KR20020026789A - 고화력 숯의 제조방법 및 이를 이용한 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 숯불구이나 각종 숯제품에 이용되는 숯의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백탄을 재가열하여 탄화율을 높이면서 숯에 내포된 가스와 이물질을 제거한 숯의 제조방법과 이로부터 제조된 숯을 분쇄한 숯가루를 이용한 제품에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통상의 방법으로 구워 만든 백탄을 단층 또는 다층으로 적층하여 800∼1000℃의 온도에서 굽는 단계 및

구워진 백탄의 표면에 무연소 냉각가스를 분사한 후에 살수하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 고화력 숯의 제조방법 그리고, 이 방법으로 제조된 숯을 일정 입도로 분쇄한 숯가루를 이용한 제품에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

고화력 숯의 제조방법 및 이를 이용한 제품{Method for manufacturing charcoal having strong heating power and product using it made from said method}

본 발명은 숯불구이나 각종 숯제품에 이용되는 숯의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백탄을 재가열하여 탄화율을 높이고 숯에 내포된 가스와 이물질을 제거한 숯의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 숯은 떡갈나무, 참나무, 상수리나무, 밤나무, 모목견, 낙엽송, 소나무, 삼나무, 노송나무 등의 나무를 숯가마에 넣어서 구워낸 탄소덩어리로서, 보통 흑탄과 백탄으로 구분된다. 흑탄은 약 600-700℃의 가마안에서 구운후에 가마안의 공기를 차단시켜 천천히 식힌 숯으로 보통 공업용이나 연료장치에 많이 이용된다. 백탄은 약 1000℃의 가만안에서 구운후에 흙, 재 등의 소분을 덮어 빠른 속도로 냉각하여 만든 숯으로 열량이 높고 시간이 오래가므로 연료용이나 숯불구이용으로 많이 이용된다.

최근 들어서 숯의 다공성과 원적외선 발생 그리고, 미네랄이 풍부하다는 연구에 힘입어 흡착제, 치료제, 농업자재, 생활품(베개, 장판) 등으로 그 사용범위가 점차 확대되고 있다. 그래도 숯의 가장 일반적인 용도는 숯불구이로서, 참숯이 가장 좋은 것으로 평가되고 있다.

근래 들어 고가의 참숯 대신에 톱밥이나 폐목자재 등을 육각형태로 사출하여 만든 육각숯이 일반 음식점에서 많이 사용되고 있다. 또한, 야외용으로 사용하기 쉽도록 야자숯가루와 점결제 그리고 착화제를 혼합하여 점화하기가 쉬운 숯도 소개되어 있으며, 그 대표적인 예가 한국 공개특허공보 1999-46416호, 한국 공개특허공보 2000-12825호이다.

상기한 선행기술들은 고가의 참숯을 저가품으로 대체하고 점화가 용이한 숯을 제공한다는데 의미를 부여할 수 있다. 실제 참숯을 숯불구이에 이용하는 경우에 숯에 불을 붙이기 어려울 뿐 아니라 연기가 많이 나고 숯이 튀어 테이블 위에서 즉석으로 사용하기가 곤란하다는 문제가 있다. 또 사용량에 관계없이 초기에 사용되는 숯의 양이 최소한 불을 붙이는데 필요한 양이 있어야만 숯에 불을 붙일 수 있기 때문에 필요 없는 에너지 낭비를 초래하고 있다. 유한자원을 무용지물로 태워서 없애는 소모성인 숯의 양은 국익적으로 볼 때 막대한 손실을 가져온다고 할 수 있다.

그런데도, 목재를 구워 만든 백탄 특히 참숯은 숯불구이용으로 가장 많이 선호되고 있기 때문에 참숯의 화력을 높이고 그 단점을 개선하는 것은 자원절약에 일조할 수 있는 것이다.

본 발명은 불을 붙일 경우 튀거나 연기가 나지 않으며 화력이 개선되는 숯의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명에 따라 제조되는 숯은 기공의 수가 늘어나고 탄화물질 이외의 불순물이 거의 제거된 상태이므로 숯불구이용 이외의 다양한 숯제품에 적용될 수 있는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예 적용되는 숯 탄화로의 일례도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..... 점화용 가스탱크 11..... 가스라인

12..... 가스노즐 20..... 배풍팬

30..... 온도계 31..... 센서

40..... 냉각수 탱크 41..... 냉각수 라인

50..... 커버 51.....커버 손잡이

60..... 내화벽 70..... 백탄(숯)

80..... 망 90..... 배출관

100..... 가공로

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 숯 제조방법은, 통상의 방법으로 구워 만든 백탄을 단층 또는 다층으로 적층하여 가스와 불순물의 제거를 위해 800∼1000℃의 온도에서 굽는 단계, 및

구워진 백탄의 표면의 재 날림을 방지하면서 1차 급속냉각을 위해 무연소의 냉각가스를 분사한 다음 백탄의 표면에 재를 제거하면서 최종 냉각을 위해 살수하여 냉각하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자들은 백탄(참숯)으로 숯불구이할 때 연기가 튀는 것은 기공내의 가스 및 불순물의 존재가 주원인이라는 분석결과를 얻었다. 그래서 본 발명자들은 백탄을 고온으로 재가열하면 내포된 가스와 불순물이 백탄의 외부로 빠져나올 것이라는데 착안하여, 실제 백탄을 재가열해 본 결과 적열된 백탄의 표면에 붙어 있는 재에 불순물들이 함유된 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명자들은 백탄을 재가열하여 냉각할 때, 내부 가스를 제거할 수 있는 온도의 설정과 함께, 백탄의 표면에 붙어 있는 재를 백탄의 표면으로부터 분리해 내는 것이 중요하다는데 사실에 주목하게 되었다. 그런데, 적열된 백탄을 숯 구울 때처럼 소분을 덮거나 냉각수를 살수하면 재의 제거가 어려웠다. 적열된 숯의 냉각을 위해 냉각수를 살수하게 되면 냉각수의 입자크기와 속도에 따른 입자의 운동량이 커서 재나 이물질이 날려 다시 숯의 표면에 붙는 현상이 일어났다.

따라서 본 발명에서는 미세한 입자상으로 운동량이 적은 가스를 분사하여 재를 날리지 않으면서 숯을 급속냉각하고 바로 냉각수를 살수하여 불씨를 완전히 소화하면서 재를 제거하는데, 주요한 특징이 있다. 이하 본 발명의 제조공정을 도 1의 숯가공로(100)를 일례로 하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따라 가공로(100)에 통상의 방법으로 나무를 구워 만든 백탄(70)을 단층 또는 다층으로 적층하여 구운다. 백탄은 제탄조건이나 나무의 재질에 상관없이 어떠한 것이든 사용 가능하다. 숯불구이용의 경우에는 일반적으로 가장 많이 선호되는 참숯이 바람직하다.

도 1에서는 가공로(100)의 하부망(80)위에 숯(70)을 적층하여 점화하고 공기를 송풍하여 숯을 고온으로 굽는다. 이때 백탄은 800∼1000℃로 구우는 것이 바람직한데, 그 이유는 백탄의 온도가 800℃이상 되어야 백탄 깊숙이 내포된 가스를 완전히 제거할 수 있으며, 1000℃ 보다 높은 경우에는 숯의 약 1/3이상 타버려 사용할 수 있는 숯의 양이 그 만큼 줄어들기 때문이다. 상기한 고온으로 숯을 가열하는 과정에서 숯의 불꽃이 점차 상층부로 올라오면서 상층부의 숯이 적열(赤熱)된다. 약 40Kg의 숯을 태우는 경우에는 약 15분이면 800℃ 부근으로 가열된다.

상층부의 백탄의 적열(빨갛게 될 때)되어 상기한 온도로 도달하면, 백탄의 표면에 무연소의 냉각가스를 분사한다. 냉각가스는 재의 날림과 냉각효과를 고려할 때, 미립자로 분무되면서 연소를 돕지 않고 또한 유해하지 않은 것이 좋다. 바람직하게는 냉각능이 뛰어날수록 좋은데, 가장 대표적인 냉각가스의 예가 바로 질소가스이다. 질소가스는 무색, 무미, 무취, 무독의 액체로 대기압하에서 -196℃의 극저온이기 때문에 기화잠열 (48 kcal/kg)을 이용하여 급속냉각이 가능하다. 질소가스의 분사량은 백탄 1kg 당 12∼15cc의 질소를 분사하는 것이 바람직하다. 질소의 분사량이 12cc 미만의 경우에는 초기의 짧은 시간에 냉각효과를 얻기가 미비하며, 15cc초과의 경우에는 분사량이 많아 재의 날림이 발생할 가능성이 있다. 무연소의 냉각가스는 모든 숯에 분사하는 것이 가장 좋지만, 최상층의 숯에 주로 재가 쌓이므로 무연소 냉각가스를 최상층의 숯에 집중적으로 분사하여도 된다.

물론, 냉각가스 대신에 물을 안개처럼 분무하면 재를 날리지 않고 어느 정도 냉각효과를 볼 수는 있으나, 급속냉각은 실현하기가 어렵다.

상기와 같이 냉각가스를 분사하여 상층부 백탄에서 불꽃이 없어지면 살수를 개시하여 냉각을 완료한다. 살수하면 숯의 표면에 있는 재가 냉각수와 함께 하부로 제거된다. 냉각수는 불꽃을 완전히 소화시킬 수 있는 적당량을 살수한다. 너무 많이 살수되면 건조시간이 많이 걸린다. 실제 조업에서는 냉각수를 살수하면서 적층된 백탄의 하단부에 불꽃이 보이지 않으면 냉각수의 살수를 중단한다. 40Kg을 냉각할 때는 약 30초 정도 살수하면 된다.

본 발명에 따라 백탄을 냉각한 다음에 건조한다.

본 발명에 따라 제조한 숯은 약 800℃이상에서 다시 한번 굽기 때문에 숯의 탄화율이 높아지며, 또한, 기공속에 가스와 이물질이 제거됨으로 기공이 미세해지면서 기공수도 늘어난다. 이와 같이 본 발명으로부터 제조된 숯은 기공의 수가 많아지므로 숯내로의 공기유동이 좋아서 화력이 높아지고 또한, 연소원료인 탄소가 많아지므로 화력이 오래 동안 지속된다. 숯자체의 무게도 가볍고 강도도 더 강해진다. 숯의 강도가 좋아지는 것은 기공이 미세해지면서 기공막이 강해지기 때문인 것으로 여겨진다.

본 발명에 따라 제조된 숯은 숯불구이 외의 다양한 용도로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 숯은 강도가 강하므로 숯을 조각재료에 이용할 수 있다. 또한, 일정입도로 분쇄하여 숯가루를 얻고 이 숯가루를 약용탄, 유기농원료, 연마제, 생활제품(숯베개, 숯장판, 숯매트) 등에 이용할 수가 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

일반 참숯(백탄) 40kg을 도 1의 가공로에 적층하고 이 적층된 숯에 불을 붙여 송풍하면서 약 800℃로 가열하고, 가열된 숯에 질소 500cc를 분사하고 냉각수를 30초 가량 급분사하였다. 이와 같이 제조된 숯(발명예, 이하 파워참숯이라 함)과 일반 참숯(종래예)의 특성을 평가하였다.

(1) 숯의 물성

(1-1) 강도와 무게

파워참숯과 일반참숯을 망치로 때린 결과, 일반참숯에서는 부스러지는 현상이 발생하였고, 파워참숯에서는 뿌러지는 현상이 발생하였다. 파워참숯은 일반참숯의 2/3의 무게였다.

(1-2) 기공과 광택도

파워참숯과 일반참숯을 절단하여 절단면을 육안으로 비교한 결과, 파워참숯은 일반참숯의 1.5배의 기공이 형성되어 있었다. 이때 절단표면적을 관찰한 결과 일반참숯에서는 약간의 광택을 나타내었으나, 파워참숯에서는 강한 광택을 나타내었다.

(2) 숯불구이 특성

(2-1) 화력

파워참숯과 일반참숯의 250g을 각각에 불을 붙여 화력의 유지시간을 측정한 결과, 일반참숯은 40분 유지되는데 반해 파워참숯은 1시간 10분 화력이 유지되었다.

(2-2) 숯재의 양

상기 화력실험과정에서 일반참숯에서는 숯재의 양이 많아 재로 인해 화력이 저하되는데 반해 파워참숯은 숯재의 양이 적어 강한 화력이 유지되었다.

(2-3) 튀는 현상

일반참숯은 완전히 점화되는 시점까지 숯이 튀는 현상이 흑탄으로 갈수록 심화되었는데 반해, 파워참숯에서는 전혀 튀는 현상이 보이지 않았다.

(2-4) 가스연기

일반참숯에서는 가스와 연기가 발생되었으나, 파워참숯에서는 가스와 연기의 발생이 거의 없었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 숯은

첫째, 숯불구이 할 때 튀거나 연기가 나지 않아 쾌적한 구이문화를 정착할 수 있으며,

둘째, 화력이 커서 최소의 양으로 최대의 열량을 낼 수 있어 유한자원인 나무를 절감할 수 있으며,

셋째, 미세한 기공의 수가 많아서 숯제품의 효능을 한층 높일 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (8)

1. 통상의 방법으로 구워 만든 백탄을 단층 또는 다층으로 적층하여 800∼1000℃의 온도에서 굽는 단계 및

   구워진 백탄의 표면에 무연소 냉각가스를 분사한 후에 살수하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 고화력 숯의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 백탄은 참숯임을 특징으로 하는 고화력 숯의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 무연소 냉각가스는 상층부의 백탄이 적열하면 분사하는 것을 특징으로 하는 고화력 숯의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수는 냉각가스를 분사하여 상층부 백탄에서 불꽃이 없어지면 살수를 개시하는 것을 특징으로 하는 고화력 숯의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 무연소 냉각가스는 질소가스임을 특징으로 하는 고화력 숯의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 무연소 냉각가스는 백탄 1kg 당 12∼15cc의 질소를분사하는 것을 특징으로 하는 고화력 숯의 제조방법.
7. 제 1항 내지 제 6항의 방법으로 제조된 참숯
8. 제 1항 내지 제 6항의 방법으로 제조된 숯을 일정 입도로 분쇄한 숯가루를 이용한 제품.