KR20090121774A - 동애등에 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
동애등에(Blacksoldier fly : BSF) 유충을 이용한 유기성 폐기물(음식물쓰레기, 가축분뇨, 동·식물체 등) 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체, 용기 본체의 경사면의 외부 측면에 형성되며, 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 경사면과 연결된 측방 개방면이 하방 개방면보다 큰 테이퍼 형상을 가진 수집부 및 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기는 가정, 축산농가, 구내식당 등에서 배출하는 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해할 수 있고, 동물의 사료로 이용할 수 있는 동애등에 유충을 대량으로 사육할 수 있는 효과가 있다.
동애등에, 유기성 폐기물, 유충, 사육.
Description
본 발명은 곤충 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치에 관한 것으로, 특히 동애등에(Black soldier fly : BSF) 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치에 관한 것이다.
현재 가정, 식당에서 배출되는 음식물 쓰레기, 산업현장에서 발생하는 유기성 폐기물, 축사에서 발생하는 축분 및 인분 등과 같은 유기성 폐기물은 처리없이 배출되는 경우 토양과 하천 등에 심각한 환경문제를 발생시킬 수 있다.
종래 방식에 따르면, 특정 처리 과정을 통해서 유기성 폐기물을 가축의 사료 또는 퇴비로 재활용하는 방법, 일정 지역에 매립하거나 해양 투기하는 방법이 주로 사용되었다. 이 경우 처리 장치의 설치비용과 유지비용면에서 경제성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 배출물을 사료로 사용하는 경우는 괴질 발생 등 부작용이 크고, 퇴비화의 경우도 재발열 및 비효성 불균형과 같은 문제가 있다.
또한, 현재 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 지렁이, 파리 유충과 같은 생물을 이용하여 유기성 폐기물 처리 시스템이 개발되었다. 또한 이 경우 배출된 분변토는 비효성이 탁월하여 농경지, 원예, 과수원 등의 경작에 유용하게 이용될 수 있고, 식물의 성장과 생산물의 수확량을 증가시키는 역할을 한다고 알려졌다.
이 중에서 동애등에는 알에서 성충까지 크는 기간은 37∼41일이며, 분해자 역할을 하는 유충의 기간은 14일 정도이다. 동애등에 유충은 유기성 폐기물을 분해할 수 있는 기간(약 14일)이 지나면 번데기가 되기 위해 건조한 장소를 찾으러 바깥으로 기어나오는 습성이 있다. 음식물 쓰레기 10kg에 동애등에 유충 5000마리를 투입하면 5일 만에 음식물 쓰레기의 80% 이상이 분해되고, 분해된 음식물 쓰레기는 유충 투입 전보다 부피는 약 42%, 무게는 약 70% 정도로 줄어들었다. 동애등에 유충은 유기성 폐자원을 분해할 수 있는 기간이 지렁이나 집파리 보다 길기 때문에 동애등에를 사육해서 활용하는 것이 훨씬 더 효과적이다.
그러나 지렁이나 파리를 이용한 유기성 폐기물 처리 장치는 가정 등에서 발생하는 소량의 유기성 폐기물에만 적용되는 문제, 유기성 폐기물 부패시 발생하는 악취, 분변토와 유충의 분리 어려움 등의 문제가 있다.
그러므로 동애등에 유충은 유기성 폐기물을 처리할 뿐만 아니라 동물의 사료 및 오일추출로 이용될 수도 있는 있기 때문에 이를 효율적으로 사육 및 증식시킬 수 있는 노숙유충 자동수집장치의 개발이 필요하다. 따라서 동애등에 유충을 효과적으로 사육할 수 있고 노숙유충을 자동으로 수집될 수 있는 동애등에 유충 자동사육 장치를 개발하여 노동력을 절감할 수 있는 자동화 처리 장치가 필요하다.
본 발명은 가정, 축산농가, 구내식당 등에서 배출하는 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해할 수 있는 동애등에 유충을 실내외에서 대량으로 사육할 수 있는 동애등에 사육용기 및 장치를 제공한다.
본 발명은 필요에 따라 소량 또는 대량으로 동애등에 유충을 사육하고, 먹이활동을 중단한 노숙유충을 동물의 사료로 이용하기 위해 동애등에 노숙유충이 대량으로 수집될 수 있는 자동수집 장치를 제공한다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체, 용기 본체의 경사면의 외부 측면에 형성되며, 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 경사면과 연결된 측방 개방면이 하방 개방면보다 큰 테이퍼 형상을 가진 수집부 및 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기는 용기 본체의 경 사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈 및 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집부의 측방 개방면에 도달하도록 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 경사홈과 측방 개방면에 연결되는 측면 상부홈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체, 용기 본체의 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈, 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 도달하도록 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 경사홈에 연결되는 측면 상부홈 및 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기가 제공된다.
경사면이 형성된 측면은 두개이며, 서로 대향할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상면이 개방되고, 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체와, 용기 본체의 경사면의 외부 측면에 형성되며, 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 경사면과 연결된 측방 개방면이 하방 개방면보다 큰 테이퍼 형상을 가진 수집부와, 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기, 복수의 유기성 폐기물 처리 용기를 층별로 수용하는 구조물 본체, 구조물 본체를 지지하고, 수집부의 하방 개방면으로부터 토출된 동애등에 유충이 이동하여 수집될 수 있도록 통공이 형성된 본체 다리부 및 본체 다리부의 하부에 결합하며, 본체 다리부의 통공을 통해 이동한 동애등에 유충을 수집하는 수집통을 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치가 개시된다.
유기성 폐기물 처리 용기는, 용기 본체의 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈 및 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집부의 측방 개방면에 도달하도록 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 경사홈과 측방 개방면에 연결되는 측면 상부홈을 더 포함할 수 있다.
용기 본체의 경사면이 용기 본체의 밑면과 형성하는 각은 10° 내지 80° 일 수 있고, 수집통은 본체 다리부와 탈부착가능할 수 있다.
또한, 동애등에 유충의 서식시 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 동애등에 유충이 없이 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량에 비해 각각 30% ~ 40%, 20% ~ 30%일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기는 용기 본체의 내부 공간의 온도를 하강시키는 냉각부 및/또는 상기 용기 본체의 내부 공간의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기는 상기 온도센서가 미리 설정된 온도 이상의 온도를 출력하는 경우 상기 냉각부를 가동하는 온도 제어부 및/또는 상기 용기 본체의 측면에 부착되어 상기 용기 본체 내부의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기는 상기 용기 본체의 측면에 부착되어 상기 용기 본체의 외부와 내부의 열 흐름을 차단하는 온도 차단막을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 동애등에 유충 사육 장치는 가정, 축산농가, 구내식당 등에서 배출하는 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해할 수 있고, 먹이활동을 중단하고 번데기 단계인 노숙유충을 동물의 사료로 이용할 수 있는 동애등에 유충을 대량으로 자동수집할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 동애등에 유충 사육 장치는 필요에 따라 소량 또는 대량으로 동애등에 유충을 사육하면서 유기성 폐기물을 친환경적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접 속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기를 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 용기 본체(120)는 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개에 의해 덮여 있다. 용기 덮개는 덮개 체망(100)과 용기 덮개의 테두리 또는 중심부를 연결하는 덮개 살대(110)를 포함할 수 있다. 용기 덮개는 덮개 체망(100)을 이용하여 외부로부터 용기 본체(120)의 내부에 사육되는 동애등에 유충을 보호하면서 외부와 공기 흐름을 가능하도록 할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 용기 덮개는 덮개 체망(100)을 포함하지 않고, 완전히 밀폐된 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 용기 덮개는 그 형태에 관계없이 용기 본체(120) 내부의 동애등에 유충 및 유기성 폐기물을 외부 동물로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 용기 덮개는 그물망이 될 수도 있다.
또한, 다른 실시예에 의하면, 용기 덮개는 용기 본체(120) 내부의 온도와 습 도를 보전할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 동애등에 유충이 충분히 영양분을 섭취한 후 번데기가 될 때 건조하고 서늘한 조건을 찾아 이동하는 습성이 있기 때문에, 동애등에 유충을 빠른 시간 내에 수집하기 위해서 전면이 차단된 용기 덮개로 용기 본체(120)를 덮을 수 있다. 동애등에 유충이 번데기가 되는 시점에 용기 덮개를 덮으면, 용기 본체(120) 내부 온도와 습도가 올라가서 동애등에 유충은 경사면(123)을 통해 더 빨리 수집될 수 있다. 예를 들면, 용기 덮개는 비닐, 플라스틱, 철판, 스테인레스류 등으로 형성될 수 있다.
용기 본체(120)는 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된다. 동애등에 유충은 번데기가 되기 전에 외부의 건조한 조건을 찾아서 경사진 높은 곳으로 이동하는 습성이 있다. 이런 특성을 이용하기 위해 용기 본체(120)는 상면이 개방되고, 충분히 유기성 폐기물로부터 영양분을 섭취한 동애등에 유충이 번데기가 되기 전에 올라갈 수 있도록 하나 이상의 측면에 경사면(123)이 형성된다. 유기성 폐기물은 투입 후 동애등에 유충에 의해 충분히 분해된 경우 분변토로 수거될 수 있다.
도 2를 참조하면, 경사면(123), 비경사면(126), 측방 개방면(135), 하방 개방면(137)이 보일 수 있도록 용기 본체(120)의 내부가 도시된다.
경사면(123)의 수는 용기 본체(120)의 측면 개수와 관련되며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 용기 본체(120)의 측면이 4개인 경우 경사면(123)의 수는 4 이하가 될 수 있다. 또한, 용기 본체(120)가 작은 공간에서 활용될 수 있도록 작은 부피를 가지고 있는 경우 경사면(123)이 많으면, 상대적으로 용기 본체(120) 상면의 넓이가 커지므로, 경사면(123)의 수는 1 또는 2가 될 수 있다. 경사면(123)의 수가 2인 경우 경사면(123)은 서로 대향해서 위치할 수 있다.
여기서, 경사면(123)과 본체부의 밑면간에 형성된 각은 경사면(123)을 따라서 동애등에 유충이 이동할 수 있는 각이 될 수 있다. 예를 들면, 경사각은 동애등에 유충이 올라갈 수 있도록 가파르지 않으면서 효율적인 수집이 가능하도록 10° 내지 80° 가 될 수 있다. 경사면(123)과 본체부의 밑면간에 형성된 각에 따른 동애등에 유충의 수집량, 장점 및 단점을 살펴보면 다음과 같다. 각도가 작으면 많은 양의 유충을 수집할 수 있으나 큰 용기가 필요하기 때문에 장소를 많이 차지하는 단점이 있다.
| 번호 | 각도 (°) | 수집량(%) | 장점 | 단점 | 기타 |
| 1 | 10 | 98 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 넓다(넓은 공간 차지) | 적용가능 |
| 2 | 20 | 96 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 넓다 (넓은 공간 차지) | 적용가능 |
| 3 | 30 | 95 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 넓다 (넓은 공간 차지) | 적용가능 |
| 4 | 40 | 95 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 적당하다 | 적용가능 |
| 5 | 50 | 94 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 적당하다 | 적용가능 |
| 6 | 60 | 92 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 적당하다 | 적용가능 |
| 7 | 70 | 90 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 작다 (작은 공간) | 적용가능 |
| 8 | 80 | 88 | 노숙유충 자동수집이 쉽다 | 노숙유충 수집부가 작다 (작은 공간) | 적용가능 |
| 9 | 90 | 30 | 노숙유충 수집부가 작다 (작은 공간) | 노숙유충 자동수집이 어렵다 | 실효성 없음 |
표 1. 경사 각도에 따른 유충 수집량, 장점 및 단점
표 1을 참조하면, 각도가 80° 이하가 되는 경우 수집량이 88%이상으로 급상 승하며, 수집량이 70° 이하가 되는 경우 90%이상이 된다. 따라서 경사면(123)의 각도를 10° 내지 80°로 설정하는 경우 수집량과 부피면에서 효율적으로 유충 수집이 가능하다.
수집부(130)는 용기 본체(120)의 경사면의 외부 측면에 형성되어, 동애등에 유충을 수집한다. 수집부(130)는 용기 본체(120)의 이러한 경사면(123)을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 경사면(123)과 연결된 측방 개방면(135)이 하방 개방면(137)보다 커서 측면이 경사진 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 용기 본체(120)의 경사면이 아닌 비경사 측면에는 기울진 경사홈(미도시)이 형성될 수 있다. 경사홈이 형성되는 경우 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집부(130)의 측방 개방면에 도달하도록 용기 본체(120)의 비경사 측면의 상부에는 경사홈과 측방 개방면(135)에 연결되는 측면 상부홈(미도시)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유기성 폐기물 처리 장치는 노면, 창고, 비닐하우스 등과 같이 넓은 장소에서 대용량으로 동애등에를 사육할 수 있는 장치가 될 수 있다. 이 경우 사육 장치 측면에는 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어진 경사홈이 형성될 수 있다. 동애등에 유충은 상술한 경사면과 경사홈을 통해 상부로 이동한 후 별도의 수집통에 수집될 수 있다. 경사홈을 통해 상부로 이동한 동애등에 유충은 상부 측면에 형성된 측면 상부홈을 경유하여 수집부(130)로 이동할 수 있다.
도 3을 참조하여 동애등에 유충 수집 절차를 설명하면 다음과 같다.
먼저 사용자에 의해 용기 본체(120)의 내부에 수용된 유기성 폐기물(320)의 상부에 동애등에 유충(310)이 투입된다. 동애등에 유충(310)은 유기성 폐기물(320)을 분해한 후 번데기가 되기 위해 경사면(123)을 따라 이동한다. 경사면(123)의 상단에서 수집부(130)의 측방 개방면(135)을 통과한 동애등에 유충(310)은 이후 하방으로 추락하여 하방 개방면(137)을 통해 소정의 수집통에 수집된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 히터(미도시), 온도센서(미도시), 냉각부(미도시), 온도 차단막(미도시)을 더 포함할 수 있다.
히터는 용기 본체(120)의 측면에 부착되어 주변 온도에 의해 냉각된 용기 본체(120)의 가장자리 온도를 높이는 기능을 한다. 이에 대한 필요성을 설명하면, 동애등에 유충(310)은 50℃ 내지 60℃도에서도 활동을 하지만 35℃ 내지 45℃ 전 또는 후에서 가장 활발히 서식한다. 온도가 약 50℃ 부근으로 올라가면 동애등에 유충(310)은 활동하기 좋은 지점인 낮은 온도를 가지는 외부 접근 지점인 용기 본체(120)의 측면으로 이동하는 경향이 있다.
외부 접근 지점은 외부와 접하여 있기 때문에 상대적으로 온도가 낮게 형성된다. 동애등에 유충(310)이 외부 접근 지점으로 이동하면 측방 개방면(135)으로 이동하여 수집통에 수집되는 비율이 작아지는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 히터가 외부 접근 지점의 온도를 상승시켜서 동애등에 유충(310)이 이러한 지점에 오는 것을 차단할 수 있다. 히터는 용기 본체(120)의 내부 또는 외부 주위에 띠 형상으로 전체적으로 연속되어 부착될 수도 있고, 부분적으로 부착될 수도 있다.
이러한 히터는 겨울에는 주위환경이 영하로 떨어져 동애등에 유충(310)이 활동을 하지 못하게 되어 유기성 폐기물 처리를 할 수 없으므로 용기 본체(120)의 온도를 조절할 수도 있다.
또한, 온도 차단막을 부착하여 용기 본체(120)의 내부가 외부의 온도에 영향 받지 않도록 할 수 있다. 온도 차단막은 스티로폼과 같이 내열성 재료로 형성될 수 있다. 온도 차단막도 용기 본체(120)의 내부 또는 외부 주위에 전체적으로 연속되어 부착될 수도 있고, 부분적으로 부착될 수도 있다.
또한, 동애등에 유충(310)이 주로 활동하는 부분인 용기 본체(120) 상부의 온도가 50℃일 경우 동애등에 유충에 의해 분해된 용기 본체(120)의 중앙 아래부분은 혼합물의 발효 및 공기순환이 안되어 온도가 60℃ 이상으로 올라간다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 분해된 중앙 아래부분에 온도센서를 설치하고 소정의 온도, 예를 들면, 50도 이상이 될 시 냉각부를 이용하여 유기성 폐기물(320)의 온도를 내릴 수 있다. 또한, 다른 실시예에 의하면, 이러한 작업은 작업자가 온도센서에 출력된 온도를 보고 냉각부를 가동하여 온도를 조절할 수도 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 온도센서의 온도를 체크하고, 미리 설정된 기준 온도 이상이 되는 경우 냉각부를 가동하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.
냉각부는 물을 이용하는 스프링쿨러 또는 공기(바람)를 이용하는 쿨링 펜이 될 수 있다. 냉각부는 온도센서가 소정의 온도, 예를 들면, 상온(예를 들면, 25℃)을 나타낼 때까지 용기 본체(120) 내부의 온도를 내릴 수 있다.
용기 본체(120)의 중앙 아래부분의 온도는 용기 본체(120)의 상부와 외부 접근 지점의 온도보다 높게 형성된다. 이들의 온도는 용기 본체(120)의 외부 주위 온도보다는 높게 형성된다. 용기 본체(120)의 중앙 아래부분의 온도가 50℃가 되는 6일마다 냉각부를 가동하여 용기 본체(120)의 내부 온도를 하강킬 수 있다. 스프링쿨러의 물의 양을 크게 하거나, 쿨링 펜에 에어컨 기능을 부착하면 온도 상승 및 하강 주기 또는 폭이 달라질 수 있다. 또한, 물의 양이나 바람의 세기에 따라서 상승 및 하강 주기 또는 폭이 달라질 수 있다.
따라서 히터와 냉각부를 이용하여 동애등에 유충(310)이 서식하기 좋게 용기 본체(120) 내부의 온도(예를 들면, 35℃ 내지 45℃)를 조절할 수 있다.
이상에서 유기성 폐기물 처리 용기를 일반적으로 도시한 도면을 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리 용기를 이용한 사육 장치를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 이하에서 차례대로 설명하며, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.
도 4와 도 5는 상술한 유기성 폐기물 처리 용기를 이용한 장치의 사시도와 측면도이다. 도 4 또는 도 5를 참조하면, 유충 용기층(410), 구조물 본체(420), 유충 이동 통로(430), 상방 수집구(440), 측방 수집구(443, 446), 본체 다리부(450), 유충 배출구(453), 유충 배출면(456), 수집통(510)이 도시된다.
구조물 본체(420)는 여러 층으로 형성되며, 각 층에는 상술한 복수개의 유충 사육 용기의 집합체인 유충 용기층(410)이 마련된다. 도 4를 참조하면, 유충 용기층(410)은 세 개의 사육 용기를 포함하고 있으나, 그 수에 본 발명이 제한되지 않음은 당연하다.
구조물 본체(420)의 각 층에 유충 용기층(410)이 놓일 경우 각 층의 주변부에는 각 사육 용기로부터 배출된 유충이 이동할 수 있는 유충 이동 통로(430)가 형성될 수 있다. 유충 이동 통로(430)는 별도의 홈으로 형성되거나 또는 유충 용기층(410)과 구조물 본체(420)의 측면 벽에 의해 구획된 영역이 될 수 있다.
본체 다리부(450)는 전체적으로 구조물 본체를 지지하고, 유충 용기층(410)으로부터 토출된 동애등에 유충이 이동하여 수집될 수 있도록 통공이 형성된다. 통공은 상부로부터 하부까지 형성된다. 통공의 상단인 상방 수집구(440)와 중간층의 측방 수집구(443, 446)는 각 층의 유충 이동 통로(430)와 연결된다. 상방 수집구(440)는 구조물 본체(420)의 최상층과 본체 다리부(450)가 결합하는 부분에 형성된다. 측방 수집구(443, 446)는 그 아래 층에서 본체 다리부(450)의 측면에 형성된다.
본체 다리부(450)의 하단에는 유충 배출구(453)가 형성된다. 상부에서 상방 수집구(440)와 측방 수집구(443, 446)를 통해 이동한 동애등에 유충은 하부의 유충 배출면(456)에 낙하한 후 유충 배출구(453)를 통해 배출된다. 유충 배출면(456)은 유충이 유충 배출구(453)를 통해 배출될 수 있도록 유충 배출구(453) 쪽으로 낮게 기울어질 수 있다.
유충 배출구(453)가 본체 다리부(450)의 측면, 유충 배출면(456)이 본체 다리부(450)의 하면 방향에 형성된 경우를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 당연하다. 예를 들면, 유충 배출구(453)가 본체 다리부(450)의 하면에 형성되고, 별도의 유충 배출면(456)이 형성되지 않은 경우 상방 수집구(440)와 측방 수집구(443, 446)를 통해 이동한 동애등에 유충은 본체 다리부(450)의 하방으로 바로 낙하할 수 있다. 이 경우 구조물 본체(420)를 지지할 수 있는 다리부가 별도로 마련되거나 복수의 본체 다리부(450) 중 일부의 다리부가 구조물 본체(420)를 지지하도록 형성될 수 있다.
수집통(510)은 유충 배출구(453) 및 유충 배출면(456)을 통해 배출된 유충을 모을 수 있는 박스와 같은 통이다. 수집통(510)은 본체 다리부(450)의 하부에 결합하며, 이와 탈부착가능하도록 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 유충 배출면(456)이 본체 다리부(450)의 측면으로 유충을 배출하는 경우 수집통(510)은 본체 다리부(450)의 측면에 마련될 수 있다
또한, 다른 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 동애등에 유충은 본체 다리부(450)의 하방으로 바로 낙하하는 경우 수집통(510)은 본체 다리부(450)의 하방에 위치할 수 있다. 이러한 실시예에서도 상술한 히터, 온도센서, 냉각부, 온도 차단막이 적용될 수 있음은 당연하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 동애등에 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치의 실험예를 구체적인 데이터를 참조하여 설명한다.
대조구와 처리구에 대해 음식물 쓰레기 분해시 발생하는 암모니아 가스의 농도를 비교하여 살펴보면 다음 표 2와 같다.
(단위 : ppm)
| 구분 | 1일째 | 3일째 | ||||
| 대조구 | 처리구1 | 처리구2 | 대조구 | 처리구1 | 처리구2 | |
| 암모니아 | 1.4 | 100.7 | 113.9 | 203.4 | 424.9 | 386.7 |
표 2. 암모니아 발생농도
대조구는 음식물 쓰레기와 톱밥의 조합, 처리구1은 음식물 쓰레기, 톱밥 및 동애등에 유충의 조합, 처리구2는 음식물 쓰레기, 톱밥, 동애등에 유충 및 미생물의 조합이다. 여기서, 투입된 미생물은 효모(yeast)이고, 투입된 동애등에 유충의 개수는 5000마리이며, 사용한 음식물 쓰레기는 1일당 10kg이고, 톱밥은 수분조절 및 발효를 도와주는 기능을 수행한다. 대조구와 처리구에 사용된 용기의 크기는 1,200mm*600mm*200mm이다.
초기 음식물 쓰레기의 암모니아 농도를 조사한 결과 1일째에는 대조구에서 1.4ppm, 처리구1에서 100.7ppm 및 처리2구에서 113.9ppm으로 대조구를 제외하고 매우 높은 농도를 보였다. 또한, 3일째에는 대조구에서 203.4ppm, 처리구1에서 424.9ppm 및 처리2구에서 386.7ppm의 암모니아가 발생하였다.
이와 같은 농도의 차이는 대조구보다 처리구1, 2의 음식물이 빠르게 분해되고 있으며, 이는 동애등에의 유충에 의한 영향임을 나타낸다. 동애등에 유충에 의해 분해될 때 발효 및 음식물의 물성변성으로 인한 암모니아의 발생은 처리과정 중 초기에 상대적으로 높게 발생하였다.
특히, 동애등에는 겨울에 유충이 서식할 수 없으므로 4계절 온, 습도 조절이 가능할 수 있도록 구조를 만들고, 암모니아 발생을 억제하기 위하여 살균정화 및 전기전자의 화학반응 또는 내부와 외부의 공기를 교환하는 열교환 공조시스템 등 암모니아 발생을 억제 완화할 수 있는 보편화된 시스템을 추가 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의해 배출된 분변토는 비효성이 탁월하여 농경지, 원예, 과수원 등의 경작에 유용하게 이용될 수 있는 바 음식물 쓰레기로부터 얻은 변환 산물의 성분을 분석하면 다음 표 3과 같다.
| 시료명 | N (ppm) | pH | T-N (ppm) | T-P (ppm) | K (mg/L) | Cr (mg/L) | Cu (mg/L) | Ni (mg/L) | Cd (mg/L) | Pb (mg/L) | Zn (mg/L) |
| 대조구1 | 3.640 | 5.68 | 30,591 | 2988 | 7645.1 | 17.410 | 6.32 | 1.602 | 0.047 | 0.756 | 47.02 |
| 대조구2 | 2.149 | 5.95 | 16,091 | 1708 | 4663.7 | 14.660 | 4.93 | 1.480 | 0.114 | 1.779 | 26.38 |
| T1-1 | 1.276 | 7.88 | 8,204 | 2032 | 4390.1 | 15.020 | 7.93 | 1.765 | 0.135 | 0.690 | 29.09 |
| T1-2 | 1.129 | 7.99 | 7,421 | 2079 | 4830.7 | 14.520 | 11.09 | 2.191 | 0.112 | -0.032 | 26.40 |
| T2-1 | 1.319 | 7.89 | 8,106 | 1772 | 5295.9 | 14.810 | 6.05 | 2.551 | 0.052 | -1.970 | 23.58 |
| T2-2 | 1.136 | 7.96 | 7,813 | 1499 | 5247.5 | 23.470 | 11.61 | 2.865 | 0.128 | -0.356 | 30.04 |
표 3. 음식물 쓰레기 분해산물의 퇴비 성분 분석
대조구1은 음식물 쓰레기, 대조구2는 음식물 쓰레기와 톱밥의 조합, T1은 음식물 쓰레기, 톱밥 및 동애등에 유충의 조합, T2는 음식물 쓰레기, 톱밥, 동애등에 유충 및 미생물의 조합이다. T1-1과 T1-2는 T1의 실험례이며, T2-1과 T2-2는 T2의 실험례이다.
동애등에 유충이 분해한 음식물 쓰레기 분해 산물인 분변토의 성분 분석 결 과, 질소 함량과 질소 총량(T-N) 함량 모두 동애등에를 처리한 경우가 대조구1, 2에 비해 월등히 낮아졌다. T1에서 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 대조구1에서 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량에 비해 각각 30% ~ 40%, 20% ~ 30% 정도로 낮아졌으며, 이는 비료로서 더욱 좋은 성분을 가지고 있음을 의미한다.
또한 동애등에 유충과 미생물 처리를 동시에 한 경우도 같은 결과를 나타낸다. 또한, pH를 살펴보면, 음식물 쓰레기의 분해 산물이 대조구1, 2에서 산성인데 비해 동애등에 유충을 이용하여 분해한 경우 중성 또는 약 알칼리성으로 변화되어, 음식물 쓰레기의 분해 산물의 퇴비화에 적합한 결과를 보였다.
또한, 음식물 쓰레기 처리 후 생산된 동애등에 유충 및 번데기의 성분을 분석하면 다음 표 4와 같다.
| 구 분 | 수분 (%) | 회분 (%) | 조지방 (%) | 조단백 (%) | 조섬유 (%) | 에너지 (kcal/kg) |
| 유 충 | 5.77 | 6.13 | 16.71 | 43.42 | 5.74 | 6,119.4 |
| 번데기 | 6.14 | 6.55 | 26.93 | 46.42 | 10.62 | 6,163.7 |
표 4. 유충 및 번데기의 일반성분
수분함량은 동결건조 후 분석단계에서 함량이다. 동애등에 유충의 사료적 가치를 평가하기 위해 일반 성분을 분석한 결과, 조단백질이 43.42%로 대두박과 비슷한 수준의 높은 단백질 값을 보였으며 에너지도 매우 높은 결과를 보였다.
동애등에 번데기의 경우 유충과 유사한 결과값을 보였으며, 조지방, 조단백, 조섬유 등에서 유충의 경우 보다 다소 높게 나타났다.
상기한 바에서, 본 발명의 유충 사육 장치는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기의 내부 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 용기의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치의 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 덮개 체망 110 : 덮개 살대
120 : 용기 본체 123 : 경사면
126 : 비경사면 130 : 수집부
135 : 측방 개방면 137 : 하방 개방면
310 : 동애등에 유충 320 : 유기성 폐기물
Claims (17)
- 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체;상기 용기 본체의 경사면의 외부 측면에 형성되며, 상기 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 상기 경사면과 연결된 측방 개방면이 하방 개방면보다 큰 테이퍼 형상을 가진 수집부; 및상기 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 제1항에 있어서,상기 용기 본체의 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈; 및상기 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 상기 수집부의 측방 개방면에 도달하도록 상기 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 상기 경사홈과 상기 측방 개방면에 연결되는 측면 상부홈을 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체;상기 용기 본체의 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈; 및상기 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 도달하도록 상기 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 상기 경사홈에 연결되는 측면 상부홈을 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 제3항에 있어서,상기 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 용기 본체의 경사면이 상기 용기 본체의 밑면과 형성하는 각은 10° 내지 80° 인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 경사면이 형성된 측면은 두개이며, 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 제1항에 있어서,상기 동애등에 유충의 서식시 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 상기 동애등에 유충이 없이 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량에 비해 각각 30% ~ 40%, 20% ~ 30%인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 용기.
- 상면이 개방되고, 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련된 용기 본체와; 상기 용기 본체의 경사면의 외부 측면에 형성되며, 상기 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집되도록 상기 경사면과 연결된 측방 개방면이 하방 개방면보다 큰 테이퍼 형상을 가진 수집부와; 상기 용기 본체의 상면을 개폐할 수 있는 용기 덮개를 포함하는 유기성 폐기물 처리 용기;상기 복수의 유기성 폐기물 처리 용기를 층별로 수용하는 구조물 본체;상기 구조물 본체를 지지하고, 상기 수집부의 하방 개방면으로부터 토출된 동애등에 유충이 이동하여 수집될 수 있도록 통공이 형성된 본체 다리부; 및상기 본체 다리부의 하부에 결합하며, 상기 본체 다리부의 통공을 통해 이동한 동애등에 유충을 수집하는 수집통을 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 유기성 폐기물 처리 용기는,상기 용기 본체의 경사면이 아닌 비경사 측면에 기울어져 형성된 경사홈; 및상기 경사홈을 통해 이동한 동애등에 유충이 상기 수집부의 측방 개방면에 도달하도록 상기 용기 본체의 비경사 측면의 상부에 형성되며 상기 경사홈과 상기 측방 개방면에 연결되는 측면 상부홈을 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 용기 본체의 경사면이 상기 용기 본체의 밑면과 형성하는 각은 10° 내지 80°인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 수집통은 상기 본체 다리부와 탈부착가능한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 동애등에 유충의 서식시 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질 소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 상기 동애등에 유충이 없이 유기성 폐기물로부터 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량에 비해 각각 30% ~ 40%, 20% ~ 30%인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 용기 본체의 내부 공간의 온도를 하강시키는 냉각부를 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항 또는 제13항에 있어서,상기 용기 본체의 내부 공간의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서를 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제14항에 있어서,상기 온도센서가 미리 설정된 온도 이상의 온도를 출력하는 경우 상기 냉각부를 가동하는 온도 제어부를 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 용기 본체의 측면에 부착되어 상기 용기 본체 내부의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
- 제8항에 있어서,상기 용기 본체의 측면에 부착되어 상기 용기 본체의 외부와 내부의 열 흐름을 차단하는 온도 차단막을 더 포함하는 유기성 폐기물 처리 장치.
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