KR102426028B1

KR102426028B1 - 이동형 바이오차 생산장치

Info

Publication number: KR102426028B1
Application number: KR1020200081710A
Authority: KR
Inventors: 정환수
Original assignee: 바이오지이티(주)
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-07-29
Also published as: KR20220003897A

Abstract

본 발명은 생산장치에 전력을 독립적으로 제공하는 전력 장치와 생산장치를 이동시킬 수 있는 운송장치를 구비하는 이동형 바이오차 생산장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물이 발생되는 발생지에서 즉각적으로 바이오차를 생성할 수 있고, 이를 발생지에 필요로 하는 상품으로 변환 생산하여, 발생지의 폐기물을 처리하는 동시에 바이오차의 소비를 제공하는 이동형 바이오차 생산장치에 관한 것이다.

Description

이동형 바이오차 생산장치{Movable Biochar Production Equipment}

본 발명은 탄소 기반 물질의 유기성 폐기물과 바이오매스 물질을 효율적으로 건조 및 열분해하여 바이오차를 생산하는 장치에 관한 것으로, 생산장치를 이동시키며 바이오차를 생산할 수 있도록, 생산장치에 필요한 전력과 열에너지를 독립적으로 제공하는 전력 장치와 건조 및 열분해 열발생 장치 및 생산장치를 이동시킬 수 있는 운송장치를 구비하는 이동형 바이오차 생산장치에 관한 것이다.

바이오차(Biochar)는 일반적으로 바이오매스(Biomass)를 무산소 또는 저산소 환경의 고온에서 열분해하여 얻어지는 고형물을 의미하며, 이러한 바이오차를 만들기 위해서는 원료가 바이오매스여야 하고, 산소가 거의 없는 상태에서의 열분해를 통해 생성된다.

이러한 바이오차는 농업 폐기물과 하수슬러지, 유기성 폐기물 등 다양한 폐기물을 원료로 사용하여 만들기 때문에, 폐기물 매립 공간이 줄어들고 있는 나라들의 폐기물 처리 대안이며, 바이오차 자체 뿐만 아니라 바이오차 생산 과정에서 발생하는 기체(바이오 가스)와 액체(바이오 오일) 또한 에너지원으로 사용될 수 있다.

또한, 바이오차는 환경 관리의 문제의 큰 원인인 탄소를 저감할 수 있는 효과가 있는데, 바이오차를 이용하여 땅속의 탄소를 가두어 온실가스로 배출되는 탄소의 양을 줄일 수 있으며, 토양의 질적 개선 및 토양 미생물과 유기탄소를 증가시키기 때문에 비료로서도 이용 가능하다.

따라서 바이오차는 바이오차의 연료화, 토지 개선 및 환경 보전으로 사용되기 위한 친환경 대체 에너지로서 보급에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 연구 또한 활발하게 수행되고 있다.

종래의 바이오차는, 바이오차를 생산하는 전용 공장에 유기성 폐기물 및 바이오매스를 이동시킨 후 바이오차를 생산하게 되는데, 이때 원료 및 생산된 바이오차를 수집하기 위한 노동력이나, 바이오차를 생산하기 위한 유기성 폐기물의 장기간 보관으로, 토양 오염 및 과다 영양분 물의 수원지 오염, 또한 이에 따른 바이오차 공정 전처리 및 저장 공간 부족의 문제점이 바이오차 생산 공정에서 문제점으로 제기되고 있다.

또한, 바이오차는 생성되어야 하는 열분해 조건을 거쳐 생산되지 않게 되면, 생분해성이 불안정하게 되고, 이에 따라, 노화시 중금속을 토양과 물에 고정시키지 않으면 오히려 역 오염의 위험이 증가하게 된다는 문제점이 발생할 수 있으며, 보관 시간이 지나며 미생물의 활동 수가 증가하게 되면 유기성 바이오매스 원물질의 부패나 성분 변화를 유발할 수 있고, 이는 기존 환경 및 지구 기후변화의 주범인 가스 배출원 문제를 도리어 야기하게 되므로, 따라서 유기성 폐기물 및 바이오매스의 보관 주기를 최대한 감축시키며 저장 공간 또한 최소화 할 수 있는 방법의 고안이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 유기성 폐기물 및 바이오매스를 이용하여 바이오차를 생성하는 생산장치에 있어서, 유기성 폐기물의 보관 및 이동에 발생되는 추가 비용이나 장기간 보관으로 인해 발생될 수 있는 추가적인 환경오염에 대한 문제를 해결하기 위해, 유기성 폐기물이 발생되는 발생지에서 직접 바이오차를 생산하고, 생산한 바이오차를 즉각적으로 사용할 수 있도록 농업 및 환경소재로 변환 생산하는 이동형 바이오차 생산장치를 제공함에 있다.

본 발명의 이동형 바이오차 생산장치는 구동력을 제공하는 운송부를 포함하여 형성되는 본체부; 상기 본체부에 구비되며, 상기 본체부에 구비되는 장치들에 전력을 제공하는 복수의 배터리를 포함하고 있는 배터리부; 상기 본체부에 구비되되, 복수의 태양광패널, 풍력발전기 및 소수력발전기 중 어느 하나 이상을 통해 전력을 생성하여, 생산된 전력을 상기 배터리부에 공급하는 신재생에너지 발전부; 상기 본체부 내측에 구비되되, 상기 배터리부로부터 전력을 제공받아 운용되며, 하나 이상의 바이오매스를 포함하는 원료가 투입되면, 상기 원료를 건조 및 열분해 공정을 수행하여 바이오차를 생산하는 장치를 포함하는 생산부; 및 상기 생산부로부터 생산된 상기 바이오차에 스팀을 투입하여 활성화하고, 후공정을 통해 적어도 흡착제 및 완효성비료 중 어느 하나 이상의 응용제품으로 가공하는 생산공정부;를 더 포함하며, 상기 생산공정부는, 상기 바이오차에 물을 투입하여 활성화하는 증기활성화부; 상기 증기활성화부를 통해 활성화된 바이오차를 흡착제 혼합 후 처리 및 안정화 공정하여 흡착제를 생성하는 흡착제 공정부; 및 상기 증기활성화부를 통해 활성화된 바이오차를 유기/무기물 비료 혼합 후 처리 공정하여 완효성비료를 생성하는 비료 공정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 열분해부는, 상기 열분해부에 의해 발생되는 바이오차 및 열에너지의 일부를 상기 투입부에 전달하는 열교환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열교환부가 전달한 상기 바이오차 및 열에너지는, 상기 투입부를 통해 상기 연소부에 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열분해부는, 상기 열분해부에 의해 발생되는 열에너지의 일부를 상기 건조부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이때, 상기 생산부는, 상기 생산부에서 발생하는 열에너지의 일부를 상기 상시 생산공정부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이오매스는, 해조류, 버섯폐배지, 목재, 하수슬러지, 축산분뇨를 포함하는 유기성 폐기물 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 이동형 바이오차 생산장치는 이동 가능하도록 형성되어, 농업 수확 후 발생될 수 있는 폐기물, 임업 잡목, 축산 분뇨, 부산물, 수처리 슬러지, 혜양폐기물 및 의료폐기물 등의 유기성 폐기물이 발생되는 발생지에서 즉각적으로 바이오차를 생성할 수 있고, 이를 발생지에 필요로 하는 상품으로 변환 생산하여, 발생지의 폐기물을 처리하는 동시에 바이오차의 소비가 이루어질 수 있어, 별도의 저장공간이 필요 없게 되며, 보관 및 원료 이동에 대한 추가비용을 절약할 수 있고, 장기간 보관에 의한 환경 오염 유발을 방지할 수 있어 효율적인 바이오차 생산 및 사용을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 바이오차 생산에 필요한 전력을 신재생에너지 및 배터리를 통해 독립적으로 전력을 제공할 수 있도록 구성되어, 전력공급이 어려운 장소에서도 사용 가능하며, 문제 발생 시 차량의 엔진니나 발전기의 보조동력을 사용할 수 있도록 형성되어, 필요한 장소에서 외부의 지원 없이 독립적으로 전력 및 열 공급이 가능다는 장점이 있다.

더불어, 바이오차가 생산되는 공정과정에서 발생되는 열이나 성분들을 이용하여 바이오차를 가공하기 위한 건조 및 열분해공정에 사용되는 순환적인 구조를 통해, 건조 및 열분해공정의 효율을 향상키킬 수 있기 때문에, 사용 가능한 전력이 제한적이더라도 바이오차 생산 공정이 충분하게 수행할 수 있는 이동형 바이오차 생산장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 측면도
도 2는 본 발명의 정면도
도 3은 신재생에너지 발전부 및 배터리부의 개념도
도 4는 본 발명의 평면도
도 5는 본 발명의 전체 공정 개념도
도 6은 본 발명의 생산부 간략 개념도
도 7은 본 발명의 생산부 및 연소부 개념도
도 8은 본 발명의 생산부 상세 개념도
도 9는 본 발명의 생산공정부 상세 개념도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 바이오차를 생산하기 위한 생산 공정을 수행하는 생산장치가, 독립적으로 전력 및 열공급이 가능하되, 구동부를 포함하여 형성되기 때문에, 바이오차 생산에 필요한 유기성 폐기물 및 바이오매스가 발생하는 발생지에 장치를 이동시켜서 즉각적으로 유기성 폐기물 및 바이오매스를 처리할 수 있으며, 또한 생산된 바이오차를 발생지의 환경에 따른 농업 및 환경소재로 변환 생산할 수 있어, 생산된 농업 및 환경소재를 발생지에 순환 활용 할 수 있으므로, 효율적으로 친자연 자원 순환 방법을 제공할 수 있는 이동형 바이오차 생산장치에 관한 것이다.

상기 이동형 바이오차 생산장치는, 구동력을 제공하는 운송부(10)를 포함하여 형성되는 본체부, 상기 본체부(1000)에 구비되며, 상기 본체부(1000)에 구비되는 장치들에 전력을 제공하는 복수의 배터리를 포함하고 있는 배터리부(20), 상기 본체부(1000)에 구비되되, 복수의 태양광패널, 풍력발전기 및 소수력발전기 중 어느 하나 이상을 통해 전력을 생성하여, 생산된 전력을 상기 배터리부(20)에 공급하는 신재생에너지 발전부(30), 상기 본체부(1000) 내측에 구비되되, 상기 배터리부(20)로부터 전력을 제공받아 운용되며, 하나 이상의 바이오매스를 포함하는 원료가 투입되면, 상기 원료를 건조 및 열분해 공정을 수행하여 바이오차를 생산하는 장치를 포함하는 생산부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1을 참고하여 설명하면, 상기 본체부(1000)은 상기 운송부(10), 상기 배터리부(20), 상기 발전부 및 상기 생산부(40)를 포함하는 프레임인 것으로, 상기한 구성요소들을 구비하기 위해 적정한 면적 및 수납공간을 포함하며 형성되는 것이 바람직하다. 상기 본체부(1000)은 상기 운송부(10)에의해 이동 가능하게 형성되므로, 이동 중 지면에 형성되는 장애물이나 외부 요인에 의한 충격에도 견딜 수 있도록 강도를 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 충격흡수장치 및 충격완화장치와 같은 보조 장치를 더 포함하며 형성되거나, 내비게이션, 탑승부, 수납부 등의 기타 장치를 더 포함하며 형성될 수 있다. 상기 본체부(1000)은 상기 생산부(40)가 수납되도록 형성되는 것이면 형태 및 용도 상관없이 형성될 수 있다.

도 1 및 2를 참고하여 설명하면, 상기 운송부(10)는 상기 본체부(1000)을 이동시킬 수 있는 수단이며, 상기 운송부(10) 상기 본체부(1000)이 이동 가능하도록 상기 본체부(1000)에 형성될 수 있는 장치이면 제한 없이 사용될 수 있고, 상기 운송부(10)는 외력 또는 자력에 의해 구동 가능하도록 형성될 수 있다. 상기 운송부(10)는 도시된 바와 같이 바퀴 또는 휠로 형성되어, 상기 본체부(1000)의 일측에 부착되어 외력 또는 모터에 의해 상기 본체부(1000)이 이동되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 상기 운송부(10)는 레일을 포함하는 운송수단으로 형성되어, 상기 운송부(10)에 의해 상기 본체부(1000)이 일정 레일을 따라서 이동되도록 형성될 수 있다.

상기 배터리부(20)는, 상기 본체부(1000)에 구비되는 구성요소 중 전력이 필요한 장치에 전력을 공급하기 위해 구비되는 것으로, 복수의 배터리셀을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 배터리부(20)는 상기 생산부(40) 및 다른 전력을 사용하여야 하는 장치에 전력을 공급하여야하기 때문에 고용량의 배터리로 구성되는 것이 바람직하며, 더불어 상기 생산부(40)는 열을 발생시켜야하기 때문에, 상기 배터리부(20)는 안정적인 전력공급을 위해 외부로부터 전력을 공급 또는 충전되거나, 자체적으로 전력을 생산할 수 있는 시스템을 보관하는 것이 바람직하다. 상기 배터리부(20)는 자동차의 엔진이나 발전기의 보조 동력으로부터 추가 전력을 공급받아 기본기능을 복구하는 긴급전력원을 사용할 수 있도록 형성될 수 있다.

도 3을 참고하여 설명하면, 상기 배터리부(20)는 전력이 저장되어 있는 복수의 상기 배터리의 구성뿐만 아니라, 외부에서 전달하는 전력을 제어하여 저장하고, 직류 또는 교류로 변환하여 사용할 수 있는 장치를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 일례로, 상기 배터리부(20)는 외부로부터 전달되는 전력을 상기 배터리에 저장하고,저장된 전력을 각각의 장치로 분배할 수 있는 복수의 충전 제어부(22a, 22b, 22c) 장치 및, 직류/교류전력 변환 공급부(23a, 23b)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 배터리부(20)는 안전하게 보관 가능한 위치라면 상관없이 구비될 수 있지만, 상기 본체부(1000)의 하측에 안전하게 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배터리부(20)는, 상시 생산부(40)를 가동시키는 것뿐만 아니라, 상기 본체부(1000)의 전체적인 시스템을 자동으로 제어할 수 있는 제어부(21)에 전력을 공급하도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제어부(21)는 센서부(21a), 자동제어부(21b), 모터구동부(21c) 및 기계구동부(21d)를 포함할 수 있으며, 상기 배터리부(20)로부터 공급받은 전력으로 상기 본체부(1000)에 구비되는 다양한 장치들에게 전력을 공급함으로써 동작을 수행하도록 형성될 수 있다.

도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(1000)은 상기 신재생에너지 발전부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 신재생에너지 발전부(30)는 상기 배터리부(20)의 안정적인 전력 공급을 보장하기 위해 구비되는 것으로, 상기 신재생에너지 발전부(30)를 통해 상기 배터리부(20)에 추가 전력을 공급할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 신재생에너지 발전부(30)는, 재생 가능한 에너지를 전력으로 변환시킬 수 있는 장치이면 제한 없이 상기 본체부(1000)에 구비하여 사용하도록 형성 될 수 있으나, 본 발명의 일실시예로, 상기 신재생에너지 발전부(30)는 복수의 상기 태양광패널(31), 풍력발전기(32) 및 소수력발전기(33) 중 어느 하나 이상의 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 3 및 4를 참고하여 설명하면, 상기 신재생에너지 발전부(30)는 발전설비를 구축하고 있으며, 상기 배터리부(20)와 연결되어 상기 신재생에너지 발전부(30)가 생성한 전력이 상기 배터리부(20)에 전달되어 저장되도록 상기 배터리부(20)와 연결되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명은, 상기 신재생에너지 발전부(30)를 통해 상기 배터리부(20)에 추가 전력을 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 자체 장비 구동을 위한 상기 제어부(21)의 구동 전력 에너지를 독립적으로 자체 조달할 수 있게 되며, 따라서 외부의 지원 없이 독립적으로 필요한 전력을 생산하여 운용할 수 있어, 상기 운송부(10)를 통해 상기 본체부(1000)이 이동되며 바이오차 및 그의 응용제품을 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 전체 개념도에 대한 도면이다. 도 6은 상기 생산부(40)의 간략 개념도이며, 이를 참고하여 설명하면, 상기 생산부(40)는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 포함하는 원료를 통해 바이오차를 생산하는 공정을 수행하기 위해 구비되는 것으로, 상기 본체부(1000) 내측에 구비되어, 상기 배터리부(20)로부터 전력을 공급받아 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일실시예로, 상기 생산부(40)는 생산하고자 하는 바이오차를 만들기 위한 재료들을 혼합하는 혼합부(100), 상기 혼합부(100)가 혼합한 원료를 다음 공정으로 투입시키는 투입부(200), 상기 투입부(200)로부터 전달받은 원료를 건조시키는 건조부(300), 상기 건조부(300)에 의해 건조된 원료를 고온에서 열분해시키는 열분해부(400) 및, 상기 열분해부(400)에 의해 공정이 완료된 원료를 수령하는 생산완료부(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 생산부(40)는 각 구성장치가 순환하며 연속적으로 공정을 수행하도록 형성되는 연속 공정을 수행하는 것을 특징으로 하며, 각 구성장치가 수행하는 공정을 원활하게 실시하기 위해서 상기 혼합부(100), 상기 투입부(200), 상기 건조부(300), 상기 열분해부(400) 및 상기 생산완료부(500)가 각각 독립적으로 형성되는 것이 적절하고, 이때 가공되는 원료는 구성장치끼리 서로 이동할 수 있도록 밸브, 컨베이어 벨트 등의 원료를 이동시킬 수 있는 이동부를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.

도 5를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 혼합부(100)는 상기 생산부(40)를 통해 생산하고자 하는 바이오차의 원료들을 혼합하기 위해 구비되는 것으로, 상기 혼합부(100)에 유입된 하나 이상의 원료들을 잘게 다져 서로 균일한 입자를 가지며 혼합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 혼합부(100)는 하나 이상의 바이오매스와, 상기 바이오매스의 화학반응을 유도하는 화학반응유도물질을 포함하는 전구물질 원료들을 혼합하는 것이 바람직하며, 본 발명의 일실시예로, 바이오매스 1(110) 및 바이오매스 2(120)와, 첨착물질 유기질/무기질 및 촉매원료(130)를 첨가하여 상기 혼합부(100)에서 혼합하도록 구성될 수 있다. 일례로, 유기성 폐기물 원료는 분쇄 후 열분해 화학공정을 진행할 서로 다른 종류의 바이오매스 원료를 혼합하여 사용하거나, 무기물 첨착 공정을 진행할 물질을 혼합하는 것으로 바이오차의 원료를 혼합할 수 있다. 이때, 상기 바이오매스는 바이오차를 생산할 수 있는 재료인 것이면 상관없이 사용될 수 있으나, 최적의 성능을 가지는 바이오차를 생산하기 위해 상기 바이오매스는 특수화학적 인,칼륨, 망간등의 촉매 및 하이드록시(Hydroxyl)와 카르보실기(carboxyl)같은 반응기(Fuctional Group)을 위한 무기물 화학원료 반응 특성을 끌어낼 수 있는 해양 바이오매스 폐기물 원료인 다시마와 미역 같은 해조류, 육상 바이오매스 원료인 농업폐기물 버섯 사용 후 배지, 도시의 집단 발생 유기성 폐기물인 하수슬러지 및, 도시 전정지 및 산림 잡목 벌목 목재 중 어느 하나 이상을 포함하는 재료로 형성된 바이오매스를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 바이오매스의 혼합 비율은 공정 후 생산된 바이오차의 무기물 함량 비율에 영향을 끼치기 때문에, 상기 혼합부(100)는 혼합되는 복수의 재료들의 혼합 비율을 정밀하게 조절 가능한 장치를 사용하여 복수의 재료들이 보다 정확한 비율로 혼합될 수 있는 장치를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 일례로, 함수율 50%의 다시마 해조류와 버섯 사용후 배지의 1:9로 혼합된 원료를 사용하여 생산한 바이오차는 칼륨 및 마그네슘의 무기물이 1% 첨착된 바이오차를 생산할 수 있다. 또한, 제철 슬러지와 버섯 사용후 배지의 2:8로 혼합된 원료의 바이오차는 철(Fe)의 원소가 2% 첨착된 바이오차를 생산할 수 있고, 상기 바이오차는 자성체를 형성이 가능하며, 특수 독성 물질을 흡착시킨 바이오차의 회수에 중요하게 사용될 수 있다. 따라서, 상기 혼합부(100)는 바이오차를 생성하기 위한 복수의 재료를 비율을 조정하고 분쇄하여 혼합시키는 등의 재료 혼합 공정에 있어 연속적으로 통합 공정을 수행할 수 있으므로, 상기 생산부(40)의 공정 과정이 축소되어 시간 및 업무 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 2를 참고하여 설명하면, 상기 투입부(200)는, 상기 혼합부(100)에 의해 혼합된 바이오차의 원료를 상기 혼합부(100)로부터 전달받고, 상기 건조부(300)에 투입시키기 위한 것이다. 상기 투입부(200)는 이후 발생되는 공정에 있어 원활한 공정을 위해 다른 구성장치로부터 필요한 에너지 및 성분을 선택적으로 전달받을 수 있으며, 이를 상기 원료와 함께 상기 건조부(300)에 전달하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 5 및 6을 참고하여 설명하면, 상기 건조부(300)는 상기 투입부(200)로부터 전달받은 상기 원료를 높은 열량으로 건조시키기 위한 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 건조부(300)는 상기 원료를 건조시키기 위해 통풍이 잘되도록 형성되며, 이때의 공기는 수분을 포함하고 있는 공기가 통풍되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 건조부(300)는 고효율 연속형 건조부로 구성되어, 빠른 수분 배출을 위하여 110도에서 170도 사이의 온도조절이 가능한 열풍을 풍속 30에서 150m/s과 풍량 1에서 15m²/min 사이에 조절 가능한 슬릿에 에어 노즐 처리가 된 스크류 이송기가 다단 연속형으로 구성된 장치로 구성될 수 있다.

도 7을 참고하여 설명하면, 본 발명은 상기 건조부(300)는 건조를 완료한 상기 원료 중 일부를 다른 장치에 전달하도록 형성될 수 있으며, 이러한 상기 원료는 연소부(600)에 전달되도록 구성될 수 있다. 상기 연소부(600)는 상기 건조부(300)로부터 전달받은 원료와, 건조배출용 수분을 혼합시켜 펠릿으로 성형하고, 성형한 펠릿을 연소시키는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 연소부(600)는 펠릿의 연소에 의해 발생되는 열에너지의 일부를 상기 열분해부(400)에 전달하는 것을 특징으로 하는데, 이는 상기 열분해부(400)가 상기 건조부(300)로부터 전달받은 건조된 원료를 열분해하기 위한 에너지를 전달하기 위함이며, 따라서, 상기 생산부(40) 내에서 사용되는 재료 및 공정을 통해 열분해 공정의 효율을 향상시키는 효과를 제공하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연소부(600)는 건조 완료된 상기 원료와 수분을 혼합시키는 성형혼합부(610)와, 상기 성형혼합부(610)에서 혼합된 성형원료를 펠릿으로 가공하는 연료펠릿성형부(620), 상기 연료펠릿성형부(620)에서 가공한 상기 펠렛을 Bio RDF(탄소중립)로 가공하는 탄소중립부(630) 및 상기 탄소중립부(630)에 가공된 펠릿을 전달받아 펠릿을 연소하는 연료연소부(640)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 연료연소부(640)는 상기 열분해부(400)와 연결되어 있어, 상기 연료연소부(640)가 연소한 펠릿에서 발생되는 열에너지를 상기 열분해부(400)에 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 연소부(600)는, 상기 건조부(300)의 효율을 위하여, 상기 연소부(600)의 열풍이 상기 열분해부(400)를 거쳐 상기 건조부(300)로 이송되도록 형성될 수 있고, 또한, 상기 건조부(300)에 유입된 열풍이 상기 연소부(600)로 유입되는, 즉, 열풍이 순환되는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 상기 연소부(600)의 열풍이 순환되는 것은, 상기 건조부(300)에서 발생되는 열풍의 출력에는 투입원물질의 분진이 수분과 함께 배출되기 때문에, 이러한 순환 구조를 통해 상기 연소부(600)에 유입되는 잔유물질을 연소시키고, 상기 연소부(600)는 배출구에 필터를 더 포함하여, 최종적으로 필터를 통해 열풍을 필터링하는 구조로 형성되어, 발생되는 열의 최대 효율향상과 배출물의 최소화를 고려한 설계 로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5 및 6을 참고하면, 상기 건조부(300)에서 건조를 완료한 상기 원료는 상기 열분해부(400)로 이동되며, 상기 열분해부(400)는 전달받은 건조된 상기 원료를 고온에서 열분해 시키는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 건조부(300)는 열분해를 위해 외부의 공기가 차단된 실링상태로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 열분해부(400)는 질소, 헬륨, 이산화탄소등의 기체환경 충진이 가능한 비산소 분위기에서 투입물질의 성상과 열분해 동특성에 따라 250℃에서 500℃까지 변화 가능한 다단형 스크류이송 열분해부로 대기압 내지 1.5 bar 이하의 절대압력 범위에 속하는 압력에서 연속 열분해 이송시간 10분에서 100분 사이에 체류속도 조절 가능한 열분해를 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 열분해부(400)는 상기 건조부(300)로부터 전달받은 전조된 원료를 고온에서 열분해하며 발생되는 탄화물질을 다른 장치에 전달하도록 형성될 수 있고, 이때 열교환가 상기 열분해부(400)와 연결되어 상기 원료의 열분해로 인해 발생되는 탄소소재, 즉 열분해로 인해 생성된 바이오차를 전달받도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 바이오차는 탄소소재로 형성되며, 상기 열분해부(400)에 의해 열에너지를 포함한 것을 특징으로 한다. 상기 열교환부(700)는 상기 열분해부(400)에 의해 발생되는 상기 탄소소재의 일부를 전달받고, 전달받은 상기 탄소소재를 상기 투입부(200)에 전달하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 열분해부(400)에 의해 생성된 상기 탄소소재는 열교환 열전달을 위한 원료로서 열에너지를 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 탄소소재는 열에너지와 함께 다른 구성장치로 이동되는 것을 특징으로 하며, 이러한 상기 탄소소재가 상기 건조부(300)에 유입될 수 있고, 이에 따라 건조효율이 향상되고, 원료의 수분함량 비율을 조정할 수 있는 기공을 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 8을 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 열분해부(400)가 수행하는 건조 완료된 원료의 열분해도 인해 발생되는 상기 탄소소재 및 열에너지가 상기 열교환부(700)에 전달되고, 상기 열교환부(700)는 열교환 및 열전달을 위해 상기 탄소소재 및 열에너지를 상기 투입부(200)에 전달하는 것을 특징으로 한다. 따라서 상기 투입부(200)에 전달된 상기 탄소소재를, 상기 투입부(200)가 상기 혼합부(100)로부터 전달받은 혼합된 원료를 상기 건조부(300)에 투입시킬 때 상기 탄소소재 및 열에너지가 함께 투입되어 상기 원료의 수분함량 비율을 조절하고 기공을 제공하여, 상기 건조부(300)의 상기 원료 건조 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 건조부(300)와 연결되어 있는 상기 연소부(600)로 상기 탄소소재가 유입되도록 형성될 수 있으며, 이때 상기 탄소소재 또한 열에너지와 함께 상기 연소부(600)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 탄소소재를 이동시킴으로써 상기 연소부(600)의 연소 효율을 향상시키는 효과가 있고, 상기 연소부(600)가 상기 탄소소재와 함께 유입된 열에너지의해 연소 효율이 향상되어 더 많은 열에너지를 상기 열분해부(400)에 전달할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 열분해부(400)는, 상기 건조부(300)로부터 전달받은 원료를 열분해할 때 생기는 열에너지를 다른 장치에 전달하는 것을 특징으로 하며, 상기 열분해부(400)는 상기 건조부(300) 및 상기 생산완료부(500)에 상기 열에너지를 전달하는 것을 특징으로 한다. 상기 건조부(300)는 원료를 건조하기 위한 건조열이 필요하며, 이때의 건조열은 고온이기 때문에, 열분해를 통해 발생된 고온의 상기 열에너지가 상기 건조부(300)에 유입됨으로써, 상기 건조부(300)의 건조 공정 효율이 향상되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 더불어, 상기 열분해부(400)에서 발생한 상기 열에너지는 상기 생산완료에 전달되도록 하는 것을 특징으로 하며, 이는 상기 생산완료부(500)에 전달되는 가공된 바이오차의 응용제품 생산 공정을 수행하기 위한 생산공정부(50)를 수행할 때 필요한 열을 제공해주기 위한 것이며, 이를 통해 상기 생산공정부(50)의 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.

결과적으로, 상기 건조부(300)와 연결되어 있는 상기 연소부(600)에 건조된 연료의 일부를 유입시키고 펠릿으로 성형하여 연소한 후, 연소에 의한 열에너지를 상기 열분해부(400)에 전달함으로써 열분해부(400)의 열분해 공정의 효율을 향상시키게 되며, 또한 열분해 효율이 향상된 상기 열분해부(400)의 열분해 공정을 통해 생성된 열교환 및 열전달 효율이 있는 상기 탄소소재가 상기 열교환부(700)를 통해 상기 투입부(200)에 유입되고, 이에 따라 상기 건조부(300)에 투입됨으로써, 상기 건조부(300)의 건조 효율을 향상시키고, 상기 연소부(600)의 연소 효율 또한 향상시키게 되는 선순환이 발생하게 된다. 또한, 상기 열분해부(400)에서 발생된 열에너지를 상기 건조부(300), 상기 생산공정부(50)에 전달하여, 열이 필요한 각 공정의 효율을 향상시키게 되는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 바이오차를 생성하는 상기 생성부의 구성장치에서 발생되는 어떠한 성분들이 서로 교환되도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 공정의 순환으로 인해, 제한된 전력을 효과적으로 사용하며 자체적인 생산 효율이 향상되는 효과가 있는 것을 특징으로 한다.

도 5 및 9를 참고하여 설명하면, 상기 생산완료부(500)는 상기 열분해부(400)에 의해 열분해 된 상기 원료를 획득하는 장치이며, 상기 원료가 상기 생산부(40)의 공정을 모두 수행하고 난 후의 결과물, 즉 바이오차를 획득하기 위한 것이다. 이후 상기 생산완료부(500)에서 획득하는 상기 바이오차를 이용한 응용제품 공정을 위한 성가 생산공정부(50)가 수행될 때, 상기 생산완료부(500)는 생략될 수 있다.

상기 생산완료부(500)는 가공이 완료된 원료인 바이오차를 통해 응용제품을 생산하기 위한 추가 공정을 수행하는 상기 생산공정부(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 생산공정부(50)는 상기 생산완료부(500)에서 획득한 상기 바이오차에 스팀을 투입하여 활성화하고, 이후의 후공정을 통해 바이오차의 응용제품으로 가공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일실시예로, 상기 생산공정부(50)는 가공이 완료된 바이오차에 물을 투입하여 상기 바이오차를 활성화하는 증기활성화부(51), 상기 증기활성화부(51)에 의해 활성화된 상기 바이오차를 이용하여 흡착제로 가공하는 흡착제 공정부(52) 및, 상기 증기활성화부(51)에 의해 활성화된 상기 바이오차를 이용하여 완효성 비료로 가공하는 비료 공정부(53)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 증기활성화부(51)는, 스팀을 이용한 활성화 이후, 생물유래환원제인 알긴산 나트륨 및 알긴산 칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 은나노입자를 제조한 첨가 원액을 혹은 녹차추출물 혹은 기타 농업폐기물 중 녹색엽상의 잎에서 80도 조건에서 열수 축출된 페놀계 폴리페놀(polyphenol)성분과 철(Fe) 함유 용액인 FeCl₃ㅇ6H₂O 수용액이 50:50 혼합한 용액을, 열분해 생산된 바이오차와 100도에서 300도 사이의 온도조절이 가능한 열풍으로, 풍속 30에서 150m/s과 풍량 1에서 15m²/min 사이에 조절 가능한 슬릿에 에어 노즐 처리가 된 혼합기로 담지 공정을 위한 공정을 진행할 수 있다.

도 9를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 증기활성화부(51)는 물리적 및 화학적 활성화 과정을 통해 바이오차의 조직 특성 향상을 수행하기 위한 것으로, 상기 증기활성화부(51)는 상기 바이오차에 물을 투입시키고, 상기 열분해부(400)로부터 열에너지를 전달받아 상기 바이오차를 활성화 및 냉각 배출을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 상기 바이오차의 조직 특성이 향상되는 것을 특징으로 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 증기활성화부(51)를 수행한 상기 바이오차는 각각 흡착제로 가공하는 상기 흡착제 공정부(52)와, 완효성 비료로 가공하는 상기 비료 공정부(53)로 분리되어 전달되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일실시예로, 상기 흡착제 공정은 가공된 상기 바이오차와 추가물질을 혼합하여 흡착제 혼합 후처리 공정을 수행하는 흡착제혼합 후처리공정(52a)과, 상기 흡착제혼합 후처리공정(52a) 이후, 흡착제를 안정화시키는 흡착제 안정화공정(52b) 및, 상기 흡착제 안정화공정(52b) 이후 완성된 흡착제를 포장하는 흡착제 포장공정(52c)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 비료 공정부(53)는 가공된 상기 바이오차와 유기/무기물의 비료를 혼합시키는 비료혼합공정(53a), 상기 비료혼합공정(53a)이후 혼합된 완효성 비료를 후처리하는 비료 후처리공정(54b) 및, 상기 비료 후처리공정(54b) 이후 완성된 완효성 비료를 포장하는 비료 포장공정(53c)를 수행하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 상기한 특징을 가지는 상기 생성부 및 상기 생산공정부(50)를 모두 포함하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 유기성 폐기물이 발생되는 발생지에 상기 운송부(10)를 통해 상기 본체부(1000)을 사용하고자 하는 장소에 용이하게 이동시키고, 상기 생성부 및 상기 생산공정부(50)를 통해 농업소재 및 환경소재에 따라서 발생지에서 즉시 사용이 가능한 제품으로 변환 생산 할 수 있는 장치를 제공하게 된다. 따라서, 별도의 유기성 폐기물을 보관해야하는 장소가 필요 없으며, 바이오차를 생성하는 공장으로 유기성 폐기물을 이동해야 하는 시간, 인력 및 공정이 필요 없고, 또한 즉시 사용 가능한 응용제품으로 바이오차를 변환 생산하여 사용할 수 있으므로, 생산이 완료된 바이오차를 보관하는 별도의 장치 또한 필요 없게 된다. 따라서, 본 발명을 통해 폐기물을 처리하는 데에 발생되는 비용 및 환경 오염을 예방할 수 있으며, 도리어 폐기물을 이용해 토양의 구조를 개선하고, 독성 오염 물질을 흡착하는 응용제품을 생산하여 환경을 보존할 수 있으며, 발생되는 폐기물이나, 완성된 바이오차 응용제품을 즉각적으로 소멸할 수 있어 별도의 보관 장치가 필요 없게 되어 폐기물 처리 공간이 부족한 곳에 효율적인 공간 활용이 가능해지며, 처리 과정 및 비용을 크게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1000 : 본체부
10 : 운송부 20 : 배터리부
30 : 신재생에너지 발전부 40 : 생산부
50 : 생산공정부
100 : 혼합부 200 : 투입부
300 : 건조부 400 : 열분해부
500 : 생산완료부 600 : 연소부
700 : 열교환부

Claims

구동력을 제공하는 운송부를 포함하여 형성되는 본체부;
상기 본체부에 구비되며, 상기 본체부에 구비되는 장치들에 전력을 제공하는 복수의 배터리를 포함하고 있는 배터리부;
상기 본체부에 구비되되, 복수의 태양광패널, 풍력발전기 및 소수력발전기 중 어느 하나 이상을 통해 전력을 생성하여, 생산된 전력을 상기 배터리부에 공급하는 신재생에너지 발전부;
상기 본체부 내측에 구비되되, 상기 배터리부로부터 전력을 제공받아 운용되며, 하나 이상의 바이오매스를 포함하는 원료가 투입되면, 상기 원료를 건조 및 열분해 공정을 수행하여 바이오차를 생산하는 장치를 포함하는 생산부; 및
상기 생산부로부터 생산된 상기 바이오차에 스팀을 투입하여 활성화하고, 후공정을 통해 적어도 흡착제 및 완효성비료 중 어느 하나 이상의 응용제품으로 가공하는 생산공정부;를 더 포함하며,
상기 생산공정부는,
상기 바이오차에 물을 투입하여 활성화하는 증기활성화부;
상기 증기활성화부를 통해 활성화된 바이오차를 흡착제 혼합 후 처리 및 안정화 공정하여 흡착제를 생성하는 흡착제 공정부; 및
상기 증기활성화부를 통해 활성화된 바이오차를 유기/무기물 비료 혼합 후 처리 공정하여 완효성비료를 생성하는 비료 공정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 1항에 있어서,
상기 생산부는,
하나 이상의 바이오매스와, 화학반응 유도 물질을 포함하는 재료를 혼합하는 혼합부; 상기 혼합부에서 혼합된 원료를 외부장치에 투입시키는 투입부; 상기 투입부로부터 유입된 원료를 건조시키는 건조부; 상기 건조부에 의해 건조된 원료를 열분해 시키는 열분해부; 상기 열분해부에 의해 열분해된 원료를 통해 바이오차를 생산하는 생산완료부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 2항에 있어서,
상기 건조부는,
건조된 원료의 일부를 수분과 혼합시켜 펠릿으로 성형하고, 성형한 펠릿을 연소시키는 연소부;를 더 포함하고,
상기 연소부는, 펠릿의 연소에 의해 발생되는 열에너지의 일부를 상기 열분해부에 전달하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 3항에 있어서,
상기 열분해부는,
상기 열분해부에 의해 발생되는 바이오차 및 열에너지의 일부를 상기 투입부에 전달하는 열교환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 4항에 있어서,
상기 열교환부가 전달한 상기 바이오차 및 열에너지는,
상기 투입부를 통해 상기 연소부에 전달되는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 2항에 있어서,
상기 열분해부는,
상기 열분해부에 의해 발생되는 열에너지의 일부를 상기 건조부에 전달하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 생산부는,
상기 생산부에서 발생하는 열에너지의 일부를 상기 생산공정부에 전달하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.
제 1항에 있어서,
상기 바이오매스는,
해조류, 버섯폐배지, 목재, 하수슬러지, 축산분뇨를 포함하는 유기성 폐기물 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 바이오차 생산장치.