KR102326180B1 - 퇴비 부숙도 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 퇴비 부숙도 측정 장치에 관한 것으로, 밀폐된 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 퇴비를 수용하기 위한 퇴비시료 용기; 염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버; 산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버; 상기 용기 하부에 공기를 주입하여 챔버 내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프; 상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기; 상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기; 모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하고 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하고 정밀하게 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 퇴비 부숙도 측정 장치에 관한 것으로, 특히 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하게 측정하는 퇴비 부숙도 측정 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
일반적으로 퇴비란 유기성 물질(가축분뇨, 남은 음식물, 식품공장 찌꺼기, 폐수처리오니, 목재부스러기, 톱밥, 수피 등)을 부숙(발효)시켜 만든 비료를 말하며, 여기서, 퇴비화라고 하는 것은 볏짚류, 가축분과 같은 유기물을 미생물에 의하여 작물의 생육을 좋게 하도록 미리 분해시키는 것을 말한다.
유기물이 완전히 분해되면 이산화탄소, 물, 무기화합물로 된다. 이들은 작물생육에 이로운 것만은 아니므로 분해과정에서 해로운 물질이 없어지는 단계에 이르면 퇴비화가 완료되었다고 한다.
이 퇴비화 과정은 퇴비자재의 종류에 따라 달라지며, 이렇게 완성된 퇴비도 토양의 조건, 작물의 종류, 재배조건 등에 따라 퇴비의 사용방법도 달라진다.
기본적으로 퇴비의 사용은 부숙이 완료된 상태를 전제로 하기 때문에 퇴비의 부숙도를 파악할 필요가 있다.
퇴비의 부숙도란 퇴비 원료가 퇴비화 과정을 거쳐 식물과 토양에 대해 안정적인 반응을 나타내는 정도를 말한다.
퇴비의 부숙도는 퇴비의 원료와 퇴비화 진행정도에 따라 반응이 다양하게 나타나기 때문에 부숙도를 정확하게 한정하는 것을 어렵다고 평가되고 있다.
그러나 퇴비의 부숙도는 퇴비의 품질을 결정하는 가장 중요한 요인으로 인식되고 있으므로 여러 가지 방법이 연구개발되고 있다.
이러한 퇴비는 충분히 부숙되지 않은 상태로 사용될 경우 피해 발생이 우려된다.
퇴비는 부숙화가 진행될수록 발생하는 이산화탄소와 암모니아의 양이 감소하기 때문에, 이에 기초한 국내외 몇 상용 장비들이 퇴비 부숙도 평가에 사용되고 있다.
종래의 부숙도 평가 장비들은 (a) 퇴비 시료가 포함된 용기를 3-4시간 밀폐하여, (b) 퇴비로부터 발생/확산되어진 이산화탄소 및 암모니아가 헤드스페이스에 축적되어 농도가 상승하면, (c) 이를 헤드스페이스 공기 중에 위치한 고체 혹은 젤 상태의 반응시약이 색변화하는 정도로 측정하는 방법을 이용하고 있다.
따라서, 기존 측정 장비들은 퇴비의 부숙도와 별도로, 측정하는 동안 퇴비 공극 내에서 발생한 이산화탄소와 암모니아가 헤드스페이스로 원활히 확산되는 정도에 의존한다. 즉, 온도를 비롯해, 제어하기 어려운 퇴비의 충진 밀도, 공극의 크기 및 연결성 등 가스 확산에 관련된 다수의 인자들이 영향을 미치게 됨으로써, 측정의 재현성과 신뢰성에 부정적으로 작용한다.
그리고, 기존 측정법은 헤드스페이스 내 이산화탄소 및 암모니아 가스 분자가 반응 시약의 표면에 흡착되는 정도에도 영향을 받기 때문에, 가스분자의 흡탈착에 관련되는 온도, 해당 가스의 부분압, 노출된 비표면적 등 복잡한 요인들에 의해서도 측정값이 변동하는 단점이 있다.
아울러, 기존 장비들은 이산화탄소와 암모니아 가스의 발생 플럭스가 아닌, 용기 헤드스페이스 중 가스 농도를 대별하는 측정법이라고 할 수 있다. 단순히 가스 농도를 측정하는 것은 다양한 퇴비 작업장 혹은 측정 환경에서 당면할 수밖에 없는 초기 대기 중 이산화탄소와 암모니아 농도에 의한 영향을 배제하기 어렵다.
여기서, 가스의 발생 플럭스는 일반적으로 다음 식과 같이 정의되고, 보다 정밀하고 엄격한 시료 질량과 챔버 밀폐 시간의 측정과 조절을 요구한다.
시료의 질량은 별도로 수분함량을 측정하여 건조 질량으로 환산되고, Δmol은 챔버 공기 내 초기와 최종 이산화탄소 혹은 암모니아 가스의 몰 값 차이를 나타낸다.
Emission flux (mol/kg/s) = Δmol / mass / Δt
일반적으로 공기 중 가스의 몰 값은, 기온과 대기압으로 계산된 가스 밀도 (mol/m3)에 챔버 내 공기의 부피와 해당 가스의 농도(ppm, umol/mol)를 곱하여 얻어진다.
따라서, 헤드스페이스의 가스농도를 측정하더라도 플럭스 값을 계산하기 위해서는 앞에서 언급한 항목들을 모두 정밀하게 알아야 하는 부담이 있다.
아울러, 단순히 확산에 의존하는 기존 측정법은 헤드스페이스 가스 농도 외 모든 항목들을 파악하더라도, 기본적으로 퇴비 공극 내 가스 농도와 헤드스페이스 가스 농도가 일치하지 않기 때문에 발생되는 이산화탄소와 암모니아의 플럭스를 제대로 측정하는 것은 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 발생 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하게 측정하는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 챔버 내에서 동작하는 소형 공기순환펌프를 사용하여, 밀폐 초기에 챔버 내부와 퇴비 공극 내에 포함된 이산화탄소와 암모니아 가스를 제거한 후, 일정 시간이 경과한 후 발생된 이산화탄소와 암모니아를 트랩 용액에 포집함으로써 정확하게 발생된 가스의 양(몰 값)을 결정할 수 있는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 헤드스페이스 내 가스농도가 아닌 트랩 용액에 포집한 이산화탄소와 암모니아의 몰 값을 통상적인 방법으로 얻어지는 보정곡선을 적용하여 결정하는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 확산과 흡착 정도에 영향을 받을 수밖에 없는 기존 퇴비 부숙도 장비가 가지고 있는 여러 단점들과 한계들을 효과적으로 극복함으로써 보다 신뢰성 있고 재현성 있는 부숙도 평가가 가능한 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치는,
밀폐된 챔버;
상기 챔버 내에 위치하며, 퇴비를 수용하기 위한 퇴비시료 용기;
염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버;
산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버;
상기 용기 하부에 공기를 주입하여 챔버 내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기;
모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브를 포함한다.
상기 모드 설정이 스크러빙 모드인 경우, 제1 스크러버 및 제2 스크러버로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하고,
소정시간의 에미션 모드 경과 후,
트래핑 모드에서는 상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치는,
밀폐된 챔버;
상기 챔버 내에 위치하며, 퇴비를 수용하기 위한 퇴비시료 용기;
염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버;
산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버;
상기 용기 하부에 공기를 주입하여 챔버 내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기;
모드를 설정하기 위한 모드 설정부;
상기 모드 설정부의 모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브를 포함한다.
상기 제어부는 스크러빙 모드에서, 제1 스크러버 및 제2 스크러버로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하여 상기 쳄버 내에 이산화탄소와 암모니아를 제거하고,
소정시간의 에미션 모드에서 퇴비로부터 발생된 이산화탄소 및 암모니이가 축적되도록 하고,
트래핑 모드에서는 상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하여 에미션 모드에서 발생된 이산화탄소와 암모니아를 포집하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 스크러버 및 제2 스크러버는 각각 제1 밸브 및 제2 밸브가 구비되고,
상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기는 각각 제3 밸브 및 제4 밸브가 구비되며,
상기 제어부는 스크러빙 모드에서, 제1 밸브 및 제2 밸브를 개방하고,
트래핑 모드에서 제3 밸브 및 제4 밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기는 이산화탄소 및 암모니아가 유입되는 입구가 각각 형성된다.
각 모드의 동작시간은 분석되는 퇴비시료의 양, 부숙도, 혹은 가스 발생 플럭스, 공기순환펌프의 유량에 따라 가변적이지만 예를 들어,
상기 스크러빙 모드는 5 ~ 30 분이고,
상기 에미션 모드는 1 시간 ~ 5 시간이고,
상기 트래핑 모드는 15 ~ 60 분인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서는, 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하게 측정하는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 챔버 내에서 동작하는 소형 공기순환펌프를 사용하여, 밀폐 초기에 챔버 내부와 퇴비 공극 내에 포함된 이산화탄소와 암모니아 가스를 제거한 후, 일정 시간이 경과한 후 발생된 이산화탄소와 암모니아를 트랩 용액에 포집함으로써 정확하게 발생된 가스의 양(몰 값)을 결정할 수 있는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 트랩 용액에 포집한 이산화탄소와 암모니아의 몰 값을 통상적인 방법으로 얻어지는 보정곡선을 적용하여 결정하는 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 확산과 흡착에 의존하는 기존 퇴비 부숙도 장비가 가지고 있는 여러 단점들과 한계들을 효과적으로 극복함으로써 보다 신뢰성 있고 재현성 있는 부숙도 평가가 가능한 퇴비 부숙도 측정 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 스크러빙 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 트래핑 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 스크러빙 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 트래핑 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 스크러빙 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 트래핑 모드에서의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치는,
밀폐된 챔버(1);
상기 챔버(1) 내에 위치하며, 퇴비를 수용하며, 하단에 공기 공간인 스크린이 형성되고, 스크린과 공기순환펌프의 배출라인(17)이 연결되는 퇴비시료 용기(2);
염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버(4);
산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버(3);
상기 용기(2) 하부에 공기를 주입하여 챔버(1) 내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프(5);
염기성 용액으로 상기 공기순환펌프(5)의 동작에 의해 챔버(1) 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기(6);
산성 용액으로 상기 공기순환펌프(5)의 동작에 의해 챔버(1) 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기(7);
모드를 설정하기 위한 모드 설정부(10);
상기 모드 설정부(10)의 모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프(5)로 들어가는 공기의 경로를 제어하는 제어부(9);
상기 제어부(9)의 제어에 따라 상기 공기순환펌프(5)로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브(8)를 포함한다.
상기 제어부(9)는 스크러빙 모드에서, 제1 스크러버(4) 및 제2 스크러버(3)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 하여 상기 쳄버 내에 이산화탄소와 암모니아를 제거하고,
소정시간의 에미션 모드에서 퇴비로부터 발생된 이산화탄소 및 암모니아가 축적되도록 하고,
트래핑 모드에서는 상기 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 하여 이산화탄소와 암모니아를 포집하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 스크러버(4) 및 제2 스크러버(3)는 각각 제1 밸브(11) 및 제2 밸브(12)가 구비되고,
상기 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)는 각각 제3 밸브(13) 및 제4 밸브(14)가 구비되며,
상기 제어부(9)는 스크러빙 모드에서, 제1 밸브(11) 및 제2 밸브(12)를 개방하고,
트래핑 모드에서 제3 밸브(13) 및 제4 밸브(14)를 개방하는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)는 이산화탄소 및 암모니아가 유입되는 입구(15, 16)가 각각 형성된다.
각 모드의 동작시간은 분석되는 퇴비시료의 양, 부숙도, 혹은 가스 발생 플럭스, 공기순환펌프의 유량에 따라 가변적이지만 예를 들어,
상기 스크러빙 모드는 5 ~ 30 분이고,
상기 에미션 모드는 1 시간 ~ 5 시간이고,
상기 트래핑 모드는 15 ~ 60 분인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 모드 설정부(10)를 설정하여 모드를 설정한다.
자동모드를 설명하는 경우 제어부(9)가 3가지 모드를 자동 수행한다. 즉, 상기 스크러빙 모드는 5 ~ 30 분이고,
상기 에미션 모드는 1 시간 ~ 5 시간이고,
상기 트래핑 모드는 15 ~ 60 분인 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 제어부(9)는 스크러빙 모드에서, 제1 밸브(11) 및 제2 밸브(12)를 개방하고, 공기순환펌프(5)를 가동한다.
동시에, 상기 제어부(9)는 스크러빙 모드에서, 제1 스크러버(4) 및 제2 스크러버(3)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 스위칭 밸브(8)를 제어한다.
그러면, 도 2와 같이 공기 순환에 따라 밀폐 초기의 퇴비시료 용기(2)의 퇴비 공극과 챔버(1)내에 존재하는 이산화탄소와 암모니아가 제1(4), 제2 스크러버(3)를 통과하면서 제거된다.
상기 스크러빙 모드는 5 ~ 30 분 동안 수행하되, 필요에 따라 조정이 가능하다.
다음, 제어부(9)는 공기순환펌프(5) 가동을 중단하고, 소정시간의 에미션 모드에서 퇴비로부터 발생된 이산화탄소 및 암모니아가 퇴비공극 내와 챔버(1)에 축적되도록 한다.
상기 에미션 모드를 1 시간 ~ 5 시간 수행하는데, 퇴비의 종류에 따라 적용 시간을 변형할 수 있다. 이때, 제어부(9)는 진공범프를(5)를 가동하지 않으므로 퇴비시료 내 미생물의 활동과 화학반응들이 진행되면서 발생하는 이산화탄소 및 암모니아가 자연스럽게 퇴비시료 용기(2)와 챔버(1)에 축적되게 된다.
이후, 제어부(9)는 트래핑 모드에서 제3 밸브(13) 및 제4 밸브(14)를 개방하고, 스위칭 밸브(8)를 제어하여 도 3과 같은 공기흐름이 되도록 한다. 즉, 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 하여 이산화탄소와 암모니아가 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)의 입구(15, 16)로 들어가 포집되도록 한다. 이때, 상기 트래핑 모드는 15 ~ 60분 수행하는데, 필요에 따라 공기순환펌프(5)의 성능이나 공기 순환에 따라 변형이 가능하다.
이후, 이산화탄소와 암모니아가 각각 포집된 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)를 이용하여 정확하게 퇴비 부숙도를 측정한다.
이때, 퇴비 부숙도 측정 방법은 기존의 측정 기술을 이용할 수 있다.
예를 들어 트랩 용액에 포집한 이산화탄소와 암모니아의 몰 값을 통상적인 방법으로 얻어지는 보정곡선을 적용하여 결정할 수 있다.
예를 들면, 이산화탄소는 알칼리성 용액에 포집되어 적정법(예, 알칼리 적정법) 등 기존의 이산화탄소 측정 방법과 유사한 과정을 거쳐 그 양을 정량할 수 있다.
예로 알칼리 적정법(Brown and Escombe, 1900) 혹은 발색법이 있다.
이는 가스형태의 이산화탄소(CO2)가 NaOH 등 알칼리성 용액에 포집되어 CO3 2- 형태로 변환된 후 반응용액을 표준산성용액으로 적정하면,
a. 초기 CO3 2- 형태에서 HCO3 -, H2CO3등으로 전환된다.
b. 이때 소모되는 표준산성용액의 양을 pH 지시약(예, 메틸오렌지 등)으로 측정하면, 포집된 CO2의 양을 계산할 수 있다.
c. 혹은 직접 적정하지 않고 pH 지시약의 색변화도로 포집된 CO2의 양을 정량하는 방법이 있다.
암모니아는 산성 용액에 포집되어 비색법(예, 인도페놀청법, 네슬러법 등)이나 이온선택성 전극법 등 기존의 암모니아 측정 방법과 유사한 과정을 거쳐 그 양을 정량할 수 있다.
인도페놀청법(Berthelot, 1894)은 염기 조건에서 암모니아(NH3)가 페놀, 차아염소산 이온(ClO-)과 반응하여 청색의 Indophenol 분자를 형성한다. 이때의 발색강도는 암모니아의 농도에 비례하여 정량적으로 증가하므로, 용액의 흡광도 측정을 통해 암모니아의 양을 정량할 수 있다.
네슬러법(Nessler, 1856)은 강한 염기성 용액에서 암모니아가 네슬러시약(K2HgI4)과 반응하여 노란색 생성물을 형성한다. 이때의 발색강도는 암모니아의 농도에 비례하여 정량적으로 증가하므로, 용액의 흡광도 측정을 통해 암모니아의 양을 정량할 수 있다.
이온선택성 전극법은 전극을 사용하여 용액 중에 존재하는 암모늄 이온을 선택적으로 측정하는 것으로, 시료에 강한 염기성 용액을 첨가하여 NH4 +가 NH3로 변환될 때 수반되는 pH 변화를 통해 암모니아의 양을 정량할 수 있다.
상기 과정에서 필요에 따라 모드를 설정하기 위한 모드 설정부(10);
상기 모드 설정부(10)의 모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프(5)로 들어가는 공기의 경로를 제어하는 제어부(9)는 생략이 가능하고,
대신에 스위칭 밸브를 전기식 또는 수동식으로 구현하여 변형된 실시예를 구성할 수도 있다.
이 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴비 부숙도 측정 장치는,
밀폐된 챔버(1);
상기 챔버(1) 내에 위치하며, 퇴비를 수용하기 위한 퇴비시료 용기(2);
염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버(4);
산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버(3);
상기 퇴비시료 용기(2) 하부에 공기를 주입하여 챔버(1) 내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프(5);
상기 공기순환펌프(5)의 동작에 의해 챔버(1) 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기(6);
상기 공기순환펌프(5)의 동작에 의해 챔버(1) 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기(7);
모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프(5)로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브(8)를 포함한다.
여기서, 스위칭 밸브(8)는 전기식으로 자동 모드를 수행하거나 수동으로 밸브를 개방할 수 있다.
상기 모드 설정이 스크러빙 모드인 경우, 제1 스크러버(4) 및 제2 스크러버(3)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 하고,
소정시간의 에미션 모드 경과 후,
트래핑 모드에서는 상기 이산화탄소 트랩핑 용기(6) 및 암모니아 트랩핑 용기(7)로부터 상기 공기순환펌프(5)로 공기가 순환되도록 한다.
이러한 실시예 또한 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 밀폐 챔버를 사용하여 퇴비로부터 발생되는 이산화탄소와 암모니아 가스의 플럭스를 기온, 대기압, 공기 부피 등의 정보 없이 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 챔버 내에서 동작하는 소형 공기순환펌프를 사용하여, 밀폐 초기에 챔버 내부와 퇴비 공극 내에 포함된 이산화탄소와 암모니아 가스를 제거한 후, 일정 시간이 경과한 후 발생된 이산화탄소와 암모니아를 트랩 용액에 포집함으로써 정확하게 발생/축적된 가스의 양(몰 값)을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 트랩 용액에 포집한 이산화탄소와 암모니아의 몰 값을 통상적인 방법으로 얻어지는 보정곡선을 적용하여 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 확산과 흡착에 의존하는 기존 퇴비 부숙도 장비가 가지고 있는 여러 단점들과 한계들을 효과적으로 극복함으로써 보다 신뢰성 있고 재현성 있는 부숙도 평가가 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (7)
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- 밀폐된 챔버;
상기 챔버 내에 위치하며, 퇴비를 수용하기 위한 퇴비시료 용기;
염기성 고체 시약으로 이산화탄소를 흡수 제거하는 제1 스크러버;
산성 고체 혹은 젤 시약으로 암모니아를 흡수 제거하는 제2 스크러버;
상기 용기 하부에 공기를 주입하여 챔버내 공기를 순환하기 위한 공기순환펌프;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 트랩핑 용기;
상기 공기순환펌프의 동작에 의해 챔버 내 암모니아를 포집하기 위한 암모니아 트랩핑 용기;
모드를 설정하기 위한 모드 설정부;
상기 모드 설정부의 모드 설정에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 공기순환펌프로 들어가는 공기의 경로를 변경하는 스위칭 밸브를 포함하고,
상기 제어부는 스크러빙 모드에서, 제1 스크러버 및 제2 스크러버로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하여 상기 챔버 내에 이산화탄소와 암모니아를 제거하고,
소정시간의 에미션 모드에서 퇴비로부터 발생된 이산화탄소 및 암모니아가 축적되도록 하고,
트래핑 모드에서는 상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기로부터 상기 공기순환펌프로 공기가 순환되도록 하여 이산화탄소와 암모니아를 포집하는 것을 특징으로 하고,
상기 제1 스크러버 및 제2 스크러버는 각각 제1 밸브 및 제2 밸브가 구비되고,
상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기는 각각 제3 밸브 및 제4 밸브가 구비되며,
상기 제어부는 스크러빙 모드에서, 제1 밸브 및 제2 밸브를 개방하고,
트래핑 모드에서 제3 밸브 및 제4 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하고,
상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기는 이산화탄소 및 암모니아가 포집되는 입구가 각각 형성되며,
상기 스크러빙 모드는 5 ~ 30 분이고,
상기 에미션 모드는 1 시간 ~ 5 시간이고,
상기 트래핑 모드는 15 ~ 60 분인 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는 이산화탄소와 암모니아가 각각 포집된 상기 이산화탄소 트랩핑 용기 및 암모니아 트랩핑 용기를 이용하여 퇴비 부숙도를 측정하는 것을 특징으로 하는 퇴비 부숙도 측정 장치. - 삭제
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Patent Citations (2)
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