로 재활용하는 방법, 일정 지역에 매립하거나 해양 투기하는 방법이 주로 사용되었다. 이 경우 처리 장치의 설치비용과 유지비용 면에서 경제성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 배출물을 사료로 사용하는 경우는 괴질 발생 등 부작용이 크고, 퇴비화의 경우도 재발열 및 비효성 불균형과 같은 문제가 있다.
또한, 석유에 대한 에너지 의존도가 높은 우리나라의 경우, 최근 불안정한 국제 유가 시장으로 인해 국가적으로 많은 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해 국가 정책적으로 그린에너지 및 신재생에너지 개발에 대한 정책들이 다수 발표되고 있으며, 이를 실현하기 위한 기업들의 노력 또한 시급한 상황이다.
이에 우드 펠릿은 고밀화로 인해 연소효율이 우수하고, 착화성 및 보존성 또한 뛰어난 연료로서의 장점을 가지고 있다. 또한 크기가 작아 보관 및 운송 또한 매우 용이하며, 유황분과 회분이 적어 친환경적인 장점을 지니고 있다.
그러나, 우드 펠릿은 목재나 목재 부산물을 주원료로 사용하기 때문에, 목질 자원이 풍부하지 않은 우리나라에서는 우드 펠릿의 생산량 및 원가 경쟁력이 떨어지는 상황이며, 또한, 짚과 같은 건초를 이용하여 펠릿을 제조하는 경우, 리그닌 함량이 낮아, 펠릿의 내구성이 낮으며, 추가적인 바인더 등을 사용하여야 한다는 단점이 있다.
본 발명자는 상기 문제를 해결하기 위해 동애등에 분변토 및/또는 동애등에 유지를 연료용 조성물 제조에 사용함으로써, 연료품질이 우수하면서도 친환경적인 바이오매스 연료 조성물을 제조할 수 있으며, 유기성 폐기물을 저감하여 토양과 하천 등에 심각한 환경문제를 해결할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 목적은 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물을 제공하는 것으로서, 상기 동애등에 분변토는 유기성 폐기물을 동애등에로 처리하여 분변토로 제조한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 동애등에를 이용하여 유기성 폐기물로부터 동애등에분변토를 제조하는 분변토 제조단계 및 상기 분변토의 수분함량을 조절하는 건조단계를 포함하는 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고체 연료로서 난방 등에 사용될 수 있는 연료 조성물, 및 동애등에를 이용하여 유기성 폐기물로부터 동애등에분변토를 제조하는 분변토 제조단계 및 상기 분변토의 수분함량을 조절하는 건조단계를 포함하는 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일예는 동애등에 분변토, 바람직하게는 동애등에로 유기성 폐기물을 처리하여 얻어진 건인 것을 포함하는 연료 조성물에 관한 것이다.
상기 유기성 폐기물은 가축분뇨, 유기성 슬러지 및 음식물 쓰레기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 동애등에 분변토는 동애등에의 알, 유충, 또는 이들의 혼합물로 유기성 폐기물을 처리하여 얻어진 것일 수 있다. 상기 분변토는 분변토의 함수율은 1 내지 20 %인 것일 수 있다.
상기 동애등에 분변토는 연료 조성물의 고형분 함량 100중량부를 기준으로 0.5 내지 100 중량부, 예를 들면 1 내지 99 중랑부, 10 내지 90 중량부, 30 내지 50, 또는 30 내지 40 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 일례는 동애등에 분변토에 더하여, 유지 및 목재 폐기물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 추가로 포함할 수 있다. 상기 유지 및 목재 폐기물은 각각 상기 연료 조성물의 고형분 함량 100 중량부를 기준으로 유지 0.5 내지 10 중량부 및 목재 폐기물 30 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유지는 동애등에의 유지, 팜유 및 야자유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 상기 목재 폐기물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 및 산림부산물로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일예에서, 상기 연료 조성물은 성형 바인더를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 성형 바인더는 구아검, 폴리비닐알코올(PVA), 및 폐당밀 중에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 연료 조성물은 펠렛, 칩 또는 분말 형태일 수 있다. 또한, 상기 연료 조성물은 가정용 고체연료 또는 화력 발전소용 고체연료일 수 있다.
본 발명의 추가 예는 동애등에를 이용하여 유기성 폐기물을 처리하여 분변토를 제조하는 분변토 제조단계, 및 상기 분변토의 수분함량을 조절하는 건조단계를 포함하는, 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 건조단계는 분변토의 함수율이 1 내지 20%가 되도록 수행할 수 있으며, 바람직하게는 150 내지 300℃의 온도로 1 내지 30분, 1 내지 20분, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 3 내지 30분, 3 내지 20분, 3 내지 10분, 또는 3 내지 5분간 수행될 수 있다.
상기 제조방법은 유지 및 목재 폐기물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 또한 성형 바인더를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분변토 제조단계는 유기성 폐기물에 동애등에의 알, 유충, 또는 이들의 혼합물을 첨가하고; 상기 동애등에를 사육하여 분변토를 얻는 단계로 수행할 수 있다.
상기 유기성 폐기물에 첨가되는 동애등에의 개체수는 유기성 폐기물 단위 중량 1Kg을 기준으로 100 내지 1000 마리인 것일 수 있으며, 상기 동애등에의 사육은 30℃ 내지 42℃ 온도에서 3 내지 14일간 수행하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 상기 분변토 제조단계 이후에 분변토로부터 동애등에를 분리하는 단계를 추가로 수행하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명은 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물을 제공한다.
본 발명에서 용어 "동애등에 분변토"라 함은 동애등에 유충이 유기성 폐기물을 섭취·소화한 후 배설한 것을 말한다. 상기 동애등에 분변토는 유기성 폐기물을 동애등에를 처리하여 얻어진 전체 산물일 수도 있고, 상기 분변토 제조 이후에 분변토로부터 동애등에를 분리하여 동애등에를 제거한 산물일 수 있다.
동애등에는 알에서 성충까지 자라는 기간은 37 내지 41일이며, 분해자 역할을 하는 유충상태의 기간은 14일 정도이다. 음식물 쓰레기 10kg에 동애등에 유충 5000마리를 투입하면 약 5일 만에 음식물 쓰레기의 80% 이상이 분해되며, 분해된 음식물 쓰레기는 유충 투입 전보다 부피는 약 42%, 무게는 약 70% 정도로 감소된다. 동애등에 유충은 유기성 폐자원을 분해할 수 있는 기간이 지렁이나 집파리보다 길기 때문에 동애등에를 유기성 폐기물의 처리할 경우 훨씬 더 효과적이다.
동애등에 유충은 대략 27℃ 미만이면 살기가 어렵고 30℃ 내지 42℃ 정도가 되어야 활발하게 움직이면서 유기성 폐기물을 처리하여 분변토를 생산한다. 또한, 동애등에 유충은 유기성 폐기물을 분해할 수 있는 유충의 기간인 약 14일이 지나면 번데기가 되기 위해 건조한 장소를 찾으러 바깥으로 기어 나오는 습성이 있다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물을 처리하기 위한 동애등에는 알, 유충, 또는 이들의 혼합물 형태로 이용될 수 있다. 상기 유기성 폐기물에 첨가되는 동애등에의 개체수는 유기성 폐기물 단위 중량 1Kg을 기준으로 100 내지 1000 마리인 것일 수 있다. 상기 동애등에의 사육은 30℃ 내지 42℃ 온도에서 3 내지 14일간 수행하는 것일 수 있다.
유기성 폐기물을 처리한 후 얻어진 동애등에 유충은 유지 추출을 위한 원료로도 이용될 수 있기 때문에 매우 경제적이다. 상기 동애등에의 유지는 동애등에 분변토 생산과정에서 발생하는 동애등에를 이용하여 제조할 수 있으며, 동애등에 유지를 연료 조성물에 추가로 포함시켜 일정한 발열성능을 확보할 수 있고, 연소 시 그을림이 없으며 냄새가 거의 발생하지 않은 연료 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 동애등에 유지는 연료 조성물을 고형화할 경우 성형 과정에서 윤활 작용을 하여 성형 압력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 고형화된 연료 조성물 내의 결함을 줄이고 밀도를 높여 내구성 및 열효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 동애등에를 이용해 유기성 폐기물을 처리하여 얻어진 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물에 관한 것으로, 상기 동애등에가 처리가능한 유기성 폐기물은 가축분뇨, 유기성 슬러지, 음식물 쓰레기 등 일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 유기성 폐기물은 가축분뇨, 유기성 슬러지 및 음식물 쓰레기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이다.
본 발명의 일예에 따라, 동애등에 분변토를 주성분으로 연료 조성물을 제조하거나, 종래에 우드펠릿의 연료에 첨가되어 사용될 수 있다. 상기 동애등에 분변토는 연료 조성물의 고형분 함량 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 100 중량부, 예를 들면 1 내지 99 중랑부, 10 내지 90 중량부, 30 내지 50, 또는 30 내지 40 중량부로 포함할 수 있다.
상기 동애등에 분변토의 함수율은 낮을수록 연소 효율면에서 유리하며, 예를 들면 20%이하일 수 있다. 또한 분변토의 건조에 소요되는 시간 및 비용을 고려하면 함수율이 다소 높을 수 있다. 따라서, 연소효율, 건조시간 및 비용 및 연료의 안정성을 고려하여 적절한 분변토의 함수율을 결정할 수 있으며, 예를 들면 1 내지 20%이하, 또는 7 내지 15%이하일 수 있다. 동애등에 분변토의 함수율이 지나치게 낮을 경우 연소 효율면에서는 유리하나 건조 시간이 오래 걸리고 성형 후 안정성이 저하될 수 있으며, 함수율이 지나치게 높을 경우, 성형 과정에서 발생하는 증기 등에 의해 고형화된 연료 조성물에 결함 등이 발생할 수 있다.
상기 "함수율"이라는 용어는 분변토의 전체 중량에서 물의 중량이 차지하는 비율을 의미하여, w1을 분변토 속의 수분 중량, w2를 분변토 속의 전고형질 중량(증발 잔류물)으로 하면, 함수율 w는 다음의 계산식 1을 이용하여 계산하였다.
[계산식 1]
Figure 112015034882678-pat00001
상기 연료 조성물은 유지 및 목재 폐기물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 추가로 포함할 수 있다. 상기 추가성분은 연료 조성물의 고형분 함량 100중량부를 기준으로 1 내지 99 중량부, 또는 10 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 예를 들면 유지는 연료 조성물의 고형분 함량 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10 중량부, 또는 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 목재 및/또는 폐기물은 1 내지 99 중량부, 예를 들면 10 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유지는 고체 연료용 조성물에 첨가되어 연소를 돕는 것이면 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어, 동물성 유지 또는 식물성 유지 일수 있으며, 동물성 유지는 동애등에 유지일 수 있으며, 식물성 유지는 팜유, 야자유 등 일수 있다. 유기성 폐기물을 처리한 후 얻어진 동애등에 유충은 유지 추출을 위한 원료로도 이용될 수 있기 때문에 매우 경제적이다.
상기 목재 폐기물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 산림부산물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 목재 및 목재 폐기물은 분쇄물 또는 파쇄물의 형태로 연소가 용이하도록 처리한 것이 바람직하고, 예를 들어 가루, 톱밥, 목재칩, 대패밥, 스플린터, 치핑, 쉐이빙 또는 커팅을 포함하는 군으로부터 선택된 형태일 수 있다.
상기 연료 조성물은 소정의 형상을 갖도록 성형될 수 있으며, 성형은 동애등에 분변토 또는 이의 추가 물질을 포함하는 조성물을 그대로 수행하거나, 또는 성형 바이더를 추가로 첨가하여 수행할 수 있다.
성형 된 연료 조성물은 성형기 및 용도에 따라 펠렛, 칩, 또는 분말 형태 등 다양한 형상을 갖도록 성형 될 수 있다. 상기 성형에는 원형 다이 방식 펠릿 성형기, 평판 다이 방식 펠릿 성형기 및 기타 펠릿 제조용으로 사용될 수 있는 종래의 압출 성형기들이 사용될 수 있다. 상기 성형기들은 종래의 성형기들과 동일한 것이 사용될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 성형 된 연료 조성물은 성형 과정에서 가해지는 열에 의해 함수율은 줄어들게 되며, 열효율을 고려하면 성형 후 연료 조성물의 함수율은 약 15%이하, 예를 들면 10%인 것이 바람직하다.
성형 시 강도를 조절해 주기 위해 전체중량을 기준으로 성형 바인더를 0.5 내지 10 중량부, 예를 들면 1 내지 5 중량부를 사용할 수 있으며, 성형 강도 및 연소효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 상기 성형 바인더는 구아검, 폴리비닐알코올(PVA) 및 폐당밀 중에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 연료 조성물은 가정용 고체연료 또는 화력 발전소용 고체연료로 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 유기성 폐기물을 동애등에로 처리한 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 연료 조성물의 제조방법은 동애등에를 이용하여 유기성 폐기물을 처리하여 분변토를 제조하는 분변토 제조단계, 및 상기 분변토의 수분함량을 조절하는 건조단계를 포함할 수 있다.
상기 분변토 제조단계는 유기성 폐기물에서 동애등에를 첨가하고, 이를 30℃ 내지 42℃ 온도에서 3 내지 14일 동안 사육하여 분변토를 얻는 단계로 수행될 수 있다. 상기 유기성 폐기물을 처리하기 위해 사용되는 동애등에는 알, 유충, 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 동애등에의 개체수는 유기성 폐기물 단위 중량 1kg을 기준으로 100 내지 1000마리, 예를 들면 400 내지 600마리 일 수 있다.
또한, 상기 분변토를 얻는 단계 이후에 분변토로부터 동애등에를 분리하는 단계를 추가로 수행하여 동애등에가 제거된 분변토를 제조할 수도 있다.
상기 건조단계는 가열된 건조 공기 등이 사용될 수 있으며, 예를 들어 분변토를 150℃ 내지 300℃의 온도의 건조 공기로 1 내지 30분, 1 내지 20분, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 3 내지 30분, 3 내지 20분, 3 내지 10분, 또는 3 내지 5분간 건조하여 분변토의 함수율이 20% 이하가 되도록 수행할 수 있다.
함수율이 지나치게 낮을 경우 건조 시간이 오래 걸리고 성형 후 안정성이 저하될 수 있으며, 함수율이 지나치게 높을 경우, 성형 과정에서 발생하는 증기 등에 의해 고형화된 연료 조성물에 결함 등이 발생할 수 있다.
상기 건조단계 이후에 얻어진 연료 조성물은 그대로 연료 또는 연료 첨가제로 사용할 수도 있으며, 추가적으로 상기 연료 조성물을 펠렛, 칩, 또는 분말 형태로 성형하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 연료 조성물을 성형하는 단계 이전에 성형 시 강도를 조절해 주기 위해 성형 바인더를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 성형 바인더는 0.5 내지 10 중량부, 예를 들면 1 내지 5 중량부를 첨가할 수 있으며, 성형 강도 및 연소효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 상기 성형 바인더는 구아검, 폴리비닐알코올(PVA) 및 폐당밀 중에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 연료 조성물은 바이오매스 원료로서 동애등에 분변토를 이용함으로써 자원을 재활용하여 경제성을 높이면서도, 발열량이 증대되어 우수한 연료품질을 나타내며, 인장강도 등 내구성이 우수하여 운반 및 보관 등의 편의성이 향상된 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물을 펠릿 형태로 성형한 연료의 사진이다.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물을 연소시키기 위해 불을 붙인 사진이다.
도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물이 연소하고 있는 사진이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 동애등에 유충 생산
동애등에 산란장에 동애등에 성충을 투입 밀도 8,000 내지 12,000(cm3/두)로 투입하였다. 동애등에 산란장에 동애등에 성충을 투입한지 3일이 경과한 후,동애등에 산란장에 음식물쓰레기와 톱밥이 3:1로 혼합된 습도 20%인 유인 배지를 첨가하고, 목재에 3 내지 5 mm의 구멍을 뚫은 산란 유도 장치를 상기 유인 배지 위에 넣어주었다.
상기 산란 유도 장치의 구멍에 난괴가 산란된 후 수거하여 4일간 광조건을 14L:10D 를 유지시켜주었으며, 온도를 27℃, 습도 60%에서 보호하여 부화시켜 동애등에 유충을 수득하였다.
실시예 2. 동애등에 분변토 제조
2-1. 분변토 제조
음식물 쓰레기 10 kg을 준비하고 상기 실시예 1에서 수득한 동애등에를 유충을 5000마리 투입하고, 온도를 30 ℃로 유지하며 동애등에 유충을 3일 동안 사육하였다. 사육하는 동안 동애등에 유충이 음식물 쓰레기를 섭취·소화한 후 배설한 동애등에 분변토를 3 kg을 수득하였다.
2-2. 동애등에 분변토 건조
실시예 2-1에서 얻어진, 동애등에를 포함하는 동애등에 분변토를 250℃의 온도의 건조 공기로 5분간 건조하여, 분변토의 함수율이 15% 인 건조된 동애등에 분변토를 수득하였다.
실시예 3. 동애등에 분변토 제조
3-1. 분변토 제조
음식물 쓰레기 10 kg을 준비하고 상기 실시예 1에서 수득한 동애등에를 유충을 5000마리 투입하고, 온도를 30 ℃로 유지하며 동애등에 유충을 3일 동안 사육하였다. 사육하는 동안 동애등에 유충이 음식물 쓰레기를 섭취·소화한 후 배설한 동애등에 분변토를 3 kg을 수득하였다.
3-2. 동애등에의 분리
상기 실시예 3-1에서 얻어진 분변토에 43 ℃ 온도를 가해주어 동애등에 유충이 동애등에 유충이 배설한 동애등에 분변토로부터 기어나오게 하여 동애등에 분변토로부터 동애등에를 분리하였다.
3-3. 동애등에 분변토 건조
실시예 3-2에서 얻어진 동애등에 분변토를 250℃의 온도의 건조 공기로 5분간 건조하여, 분변토의 함수율이 11% 인 건조된 동애등에 분변토를 수득하였다.
실시예 4. 펠릿 성형
실시예 3에서 얻어진 건조된 동애등에 분변토와 목재 폐기물, 성형바인더를 평판 다이 방식 펠릿 성형기(pelletizer)에 투입하였다. 최종 성형된 펠릿의 100 중량부 기준으로 동애등에 분변토 40중량부, 목재 폐기물 50 중량부, 동애등에 유지 5중량부, 성형 바인더 5중량부를 투입하였다. 성형기의 온도 및 성형 압력을 약 85℃, 약 4,500kgf/cm2을 유지하여 직경이 약 8mm이고 길이가 약 30mmm인 펠릿을 제조하였다. 상기 성형된 펠렛의 사진을 도 1에 나타냈다.
상기 제조된 펠렛의 연소 여부를 확인하고자, 펠릿에 불을 붙여 연소 테스트를 수행하였으며, 연소 개시시점 및 활발히 연소되는 페렛의 사진을 각각 도 2 및 도 3에 나타냈다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 동애등에 분변토를 포함하는 연료 조성물은 활발히 연소가능하여 고체 연료로서 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.
실시예 5. 펠릿 성형
실시예 3에서 얻어진 건조된 동애등에 분변토와, 동애등에 유지, 및 목재 폐기물, 성형바인더를 첨가하여 성형한 것을 제외하고는, 실시에 4와 실질적으로 동일한 방법으로 펠릿을 제조하였다.
실시예 6. 펠릿의 품질분석
실시예 4 및 5에서 제조된 펠릿의 발열량, 회분율, 함수율에 대한 측정방법은 국립산림과학원 고시 제2009-2호(2009.5.21일)의 '목재펠릿품질규격'기준의 제5조(품질 및 품질시험 기준)에 의거 측정 분석하였다.
6-1. 발열량 측정
펠릿의 발열량은 건조된 시료 0.5 g을 열량계(Parr 6 calorimeter)에 넣고 산소를 충전하고 점화하여 연소 전, 후의 온도변화로부터 열량을 계산하였다.
그 결과, 제조된 펠릿제품의 발열량은 품질기준인 1등급 (4,300 kcal/kg)을 상회하였으며, 사용된 목재가 동일한 것이기 때문에 목재의 특성에 의한 발열량의 차이는 없으며, 동애등에 분변토에 의한 차이점을 볼 수 있었다.
동애등에 유지를 첨가한 펠릿은 동애등에 유지를 첨가하지 않은 펠릿보다 높은 발열량을 나타내었다. 이는 동애등에 유지의 화학적 특수성이 펠릿 연소 시 발열량을 높여주어 연소 효율성에 영향을 미치는 중요한 부분으로 인식된다.
6-2. 회분량 측정
회분량 측정방법으로는 시료 1 g을 탄화로(Furnace)에서 품질규격에 규정된 시험방법에서 정한 승온스케쥴(250℃에서 60분, 575℃에서 120분)에 의해 연소시험 후, 잔재의 무게를 측정하였다.
그 결과, 펠릿의 회분은 평균 0.34~0.42%로 품질규격 1급의 0.7% 미만의 범주에 속한 것으로 나타나, 가정용 및 발전용으로 사용이 가능한 고품질의 펠릿으로 판단되었다.
6-3. 펠릿의 함수율 측정
제조된 목질펠릿의 함수율은 덮개가 있는 칭량병을 105 ± 3℃에서 건조 후 데시케이터에서 상온으로 냉각시켰다. 펠릿은 20 g를 칭량병에 균일한 층으로 넣고 덮개를 포함하여 무게를 측정하였다. 그 후 덮개를 제거하고 105 ± 3℃의 온도에서 시료를 포함한 접시의 무게가 변화가 없을 때까지 건조한 후 오븐에서 덮개를 씌워 데시케이터에서 상온까지 냉각시켰다. 이런 과정을 거친 후 다음의 계산식 2를 이용하여 함수율 값을 구하였다.
[계산식 2]
Mad (%) = (m2 - m3) / (m2 - m1) * 100
Mad = 습량 기준 펠릿의 함수율
M1 = 빈 칭량병 + 덥개의 무게
그 결과 동애등에 펠릿은 함수율은 목재펠릿의 품질기준 1급 10% 이하를 만족시켰다. 일반적인 경우, 목재의 펠릿 성형은 약 12% 톱밥이 다이(Dies)와 롤러(Roller)가 부착된 성형틀 내에 투입될 때 고속 회전하는 롤러에 의해 발생된 열처리 효과와 고압력에 의해 다이의 원형구멍(holes)을 소량씩 적층되면서 통과되어 2.5~3배로 압축되는 과정으로 이루어진다. 이 과정에서 목재가 가소화되면서 유동화되어 톱밥 간에 결합이 이루어지고 수분이 증발되며, 또한 성형기 통과 후 대기노출이나 냉각과정을 거쳐 함수율이 증발된다. 따라서 일반적으로 목재 펠릿 제품은 약 10% 미만의 함수율이 되며, 본 실험에서도 이와 같은 압축ㆍ성형 과정의 결과로 10% 미만의 펠릿 함수율을 나타냈다.

Claims (28)

  1. 연료 조성물의 고형분 함량 100 중량부를 기준으로,
    함수율 1 내지 20%의 동애등에 분변토를 30 내지 50 중량부;
    유지 0.5 내지 10 중량부;
    목재 폐기물 30 내지 69 중량부; 및
    성형 바인더 0.5 내지 10 중량부;
    를 포함하고,
    상기 동애등에 분변토는 유기성 폐기물을 동애등에를 처리하여 얻어진 산물에서 동애등에를 제거한 것인 연료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동애등에 분변토는, 동애등에로 유기성 폐기물을 처리하여 얻어진 것인, 연료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기성 폐기물은 가축분뇨, 유기성 슬러지 및 음식물 쓰레기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 동애등에 분변토는, 동애등에의 알, 유충, 또는 이들의 혼합물로 유기성 폐기물을 처리하여 얻어진 것인, 연료 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 동애등에의 개체수는 유기성 폐기물 단위 중량 1Kg을 기준으로 100 내지 1000 마리인 것인, 연료 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 동애등에 분변토는 150℃ 내지 300℃의 온도로 1 내지 30분간 건조된 것인, 연료 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연료 조성물은 펠렛, 칩 또는 분말 형태인 것인, 연료 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 유지는 동애등에의 유지, 팜유 및 야자유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 목재 폐기물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 및 산림부산물로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 성형 바인더는 구아검, 폴리비닐알코올(PVA), 및 폐당밀 중에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 연료 조성물은 가정용 고체연료 또는 화력 발전소용 고체연료인 것인, 연료 조성물.
  15. 동애등에를 이용하여 유기성 폐기물을 처리하여 분변토를 제조하는 분변토 제조단계;
    분변토로부터 동애등에를 제거하는 단계;
    분변토의 함수율이 1 내지 20%가 되도록 수분함량을 조절하는 건조단계; 및
    유지, 목재 폐기물, 및 성형 바인더를 혼합하는 단계;
    를 포함하고,
    연료 조성물의 고형분 함량 100 중량부를 기준으로,
    함수율 1 내지 20%의 동애등에 분변토를 30 내지 50 중량부;
    유지 0.5 내지 10 중량부;
    목재 폐기물 30 내지 69 중량부; 및
    성형 바인더 0.5 내지 10 중량부;
    를 포함하는,
    상기 동애등에 분변토는 유기성 폐기물을 동애등에를 처리하여 얻어진 산물에서 동애등에를 제거한 것인 연료 조성물의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 분변토 제조단계는, 유기성 폐기물에 동애등에의 알, 유충, 또는 이들의 혼합물을 첨가하고; 상기 동애등에를 사육하여 분변토를 얻는 단계로 수행하는 것인. 연료 조성물의 제조방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서, 상기 유기성 폐기물에 첨가되는 동애등에의 개체수는 유기성 폐기물 단위 중량 1Kg을 기준으로 100 내지 1000 마리인 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 동애등에의 사육은 30℃ 내지 42℃ 온도에서 3 내지 14일간 수행하는 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 유기성 폐기물은 가축분뇨, 유기성 슬러지 및 음식물 쓰레기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  21. 삭제
  22. 제15항에 있어서, 상기 건조단계는 150℃ 내지 300℃의 온도로 1 내지 30분간 건조하는 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  23. 삭제
  24. 제15항에 있어서, 상기 유지는 동애등에의 유지, 팜유 및 야자유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  25. 제15항에 있어서, 상기 목재 폐기물은 톱밥, 우드칩, 펄프칩, 및 산림부산물로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  26. 삭제
  27. 제15항에 있어서, 상기 성형 바인더는 구아검, 폴리비닐알코올(PVA), 및 폐당밀 중에서 선택된 1종 이상인 것인, 연료 조성물의 제조방법.
  28. 제15항에 있어서, 상기 연료 조성물을 펠렛, 칩, 또는 분말 형태로 성형하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 연료 조성물의 제조방법.
KR1020150050418A 2015-04-09 2015-04-09 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법 KR101771210B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150050418A KR101771210B1 (ko) 2015-04-09 2015-04-09 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150050418A KR101771210B1 (ko) 2015-04-09 2015-04-09 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160121033A KR20160121033A (ko) 2016-10-19
KR101771210B1 true KR101771210B1 (ko) 2017-08-24

Family

ID=57250620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150050418A KR101771210B1 (ko) 2015-04-09 2015-04-09 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101771210B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200099990A (ko) 2019-02-15 2020-08-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 야자 열매 껍질을 포함하는 연료용 조성물
KR20200099991A (ko) 2019-02-15 2020-08-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 폐비닐을 포함하는 연료용 조성물
KR20210049010A (ko) 2019-10-24 2021-05-04 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물
KR20210049011A (ko) * 2019-10-24 2021-05-04 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 바이오차 및 이의 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102498479B1 (ko) * 2020-07-23 2023-02-10 송순철 난방용 재생연료 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
농식품 벤처 창업 아이디어 국민이 참여하고 뽑는다! 10월 15일 농식품 6차 산업화 벤처 창업 국제세미나·경진대회 , 인터넷<URL : http://blog.naver.com/kidcandle/220151540788>, (2014.10.15. 게시)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200099990A (ko) 2019-02-15 2020-08-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 야자 열매 껍질을 포함하는 연료용 조성물
KR20200099991A (ko) 2019-02-15 2020-08-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 폐비닐을 포함하는 연료용 조성물
KR102470399B1 (ko) 2019-02-15 2022-11-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 야자 열매 껍질을 포함하는 연료용 조성물
KR102470400B1 (ko) 2019-02-15 2022-11-25 나누리안(주) 동애등에 분변토 및 폐비닐을 포함하는 연료용 조성물
KR20210049010A (ko) 2019-10-24 2021-05-04 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물
KR20210049011A (ko) * 2019-10-24 2021-05-04 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 바이오차 및 이의 제조방법
KR102482350B1 (ko) 2019-10-24 2022-12-29 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물
KR102482351B1 (ko) 2019-10-24 2022-12-30 나누리안(주) 동애등에 분변토를 포함하는 바이오차 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160121033A (ko) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101771210B1 (ko) 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물 및 이의 제조방법
CN105542893B (zh) 一种生物质颗粒燃料及其制备方法
US9193928B2 (en) Organic fuel brick
KR101358836B1 (ko) 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법
KR102482351B1 (ko) 동애등에 분변토를 포함하는 바이오차 및 이의 제조방법
KR101011594B1 (ko) 고형연료의 소각재를 이용한 분변토의 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상
KR101293642B1 (ko) 하수 슬러지를 이용한 고형연료 및 그의 제조방법
CN114207095A (zh) 制备固体生物质燃料的方法
CN104498127A (zh) 农业废弃物制燃料装置及方法
KR102448474B1 (ko) 마분 및 톱밥을 이용한 펠릿연료 조성물의 제조방법
US20160060556A1 (en) Organic fuel products and fire starters
RU2551856C1 (ru) Способ глубокой переработки растительного органического топлива без использования химических скрепляющих компонентов и брикетированное топливо
JP2008189787A (ja) 産業廃棄物又は一般廃棄物に堆肥を添加した固形燃料の製造方法
JP5642131B2 (ja) 乾燥可燃物質の製造方法
SK500632017U1 (sk) Masa odpadových materiálov biologického pôvodu na výrobu paliva určeného na priame spaľovanie a spôsob výroby paliva z odpadových materiálov biologického pôvodu
Bustan et al. Are peat and sawdust truly improve quality of briquettes as fuel alternative
KR102470400B1 (ko) 동애등에 분변토 및 폐비닐을 포함하는 연료용 조성물
KR101296043B1 (ko) 폐기물을 이용한 성형탄 및 그 제조 방법
KR102470399B1 (ko) 동애등에 분변토 및 야자 열매 껍질을 포함하는 연료용 조성물
KR20090114961A (ko) 나무톱밥 배지를 이용한 연료화 장치
KR20100132476A (ko) 음식물쓰레기를 이용한 압축성형 숯연료 제조방법
JP2010189457A (ja) バイオマス固形燃料およびその製造方法
CZ16005U1 (cs) Palivo a/nebo krmivo na bázi rostlinných materiálů
KR102482350B1 (ko) 동애등에 분변토를 포함하는 연료용 조성물
CZ16507U1 (cs) Palivo a/nebo krmivo na bázi rostlinných materiálu

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant