KR102703226B1 - 친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치킨(통닭)과 같은 튀김류 식품을 만들 때 생기는 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)에서 잔여 기름을 짜내고 남는 튀김박을 (폐)바이오매스와 혼합 및 가공하여, 종래 석유화학 유래 원료로 제조되었던 기존 포장재나 완충재 등을 대체할 수 있는 친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법{COMPOSITION FOR ECO-FRIENDLY PACKAGING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 치킨(통닭)과 같은 튀김류 식품을 만들 때 생기는 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)에서 잔여 기름을 짜내고 남는 튀김박을 (폐)바이오매스와 혼합 및 가공하여, 종래 석유화학 유래 원료로 제조되었던 기존 포장재나 완충재 등을 대체할 수 있는 친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 석유계로부터 유래되는 범용 플라스틱인 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE), 및 폴리프로필렌(PP)의 경우, 다양한 용도에 활용되고 있으나, 소각시 다이옥신과 같은 유해물질을 발생시키고, 제조 과정에서 많은 이산화탄소 발생으로 대기 중 온실가스 효과를 가속화시키는 문제가 있다. 또한 이러한 플라스틱 필름은 화학적 및 생물학적으로 안정하기 때문에 거의 분해되지 않고 축적되므로, 매립지의 수명을 짧게 하여 지구 토양 오염의 원인으로 문제를 야기하고 있다.
최근 들어 녹색성장 투자재원 마련 및 지구의 온실가스 감축을 위해 탄소세 검토와 탄소배출권 거래제도를 적극 추진하고 있으며 이에 따라 바이오매스에서 유래된 바이오 폴리머에 대한 연구와 개발이 많이 진행되고 있다. 특히 생분해성이 높은 지방족 폴리에스테르인 폴리락트산에 관한 연구와 응용이 많이 진행되고 있다. 그러나 바이오매스에서 유래된 폴리락트산 필름은 기계적 특성 및 투명성은 유지되나, 분자구조에 기인한 높은 결정성으로 인해 유연성이 부족하여 포장용으로서 그 용도가 제한적이며, 특히 저온에서 보관해야 하는 냉장 및 냉동 보관 식품의 경우, 내핀홀성이 충분하지 않아 보관, 운송 등 방법에 따라 포장재가 파열될 우려가 있다.
바이오매스를 이용한 플라스틱 대체재, 친환경 포장재 내지 3차원 구조체를 만들고자 하는 시도가 일부 있었으나, 압축강도 등 충분한 물성 확보가 어려고 적합한 친환경 바인더가 부재하여, 기존 석유화학 유래 원료들을 일부 혼입하거나 바인더로 실란 커플링제 등 인공 화학제품을 활용하게 됨으로써 본질적으로 친환경성이나 생분해성이 저해되는 문제가 있었다.
한편, 튀김 스크랩 내지 튀김 부스러기는 각종 튀김류 요리를 제조하는 과정에서 배출되는 대표적인 부산물로, 경남 진주시의 경우 월 130톤의 튀김 스크랩이 배출되고 있으며 전국적으로는 수천톤 규모로 추산되고 있다. 튀김 스크랩에는 다량의 잔유(폐식용류)가 70% 이상 함유된 것으로 알려져 사실상 대부분이 기름 성분으로 구성된 폐기물임에도 종량제 봉투에 일반쓰레기로, 일반 음식물 쓰레기로 다량 배출되면서 토양 오염과 지하수 오염 및 매립에 의한 메탄가스 발생 초래 등 문제가 있었다.
이에, 튀김 스크랩의 분리 배출을 장려 내지 규제하고 수거된 튀김 스크랩을 압착하여 잔유를 모아 바이오 연료(바이오 디젤)로 재활용하는 시도가 있었다. 다만, 압착 후 남게 되는 잔여물 즉, 튀김박의 경우에는 마땅한 활용처가 없었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2022-0046912호 일본 등록특허공보 제6884313호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 착안된 것으로, 밀가루, 튀김가루 등 곡물 기반 성분으로서 생분해 가능한 튀김박을 바인더로 활용하고 바이오매스 폐기물을 이용하여 제조 단가가 낮고 친환경적이며 온실가스 저감효과가 있고 토양에 매립 폐기 시에도 분해성이 높으며 미세 플라스틱 문제 등에서도 자유로운 친환경 포장재 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따라 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물에 있어서, 상기 조성물은 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매를 포함하며, 상기 튀김박은 튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)에서 유래된 것임을 특징으로 하는 친환경 포장재 조성물을 제공한다.
이때 상기 튀김박은 상기 튀김 스크랩으로부터 잔유가 제거된 것일 수 있으며, 상기 바이오매스는 목질계 또는 전분계 바이오매스일 수 있고, 특히 골판지 내지 종이 박스(용기) 등 (폐)종이제품의 분쇄물이거나, 종이 분쇄물, 커피박(원두찌꺼기) 및 볏짚 분쇄물 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 용매는 물 또는 염기성 용액일 수 있다.
상기 튀김박 파우더 및 바이오매스 파우더의 혼합비율은 중량 기준으로 2:1 내지 10:1일 수 있으며, 상기 튀김박 파우더 및 바이오매스 파우더와 상기 용매 간의 혼합비율은 중량 기준으로 1:1 내지 1:2일 수 있다.
더 바람직하게는 상기 용매는 물이고 상기 바이오매스는 종이 재질의 포장재 분쇄물이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 4:1:6일 수 있다. 또한, 상기 용매는 수산화칼륨(KOH) 용액이고 상기 바이오매스는 종이 재질의 포장재 분쇄물이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 4:1:9일 수 있다.
또한, 상기 용매는 물이고 상기 바이오매스는 커피박(원두찌꺼기)이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 2:1:4 내지 2:2:4일 수 있으며, 상기 용매는 수산화칼륨(KOH) 용액이고 상기 바이오매스는 커피박(원두찌꺼기)이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 4:2:6 내지 4:3:6일 수 있다.
또, 상기 용매는 물이고 상기 바이오매스는 볏짚 분쇄물이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 7:1:10 또는 6:1:4일 수 있으며, 상기 용매는 수산화칼륨(KOH) 용액이고 상기 바이오매스는 볏짚 분쇄물이며, 상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 10:1:15 내지 10:2:15일 수 있다.
한편, 본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물의 제조방법에 있어서, 튀김박 파우더를 준비하는 단계; 및 상기 튀김박 파우더와 바이오매스 및 용매를 혼합하여 배합재료를 제조하는 단계; 상기 튀김박은 튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)으로부터 잔유가 제거된 것임을 특징으로 하는 친환경 포장재 조성물의 제조방법을 제공한다.
이때 상기 배합재료를 성형하여 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 특별한 활용처가 없는 밀가루, 튀김가루 등 곡물 기반 성분의 생분해 가능한 튀김박을 바인더로 활용하고 바이오매스 폐기물을 이용한 석유화학 원료 기반의 포장재료 대체재로서, 제조 단가가 낮고 친환경적이며 온실가스 저감효과가 있고 토양에 매립 폐기 시에도 분해성이 높으며 미세 플라스틱 문제 등에서도 자유롭다는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 명세서 전반의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으나 명시적으로 언급되지 않은 다른 효과들 역시 포함한다.
도 1은 튀김 스크랩을 압착한 후 배출되는 튀김박의 외형적 모습을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조 및 성형된 친환경 포장재(3차원 구조체)의 모습을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 친환경 포장재 조성물(혼합물)을 실리콘 몰드에 채워 넣어 열 성형을 준비하는 모습을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1(좌)과 실시예 2(우)에 따라 제조된 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험한 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3(커피박 함량이 상이한 2개 시료)에 따라 제조된 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험한 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4(커피박 함량이 상이한 2개 시료)에 따라 제조된 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험한 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5(볏짚분쇄물 함량이 상이한 2개 시료)에 따라 제조된 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험한 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 6(볏짚분쇄물 함량이 상이한 2개 시료)에 따라 제조된 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험한 결과 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
먼저, 본 발명은 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물에 있어서, 상기 조성물은 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매를 포함하며, 상기 튀김박은 튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)에서 유래된 것임을 특징으로 하는 친환경 포장재 조성물을 제공한다.
본 발명은 기본적으로 (폐)종이박스, (폐)골판지, 볏짚, 커피박(원두찌꺼기) 등 (폐)바이오매스를 활용하여 제품 포장재나 완충재로 널리 활용되고 있는 플라스틱제 포장재(스티로폼 등)를 대체할 수 있는 3차원 형상으로 성형 가능한 친환경 포장재 조성물을 착안한 것이며, 바인더(binder) 역할을 하여 기본 소재인 바이오매스의 포장재로서 부족한 기계적 물성을 향상시키면서도 친환경성을 더 극대화할 수 있도록 튀김박의 활용도를 제시한다는 것에 그 의의가 있다.
친환경 포장재 조성물에서 튀김박 파우더의 역할은 바인더(binder)로서 바이오매스 입자(파우더, 분쇄물)들이 일정 수준 이상의 강도를 가지며 엉겨 붙게끔 유도하게 된다. 밀가루 내지 튀김가루에서 유래된 튀김박은 다당류를 함유하고 있어 수분과 만났을 때 점성을 보여 반죽과 같은 형태의 포장재 성형 전 조성물이 용이하게 만들어질 수 있도록 하며, 성형 과정에서 가열되면 마이야르 반응(Maillard reaction)이 유발되어 바이오매스 입자들과의 가교 반응이 진행될 수 있다. 그에 따라 고체 상의 바이오매스 입자들을 물리적으로 고정하여 안정적이고 양호한 물성을 가진 3차원 구조체 제조가 가능하도록 할 수 있게 된다.
튀김박 파우더는 튀김류 요리 제조 시 발생되는 튀김 스크랩(부스러기)으로부터 잔류되어 있는 기름(폐식용유 등) 성분을 압착 제거한 것을 의미하며, 도 1에 튀김 스크랩을 압착한 후 배출되는 튀김박의 모습이 도시되어 있다. 튀김박 파우더는 이를 분쇄한 분말의 형태이다.
본 발명에서 활용되는 바이오매스는 다양한 형태의 것이 채택될 수 있으나 바람직하게는 목질계, 전분계 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 더 바람직하게는 종이나 골판지 재질의 폐용기, 폐박스 등 (폐)종이재료, 커피박(원두찌꺼기로, 분쇄된 원두 분말을 열수 추출하여 커피 음료를 만든 후 남게 되는 잔여 고형성분을 의미함), 볏짚 등이 활용되거나 이들의 혼합물 형태로 활용될 수 있으며, 이들을 분쇄한 분쇄물 내지 파우더가 사용된다.
3차원 구조체 형태로 성형하여 포장재로 활용하기 위한 본 발명에 따른 조성물의 핵심 유효성분인 튀김박 파우더와 바이오매스 파우더는 적절한 비율로 혼합되어야 최적의 물성과 경제성 등을 확보할 수 있다.
튀김박 파우더와 바이오매스 파우더의 바람직한 혼합비율은 중량을 기준으로 2:1 내지 10:1 일 수 있다. 상기 비율 대비 튀김박 파우더가 상대적으로 적게 투입될 경우에는 함유 다당류와 수분과의 반응을 통한 점성 확보가 어려워 배합물을 균질하게 만들고 3차원적 구조물로 성형하는데 용이하지 않으며, 반대로 상대적으로 과다하게 투입될 경우에는 바이오매스의 배합량이 적고 튀김박의 함량이 과잉으로 투입되어 경제성이 떨어지고 오히려 압축강도 등 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다. 적정한 튀김박 파우더와 바이오매스 파우더의 혼합비율은 채택되는 바이오매스와 용매의 종류에 따라 상기 범위 내에서 조절될 수 있다.
한편, 본 발명에서 바이오매스 입자와 더불어 바인더 역할의 튀김박 입자를 균일하게 배합해주기 위해 용매가 사용된다. 사용되는 바이오매스의 종류, 튀김박-바이오매스의 배합비율, 제조하고자 하는 3차원 구조체(포장재)의 요구되는 물성 수준 등에 따라 다양한 용매를 채택할 수 있다.
채택 가능한 용매의 바람직한 실시예로는 물과 염기성 용액이 있다. 물은 배합물에 일정한 유동성과 점성을 부여하기 위해 사용되는 범용적인 용매로 비교적 광범위하게 활용될 수 있다. (강)염기성 용액을 사용하게 되면 튀김박이 잘 용해되어 바이오매스와 혼합 내지 반죽하기에 용이하다.
다양한 강염기성 용액이 용매로 채택될 수 있으나 수산화칼륨(KOH)을 채택할 경우 제조된 포장재 내지 완충재가 사용 후 토양에 폐기되었을 때 제품에 잔류되어 있는 칼륨(K) 성분에 의한 비료 효과를 기대할 수 있다. 수산화칼륨을 용매로서 사용 시에는 1N 수준의 농도가 적정하다.
상술한 바와 같이 적정 비율로 배합된 튀김박-바이오매스 파우더와 용매 간의 혼합비율은 중량 기준으로 1:1 내지 1:2일 수 있다. 상기 비율 대비하여 튀김박-바이오매스 파우더의 함량이 높고 용매 함량이 낮아질 경우(예컨대 1:0.5 수준일 경우)에는 고형성분의 양 대비 투입되는 용매의 양이 부족하여 원하는 점성과 유동성을 가지는 반죽 형태의 조성물을 얻을 수 없어 3차원 형상으로의 성형이 어렵고 성형 후 제품이 부서지거나 일부 조각이 탈락될 가능성이 높아지고, 반대로 튀김박-바이오매스 파우더의 함량이 낮고 용매 함량이 높아질 경우(예컨대 1:3 수준일 경우)에는 조성물 반죽이 과도하게 묽어져 튀김박-바이오매스 입자들의 균질한 포지셔닝이 용이하지 않아 뭉쳐지는 현상이 발생되며 압축강도 등 충분한 기계적 물성을 달성하기 어렵다는 문제가 있다. 적정한 튀김박-바이오매스 파우더와 용매 간의 혼합비율은 채택되는 바이오매스와 용매의 종류에 따라 상기 범위 내외에서 조절될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 최적의 재료 간 배합비율은 어떤 용매와 바이오매스를 채택하는가에 따라 그 수준이 달라지게 된다. 바람직한 실시예에 따르면, 바이오매스는 종이 재질의 포장재 분쇄물이고 용매는 물일 경우에는 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매 간의 혼합비율은 중량 기준으로 4:1:6인 것이 적정하다. 또한, 바이오매스는 종이 재질의 포장재 분쇄물이고 용매는 수산화칼륨(KOH)인 경우에는 상기 배합비율이 4:1:9인 것이 바람직하다. 이러한 배합 비율은 3차원 구조체 성형 용이성, 균질한 배합, 작업 편이성, 요구되는 물리적/기계적 성능 확보 등 측면에서 가장 적정한 수준이라고 볼 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 바이오매스는 커피박(원두찌꺼기)이고 용매는 물일 경우에는 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매 간의 혼합비율은 중량 기준으로 2:1:4 내지 2:2:4인 것이 적정하다. 상기 비율은 튀김박과 용매를 특정 함량비로 특정한 상태에서 바이오매스의 함량을 유동적으로 제어할 수 있음을 의미한다.
또한, 바이오매스는 커피박이고 용매는 수산화칼륨(KOH)인 경우에는 상기 배합비율이 4:2:6 내지 4:3:6인 것이 바람직하다. 비율의 의미는 상술한 바와 같으며, 이러한 배합 비율은 3차원 구조체 성형 용이성, 균질한 배합, 작업 편이성, 요구되는 물리적/기계적 성능 확보 등 측면에서 가장 적정한 수준이라고 볼 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 바이오매스는 볏짚 분쇄물이고 용매는 물일 경우에는 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매 간의 혼합비율은 중량 기준으로 7:1:10 또는 6:1:4인 것이 적정하다.
또한, 바이오매스는 볏짚 분쇄물이고 용매는 수산화칼륨(KOH)인 경우에는 상기 배합비율이 10:1:15 내지 10:2:15인 것이 바람직하다. 상기 비율은 튀김박과 용매를 특정 함량비로 특정한 상태에서 바이오매스의 함량을 유동적으로 제어할 수 있음을 의미한다. 이러한 배합 비율은 3차원 구조체 성형 용이성, 균질한 배합, 작업 편이성, 요구되는 물리적/기계적 성능 확보 등 측면에서 가장 적정한 수준이라고 볼 수 있다.
본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물의 제조방법에 있어서, 튀김박 파우더를 준비하는 단계; 및 상기 튀김박 파우더와 바이오매스 및 용매를 혼합하여 배합재료를 제조하는 단계; 상기 튀김박은 튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)으로부터 잔유가 제거된 것임을 특징으로 하는 친환경 포장재 조성물의 제조방법을 제공한다. 앞서 언급한 튀김박, 바이오매스 및 용매에 대한 구체적인 실시예들은 제조방법에도 동등하게 적용될 수 있음은 물론이다.
적정 비율로 혼합된 배합재료는 성형 과정을 통해 일정한 3차원 구조체를 가지는 포장재 내지 완충재로 제조될 수 있으며 바람직하게는 열 처리 과정을 거치게 된다.
이하, 본 발명을 실시 예 및 비교 예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 하기의 실시 예 및 비교 예는 본 발명의 예증을 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
제조예(실시예 1)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
(폐)종이박스 분쇄물을 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 물과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 종이박스 분쇄물 및 물은 4:1:6의 중량비율로 혼합하였다. 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다. 상술한 과정을 거쳐 만들어진 3차원 구조체는 도 2에 도시되어 있으며 이는 기존 플라스틱 내지 스티로폼 제품을 대체하여 포장재나 완충재 등에 활용 가능하다.
제조예(실시예 2)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
(폐)종이박스 분쇄물을 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 수산화칼륨(KOH) 용액과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 종이박스 분쇄물 및 수산화칼륨 용액은 4:1:9의 중량비율로 혼합하였다. 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다.
제조예(실시예 3)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
커피박(커피찌꺼기)를 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 물과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 커피박 및 물은 2:1:4 및 2:2:4중량비율로 각각 별개의 시료로 혼합하였다(후술할 압축강도 시험결과를 도시한 도 5에는 전자의 중량비율로 제조된 시료는 "커피박50"으로, 후자의 중량비율로 제조된 시료는 "커피박 100"으로 표시되어 있음). 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다.
제조예(실시예 4)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
커피박(커피찌꺼기)를 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 수산화칼륨(KOH) 용액과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 커피박 및 수산화칼륨 용액은 4:2:6 및 4:3:6중량비율로 각각 별개의 시료로 혼합하였다(후술할 압축강도 시험결과를 도시한 도 6에는 전자의 중량비율로 제조된 시료는 "커피박100"으로, 후자의 중량비율로 제조된 시료는 "커피박 150"으로 표시되어 있음). 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다.
제조예(실시예 5)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
볏짚 분쇄물을 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 물과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 볏짚 분쇄물 및 물은 7:1:10 및 6:1:4중량비율로 각각 별개의 시료로 혼합하였다(후술할 압축강도 시험결과를 도시한 도 7에는 전자의 중량비율로 제조된 시료는 "볏짚분쇄물30"으로, 후자의 중량비율로 제조된 시료는 "볏짚분쇄물 50"으로 표시되어 있음). 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다.
제조예(실시예 6)
수집된 튀김 스크랩(부스러기)을 압착하여 잔여 기름 성분을 제거함으로써 튀김박을 얻는다. 이를 분쇄기로 분쇄하여 파우더 형태로 제조한다.
볏짚 분쇄물을 준비하여 제조된 튀김박 파우더 및 수산화칼륨(KOH) 용액과 함께 배합한다. 튀김박 파우더, 볏짚 분쇄물 및 수산화칼륨(KOH) 용액은 10:1:15 및 10:2:15중량비율로 각각 별개의 시료로 혼합하였다(후술할 압축강도 시험결과를 도시한 도 8에는 전자의 중량비율로 제조된 시료는 "볏짚분쇄물20"으로, 후자의 중량비율로 제조된 시료는 "볏짚분쇄물 40"으로 표시되어 있음). 혼합된 배합재료들은 반죽기를 이용하여 반죽해 주었으며 이를 통해 점토와 같은 물성을 가지는 혼합물을 제조할 수 있었다.
위 과정을 통해 얻은 혼합물을 원하는 모양으로 성형하거나 금형(몰드)에 넣어 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리 하였다.
시험예(압축강도 측정)
도 3에 도시된 바와 같이 반복적으로 소정의 형상을 가지는 실리콘 몰드(금형)에 전술한 실시예 1 내지 6에서 제조된 혼합물을 채워 넣었다. 이후 160도 오븐에서 10시간 동안 열처리를 수행하여 친환경 포장재 구조체를 제조하였다.
제조된 실시예 1 내지 6에 따른 친환경 포장재(구조체)의 압축강도를 시험하였다. 큐머시스 사의 만능재료 시험기 QM100SE를 이용하여 각 시료의 압축강도를 측정하였다. 압축강도 시험은 KS F 2206 [목재의 압축 시험 방법]에 따라 측정하였으며 3회 반복으로 실시하였다.
도 4 내지 8에 도시된 바와 같이 실시예 1(튀김박+폐종이+물)에 따른 구조체는 2,591 kPa 수준의 압축강도가, 실시예 2(튀김박+폐종이+KOH)에 따른 구조체는 2,120 kPa의 압축강도가, 실시예 3(튀김박+커피박+물)에 따른 구조체는 2,076 kPa 수준의 압축강도가, 실시예 4(튀김박+커피박+KOH)에 따른 구조체는 1,395 kPa 수준의 압축강도가, 실시예 5(튀김박+볏짚분쇄물+물)에 따른 구조체는 2,768 kPa 수준의 압축강도가, 실시예 6(튀김박+볏짚분쇄물+KOH)에 따른 구조체는 2,625 kPa 수준의 압축강도가 확인 되었다.
혼합 비율 및 바이오매스/용매 종류에 따라 상이한 결과 값이 도출되었으나 공히 포장재 내지 완충재로 활용하기에 충분한 물성 값을 보였다는 점에서 본 발명에 따른 친환경 포장재의 활용 가능성을 충분히 확인할 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (19)

  1. 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물에 있어서,
    상기 조성물은 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매를 포함하며,
    상기 튀김박은 튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)에서 유래된 것으로, 가열로 유발되는 마이야르 반응(maillard reaction)으로 바이오매스와의 가교 반응이 가능함으로써 성형된 포장재의 기계적 물성을 향상시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 튀김박 파우더의 함량은 상기 바이오매스 파우더의 중량 기준으로 2배 내지 10배이며,
    상기 용매는 수산화칼륨(KOH) 용액이고 상기 바이오매스 파우더는 볏짚 분쇄물이며,
    상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 10:2:15이고,
    상기 조성물을 성형 및 열처리(160℃, 10시간)하여 제조되는 포장재 구조체에 대하여 KS F 2206(목재의 압축 시험 방법)에 따라 측정된 압축강도는 2,625 kPa인, 친환경 포장재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튀김박은 상기 튀김 스크랩으로부터 잔유가 제거된 것임을 특징으로 하는, 친환경 포장재 조성물.
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  18. 3차원 구조체로 성형 가능한 포장재 조성물의 제조방법에 있어서,
    튀김류 요리의 부산물인 튀김 스크랩(부스러기)으로부터 잔유가 제거된 튀김박 파우더를 준비하는 단계;
    상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매를 혼합하여 배합재료를 제조하는 단계; 및
    상기 배합재료를 성형하여 열처리하는 단계;를 포함하되,
    상기 튀김박 파우더의 함량은 상기 바이오매스 파우더의 중량 기준으로 2배 내지 10배이며,
    상기 용매는 수산화칼륨(KOH) 용액이고 상기 바이오매스 파우더는 볏짚 분쇄물이며,
    상기 튀김박 파우더, 바이오매스 파우더 및 용매의 혼합비율은 중량 기준으로 10:2:15이고,
    상기 열처리하는 단계에서 가열로 유발되는 마이야르 반응(maillard reation)으로 상기 튀김박과 바이오매스 간 가교 반응이 가능함으로써 성형된 포장재의 기계적 물성이 향상되며, 160℃에서 10시간 열처리를 통해 제조되는 포장재 구조체에 대하여 KS F 2206(목재의 압축 시험 방법)에 따라 측정된 압축강도는 2,625 kPa인, 친환경 포장재 조성물의 제조방법.
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