KR200293400Y1 - 고효율 지렁이 양식 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지렁이를 이용한 유기성 폐기물을 효율적으로 퇴비화하기 위한 설비 및 고효율 지렁이 양식에 관한 것이다. 다량의 유기성 폐기물을 퇴비화 하기 위해 공간을 최소화한 입체적 구조인 다단식(적층)구조를 도입하고, 유기성 폐기물을 지렁이가 섭취, 소화 및 배출하는 속도에 따라 투입 속도를 계산하여 연속적으로 투입하며, 지렁이가 서식하고 있는 다층구조인 경사진 컨베이어 벨트를 지렁이의 이동 방향과 역으로 움직이도록 구동하면, 지렁이가 유기성 폐기물을 섭취, 소화하고 배설물(퇴비)은 수거하여 퇴비화할 수 있고 지렁이의 사육과 퇴비화를 구현한 것이다.

Description

고효율 지렁이 양식 장치{Earthworm Culture Apparatus}

본 고안은 환경문제에 대한 해결 방안으로 지렁이를 이용한 음식쓰레기, 하수오니, 축산분뇨, 식품슬러지, 제지슬러지 등의 각종유기성 폐기물을 재할용하여 고효율지렁이 양식은 물론, 지렁이에 의한 유기성 폐기물을 퇴비화하는 시스템에 관한 것이다.

지렁이는 무기 및 각종 유기성 폐기물을 먹어치우며, 유기물을 충분히 소화 및 홉수하여, 그 부산물(분변토)을 토양에 다시 배설하여 각종 미생물의 먹이나 세균의 분해과정을 촉진시켜 토질을 향상시키고 유기물의 정화등 자연환경에도 매우 유익하여 활발히 연구되고 있다.

환경적 측면 이외에도 지렁이 양식을 통하여 발생하는 경제적 가치는 동물 사료 성분의 원료로서 지렁이를 공급할 수 있고, 스포츠 낚시용으로 살아있는 지렁이를 공급할 수 있으며 또한 기타 제품용으로 지렁이를 공급할 수 있는 등 경제적 이익 등 일거양득의 효과가 있는 것이다.

그러나, 종래의 지렁이를 이용한 폐기물처리 및 퇴비화과정을 살펴보면 지렁이가 서식하는 면적에 비례하여 폐기물의 처리와 퇴비량의 생산량이 비례적으로 나타나므로 지렁이 서식 표면적이 일단 커야 하고, 또 지렁이 사육은 동절기와 같이 계절이나 환경적인 요인에 많은 영향을 받기 때문에 지렁이 사육에 전문적인 지식이 요구되며, 평면적 사육으로 퇴비의 생산량이 적고 폐기물의 처리효율도 낮을 수밖에 없다.

최근에는 지렁이 사육에 있어 부분적으로 나마 자동화가 이루어지고 있으나 이 역시 공간적 제약 때문에 큰 실효를 거두지 못하고 있고, 사육상 최적 환경 유지의 어려운 및 과다한 비용 지출, 사육한 지렁이를 수확함에 있어서 사육면적을 뒤집어 일일이 수작업으로 선별 처리함으로 인한 많은 인력이 요구되며, 또 처리량과 처리속도의 계절적 영향으로 생산량이 매우 불규칙하며, 지렁이 사육상 발생하는 분변토의 수확 비용의 증가로 수익성이 떨어지는 등 지렁이과 그에 따른 퇴비화의 효율성이 매우 저하되는 문제점을 안고 있어 개선이 요구되어 왔다.

본 고안의 목적은 지렁이의 퇴비화 속도를 증가시키고 퇴비화 균일성을 향상시키기 위하여 박층을 이용한 고효율 지렁이 양식 시스템을 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 공간 요건이 최소화되고, 분해 속도가 최대화되며 혼합의 필요성들 제거함으로써 종래 방법에 비해 필요한 노동력이 감소는 물론 공간 효율의 증가를 위해 적층된 다수 층 형태를 갖는 고효율 지렁이 양식 장치를 제공하는데 있다.

본 고안에 의하면 더욱 적은 노동력으로 지렁이 사육이 가능해지고 퇴비량을 균일 생산이 가능해지며, 계절적 환경에 영향을 받지 않아 지렁이의 사육활동이 균일하고 그 활동 속도의 증감을 조절 혹은 퇴비화 속도의 증감을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 퇴비 분해된 물질로부터 지렁이를 쉽게 분리할 수 있는 잇점이 제공된다.

도 1은 본 고안에 따른 고효율 지렁이 양식 시스템의 개념을 예시한 개략적인 측면도이다.

도 2a는 본 고안에 따른 고효율 지렁이 양식 시스템의 제1 실시예를 도시하는 측단면도이다.

도 2b는 도 2a의 변형예를 도시한 측단면도이다.

도 3a는 본 고안에 따른 고효율 지렁이 양식 시스템의 제 2실시예를 도시하는 측단면도이다.

도 3b는 도 3a의 변형예를 도시한 측단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 컨베이어 벨트에 동력을 연결하는 구성의 변형예를 도시한 측단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

A:적재지점 B:자유영역

1:미분해된 생물자원 2:지렁이

3:분해된 생물자원(분변토) 10:컨베이어 벨트

10a:구동롤러 10b:피동롤러

11 : 프레임 13:호퍼

13a: 싸이로 14:광원

15:수평레버 16a:범람 방지 롤러

16b:측면 범람 방지턱 17: 캡

20:구동모터 20a:밸트

20b:8자형 밸트

이하, 본 고안에 따른 고효율 지렁이 양식 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 명세서에서 정의하는 용어를 정리하고자 한다. 전처리을 거친 각종 유기성 폐기물을 ”미분해된 생물자원을 이하에서는 먹이라 하고 또한, 지렁이가 분해과정 중 미처 분해하지 못한 미분해된 생물자원을 "Gvers"라 한다.

생물자원안에서 움직이는 지렁이를 지렁이 집단이라 하고 지렁이가 미분해된 생물자원(유기성 폐기물)을 섭취 및 소화함으로써 유기물질을 분해하는 것을 퇴비화라 칭 하며, 지렁이 퇴비화 과정에서 배설된 부산물을 "생물지원(분변토)"라 칭한다.

먼저 도 1을 참조하면 도 1에는 본 고안에 따른 고효율 지렁이 양식 장치의개념적인 이해를 돕기 위해 도시한 측면도가 예시적으로 도시되어 있다.

도면에서 참조번호 10은 컨베이어 벨트이고 11은 컨베이어 벨트를 지지하는 프레임(11)이며, 13은 음식물 슬러지, 축산분뇨 및 각종 폐기물이 담겨져 컨베이어 벨트(10)위로 공급하는 호퍼(13)이며, 20은 컨베이어 벨트(10)를 회전시키기 위하여 구동용 롤러에 구동시키기 위한 모터이다.

본 고안에 따른 처리공정을 서술하면 다음과 같다. 각종의 유기성 폐기물을 설비에 투입되면 우선 탈취 시스템에서 악취를 제거한 후 파쇄기 및 선별기를 통해 유기성 폐기물이 일정한 크기로 파쇄한 다음, 전·후 진동에 의해 폐기물에 섞인 이물질을 선별한다.

앞서 선별된 폐기물을 호기성 미생물의 증식과 분해과정을 통해 우수한 지렁이(2) 먹이를 만들어 낸 후, 혼합기를 거치면서 수분 함량을 조절한다. 앞선 처리(전처리) 과정을 거친 유기성 폐기물(미분해된 생물자원)은 다단식(적층) 컨베이어 벨트(10)로 이송된다.

다단식 컨베이어로 이송된 유기성 폐기물은 지렁이(2)가 서식하면서 활동이 극대화할 수 있는 박층(thin bed: 앓은 층) 형태로 컨베이어 벨트(10) 상에 적재되는데 상기 박층은 10∼30㎝ 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

각 사육장에 투입된 물질은 지렁이(2)가 소화, 분해 처리하면서 배설한 부산물(분변토)를 선별기로 이송하여 분해된 생물자원(분변토)과 지렁이(2) 또는 지렁이 알(난포) 그리고 미분해된 생물자원(1)으로 선별하는 처리공정을 갖은 설비이다.

도 1은 컨베이어 벨트(10)를 이용한 지렁이 퇴비화 과정이다. 컨베이어 벨트(10) 이용하여 지렁이(2) 집단이 퇴비화 과정(유기성 폐기물을 섭취, 소화 및 배설하는 과정)을 수행하는 동안 컨베이어 벨트(10)는 새로운 미분해된 생물자원이 투입되는 방향과 같은 방향으로 연속적인 낮은 속도의 회전을 한다. 미분해된 생물자원(1)의 그 두께에 지렁이(2)가 침투해 있다.

새로이 투입되는 미분해된 생물자원(1)에서 박층이 이루어지는 적재지점(A)으로부터, 분해된 생물자원(3, 분변토)가 자연적으로 투하되도록 컨베이어 벨트(10)는 지렁이(2)가 움직이는 반대 방향으로 지렁이(2) 이동속도와 대등하게 작동시킨다. 지렁이(2)는 광원(14)가 있는 곳으로부터 멀어지는 쪽으로 이동(즉, 섭취 분해할 먹이가 없기 때문에)하여 자유영역(B)에서는 일반적으로 지렁이(2)는 없다.

또한, 형광과 같은 광원(14)이 지렁이(2) 유인장치로서 사용될 수 있다. 상기 유인장치는 지렁이(2)들이 미분해된 생물자원속으로 깊숙하게 유도될 수 있게 하여 지렁이(2)가 없는 분해된 생물자원을 얻는데 더욱 용이하게 된다.

미설명부호 15는 수평레버로서, 유기성 폐기물(먹이)을 호퍼(13)를 통해 싸이로(13a)에 채워넣은 뒤 컨베이어 벨트(10)가 서서히 회전할 때 컨베이어 벨트 (10)상단 부분에 지렁이(2)가 서식하기 적합한 박층을 이루면서 적재되도록 가이드해 주게된다.

16a은 유기성 폐기물의 범람을 방지하기 위한 롤러이고, 16b 유기성 폐기물이 컨베이어 벨트(10)의 측면으로 범람하는 것을 방지하기 위한 측면 범람 방지턱이다.

미설명부호 17은 캡으로서 유기성 폐기물을 컨베이어 벨트(10)로 분배되도록 가이드한다.

(제1실시예)

상기한 컨베이어 벨트(10)는 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이 다단형으로 프레임(11)상에 적층타입으로 설치할 수도 있다.

상기한 적층형의 컨베이어 벨트(10)는 양측에 대칭되도록 설치할 수도 있다. 아울러, 컨베이어 벨트(10)를 적층형 프레임(11)에 설치하되 도 2b와 도3b에 도시된 바와 같이 격층의 컨베이어 벨트(10)을 격층으로 외측으로 돌출되도록 설치하여, 컨베이어 벨트(10)의 회전방향을 지그재그로 구성할 수도 있다.

이와 같은 컨베이어 벨트(10)는 이하의 제2실시예에서 보다 상세히 설명되어질 것이나 상측의 컨베이어 벨트(10)에서 낙하된 유기 폐기물이나 지렁이(2) 배설물등을 재차 섭취할 수 있도록 보다 빠른 속도로 그 하측의 컨베이어 벨트(10)로 신속히 이송시키도록 구성할 수도 있다.

도 2a와 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 적층 및 격층으로 돌출된 각각의 컨베이어 벨트(10)를 하나의 셋트로 유니트화 되어 필요시 구동모터(20)의 밸트(20a)와 연결되도록 유니트화되어 있어 필요시 그 적층수를 자유로이 증감시킬 수 있다.

(제2실시예)

아울러, 도 2b와 도 3b에 도시된 컨베이어 벨트(10) 유니트의 경우 일측의벨트(10) 끝단이 하측의 컨베이어 벨트(10)위에 위치되도록 프레임(11)상에 장착되고, 컨베이어 벨트(10)를 회전시키는 일측의 롤러(10a)에 구동모터(20)의 밸트(20a)를 연결시키고 전달된 동력에 의해 중첩된 하측의 동력이 연결되도록 타측의 롤러(10b)에 결합된 풀리에 8자형으로 밸트(20b)를 연결한다.

따라서, 8자형으로 연결된 상측의 컨베이어 벨트(10)와 하측의 컨베이어 벨트(10)는 구동모터(20)의 밸트(20a)와 연결된 롤러(10a)에 의해 컨베이어 벨트(10)가 회전하여 타측의 롤러(10b)도 회전하면서 하측의 컨베이어 벨트(10)가 회전하게 된다.

이와 같이 상하측 컨버이어 벨트(10)가 회전하면 상측의 컨베이어 벨트(10)는 호퍼(13)의 외측으로 하측의 컨베이어 벨트는 호퍼(13)쪽으로 각각 회전 이동하게 된다.

이 경우 상기 하측의 컨베이어는 밸트(20b)에 의해 8자형으로 연결되는 풀리의 비율을 적어도 대응 풀리보다 직경을 크게 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 이유는 상측 컨베이어위에 있는 지렁이(2)가 섭취하고 않고 남은 유기성 폐기물과 지렁이(2)가 배설한 생물자원(분변토)이 함께 낙하됨으로 그 속에 포함된 잔여 폐기물을 다시 하측의 컨베이어 벨트(10)로 재투입하여 지렁이(2)의 먹이로 다시 공급하기 위한 것이다.

그리고 광원(14)은 격층으로 설치한다. 다시 말해서 컨베이어 벨트(10)가 외측으로 회전하는 것에는 광원(14)을 설치하고 광원(14)이 설치된 컨베이어 벨트(10)에서 떨어지는 유기성 폐기물 및 분변토가 적재되는 컨베이어 벨트(10)에는 광원(14)을 설치하지 않아도 무방하다. 왜냐하면 이 컨베이어 벨트(10)는 단지 공회전하면 족하기 때문이다.

물론 공회전하는 컨베이어 벨트(10)에 그 위쪽에 위치한 광원(14)위치에 대하여 반대쪽에 광원(14)을 설치하면 상술한 바와 같이 지렁이(2)가 유기성 폐기물을 분해할 수 있게 할 수도 있다. 이러한 경우에는 지그재그로 회전하는 컨베이어 벨트(10)의 모든 영역에서 유기성 폐기물을 분해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 고안의 제2실시예에 따른 컨베이어 벨트(10)는 지그재그 형태로 회전하게 되고 최종적으로 최하측의 컨베이어 벨트에는 충분히 분해된 분변토가 남게 되어 퇴비화 효율을 높일 수 있고 퇴비의 품질을 더욱 높일 수 있을 것이다.

물론 분해된 생물자원(3, 분변토)은 포장공정을 거쳐 소정의 무게로 포장하여 출하한다. 아울러, 본 고안에 따른 컨베이어 벨트(10)는 서로 대칭되게 설치하면 더욱 효과적이고, 또한 컨베이어 벨트(10)의 롤러(10a)를 서로 맞물리도록 설치하면 하나의 구동모터(20)로 회전시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 지렁이(2)를 이용한 유기성 폐기물 처리 시스템이 기존 방식의 문제점를 보완하여 자동화 설비를 갖추었으며, 본 고안에 따른 효과는 다음과 같다.

첫째, 종래에는 지렁이(2) 사육시 넓은 면적이 필요했으나, 본 고안에서는 입체 사육 방식을 개발, 다단식 사육이 가능하여 하루 1톤의 폐기물을 처리하기 위해서는 약 100평의 면적이 필요로 하나, 하루 30톤 음식 쓰레기를 처리하기 위해서는 약 3000평의 온실 내 사육면적이 필요로 했다.

즉, 전체 소유면적은 이보다 훨씬 커진다. 그러나 본 고안에서는 다단식 사육방식이 가능하기 때문에 30톤의 음식 쓰레기를 처리하기 위해서는 200평 정도면 족하므로 지렁이(2) 사육면적을 현저히 줄일 수 있어 협소한 공간에서도 얼마든지 지렁이(2) 사육이 가능해 진다.

둘째, 종래의 지렁이(2) 사육 현장에서 발생하는 다양한 요인이 상호 복합적으로 작용하기 때문에 문제발생시 전문적인 전문가의 노하우에 의존함으로 이러한 노하우를 매뉴얼화하기가 어려워 상황 대처가 쉽지 않았다.

그러나 본 고안한 시스템은 자동화 및 시스템화되어 있기 때문에 모든 공정별 작업 내용을 매뉴얼화할 수 있어 초보자도 손쉽게 지렁이(2)의 사육 및 관리를 할 수 있다.

셋째, 종래에는유기성폐기물(먹이) 전처리 단계에서부터 수확(분변토, 지렁이(2) 등)과정까지 모든 과정에 노동력이 필요하였다. 본 고안에서는 시스템 전과정이 자동화되어 있기 때문에 소요 노동력이 거의 들지 않아 인력절감효과가 있다.

넷째, 본 고안은 유기성 폐기물 전처리, 사육시스템에 투입, 수확, 선별의 모든 과정이 자동화되어 있기 때문에 더 이상의 기계화나 자동화가 불필요하다. 다만, 생산량을 증감시킬 때에는 적층(다단식) 컨베이어 벨트를 더 부설함으로서 가능해지므로 유기성 폐기물의 처리와 퇴비의 생산량을 조절할 수 있다.

다섯째, 기존 사육방식에서는 유기성 폐기물(먹이)이 완전히 분해 처리되기전에 다시 폐기물을 공급함으로써 유기성 폐기물 층이 두터워져 사육상 환경이 복잡하게 된다. 지렁이(2)와 분해된 생물자원(분변토), 미분해된 생물자원 등이 혼재하면서 계속 다져지기 때문에 일정한 시간이 지나면 사육층이 높아져서 아래 부분은 실질적으로 지렁이(2)가 생육하기 곤란한 환경이 된다.

따라서, 지렁이(2)는 표면 10∼30㎝ 부분에서만 서식하고 아래부분은 죽은 공간이 된다. 지렁이(2)의 부산물 즉, 분해된 생물자원(분변토)을 수확하려면 전체 사육층을 완전히 뒤집어야 하기 때문에 지렁이(2)에게 스트레스를 주게 되고 전체 처리 효율이 떨어진다.

본 고안에서는 유기성 폐기물(먹이)이 호퍼(13)를 통해 컨베이어 벨트(10)에 적재된 후 컨베이어 벨트를 서서히 작동함으로써 수평레버(15)를 거쳐 컨베이어 벨트 상단 부분에 지렁이(2)가 서식하기 적합한 박층을 이루면서 적재되어진다. 따라서 본 고안은 연중 일정한 생육환경을 주도록 설계되어 있어서 처리 효율이 뛰어나며 최적 생육환경을 유지할 수 있다.

여섯째, 기존 지렁이(2) 사육시설에는 환경조절 개념이 거의 없었다고 할 수 있다. 환경조절을 하더라도 간접적인 효과밖에 기대하기 어렵다. 대규모 면적의 환경을 조절하기 위해서는 엄청난 비용이 필요하게 된다. 본 고안은 저렴한 비용으로 온도와 습도를 조절 할 수 있어 아주 경제적이다.

일곱째, 본 고안에 위한 시스템은 폐기물(미분해된 생물자원: 먹이) 공급 과정에서부터 분변토(분해된 생물자원) 수확 과정까지 자동화되어 있어 완벽한 퇴비로 상품화될 수 있다

여덟째, 기존 지렁이(2) 사육방식에서는 처리량과 처리속도가 계절적인 영향, 사육자의 경험과 능력, 사육상의 층 높이와 습도조건 등에 영향을 받기 때문에 처리량이 일정하지 않아 예측이 곤란하지만 본 고안에 위한 시스템은 처리량과 처리속도가 연중 균일하고 빠르며 예측이 가능하다. 따라서 효율이 높고 경제적인 시스템이라 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 지렁이 퇴비화 속도를 증가시키고, 퇴비화 균일성을 향상시키기 위하여 박층을 이용한 것으로, 공간 요건이 최소화되고 분해 속도가 최대화되며, 혼합의 필요성을 제거함으로서 종래의 방법에 비해 필요한 노동력이 감소된다. 다수의 적층 지렁이를 사육함으로 공간 효율이 증대되는 등의 효과를 갖는다.

Claims (7)

1. 프레임(11)과:

   상기 프레임(11)상에 다단형으로 적층되어진 다수의 컨베이어 벨트(10)와:

   상기 컨베이어 벨트(10)를 동시에 구동시키기 위하여 다수의 상기 컨베이어 벨트(10)의 구동롤러(10a)들을 동시에 연결한 밸트와;

   상기 컨베이어 벨트(10)중 하나의 구동롤러(10a)에 결합되어 동력을 제공하는 구동모터(20)의 밸트와;

   상기 구동롤러(10a)의 타측 주위에 위치되는 광원(14)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트(10)의 좌우측에 폐기물 범람방지 턱(16b)이 더 부설된 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트(10)의 일측에 범람방지 롤러(16a)가 더 부설된 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트(10)를 격층순으로 일측으로 연장되도록 하여 상측의 컨베이어 벨트가 하측의 컨베이어 벨트위에 위치되도록 하고, 컨베이어 벨트(10)가 지그제그로 회전되도록 상하측의 피동롤러(10b)에 8자형으로 밸트를연결한 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트를 좌우를 대칭되도록 설치한 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트를 하나의 동력으로 연결되도록 각각의 구동롤러들을 직접 맞물리도록 한 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트의 표면에 적재되는 유기성 폐기물을 약 10∼30㎝ 의 박층으로 한 것을 특징으로 하는 고효율 지렁이 양식 장치.