KR20170030342A - 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌에 관한 것으로, (a) 전기 분해기를 이용하여 나노아연 및 나노황동 조성물 살균 탈취제를 제조하는 단계; (b) 상기 살균 탈취제를 음식물 쓰레기에 혼합 교반하여 상기 음식물 쓰레기를 살균 탈취하는 단계; (c) 살균 탈취된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 단계; (d) 분쇄된 음식물 쓰레기와 황토를 분쇄한 황토 분말을 혼합하여 트레시(trash) 고형분을 생성하는 단계; 및 (e) 상기 고형분 및 점토와 일정비율 혼합하고, 벽돌틀에 압출, 건조 및 소성하여 적벽돌을 제조하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명은 음식물을 높은 효율 및 우수한 성능으로 항균 및 탈취하고, 이 항균 및 탈취된 음식물 쓰레기를 기존 시설을 이용하여 환경공해를 야기시키지 않으면서 제조단가를 낮출 수 있는 단열성이 우수한 다공성 적벽돌을 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌을 제공한다.
이와 같은 본 발명은 음식물을 높은 효율 및 우수한 성능으로 항균 및 탈취하고, 이 항균 및 탈취된 음식물 쓰레기를 기존 시설을 이용하여 환경공해를 야기시키지 않으면서 제조단가를 낮출 수 있는 단열성이 우수한 다공성 적벽돌을 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌을 제공한다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기를 살균 탈취시켜 일정한 규격으로 분쇄하며 황토분말과 혼합하여 점도 높은 고형분을 만들어 적벽돌 제조공장에서 적벽돌 제조 원료인 점토와 일정한 비율로 혼합하여 적벽돌을 압출하여 건조하고 소성시켜 다공질이 우수한 단열 벽돌 제조방법에 관한 것이다.
현재 음식물 쓰레기가 증가함에 따라 음식물 쓰레기처리가 각 지역마다 큰 문제로 대두되고 있다. 음식물 쓰레기는 악취가 심하고 침출수는 생분해도가 잘되지 않아 기존 수처리 방법으로는 처리가 불가능하기 때문에, 대부분은 위탁처리하고, 위탁처리하는 경우에도 해양투기나 하수 종말장을 이용하고 처리하고 있으나 최근에는 해양투기를 완전히 봉쇄하고 있어 그 처리 문제가 심각한 상태에 있다.
음식물 쓰레기를 처리하기 위한 일반적인 기술은 음식물 쓰레기를 집수조에서 고형분과 침출수를 분리시켜 고형분은 고열에 건조시켜 분쇄하여 가축사료를 제조하는데 사용하거나 미생물을 이용하여 발효시켜 퇴비를 생산하여 음식물 쓰레기를 자원화하여 처리하는 방법이 주종을 이루고 있다.
그러나, 이와 같은 방법 역시 음식물 쓰레기를 사료로 개발할 때 많은 에너지가 들어가고 고가의 시설 및 장치를 요구하고 있어 경제적인 부담이 문제가 되고 있으며, 소비자가 기피하고 있고 퇴비 역시 음식물에 함유된 염분 등이 토양을 오염시키고 미생물로 발효시킬 경우 넓은 작업공간과 처리시간이 길다는 점에서 사업화를 하는데 많은 과제가 필요한 실정이다.
즉, 현재 종래의 기술로 음식물 쓰레기를 처리함에 있어서 음식물 쓰레기를 집수조에서 침출수를 분리시켜 음식물 쓰레기 처리에 많은 에너지와 시설을 투입하여 고형분을 건조시킨 후, 분쇄공정에서 분쇄하여 가축사료로 개발하여 상품화가 되고 있지만, 많은 인건비와 에너지와 시설투자 비용 문제로 경제성이 없을 뿐 아니라 소비자가 기피하고 있다는 문제점이 있다.
그리고 침출수는 기존 수처리로서는 처리가 불가능할 뿐만 아니라, 위탁처리하는 경우에도 해양투기나 하수 종말장을 이용하고 처리하고 있으나 최근에는 해양투기를 완전히 봉쇄하고 있기 때문에 그 처리 문제가 심각한 실정이다.
더하여, 음식물 쓰레기를 고형분과 침출수를 분류시켜 미생물로 발효시켜 퇴비를 생산하지만 염분 등 처리기술이 없어 대중화가 되지 못하고 음식물 쓰레기 퇴비 역시 많은 공간과 발효시간이 요구되고 있기 때문에 퇴비로의 재활용 역시 사업화하는데 많은 문제점이 내재되어 있다.
상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 음식물 쓰레기를 완전하게 항균 및 탈취하고 기존 시설을 간단하게 이용하며 환경공해를 야기시키지 않는 음식물 쓰레기를 이용한 벽돌의 제조방법을 제공하고자 함이고, 이 제조방법에 따라 제조된 우수한 단열성을 가지는 양질의 기공성 벽돌을 제공하고자 함이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은, (a) 전기 분해기를 이용하여 나노아연 및 나노황동 조성물 살균 탈취제를 제조하는 단계; (b) 상기 살균 탈취제를 음식물 쓰레기에 혼합 교반하여 상기 음식물 쓰레기를 살균 탈취하는 단계; (c) 살균 탈취된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 단계; (d) 분쇄된 음식물 쓰레기와 황토를 분쇄한 황토 분말을 혼합하여 트레시(trash) 고형분을 생성하는 단계; 및 (e) 상기 고형분 및 점토와 일정비율 혼합하고, 벽돌틀에 압출, 건조 및 소성하여 적벽돌을 제조하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (a) 단계는, 상기 전기 분해기의 양극에 아연봉을 연결하고, 음극에 황동봉을 연결한 후 과산화수소 용액을 전해질로 하여 전기 분해하는 단계; 상기 전기 분해로 상기 과산화수속 용액에 아연 및 황동 나노 입자를 석출시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 과산화수소 용액은, 과산화 수소 및 물을 10:3의 부피비로 혼합하여 형성된 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 상기 (b) 단계는, 상기 음식물 쓰레기에 대하여 상기 살균 탈취제를 용량비 0.1% 내지 0.3%로 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 교반기로 교반시키는 단계를 포함하는 것일 수 있고, 상기 (d) 단계는, 스크류형 교반기에 상기 트레쉬 고형분을 투입하는 단계; 상기 교반기를 작동시킨 후, 상기 황토 분말을 단계적으로 투입하여 점도를 높여 고형분을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
더하여, 상기 (e) 단계는, 상기 트레쉬 고형분을 점토와 소정 비율로 혼합하여 벽돌 원료를 형성하는 단계; 상기 벽돌 원료를 벽돌 형틀에 투입하여 압출하는 단계; 압출된 적벽돌 압출물을 건조한 후, 소성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 제2 특징은 상술한 제조방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 음식물을 높은 효율 및 우수한 성능으로 항균 및 탈취하고, 이 항균 및 탈취된 음식물 쓰레기를 기존 시설을 이용하여 환경공해를 야기시키지 않으면서 제조단가를 낮출 수 있는 단열성이 우수한 다공성 적벽돌을 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌을 제공한다.
그리고, 본 발명은 음식물 쓰레기를 완전히 자원화할 수 있고, 경제적인 효과가 우수한 음식물 쓰레기 처리 제조방법과 이를 이용하여 단열성이 우수한 기공석 벽도를 제조할 수 있는 방법을 동시에 제공할 수 있는 기술을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법의 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기공성 단열 벽돌 제조방법은, (a) 전기 분해기를 이용하여 나노아연 및 나노황동 조성물 살균 탈취제를 제조하는 단계(S100); (b) 상기 살균 탈취제를 음식물 쓰레기에 혼합 교반하여 상기 음식물 쓰레기를 살균 탈취하는 단계(S200); (c) 살균 탈취된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 단계(S300); (d) 분쇄된 음식물 쓰레기와 황토를 분쇄한 황토 분말을 혼합하여 트레시(trash) 고형분을 생성하는 단계(S400); 및 (e) 상기 고형분 및 점토와 일정비율 혼합하고, 벽돌틀에 압출, 건조 및 소성하여 적벽돌을 제조하는 단계(S500)를 포함한다.
이와 같이 본 발명은 종래의 벽돌 제조방법과 달리, 간단하게 기존 시설을 이용하여 환경공해를 야기시키지 않고 다공질이 우수한 단열 적벽돌을 제조하는 방법 및 이 방법으로 제조된 다공질 적벽돌을 제공하고, 음식물 쓰레기 처리 공정상에서 공해를 야기시키지 않고, 100% 자원화할 수 있을 뿐만 아니라, 경제적인 효과가 우수한 음식물 쓰레기 처리와 함께 우수한 양질의 벽돌 제조를 동시에 제공할 수 있는 방법을 제안한다.
음식물 쓰레기를 처리 공정에서 환경공해를 야기시킬 수 있는 음식물 쓰레기에서 나는 악취와 세균을 먼저 처리하기 위하여 시중에 유통되는 유기, 무기 살균및 탈취제나 제4급 암모늄계열의 살균탈취제를 선택하여 사용하였으나 효과가 미비하다는 단점이 있었지만, 본 발명의 실시예에서는 이를 개선하기 위해, 살균 탈취기능이 우수한 새로운 살균, 항균 탈취제를 개발하기 위하여 아연과 황동을 나노화하여, 강력한 산화력를 형성하기 위해 전기분해 장치의 양극(+)과 음극(-)에 일정한 규격의 아연봉과 황동봉을 연결시킨 후, 과산화수소에 소량의 물을 첨가 전해질을 형성하고, 전기분해 장치의 양극 및 음극의 아연봉과 황동봉이 설치된 전해조에 상기 전해질을 투입시켜 전기분해 하면, 아연과 황동이 나노입자로 과산화수소에 석출되어 강력한 산화력이 우수한 금속 나노 살균및 탈취제를 제조하여 사용할 수 있다는 점에 특징이 있다.
종래의 연구를 통해 알려진 바에 의하면 항균 금속으로 은, 아연, 구리를 높이 평가하고 있으나, 무기아연과 구리는 인체에 유전변이를 일으키므로 그 사용을 규제하고 있다. 그러나 산화 아연은 별도로 어린이 땀띠약으로 사용하고 있고, 독성이 전혀 없어 그 사용을 규제하지 않고 있다는 점과 황동은 주석과 구리의 합금으로 옛부터 놋그릇으로 널리 사용하여 왔을 만큼 독성의 위험성을 배제하고 있다는 점에서 큰 장점이 있다.
그리고, 이와 같이 본 발명의 실시예에서 나노아연, 나노황동 및 과산화수소 조성물을 이용하여 제조된 살균 탈취제를 음식물 쓰레기 용량에 0.1%만 희석하여 10분 경과 후 냄새를 육안으로 확인해 본 결과 냄새가 전혀 나지 않음을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 상기 살균 탈취제를 이용하여 음식물 집수조에 일정한 량을 넣고 혼합하면 10분 이내에서 냄새가 소멸된 것을 확인할 수 있었고, 세균감소율이 99.9% 되는 것 확인할 수 있었다.
음식물 쓰레기 냄새가 세균성 냄새라는 점에서 세균이 소멸하면 냄새도 동시에 소멸되기 때문에, 본 발명의 실시예에서 사용되는 살균 탈취제를 사용하는 경우, 종래의 어느 소독제나 살균제보다 살균 및 탈취효과가 높게 나타날 뿐만 아니라, 가격이 저렴하다는 것을 알 수 있었다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법의 또 다른 특징은, 상술한 바와 같이 음식물 쓰레기를 집수조에서 침출수를 분리시키지 않고 살균 탈취 처리한 다음, 분쇄 공정에서 톱밥 형태로 분쇄한 후 혼합 공정에서 황토를 분쇄한 분말을 혼합시켜 고형분을 만들어 P.E 포대에 밀봉시켜 기존 적벽돌 제조 공장 기기를 이용하여 기존 적벽돌을 제조할 때 사용되는 점토와 일정한 비율로 혼합하여 벽돌을 압출하는 압출공정에서 벽돌을 압출하여 건조시킨 후 소성공정에서 고열로 소성하여 다공성이 우수한 적벽돌을 제조할 수 있는 방법을 그 특징으로 한다.
여기서, 벽돌에 기공이 생기는 이유는 음식물 쓰레기가 흙과 같이 혼합 압출되어 소성될 때 고열에서 음식물 쓰레기는 타면서 벽돌 내부에 수많은 기공이 생기기 때문이다. 다공질이 많으면 통상 열전도가 낮아 단열효과가 있는 것이 입증되었다는 점에서 본 발명의 실시예에 따라 제조된 기공성 단열 벽돌은 음식물 쓰레기를 효과적으로 재활용하면서 간단한 제조공정 및 낮은 단가로 벽돌을 제조할 수 있고, 단열성이 우수한 양질의 벽돌을 제공할 수 있다는 큰 장점이 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법의 공정을 상세히 설명하기로 한다.
살균 탈취제 제조((a) 단계:
S100
)
본 발명의 실시예에 따라 살균 및 탈취제를 제조하는 단계는, 전기 분해장치의 양극(+)에 직경 1㎝ 길이 20㎝ 정도의 아연봉을 연결시키고, 음극(-)에 직경 1㎝ 길이 20㎝의 황동봉을 연결시킨 다음 과산화수소(35%) 10L에 물 3L를 혼합하여 전해조에 넣고 전기분해기기의 양극의 아연봉과 음극의 황동봉을 5㎝ - 10㎝ 간격으로 과산화수소 용액에 장치한다. 그리고 나서, 전기분해 장치의 전류를 3볼트(V) 13암페아(A)로 고정시켜 10시간 또는 일정한 시간으로 전기분해하여 아연과 황동을 나노입자로 과산화수소에 석출시킨 후, 상기 석출된 나노아연 및 나노아연을 소정 비율로 혼합하여 살균 탈취제를 제조한다.
음식물 쓰레기 살균 및 탈취((b) 단계:S200)
음식물 쓰레기를 집수조에 담기 위하여 통산 원통형 스텐통에 교반기를 장치하여 교반기 회전속도를 30RPM으로 하여 서서히 교반시키면서 음식물 쓰레기를 일정한 량을 집수조에 넣고, 상기 (a) 단계에서 제조된 살균 탈취제를 음식물 쓰레기 용량에 0.1% - 0.3% 정도를 넣고 고르게 혼합시켜 음식물 쓰레기를 살균 탈취시킨다.
살균 탈취된 음식물 쓰레기 분쇄((c) 단계:S300)
스텐통 음식물 쓰레기가 잘 들어오고 나오도록 개폐장치가 설치되고, 일반적인 톱밥을 분쇄하는 기기장착한 분쇄 공정기를 이용하여 상기 (b) 단계에서 형성된 살균 탈취된 음식물 쓰레기를 분쇄한다.
트레시
고형분 생성((d) 단계:
S400
)
상기 분쇄된 음식물 쓰레기 등의 혼합 조성물이 잘 들어오고 나갈 수 있는 개폐장치 형성되고, 스쿠루 형태의 교반장치가 장착된 스텐통에 상기 (c) 단계에서 제조된 분쇄된 음식물 쓰레기를 넣고 황토를 분쇄한 황토 분말 투입하면서 단계적으로 음식물 쓰레기의 점도를 높여 고형화시킨 트레시(trash) 고형분을 형성한다. 형성된 고형분은 폴리 에티렌(P.E) 포대에 담아 밀봉시켜 보관한다.
기공성
단열 벽돌 제조((e) 단계:S500)
기존의 적벽돌 제조 공장 기기를 이용하여 상기 (d)단계에서 형성된 황토 음식물 트레시 고형분을 적벽돌 제조 원료인 점토와 일정한 비율로 혼합하고, 혼합물을 적벽돌 압출 형틀에 넣고 압출이 잘되도록 점도를 조절하여 압출시킨 후, 압출물을 건조공정에서 건조하고나서 소성공정에서 기존 적벽돌을 소성하는 온도 및 조건하에 상기 음식물 점토 조성물 벽돌을 소성하여 기공성이 우수한 단열 적벽돌을 제조한다. 여기서 적벽돌을 제조하기 위해 제조 원료인 점토를 사용하였지만, 일반 벽돌을 제조하는 경우에는 일반 벽돌 원료를 사용하여 제조하는 것도 역시 가능하다.
실험결과
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법으로 제조된 적벽돌의 외관은 기존 적벽돌과 같으나 무게가 50g정도 이고, 파손하여 분해시켜 보면 적벽돌 내부에는 수많은 다공질이 있는 것을 육안으로 확인할 수 있었다. 또한 공인기관을 통해 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법을 이용하여 제조된 살균 탈취제를 세균 감소율과 탈취 효율을 검사한 결과, 세균 감소율은 99.9%로 확인되었고 탈취율은 암모니아 가스를 이용하여 탈취 효율을 측정한 결과 탈취율이 30분 후 92%가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 적벽돌의 열전도율을 측정한 결과 열전도성 (CA1/sec.cm.C)3.3×10- 4열전도(Air)가 약 6.0 정도로 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
Claims (7)
- (a) 전기 분해기를 이용하여 나노아연 및 나노황동 조성물 살균 탈취제를 제조하는 단계;
(b) 상기 살균 탈취제를 음식물 쓰레기에 혼합 교반하여 상기 음식물 쓰레기를 살균 탈취하는 단계;
(c) 살균 탈취된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 단계;
(d) 분쇄된 음식물 쓰레기와 황토를 분쇄한 황토 분말을 혼합하여 트레시(trash) 고형분을 생성하는 단계; 및
(e) 상기 고형분 및 점토와 일정비율 혼합하고, 벽돌틀에 압출, 건조 및 소성하여 적벽돌을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 전기 분해기의 양극에 아연봉을 연결하고, 음극에 황동봉을 연결한 후 과산화수소 용액을 전해질로 하여 전기 분해하는 단계;
상기 전기 분해로 상기 과산화수속 용액에 아연 및 황동 나노 입자를 석출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 과산화수소 용액은, 과산화 수소 및 물을 10:3의 부피비로 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 음식물 쓰레기에 대하여 상기 살균 탈취제를 용량비 0.1% 내지 0.3%로 혼합하는 단계;
상기 혼합된 혼합물을 교반기로 교반시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
스크류형 교반기에 상기 트레쉬 고형분을 투입하는 단계;
상기 교반기를 작동시킨 후, 상기 황토 분말을 단계적으로 투입하여 점도를 높여 고형분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
상기 트레쉬 고형분을 점토와 소정 비율로 혼합하여 벽돌 원료를 형성하는 단계;
상기 벽돌 원료를 벽돌 형틀에 투입하여 압출하는 단계;
압출된 적벽돌 압출물을 건조한 후, 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법.
- 제1항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 기공성 단열 벽돌.
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| KR1020150127819A KR101772052B1 (ko) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 음식물 쓰레기를 이용한 기공성 단열 벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 기공성 단열 벽돌 |
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