KR101833136B1 - 음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고흡습성 파우더(SAP)을 사용하여 음료 폐기물의 액체를 제거할 수 있게 하는 음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통에 관한 것이다.
본 발명은 하우징과, 하우징의 일측에 구비되어 음료 폐기물이 투입되는 음료 폐기물 투입부와, 하우징의 타측에 구비되어 음료 폐기물을 처리하는 처리제를 일시 저장하는 처리제 저장부와, 처리제 저장부에 저장된 처리제를 일정량씩 배출시키는 처리제 배출부와, 음료 폐기물 투입부를 통해 투입된 음료 폐기물에 처리제 배출부에서 배출된 처리제가 반응하여 음료 폐기물을 겔화시키는 처리를 하는 음료 폐기물 처리부를 포함하는 음료 폐기물 처리장치와, 이를 이용한 처리방법 및 음료처리 가능 쓰레기통을 제시한다.
본 발명에 의하면, 고흡습성 수지(SAP) 파우더를 사용하여 음료 폐기물의 음료를 액체량에 따라 용이하게 제거할 수 있게 함으로써, 공공 장소나 건물 내외에 설치하여 쓰레기통 내의 쓰레기 수거를 용이하게 하고 악취를 쉽게 제거할 수 있다는 효과가 있다.

Description

음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통{Beverage disposal device and Trash bin using the same}

본 발명은 음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통에 관한 것으로서, 고흡습성 수지(SAP) 파우더를 사용하여 음료 폐기물의 액체를 제거할 수 있게 하는 음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통에 관한 것이다.

일반적으로 길거리나 공원 등에 설치된 쓰레기 통 및 건물 내외에 설치된 쓰레기통에 버려진 쓰레기로 인해 악취가 심하게 되어 이에 대한 개선요구 및 민원이 끊이지 않고 있다.

테이크아웃 문화의 발달로 인해 외부에서 걸어다니며 음료를 마시는 사람이 증가하는 추세이다. 항상 음료용기 내의 음료가 남김없이 비워지는 것이 아니라 남는 경우가 다반사이며, 음료가 테이크아웃 컵과 분리되어 처리되지 않는 경우도 더불어 증가하고 있다. 이로 인해 하루살이, 초파리가 뒤끓고 음료들이 섞인 악취가 길거리를 덮게 되어 쓰레기를 처리하기가 힘들어지고 있다. 다 마시지 않은 음료를 분리하지 않고 그대로 쓰레기통에 버리는 경우가 많으며, 이로 인해 쓰레기통의 악취의 주된 원인이 되고 있다.

또한, 학교나 가정 등의 건물 내외의 쓰레기통은 음료수나 도시락 등을 남은 채 버리는 문제 외에, 쓰레기를 치우는 과정에서 쓰레기 봉투가 터졌을 때 쓰레기 봉투 밑으로 액체가 흘러 바닥에 들어붙는 문제, 음료와 같은 액체와 일반 쓰레기를 분리하는 과정이 힘드는 문제 등이 있다. 이에 대한 일반적 해결책으로는 쓰레기를 버리는 자가 음료수나 도시락 등을 모두 먹고 버리거나, 분리수거 및 남은 음료나 음식을 따로 제거한 후 음식 용기를 쓰레기통에 넣는 것 등으로 제시된다. 지하철 역의 경우에는 박스나 신문지로 액체를 흡수하고자 하지만 흡수량에 한계가 있으며 액체가 흡수된 후에도 냄새가 나서 자주 갈아줘야 하는 불편함이 있다.

음식물쓰레기는 80%이상의 수분을 함유하고 있으며, 쉽게 부과되는 유기성 물질로 구성되어 있다. 음식물쓰레기를 매립 처리할 경우에는 질소 및 유황 화합물에 의한 악취발생과, 파리. 모기 등의 해충번식을 유발하며, 고농도 침출수가 발생하여 처리비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 매립지를 잘못 관리할 경우 폐기물 문제에 국한된 것이 아니고, 대기. 수질. 토양. 지하수오염 문제까지 발생한다. 소각 처리할 경우에도 음식물쓰레기 자체의 낮은 열량과 많은 수분함량으로 인해 소각효율을 저하시키고 있으며 이에 따른 불완전 연소로 각종 유해물질의 배출가능성을 증가시킨다.

음식물 쓰레기 봉투 내의 액체를 처리하기 위한 제안으로서, 음식물쓰레기 음폐수고형제 조성물이 적용된 음식물쓰레기 봉투가 한국등록특허 제10-1389829호로 개시되어 있다.

한국등록특허 제10-1389829호는 인체에 무해한 고 흡습성 고분자(SAP) 및 식물 추출 천연 항균제를 혼합하여 음폐수 고형제 봉투를 만들고, 이 봉투를 사용하여 음식물쓰레기의 자원 재활용 공정에 유리하도록 음식물 폐수를 흡수하여 고형상태의 물질로 유지함으로써, 음식물 쓰레기를 손쉽게 분리 처리할 수 있도록 하는 쓰레기 봉투로서, 고흡수성 수지와 향균제를 포함하는 쓰레기 봉투에 관한 것이다.

그런데, 한국등록특허 제10-1389829호는 고흡습성 고분자(SAP)의 양이 고정되어 있어 액체 발생량에 따른 조절이 불가능하여 일회용으로 사용될 수 밖에 없으므로 공공 장소나 건물 내외에 설치된 각종 쓰레기 통에 적용할 수 없을 뿐만 아니라 반복적인 사용이 불가능하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고흡습성 수지(SAP) 파우더를 사용하여 음료 폐기물의 음료를 액체량에 따라 용이하게 제거할 수 있게 함으로써, 공공 장소나 건물 내외에 설치하여 쓰레기통 내의 쓰레기 수거를 용이하게 하고 악취를 쉽게 제거할 수 있는 음료 폐기물 처리장치와 처리방법 및 이를 이용한 음료처리 가능 쓰레기통을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 음료 폐기물 처리장치는 하우징과, 하우징의 일측에 구비되어 음료 폐기물이 투입되는 음료 폐기물 투입부와, 하우징의 타측에 구비되어 음료 폐기물을 처리하는 처리제를 일시 저장하는 처리제 저장부와, 처리제 저장부에 저장된 처리제를 일정량씩 배출시키는 처리제 배출부와, 음료 폐기물 투입부를 통해 투입된 음료 폐기물에 처리제 배출부에서 배출된 처리제가 반응하여 음료 폐기물을 겔화시키는 처리를 하는 음료 폐기물 처리부를 포함한다.

음료 폐기물 투입부와 음료 폐기물 처리부 사이에는 음료 폐기물 투입부에서 투입된 음료 폐기물을 음료 폐기물 처리부로 안내하여 이동시키는 음료 폐기물 안내부가 구비될 수 있다.

처리제 저장부에는 처리제가 유출되는 처리제 유출구멍이 형성되고, 처리제 배출부는 처리제 유출구멍에 맞추어져 처리제를 일정량씩 받는 정량 홈이 형성되어 회전가능하게 된 스윙 레버와, 스윙레버를 지지하는 스윙레버 지지대를 포함한다. 처리제 배출부는 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 수동 또는 자동으로 작동될 수 있다.

스윙레버의 하측에는 낙하하는 처리제를 양측으로 분산시켜 음료 폐기물 처리부에 골고루 퍼지게 하는 처리제 분산부재가 설치된다.

음료 폐기물 처리부는 처리제에 의한 음료폐기물의 겔화를 촉진하는 교반기 또는 진동기를 구비할 수 있다. 교반기는 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 는 수동 또는 자동으로 작동될 수 있다. 음료 폐기물 처리부의 내부 바닥면은 처리제에 의해 겔화된 폐기물이 붙지 않게 하는 소수성 물질재이거나 소수성 물질재로 코팅되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 음료 폐기물 처리방법은 음료 폐기물 처리장치를 사용하여 음료 폐기물을 처리하는 방법으로서, 처리제는 소디움폴리아크릴레이트, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체의 가교물, 무수말레산그래프트폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체의 가교물, 아크릴산메틸-아세트산 비닐 공중합체의 감화물의 가교물, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체의 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 감화물의 가교물, 이소부틸렌-무수말레산염 공중합체의 가교물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교제, 코폴리아크릴레이트 염, 폴리아마이드 와 비닐피롤리돈 공중합체 중의 적어도 하나로 된 고흡습성 수지(Super Absorbing Polymer, SAP)의 분말을 사용한다.

처리제에는 음료 폐기물을 수소이온농도(pH)를 높여 탈취성능을 향상시키는 베이킹 소다 분말을 첨가하는 것이 바람직하다. 베이킹 소다 분말은 고흡습성 수지 분말에 대해 2~20wt%를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 음료처리 가능 쓰레기통은 음료 폐기물 처리장치와, 음료 폐기물 처리장치가 상부에 안착된 쓰레기통 본체를 포함한다. 음료 폐기물 처리장치의 음료 폐기물 처리부 저부에는 처리제에 의해 겔화된 폐기물을 쓰레기통 본체로 배출시키는 도어가 설치된다.

본 발명에 의하며, 고흡습성 수지(SAP) 파우더를 사용하여 음료 폐기물의 음료를 액체량에 따라 용이하게 제거할 수 있게 함으로써, 공공 장소나 건물 내외에 설치하여 쓰레기통 내의 쓰레기 수거를 용이하게 하고 악취를 쉽게 제거할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 음료 폐기물 처리장치의 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 본체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 처리제 저장통(저장부)을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 스윙레버를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 스윙레버 지지대를 나타내는 사시도이다.
도 7의 (a) 내지 (d)는 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 조립순서를 나타내는 설명도이다.
도 8는 도 2의 음료 폐기물 처리장치가 결합된 쓰레기통을 나타내는 사시도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치를 아크릴로 제작한 시제품을 나타내는 사진이다.
도 10은 전자석을 이용하여 음료 폐기물 처리부의 처리제를 교반하는 교반기의 일 예를 나타낸다.
도 11은 페달을 이용하여 음료 폐기물 처리부의 처리제를 교반하는 교반기의 다른 예를 나타낸다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치에 따른 음료 폐기물 처리 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13는 본 발명의 실시예에 의한 음료 폐기물 처리장치에서 스윙레버의 하측에 설치되는 처리제 분산부재를 작용을 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 pH 도에 따른 SAP의 흡수성을 나타내는 그래프이다.
도 15는 베이킹 소다의 탈취 성능을 나타내는 그래프이다.
도 16은 믹스 커피의 pH와 믹스 커피에 SAP 베이킹 소다를 넣은 경우의 pH를 측정하는 사진이다.
도 17은 유자차의 pH와 유자차에에 SAP 베이킹 소다를 넣은 경우의 pH를 측정하는 사진이다.
도 18은 SAP분포 면적에 따른 SAP 흡수능 실험에 사용된 패트리디쉬와 메스실린더를 나타내는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치를 나타내는 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 음료 폐기물 처리장치의 구현 예를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 음료 폐기물 처리장치(100)는 하우징(110)과, 음료 폐기물 투입부(120)와, 처리제 저장부(130)와, 처리제 배출부(140)와, 음료 폐기물 처리부(150)와, 음료 폐기물 안내부(160)를 포함한다.

하우징(110)은 음료 폐기물 투입부(120)와 음료 폐기물 처리부(150)와 음료 폐기물 안내부(160)가 형성된 사각의 통형태이며, 하우징(110)의 일측에는 처리제 저장부(130)와 처리제 배출부(140)가 설치된다. 하우징(110)과 음료 폐기물 투입부(120)와 음료 폐기물 처리부(150)는 도 3에 도시한 바와 같이 음료 폐기물 처리장치(100)의 본체를 이룬다.

음료 폐기물 투입부(120)는 하우징(110)의 일측에 구비되어 음료 폐기물이 투입되는 부분이다. 음료 폐기물 투입부(120)와 음료 폐기물 처리부(150) 사이에는 음료 폐기물 투입부(120)에서 투입된 음료 폐기물을 음료 폐기물 처리부(150)로 안내하여 이동시키는 음료 폐기물 안내부(160)가 구비된다. 음료 폐기물 안내부(160)는 플레이트가 음료 폐기물 처리부(150)로 갈수록 낮아지는 경사면을 이루게 설치된다.

처리제 저장부(130)는 하우징(110)의 타측에 구비되어 음료 폐기물을 처리하는 처리제를 일시 저장하는 부분으로서, 처리제 배출부(140)의 상측에 위치한다. 도 4는 처리제 저장부(130)를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이 처리제 저장부(130)는 사각의 저장통 본체(131)와, 저장통 본체(131)의 상측변 네곳에서 내부 중간으로 갈수록 하측으로 낮아지는 경사판(132)을 구비하며, 경사판(132)에 의해 형성되는 저장공간을 가진다. 경사판(132)이 모여 저장통 본체(131)의 길이방향으로 띠를 이루는 중간 부분에는 처리제가 유출하는 장공 형태의 유출구멍(132a)이 형성된다.

처리제 배출부(140)는 처리제 저장부(130)에 저장된 처리제를 일정량씩 배출시키는 부분으로서, 스윙 레버(141)와, 스윙 레버 지지대(142)와, 처리제 분산부재(143)를 구비한다.

스윙 레버(141)는 처리제 저장부(130)의 처리제 유출구멍(132a)에 맞추어져 처리제를 일정량씩 받는 정량 홈(141b)이 형성되어 회전가능하게 된 축 형태로 되어 있다. 정량 홈(141b)은 스프레이 봉부(141a)의 외면에 길이방향으로 형성된 일정깊이의 홈으로 되어 있다. 도 5는 스윙 레버(141)를 나타내는 사시도이다. 스윙 레버(141)는 스윙 레버 지지대(142)에 설치되어 지지된다. 스윙 레버(141)의 단부에는 손으로 잡고 조작하기 위한 손잡이가 설치된다. 처리제를 받아 하측으로 낙하시키도록 회전되는 스윙 레버(141)의 작동은 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 수동 또는 자동으로 작동될 수 있다.

스윙 레버 지지대(142)는 처리제 저장부(130)의 하측에 설치되어 스윙 레버(141)를 지지하는 지지 박스 형태이다. 도 6는 스윙 레버 지지대(142)를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이 스윙 레버 지지대(142)의 중간에는 스프레이 봉부(141a)가 안착하여 위치하는 스프레이 공간이 형성되며, 스프레이 공간에는 스윙 레버(141)가 회전하여 처리제가 뿌려질 때, 양측으로 분산하지 않게 하는 양측에 막이판(142a)이 경사지게 형성된다. 양측 막이판(142a)의 사이 공간(S)으로 통해 처리제가 하측으로 낙하하게 된다.

처리제 분산부재(143)는 스윙 레버(141)의 하측에 설치되며 낙하하는 처리제를 양측으로 분산시켜 음료 폐기물 처리부(150)에 골고루 퍼지게 하는 역할을 한다(도 13 참조). 처리제 분산부재(143)는 삼각 단면 또는 상단이 꼭지를 이루는 원호 단면의 봉으로서 스윙 레버(141)의 스프레이 봉부(141a)의 길이에 걸쳐 설치되며, 스윙 레버(141)와 소정의 간격(C)을 두고 설치된다. 이때 처리제 분산부재(143)의 길이방향 양단이 스윙 레버 지지대(142)에 매달리거나 고정되게 설치된다.

음료 폐기물 처리부(150)는 음료 폐기물 투입부(120)를 통해 투입된 음료 폐기물에 처리제 배출부(140)에서 배출된 처리제가 반응하여 음료 폐기물을 겔화시키는 처리를 하는 부분이다. 음료 폐기물 처리부(150)는 겔화된 음료 폐기물을 주기적으로 배출시키거나 한번에 배출시키도록 하우징(110)의 일측 저면, 즉 처리제 배출부(140)의 하측에 도어가 설치되어 착탈 가능하거나 회동 가능하게 되어 있다.

음료 폐기물 처리부(150)에는 처리제에 의해 음료 폐기물의 겔화를 촉진시키는 교반기나 진동기가 설치될 수 있다. 교반기는 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 수동 또는 자동으로 작동되게 한다.

음료 폐기물 처리부(150)의 내부 바닥면은 처리제에 의해 겔화된 폐기물이 붙지 않게 하는 소수성 물질재로 되거나 소수성 물질로 코팅된 바닥재로 되어 있다.

도 7의 (a) 내지 (d)는 도 2의 음료 폐기물 처리장치의 조립순서를 나타내는 설명도이다. 도시한 바와 같이 하우징(110)과 음료 폐기물 투입부(120)와 음료 폐기물 처리부(150) 및 음료 폐기물 안내부(160)에 의해 형성되는 음료 폐기물 처리장치(100)의 본체를 준비한 후(도 7의 (a) 참조), 도 6에 도시한 바와 같은 스윙 레버 지지대(142)를 음료 폐기물 처리부(150)의 상측에 설치한 다음(도 7의 (b) 참조), 도 5에 도시한 바와 같은 스윙 레버(141)를 스윙 레버 지지대(142)에 설치한다(도 7의 (c) 참조). 이때 스윙 레버(141)를 스윙 레버 지지대(142)에 설치한 후 본체으 음료 폐기물 처리부(150) 상측에 설치할 수도 있다.

다음에 도 4에 도시한 바와 같은 음료 폐기물 저장부(130)에서 커버(도시안됨)등으로 상측이 덮어지게 하여, 처리제 배출부(140)의 상측에 설치하면 조립이 완료된다. 이때 스윙 레버(141)의 단부에는 조작 손잡이를 결합한다.

이와 같은 음료 폐기물 처리장치(100)는 도 8에 도시한 바와 같이 일반 쓰레기통 본체(10)의 상측에 설치되어 사용될 수 있다. 일반 쓰레기통 본체(10)는 케이스(11)의 상측에 음료 폐기물 처리장치(100)가 안착되는 공간이 형성되고, 음료 폐기물 처리장치(100)가 설치된 하측에는 음료 폐기물 처리부(150)에서 처리된 겔화된 폐기물을 받아 보관하는 쓰레기 받이통(12)이 설치되며, 케이스(11)에는 쓰레기 받이통(12)을 꺼내도록 도어(13)가 설치된 구조이다. 음료 폐기물 처리부(150)에 있는 겔화된 폐기물은 주기적으로 쓰레기 받이통(12)으로 이동시킨다.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치를 아크릴로 제작한 시제품을 나타내는 사진이다. 본 시제품에서 음료 폐기물 처리부(150)는 도 2에 도시한 바와 같이 하우징(110)의 우 하측에 착탈가능하게 결합된 판 형태로 되어 있고, 처리제 저장부(130)는 도 2와는 다르게 하우징(110)의 우 상측으로 돌출하게 되어 있다.

한편, 음료 폐기물 투입구 부분 아래에 빈 공간이 많이 있고 처리제가 연속적으로 떨어질 경우 넓게 퍼지지 않고 산처럼 쌓이게 되므로 교반기를 통해 처리제를 교반하여 처리제의 폐기물 흡수 속도를 개선하는 것이 바람직하다.

도 10은 전자석을 이용한 교반기의 일 예를 나타낸다. 도시한 바와 같이 전자석을 이용한 교반기(170)는 전지 타이머(171)를 온(on)하면 전자석(172)이 자화되어 영구자석(173)과의 척력에 의해 이동로드(174)가 스프링(175)의 탄성력을 이기고 이동하고, 이 이동로드(174)이 이동에 따라 교반날개(176)가 회전하여 음료 폐기물 처리부 상의 처리제를 교반하게 되어 있다. 전지 타이머(172)을 오프(off)하면 스프링(175)의 복원력에 의해 이동로드(174)는 원위치한다.

도 11은 페달을 이용한 교반기의 다른 예를 나타낸다. 도시한 바와 같이 페달을 이용한 교반기(270)는 교반페달(271)을 밟으면 피스톤(273) 및 이동로드(274)가 스프링(275)의 탄성력을 이기고 이동하고, 이 이동로드(274)의 이동에 따라 교반날개(276)가 회전하여 음료 폐기물 처리부 상의 처리제를 교반하게 되어 있다. 페달(271)에 힘을 가하지 않으면 스프링(275)의 복원력에 의해 이동로드(274)는 원위치한다.

페달로서 교반페달(271) 외에 스윙 레버(141 : 도 5 참조)를 회전시키는 별도의 분사페달을 설치하여, 분사페달을 밟음에 따라 스윙 레버를 작동시켜 처리제를 분사시키는 구조를 추가할 수도 있다. 분사페달을 이용하여 스윙 레버(141)를 작동시키면 음료 폐기물 투입구(120)를 통해 음료 폐기물을 투입한 후, 음료 폐기물 처리부(150)을 통해 처리제 배출을 더욱 용이하게 할 수 있다. 교반 페달(271) 및 분사 페달은 도 8에 도시한 바와 같이 음료 폐기물 처리장치(100)가 일반 쓰레기통 본체(10)의 상측에 설치된 경우에는 일반 쓰레기통(10)의 하측 바닥부에 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 교반기 외에 열에 의한 공기 팽창을 이용한 교반기로 처리제를 교반할 수도 있다. 공기 팽창을 이용한 교반기는 공기 팽창의 힘에 따라 이동로드를 이동시켜 교반날개를 회전시키는 구조이다.

도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 음료 폐기물 처리장치에 따른 음료 폐기물 처리 방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도 13는 본 발명의 실시예에 의한 음료 폐기물 처리장치에서 스윙레버의 하측에 설치되는 처리제 분산부재를 작용을 설명하기 위한 설명도이다. 도시한 바와 같이 음료 폐기물 투입구(120)을 통해 음료 폐기물을 투입하면, 음료 폐기물은 음료 폐기물 안내부(160)를 통해 음료 폐기물 처리부(150)로 이동하고, 이어서 처리제 배출부(140)의 스윙 레버 손잡이(H)를 돌려 스윙 레버(141 : 도 5 참조)를 회전시키면 처리제 저장부(130)의 유출구멍(132a)을 통해 정량 홈(141b)에 투입되어 있던 처리제는 도 13에 도시한 바와 같이 처리제 분산부재(143)의 좌우측으로 분산되어 흘러내려 음료 폐기물 처리부(150)에 골고루 퍼지면서 떨어지게 된다(도 12의 (a) 참조).

음료 폐기물 처리부(150)에 떨어진 처리제는 음료 폐기물의 액체를 흡수하여 겔을 형성한다(도 12의 (b) 참조). 이 과정에서 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같은 교반기를 작동시켜 처리제를 교반시킬 수 있다. 겔이 형성되어 모여 있는 음료 폐기물 처리부(150)를 분리하여 겔화된 폐기물을 비우거나(도 12의 (c) 참조), 도 8에 도시한 바와 같이 음료 폐기물 처리장치(100)가 일반 쓰레기통 본체(10)의 상측에 설치된 경우에는 음료 폐기물 처리부(150)에 있는 겔화된 폐기물을 주기적으로 쓰레기 받이통(12)으로 이동시킨다.

처리제는 기저귀 생리대 등에 널리 사용되는 고흡습성 수지(SAP, Super Absorbing Polymer)의 파우더를 사용한다. 고흡습성 수지(SAP)는 자신의 1000배 이상 되는 물 분자를 흡착하고, 외부 환경 변화에도 쉽게 물을 밖으로 내보내지 않는 성질도 가지고 있다. 고흡습성 수지로서는 소디움폴리아크릴레이트, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체의 가교물, 무수말레산그래프트폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체의 가교물, 아크릴산메틸-아세트산 비닐 공중합체의 감화물의 가교물, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체의 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 감화물의 가교물, 이소부틸렌-무수말레산염 공중합체의 가교물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교제, 코폴리아크릴레이트 염, 폴리아마이드 와 비닐피롤리돈 공중합체 등을 사용한다.

고흡습성 수지(SAP)의 흡수능은 SAP 내부의 물 분자와의 크로스 링킹(cross-linking)의 밀도에 의해 결정된다. 크로스 링크(Cross-link) 밀도가 낮은 경우에 더 많은 양의 액체 분자를 흡수/보유할 수 있으며, 크로스 링크(cross-link) 밀도가 높아지는 경우 그 반대의 현상을 보인다.

낮은 밀도의 크로스 링크(cross-link) SAP를 사용하여 많은 양의 액체를 흡수할 수 있지만, 외부 압력 노출 시, SAP 내부 결합되어 있던 물 분자가 빠져나가는 현상이 발생한다. 따라서, 많은 양의 액체를 흡수하면서, 가압 하에서도 흡수한 물을 유지하는 능력을 가진 코어 셀(Core-shell) 구조의 SAP를 사용하는 것이 바람직하다. 코어 셀(Core-shell) 구조의 특징은 내부에 크로스 링킹(cross-linking) 밀도가 낮은 SAP를 제조하고, 그 표면에 가교를 한번 더해 내부와 외부의 크로스 링킹(cross-linking) 밀도를 달리한 것이다. 코어 셀(Core-shell) 구조는 표면에 크로스 링킹(cross-linking) 밀도가 높기 때문에, 가압 하에서 물을 흡수할 수 있는 능력인 겔 강성(gel strength)이 강하고, 내부는 크로스 링킹(cross-linking) 밀도가 낮기 때문에 흡수성이 뛰어나다.

도 14는 pH 도에 따른 SAP의 흡수성을 나타내는 그래프이다. 그래프로 나타난 바와 같이, pH가 낮을 때는, 소듐 카볼실레이트(sodium carboxylate)기가 프로톤화(protonated) 되기 때문에 수지(polymer)가 수축하고 소수성을 띈다. 따라서 이온화 정도가 낮아지고, 흡수성이 낮아진다. 높은 pH 때는 전하 스크리닝(charge screening) 효과, Na+가 너무 많아져서 카르복실화(carboxylate) 산 그룹에서 일어나는 척력 작용(polymer구조가 펴지게 만듬)을 스크린(screen)하여 흡수력을 떨어뜨린다. pH4부터 pH8까지는 적절한 양의 카르복실산 그룹들이 적절양 이온화 되어, COO- 그룹끼리의 전기적 척력이 발생하여 흡수력이 높아지므로, SAP의 pH는 pH4 ~ pH8 인 것이 바람직하다.

처리제에는 음료 폐기물의 수소이온농도(pH)를 높여 탈취 성능을 향상시키는 베이킹 소다 분말을 첨가하는 것이 바람직하다. 이때 베이킹 소다 분말은 고흡습성 수지 분말에 대해 2~20wt%를 첨가하는 것이 바람직하다.

도 15는 베이킹 소다의 탈취 성능을 나타내는 그래프이다. 그래프에서 나타난 바와 같이, 베이킹 소다를 음식물 쓰레기에 50~100g 넣은 다음, 3일 후에 pH를 측정한 결과 pH가 4.1에서 5.5~6.0으로 상승하였다. 50~100g의 베이킹 소다를 넣은 음식물쓰레기는 산 성분을 중화시킴으로써 악취를 줄일 수 있게 되었다. 따라서, SAP와 베이킹 소다를 혼합함으로써 음료에서 발생하는 악취 및 해충을 개선시킬 수 있다.

이하, 실험예를 통해 고흡습성 수지 분말에 베이킹 분말을 첨가한 경우의 효과를 설명한다.

[실험예 1] 베이킹 소다가 SAP 흡수능에 미치는 영향

베이킹 소다 양에 따라 SAP의 흡수능에 어떤 영향을 미치는지 산도가 있는 주스를 사용하여 탈취 성능과 흡수 속도를 알아 보았다. 이에 따라 베이킹 소다의 적정량을 알 수 있다. SAP는 산성 분위기에서 흡수능이 떨어지기 때문에 극한 상황을 가정하기 위해 산도가 있는 오렌지주스를 사용하였으며, (SAP 1g + 베이킹 소다)혼합물에 오렌지주스 20ml를 첨가하여 실험하였다.

베이킹 소다량에 따른 SAP 흡수능을 [표 1]에 나타내었다.

베이킹소다	0.05g	0.08g	0.1g	0.3g	0.5g	0.8g	1.0g
시간(초)	70	70	85	190	180	340	400

실험 결과, 0.1g 이상이 되면 베이킹 소다가 중화 반응을 일으키며 거품이 발생하였다. 이 거품이 흡수를 방해하여 베이킹 소다의 양을 늘릴수록 흡수 시간이 기하급수적으로 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 2] 베이킹소다 + 음료 냄새 제거 정도 확인 실험

냄새의 주 원인은 '산성기'라는 점에서 착안하여 베이킹 소다를 넣기 전과 후의 pH를 비교했다. 실험은 믹스커피와 유자차를 대상으로 하였다. 믹스커피는 부유물이 많으며 입자가 커서 잘 용해되지 않는 특징이 있으며, 유자차는 부유물이 적고 용해가 잘 된 상태의 음료이다.

1. 믹스커피 실험방법 및 실험결과

음료(믹스 커피)의 pH를 측정하였다. 다음에 SAP 1g과 베이킹소다 0.1g을 혼합하여 음료(믹스 커피)에 첨가한 후, 약 15분 후에 pH를 측정하였다.

실험 결과, 도 16에 사진으로 나타난 바와 같이 음료(믹스 커피)의 pH가 5.38이었고, 음료(믹스 커피)에 SAP과 베이킹 소다를 넣는 경우 pH는 5.81로 상승하였다.

2. 유자차 실험방법 및 실험결과

음료(유자차)의 pH를 측정하였다. 다음에 유자차(음료) 15ml씩 두 개의 샘플에 각각 SAP 1g + 베이킹소다 0.1g / 베이킹소다 0.1g을 첨가한 후, 약 15분 후 에 샘플의 pH를 측정하였다.

실험 결과, 도 17에 사진으로 나타난 바와 같이 음료(유자차)의 pH가 4.06이었고, 음료에 SAP과 베이킹 소다를 넣는 경우에는 pH가 7.43으로 상승하였고, 음료(유자차)에 베이킹 소다를 넣은 경우에는 pH가 7.41로 상승하였다.

따라서, 유자차에 베이킹 소다를 넣은 경우가 믹스커피에 베이킹 소다를 넣은 경우에 비해 냄새제거 정도가 훨씬 크다는 것을 알 수 있다.

[실험예3] SAP분포 면적에 따른 SAP 흡수능 실험

SAP가 분산되어 있는 정도(표면적)에 따라 물의 흡수속도 차이를 살펴보기위해 SAP 1g에 물 60ml를 도 18에 사진으로 나타난 바와 같을 패트리디쉬(표면적 넓음)와 메스실린더(표면적 좁음)에 넣어 비교해 보았다. 실험결과는 [표 2]에 나타내었다.

분산 (안지름 : 14cm) 패트리디쉬	Not (안지름 : 2.3cm) 메스실린더
40 sec	120 sec

실험 결과, 같은 양의 SAP를 가지고 같은 양의 물을 동시에 부었지만 표면적이 넓을 때 흡수속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있었다. 따라서 제품을 제작할 때 최대한 넓은 면적에서 흡수가 진행되도록 해야 하며 SAP 분사가 최대한 넓게 되도록 해야 함을 알 수 있다. 넓은 SAP 분사를 위해 스윙 레버(141)에서 SAP가 분사되는 곳, 즉 정량 홈(141b)의 폭은 좁고 길이를 최대한 길게 하였다.

[실험예 4] 여러 음료에 따른 SAP 흡수능 실험

여러 음료(조건)가 SAP와 베이킹 소다(Baking Soda) 혼합물과 만났을 때 흡수능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 실험 조건은 다음과 같다.

흡수 완료는 Gel화 된 SAP가 담긴 비이커를 거꾸로 놓았을 때 액체가 흐르지 않은 시점을 기준으로 하였고, 측정 시간은 30초부터 5초 단위로 액체가 흐르지 않는 것을 확인하여 흐르지 않는 시간을 측정하였다.

1. SAP(1g) + 물(수돗물)에 대한 실험 결과는 다음 [표 3]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	20	35	45	65	85

2. SAP(1g) + 베이킹소다(0.1g) + 물(수돗물)에 대한 실험결과는 다음 [표 4]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	30	50	70	100	210

[표 3] 및 [표 4]의 실험 결과와 같이, 베이킹 소다가 SAP의 흡수능을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 베이킹 소다의 여러 순기능을 고려하면 증가된 시간은 큰 영향이 아니다. (8시간 주기로 겔을 처리한 후 쓰레기 봉투를 교체한다고 가정했을 때 1분 미만의 시간은 시간을 크지 않다고 판단된다.)

3. SAP(1g) + 우유(부유물)에 대한 실험 결과는 다음 [표 5]와 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	210	7분 이상	-	-	-

[표 5]의 실험 결과와 같이, SAP의 흡수 메커니즘은 이온 교환을 통해 물을 흡수하는 방식이기 때문에 부유물이 많은 우유는 흡수능을 많이 떨어뜨리는 것을 알 수 있다. 우유는 완벽히 용해된 용액이 아닌 부유물이 큰 콜로이드 용액이기 때문에 물에 비해 오래 걸리는 것을 알 수 있다.

4. SAP(1g) + 베이킹소다(0.1g) + 우유(부유물)에 대한 실험 결과는 다음 [표 6]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	5분 이상	-	-	-	-

[표 5] 및 [표 6]의 실험 결과와 같이, 베이킹 소다를 넣었을 시 SAP의 흡수능을 확연히 감소시키는 것을 알 수 있다.

5. SAP(1g) + 주스(산성)에 대한 실험 결과는 다음 [표 7]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	90	310 (약5분)	-	-	-

6. SAP(1g) + 베이킹소다(0.1g) + 주스(산성)에 대한 실험 결과는 다음 [표 8]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	90	300 (약5분)	-	-	-

[표 7] 및 [표 8]의 실험 결과와 같이, 베이킹 소다가 SAP의 흡수능을 떨어뜨리지만 산도가 있는 주스의 경우 중화시키기 때문에 SAP의 흡수가 좋아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, SAP가 산성 분위기에서 흡수능이 떨어지는 것을 막아준다.

7. SAP(1g) + 이온음료 (이온이 많은 상태)에 대한 실험 결과는 다음 [표 9]와 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	45	75	260	-	-

8. SAP(1g) + 베이킹소다(0.1g) + 이온음료 (이온이 많은 상태)에 대한 실험 결과는 다음 [표 10]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100
시간(초)	45	110	280	-	-

[표 9] 및 [표 10]의 실험 결과와 같이, SAP의 흡수 매커니즘이 이온교환 형태이기 때문에 이온이 많은 이온음료의 경우 흡수가 오래 걸릴 것으로 예상하였으나, 이온의 크기가 크지 않아 물 분자의 이동을 우유만큼 방해하지 않는 것으로 판단된다.

9. SAP(1g) + 콜라 (산성이며 기포가 많은 상태)에 대한 실험 결과는 다음 [표 11]과 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100	150
시간(초)	40	75	215	-	-	-

10. SAP(1g) + 베이킹 소다(0.1g) + 콜라 (산성이며 기포가 많은 상태)에 대한 실험 결과는 다음 [표 12]와 같다.

양(ml)	20	40	60	80	100	150
시간(초)	40	85	230	-	-	-

[표 11] 및 [표 12]의 실험 결과와 같이, 주스는 pH가 3.5이고 콜라는 pH가 2.5이기 때문에 시간이 더 오래 걸릴 것으로 예상하였지만, 오렌지주스와 다르게 부유물이 없어 흡수속도가 크게 줄어들지 않았다.

[표 3] 내지 [표 12]로 나타난 [실험예 4]의 실험 결과를 종합하여 보면, 베이킹 소다는 악취의 원인이 되는 산 성분을 중화시키기 때문에 탈취 능력을 가지고 있으며, 산도가 있는 음료를 중화시켜 SAP의 흡수능을 개선시켜 준다는 것을 알 수 있다. 과도한 베이킹 소다는 SAP의 흡수능을 감소시키기 때문에 적정량(0.1g)을 혼합해야 한다는 것을 알 수 있다. 그리고, SAP의 분산(표면적)이 흡수속도에 영향을 미치며, 흡수 속도에서 최악의 경우는 SAP가 우유를 흡수할 때 발생하였다. 이에 따라 SAP 1g 당 음료 20ml를 기준으로 설정하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 일반 쓰레기통 본체 11 : 케이스
12 : 쓰레기 받이통 13 : 도어
100 : 음료 폐기물 처리장치 110 : 하우징
120 : 음료 폐기물 투입부 130 : 처리제 저장부
131 : 저장통 본체 132 : 경사판
132a : 유출구멍 140 : 처리제 배출부
141 : 스윙 레버 141a : 스프레이 봉부
141b : 정량 홈 142 : 스윙 레버 지지대
143 : 처리제 분산부재 150 : 음료 폐기물 처리부
160 : 음료 폐기물 안내부 170, 270 : 교반기
171 : 전지 타이머 172 : 전자석
173 : 영구자석 174, 274 : 이동로드
175, 275 : 스프링 176, 276 : 교반날개
271 : 교반페달

Claims (13)

1. 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 일측에 구비되어 음료 폐기물이 투입되는 음료 폐기물 투입부(120)와, 상기 하우징(100)의 타측에 구비되어 상기 음료 폐기물을 처리하는 처리제를 일시 저장하는 처리제 저장부(130)와, 상기 처리제 저장부(130)에 저장된 상기 처리제를 일정량씩 배출시키는 처리제 배출부(140)와, 상기 음료 폐기물 투입부(120)를 통해 투입된 상기 음료 폐기물에 상기 처리제 배출부(140)에서 배출된 상기 처리제가 반응하여 상기 음료 폐기물을 겔화시키는 처리를 하는 음료 폐기물 처리부(150)를 구비하는 음료 폐기물 처리장치(100);
   상기 음료 폐기물 처리장치(100)가 상부에 안착된 쓰레기통 본체(10);를 포함하며,
   상기 쓰레기통 본체(10)는 케이스(11)의 상측에 상기 음료 폐기물 처리장치(100)가 안착되는 공간이 형성되고, 상기 음료 폐기물 처리장치(100)가 설치된 하측에는 상기 음료 폐기물 처리부(150)에서 처리된 겔화된 폐기물을 받아 보관하는 쓰레기 받이통(12)이 설치되며,
   상기 처리제 저장부(130)에는 상기 처리제가 유출되는 처리제 유출구멍(132a)이 형성되고,
   상기 처리제 배출부(140)는 상기 처리제 유출구멍(132a)에 맞추어져 상기 처리제를 일정량씩 받는 정량 홈(141b)이 형성되어 회전가능하게 된 스윙 레버(141)와, 상기 스윙 레버(141)를 지지하는 스윙 레버 지지대(142)와, 상기 스윙 레버(141)의 하측에 설치되어 낙하하는 처리제를 양측으로 분산시켜 상기 음료 폐기물 처리부(150)에 골고루 퍼지게 하는 처리제 분산부재(143)를 포함하며,
   상기 처리제 분산부재(143)는 삼각 단면의 봉 또는 상단이 꼭지를 이루는 원호 단면의 봉으로서 스윙 레버(141)의 스프레이 봉부(141a)의 길이에 걸쳐 스윙 레버(141)와 간격(C)을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 음료 폐기물 투입부와 상기 음료 폐기물 처리부 사이에는 상기 음료 폐기물 투입부에서 투입된 상기 음료 폐기물을 상기 음료 폐기물 처리부로 안내하여 이동시키는 음료 폐기물 안내부가 구비되는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 처리제 배출부는 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 수동 또는 자동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 음료 폐기물 처리부는 상기 처리제에 의한 음료 폐기물의 겔화를 촉진하는 교반기 또는 진동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 교반기는 타이머나 스위치나 손잡이나 페달에 의해 수동 또는 자동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 음료 폐기물 처리부의 내부 바닥면은 상기 처리제에 의해 겔화된 폐기물이 붙지 않게 하는 소수성 물질재이거나 소수성 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.
9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 5 내지 청구항 8 중의 어느 하나의 음료처리 가능 쓰레기통을 사용하여 음료 폐기물을 처리하는 방법으로서,
   상기 처리제는 소디움폴리아크릴레이트, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체의 가교물, 무수말레산그래프트폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체의 가교물, 아크릴산메틸-아세트산 비닐 공중합체의 감화물의 가교물, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체의 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 감화물의 가교물, 이소부틸렌-무수말레산염 공중합체의 가교물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교제, 코폴리아크릴레이트 염, 폴리아마이드 와 비닐피롤리돈 공중합체 중의 적어도 하나로 된 고흡습성 폴리머(Super Absorbing Polymer)의 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 음료 폐기물 처리방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 처리제에는 상기 음료 폐기물의 수소이온농도(pH)를 높여 탈취성능을 향상시키는 베이킹 소다 분말을 첨가하는 것을 특징으로 하는 음료 폐기물 처리방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 베이킹 소다 분말은 고흡수성 수지 분말에 대해 2~20wt%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 음료 폐기물 처리방법.
12. 삭제
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 음료 폐기물 처리장치의 음료 폐기물 처리부 저부에는 처리제에 의해 겔화된 폐기물을 상기 쓰레기통 본체로 배출시키는 도어가 설치되는 것을 특징으로 하는 음료처리 가능 쓰레기통.

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