KR102190902B1 - 갈대 착화제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 친환경적이고 인체에 거의 무해한 천연 성분의 배합으로 구성되며, 연기가 거의 발생하지 않으면서도 월등한 화력으로 용이한 착화가 가능하도록 하는, 갈대 착화제 제조방법에 관한 것이다.

Description

갈대 착화제 및 그 제조방법{REED IGNITION AGENT AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 갈대 착화제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 친환경적이고 인체에 거의 무해한 천연 성분의 배합으로 구성되며, 연기가 거의 발생하지 않으면서도 월등한 화력으로 용이한 착화가 가능하도록 하는, 갈대 착화제 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연탄이나 숯 또는 화목 등의 고형 연료는 휘발유 등과 같은 액화 연료에 비해 착화가 잘 이루어지지 않는 특성을 지니고 있다.
이에, 상기 고형 연료의 착화를 위해서는 불쏘시개나 흔히 번개탄으로 불리워지고 있는 착화제 또는 착화탄이 이용되고 있다. 이와 같은 착화탄은 주로 분쇄된 목질 재료를 연소재로 하며, 여기에 전분 등의 점결제와 산화제 및 점화제가 혼합되어 특정 형태로 성형된 상태로 시중에 유통되고 있다.
착화탄에 관한 최근의 문제점과 수요자들의 관심은 착화탄에서 착화제로 사용되고 있는 질산바륨 등이 연소 과정에서 인체에 해로운 유해가스를 생성한다는 사실이다.
이를 해결하기 위해 다양한 유해가스 착화탄이 개발된 바 있으며, 예를 들면, 목재칩을 주성분으로 하는 연소재에 착화제로서 기존의 질산바륨이나 질산나트륨을 사용하는 대신에 인체에 무해한 것으로 알려진 질산칼륨을 사용한 착화제가 개발된 바 있다. 또한, 부분적으로 탄소화 열처리된 목분에 기존의 유해한 착화제를 사용하는 대신에 착화 성능을 발휘하는 천연 접착제를 혼합하여 이를 프레스에서 압축성형해서 친환경적인 착화탄을 얻는 기술도 개발된 바 있다.
그러나, 기존의 유해가스 저감형 착화탄들은 착화 시간이 너무 길거나, 충분한 발열 성능을 발휘하지 못하는 문제가 있다.
최근 캠핑 등의 아웃도어 문화가 증가하면서 캠핑용 착화탄의 사용 및 판매량이 증가하고 있는데, 착화탄 내의 질산바륨이 연소 시 이산화질소가 발생하며, 착화탄 연소 시 발생되는 이산화질소가 대기환경기준의 많게는 34 배 정도까지 발생하는 문제가 있음이 알려졌다. 즉, 착화제 내 질산바륨의 높은 함량으로 인해 환경 문제가 발생함이 알려지게 되었다.
한편, 갈대는 강가나 연못가 등 물기가 많은 곳에 무리지어 자라는 여러해살이풀로서, 식용이 가능하고 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있다. 구체적으로, 갈대의 뿌리 및 줄기에는 코이솔(coixol), 단백질, 지방, 탄수화물, 아스파라긴, 당분, 및 약간의 알칼로이드가 함유되어 있으며, 갈대의 잎에는 100 내지 200 ㎎%의 아스코르빈산이 함유되어 있고, 갈대의 순에는 300 내지 500 ㎎%의 아스코르빈산이 함유되어 있으며, 신선한 전초에는 카로테인이 3.3 내지 5.2 ㎎% 이 함유되어 있다.
갈대는 그 부위에 따라 뿌리줄기를 노근, 줄기를 노경, 잎을 노엽, 꽃을 노화라고 하며, 어린 순은 식용하고 성숙한 식물은 지붕을 이거나 자리를 만드는 데 사용되었다. 이러한 갈대는 하천이나 호숫가의 조경용으로도 사용되며, 수질정화에도 도움이 되는 것으로 알려져 있다.
또한, 갈대는 개체가 크고 번식력이 왕성하므로, 대체에너지원으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 건조한 갈대로부터 건조 무게의 약 55% 가량의 당이 생성될 수 있다는 연구결과를 통해 바이오에탄올을 형성하고자 하는 연구도 진행된 바 있다.
특히, 세계 5대 연안 습지 중 하나로 방대한 면적의 갈대밭을 보유하는 순천만의 관광자원화와 함께 갈대 자원을 활용한 가공제품의 개발은 갈대를 활용한 신규 시장 창출 및 고부가가치화에 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다.
이에, 이러한 갈대를 활용하여 가공제품을 개발함으로써 갈대 자원을 고부가가치화할 수 있는 새로운 방법이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0108560호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 친환경적이고 인체에 거의 무해한 순수한 천연 성분만의 배합으로 구성되는 갈대 착화제 및 그 제조방법을 제공하여, 용이하게 착화가 가능한 것은 물론, 별도의 수분을 포함하지 않아 연기가 거의 발생하지 않으면서도 월등한 화력으로 용이한 착화가 가능하도록 하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 갈대 착화제 제조방법으로서, 갈대를 채취하여 잎과 뿌리를 제거하고 줄기 부분만 절단하여 세척 및 건조하는 단계; 상기 세척 및 건조한 갈대 줄기의 크기가 50 내지 250 메쉬가 될 때까지 분쇄하여 갈대 분말을 수득하는 단계; 상기 갈대 분말에 증류수, 에탄올, 적린, 및 전분을 포함하는 액상 조성물을 혼합하여 고형물을 형성하는 단계; 상기 형성된 고형물을 소정의 형태로 압착 성형하고 40℃ 내지 180℃의 온도 범위에서 건조하는 단계; 및 상기 건조한 고형물을 커팅하여 갈대 착화제를 수득하는 단계;를 포함한다.
구체적으로, 상기 전분은, 소맥 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 갈대 착화제 제조방법은, 상기 고형물의 전체 중량을 기준으로, 갈대 분말 40 내지 60 중량부, 증류수 5 내지 20 중량부, 에탄올 10 내지 30 중량부, 적린 5 내지 20 중량부, 및 전분 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 착화가 어려운 숯 성분을 포함하지 않으므로 용이하게 착화가 가능하며, 연기가 거의 발생하지 않으면서도 월등한 화력을 나타낼 수 있으므로, 아웃도어, 캠핑 시 뿐만 아니라 음식점 또는 가정에서의 착화용으로도 쉽게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 인체에 거의 무해한 식물 성분인 갈대로부터 착화제를 개발할 수 있으므로 친환경적이며, 세계 5대 연안 습지 중 하나로 방대한 면적의 갈대밭을 보유하는 순천만의 갈대를 관광자원화시킬 수 있을 뿐만 아니라 신규 시장을 창출하게 함으로써 고부가가치화에 도움을 줄 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 갈대 착화제 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 갈대 착화제의 이미지이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 갈대를 채취하여 잎과 뿌리를 제거하고 줄기 부분만 절단하여 세척 및 건조하는 단계; 상기 세척 및 건조한 갈대 줄기의 크기가 50 내지 250 메쉬가 될 때까지 분쇄하여 갈대 분말을 수득하는 단계; 상기 갈대 분말에 증류수, 에탄올, 적린, 및 전분을 포함하는 액상 조성물을 혼합하여 고형물을 형성하는 단계; 상기 형성된 고형물을 소정의 형태로 압착 성형하고 40℃ 내지 180℃의 온도 범위에서 건조하는 단계; 및 상기 건조한 고형물을 커팅하여 갈대 착화제를 수득하는 단계;를 포함하는, 갈대 착화제 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 착화가 어려운 숯 성분을 포함하지 않으므로 용이하게 착화가 가능하며, 연기가 거의 발생하지 않으면서도 월등한 화력을 나타낼 수 있으므로 아웃도어, 캠핑 시 뿐만 아니라 음식점 또는 가정에서의 착화용으로도 쉽게 활용될 수 있는, 갈대 착화제를 제조할 수 있다.
이하, 도 1을 통해 본원의 일 실시예에 따른 갈대 착화제 제조방법을 설명할 수 있다.
먼저, 원료가 되는 갈대를 5월에서 10월 사이에 채취하고, 그 잎과 뿌리를 제거한다. 잎과 뿌리를 제거한 후 속이 비어있고 곧게 뻗은 갈대의 줄기 부분만 균일하게 절단하여 흐르는 물에 깨끗하게 세척한 뒤 체반에 걸러 물을 뺀 다음, 물기가 남지 않을 때까지 실온에서 약 7 일 이상 자연건조한다.
상기 갈대는 강가나 연못가 등 물기가 많은 곳에 무리지어 자라는 여러해살이풀로서, 그 부위에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 갈대의 어린 순은 식용하고 뿌리 등은 건조하여 약용으로 사용될 수 있으며, 성숙한 식물은 지붕을 이거나 자리를 만드는 데 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 갈대는 개체가 크고 번식력이 왕성하므로 이를 활용하여 가공제품을 개발할 경우 신규 시장 창출, 관광자원화, 및 고부가가치 산업에 도움이 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 세척 및 건조된 갈대 줄기를 파라하이드록시벤조산 에스터(p-hydroxybenzoate) 및 침투제를 포함하는 전처리 용액에 침지한 뒤 건조하는 단계를 추가 포함할 수 있다. 상기 세척 및 건조된 갈대 줄기를 전처리 용액에 침지함으로써 갈대 줄기의 부패를 방지하고, 추후 첨가될 액상 조성물이 갈대 분말에 고르게 침투하여 균일한 착화 성능을 나타내게 하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전처리 용액은 파라하이드록시벤조산 에스터, 침투제, 및 유기용매를 포함할 수 있다. 상기 유기용매는 상기 파라하이드록시벤조산 에스터 및 침투제를 용해할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 에탄올을 상기 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 40 내지 약 70 중량부로 포함할 수 있다. 만약, 상기 에탄올이 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 40 중량부 미만으로 포함될 경우 침지 후 건조에 소요되는 시간이 지나치게 증가할 수 있으며, 약 70 중량부를 초과할 경우 전처리를 통한 부패 방지 및 착화 성능 향상 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 파라하이드록시벤조산 에스터는 상기 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 10 내지 약 30 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 파라하이드록시벤조산 에스터가 상기 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 10 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 파라하이드록시벤조산 에스터에 의한 부패 방지 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있으며, 약 30 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 침투제는 모노에탄올 아민(Monoethanol amine), 트리에탄올 아민(triethanol amine), 모노이소프로판올 아민(monoisopropanol amine, C3H9NO), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 중에서 선택된 1종 이상의 C2 내지 C3의 알코올 아민, 및 수산화나트륨을 포함할 수 있으며, 구체적으로는, 상기 침투제는 모노에탄올 아민 및 수산화나트륨의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 침투제는 상기 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 5 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 침투제가 상기 전처리 용액 전체 100 중량부 대비 약 5 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 침투제에 의한 착화 성능 향상 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 세척 및 건조된 갈대 줄기를 전처리 용액에 침지한 뒤 건조하는 단계는, 약 1 시간 내지 약 6 시간 동안 침지한 뒤 약 10℃ 내지 약 25℃의 온도 범위에서 냉풍건조하는 것일 수 있다. 상기 냉풍건조는 갈대 줄기가 손쉽게 분말화될 수 있을 때까지 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 약 12 시간 이상 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 건조한 갈대 줄기를 분쇄하여 갈대 분말을 수득한다. 본 발명에 따른 갈대 착화제는 약 50 내지 약 250 메쉬 크기로 분쇄된 갈대 분말을 포함함으로써, 착화 후 불꽃이 쉽게 사위어 들지 않으면서도 불꽃이 안정하고 균일하게 형성되어 용이한 착화 성능을 발휘할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분쇄는 상기 건조한 갈대 줄기를 약 50 내지 약 250 메쉬의 크기가 될 때까지 분말화할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 볼밀, 그라인더, 믹서, 커터, 해머밀, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 이용할 수 있다. 만약, 상기 갈대 분말의 크기가 약 50 메쉬 미만일 경우 다른 성분과의 균일한 혼합이 용이하지 않을 수 있으며, 약 250 메쉬를 초과할 경우 불꽃이 불안정하게 형성되어 상품성이 저하될 수 있다.
다음으로, 분쇄하여 수득된 상기 갈대 분말에 액상 조성물을 혼합 교반하여 반죽 상태의 고형물을 형성한다. 상기 갈대 분말에 액상 조성물을 첨가함으로써 착화 성능을 부여할 수 있으며, 구체적으로 상기 액상 조성물은 증류수, 에탄올, 적린, 및 전분을 포함할 수 있다.
상기 적린은 4가지의 동소체를 포함하는 인(phosphorus)을 그 색깔에 따라 나눈 것 중 붉은 색을 띄는 물질을 의미한다. 상기 적린은 백린을 약 270℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열하거나 태양광에 노출시킬 경우 수득될 수 있으며, 백린과 달리 공기 중에서 자연발화하지 않고 안정적이며 독성이 없다는 장점을 갖는다. 상기 적린의 공기 중 발화점은 약 260℃ 정도이며, 상기 착화제의 구성성분으로 포함됨에 따라 발생한 불꽃을 용이하게 옮겨 붙도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적린은 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 5 내지 약 20 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 적린이 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 5 중량부 미만으로 포함될 경우 착화제의 착화 성능이 급격하게 하락할 수 있으며, 약 20 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에탄올은 상기 증류수, 적린, 및 전분을 모두 혼합하여 잘 섞이도록 하는 역할로서 포함되는 것일 수 있으며, 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 10 내지 약 30 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 에탄올이 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 10 중량부 미만으로 포함될 경우 다른 구성성분들이 서로 용이하게 혼합되지 않을 수 있으며, 약 30 중량부를 초과할 경우 추후 수득되는 갈대 착화제의 착화 성능이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전분은 갈대 분말과 액상 조성물이 서로 용이하게 혼합되어 반죽 상태의 고형물을 형성할 수 있도록 점도 및 접착성을 부여하고, 빠르게 건조될 수 있도록 첨가되는 것으로, 예를 들어, 소맥 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전분은 고구마 전분을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 전분은 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 전분이 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 고형물의 접착성 및 점도가 하락하여 추후 압착 성형 시 불량품 발생률이 증가할 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 추후 수득되는 갈대 착화제의 착화 성능이 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 갈대 분말 및 액상 조성물을 형성하여 수득된 고형물은, 상기 고형물의 전체 중량을 기준으로, 갈대 분말 약 40 내지 약 60 중량부, 증류수 약 5 내지 약 20 중량부, 에탄올 약 10 내지 약 30 중량부, 적린 약 5 내지 약 20 중량부, 및 전분 약 1 내지 약 10 중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은 지방성 글라이시딜 에테르를 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 3 중량부로 추가 포함할 수 있다. 상기 지방성 글라이시딜 에테르는 상기 갈대 분말과 상기 액상 조성물에 포함된 구성성분간의 접착성을 향상시켜 건조 및 압착 성형 후에도 상기 고형물이 분리 또는 균열되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 지방성 글라이시딜 에테르는 2-에틸-헥시 글리시딜 에테르 또는 1,6-헥산디올 글리시딜 에테르를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 지방성 글라이시딜 에테르가 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 고형물이 건조 후 분리되는 현상이 발생할 수 있으며, 약 3 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은 글리세린을 추가 포함할 수 있다. 상기 글리세린은 에탄올과 혼합되어 수소결합에 의해 연소 촉진 효과를 나타내어 갈대 착화제에 점화되는 불꽃이 다른 부분에 쉽게 옮겨 붙도록 하는 역할을 수행하는 것일 수 있다. 상기 글리세린은 상기 액상 조성물 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 만약, 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 글리세린에 의한 연소 촉진 효과가 미미할 수 있고, 약 5 중량부를 초과할 경우 화력이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은, 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 추가 포함할 수 있다. 상기 액상 조성물이 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 추가 포함함에 따라, 불꽃 착화 시 발생할 수 있는 유독가스, 구체적으로는 이산화탄소를 흡착하여 유독가스의 확산을 방지하여 안정성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제는 상기 액상 조성물 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 3 중량부로 포함될 수 있으며, 만약 상기 이산화탄소 흡착제가 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 이산화탄소 흡착 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 3 중량부를 초과하여 포함될 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li2O, Li2CO3, LiOH, LiNO3, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물, 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 이산화탄소 흡착제는 LiBr와 산화마그네슘의 혼합물인 LiBr-MgO를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li2O, Li2CO3, LiOH, LiNO3, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물 염 및 산화마그네슘을 혼합 및 소성하여 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제는 리튬 화합물 염을 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤, 산화마그네슘과 혼합하여 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도 범위에서 소성시켜 제조되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 갈대 분말에 액상 조성물을 혼합하여 형성된 고형물을 소정의 형태로 압착 성형한 뒤 건조한다. 상기 압착 성형은 상기 고형물을 원하는 형태로 구현하기 위한 기기라면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 압착 롤러, 압축기, 프레스 성형 장치, 열 프레스 성형 장치, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 건조는 상기 고형물의 수분 함량이 약 10% 미만이 될 때까지 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 약 20℃ 내지 약 40℃의 온도 범위에서 약 1 일 내지 약 15 일 동안 수행되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 건조한 고형물을 소정의 형태로 커팅하여 갈대 착화제를 수득한다. 상기 커팅 방식은 전동 또는 레이저 방식의 커팅기, 절단기, 또는 재단기를 이용하여 제한없이 사용될 수 있으며, 커팅 형태는 예를 들어, 갈대 줄기의 모양과 유사하도록 직경 약 0.1 내지 약 5 mm 및 길이 약 1 내지 약 20 cm의 원기둥 형태, 또는 폭 약 0.1 내지 약 5 mm 및 길이 약 1 내지 약 20 cm의 사각 기둥 형태로 커팅되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저, 채취한 갈대의 잎과 뿌리를 제거하고, 줄기 부분만 균일하게 절단하여 세척한 뒤 물을 뺀 후 완전히 건조될 때까지 실온에서 15 일 동안 건조하였다. 15일 후 건조된 갈대 줄기를 그라인더를 이용하여 약 80 메쉬 크기로 미세하게 분쇄하여 갈대 분말을 수득하였다.
다음으로, 수득된 갈대 분말과 액상 조성물을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합한 뒤, 교반하여 반죽 상태의 고형물을 형성하였다. 형성된 고형물은 압착 롤러를 이용하여 소정의 형태로 압착 성형한 뒤 수분 함량이 7% 미만이 될 때까지 40℃의 건조실에서 7일 동안 건조하였다. 건조된 고형물을 가로, 세로, 높이의 폭이 각각 1 mm, 1 mm, 및 7 cm가 되도록 전동 커팅기를 이용해 커팅하여 갈대 착화제를 수득하였다. 수득된 갈대 착화제를 실시예 1로 명명하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 갈대 착화제를 제조하되, 하기 표 1의 구성성분과 같이 액상 조성물로서 지방성 글라이시딜 에테르 및 글리세린을 추가 포함하여 갈대 착화제를 제조하고 이를 실시예 2로 명명하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 갈대 착화제를 제조하되, 하기 표 1의 구성성분과 같이 액상 조성물로서 지방성 글라이시딜 에테르, 글리세린, 및 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 추가 포함하여 갈대 착화제를 제조하고 이를 실시예 3으로 명명하였다.
[실시예 4]
먼저, 상기 실시예 1과 동일하게 갈대의 잎과 뿌리를 제거하고, 줄기 부분만 균일하게 절단하여 세척한 뒤 물을 뺀 후 완전히 건조될 때까지 실온에서 15 일 동안 건조하였다. 건조 후, 상기 건조한 갈대 줄기를 에탄올 65 중량부, 파라하이드록시벤조산 에스터 25 중량부, 및 침투제로서 모노에탄올 아민 및 수산화나트륨의 혼합물 10 중량부를 포함하는 전처리 용액에 5 시간 동안 침지한 뒤 17℃의 건조실에서 48 시간 동안 건조하였다. 그 후, 건조된 갈대 줄기를 그라인더를 이용하여 약 80 메쉬 크기로 미세하게 분쇄하여 갈대 분말을 수득한 뒤, 갈대 분말과 액상 조성물을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합하여 교반함으로써 반죽 상태의 고형물을 형성하였다. 형성된 고형물은 압착 롤러를 이용하여 소정의 형태로 압착 성형한 뒤 수분 함량이 7% 미만이 될 때까지 40℃의 건조실에서 7일 동안 건조하였다. 건조된 고형물을 가로, 세로, 높이의 폭이 각각 1 mm, 1 mm, 및 7 cm가 되도록 전동 커팅기를 이용해 커팅하여 갈대 착화제를 수득하였다. 수득된 갈대 착화제를 실시예 4로 명명하였다.
[비교예]
비교예로서 80 메쉬의 톱밥 분말을 준비한 뒤 하기 표 1의 액상 조성물과 혼합하여 반죽 상태의 고형물을 형성하였다. 형성된 고형물은 압착 롤러를 이용하여 소정의 형태로 압착 성형한 뒤 수분 함량이 7% 미만이 될 때까지 40℃의 건조실에서 7일 동안 건조하였다. 건조된 고형물을 가로, 세로, 높이의 폭이 각각 1 mm, 1 mm, 및 7 cm가 되도록 전동 커팅기를 이용해 커팅하여 비교예의 착화제를 수득하였다.
구성성분
(고형물 전체 100 중량부 기준)		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
갈대 분말 47.50 47.50 47.00 47.00 -
증류수 12.50 10.00 10.00 10.00 12.00
에탄올 18.50 16.00 15.75 15.75 10.50
적린 15.00 15.00 15.00 15.00 -
고구마 전분 6.50 6.50 6.50 6.50 2.50
1,6-헥산디올 글리시딜 에테르 - 1.50 1.50 1.50 -
글리세린 - 3.50 3.50 3.50 -
LiBr-MgO - - 0.75 0.75 -
식물성 팜유 - - - - 15.00
톱밥 분말 - - - - 60.00
[실험예 1: 강도 실험]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 착화제에 대한 강도를 비교하였다. 실험 방법은 지상으로부터 높이 1 m, 3 m, 5 m, 및 7 m에서 각각 착화제를 낙하시킨 뒤, 낙하된 착화제의 파쇄 정도를 지상에서 육안으로 확인한 뒤 그 정도를 비교하여 기록하였다. 결과 값은 여러 조각으로 부서지거나 크게 두세 부분으로 나누어진 경우를 '1점', 작은 조각들이 떨어져 나감과 동시에 크게 두 부분으로 나누어진 경우를 '2점', 작은 조각이 1~2개 떨어져 나간 경우를 '3점', 및 적은 양의 가루만 떨어져 나간 경우를 '4점'으로 하였다. 기록된 값은 하기 표 2에 나타내었다.
낙하 높이 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
1 m 4점 4점 4점 4점 2점
3 m 2점 3점 4점 4점 1점
5 m 2점 3점 4점 4점 1점
7 m 1점 2점 3점 4점 1점
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 갈대 착화제의 경우 비교예의 착화제에 비하여 향상된 물성을 가지고 있다는 것을 확인하였다.
[실시예 2: 인화점 측정 실험]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 착화제에 대해 인화점을 측정하였다. 인화점은 한국산업표준 KS M ISO 3679에 의거한 장치를 이용하여 측정하였다. 불꽃의 점화는 인화가 관찰되지 않는 온도 이상에서 1℃ 이하에 있는 온도에서 관찰될 때의 다른 온도에서 반복되었으며, 인화가 발생하는 온도에서 시험 중 점화되는 대기압에서 인화점으로 기록하고, 표준 대기압으로 보정하였다. 인화가 관찰되지 않으면 관찰될 때까지 새로운 시료를 이용하여 5℃ 높은 온도 간격으로 시험을 반복하고, 관찰되면 되지 않을 때까지 새로운 시료를 사용하여 5℃ 낮은 간격으로 반복하였다. 인화가 관찰되면 인화점을 결정하기 위해 새로운 시료를 사용하여 1℃ 간격으로 인화가 관찰될 때까지 시험을 반복하였다. 동일한 절차를 2회 이상 반복한 뒤, 0.5℃ 단위로 평균 인화점을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
측정된 인화점(℃)
실시예 1 87-88
실시예 2 87-88
실시예 3 90-91
실시예 4 92-93
비교예 83-84
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 갈대 착화제의 경우 비교예의 착화제에 비하여 높은 인화점을 갖는 것으로 측정되었다. 인화점은 연소범위 하한계에 도달되는 온도로, 인화점이 낮을수록 위험성이 크다는 것을 의미한다.
[실험예 3: 착화 시간 측정 실험]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 착화제에 대해 착화 시간을 측정하였다. 실험 방법은 각각의 착화제에 대하여 약한 화력의 토치를 이용하여 불꽃을 가한 뒤 완전 착화 여부를 눈으로 확인하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
착화 시간(초)
실시예 1 39
실시예 2 32
실시예 3 26
실시예 4 19
비교예 58
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 갈대 착화제의 경우 비교예의 착화제에 비하여 착화 시간이 단축된 것을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

  1. 갈대를 채취하여 잎과 뿌리를 제거하고 줄기 부분만 절단하여 세척 및 건조하는 단계;
    상기 세척 및 건조한 갈대 줄기의 크기가 50 내지 250 메쉬가 될 때까지 분쇄하여 갈대 분말을 수득하는 단계;
    상기 갈대 분말에 증류수, 에탄올, 적린, 및 전분을 포함하는 액상 조성물을 혼합하여 고형물을 형성하는 단계;
    상기 형성된 고형물을 소정의 형태로 압착 성형하고 40℃ 내지 180℃의 온도 범위에서 건조하는 단계; 및
    상기 건조한 고형물을 커팅하여 갈대 착화제를 수득하는 단계;
    를 포함하는, 갈대 착화제 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전분은,
    소맥 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 갈대 착화제 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고형물의 전체 중량을 기준으로,
    갈대 분말 40 내지 60 중량부, 증류수 5 내지 20 중량부, 에탄올 10 내지 30 중량부, 적린 5 내지 20 중량부, 및 전분 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 갈대 착화제 제조방법.
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