KR20170102651A

KR20170102651A - 음식물 쓰레기 소멸장치

Info

Publication number: KR20170102651A
Application number: KR1020160025024A
Authority: KR
Inventors: 김중수
Original assignee: 김중수
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-09-12

Abstract

본 발명에서 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기의 소멸 효과를 향상시킬 수 있는 음식물 쓰레기의 소멸장치를 개시한다.
본 발명에 따른 장치는, 음식물 쓰레기를 투입하기 위한 도어가 구비된 임의 형상의 하우징 내부로 구동모터 및 감속기어를 구비한 설치 공간부와, 상기 감속기어의 회전력을 회전날개로 전달하여 음식물 쓰레기 및 바이오볼의 교반을 수행하는 교반 공간부로 구획된 음식물 쓰레기 소멸장치에 있어서, 상기 교반 공간부에는 상부가 개방된 투입구가 마련된 원통형 구조의 교반통이 설치되며; 상기 회전날개는 적어도 둘 이상 설치되어, 상기 투입구를 제외한 교반통의 내경과 밀착되고; 상기 교반통의 하부에는 상기 바이오볼의 미생물에 의해 분해된 음식물 쓰레기의 배출수를 낙하시키기 위해 균일하게 배열하도록 천공된 배출 스크린이 마련되며; 상기 배출 스크린에 대응하는 교반통의 하부에는 상기 배출수를 하우징의 외부로 안내되도록 배출구와 연통되는 안내함을 구비하고; 상기 교반통의 내부에 마련되어 상기 미생물로 산소를 공급하는 에어 공급관 및 상기 교반통의 상부에 설치되어 상기 미생물로 수분을 공급하는 수분 공급관을 포함하며; 상기 도어의 개폐상태 및 상기 구동모터의 회전 부하량에 따라 시스템의 운용제어를 수행하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기 소멸장치{ANNIHILATING APPARATUS FOR FOOD WASTE}

본 발명은 음식물 쓰레기 처리기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오볼의 접촉면적을 최소화하고 미생물의 지속적 생존율을 증대시키고, 미생물이 접종된 바이오볼과 음식물 쓰레기의 교반 과정을 통해 유기질 분해가 용이하도록 유도함으로써, 음식물 쓰레기의 처리 및 배출의 안정성을 확보할 수 있는 음식물 쓰레기 소멸장치에 관한 것이다.

현대의 다양한 식생활 문화와 소가족 문화로 인하여, 가정이나 음식점 등에서 배출되는 음식물 쓰레기의 양은 예전에 비해 많아지고, 이러한 음식물 쓰레기로 인한 오염도 심각해졌다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 음식물 쓰레기의 분리수거를 하고 있으나, 분리수거를 하더라도 음식물 쓰레기 자체가 많은 수분을 포함하고 있어서, 양에 비해 큰 부피의 음식물 쓰레기가 배출되고, 분리수거 과정에서 부패하여 심한 악취 등이 발행하여 비위생적일뿐더러 분리수거에도 많은 어려움을 주고 있다. 뿐만 아니라, 분리수거 후에도 음식물 쓰레기에 포함된 수분으로 인하여 오물이 누출되거나 하여 환경오염을 일으키고, 음식물 쓰레기 처리 전까지 악취 등으로 인해 주변 사람들에게 불쾌함을 일으키는 등 음식물 쓰레기 처리과정에 있어서 많은 문제점이 발생하므로 신속한 처리를 요한다.

따라서 최근에는 음식물 쓰레기를 별도로 보관하여, 건조, 냉동시켜 배출할 수 있는 음식물 쓰레기 전용의 보관 장치가 사용되고 있으나, 이 또한 음식물 쓰레기의 분리수거 시 악취 등의 불편함을 해결하기 위한 것일 뿐 음식물 쓰레기의 발생량을 줄이기 위한 기술이라 할 수 없다.

한편 음식물 쓰레기는 2005년부터 토양 매립이 금지되고 있다. 이에 따라 음식물 쓰레기를 처리하기 위한 각종 방안이 제시되고 있으며, 현재에는 음식물 쓰레기를 처리하여 비료 또는 사료로 만들거나 에너지원으로 이용하는 방법이 시도되고 있다. 또한 음식물 쓰레기를 처리한 후 발생하는 폐수는 2013년부터 런던의정서에 의해 해양 투기가 금지되고 있다.

이에 따라 각 자치 단체는 음식물 쓰레기의 발생량을 줄이기 위하여 쓰레기 종량제 실시, 음식물 쓰레기 처리설비 건설 등 다양한 정책을 시행하고 있다. 그런데 음식물 쓰레기를 처리하기 위한 설비는 그 처리량이 적어도 몇 십톤 이상이 되어야만 설비 유지의 경제성이 있고, 이에 따라 재정이 열악한 지방자치단체의 경우에는 이러한 대형의 음식물 처리 설비를 건설하기 어려운 실정이다.

이러한 현실적인 점을 감안하여, 가정이나 식당에서 발생되는 음식물 쓰레기의 양을 줄이도록 하면서, 가정이나 식당에서 자체적으로 음식물 쓰레기를 처리하는 방안이 제안되고 있다. 이러한 방안 중의 하나로, 가정이나 식당의 싱크대의 하부에 음식물 쓰레기 처리 장치를 직접 설치하여 처리하는 방법이 있다.

현재 가정이나 식당에서 직접 음식물 쓰레기를 처리하는 장치를 통상적으로 디스포저(Disposer)라 하는데, 이와 같은 디스포저는 음식물 쓰레기를 미세하게 분쇄한 다음 하수도를 통해 외부로 배출되도록 구성된다. 이와 같은 음식물 쓰레기 처리 장치는 통상 싱크대의 배수구 하부에 설치되고, 전동모터에 의해 회전하는 분쇄 날을 사용하여 음식물 쓰레기를 분쇄한 후 배출관을 통해 외부로 배출되도록 하는 구성된다.

이와 관련된 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1051425호(2011.07.18.) "음식물 쓰레기 처리 장치"(이하 종래 기술이라 함.)가 있는데, 상기 종래 기술은 음식물 쓰레기가 투입되고 분쇄된 음식물 쓰레기가 배출되는 하우징과, 상기 하우징의 내측에 구비되고 원판 형상의 몸체에 음식물 쓰레기 유입구를 형성하는 복수개의 돌출날이 형성되어 음식물 쓰레기를 1차 적으로 분쇄하여 하부로 이송시키는 제1 커터와, 상기 제1 커터를 거친 음식물 쓰레기를 2차 분쇄하는 제2 커터 및 상기 제1, 제2 커터를 회전시키는 모터를 포함한다.

상기 종래 기술은 두 개의 커터를 이용하여 음식물 쓰레기를 분쇄하는데, 특히 제1 커터의 경우 돌출날이 몸체의 회전방향으로 직각으로 절곡되면서 음식물 쓰레기가 제2 커터로 유입되도록 하는 유입구를 형성하기 때문에, 닭 뼈나 게 껍데기와 같이 크기가 크고 경질의 음식물 쓰레기는 상기 돌출날에 의하여 분쇄되지 못한 상태에서 유입구를 막게 되어 돌출날이 손상되는 등 음식물 쓰레기 처리 장치의 고장 발생의 주된 원인으로 작용하고 있다.

또한 상기 종래 기술은 육고기의 심줄, 야채, 채소, 나물 등을 깍은 후 남은 껍질 등 길이가 길면서 질긴 음식물 쓰레기는 상기 돌출날에 의하여 절단, 분쇄되기 전에 유입구를 통해 제2 커터로 유입됨에 따라 제1, 제2 커터 사이에 끼여서 감기게 되어 음식물 쓰레기 처리 장치가 작동되지 않거나, 파손되는 문제점이 있다.

나아가, 상기 종래 기술은 분쇄된 음식물 쓰레기가 필터를 거치지 않고 오수와 함께 하우징의 배출구를 통해 하수도로 직접 배출되기 때문에 하수도의 관로가 막히거나 악취가 외부로 올라오는 문제점이 있으며, 하수를 크게 오염시켜 하수종말처리장의 처리 능력이 상실되는 등의 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 상기 종래 기술의 경우 음식물 쓰레기의 분쇄 과정에서 모터에 의해 회전되는 제1 커터가 물과 함께 음식물 쓰레기를 회전시킴에 따라 하우징의 내측면을 타고 치솟아 오르는 현상(소용돌이)이 발생하여 원활한 분쇄가 이루어지지 않은 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1051425호, 등록일자 2011년 07월 18일, 발명의 명칭 "음식물 쓰레기 처리 장치"

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기의 처리과정에서 악취 발생 및 바이오볼의 마모로 인한 2차 오염을 방지함으로써, 관리자의 편의성을 확보할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 바이오볼의 접촉면적을 최소화하고 미생물의 지속적 생존율을 증대시키고, 미생물이 접종된 바이오볼과 음식물 쓰레기의 교반 과정을 통해 유기질 분해가 용이하도록 유도함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 음식물 쓰레기의 교반 과정에서, 음식물 이외의 그릇, 수저, 뼈 등의 불순물이 교반기와의 끼임 현상을 방지함으로써, 시스템 내구성을 현저히 높일 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 소멸장치는, 음식물 쓰레기를 투입하기 위한 도어가 구비된 임의 형상의 하우징 내부로 구동모터 및 감속기어를 구비한 설치 공간부와, 상기 감속기어의 회전력을 회전날개로 전달하여 음식물 쓰레기 및 바이오볼의 교반을 수행하는 교반 공간부로 구획된 음식물 쓰레기 소멸장치에 있어서, 상기 교반 공간부에는 상부가 개방된 원통형 구조의 교반통이 설치되며; 상기 회전날개는 적어도 둘 이상 설치되어, 상기 교반통의 내경과 밀착되고; 상기 교반통의 하부에는 상기 바이오볼의 미생물에 의해 분해된 음식물 쓰레기의 배출수를 낙하시키기 위해 균일하게 배열하도록 천공된 배출 스크린이 마련되며; 상기 배출 스크린에 대응하는 교반통의 하부에는 상기 배출수를 하우징의 외부로 안내되도록 배출구와 연통되는 안내함을 구비하고; 상기 교반통의 내부에 마련되어 상기 미생물로 산소를 공급하는 에어 공급관 및 상기 교반통의 상부에 설치되어 상기 미생물로 수분을 공급하는 수분 공급관을 포함하며; 상기 도어의 개폐상태 및 상기 구동모터의 회전 부하량에 따라 시스템의 운용제어를 수행하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 회전날개는, 상기 감속기어와 연동하는 회전축의 설치 방향으로 구비된 다수 개의 고정 플레이트를 구비하고, 상기 고정 플레이트와 체결되는 회전암의 종단에 교반 패널이 장착되며; 상기 교반 패널은 평판 구조를 갖고 각 종단이 일정 각도 절곡되거나, 중앙이 일정 각도로 절곡되는 구조로서, 상기 바이오볼 및 음식물 쓰레기를 포함하여 불순물이 지속적으로 안착되지 못하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 바이오 볼은, 다수 개의 돌기부를 갖는 별모양으로 압출 성형되어 표면적을 넓히고, 중앙 위치에 미생물이 생존할 수 있는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 바이오볼은, 락토바실러스, 류코노스류톡, 스트렙토코커스속, 바슬러스균, 사카로마이세스속, 캔디다속, 슈도모나스, 나이트로소모나스, 광합성균 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 접종되며, 폴리에틸렌 코팅이 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 바이오볼은, 상기 교반통의 전체 체적 대비 40% 내지 50%로 적재되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 제어장치는, 금속재질로 구성되는 상기 도어의 개폐상태를 검출하기 위한 마그네틱 센서; 상기 구동모터로 정격 전력을 공급하고 상기 구동모터의 부하량을 측정하는 컨버터; 상기 수분공급관으로 일정량의 용수를 공급하는 솔레노이드벨브; 상기 에어공급관으로 일정량의 산소를 공급하는 콤프레셔; 상기 마그네틱 센서로부터 검출된 신호를 정격 신호로 전환출력하고, 상기 컨버터, 솔레노이드벨브 및 콤프레셔의 구동신호를 제공하는 인터페이스; 기동 스위치의 동작에 응답하여 상기 구동모터의 지속적인 운용과 상기 솔레노이드벨브 및 콤프레셔의 간헐적인 동작을 제어하며, 상기 마그네틱 센서의 출력신호에 응답하여 시스템 정지를 지시하고, 상기 컨버터로부터 검출된 신호를 접수하여 상기 구동모터의 부하량이 설정된 기준치를 넘을 경우 에러 메시지의 출력과 더불어 시스템의 정지를 지시하는 제어부; 상기 제어부의 출력포트에 접속되어 시스템의 동작상태를 표시하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 컨버터는, 전류검출 센서를 포함하며, 상기 구동모터로 정격 전력을 공급함과 동시에, 구동모터의 공급 전류량을 감시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시하는 음식물 쓰레기의 소멸장치는, 음식물 쓰레기의 처리과정에서 악취 발생 및 바이오볼의 마모로 인한 2차 오염을 방지함으로써, 관리자의 편의성을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 바이오볼의 접촉면적을 최소화하고 미생물의 지속적 생존율을 증대시키고, 미생물이 접종된 바이오볼과 음식물 쓰레기의 교반 과정을 통해 유기질 분해가 용이한 효과를 제시한다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 소멸장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 교반통의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 소멸장치에 대한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 바이오볼의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 바이오볼의 성능을 실험한 데이터이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어장치를 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸장치를 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 음식물 쓰레기를 투입하기 위한 도어(141)가 구비된 임의 형상의 하우징(101) 내부로 설치 공간부(103) 및 교반 공간부(107)를 구획하고, 상기 교반 공간부(107)에는 상부가 개방된 투입구를 갖는 원통형 구조의 교반통(105)이 설치되며, 상기 교반통(105)의 내부에는 미생물이 접종된 바이오볼 및 음식물 쓰레기가 투입 적재되고, 회전축(131)을 중심으로 다수 개의 회전날개(13)가 설치되어 상기 바이오볼 및 음식물 쓰레기를 교반하며, 상기 교반통(105)의 하부에는 상기 바이오볼의 미생물에 의해 분해된 음식물 쓰레기의 배출수를 낙하시키기 위해 균일하게 배열하도록 천공된 배출 스크린(127)이 마련되고, 상기 배출 스크린(127)에 대응하는 교반통(105)의 하부에는 상기 배출수를 하우징(101)의 외부로 안내되도록 배출구(137)와 연통되는 안내함(129)을 구비하며, 상기 교반통(105)의 내부에 마련되어 상기 미생물로 산소를 공급하는 에어 공급관(125)과, 상기 교반통(105)의 상부에 설치되어 상기 미생물로 수분을 공급하는 수분 공급관(143)을 포함하고, 상기 설치 공간부(103)에는 상기 회전축(131)의 회전력을 공급하는 구동모터(121) 및 상기 구동모터(121)의 회전속도를 감속하기 위한 감속기어(123)가 설치된다.

상기 회전날개(130)는 회전축(131)의 설치 방향으로 구비된 다수 개의 고정 플레이트(139)를 구비하고, 상기 고정 플레이트(139)와 체결되는 회전암(133)의 종단에 교반 패널(135)이 장착되는 구조이다. 상기 교반 패널(135)은 평판 구조를 갖고 각 종단이 일정 각도 절곡되거나, 중앙이 일정 각도로 절곡되는 구조로서, 상기 바이오볼 및 음식물 쓰레기를 포함하여 불순물이 지속적으로 안착되지 못하도록 유도한다.

여기서, 상기 교반통(105)의 내경을 따라 상기 회전날개(130)가 설정된 속도로 회전되며, 상기 회전날개(130)는 상기 교반통(105)의 투입구를 제외한 교반통(105) 내에서 밀착회전되도록 한다. 이는 회전날개(130)의 교반 패널(135)이 투입구를 제외한 교반통(105)의 모든 내경과 근접하도록 설계함으로써, 회전날개(130)의 회전 과정에서 음식물 쓰레기의 불순물 예컨대, 그릇, 수저, 뼈 등이 인입되어 시스템의 훼손 및 시스템이 정지되는 것을 사전에 방지한다.

한편, 본 발명에서 적용되는 바이오 볼은 교반 과정에서 상호 마찰력을 최소화하고 표면적을 넓혀 유기질 분해의 효율성을 높이기 위해, 별모양의 구조를 갖도록 압출 성형되고 일정 간격으로 절단된다. 즉, 바이오 볼은 별모양으로 압출 성형되어 상호 물리적 접촉면적을 최소화한다. 필요에 따라, 미생물의 안정적인 번식과 바이오 볼의 상호 마찰력을 최소화하기 위한 구조로서, 바이오 볼의 형상을 원통형 구조 또는 구 형태로 구현될 수 있을 것이다.

상기 바이오 볼은 락토바실러스, 류코노스류톡, 스트렙토코커스속, 바슬러스균, 사카로마이세스속, 캔디다속, 슈도모나스, 나이트로소모나스, 광합성균 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 접종등의 미생물이 접종되며, 미생물에 의해 유기질을 분해하여 음식물 쓰레기를 소멸 시킨다. 또한, 상기 바이오 볼은 미생물이 영구이 살수 있도록, 세라믹성형물, 광물질성형되며, 목질을 가공하여 외부에 두꺼운 폴리에틸렌 코팅후 구멍을 가공하여 접종한다.

바이오 볼의 폴리에틸렌 코팅은 교반 과정에서 상호간의 마찰력에 의하여 마모되는 현상을 방지하는 것으로, 마모로 인한 장기간 사용의 불가능을 해소하고, 마모되는 물질로 인한 2차 오염을 사전에 방지하게 된다.

한편, 앞서 설명된 바와 같이 본 발명에서 제시하는 회전 날개(130)는 음식물 쓰레기의 투입구를 제외한 교반통(105)의 모든 내경과 근접하여 회전됨에 따라, 음식물이나 불순물이 없는 교반통(105)의 상부에서부터 상기 교반통(105)과 회전날개(130) 간의 간극의 최소화되어 불순물이 교반통(105)과 교반패널(135) 간의 끼임 현상을 방지한다. 이는 음식물 쓰레기의 교반 과정에서 발생하는 이물질의 끼임 현상 즉, 회전날개(130)와 교반통(105) 사이의 이격 공간 진입전에 그릇이나 수저,뼈등을 끌고 진입하여 틈에 이물질이 끼는 현상을 방지하는 것이다. 이물질의 끼임 현상은 교반통(105)의 훼손을 야기하여 극도의 소음발생의 원인이되고, 더 나아가 시스템의 안정성을 보장하지 못하게 된다.

이에, 본 발명에서는 도 2에서 인지하는 바와 같이 교반통(105)의 상부가 음식물을 투입할수 있는 최소한의 개방된 원통형 구조를 갖고, 음식물 교반 시 상기 교반 패널(135)가 음식물 쓰레기가 없는 상부에서 교반통과 밀착되는 시작단이 외향으로 절곡된 구조로 제시한다. 상기 교반통(105)은 조립 과정에서 자체 굴곡을 방지하기 위해 상기 하우징(101)의 교반 공간부(107)로 상기 교반통(105)의 외형에 따라 설치되는 프레임을 보유하며, 상기 프레임 상에서 교반통(105)이 접합된다.

또한, 상기 교반통(105)은 도시한 바와 같이 면상 구조의 금속패널을 원통형으로 권취한 후, 각 종단부를 절곡한 구조로서, 면상 구조의 금속패널 중앙에 배출 스크린(127)을 형성한다. 상기 배출 스크린(127)은 직경 10mm 이내의 천공홀이 5mm 이내의 간격을 갖고 배열되어, 분해된 음식물 쓰레기의 배출수를 상기 안내함(129)으로 낙하시킨다.

상기 배출 스크린(127)은 교반통(105)의 축방향으로 천공되며, 그 폭은 300mm 내지 400mm로 설계된다. 이는 음식물 쓰레기의 처리량에 대응하여 설계변경이 가능하나, 상기 배출 스크린(127)은 교반통(105) 내에서 배출수가 중앙 위치로 유출되도록 함에 따라, 상기 배출 스크린(127)의 폭은 상기 범위내가 바람직할 것이다.

한편, 상기 배출 스크린(127)은 배출수의 낙하를 유도하기 위해 천공되나, 상기 배출 스크린(127)의 천공 부분에서 바이오볼과의 마찰력이 매우 높아지는 위치이기도 하다. 따라서, 회전날개(130)에 의해 유동되는 바이오볼은 배출 스크린(127)의 상단에서 마모율이 매우 높게 되는데, 본 발명에서는 이러한 마모현상을 줄이기 위해,

상기 회전날개(130)의 교반패널(135)과 교반통(105)의 간극을 최소화하도록 밀착 회전된다. 이를 위해, 상기 회전 날개(130)를 교반통(105)의 내경으로 밀착하도록 설계함과 동시에, 상기 교반패널(135)의 종단면을 교반통(105)의 내경과 일치하도록 곡률을 형성한다. 따라서, 상기 교반패널(135)은 교반통(105)과의 밀착되어 회전하더라도, 교반통(105)의 내경과 교반패널(135) 간의 간극을 최소화하게 된다.

또한, 상기 교반패널(135)은 평판 구조로서 중앙이 절곡되거나, 평판 구조로서 양측 종단부의 일부가 절곡됨에 따라, 상기 배출 스크린(127)에 위치한 바이오볼을 교반패널(135)의 외향으로 배출되도록 유도한다. 이는 상기 배출 스크린(127)과 바이오볼 간의 끌림에 의한 마모현상을 방지하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸장치의 측면을 나타낸 도면이다. 인지되는 바와 같이, 상기 구동모터(121)는 감속기어(123)와 연동하며, 상기 감속기어(123)는 회전축(131)과 체결됨에 따라, 구동모터(121)의 기동 시 상기 회전축(131)이 설정된 속도로 일정방향으로 회전한다. 상기 회전축(131)은 다수 개의 회전날개(130)와 체결되며, 회전날개(130)의 교반패널(135)은 상기 교반통(105)과 밀착된다.

도시한 바와 같이, 상기 교반날개(130)의 교반패널(135)은 상기 배출 스크린(127)이 위치한 교반통(105)의 저면에도 밀착되고 있어, 배출 스크린(127)의 천공에 의한 바이오볼과의 마찰을 최소화한다. 본 도면에서, 상기 구동모터(121)의 설치 각도가 변경된 것은, 상기 교반통(105)과 회전날개(130) 간의 설치 관계를 표시하기 위한 것이다. 상기 구동모터(121)는 하우징(101)의 구조에 따라 설치 위치 및 방향이 변경될 수 있다.

도 4는 본 발명에서 제시하는 바이오볼(401)의 구조를 나타낸 사시도이다.

상기 바이오볼(401)은 다수 개의 돌기부(403)를 갖는 별모양으로 압출 성형되어 표면적을 넓히고, 중앙 위치에 미생물이 생존할 수 있는 관통홀(405)을 형성한다. 상기 돌기부(403)에 의한 표면적을 넓히는 것은 음식물 쓰레기와의 접촉면을 넓혀 유기질 분해 효율을 높임과 동시에, 바이오볼(401) 간의 물리적 접촉 시 돌기부(403)에 의한 상호 접촉면을 최소화하여 마모율을 낮추기 위함이다.

상기 바이오볼(401)은 압출 성형되는 과정에서 단면의 직경은 대략 15mm 내지 20mm이고, 그 길이 또한 대략 15mm 내지 20mm로 절단되며, 상기 교반통(105)의 전체 체적 대비 40% 내지 50%로 적재한다. 본 발명에서 바이오볼(401)의 적재량이 적은 것은 다량의 바이오볼(401)이 랜덤하게 적재되는 경우, 바이오볼(401) 간의 공간이 넓어지고 동시에, 바이오볼(401)과 음식물 쓰레기 간의 접촉면이 넓어져 유기질 분해 효율이 높아지기 때문이다.

도 5는 본 발명에 따른 바이오볼의 형상별 분해도를 측정한 실험표이다. 실료는 별 모양의 바이오볼(401) 20mm*20mm(직경*길이)과, 원통형 구조의 바이오볼 20mm*20mm(직경*길이), 구 형상의 바이오볼 20mm(직경)을 사용하였고, 동일한 음식물 쓰레기 소멸장치를 사용하여 각 적재량에 따른 부유물 측정을 각 5회씩 실시하였다.

본 실험에서의 측정장비는 SSTR-5Z SS측정장비를 사용하였으며, 각 실험은 음식물 쓰레기 10kg을 2시간 동안 기동하였다. 바이오볼의 적재량은 음식물 쓰레기 소멸장치의 수용 용량 대비 30%, 40%, 50% 및 60%를 적용하였으며, 인지되는 바와 같이 적재량 30%인 경우, 별 모양의 바이오볼은 24~27㎎/l로 측정되고, 원통형 바이오볼은 30~35㎎/l, 구 형상의 바이오볼은 31~35㎎/l로 측정되었다. 생활하수의 기준치 부유물이 25㎎/l임을 감안할 때, 바이오볼의 적재량이 30%인 경우에는 바이오볼의 형상과 관계없이 기준치를 초과하였다.

한편, 바이오볼의 적재량이 40%인 경우에는 별 모양 바이오볼이 13~15㎎/l로 측정되고, 원통형 바이오볼은 23~27㎎/l로 측정되며, 구 형상의 바이오볼은 24~27㎎/l로 측정되었다. 여기서, 본 발명에 따른 별 모양 바이오볼은 적재량 40%에서 부유물의 측정량이 현격이 저하됨을 확인할 수 있으며, 원통형 및 구 형상의 바이오볼에서는 기준치를 내외하고 있음을 확인하였다.

또한, 적재량이 50%인 경우 별 모양 바이오볼은 11~13㎎/l, 원통형 바이오볼은 21~23㎎/l, 구 형상의 바이오볼은 21~23㎎/l으로 측정되었으며, 각 바이오볼의 부유물 측정량은 다소 줄어들었다. 그러나, 원통형 및 구 형상의 바이오볼 대비 별 모양의 바이오볼의 부유물 측정량이 현격한 차이를 유지하고 있다.

한편, 바이오볼의 적재량이 60%인 경우에는 별모양 바이오볼이 10~12㎎/l로 측정되고, 원통형 바이오볼은 18~20㎎/l, 구형상의 바이오볼은 20~22㎎/l로 측정되었다. 원통형 바이오볼은 부유물의 측정치가 지속적으로 낮아지고 있고, 구 형상의 바이오볼에서는 둔화된 결과를 초래하고 있다. 또한, 별 모양의 바이오볼은 적재량이 증가함에도 불구하고 부유물의 측정치는 크게 낮아지지 않고 있음을 확인하였다.

결국, 본 실험에서 바이오볼의 적재량에 관계없이 별 모양의 바이오볼의 음식물 쓰레기 분해효과가 높은 것으로 판단되었으며, 더욱이 바이오볼의 적재량은 40% 내지 50%로 설정할 경우 분해 효율이 가장 높은 것으로 인지되었다.

이와 같이 별 모양의 바이오볼의 부유물 측정치가 낮은 것은, 원통형 또는 구 형상의 바이오볼에 비해 표면적이 커서 음식물 쓰레기의 분해효과가 높은 것으로 확인하였다. 또한, 본 발명에서 제시되는 별 모양 바이오볼(401)은 바이오볼 간의 물리적 접촉점 도는 접촉면이 줄어들어 마모율이 낮아지는 효과가 있다. 더욱이, 본 발명에서는 바이오볼의 외주면 상으로 폴리에틸렌을 코팅함으로써, 바이오볼의 내구성을 확보하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸장치의 운영을 위한 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 금속재질로 구성되는 상기 도어(141)의 개폐상태를 검출하기 위한 마그네틱 센서(603)와, 상기 구동모터(121)로 정격 전력을 공급하고 상기 구동모터(121)의 부하량을 측정하는 컨버터(605)와, 상기 수분공급관(143)으로 일정량의 용수를 공급하는 콤프레셔1(607)와, 상기 에어공급관(125)으로 일정량의 산소를 공급하는 콤프레셔2(609)와, 상기 마그네틱 센서(603)로부터 검출된 신호를 정격 신호로 전환출력하고, 상기 컨버터(605), 콤프레셔1(607) 및 콤프레셔2(609)의 구동신호를 제공하는 인터페이스(611)와, 기동 스위치(615)의 동작에 응답하여 상기 구동모터(121)의 지속적인 운용과 상기 콤프레셔1(607) 및 콤프레셔2(609)의 간헐적인 동작을 제어하며, 상기 마그네틱 센서(603)의 출력신호에 응답하여 시스템 정지를 지시하고, 상기 컨버터(605)로부터 검출된 신호를 접수하여 상기 구동모터(121)의 부하량이 설정된 기준치를 넘을 경우 에러 메시지의 출력과 더불어 시스템의 정지를 지시하는 제어부(601)와, 상기 제어부(601)의 출력포트에 접속되어 시스템의 동작상태를 표시하는 디스플레이부(613)로 구성된다.

여기서, 상기 구동모터(121)의 지속적인 운용이라 함은, 상기 기동 스위치(615)의 오프 동작 전까지의 구간을 의미하는 것으로, 상기 기동 스위치(615)가 온 상태에서는 지속적인 구동모터(121)의 운행이 이루어진다.

상기 컨버터(605)는 구동모터(121)로 정격 전력을 공급함과 동시에, 구동모터(121)의 공급 전류량을 감시함으로써, 구동모터(121)에 대한 부하량이 기준치를 넘는지 판단한다. 즉, 상기 컨버터(605)는 전류검출 센서를 포함하며, 상기 전류검출 센서는 인터페이스(611)를 통해 디지털 신호로 변환되어 제어부(601)로 제공된다.

상기 솔레노이드벨브(607) 및 콤프레셔(609)는 개별 동작이 이루어지나, 필요에 따라 하나의 콤프레셔를 이용하여 수분공급 및 에어공급이 동시에 수행될 수 있을 것이다. 상기 솔레노이드벨브(607) 및 콤프레셔(609)의 간헐적 동작은 미생물이 생존하기 위한 적정 용량의 수분 및 에어를 공급하는 것으로, 바이오볼(401)의 적재 용량, 음식물 쓰레기의 처리 용량에 따라 공급 시간이 설정될 수 있을 것이다.

상기 마그네틱 센서(603)는 도어(141)의 개폐상태를 인지하기 위한 것으로, 상기 도어(141)의 근접된 위치에 설치되며, 금속재질로 구성되는 도어(141)의 개방 여부를 판단한다. 상기 마그네틱 센서(603) 또한 인터페이스(611)를 통해 도어(141)의 개폐 상태에 따른 전기적 신호를 제어부(601)로 제공한다.

이와 같이 구성된 음식물 쓰레기 소멸장치는 시스템의 기동 전에 상기 교반 공간부(107)의 상단에 마련된 도어(141)를 개방하여 상기 바이오볼(401)을 대략 40% 내지 50%를 적재한다. 그리고, 음식물 쓰레기를 투입한 후 상기 기동 스위치(615)를 동작시킨다.

상기 제어부(601)는 시스템 전력의 공급상태를 인지한 후, 상기 기동 스위치(615)의 동작 상태 및 마그네틱 센서(603)에 의한 도어(141)의 개방상태를 판단한다. 상기 제어부(601)는 도어(141)가 닫힌 상태이고, 기동 스위치(615)가 온 상태로 유지됨을 인지한 후, 상기 인터페이스(611)로 구동모터(121)의 운행을 지시하기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 인터페이스(611)는 제어부(601)의 지시에 응답하여, 상기 컨버터(605)로 정격 전력을 공급함으로써 상기 구동모터(121)의 운행이 이루어진다. 구동모터(121)의 운행은 감속기어(123)를 연동시켜 상기 회전날개(130)의 회전을 유도함으로써, 교반 공간부(107) 내에서 음식물 쓰레기와 바이오볼(401) 간의 교반이 이루어진다.

또한, 상기 제어부(601)는 설정된 시간 예컨대, 1분 내지 5분 단위로 상기 솔레노이드벨브(607) 및 콤프레셔(609)를 기동하도록 제어함으로써, 교반 공간부(107)의 하단부에 마련된 에어 공급관(125)을 통해 설정 용량의 에어가 제공되고, 상기 교반 공간부(107)의 상단에 마련된 수분공급관(143)을 통해 설정 용량의 용수가 제공된다.

한편, 상기 제어부(601)는 교반 공간부(107) 내에서 음식물 쓰레기 및 바이오볼(401)의 교반 과정에서, 상기 구동모터(121)의 부하가 발생하는지 즉, 설정된 기준치 이상의 부하가 발생하는지를 판단한다. 이는 상기 컨버터(605)에 마련된 전류 검출센서로부터 구동모터(121)의 전류량을 측정하는 것으로, 음식물 쓰레기 내의 이물질로 인한 회전 날개(130)의 회전부하가 발생하는지 판단하는 것이다. 물론, 시스템의 물리적 오류로 인한 구동모터(121)의 부하가 발생하는 경우도 포함하며, 제어부(601)는 설정된 기준치 이상의 부하가 발생할 경우, 상기 인터페이스(611)를 통해 시스템 정지를 지시한다.

그리고, 상기 제어부(601)는 상기 디스플레이부(613)로 시스템 오류를 통지하도록 제어한다. 상기 시스템 오류에 대한 통지는 경고 램프를 점멸시키거나, 소정의 경고음을 출력하여 관리자에게 통지하기 위함이다.

100 : 음식물 쓰레기 소멸장치 101 : 하우징
103 : 설치 공간부 105 : 교반통
107 : 교반 공간부 121 : 구동모터
123 : 감속기어 125 : 에어 공급관
127 : 배출 스크린 129 : 안내함
130 : 회전날개 131 : 회전축
133 : 회전암 135 : 교반패널
137 : 배출구 141 : 도어
143 : 수분공급관 401 : 바이오볼
403 : 돌기부 405 : 관통홀
601 : 제어부 603 : 마그네틱 센서
605 : 컨버터 607 : 솔레노이드벨브
609 : 콤프레셔 611 : 인터페이스
613 : 디스플레이부 615 : 기동 스위치

Claims

음식물 쓰레기를 투입하기 위한 도어(141)가 구비된 임의 형상의 하우징(101) 내부로 구동모터(121) 및 감속기어(123)를 구비한 설치 공간부(103)와, 상기 감속기어(123)의 회전력을 회전날개(130)로 전달하여 음식물 쓰레기 및 바이오볼(401)의 교반을 수행하는 교반 공간부(107)로 구획된 음식물 쓰레기 소멸장치에 있어서,
상기 교반 공간부(107)에는 상부가 개방된 투입구가 마련된 원통형 구조의 교반통(105)이 설치되며;
상기 회전날개(130)는 적어도 둘 이상 설치되어, 상기 교반통(105)의 내경과 밀착되고;
상기 교반통(105)의 하부에는 상기 바이오볼(401)의 미생물에 의해 분해된 음식물 쓰레기의 배출수를 낙하시키기 위해 균일하게 배열하도록 천공된 배출 스크린(127)이 마련되며;
상기 배출 스크린(127)에 대응하는 교반통(105)의 하부에는 상기 배출수를 하우징(101)의 외부로 안내되도록 배출구(137)와 연통되는 안내함(129)을 구비하고;
상기 교반통(105)의 내부에 마련되어 상기 미생물로 산소를 공급하는 에어 공급관(125) 및 상기 교반통(105)의 상부에 설치되어 상기 미생물로 수분을 공급하는 수분 공급관(143)을 포함하며;
상기 도어(141)의 개폐상태 및 상기 구동모터(121)의 회전 부하량에 따라 시스템의 운용제어를 수행하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 1 항에 있어서,
상기 회전날개(130)는 회전축(131)의 설치 방향으로 구비된 다수 개의 고정 플레이트(139)를 구비하고, 상기 고정 플레이트(139)와 체결되는 회전암(133)의 종단에 교반 패널(135)이 장착되며;
상기 교반 패널(135)은 평판 구조를 갖고 각 종단이 일정 각도 절곡되거나, 중앙이 일정 각도로 절곡되며, 상기 투입구를 제외한 교반통(105)의 내경을 따라 밀착 회전되어, 상기 교반통(105)과 교반 패널(135) 사이에서 불순물의 끼임 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바이오 볼(401)은 다수 개의 돌기부(403)를 갖는 별모양으로 압출 성형되어 표면적을 넓히고, 중앙 위치에 미생물이 생존할 수 있는 관통홀(405)이 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 3 항에 있어서,
상기 바이오볼(401)은 락토바실러스, 류코노스류톡, 스트렙토코커스속, 바슬러스균, 사카로마이세스속, 캔디다속, 슈도모나스, 나이트로소모나스, 광합성균 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 접종되며, 세라믹성형물, 광물질성형물 목질가공품에 폴리에틸렌 코팅이 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 4 항에 있어서,
상기 바이오볼(401)은 상기 교반통(105)의 전체 체적 대비 40% 내지 50%로 적재되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 1 항에 있어서 상기 제어장치는,
금속재질로 구성되는 상기 도어(141)의 개폐상태를 검출하기 위한 마그네틱 센서(603);
상기 구동모터(121)로 정격 전력을 공급하고 상기 구동모터(121)의 부하량을 측정하기 위한 컨버터(605);
상기 수분공급관(143)으로 일정량의 용수를 공급하는 솔레노이드벨브(607);
상기 에어공급관(125)으로 일정량의 산소를 공급하는 콤프레셔(609);
상기 마그네틱 센서(603)로부터 검출된 신호를 정격 신호로 전환출력하고, 상기 컨버터(605), 솔레노이드벨브(607) 및 콤프레셔2(609)의 구동신호를 제공하는 인터페이스(611);
기동 스위치(615)의 동작에 응답하여 상기 구동모터(121)의 지속적인 운용과 상기 솔레노이드벨브(607) 및 콤프레셔(609)의 간헐적인 동작을 제어하며, 상기 마그네틱 센서(603)의 출력신호에 응답하여 시스템 정지를 지시하고, 상기 컨버터(605)로부터 검출된 신호를 접수하여 상기 구동모터(121)의 부하량이 설정된 기준치를 넘을 경우 에러 메시지의 출력과 더불어 시스템의 정지를 지시하는 제어부(601);
상기 제어부(601)의 출력포트에 접속되어 시스템의 동작상태를 표시하는 디스플레이부(613)로 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.
제 6 항에 있어서,
상기 컨버터(605)는 전류검출 센서를 포함하며, 상기 구동모터(121)로 정격 전력을 공급함과 동시에, 상기 구동모터(121)의 공급 전류량을 감시하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 소멸장치.