KR102349390B1 - 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법에 관한 것으로, 굴패각을 분류하는 제 1 단계와;
상기 굴패각을 건조하는 제 2 단계와; 상기 굴패각을 800 내지 850℃로 1차 소성하여 4 내지 6㎜ 크기로 저장하는 제 3 단계와; 상기 굴패각을 900 내지 925℃로 2차 소성하여 0.01 내지 0.05㎜ 크기로 분쇄하는 제 4 단계와; 상기 1차 소성하여 저장된 굴패각과 상기 2차 소성하여 분쇄한 굴패각을 혼합하는 제 5 단계와; 상기 혼합된 굴패각에 혼합토를 배합하는 제 6 단계와; 상기 혼합토가 배합된 굴패각에 물을 첨가하여 교반하는 제 7 단계와; 상기 제 7 단계에서 생성된 혼합물을 토련기에 투입하여 내부의 공기를 제거하는 제 8 단계와; 상기 혼합물을 건조 후, 선택적인 모양으로 성형하는 제 9 단계와; 상기 성형한 성형물을 800 내지 900℃에서 1차 초벌하는 제 10 단계와; 상기 1차 초벌한 성형물을 1100 내지 1160℃에서 2차 초벌하는 제 11 단계와; 상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 도포하여 1250 내지 1400℃에서 가열하는 제 12 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법{Method for manufacturing artificial fishing reef using shell}
본 발명은 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기물로 처리되는 굴 껍질과 같은 패각을 이용하여 해조와 패류 및 수중 생물이 서식할 수 있는 인공어초를 제공하기 위한 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 굴패각은 국내에서 매년 25~30만 톤 정도가 배출되며, 일반폐기물로 분류되어 양식어민이 처리하여야 하나, 매립지의 확보, 패각의 수거와 운반비 등의 과다로 양식어민들이 처리하는 데에는 많은 어려움이 있다.
현재 발생하는 굴패각의 경우 약 20% 정도만 굴 종패용과 분말비료 등으로 활용될 뿐 나머지는 해안, 공유수면 등에 방치 또는 매립하고 있어 환경오염을 일으키고 있는 실정이다.
굴패각은 대부분 탄산칼슘으로 되어 있어 칼슘을 다량으로 소비하기 위한 제품의 제조에 주로 사용되었다. 즉, 굴패각은 탄산칼슘을 이용한 비료와 양계용 사료로 사용하거나 염화칼슘 제조, 칼슘카바이드 제조 및 석회의 제조에 주로 사용되고 있다.
하지만, 염화칼슘은 주로 자연 해수에서 추출하는 방법을 이용하며 일부는 솔베이법을 이용한 소다회 제조시의 부산물로 얻는 방법이 있으나, 굴패각으로 제조시에는 경제성, 경쟁력 및 소비량에 제한을 받는 등 굴패각의 재활용에 어려움이 있다.
인공어초는 어류에게 은신처와 산란처 및 서식장으로 이용되는 것으로, 인위적으로 해양에 여러 모양의 구조물을 설치하여 어류나 패류 그리고 해조류를 증식하게 하여 수산자원을 증강시켜 최종적으로 어획량을 늘리기 위한 어장 시설물로서 최근 사막화되어가는 해수의 환경을 개선하기 위한 하나의 대안으로 지속적으로 연구되고 있다.
종래의 인공어초는 특정한 구조물 안에 단순히 패각물을 채워넣는 형태로, 주 재질이 프레임으로 형성된 구조물은 유연성이 없어 갯녹음 현상이 발생한 암반과 암반 사이에는 시설할 수 없고 부근에 평탄한 공간이 확보된 장소에서만 시설이 가능하므로 시설지가 아주 제한적일 수 밖에 없는 단점이 있다.
또한, 시설물 내의 여러 형태를 가진 공간이 적어 부가적으로 어류, 갑각류 등 작은 동물의 안전한 서식장소가 마련되지 못하는 문제점이 있으며, 시설면적당 제조단가가 높은 문제점이 있었다.
또한, 이러한 문제점 외에 기존의 인공어초는 여러 가지 형상으로 실시되고 있지만 대체적으로 해적생물로부터 보호되어야 할 치어 등의 은폐공간이나 서식공간이 충분히 마련되지 않고, 해중 부유물들이 쌓여 수중 식생물이나 미생물 부착에 방해가 되는 문제점이 제기되어 왔다.
한국등록특허 제10-0385477호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 굴패각과 혼합토를 활용함으로써 환경친화적이고, 다양한 형태로 제조가 용이하여 시설지 제한이 없으며, 심미감을 창출할 수 있는 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 수중 식생물이 서식할 수 있는 공간이 충분히 마련되고, 수중 식생물 부착이 용이한 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 다량으로 버려지게 되는 수산폐기물인 굴패각을 주 재료로 사용함으로써, 굴패각 처리 부담을 경감시키고 버려지는 폐기물을 이용하여 자원으로 재활용할 수 있는 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법은, 굴패각을 분류하는 제 1 단계와;
상기 굴패각을 건조하는 제 2 단계와; 상기 굴패각을 800 내지 850℃로 1차 소성하여 4 내지 6㎜ 크기로 저장하는 제 3 단계와; 상기 굴패각을 900 내지 925℃로 2차 소성하여 0.01 내지 0.05㎜ 크기로 분쇄하는 제 4 단계와; 상기 1차 소성하여 저장된 굴패각과 상기 2차 소성하여 분쇄한 굴패각을 혼합하는 제 5 단계와; 상기 혼합된 굴패각에 혼합토를 배합하는 제 6 단계와; 상기 혼합토가 배합된 굴패각에 물을 첨가하여 교반하는 제 7 단계와; 상기 제 7 단계에서 생성된 혼합물을 토련기에 투입하여 내부의 공기를 제거하는 제 8 단계와; 상기 혼합물을 건조 후, 선택적인 모양으로 성형하는 제 9 단계와; 상기 성형한 성형물을 800 내지 900℃에서 1차 초벌하는 제 10 단계와; 상기 1차 초벌한 성형물을 1100 내지 1160℃에서 2차 초벌하는 제 11 단계와; 상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 도포하여 1250 내지 1400℃에서 가열하는 제 12 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계에서의 1차 소성한 굴패각과 상기 제 4 단계에서의 2차 소성한 굴패각은 2:1의 비율로 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합토는 고령토, 황토, 부석토, 백자토, 산백토, 산청토, 분청토, 청자토, 옹기토, 동영토, 고운옹기토, 조형토, 고운조형토, 갈색조형토, 흑토 중 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 6 단계에서 상기 혼합된 굴패각과 혼합토는 1:1의 비율로 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합물 내부의 진공을 위해 상기 제 8 단계를 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법은 굴패각과 혼합토를 활용함으로써 환경친화적이고, 다양한 형태로 제조가 용이하여 시설지 제한이 없으며, 심미감을 창출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수중 식생물이 서식할 수 있는 공간이 충분히 마련되고, 수중 식생물 부착이 용이한 효과가 있다.
또한, 다량으로 버려지게 되는 수산폐기물인 굴패각을 주 재료로 사용함으로써, 굴패각 처리 부담을 경감시키고 버려지는 폐기물을 이용하여 자원으로 재활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법을 보여주는 순서도
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴패각을 이용한 인공어초의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
먼저, 굴패각을 분류하는 제 1 단계(S1)가 실시된다. 상기 굴패각을 1 내지 8㎜ 크기로 분류하기 위해 진동장치를 이용하여 1차적으로 10㎜망을 통과시키고, 2차적으로 8㎜망을 통과시켜 상기 굴패각을 분류한다.
분류된 상기 굴패각을 건조하는 제 2 단계(S2)가 실시된다. 상기 굴패각 입자수분이 9.6%(폐기물공정시험기준:2017), 상기 굴패각 입자염분 410㎎/㎏(시험방법:KS M 0180:2009) 조건에 만족하도록 6개월 이상 자연 건조시킨다.
자연 건조된 상기 굴패각을 1차 소성하여 그 결과물을 일정크기로 저장하는 제 3 단계(S3)가 실시된다. 상기 굴패각의 수분함량은 0.14%(KPS-C-2019-002한국분체기계)로 유지하도록 한다. 상기 굴패각을 450 내지 700℃로 소성하면 Cl 880mg/kg(시험방법:KS M 0180:2009), 상기 굴패각을 850℃로 소성하면 Cl 560mg/kg(시험방법:KS M 0180:2009), 상기 굴패각을 925℃로 소성하면 CaO 93.5%(시험방법:KS L 9004:2017 준용), MgO 1.85%(시험방법:KS L 9004:2017 준용), SiO2 0.60%(시험방법:KS L 9004:2017 준용), Al203 0.00%(시험방법:KS L 9004:2017 준용),Fe203 0.04%(시험방법:KS L 9004:2017 준용), Cl 850mg/kg(시험방법:KS M 0180:2009), 상기 굴패각을 1200℃로 소성하면 Cl 검출안됨(시험방법:KS M 0180:2009). 상기 조건에 만족하도록 상기 굴패각을 1차적으로 800 내지 850℃로 6 내지 10시간 소성하고 식힌 후, 그 결과물을 4 내지 6㎜ 크기로 저장한다.
자연 건조된 상기 굴패각에서 1차 소성한 상기 굴패각을 제외한 나머지를 2차 소성하여 일정크기로 분쇄하는 제 4 단계(S4)가 실시된다. 상기 굴패각을 900 내지 925℃로 6 내지 10시간 소성하고 식힌 후, 그 결과물을 0.01 내지 0.05㎜ 크기로 분쇄 후 저장한다.
다음으로, 상기 1차 소성하여 저장된 굴패각과 상기 2차 소성하여 분쇄한 굴패각을 혼합하는 제 5 단계(S5)가 실시된다. 상기 1차 소성한 굴패각과 상기 2차 소성한 굴패각은 2:1의 비율로 혼합하여 구성되는 것이 바람직 하다.
상기 1차 소성한 굴패각과 상기 2차 소성한 굴패각을 혼합하는 이유는, 큰 입자의 공극을 작은 입자가 메워주고 표면의 상기 큰 입자는 바다 속에서 부식되어 녹아버리게 된다. 녹아버린 공간에 공극이 생겨 수중 식생물이 부착하기 용이한 장점이 있다. 그리고, 상기 2차 소성한 굴패각을 혼합하지 않으면, 결과물이 잘 깨지게 된다.
다음으로, 상기 혼합된 굴패각에 혼합토를 배합하는 제 6 단계(S6)가 실시된다. 상기 혼합된 굴패각과 상기 혼합토는 1:1의 비율로 혼합한다.
상기 혼합토는 고령토, 황토, 부석토, 백자토, 산백토, 산청토, 분청토, 청자토, 옹기토, 동영토, 고운옹기토, 조형토, 고운조형토, 갈색조형토, 흑토 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
일실시예로, 상기 혼합토에 포함되는 각각의 흙의 배합은 1:1의 비율로 구성된다. 예를 들면, 고령토, 황토, 부석토, 백자토 4가지 토양으로 상기 혼합토 1kg를 제조하기 위해서는 고령토 250g, 황토 250g, 부석토 250g, 백자토 250g을 혼합하여 구성된다.
다른실시예로, 만들고자 하는 제품 용도에 따라 흙의 배합 비율을 선택적으로 구성할 수 있다. 혼합되는 흙에 따라 점력이 다르고 초벌 이후 색상이 다른 효과를 볼 수 있다.
다음으로, 상기 혼합토가 배합된 굴패각에 물을 첨가하여 교반하는 제 7 단계(S7)가 실시된다. 상기 물은 10% 내외로 첨가하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제 7 단계(S7)에서 생성된 혼합물을 토련기에 투입하여 내부의 공기를 제거하는 제 8 단계(S8)가 실시된다. 상기 토련기는 혼합기의 일종으로 도자기, 벽돌 등의 성형용 점토나 흙을 충분하게 반죽하기 위한 장치로써, 흙을 균질하게 하고, 흙 내에 포함되어 있는 기포를 제거하는 것이다. 상기 토련기 과정을 거치지 않으면 성형 후 비정상 수축이나 균열이 생기고 구울 때 기포가 팽창하여 기물의 파손을 일으키기도 한다.
상기 혼합물을 상기 토련기에 투입하여 흙반죽한다. 상기 혼합물 내부의 공기제거를 위하여 흙반죽을 반복적으로 실시할 수 있다. 상기 혼합물의 공기를 완벽하게 제거한 후 원통형 슬러지 형태로 생성한다. 토련 공정을 거친 상기 혼합물을 크기별로 비닐포장하여 파렛트 보관한다.
다음으로, 상기 혼합물을 건조 후, 선택적인 모양으로 성형하는 제 9 단계(S9)가 실시된다. 상기 혼합물은 성형틀을 이용하여 정형화된 모양으로 성형하거나 수작업으로 원하는 형상으로 성형화할 수 있다. 성형물의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 상기 성형한 성형물을 자연 건조 후 실온 60℃로 30분 동안 유지, 90℃로 30분 유지, 120℃로 30분 유지, 200℃로 30분 유지하여 수분을 제거한 후 300℃에서 3시간 유지하고, 5시간 동안 식혀준다. 제품이 갈라지거나 한 부분은 유약과 흙을 반죽하여 충분히 메워준다.
다음으로, 상기 성형한 성형물을 1차 초벌하는 제 10 단계(S10)가 실시된다. 상기 성형한 성형물을 800 내지 900℃에서 48 내지 55시간 동안 초벌한다. 상기 성형한 성형물을 초벌구이함으로써 흡수성과 강도가 증가하여 유약처리 및 다루기가 안전하다. 1차 초벌한 성형물을 충분하게 식혀준다.
다음으로, 상기 1차 초벌한 성형물을 2차 초벌하는 제 11 단계(S11)가 실시된다. 상기 1차 초벌한 성형물을 1100 내지 1160℃에서 2차 초벌한다. 유약을 입히기 전에 고온에서 열처리하여 2차 초벌한 성형물의 강도를 증가시킨다.
다음으로, 상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 도포하고 가열하는 제 12 단계(S12)가 실시된다. 상기 2차 초벌한 성형물의 표면에 유약을 도포하여 1250 내지 1400℃에서 70 내지 80시간 가열한다.
유약의 성질로서는 열팽창률이 상기 2차 초벌한 성형물의 재료와 거의 같고 녹는 점이 상기 2차 초벌한 성형물 재료보다 낮아야 한다. 상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 바르고 구웠을 때 잘 녹아 유동하여 상기 2차 초벌한 성형물에 밀착함으로써 표면에 엷은 유리막을 생성한다. 유약이 상기 2차 초벌한 성형물의 팽창 수축과 일치하지 않을 때는 벗겨지거나 균열이 생길 수 있다.
유약은 일반적으로 투명한 것이지만 유백유·색유·결정유·무염유·균열유 등이 있다. 유약의 조성은 소성 온도의 고저와 토질에 따라서 조합과 조성이 다르며, 일반적으로 자기유와 도기유로 분류된다. 주성분은 규산화합물이고, 사용되는 원료로 자기와 같이 고온도(1200∼1500 ℃)에서 소성하는 것으로서 장석·석영·석회석·고령토 등이 있으며, 도기와 같이 저온도(960∼1000 ℃) 소성에는 고령토·붕사·장석·석회석 등이 사용된다.
유약 성분에 의해 상기 2차 초벌한 성형물의 강도를 더하고 표면을 매끄럽게 하여 쉽게 오염되는 것을 방지할 수 있다. 가열이 완료 된 후 충분히 식히고 나면 굴패각을 이용한 인공어초 생산이 완료된다.
다음은, 상기와 같은 방법으로 생산한 생산품의 용출 납과 용출 카드뮴 검출시험 결과를 표로 나타낸다.
시험항목 단위 기준치 시험방법 시험결과
용출 납(Pb) mg/L 2 이하 식품용 기구 및 용기포장 공전 불검출
용출 카드뮴(Cd)
mg/L 0.5 이하 식품용 기구 및 용기포장 공전 불검출
상기 생산품의 재질은 도자기제-가열조리용 기구 이외의 것으로 용량 1.1L 미만으로 사용하였다.
표 1에 도시된 바와 같이, 시험항목으로 용출 납(Pb)과 용출 카드뮴(Cd)을 식품용 기구 및 용기포장 공전으로 검사한 결과, 용출 납(Pb)과 용출 카드뮴(Cd) 불검출됨이 확인되었다.
이와 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
S1. 굴패각을 분류하는 제 1 단계
S2. 상기 굴패각을 건조하는 제 2 단계
S3. 상기 굴패각을 1차 소성하여 일정크기로 저장하는 제 3 단계
S4. 상기 굴패각을 2차 소성하여 일정크기로 분쇄하는 제 4 단계
S5. 상기 1차 소성하여 저장된 굴패각과 상기 2차 소성하여 분쇄한 굴패각을 혼합하는 제 5 단계
S6. 상기 혼합된 굴패각에 혼합토를 배합하는 제 6 단계
S7. 상기 혼합토가 배합된 굴패각에 물을 첨가하여 교반하는 제 7 단계
S8. 상기 제 7 단계에서 생성된 혼합물을 토련기에 투입하여 내부의 공기를 제거하는 제 8 단계
S9. 상기 혼합물을 건조 후, 선택적인 모양으로 성형하는 제 9 단계
S10. 상기 성형한 성형물을 1차 초벌하는 제 10 단계
S11. 상기 1차 초벌한 성형물을 2차 초벌하는 제 11 단계
S12. 상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 도포하고 가열하는 제 12 단계

Claims (5)

  1. 굴패각을 1 내지 8㎜ 크기로 분류하기 위해 진동장치를 이용하여 1차적으로 10㎜망을 통과시키고, 2차적으로 8㎜망을 통과시켜 상기 굴패각을 분류하는 제 1 단계;
    상기 굴패각 입자수분이 9.6%, 상기 굴패각 입자염분 410㎎/㎏ 조건에 만족하도록 6개월 이상 자연 건조하는 제 2 단계;
    상기 굴패각의 수분함량은 0.14%로 유지하고, 상기 굴패각을 패각염분 Cl 560mg/kg 조건에 만족하도록 1차적으로 800 내지 850℃로 6 내지 10시간 1차 소성하여 4 내지 6㎜ 크기로 저장하는 제 3 단계;
    자연 건조된 상기 굴패각에서 1차 소성한 상기 굴패각을 제외한 나머지의 굴패각을 900 내지 925℃로 6 내지 10시간 2차 소성하여 0.01 내지 0.05㎜ 크기로 분쇄하는 제 4 단계;
    상기 1차 소성하여 저장된 굴패각과 상기 2차 소성하여 분쇄한 굴패각을 혼합하는 제 5 단계;
    상기 혼합된 굴패각에 혼합토를 배합하는 제 6 단계;
    상기 혼합토는, 고령토, 황토, 부석토, 백자토, 산백토, 산청토, 분청토, 청자토, 옹기토, 동영토, 고운옹기토, 조형토, 고운조형토, 갈색조형토, 흑토 중 적어도 둘 이상을 포함하고,
    상기 혼합된 굴패각과 혼합토는 1:1의 비율로 혼합하여 구성되고,
    상기 혼합토가 배합된 굴패각에 물을 10% 이내로 첨가하여 교반하는 제 7 단계;
    상기 제 7 단계에서 생성된 혼합물을 토련기에 투입하여 내부의 공기를 제거하는 제 8 단계;
    상기 혼합물 내부의 진공을 위해 상기 제 8 단계를 반복적으로 실시하고, 상기 혼합물의 공기를 완벽하게 제거한 후 원통형 슬러지 형태로 생성하여 크기별로 비닐포장하여 파렛트 보관하고,
    상기 혼합물을 건조 후, 선택적인 모양으로 성형하고, 상기 성형한 성형물을 자연 건조 후 실온 60℃로 30분 동안 유지, 90℃로 30분 유지, 120℃로 30분 유지, 200℃로 30분 유지하여 수분을 제거한 후 300℃에서 3시간 유지하고, 5시간 동안 식혀주는 제 9 단계;
    상기 성형한 성형물을 800 내지 900℃에서 48 내지 55시간 동안 1차 초벌하는 제 10 단계;
    상기 1차 초벌한 성형물을 1100 내지 1160℃에서 2차 초벌하는 제 11 단계;
    상기 2차 초벌한 성형물에 유약을 도포하여 1250 내지 1400℃에서 70 내지 80시간 동안 가열하는 제 12 단계;를 포함하여 구성되며,
    입자크기가 상이한 상기 1차 소성한 굴패각과, 상기 2차 소성한 굴패각을 2:1의 비율로 혼합하여 상기 1차 소성한 굴패각의 큰 입자 공극을 상기 2차 소성한 굴패각의 작은 입자가 메워주고 표면의 상기 큰 입자는 바다 속에서 부식되어 녹아버리고 녹아버린 공간에 공극이 생겨 수중 식생물이 부착되는 것을 특징으로 하는 굴 패각을 이용한 인공어초의 제조방법.
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