KR20090121779A - 동애등에 유충을 이용한 연속형 유기성 폐기물 처리 장치 - Google Patents

Abstract

동애등에 유충(Blacksoldier fly : BSF)을 이용한 연속형 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 마련되며, 상부 테두리에 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 이동할 수 있는 상부홈이 형성된 본체부, 본체부의 밑면에 형성되며, 동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토를 외부에 배출하기 위한 분변토 배출부 및 상부홈에 결합하며, 상부홈을 통해 이동한 동애등에 유충을 수집하는 유충 수집통을 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치는 동애등에 유충을 이용하여 음식물 쓰레기 및 가축분과 같은 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해하고 사료로 사용가능한 동애등에 유충을 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.

유기성 폐기물, 동애등에, 유충, 연속형 장치, 친환경.

Description

동애등에 유충을 이용한 연속형 유기성 폐기물 처리 장치{Automatic apparatus for treatment of organic waste using BSF larva}

본 발명은 곤충 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치에 관한 것으로, 특히 동애등에(Black soldier fly : BSF) 유충을 이용한 연속형 유기성 폐기물 처리 장치에 관한 것이다.

현재 가정, 식당 등에서 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 그대로 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, 집파리 유충과 같은 생물을 이용하여 유기성 폐기물 처리 시스템이 개발되었다. 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 유충 사육을 연속적으로 할 수 있고 노숙유충을 자동으로 수집될 수 있는 동애등에 유충 자동사육 장치를 개발하여 노동력을 절감할 수 있는 자동화 처리 장치가 필요하다.

본 발명은 동애등에 유충을 이용하여 음식물 쓰레기 및 가축분과 같은 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 동애등에 유충이 번데기 단계로 진입하기 전 건조한 장소로 이동하는 생리적 습성을 이용하여 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해하는 동애등에 유충 및 그 번데기를 효율적으로 생산하는 연속형 유기성 폐기물 처리 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 마련되며, 상부 테두리에 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 이동할 수 있는 상부홈이 형성된 본체부, 본체부의 밑면에 형성되며, 동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토를 외부에 배출하기 위한 분변토 배출부, 상부홈에 결합하며, 상부홈을 통해 이동한 동애등에 유충을 수집하는 유충 수집통을 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치가 제공된다.

분변토 배출부는, 축회전시 분변토를 본체부의 하부로 배출하는 헬리컬 블레이드 및 헬리컬 블레이드의 일단에 형성되는 기어부를 포함하는 구동 롤러와 종동 롤러를 포함하며, 구동 롤러의 일단에 구동 롤러를 회전시키기 위한 회전 조작부가 형성되고, 종동 롤러의 기어부는 구동 롤러의 기어부에 의해 구동될 수 있다.

또한, 분변토 배출부는, 축회전시 분변토를 본체부의 하부로 배출하기 위해 축방향으로 일체로 형성된 복수의 축방향 날개부 및 축방향 날개부의 축의 일단에 형성되는 기어부를 포함하는 구동 롤러와 종동 롤러를 포함하며, 구동 롤러의 일단에 구동 롤러를 회전시키기 위한 회전 조작부가 형성되고, 종동 롤러의 기어부는 구동 롤러의 기어부에 의해 구동될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 본체부의 내부를 소정의 간격으로 구분하는 차단막을 더 포함하며, 본체부 밑면에는 차단막에 의해 구분된 간격마다 분변토를 본체부의 하부로 배출하기 위한 배출홀이 형성될 수 있다. °°

경사면이 본체부의 밑면과 형성하는 각도는 10° 내지 80°일 수 있고, 유충 수집통은 상부홈과 탈부착가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 분변토 배출부의 하부에 위치하며, 배출된 분변토를 이송시키기 위한 이송 롤러를 더 포함할 수 있다.

본체부의 경사면이 아닌 측면에 상부홈에 연결되는 경사홈이 기울어져 형성될 수 있고, 헬리컬 블레이드의 직경은 분변토가 밀려가는 방향으로 갈수록 커질 수 있다.

동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 동애등에 유충이 없이 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 장치는 본체부의 내부 공간의 온도를 하강시키는 냉각부 및/또는 본체부의 내부 공간의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 온도센서가 미리 설정된 온도 이상의 온도를 출력하는 경우 냉각부를 가동하는 온도 제어부 및/또는 본체부 측면에 부착되어 본체부 내부의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 본체부 측면에 부착되어 본체부의 외부와 내부의 열 흐름을 차단하는 온도 차단막 및/또는 본체부 내부 측면에 부착되어 동애등에 유충이 분변토 배출부에 접근하는 것을 차단하는 유충 차단막을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 동애등에를 이용한 연속형 유기성 폐기물 처리 장치는 동애등에 유충을 이용하여 음식물쓰레기 및 가축분과 같은 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해할 수 있으며, 연속적으로 유기성 폐기물을 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치는 유기성 폐기물을 친환경적으로 분해하는 동애등에의 노숙유충을 효율적으로 대량 수집할 수 있는 효과가 있으며, 동애등에가 처리한 유기성 폐기물 변환물을 자동으로 수거하여 퇴비로 활용할 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 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지 다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본체부의 측면에 형성된 경사면(110), 본체부의 상부홈(120), 차단막(130), 종동 롤러 기어(140), 회전 조작부(150), 유충 수집통(160), 이송 롤러(170), 분변토 수집통(180) 및 본체 다리부(190)가 도시된다.

동애등에 유충은 번데기가 되기 전에 외부의 건조한 조건을 찾아서 경사진 높은 곳으로 이동하는 습성이 있다. 따라서 본체부는 상면이 개방되고, 충분히 유기성 폐기물로부터 영양분을 섭취한 동애등에 유충이 번데기가 되기 전에 올라갈 수 있도록 하나 이상의 측면에 경사면(110)이 형성된다.

본체부는 그 둘레의 형상이 다각형(삼각형, 사각형 등), 원형 또는 타원이 될 수 있다. 본체부의 둘레가 원형 또는 타원인 경우 깔데기와 같이 테이퍼 형상의 경사면이 형성될 수 있다.

여기서, 경사면(110)과 본체부의 밑면간에 형성된 각은 경사면(110)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(110)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(넓은공간 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 급상승하며, 수집량이 70° 이하가 되는 경우 90%이상이 된다. 따라서 경사면(110)의 각도를 10° 내지 80°로 설정하는 경우 수집량과 부피면에서 효율적으로 유충 수집이 가능하다.

경사면(110)은 본체부의 밑면부터 상부까지 형성되거나 또는 동애등에 유충이 생장하는 분변토의 상면부터 본체부의 상부까지 형성될 수도 있다.

본체부의 내부에는 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련되며, 이곳에 유기성 폐기물이 동애등에 유충과 같이 넣어진다. 유기성 폐기물은 미리 잘게 절단되거나 뼈와 같이 분해되지 않는 요소가 제거된 후 넣어질 수 있다. 이를 위해 이러한 분쇄기 또는 음식물 쓰레기 처리 장치와 같은 시스템이 본 발명의 유기성 폐기물 처리 장치의 일측에 마련될 수도 있다.

본체부의 상부 테두리에는 경사면(110)을 통해 이동한 동애등에 유충이 이동할 수 있는 상부홈(120)이 형성된다. 본체부의 내부 공간은 차단막(130)에 의해 소정의 간격으로 구분될 수 있다. 이 경우 본체부의 하면에는 차단막(130)에 의해 구분된 간격마다 분변토를 본체부의 하부로 배출하기 위한 배출홀이 형성될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3a를 참조하여 설명한다.

본체부의 밑면에는 동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토를 외부에 배출하기 위한 분변토 배출부가 마련된다. 도 1을 참조하면, 분변토 배출부는 구동 롤러(구동 롤러의 일단에 형성된 회전 조작부(150))와 종동 롤러(종동 롤러의 일단에 형성된 종동 롤러 기어(140))로 구성된 경우가 도시된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 설명한다.

이송 롤러(170)는 분변토 배출부의 하부에 위치하며, 배출된 분변토를 특정 방향으로 이송시킨다. 즉, 이송 롤러(170)는 미리 준비된 분변토 수집통(180)에 분변토를 모으기 위해서 분변토 배출부의 하부에서 배출된 분변토를 이송시킨다. 따라서 이송 롤러(170)를 이용하는 경우 분변토를 특정 위치에서 받을 수 있는 장점이 있다.

만일, 이송 롤러(170)가 구비되지 않는 경우 분변토 배출부의 하부에 분변토 수집통(180)을 직접 위치시켜 분변토를 받을 수도 있다. 이 경우 분변토 배출부의 하부를 아래 방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 만들고, 그 최하단에 분변토 수집통(180)을 위치시켜 분변토를 받을 수 있다.

본체 다리부(190)는 본체부(100)를 지지한다. 본체 다리부(190)에 의해 분변 토 배출부와 지면은 소정 간격 이격될 수 있으며, 따라서 분변토의 지면을 향한 배출이 가능하다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 본체 다리부(190)는 생략될 수 있으며, 그 대신 분변토 배출부로부터 배출되는 분변토를 직접 받을 수 있는 분변토 수집통(180)이 본체부 하부에 결합될 수도 있다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 본체 다리부(190)는 본체부를 지지하고, 상부홈(120)을 통해 이동한 동애등에 유충이 수집될 수 있도록 내부에 통공이 형성될 수도 있다. 이 경우 유충 수집통(160)은 본체 다리부(190)의 일단에 결합되며, 도 1에서와 같이 별도로 상부홈(120)과 유충 수집통(160)을 연결하기 위한 연결관은 생략될 수 있다.

유충 수집통(160)은 본체부의 상부홈(120)에 결합하며, 본체부의 상부홈(120)을 통해 이동한 동애등에 유충이 유충 수집통(160)에 수집된다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 본체부의 경사면(110)이 아닌 측면에 상부홈(120)에 연결되는 경사홈이 기울어져 형성될 수 있다. 예를 들면, 본체부의 내부 측면이 경사면(110)이 아닌 경우 그 경사면이 아닌 측면에 동애등에 유충이 통과할 수 있을 정도의 폭을 가지는 경사홈이 기울어져 형성될 수 있다. 이러한 경사홈은 경사면(110)과 같이 본체부의 밑면과 소정의 각도를 형성할 수 있으며, 이러한 각도는 동애등에 유충이 올라갈 수 있도록 가파르지 않으면서 효율적인 수집이 가능하도록 하는 각도가 될 수 있다. 본체부에 경사면(110)이 형성되지 않은 경우에도 동애등에 유충은 이러한 경사홈을 통해 수집될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 분변토 배출부의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 구동 롤러 기어(210), 헬리컬 블레이드(215), 종동 롤러 기어(220, 140), 종동 롤러축(225, 145), 회전 조작부(150)가 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다.

구동 롤러 기어(210)는 인접한 종동 롤러 기어(220)와 구동을 위해 결합한다. 여기서, 결합하는 방법은 다양할 수 있으며, 예를 들면, 치합 결합, 구름 결합 등이 될 수 있다.

또한, 복수의 종동 롤러 기어(220, 140)들도 서로 치합 결합한다. 구동 롤러 기어(210)의 일단에는 회전 조작부(150)가 결합된다. 회전 조작부(150)는 사용자의 수동 또는 제어 시스템에 의해 축을 중심으로 종동 롤러를 회전시키기 위한 수단이다.

도 2에서는 원형의 회전 조작부(150)를 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 회전 조작부(150)는 레버도 될 수 있으며, 종동 롤러를 회전시킬 수 있는 형상이면 본 발명에 적용될 수 있음은 당연하다.

또한, 회전 조작부(150)는 수동으로 사용자에 의해 조작되어 회전될 수도 있고, 전자 또는 자동 제어 장치에 의해 회전될 수도 있다. 예를 들면, 회전 조작부(150)에 시간을 측정하는 타이머, 회전 조작부(150)의 회전을 구동하는 모터, 일정한 시간을 주기로 모터의 회전을 제어하는 제어부를 연결하여, 일정한 시간을 주기로 회전 조작부(150)를 회전시켜서 분변토를 배출시킬 수도 있다.

헬리컬 블레이드(215)는 구동 롤러 기어(210)의 회전시 기어 방향으로 물결 치도록 나선형으로 회전한다. 이러한 헬리컬 블레이드(215)는 구동 롤러 및 종동 롤러에 형성된다. 따라서 회전 조작부(150)의 구동에 의해 회전되는 구동 롤러 및 종동 롤러의 회전 시 헬리컬 블레이드(215)에 의해 생성된 분변토가 본체부에서 하부로 배출된다.

헬리컬 블레이드(215)의 형상은 반드시 일체로 형성될 필요는 없다. 예를 들면, 헬리컬 블레이드(215)의 중간에서 부분적으로 홈이 형성되거나, 또는 롤러의 축에 헬리컬 블레이드의 배열을 가진 핀이 형성되어도 본 발명에서 설명하는 헬리컬 블레이드(215)에 포함될 수 있다.

이하에서는 도 3a를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 작동을 설명한다. 도 3b는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 작동시 형성되는 온도와 시간에 대한 상관 그래프이다.

먼저, 사용자에 의해 본체부(100)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(110)을 따라 이동한 후 유충 수집통(160)에 수집된다.

이후 유기성 폐기물(320)로부터 생성된 분변토는 헬리컬 블레이드(215)에 의해 본체부 밑면에 형성된 배출홀(350)로 배출된다. 여기서, 배출홀(350)은 차단막(330)에 의해 구분된 각 구역에서 헬리컬 블레이드(215)에 의해 이동하는 방향의 말단에 형성될 수 있다. 헬리컬 블레이드(215)가 특정 방향으로 분변토를 밀면서 배출하는 경우 분변토가 고르게 배출될 수 없는 문제점이 발생할 수 있으므로, 이 경우 차단막(330)을 이용하여 소정의 간격마다 분변토가 본체부의 하부로 배출될 수 있도록 한다. 배출홀(350)은 차단막(330)의 하부에 형성될 수 있다. 이 경우 헬리컬 블레이드(215)에 형성된 고랑, 즉, 블레이드 사이에서 새는 분변토를 본체부 밑면이 막을 수 있으며, 배출홀(350)이 형성된 위치에서만 분변토를 배출할 수 있다.

히터(360)는 본체부(100)의 측면에 부착되어 주변 온도에 의해 냉각된 본체부(100)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 지점(D, E)으로 이동하는 경향이 있다.

외부 접근 지점(D, E)은 외부와 접하여 있기 때문에 상대적으로 온도가 낮게 형성되고 이는 도 3b에 표시되었다. 중심부(F)의 온도가 올라가면, 동애등에 유충(310)이 유충처리구(A, B, C) 및 외부 접근 지점(D, E)으로 이동한다. 동애등에 유충(310)이 외부 접근 지점(D, E)으로 이동하면 분변토 배출부 또는 배출홀(350)로 떨어지거나 유충 수집통(160)에 수집되는 비율이 작아지는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 히터(360)가 외부 접근 지점(D, E)의 온도를 상승시켜서 동애등에 유충(310)이 이러한 지점에 오는 것을 차단할 수 있다. 히터(360)는 본체부(100)의 내부 또는 외부 주위에 띠 형상으로 전체적으로 연속되어 부착될 수도 있고, 부분 적으로 부착될 수도 있다.

이러한 히터(360)는 겨울에는 주위환경이 영하로 떨어져 동애등에 유충(310)이 활동을 하지 못하게 되어 유기성 폐기물 처리를 할 수 없으므로 본체부(100)의 온도를 조절할 수도 있다.

또한, 온도 차단막(370)을 부착하여 본체부(100)의 내부가 외부의 온도에 영향 받지 않도록 할 수 있다. 온도 차단막(370)은 스티로폼과 같이 내열성 재료로 형성될 수 있다. 온도 차단막(370)도 본체부(100)의 내부 또는 외부 주위에 전체적으로 연속되어 부착될 수도 있고, 부분적으로 부착될 수도 있다.

또한, 동애등에 유충(310)이 분변토 배출부 또는 배출홀(350)로 떨어지지 않게 하기 위해서 외부 접근 지점(D, E)에 유충 차단막(380)을 부착할 수 있다. 유충 차단막(380)은 헬리컬 블레이드(215)의 상부 및 본체부(100)의 측면에 판상의 형상을 가지고 부착될 수 있다.

또한, 동애등에 유충(310)이 주로 활동하는 부분(A, B, C)의 온도가 50℃일 경우 동애등에 유충에 의해 분해된 본체부(100)의 중앙 아래부분(F)은 혼합물의 발효 및 공기순환이 안되어 온도가 60℃ 이상으로 올라간다. 이러한 형상을 방지하기 위해서 분해된 중앙 아래부분(F)에 온도센서(미도시)를 설치하고 소정의 온도, 예를 들면, 50도 이상이 될시 냉각부(390)를 이용하여 유기성 폐기물(320)의 온도를 내릴 수 있다. 또한, 다른 실시예에 의하면, 이러한 작업은 작업자가 온도센서에 출력된 온도를 보고 냉각부(390)를 가동하여 온도를 조절할 수도 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리 장치는 온도센서의 온 도를 체크하고, 미리 설정된 기준 온도 이상이 되는 경우 냉각부(390)를 가동하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.

냉각부(390)는 물을 이용하는 스프링쿨러 또는 공기(바람)를 이용하는 쿨링 펜이 될 수 있다. 냉각부(390)는 온도센서가 소정의 온도, 예를 들면, 상온(예를 들면, 25℃)을 나타낼 때까지 본체부(100) 내부의 온도를 내릴 수 있다.

도 3b를 참조하면, 본체부(100)의 중앙 아래부분(F)의 온도는 유충처리구(A, B, C)와 외부 접근 지점(D, E)의 온도보다 높게 형성된다. 이들의 온도는 본체부(100)의 외부 주위 온도보다는 높게 형성된다. 온도는 6일을 주기로 상승과 하강을 반복하는데, 이는 본체부(100)의 중앙 아래부분(F)의 온도가 50℃가 되는 6일(5일, 11일, 17일)마다 냉각부(390)를 가동하여 본체부(100)의 내부 온도를 하강시켰기 때문이다. 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 히터(360)와 냉각부(390)를 이용하여 동애등에 유충(310)이 서식하기 좋게 본체부(100) 내부의 온도(예를 들면, 35℃ 내지 45℃)를 조절할 수 있다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 헬리컬 블레이드(215)의 하부는 전체가 개방되어 분변토는 직접 이송 롤러(170)에 배출될 수도 있다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 헬리컬 블레이드(215) 단면의 직경은 분변토가 밀려가는 방향으로 갈수록 커질 수 있다. 예를 들면, 헬리컬 블레이드(215)가 회전하여 분변토가 본체부 내부에서 특정 방향(예를 들면, 헬리컬 블레이드(215)의 축 방향)으로 밀리면, 그 방향에 분변토가 많이 쌓일 수 있으므로, 해당 부분에서 헬리컬 블레이드(215)의 직경(예를 들면, 블레이드의 길이)을 크게 형성하여 상대적으로 더 많은 분변토를 배출시킬 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치에 대한 사시도, 분변도 배출부의 사시도 및 작동 처리도이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본체부의 측면에 형성된 경사면(410), 본체부의 상부홈(420), 종동 롤러 기어(440), 회전 조작부(450), 유충 수집통(460), 이송 롤러(470), 분변토 수집통(480) 및 본체 다리부(490)가 도시된다. 상술한 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

분변토 배출부는 축회전시 분변토를 본체부(400)의 하부로 배출하기 위해 축방향으로 일체로 형성된 복수의 축방향 날개부(515)를 포함한다. 일체로 형성된다는 의미는 축방향으로 길게 형성되어 있음을 의미하며, 그 중간이 부분적으로 끊어져 있는 형상을 포함할 수 있음은 당연하다. 여기서, 중간이 부분적으로 끊어져 있는 경우 인접한 롤러의 축방향 날개부 또는 같은 롤러의 인접한 축방향 날개부가 그 끊어진 중간 영역에 대해 분변토를 밀 수 있도록 치합 결합 형태로 형성될 수 있다.

회전 조작부(450)에 의해 구동 롤러가 축을 중심으로 회전하면, 축방향 날개부(515)는 본체부(400) 내부의 유기성 폐기물을 회전 방향으로 밀어서 본체부(400) 하부로 배출할 수 있다.

구동 롤러의 일단에 형성된 구동 롤러 기어(510)는 인접한 종동 롤러의 일단에 형성된 종동 롤러 기어(520)와 치합 결합한다. 또한, 복수의 종동 롤러 기어(525, 445)들도 서로 치합 결합한다. 축방향 날개부(515)는 구동 롤러와 종동 롤러에 모두 형성된다. 또한, 축방향 날개부(515)는 인접한 롤러와 물리적으로 마찰되지 않도록 그 길이가 정해질 수 있다. 즉, 축방향 날개부(515)의 축과 수직한 방향의 길이는 종동 롤러 기어(525)의 반지름에서 종동 롤러축(520)의 반지름을 뺀 값보다 작을 수 있다. 이러한 실시예에 의해서 분변토는 본체부(400) 하방으로 효율적으로 배출될 수 있다. 상술한 히터, 온도 차단막, 온도 제어부, 유충 차단막, 냉각부가 본 실시예에도 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 미생물 의 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 결과, 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 유기성 폐기물은 분변토 배출부의 구성을 실시예에 따라 기술하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 분변토 배출부를 다른 구성으로 하더라도 전체적인 작용 및 효과에는 차이가 없다면 이러한 다른 구성은 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있으며, 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 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 분변토 배출부의 사시도.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 작동 처리도.

도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 작동시 형성되는 온도와 시간에 대한 관계 그래프.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 사시도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 분변토 배출부의 사시도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속형 유기성 폐기물 처리 장치의 작동 처리도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본체부 110 : 본체부의 경사면

120 : 본체부의 상부홈 130 : 차단막

140 : 종동 롤러 기어 150 : 회전 조작부

160 : 유충 수집통 170 : 이송 롤러

180 : 분변토 수집통 190 : 본체 다리부

310 : 동애등에 유충 320 : 유기성 폐기물

350 : 배출홀 360 : 히터

370 : 온도 차단막 380 : 유충 차단막

390 : 냉각부

Claims (16)

1. 상면이 개방되고, 하나 이상의 측면에 경사면이 형성되며, 내부에 동애등에 유충이 서식할 수 있는 공간이 마련되며, 상부 테두리에 상기 경사면을 통해 이동한 동애등에 유충이 이동할 수 있는 상부홈이 형성된 본체부;

   상기 본체부의 밑면에 형성되며, 상기 동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토를 외부에 배출하기 위한 분변토 배출부; 및

   상기 상부홈에 결합하며, 상기 상부홈을 통해 이동한 동애등에 유충을 수집하는 유충 수집통을 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분변토 배출부는,

   상기 축회전시 상기 분변토를 상기 본체부의 하부로 배출하는 헬리컬 블레이드; 및

   상기 헬리컬 블레이드의 일단에 형성되는 기어부를 포함하는 구동 롤러와 종동 롤러를 포함하며,

   상기 구동 롤러의 일단에 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 회전 조작부가 형성되고, 상기 종동 롤러의 기어부는 상기 구동 롤러의 기어부에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 분변토 배출부는,

   상기 축회전시 상기 분변토를 상기 본체부의 하부로 배출하기 위해 축방향으로 일체로 형성된 복수의 축방향 날개부; 및

   상기 축방향 날개부의 축의 일단에 형성되는 기어부를 포함하는 구동 롤러와 종동 롤러를 포함하며,

   상기 구동 롤러의 일단에 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 회전 조작부가 형성되고, 상기 종동 롤러의 기어부는 상기 구동 롤러의 기어부에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 본체부의 내부를 소정의 간격으로 구분하는 차단막을 더 포함하며,

   상기 본체부 밑면에는 상기 차단막에 의해 구분된 간격마다 상기 분변토를 상기 본체부의 하부로 배출하기 위한 배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 경사면이 상기 본체부의 밑면과 형성하는 각도는 10° 내지 80°인 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 유충 수집통은 상기 상부홈과 탈부착가능한 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 분변토 배출부의 하부에 위치하며, 상기 배출된 분변토를 이송시키기 위한 이송 롤러를 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 본체부의 경사면이 아닌 측면에 상기 상부홈에 연결되는 경사홈이 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
9. 제2항에 있어서,

   상기 헬리컬 블레이드의 직경은 분변토가 밀려가는 방향으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 동애등에 유충의 서식시 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량은 상기 동애등에 유충이 없이 발생하는 분변토의 질소(N) 함량과 질소 총량(T-N)의 함량에 비해 각각 30% ~ 40%, 20% ~ 30%인 것을 특징으로 하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 본체부의 내부 공간의 온도를 하강시키는 냉각부를 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
12. 제1항 또는 제11항에 있어서,

    상기 본체부의 내부 공간의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서를 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 온도센서가 미리 설정된 온도 이상의 온도를 출력하는 경우 상기 냉각부를 가동하는 온도 제어부를 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 본체부 측면에 부착되어 상기 본체부 내부의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
15. 제1항에 있어서,

    상기 본체부 측면에 부착되어 상기 본체부의 외부와 내부의 열 흐름을 차단하는 온도 차단막을 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처리 장치.
16. 제1항에 있어서,

    상기 본체부 내부 측면에 부착되어 상기 동애등에 유충이 상기 분변토 배출부에 접근하는 것을 차단하는 유충 차단막을 더 포함하는 연속형 유기성 폐기물 처 리 장치.

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