KR20160021624A - 유기성 폐기물 호기 발효건조장치와 이를 이용한 건조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 이송수단 없이도 유기성 폐기물을 이송할 수 있어 경제적이면서도 교반효율 및 건조효율을 극대화시켜 배출할 수 있는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에 관한 것으로서, 투입구와 배출구를 구비하며, 투입구를 통해 유입된 유기성 폐기물이 내부를 따라 흘러 배출구를 통해 배출될 수 있도록 경사지게 설치된 발효조와; 상기 발효조의 내부에 구동수단에 의해 회전가능하게 설치되며 공기공급장치로부터 공기가 유입될 수 있도록 내부에 공기통로가 구비된 회전축과, 회전축의 둘레면을 따라 형성되며 공기통로와 상호 연통된 복수의 교반날개로 구성된 교반기와; 상기 발효조의 경사를 조절할 수 있도록 된 경사조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시 예에 의하면, 발효조가 경사져 있기 때문에 내부로 투입된 유기성 폐기물을 자연스럽게 배출구까지 이동시켜 줄 수 있어 별도의 이송장치가 필요 없을 뿐만 아니라, 경사조절유닛을 이용하여 발효조의 경사를 조절할 수 있어 유기성 폐기물의 건조시간 및 배출시간을 작업자가 적절하게 조절할 수 있게 되므로 상당히 유용하면서도 작업이 편리해지는 이점이 있다.

Description

유기성 폐기물 호기 발효건조장치와 이를 이용한 건조시스템{Fermentation drying device for waste material and system using the same}

본 발명은 별도의 이송수단 없이도 유기성 폐기물을 이송할 수 있어 경제적이면서도 교반효율 및 건조효율을 극대화시켜 배출할 수 있는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치와 이를 이용한 건조시스템에 관한 것이다.

대량생산과 대량소비로 이루어지는 현대사회는 대량 폐기의 의해 심각한 환경오염문제를 야기하고 있으며, 대표적인 환경오염문제로는 대량 폐기에 의한 토양·수질오염문제와 에너지의 대량소비에 의한 공기오염을 그 예로 들 수 있다.

이러한 토양·수질오염문제와 관련하여 농업분야에서도 자유로운 입장만은 아니다.

생산의 효율성이 우선시되면서 집약적 농업이 추진된 결과 농약·화학비료의 과다한 투하 및 가축분뇨의 부적절한 관리로 인하여 토양·수질오염문제가 야기되었기 때문이다.

한국농촌경제연구원의 연구자료에 의하면 우리나라의 화학비료나 가축분뇨로 인한 토양면적의 질소 밸런스(투입잉여)는 238㎏/㏊로 OECD국가 중 가장 높은 수준이며, 양분수지 초과율은 질소 90.6%, 인산 125.1%, 가리 85.7%에 달하는 것으로 추정되고 있다.

가축분뇨의 부적절한 관리로 인한 토양 및 수질오염의 심각성을 인식하고 농림부와 환경부는 합동으로 가축분뇨에 의한 환경문제를 해소하고 관리의 효율성을 높이기 위해 2004년 11월『가축분뇨관리·이용대책』을 발표하고, 2013년까지의 장기종합계획을 수립하였으며,『가축분뇨관리·이용대책』을 법률적으로 뒷받침하는 『가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률(안)』을 2005년 6월 23일 입법예고한 바 있다.

동법률(안)에서는『72런던협약96의정서』가 향후 1 ∼ 2년 안에 발효될 것으로 전망하면서 가축분뇨의 해양투기가 금지되는 것을 감안하여 가축분뇨를 퇴비·액비로 전량 자원화하고, 퇴비·액비의 이용을 촉진하는 것을 법제화하고 있다.

한편, 음식물류 폐기물의 경우 2005년 1월부터 직매립이 금지된 이후, 퇴비 또는 사료로 가공하여 자원화하는 비율이 증가하고 있다.

이러한 음식물류 폐기물은 환경부에서“음식물류 폐기물 자원화처리사업”의 일환으로, 가축분뇨는 환경부의“축산폐수처리사업”과 농림부“가축분뇨처리시설 지원사업”으로 정화처리 및 자원화 처리하고 있으며, 환경부와 농림부의 음식물류 폐기물 처리사업과 가축분뇨 처리사업에 많은 예산이 소요되고 있다.

한편, 최근에는 축산농가에서 가장 일반적인 방식인 톱밥 혼합 퇴비화방식을 사용하고 있다. 그러나 대규모 축분을 일괄 처리하여 퇴비 등으로 유효자원화하는데에는 가축분퇴비의 품질 고급화에 한계가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 대량의 축분을 단시간 내에 연속 처리하여 유효자원화시킬 수 있는 축산분뇨퇴비를 이용한 펠렛 퇴비제조장치가 제안되었고, 일부 퇴비 제조관련자가 가축분 퇴비 펠렛화에 대한 시도을 한 바가 있으나 가축분뇨의 특성상 시도로만 그치는 경우가 대부분이었다.

한편, 일반적인 퇴비화공정에서는 자연상태에서 분해가능한 유기물질이 호기성 미생물에 의해 분해되어 퇴비화한다. 분해과정에서 발생하는 열 때문에 병원성균은 사멸하고, 퇴비로 사용하는데 이롭지 못한 해충란, 잡초종자 등은 더 이상 제기능을 발휘하지 못하게 하므로서 퇴비를 직접 사용하는 것이 가능해진다.

퇴비화에 이용되는 미생물은 중온성 및 고온성 미생물이며, 퇴비화가 충분하게 진행되는 동안에는 고온성 미생물이 우점종으로 되어 반응온도가 55℃ ∼ 80℃로 유지되면서 유기물이 빠른 속도로 분해된다. 이 과정에서 유기물분해에 관여하는 대부분의 미생물은 호기성 유기물로 유기물을 분해하는 과정에서 자체발효욜이 발생하므로 발효조의 내부는 고온으로 유지된다. 그러므로 음식물/축분 등의 유기성 폐기물의 퇴비화에 있어서는 반응장치를 설계하는 단계에서부터 호기성 미생물이 우점화될 수 있도록 각종 기계적인 조작성도 충분히 검토되어야 한다.

상기 호기성 미생물에 의한 분해과정은 크게 3단계로 나뉘는데, 1단계는 유기물로 이루어진 원료를 중온균이 분해하면서 산화열을 발생시켜 온도가 상승하는 단계이고, 2단계는 중온균에 의하여 발생된 열이 40℃를 넘게 되면 고온균이 서서히 우점화되고 60℃이상 승온되어 유기물을 분해하는 고온분해 단계이며, 3단계는 유기물의 분해가 완료되어 더 이상 분해열이 발생되지 않음에 따라 차차 식으면서 유기물이 안정화되는 단계, 즉 중온 미생물이 정착하는 단계이다.

이러한, 종래의 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1229391호(펠렛 제조장치)와 대한민국 등록특허 제10-0893588(수평 교반식 축분자원의 연료 및 퇴비화장치)가 있으며, 양자의 발명은 수평으로 배치된 발효조의 내부에 유기성 폐기물을 투입하고, 내부에서 교반기를 이용하여 미생물과 교반하여 발효 및 건조시켜 이를 외부로 배출하여 펠렛으로 제조하는 기술이 개시되어 있다.

그런데, 상기 첫 번째 종래기술의 경우 발효조가 수평으로 배치되어 있어 내부에 발효 및 건조된 유기성 폐기물을 반대편으로 이송하기 위해서는 반드시 이송스크류가 필수로 설치되어야 하고, 이러한 이송스크류로 인하여 유기성 폐기물과 미생물의 접촉이 원활하게 이루어지지 않게 되므로 발효 및 건조시간이 상당히 오래 걸리는 심각한 문제가 있다.

또한, 두 번째 종래기술의 경우 교반봉을 이용하여 발효조의 내부에 투입된 유기성 폐기물과 미생물을 원활하게 교반할 수 있어 발효 및 건조시간을 촉진할 수 있지만, 반대편에 위치한 배출까지의 이송이 원활하지 못한 문제가 있어 건조 후 작업자 수작업으로 이를 배출시켜줘야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 이송수단 없이도 유기성 폐기물을 이송할 수 있어 경제적이면서도 교반효율 및 건조효율을 극대화시켜 배출할 수 있는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 각 단계별로 건조가 이루어지도록 구성하여 짧은 시간 내에 저비용, 고효율로 펠렛의 원료를 생산할 수 있는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치를 이용한 건조시스템을 제공하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발효건조장치는,

투입구와 배출구를 구비하며, 투입구를 통해 유입된 유기성 폐기물이 내부를 따라 흘러 배출구를 통해 배출될 수 있도록 경사지게 설치된 발효조와;

상기 발효조의 내부에 구동수단에 의해 회전가능하게 설치되며 공기공급장치로부터 공기가 유입될 수 있도록 내부에 공기통로가 구비된 회전축과, 회전축의 둘레면을 따라 형성되며 공기통로와 상호 연통된 복수의 교반날개로 구성된 교반기와;

상기 발효조의 경사를 조절할 수 있도록 된 경사조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 경사조절유닛은,

상기 발효조를 승·하강시키는 유압실린더(Penumatic Cylinder), 공압실린더(Air Cylinder) 그리고 전동실린더(Power Cylinder) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에서, 상기 발효조의 내부에는,

덩어리진 유기성 폐기물을 잘게 분쇄하여 배출하는 분쇄기구가 더 보강 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 분쇄기구는,

상기 발효조의 내주면에 설치되어 유기성 폐기물의 덩어리를 걸러내면서 유기성 폐기물의 덩어리에 마찰력을 제공하는 복수의 구멍이 형성된 메쉬스크린과;

상기 메쉬스크린의 일측에 배치되고, 회전축의 둘레에 고정되며, 유기성 폐기물의 덩어리가 메쉬스크린에 갈려 분쇄되도록 하는 스크래퍼;로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분쇄기구는 복수 개를 이루면서 상호 이격되게 배치되며;

상기 분쇄기구 중 투입구에 인접하게 배치된 분쇄기구의 구멍보다 배출구에 인접하게 배치된 분쇄기구의 구멍이 상대적으로 더 작게 형성된 것;을 특징으로 하는 한다.

여기서, 상기 스크래퍼의 내부와 길이방향의 일면에는,

공기가 유입될 수 있도록 상기 회전축의 공기통로와 상호 연통되는 유입라인과;

상기 유입된 공기가 상기 메쉬스크린에 분사될 수 있도록 상기 유입라인과 연통되는 분사라인이 형성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 메쉬스크린의 구멍 주위에는 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건조시스템은,

다열종대로 상호 이격되게 배치되되, 일측열과 타측열이 서로 반대방향으로 경사지게 설치되는 제1항에 기재된 유기성 폐기물 호기발효건조장치와;

상기 일측열의 유기성 폐기물 호기발효건조장치와 타측열의 유기성 폐기물 호기발효건조장치를 상호 연결하여 배출구를 통해 배출된 유기성 폐기물을 투입구까지 이송하는 스크류컨베이어로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 의하면, 발효조가 지지프레임에 경사지게 설치되어 있어 투입구를 통해 유입된 유기성 폐기물이 내부를 따라 흘러 배출구를 통해 배출되므로 값비싼 이송수단(예를 들면, 이동스크류)을 내부에 설치할 필요가 없어 상당히 경제적이며, 특히 교반기에 의해 유기성 폐기물과 미생물이 내부에서 충분히 교반되면서 이동되므로 교반효율 및 건조효율을 극대화시켜 배출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 실시 예에 의하면, 경사조절유닛을 이용하여 발효조의 경사를 조절할 수 있어 유기성 폐기물의 건조시간 및 배출시간을 작업자가 적절하게 조절할 수 있게 되므로 상당히 유용하면서도 작업이 편리해지는 이점이 있다.

게다가, 본 실시 예에 의하면, 유기성 폐기물의 덩어리가 발효조의 내부로 유입될 경우 분쇄기구에 의해 갈려 잘게 분쇄되므로 유기성 폐기물의 공기에 흐름이 원활해져 호기성 발효의 촉진을 유도할 수 있으면서도 유기성 폐기물을 보다 확실하게 건조할 수 있으므로 건조효율을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

나아가, 본 실시 예에 의하면, 유기성 폐기물 호기 발효건조장치를 복수 개 설치하여 각 단계별로 건조가 이루어지도록 구성해 줌으로서 유기성 폐기물을 단계별로 발효 및 건조시켜 짧은 시간 내에 저비용, 고효율로 펠렛의 원료를 생산할 수 있어 상당히 효율적이다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치의 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 부분단면도.
도 4는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 교반기의 부분단면도.
도 5는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에 분쇄기구가 적용된 것을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 분쇄기구를 따로 발췌하여 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 분쇄기구의 다른 실시 예를 도시한 사시도 및 요부확대도.
도 8은 본 발명에 따른 폐기물 호기 발효건조장치를 이용한 건조시스템을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 건조시스템의 측면도.
도 10은 본 발명에 따른 폐기물 호기 발효건조장치를 이용한 건조시스템에서 각 구성요소 간의 상호 연관관계를 도시한 블록도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 2의 부분단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 교반기의 부분단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 본 발명의 유기성 폐기물 호기 발효건조장치는, 발효조(110)와 교반기(120), 구동수단(130), 공기공급장치(140) 및 경사조절유닛(150)으로 구성되며, 발효조(110)의 내측으로 투입된 유기성 폐기물을 일 방향으로 이동시키면서 교반함과 더불어 미생물을 이용하여 발효처리 및 건조시킨 후 외부로 배출하는 장치이다.

여기서, 상기 유기성 폐기물이라 함은 불용성의 고체 미립자를 현탁액상태로 함유한 유동성을 지닌 고체와 액체의 혼합물을 의미하며, 본 실시 예에서는 고함수량의 유기성 협작물, 유기성 폐수오니, 도축부산물 등을 칭한다.

상기 발효조(110)는 양측 상부와 하부에 투입구(111)와 배출구(112)가 각각 구비된 원형의 통으로서, 본 실시 예의 경우 지지프레임(F)에 경사지게 설치된다.

여기서, 상기 투입구(111)를 통해서는 유기성 폐기물이 투입되고, 배출구(112)를 통해서는 발효 및 건조처리가 완료된 유기성 폐기물이 배출된다.

본 실시 예에 의하면, 상기 발효조(110)가 지지프레임(F)에 경사지게 설치되어 있어 투입구(111)를 통해 유입된 유기성 폐기물이 내부를 따라 흘러 배출구(112)를 통해 배출되므로 값비싼 이송수단(예를 들면, 이동스크류)을 내부에 설치할 필요가 없어 상당히 경제적이며, 특히 교반기(120)에 의해 유기성 폐기물과 미생물이 내부에서 충분히 교반되면서 이동되므로 교반효율 및 건조효율을 극대화시켜 배출할 수 있는 이점이 있다.

상기 교반기(120)는 발효조(110)의 내부에 회전가능하게 설치되며 내부에 공기통로(121a)가 형성된 중공형의 회전축(121)과, 회전축(121)의 둘레면을 따라 방사상으로 형성되며 내부가 공기통로(121a)와 연통되어 외부로 공기를 배출할 수 있도록 된 교반날개(122)로 구성되어 구동수단(130)에 의해 일 방향으로 강제회전된다.

그리고, 상기 교반기(120)의 경우 이미 해당분야(대한민국 등록특허 제10-0893588호)에서 널리 알려진 기술이므로, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

상기 구동수단(130)은 공지의 감속전동모터로서, 본 실시 예의 경우 회전축(121)에 일단에 설치되어 회전축(121)을 강제로 회전시키는 기능을 한다.

상기 공기공급장치(140)는 지지프레임(F)에 설치되며, 호스(141)를 매개로 회전축(121)에 연결되어 공기를 발효조(110)에 공급하는 기능을 한다.

그런데, 상기 호스(141)를 단순히 회전축(121)에 연결할 경우 자칫 회전하는 회전축(121)에 의해 꼬임이 발생할 수 있기 때문에 회전축(121)과 호스(141) 사이에 베어링을 설치하여 상기와 같은 문제를 해소함이 바람직하다.

본 실시 예에 의하면, 상기 공기공급장치(140)를 통해 생성된 공기는 호스(141)를 통해 교반기(120)의 회전축(121)으로 인입되고, 인입된 공기는 회전축(121)의 공기통로(121a)를 따라 이동되는 과정에 교반기(120)의 교반날개(122)로 유입되며, 교반날개(122)로 유입된 공기는 공기배출구멍(122a)을 통해 발효조(110)의 내부로 배출되어 유기성 폐기물에 공급된다.

상기 경사조절유닛(150)은 발효조(110)와 지지프레임(F) 사이에 설치되어 발효조(110)를 승·하강시켜 경사를 조절하는 기능을 한다.

여기서, 상기 경사조절유닛(150)으로는 유압실린더(Penumatic Cylinder), 공압실린더(Air Cylinder) 그리고 전동실린더(Power Cylinder) 중 선택된 어느 하나가 적용될 수 있으며, 이 밖에도 이와 동일한 기능을 수행할 수 있는 것이라면 공지의 그 어떠한 것도 적용 실시가능하다.

본 실시 예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지프레임(F)에 설치되는 모터(151)와, 모터(151)에 승강가능하게 체결되는 로드(152)로 구성된 전동실린더(Power Cylinder)를 적용하였다.

한편, 상기와 같이 경사져 있는 발효조(110)를 경사조절유닛(150)을 이용하여 승·하강시킬 경우 발효조(110)가 경사조절유닛(150)에 의해 전·후진하게 되며, 이로 인해 고정성을 담보하기 어려운 심각한 문제가 있을 수 있다.

이에 본 실시 예의 경우, 상기 발효조(110)의 배출구(112)가 위치된 쪽의 일측 하부에는 프레임(F)에 회동가능하게 고정될 수 있도록 힌지(H)를 설치하여 발효조(110)가 경사조절유닛(150)에 의해 승·하강될 시 힌지(H)를 중심으로 회전하게 되도록 함으로서 고정성이 담보될 수 있도록 하였다.

그런데, 상기와 같이 발효조(110)에 힌지(H)를 설치해 줌으로서 고정성은 향상되었으나, 이와 같은 상태에서 경사조절유닛(150)의 로드(152)가 승·하강될 경우 발효조(110)가 힌지(H)를 매개로 회전하기 때문에 로드(152)의 선단으로부터 발효조(110)가 이탈될 우려가 있어 고정성에 문제가 있으며, 이를 막기 위해 발효조(110)와 로드(152)를 상호 고정시키게 되면 발효조(110)의 회전된 위치와 로드(152)의 승·하강시의 위치가 서로 상이해 발효조(110)를 승·하강시킬 수 없게 되는 근본적인 문제가 있다.

이에, 본 실시 예의 경우 발효조(110)의 하부에 LM가이드를 설치하고 이를 경사조절유닛(150)의 로드(152)와 상호 연결하여 상기와 같은 문제를 해소하였다.

도 3을 참조하면, 상기 LM가이드는 발효조(110)의 둘레면에 설치되는 가이드레일(113)과, 일단이 로드(152)에 회전가능하게 연결되고 타단이 가이드레일(113)에 이동가능하게 결합되는 이송블록(114)로 구성된다.

본 실시 예에 의하면, 상기 로드(152)가 모터(151)에 의해 승강함에 따라 로드(152)에 연결된 이송블록(114) 및 가이드레일(113) 및 발효조(110)가 승강하게 되고, 이와 동시에 발효조(110)는 힌지(H)를 중심으로 회전하게 되는데, 이때 발효조(110)는 힌지(H)를 중심으로 회전하여 위치가 변경되더라도 이송블록(114)이 가이드레일(113)을 따라 이동되기 때문에 로드(152)가 발효조(110)를 들어올(내)릴 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 구조에 의해 발효조(110)의 내부에 투입된 유기성 폐기물의 교반 및 배출시간을 작업자가 적절하게 설정할 수 있어 매우 편리하며, 이로 인해 건조효율을 크게 향상시켜 줄 수 있다.

한편, 구체적으로 도시하지는 아니하였지만, 본 실시 예의 경우 지지프레임(F)에 컨트롤러(controller)가 설치된다.

여기서 컨트롤러(controller)는 제어수단으로서, 구동수단(130)과 공기공급장치(140) 및 경사조절유닛(150)으로의 전원을 ON/OFF 제어하고, 구동수단(130)의 속도(RPM)를 제어하며, 경사조절유닛(150)의 모터(151)를 제어하여 로드(152)의 높낮이를 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 실시 예의 경우 발효조(110)에 투입구(111)를 하나만 도시하고 호퍼는 도시하지 아니하였지만, 이는 어디까지나 하나의 실시 에에 불과하며, 투입구(111)의 수는 필요에 따라 더 증가될 수 있고, 이러한 투입구(111)에 호퍼가 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 발효건조장치의 작용을 설명한다.

먼저, 발효조(110)의 투입구(111)를 통해 유기성 폐기물과 고온성이며 길항작용을 하는 미생물을 함께 투입하면, 유기성 폐기물은 이 미생물에 의해 발효조(110)의 내부에서 자연발효 및 건조되고, 이 과정에서 열(70 ∼ 80℃)을 발생하게 되므로 발효조(110) 내부의 온도는 발효열에 의해 점점 상승하게 되며, 유기성 폐기물은 발효조(110) 내의 온도에 의해 자연건조되어서 연료나 퇴비로 활용하기에 적합하게 된다.

이와 같이, 발효조(110) 내에서 유기성 폐기물을 건조시키는 과정에 구동수단(130)를 동작시키게 되면, 교반기(120)의 회전축(121)과 교반날개(122)가 회전하게 되면서 유기성 폐기물을 균일하게 교반하게 되므로 유기성 폐기물은 전체적으로 고르게 발효 및 건조되며, 이와 동시에 공기공급장치(140)의 호스(H)를 통해 회전축(121)으로 공기를 공급하게 되면 공기는 회전축(121)의 공기통로(121a)를 따라 이동되는 과정에 교반날개(122)로 유입되어 공기배출구멍(122a)으로 분출되므로 발효조(110) 내에 공기를 고르게 공급할 수 있게 되며, 이로 인해 유기성 폐기물의 발효시 소비되는 공기를 충분히 보충할 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같이 교반날개(122)를 매개로 유기성 폐기물을 교반하고 있는 과정에도 공기가 지속적으로 유기성 폐기물에 공급될 수 있어 발효 및 건조효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 특히 발효조(110)가 경사져 있기 때문에 내부로 투입된 유기성 폐기물을 자연스럽게 배출구(112)까지 이동시켜 줄 수 있어 별도의 이송장치가 필요 없을 뿐만 아니라, 경사조절유닛(150)을 이용하여 발효조(110)의 경사를 조절할 수 있어 유기성 폐기물의 건조시간 및 배출시간을 작업자가 적절하게 조절할 수 있게 되므로 상당히 유용하면서도 작업이 편리해지는 이점이 있다.

또한, 상기 발효조(110)의 경사를 고정한 상태에서 구동수단(130)의 속도를 더 빠르게 해주면 회전하는 회전축(121)과 교반날개(122)의 진동으로 인해 발효조(110)의 내부를 따라 유기성 폐기물을 배출구(112)까지 자연스럽게 이송시켜줄 수 있다.

한편, 유기성 폐기물 중에서 덩어진 것이 발효조(110)의 내부로 투입될 경우 덩어진 채로 건조가 이루어지기 때문에 건조시간이 오래 걸려 건조효율이 상당히 떨어지고, 함수량도 높아 퇴비 또는 고체연료로 사용이 어려운 근본적인 문제가 있다.

이에, 본 실시 예의 경우 상기 발효조(110)의 내부에 분쇄기구(160)를 설치하여 덩어리진 유기성 폐기물을 잘게 분쇄하여 배출할 수 있도록 함으로서 상기와 같은 문제를 해소하였다.

도 5는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에 분쇄기구가 적용된 것을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 분쇄기구를 따로 발췌하여 보인 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치에서 분쇄기구의 다른 실시 예를 도시한 사시도 및 요부확대도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 분쇄기구(160)는 메쉬스크린(161)과 스크래퍼(162)로 구성된 기구로서, 본 실시 예의 경우 발효조(110)의 내부에 설치되어 투입구(111)를 통해 내측으로 유입된 유기성 폐기물에서 덩어리라 걸러낸 후, 이를 분쇄시켜 통과시키는 기능을 한다.

도 6을 참조하면, 상기 메쉬스크린(161)은 구멍(161b-1)을 갖춘 금속재질의 부재로서, 본 실시 예의 경우 발효조(110)의 내주면에 설치되어 발효조(110)의 내부공간을 구획(투입공간과 배출공간으로)하고, 유기성 폐기물의 덩어리를 걸러냄과 동시에 유기성 폐기물의 덩어리에 마찰력을 제공하는 기능을 한다.

일 예로서, 상기 메쉬스크린(161)은 발효조(110)의 내주면에 원형의 지지프레임(161a)이 고정되고, 지지프레임(161a)의 일면에는 복수의 구멍(161b-1)이 형성된 타공판(161b)이 일체형으로 고정된다.

상기 구멍(161b-1)의 크기는 필요에 따라 얼마든지 변경될 수 있으며, 본 실시 예에서는 구멍(161b-1)의 크기를 10㎜로 형성해 주었다.

도 6을 참조하면, 상기 스크래퍼(162)는 교반기(120)의 회전축(121) 둘레에 사선형태로 고정되어 메쉬스크린(161)의 투입구(111) 쪽 면에 배치되는 부재로서, 본 실시 예의 경우 유기성 폐기물의 덩어리를 메쉬스크린(161)의 일면을 따라 강제로 이동시켜 유기성 폐기물의 덩어리가 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)에 의해 갈려 분쇄되도록 하는 기능을 한다.

본 실시 예에 의하면, 상기 발효조(110)의 내부로 유기성 폐기물를 투입시켜 주면, 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)보다 작은 것은 그대로 통과하지만, 구멍(161b-1)보다 큰 유기성 폐기물 덩어리(1a)는 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)에 의해 걸러져 타공판(161b) 상에 얹혀지게 된다.

상기와 같이 유기성 폐기물의 덩어리가 타공판(161b)에 맞대어진 상태에서 스크래퍼(162)는 회전축(121)에 의해 회전되어져 유기성 폐기물의 덩어리를 메쉬스크린(161)의 일면을 따라 강제로 이동시키게 되고, 이때 유기성 폐기물 덩어리(1a)와 타공판(161b)의 구멍(161b-1) 간에 마찰이 일어나게 되면서 유기성 폐기물의 덩어리는 구멍(161b-1)에 갈려 잘게 분쇄되어져 구멍(161b-1)을 통해 배출된다.

따라서, 상기와 같이 유기성 폐기물의 덩어리가 발효조(110)의 내부로 유입될 경우 분쇄기구(160)에 의해 갈려 잘게 분쇄되므로 유기성 폐기물의 공기에 흐름이 원활해져 호기성 발효의 촉진을 유도할 수 있으면서도 유기성 폐기물을 보다 확실하게 건조할 수 있으므로 건조효율을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 타공판(161b)의 구멍(161b-1) 주위에는 외향(투입구쪽)으로 돌출된 요철(161b-2)이 형성되는데, 여기서, 상기 요철(161b-2)은 금속재질의 판을 펀칭기를 이용하여 펀칭시키게 되면 자연스럽게 형성되는 것이다.

따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기와 같이 타공판(161b)의 구멍(161b-1) 주위에 외향으로 돌출된 요철(161b-2)을 형성시켜 줌으로서 유기성 폐기물의 덩어리의 마찰을 더욱더 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기성 폐기물의 덩어리에 이동을 그만큼 제한할 수 있어 스크래퍼(162)를 매개로 보다 확실하게 유기성 폐기물의 덩어리를 분쇄할 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 발효조(110)의 내부에 단일의 분쇄기구(160)를 설치할 경우 구멍(161b-1)의 사이즈가 각기 다른 타공판(161b)으로 교체하는 것이 쉽지 않고, 구멍(161b-1)의 사이즈가 너무 작은 경우에는 유기성 폐기물의 덩어리가 쉽게 갈리지 않아 파쇄하는데 큰 어려움이 있을 수 있다.

이에, 상기 발효조(110)의 내부에는 한 쌍의 분쇄기구(160,160')를 설치하여 1차 파쇄시킨 것을 2차 파쇄시켜 줌으로서 보다 작은 크기로 분쇄시켜 상기와 같은 문제를 해소해 주었다.

상기 한 쌍의 분쇄기구(160,160')에 구조는 실질적으로 동일하며, 다만 타공판(161b)에 형성된 구멍(161b-1) 사이즈만 서로 상이하다.

본 실시 예의 경우, 상기 분쇄기구(160,160')는 발효조(110)의 내부에서 복수 개를 이루면서 상호 이격되게 설치되며, 특히 상기 분쇄기구(160,160') 중 투입구(111) 쪽에 위치하는 분쇄기구(160)의 구멍(161b-1)보다 배출구(112) 쪽에 위치하는 분쇄기구(160')의 구멍(161b-1)이 상대적으로 더 작게 형성되어 있다.

일 예로서, 상기 분쇄기구(160)의 구멍(161b-1)에 크기가 10㎜라면, 분쇄기구(160')의 구멍(161b-1) 크기는 5㎜가 적당하며, 필요에 따라 상기 분쇄기구(160,160')의 구멍(161b-1) 크기는 얼마든지 변경될 수 있다.

본 실시 예에 의하면, 상기와 같이 구멍(161b-1)의 사이즈가 서로 상이한 한 쌍의 분쇄기구(160,160')가 발효조(110)의 내부에 설치되어 있기 때문에 유기성 폐기물의 덩어리를 단계적으로 잘게 파쇄시킬 수 있고, 이에 따라 건조효율을 더욱더 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 분쇄기구(160)의 경우 스크래퍼(162)가 메쉬스크린(161)의 일면을 따라 유기성 폐기물의 덩어리를 강제로 이동시키면서 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)을 통해 유기성 폐기물의 덩어리가 분쇄되도록 유도하게 되는데, 이때 유기성 폐기물의 덩어리도 수분이 포함된 찰흙 같은 형태를 이루고 있어 분쇄과정에 스크래퍼(162)가 유기성 폐기물의 덩어리를 짓누를 경우 자칫 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)이 짓눌린 유기성 폐기물에 의해 막히게 되는(폐쇄되는) 문제가 있을 수 있다.

이에 본 실시 예에서는, 상기 스크래퍼(162)의 내부와 길이방향의 일면에 유입라인(162a)과 분사라인(162b)을 형성하여 상기와 같은 문제를 해소하였으며, 이를 도 7과 같이 도시하였다.

여기서, 상기 유입라인(162a)은 스크래퍼(162)의 내부에 형성되는 것으로서, 회전축(121)의 공기통로(121a)와 상호 연통되어 공기통로(121a)로부터 공기를 공급받는다.

그리고, 상기 분사라인(162b)은 스크래퍼(162)의 길이방향 일면, 좀 더 바람직하게는 메쉬스크린(161)의 타공판(161b)을 향하는 면을 따라 일정간격으로 형성되며, 유입라인(162a)과 상호 연통되어 유입라인(162a)을 통해 유입된 공기를 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)으로 분출한다.

따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 유기성 폐기물의 덩어리가 짓눌려 메쉬스크린(161)의 구멍(161b-1)을 막더라도(폐쇄하더라도) 회전축(121)의 공기통로(121a)로부터 공기를 공급받아 스크래퍼(162)의 유입라인(162a)과 분사라인(162b)을 통해 공기를 메쉬스크린(161)의 상면으로 분사하므로 막혀 있는 구멍(161b-1)을 쉽게 뚫어줄 수 있어 상당히 유용하다.

본 실시 예의 경우 상기 메쉬스크린(161)을 설명함에 있어 원형의 구멍(161b-1)만 형성된 것으로 기재 및 도시하였지만, 이는 어디까지나 하나의 실시 예에 불과하며, 예컨대 그물구조(사각형·오각형·육각형 등)를 갖는 금속망체를 적용할 수 있고, 이와 같은 구조를 적용하게 되면 구멍 간의 간격이 거의 없어 보다 용이하게 유기성 폐기물의 덩어리를 분쇄할 수 있으면서도 유기성 폐기물의 덩어리가 짓눌려 메쉬스크린의 구멍을 막더라도(폐쇄하더라도) 앞서 실시 예보다 쉽게 탈락시킬 수 있을 것이다.

따라서, 본 실시 예에 의하면, 유기성 폐기물의 덩어리가 발효조(110)의 내부로 유입되더라도 분쇄기구(160)를 매개로 잘게 분쇄할 수 있으므로 유기성 폐기물의 공기에 흐름을 원활하게 해 호기성 발효의 촉진을 유도할 수 있으면서도 유기성 폐기물을 보다 확실하게 건조할 수 있어 건조효율을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100)를 복수 개 설치하여 각 단계별로 건조가 이루어지도록 구성할 수 있으며, 도 8 및 도 9는 이러한 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100)를 이용한 건조시스템을 도시한 사시도와 측면도이다.

도 8을 참조하면, 전체적인 구성은 앞서 언급한 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100)와 실질적으로 동일하다.

다만, 본 실시 예에서는 복수의 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100,100-1,100-2,100-3)를 다열종대로 배치하고, 이 배치된 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100,100-1, 100-2, 100-3)를 스크류컨베이어(200,200-1,200-2)를 매개로 상호 연결시켜 주었다는 점만 상이다.

그리고, 이하에서는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치(100,100-1,100-2, 100-3)를 도면부호 순서에 따라 제1·2·3·4 발효건조장치로 칭하며, 스크류컨베이어(200,200-1,200-2) 역시 도면부호 순서에 따라 제1·2·3 스크류컨베이어로 칭하여 설명하도록 한다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 제1·2·3·4 발효건조장치(100,100-1,100-2,100-3)는 지지프레임(F)에 다열종대로 상호 이격되게 배치되되, 일측열(도 8 및 도 9 기준으로 왼쪽)과 타측열(도 8과 도 9 기준으로 오른쪽)이 서로 반대방향으로 경사지게 설치된다.

상기 제1발효건조장치(100)의 투입구(111)에는 공지의 호퍼(미도시)가 설치되며, 투입구(111)와 호퍼(미도시)는 필요에 따라 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 제1발효건조장치(100)의 배출구(112)와 제2발효건조장치(100-1)의 투입구(111)가 제1스크류컨베이어(200)를 매개로 상호 연결되고, 제2발효건조장치(100-1)의 배출구(112)와 제3발효건조장치(100-2)의 투입구(111)가 제2스크류컨베이어(200-1)를 매개로 상호 연결되며, 제3발효건조장치(100-2)의 배출구(112)와 제4발효건조장치(100-3)의 투입구(111)가 제3스크류컨베이어(200-2)를 매개로 상호 연결된다.

한편, 구체적으로 도시하지는 아니하였지만, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 호기 발효건조장치를 이용한 건조시스템은 컨트롤러(controller)를 구비한다.

여기서, 상기 컨트롤러(controller)는 제1·2·3·4 발효건조장치(100,100-1,100-2,100-3)를 각각 개별제어할 수 있도록 된 제어수단으로서, 구동수단(130)과 공기공급장치(140) 및 경사조절유닛(150)으로의 전원을 ON/OFF 제어하고, 구동수단(130)의 속도(RPM)를 제어하며, 경사조절유닛(150)의 모터(151)를 제어하여 로드(152)의 높낮이를 제어할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 상기와 같은 컨트롤러(controller)를 통해 제1·2·3·4 발효건조장치(100,100-1,100-2,100-3)를 각각 개별적으로 동작제어할 수 있으므로 교반시간과 건조시간 및 배출시간을 적절하게 조절할 수 있어 작업자가 원하는 최적의 펠렛원료를 생산할 수 있어 상당히 유용하다.

또한, 필요에 따라 상기 제1·2·3·4 발효건조장치(100,100-1,100-2,100-3)의 발효조(110)에는 분쇄기구(160,160')가 보강 구비될 수 있으며, 이 분쇄기구(160,160')에 대한 설명은 앞선 실시 예로 대신한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1발효건조장치(100)의 투입구(111)를 통해 유기성 폐기물과 미생물을 함께 투입하게 되면 경사져 있는 제1발효건조장치(100)의 내부를 따라 유기성 폐기물과 미생물이 자연스럽게 흘러 내림과 동시에 교반기(120)에 의해 유기성 폐기물과 미생물은 원활하게 교반이 이루어지며, 특히 유기성 폐기물은 미생물에 의해 발효조(110)의 내부에서 자연발효 및 건조되는데, 이 과정에서 열(70 ∼ 80℃)을 발생하게 되므로 발효조(110) 내부의 온도는 발효열에 의해 점점 상승하게 되며, 유기성 폐기물은 발효조(110) 내의 온도에 의해 자연건조되어서 연료나 퇴비로 활용하기에 적합하게 된다.

이와 같이, 교반된 유기성 폐기물은 제1발효건조장치(100)의 배출구(112)를 통해 배출되어 제1스크류컨베이어(200)를 매개로 제2발효건조장치(100-1)의 투입구(111)로 옮겨져 투입된다.

그리고, 제2발효건조장치(100-1)의 발효조(110)에 투입된 1차 교반 및 건조된 유기성 폐기물은 다시 한번 교반기(120)에 의해 재차 교반 및 건조가 이루어지고, 재차 건조된 유기성 폐기물은 제2발효건조장치(100-1)의 배출구(112)를 통해 배출되어 제2스크류컨베이어(200-1)를 매개로 제3발효건조장치(100-2)의 투입구(111)로 옮겨져 투입된다.

그리고, 제3발효건조장치(100-2)의 발효조(110)에 투입된 2차 교반 및 건조된 유기성 폐기물은 다시 한번 교반기(120)에 의해 재차 교반 및 건조가 이루어지고, 재차 건조된 유기성 폐기물은 제3발효건조장치(100-2)의 배출구(112)를 통해 배출되어 제3스크류컨베이어(200-2)를 매개로 제4발효건조장치(100-3)의 투입구(111)로 옮겨져 투입되며, 제4발효건조장치(100-3)의 발효조(110)에 투입된 3차 교반 및 건조된 유기성 폐기물은 다시 한번 교반기(120)에 의해 교반됨과 동시에 건조가 다시 이루어지면서 배출구(112)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 건조된 유기성 폐기물을 다른 공정으로 옮겨 펠렛으로 성형하면 된다.

본 실시 예에 의하면, 유기성 폐기물을 단계별로 발효 및 건조시켜 짧은 시간 내에 저비용, 고효율로 펠렛의 원료를 생산할 수 있어 상당히 효율적이다.

본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100,100-1,100-2,100-3: 제1·2·3·4유기성 폐기물 호기 발효건조장치
110: 발효조 111: 투입구 112: 배출구
113: 가이드레일 114: 이송블록 120: 교반기
121: 회전축 121a: 공기통로 122: 교반날개
122a: 공기배출구멍 130: 구동수단 140: 공기공급장치
141: 호스 150: 경사조절유닛 151: 모터
152: 로드 160,160': 분쇄기구
161: 매쉬스크린 161a: 지지프레임 161b: 타공판
161b-1: 구멍 161b-2: 요철 162: 스크래퍼
162a: 유입라인 162b: 분사라인
200,200-1,200-2: 제1·2·3 스크류컨베이어

Claims (8)

1. 투입구와 배출구를 구비하며, 투입구를 통해 유입된 유기성 폐기물이 내부를 따라 흘러 배출구를 통해 배출될 수 있도록 경사지게 설치된 발효조와;
   상기 발효조의 내부에 구동수단에 의해 회전가능하게 설치되며 공기공급장치로부터 공기가 유입될 수 있도록 내부에 공기통로가 구비된 회전축과, 회전축의 둘레면을 따라 형성되며 공기통로와 상호 연통된 복수의 교반날개로 구성된 교반기와;
   상기 발효조의 경사를 조절할 수 있도록 된 경사조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 경사조절유닛은,
   상기 발효조를 승·하강시키는 유압실린더(Penumatic Cylinder), 공압실린더(Air Cylinder) 그리고 전동실린더(Power Cylinder) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 발효조의 내부에는,
   덩어리진 유기성 폐기물을 잘게 분쇄하여 배출하는 분쇄기구가 더 보강 구비된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 분쇄기구는,
   상기 발효조의 내주면에 설치되어 유기성 폐기물의 덩어리를 걸러내면서 유기성 폐기물의 덩어리에 마찰력을 제공하는 복수의 구멍이 형성된 메쉬스크린과;
   상기 메쉬스크린의 일측에 배치되고, 회전축의 둘레에 고정되며, 유기성 폐기물의 덩어리가 메쉬스크린에 갈려 분쇄되도록 하는 스크래퍼;로 구성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 분쇄기구는 복수 개를 이루면서 상호 이격되게 배치되며;
   상기 분쇄기구 중 투입구에 인접하게 배치된 분쇄기구의 구멍보다 배출구에 인접하게 배치된 분쇄기구의 구멍이 상대적으로 더 작게 형성된 것;을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 스크래퍼의 내부와 길이방향의 일면에는,
   공기가 유입될 수 있도록 상기 회전축의 공기통로와 상호 연통되는 유입라인과;
   상기 유입된 공기가 상기 메쉬스크린에 분사될 수 있도록 상기 유입라인과 연통되는 분사라인이 형성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 메쉬스크린의 구멍 주위에는 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 호기 발효건조장치.
   
8. 다열종대로 상호 이격되게 배치되되, 일측열과 타측열이 서로 반대방향으로 경사지게 설치되는 제1항에 기재된 유기성 폐기물 호기발효건조장치와;
   상기 일측열의 유기성 폐기물 호기발효건조장치와 타측열의 유기성 폐기물 호기발효건조장치를 상호 연결하여 배출구를 통해 배출된 유기성 폐기물을 투입구까지 이송하는 스크류컨베이어로 구성된 것을 특징으로 하는 건조시스템.

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