KR101934584B1 - 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 주원료로 하기 때문에 음식물쓰레기의 재활용성을 높이며, 따라서 환경친화적이고 코스트가 저렴하면서도 발열량은 높은 고품질의 연료를 제공할 수 있는 새로운 방식의 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 수거한 음식물쓰레기를 건조시키는 과정; 버섯폐배지를 분쇄하는 과정; 건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합하는 과정; 및 상기 과정에서 만들어진 혼합물을 펠릿형태로 성형하는 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법이 제공된다.

Description

음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿{Manufacturing method of fuel pellet using food waste and fuel pellet thereby the same that}

본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식물쓰레기를 주원료로 하기 때문에 음식물쓰레기의 재활용성을 높이며, 따라서 환경친화적이고 코스트가 저렴하면서도 발열량이 높은 고품질의 연료를 제공할 수 있는 새로운 방식의 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿에 관한 것이다.

음식물쓰레기의 양은 지속적으로 증가하고 있는 추세이며, 음식물쓰레기에 의한 환경오염이 심각한 수준이기 때문에 음식물쓰레기의 매립이 법으로 금지되고, 음식물쓰레기를 소각하거나 재활용하도록 폐기물관리법으로 규정하고 있다.

음식물쓰레기는 수분을 많이 함유하고 있기 때문에 소각시 많은 에너지가 소비되고, 또한, 다이옥신과 같은 유해성 물질이 배출되는 문제가 발생된다. 또한, 음식물쓰레기를 재활용하는 가장 대표적인 방법은 퇴비화하거나 가축의 사료로 사용하는 것인데, 음식물쓰레기의 염분농도가 높기 때문에 퇴비화가 쉽지 않으며, 염분제거를 위한 처리에 과다한 비용이 발생되어 경제성도 떨어진다.

한편, 음식물쓰레기는 고열량의 유기성 물질이 다량 함유되어 있기 때문에 연료로서의 가치가 높다. 따라서 이러한 점에 착안하여 음식물쓰레기를 연료화하는 방안들이 다수 제안되었으나, 음식물쓰레기의 수분을 제대로 처리하지 못하여 연료로서의 가치가 떨어지고, 또한, 음식물쓰레기 냄새가 잔존되어 상품성도 떨어지는 단점을 가진다.

대한민국 등록특허 제10-1582842호(2015. 12. 30.)

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안될 것으로서, 음식물쓰레기에 버섯폐배지를 혼합하여 펠릿을 제조함으로써, 음식물쓰레기에 수분이 잔존되더라도 버섯폐배지에 의해 제조되는 펠릿의 수분이 저하되므로 음식물쓰레기의 수분을 제거하기 위한 에너지소모량을 줄일 수 있으며, 발열량도 높아서 에너지효율성이 높으며, 폐기물을 사용하기 때문에 환경친화적이고 코스트도 저렴한 새로운 연료펠릿을 제조할 수 있는 새로운 방식의 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 수거한 음식물쓰레기를 건조시키는 과정; 버섯폐배지를 분쇄하는 과정; 건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합하는 과정; 및 상기 과정에서 만들어진 혼합물을 펠릿형태로 성형하는 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법 및 이에 의해 제조된 연료펠릿이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합하는 과정에서는 건조된 음식물쓰레기 60~70중량%와 분쇄된 버섯폐배지 30~40중량%를 혼합한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합하는 과정에서는 건조된 음식물쓰레기 60~70중량%와, 분쇄된 버섯폐배지 10~30중량%를 혼합하고, 커피박을 10~30중량% 추가로 혼합한다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 음식물쓰레기와 버섯폐배지를 사용하는 것이므로 자원재활용성이 높아서 환경친화적이며, 특히, 음식물쓰레기를 주재료로 하되 음식물쓰레기의 수분을 버섯폐배지가 흡수하여 제조되는 펠릿의 수분함량이 낮아지기 때문에 음식물쓰레기의 총 수분함량 대비 수분함량을 30~40중량%가 되도록 건조시켜도 수분함량이 낮은 펠릿을 제조할 수 있으므로 음식물쓰레기의 수분함량을 과도하게 낮기 위해 많은 에너지를 소모하지 않아도 되므로 경제적인 장점도 가진다.

본 발명에 의해 제조되는 연료펠릿은 발열량이 높아서 에너지효율성이 높으므로 연료로서 고품질을 가지며, 버섯폐배지가 형태를 유지하는 결속재로서의 기능을 하기 때문에 형태유지성도 좋다.

이러한 본 발명은 폐기되는 음식물쓰레기와 버섯폐배지를 사용하며, 아울러 음식물쓰레기의 수분함량을 과도하게 낮추기 위한 에너지소모를 줄일 수 있으므로 제조코스트가 저렴한 장점을 가지면서도 발열량은 높은 장점을 가진다.

그리고 커피박을 더 혼합하면 커피박에 의해 제조되는 펠릿의 발열량이 한층 더 증가되고, 커피박에 의해 펠릿에서 커피향도 나기 때문에 펠릿의 제품성도 향상된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 제조공정도
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 제조공정도

이하에서, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 제조공정을 보인 공정도이며, 본 발명은 다음과 같이 제조된다.

1) 수거한 음식물쓰레기를 건조시킨다.

수거한 음식물쓰레기를 총 수분함량 대비 수분함량이 20~30중량%가 되도록 건조시킨다. 음식물 쓰레기를 건조시키는 방법이 특별히 제한되지는 않으나, 경제적인 측면을 고려할 때 음식물쓰레기를 자연통풍이 되는 비닐하우스에 펼쳐 놓고 1주일 정도 말리는 것이 바람직하다. 이는 농가에서 고추를 말릴 때 비닐하우스에서 여러번 뒤집어주어서 7일~10일 정도 고추를 건조시키는 방법과 유사한 원리이다.

2) 버섯폐배지를 수거하여 분쇄시킨다.

버섯폐배지란 버섯재배 후에 버섯을 수확하고 남은 배지, 즉, 폐목재를 말한다. 대부분의 버섯농가에서는 버섯을 수확하고 남은 부산물로 발생되는 버섯폐배지를 처리할 마땅한 방법이 없어서 버섯폐배지를 야적하고 있는 실정이다.

이러한 버섯폐배지는 펠릿의 발열량을 높이는 기능도 할 뿐만 아니라, 펠릿성형시 음식물쓰레기를 결속시켜서 성형성을 향상시키기 위한 결속재로서의 기능도 하며, 또한, 음식물쓰레기의 수분을 흡수하여 펠릿의 전체적인 수분함량을 저하시키는 기능도 한다. 따라서 버섯폐배지가 이러한 기능을 원활하게 수행하도록 하기 위해 버섯폐배지를 분쇄하여 사용한다.

버섯폐배지의 크기가 과도하게 크거나 작으면 후술하는 성형과정에서 펠릿의 성형성이 저하되므로 버섯페배지를 적당한 크기로 분쇄하는데, 바람직하게는 버섯폐배지를 3~5mm 정도의 크기로 분쇄한다.

분쇄된 버섯폐배지는 총 수분함량 대비 수분함량이 5~10 중량%가 적당한데, 경우에 따라 버섯폐배지의 수분함량이 상기 수준 보다 높으면 분쇄된 버섯폐배지를 건조시킬 필요도 있다.

3) 건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합한다.

건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 교반기에 넣고 충분히 교반시켜서 음식물쓰레기와 버섯폐배지가 고르게 혼합된 혼합물을 만든다.

바람직하게는 건조된 음식물쓰레기 50~70중량%와 분쇄된 버섯폐배지를 30~50중량% 혼합하는데, 본 발명은 기본적으로 음식물쓰레기의 재활용을 목적으로 하는 것이므로 음식물쓰레기의 함량이 상기 수준보다 적으면 음식물쓰레기의 재활용도가 저하되어 본 발명의 취지에 부합되지 않는다.

그리고 음식물쓰레기의 함량이 상기 수준보다 많으면 상대적으로 버섯폐배지의 함량이 감소되어 음식물쓰레기의 함수량을 저하시키기 위한 효과를 기대하기 곤란하며, 버섯폐배지에 의한 결속효과도 미미하므로 펠릿의 성형성이 저하되는 문제가 발생될 우려가 높아진다.

4) 상기 과정에서 만든 혼합물을 펠릿형태로 성형한다.

혼합물을 펠릿성형기를 이용하여 펠릿형태로 성형한다. 제조된 펠릿은 음식물쓰레기의 수분이 버섯폐배지에 흡수되어 총 수분함량 대비 수분함량이 15~25 중량%를 유지하게 된다.

펠릿성형과정에서는 혼합물이 고압으로 가압됨에 따라 성형이 이루어지는데. 전술한 바와 같이, 버섯폐배지가 결속재로서의 기능을 하며, 또한, 펠릿이 총 수분함량 대비 15~25 중량%의 수분을 가지기 때문에 펠릿의 형태가 유지된다.

이와 같이 제조되는 본 발명에 의한 펠릿은 폐기물인 음식물쓰레기와 버섯폐배지로 제조되기 때문에 코스트가 저렴하고 자원재활용성이 높아서 환경친화적인 것은 물론이며, 발열량도 높아서 연료로서 고품질을 가진다. 또한, 음식물쓰레기를 총 수분함량 대비 수분함량이 20~30 중량%로 건조시켜도 음식물쓰레기의 수분을 버섯폐배지가 흡수하여 펠릿의 수분함량이 낮아지기 때문에 음식물쓰레기의 건조에 시간과 에너지가 덜 소비되는 장점도 가진다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 음식물쓰레기와 버섯폐배지에 커피박이 더 혼합된다. 도 2는 본 실시예의 제조공정도이다.

커피는 전세계적으로 가장 사랑받고 있는 기호식품 중의 하나로서, 커피의 소비량은 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 커피를 추출할 때 발생되는 부산물인 커피박(원두에서 커피를 추출하고 남은 찌꺼기)의 발생량도 증가되고 있다.

일반적으로 커피박은 발열량이 대략 4000~4600Kcal/kg 정도로서, 발열량이 상당히 높다. 따라서 본 실시예에서는 이러한 커피박을 사용하여 펠릿의 발열량을 높인다. 또, 커피박은 버섯폐배지와 같이 펠릿성형시 형태를 유지하기 위한 결속재로서의 기능도 하며, 또한, 커피박을 사용하면 커피박에서 나는 커피향에 의해 건조된 음식물쓰레기에서 잔존할 수 있는 음식물쓰레기의 냄새도 커버되도록 제조되는 펠릿의 제품성도 향상된다. 바람직하게는 커피박도 총 수분함량 대비 수분함량이 5~10 중량%가 되도록 건조시켜 사용하는데, 본 실시예에서는 펠릿의 발열량과 성형성 등을 고려할 때 음식물쓰레기 50~70중량%, 버섯폐배지 10~30중량%, 커피박 10~30중량% 혼합한다.

본 발명의 제3실시예에서는 상기 커피박 또는 버섯폐배지에 크루드 글리세린(crude glycerin)을 함침시켜 사용한다. 크루드 글리세린은 미정제 글리세린으로서, 바이오디젤의 제조시 부산물로 발생된다. 바이오디젤은 식물성 유지나 동물성 지방의 주성분인 트리글리세라이드를 알콜과 반응시켜 알킬에스테르 형태로 전환시킨 것인데, 이러한 바이오디젤의 제조과정에서 바이오디젤 생산량의 10%에 해당하는 다량의 크루드 글리세린이 부산물로 발생된다.

청정에너지에 대한 관심과 요구가 높아지면서 바이오디젤의 제조량이 증가되고 있는 추세이며, 이와 같이 바이오디젤의 제조량이 증가함에 따라 발생되는 크루드글리세린의 양도 증가하고 있다. 크루드 글리세린을 사용하기 위해서는 정제를 하여야 하는데, 정제에 고비용이 소요되기 때문에, 대부분은 폐기되고 있다.

이러한 크루드 글리세린에는 다량의 지방산이 함유되어 있으므로 고열량원이 된다. 따라서 본 실시예에서는 커피박 또는 버섯폐배지에 이러한 크루드 글리세린을 함침시켜서 제조되는 펠릿의 발열량을 높인다. 또한, 크루드 글리세린이 점성을 가지기 때문에 크루드 글리세린이 함침된 커피박 또는 버섯폐배지를 사용하면 펠릿의 형태유지성도 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

커피박 또는 버섯폐배지를 크루드 글리세린에 수 시간 동안 침지시켜서 크루드 글리세린이 커피박 또는 버섯폐배지에 충분히 함침되도록 한다. 크루드 글리세린을 커피박에 함침시키면 커피박의 커피향이 감소되게 되므로 바람직하게는 버섯폐배지에 크루드 글리세린을 함침시켜 사용한다.

Claims (5)

1. 수거한 음식물쓰레기를 총 수분함량 대비 수분함량이 20~30 중량%가 되도록 건조시키는 과정;
   버섯폐배지를 총 수분함량 대비 수분함량이 5~10 중량%가 되도록 분쇄하는 과정;
   건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지를 혼합하는 과정; 및
   상기 과정에서 만들어진 혼합물을 펠릿형태로 성형하는 과정;을 포함하여 이루어지고,
   건조된 음식물쓰레기와 분쇄된 버섯폐배지에는 커피박을 추가로 혼합하며,
   건조된 음식물쓰레기 50~70중량%와, 분쇄된 버섯폐배지 10~30중량% 및 커피박 10~30중량%으로 혼합하고,
   상기 분쇄된 버섯폐배지에는 크루드 글리세린이 함침된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿 제조방법.
   
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5. 제1항에 기재된 방법 중에서 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료펠릿.
   

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