KR20190042223A - 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 산기장치의 기능을 더욱 활성화시켜 효과적인 통기성을 유도함으로써 발효를 촉진할 수 있도록 개선된 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치에 관한 것이다.

Description

와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치{Improved ventilation equipment using a wire rope}

본 발명은 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 산기장치의 기능을 더욱 활성화시켜 효과적인 통기성을 유도함으로써 발효를 촉진할 수 있도록 개선된 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유기성 폐기물(Organic Waste)이란 유기물의 농도가 40% 이상인 물질을 말하며, 보통 음식물류 폐기물, 하수 슬러지, 식품산업 폐기물 등을 예시할 수 있다.

더구나, 급속한 산업화 및 물질문명의 발달로 식생활이 풍요로워지면서 다량의 음식물류 폐기물, 농축산 부산물, 하수 슬러지의 발생은 기하급수적으로 늘어나고 있다.

특히, 2009년 런던협약 비준으로 2013년부터 축산 분뇨 폐기물은 물론 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 폐기물은 법적으로 완전히 해양투기가 금지되었고, 소각의 경우에는 환경호르몬의 발생 및 처리 비용 증대로 인해 많은 제약을 받고 있다.

이에, 유기성 폐기물을 처리하여 자원으로 재활용하기 위한 다양한 선행기술들이 개시되었는데, 관련 선행기술로는 공개특허 제2005-0019497호, 공개특허 제2010-0003469호 등을 들 수 있다.

그런데, 이러한 유기성 폐기물을 처리하여 자원화하려면 먼저, 거대 하수처리장이 요구되는데, 이는 비용과 시간용 한계에 부딪혀 있다.

또한, 유기성 폐기물 처리시 발생되는 침출수는 또 다른 2차 오염원이 되고 있어 이에 대한 개선책까지 수반되어야 완벽한 유기성 폐기물 처리공법이 될 수 있는데, 현재까지 개시된 기술로는 역부족이다.

아울러, 국내 음식물쓰레기의 경우에는 동식물 지방류가 많아 고농도의 N-Hex를 함유하고 있기 때문에 이에 대한 처리 문제가 심각하며, 단순 기계적 처리방법으로는 심각한 악취 문제를 해결할 수 없다.

뿐만 아니라, 퇴비화를 달성한다고 하더라도 현재까지의 기술로 생산된 퇴비의 경우에는 염분농도가 매우 높아 토양 개선제로 사용하기 곤란하다는 단점이 있다.

특히, 유기성 폐기물의 퇴비화 혹은 사료화를 위한 처리 메커니즘에는 필수불가결하게 호기성 미생물을 이용한 발효과정을 포함해야 하며, 발효과정에서는 필수적으로 산기장치(Air Diffusing Technology)가 요구된다.

이와 관련된 선행기술로 등록특허 제1113534호 외에 등록특허 제1295477호, 등록특허 제1156250호가 있지만, 이들 기술들이 개시되어 있음에도 불구하고 발효장에 쌓인 유기성 폐기물은 누적 고착(떡짐 현상)에 의해 바닥 콘크리트에 배관된 산기장치로부터 대략 3m 높이로 쌓이게 되어 6-7일 정도 발효과정을 거치는 동안 눌려 산기가 제대로 이루어지지 못해 처리 효율이 떨어지는 한계를 여전히 가지고 있는 실정이다.

이것은 인위적으로 외력을 가해 눌려 떡진 것들을 풀어 헤치지 않고는 단순 산기만으로 해결될 수 없는 사항이기 때문에 아무리 많은 선행기술들이 존재한다고 하더라도 쉽사리 풀리지 않는 당해 분야에서는 여전히 골칫덩이로 남은 문제이다.

대한민국 등록특허 제10-1113534호(2012.01.31.) '유기성 폐기물 퇴비화 방법' 대한민국 등록특허 제10-1295477호(2013.08.05.) '유기성 폐기물 퇴비화 장치 및 방법' 대한민국 등록특허 제10-1371294호(2014.03.03.) '유기성 잔재물 발효장의 산기장치' 대한민국 등록특허 제10-1576986호(2015.12.07.) '이동 설치형 유기성 폐기물의 퇴비화 산기 장치'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 산기장치의 기능을 더욱 활성화시켜 효과적인 통기성을 유도함으로써 발효를 촉진할 수 있도록 개선된 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 발효저장조(100)의 바닥면에 격자 형태로 배열된 통기유도 와이어(200)와; 상기 발효저장조(100)의 길이방향으로 간격을 두고 다수 개가 폭방향으로 배열되고, 상기 통기유도 와이어(200)의 단부가 결속되는 주와이어(220)와; 상기 발효저장조(100)의 격벽(110) 및 내벽(120)의 상단 일측에 고정되고 컨트롤러에 의해 동기속도로 동시 구동되게 설치되는 다수의 윈치(300)와; 상기 격벽(110) 및 내벽(120)의 상단에 길이방향을 따라 간격을 두고 상기 주와이어(200)와 대응되는 개수로 설치된 텐션롤(310)과; 일단은 상기 윈치(300)에 고정된 채 감기고, 타단은 상기 텐션롤(310)과 격벽(110) 및 내벽(120)을 경유하여 바닥면으로 연장된 후 상기 주와이어(220)의 일단에 결속되는 견인와이어(310);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치를 제공한다.

이때, 상기 격벽(110) 및 내벽(120)에는 상기 주와이어(220)와 대응되는 위치에 가이드레일(130)이 구비되고, 상기 가이드레일(130)에는 견인롤조립체(RA)가 끼워져 승하강 가능하게 설치되며, 상기 견인와이어(310)는 상기 견인롤조립체(RA)를 경유한 후 상기 주와이어(220)의 일단에 결속된 것에도 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 산기장치의 기능을 더욱 활성화시켜 효과적인 통기성을 유도함으로써 발효를 촉진하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치의 예시적인 설치 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 로프의 배열, 결속예만을 발췌하여 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치는 유기성 폐기물을 처리할 때 최초 발효처리하는 발효저장조에 설치된다.

즉, 유기성 폐기물은 본 출원인 선등록받은 등록특허에도 개시되어 있는 바와 같이, 유기성 폐기물을 수거한 후 원료저장조로 반입하는 입고단계, 선별 및 파쇄하는 단계, 파쇄된 폐기물에 첨가물을 첨가 배합하는 단계, 배합된 폐기물을 발효시키는 단계, 발효된 부산물을 후숙하는 단계, 후숙된 부산물을 숙성하는 단계, 숙성된 퇴비를 포장 및 출하하는 단계를 거쳐 퇴비화된다.

이때, 배합된 폐기물을 발효시키는 단계는 발효저장조에서 수행되며, 발효장의 바닥 콘크리트에는 산소를 공급할 수 있는 산기장치가 설치된다.

이러한 산기장치를 포함한 발효저장조의 구성은 유기성 폐기물을 퇴비화하는 과정에서 필수적으로 구비된다.

본 발명은 이와 같은 발효저장조에 산기장치의 기능을 대폭 증대시킬 수 있는 통기성 개선장치를 제공한다.

본 발명에 따른 통기성 개선장치는 발효저장조(100)의 바닥면에 배열된 다수의 통기유도 와이어(200, 도 2 참조)가 상방향으로 들어 올려질 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 발효저장조(100)는 보통 길이 10m, 높이 5m, 폭 6m 짜리 두 개의 공간으로 형성된다.

즉, 폭 6m 간격을 두고 격벽(110)이 설치된 구조이며, 바닥면은 콘크리트로 되어 있고, 다수의 공기노즐(도시생략), 즉 산기장치가 배관되어 있다.

물론, 상기 발효저장조(100)의 크기는 상기에서 예시한 크기로 한정되는 것은 아니며, 통상의 규격이 그렇다는 것을 예시한 것에 불과하므로 발효저장조(100)의 크기는 바뀔 수 있음은 물론이다.

그리고, 산기 후 발효가 완료되면 페로이다 장비를 이용하여 발효된 처리물을 배출하게 된다.

여기에서, 상기 통기유도 와이어(200)는 주와이어(220) 상에 다수의 연결고리(210)를 통해 결속 및 해체 가능하게 연결 고정되며, 바람직하게는 격자상으로 배열된다.

이때, 상기 연결고리(210)는 상기 주와이어(220) 상에 길이방향으로 간격을 두고 다수개가 일체로 고정된 링 형상이고, 상기 통기유도 와이어(200)의 결속단부에는 링 형상을 갖는 상기 연결고리(210)에 결속시킬 수 있도록 카라비너 형태의 결속구(미도시)가 구비된다.

이 경우, 상기 결속구를 카라비너 형태로 취하는 이유는 견인 장력이 작용하였을 때 연결고리(210)로부터 쉽게 분리 이탈되지 않도록 하기 위함이다.

뿐만 아니라, 본 발명에서 사용되는 모든 와이어들은 내식성과 고하중에도 견딜 수 있는 장력을 가져야 한다.

또한, 상기 주와이어(220)는 일정간격을 두고 다수 개가 발효저장조(100)의 바닥면에 깔리는 형태로 배열되고, 그 위로 발효처리를 위한 처리물이 적치된다.

물론, 격자상의 상기 통기유도 와이어(200) 상부로도 당연히 처리물이 적치되는 것이다.

한편, 상기 격벽(110) 및 상기 발효저장조(100)의 내벽(120) 상단 일측에는 각각 다수의 윈치(300), 바람직하게는 3개의 윈치(300)가 설치되고, 각 윈치(300)는 컨트롤러(미도시)에 의해 동기속도로 동시 구동되도록 구성된다.

그리고, 상기 윈치(300) 각각에는 다수의 견인와이어(310)가 감겨 있는데, 각 견인와이어(310)의 단부는 견인롤조립체(RA)를 경유하여 상기 주와이어(220)의 일단과 연결된다. 물론, 견인롤조립체(RA)를 사용하지 않고 윈치(300)로 주와이어(220)를 직접 들어 올리는 것이 가장 저렴한 비용으로 설치할 수 있지만, 효율성을 강화시킬 수 있도록 견인롤조립체(RA)를 구비함이 더 바람직하다.

또한, 상기 격벽(110)의 상단 및 내벽(120)의 상단에는 길이방향으로 간격을 두고 상기 주와이어(220)의 배열 갯수만큼 텐션롤(320)이 설치되며, 상기 견인와이어(310)는 상기 텐션롤(320)을 경유하여 움직일 수 있도록 구성된다.

여기에서, 상기 견인롤조립체(RA)는 도 3에 도시된 바와 같이, 격벽(110) 및 내벽(120) 상에 서로 마주보고 대칭되게 설치되는 가이드레일(130)을 포함한다.

이때, 가이드레일(130)은 별개의 부재를 가공하여 격벽(110) 및 내벽(120) 상에 고정할 수도 있고, 아예 상기 격벽(110) 및 내벽(120) 자체를 가공하거나 초기 설계시 반영하여 벽 자체에 형성되게 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 가이드레일(130)에는 이를 따라 승강 또는 하강되는 'ㅏ' 형상의 가이드브라켓(132)이 끼워지며, 상기 가이드브라켓(132)의 돌출부에는 롤하우징(134)이 삽입된 상태에서 볼트 체결되어 상호 일체를 이룬다.

이를 위해, 상기 롤하우징(134)은 대략 'ㅓ' 형상으로 이루어지며, 돌출된 부분은 상기 가이드브라켓(132)의 돌출된 단부에 삽입되도록 간격을 둔 한 쌍의 편 부재로 이루어진다.

또한, 상기 롤하우징(134)의 후면은 힌지핀(136)에 의해 벌렸다 오므릴 수 있도록 힌지 결합된다.

뿐만 아니라, 상기 롤하우징(134)의 양측면에는 간격을 둔 한 쌍의 축공(138)이 형성되고, 상기 축공(138)에는 한 쌍의 롤축(140)이 각각 끼워져 회전가능하게 결합되며, 상기 롤축(140)에는 상기 견인와이어(310)의 직경만큼 이격되어 견인와이어(310)가 통과할 수 있는 공간을 갖도록 새들형 견인롤(142)이 각각 고정된다.

특히, 상기 견인롤(142)의 양측면에는 베어링홈(144)이 요입 형성되고, 상기 베어링홈(144)에는 볼베어링(146)이 키 고정되며, 상기 롤축(140)은 각각 상기 볼베어링(146) 상에 베어링 고정되게 함으로써 롤축(140)도 회전되기는 하지만 상대적으로 견인롤(142)이 더 자유롭게 회전될 수 있도록 구성함으로써 견인작업이 원활하게 이루어지도록 구성하면 더욱 좋다.

덧붙여, 상기 새들형 견인롤(142)은 견인와이어(310)와의 마찰이 크기 때문에 쉽게 마모될 수 있다. 때문에, 금속으로 제조하면 좋겠지만 금속역시 마찰에 의한 마모를 완벽하게 차단할 수는 없고 더구나 금속의 경우 마모시 금속가루가 발효저장조(100) 내부로 떨어지기 때문에 새들형 견인롤(142)은 합성수지로 성형되어야 한다.

이에, 윤활성과 내마모성, 내구성을 강화시킬 수 있도록 상기 새들형 견인롤(142)은 이소헥사데칸 2.5중량%와, 1-클로로-2,3-에폭시프로페인 5중량%와, 메틸트리메톡시실란 5중량%와, 크레실 글리시드 에테르 3중량%와, 폴리비닐알코올 10중량%와, 실리콘수지 10중량%와, 인산에스테르나트륨염 3중량%와, 시클로펜타디엔으로 개질된 유황액 4중량% 및 나머지 폴리카보네이트수지로 이루어진 합성수지물로 성형됨이 바람직하다.

여기에서, 이소헥사데칸은 미고형분의 용해를 촉진하여 성분간 결합성을 강화시켜 내구성 및 내열성을 향상시키기 위해 첨가되며, 1-클로로-2,3-에폭시프로페인은 반응성이 강한 염소계 물질로서 조성물의 반응 안정화를 위해 첨가되며, 메틸트리메톡시실란은 소수성에 의해 유화물질들간의 결합력을 강화시켜 내구성을 증대시키기 위해 첨가된다.

또한, 크레실 글리시드 에테르는 부착력과 결속력을 강화시키면서 크랙억제, 방수성을 강화시키기 위해 첨가되고, 폴리비닐알코올은 내산성과 내약품성을 강화시키기 위해 첨가되는 것으로 성분간 결합력을 높이기 위함이며, 실리콘수지는 규소와 산소 결합을 주체로 하는 고분자로서 접착력을 증대시켜 구성 성분간 바인딩력을 강화시키고 윤활성을 높이기 위해 첨가되고, 인산에스테르나트륨염은 결정을 미세화하여 수지의 강성과 내열변형성을 강화하여 내구성을 증대시키기 위해 첨가되며, 시클로펜타디엔으로 개질된 유황액은 내염해성을 강화시키기 위해 첨가되고, 폴리카보네이트수지는 베이스수지이다.

이러한 견인롤의 특성 확인을 위해, 상기 합성수지물로 성형한 판상의 샘플을 만들고, 방수성과 염해저항성 및 내크랙성을 확인하기 위해 염수에 30일간 침지시킨 상태로 방치한 후 방수 혹은 염해 저항이 발생했는지 확인하였다.

이때, 확인을 위해 염수에 파란색 염료를 섞어 샘플 표면에 침투되는지를 돋보기로 확인하였으며, 확인 결과 염수의 침투 흔적이 발생하지 않았다. 또한, 염수에 의해 부식되거나 탈락, 크랙 등도 발생하지 않았다.

뿐만 아니라, 내구성을 확인하기 위해 샘플 내부 조직들간의 밀착력을 JIS K 5400에 의해 테스트한 결과 기준 이상의 내구성이 있는 것으로 확인되었다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

수거된 후 선처리된 유기성 폐기물은 발효저장조(100)로 장입되어 일정기간 적치된 상태로 방치되면서 발효되게 된다.

이때, 적치되는 유기성 폐기물은 높이가 대략 3mm에 이를 정도로 높기 때문에 자중에 의해 눌리면서 서로간의 공극이 작아지고, 또한 고착되기도 하며 바닥면에 설치된 산기장치의 노즐을 막아 산기를 방해하는 현상이 나타나게 된다.

이것은 보통 발효가 진행되는 과정에서 동반되는 분해 부산물의 하방 꺼짐 현상도 큰 영향을 미친다.

이에, 본 발명에서는 발효진행 기간을 고려하여 컨트롤러의 제어하여 정해진 시간 간격으로 정해진 높이만큼 통기유도 와이어(200)를 들어 올리게 된다.

예컨대, 6시간 간격으로 10cm 씩 들어 올리도록 설정하게 되면, 하루 24시간이 지나면 40cm가 들어 올려지게 되고, 7일간 정치시킨다면 280cm가 들어 올려지게 된다.

이와 같이, 정해진 시간만큼 간격으로 바닥으로부터 일정 높이씩 통기유도 와이어(200)를 들어 올려 적치되어 있는 유기성 폐기물들을 뒤섞으면서 공극을 인위적으로 발생시킴으로써 막혔던 산기 통로가 열리게 되므로 호기성 미생물들의 활성화를 위해 필수적으로 요구되는 산소량을 충분히 확보할 수 있게 된다.

때문에, 원활하고 효율적인 발효가 촉진되므로 이것은 결국 악취 발생을 줄이는 효과로도 연결되게 된다.

이후, 발효가 완료되면 최 상부까지 통기유도 와이어(200)를 들어 올린 후 페로이다를 이용하여 발효된 처리물을 배출하고, 다시 통기유도 와이어(200)를 바닥으로 내려 깐 다음 그 위로 다음 처리물을 적치하여 동일한 방식으로 처리하게 된다.

여기에서, 통기유도 와이어(200)의 리프팅은 윈치(300)를 구동시켜 견인와이어(310)를 감는 동작으로부터 시작된다.

그러면, 견인롤(142) 사이를 통과하여 주와이어(220)에 연결되어 있는 견인와이어(310)가 상방향으로 당겨지는데, 주와이어(220)는 길이가 고정되어 있기 때문에 그 당김력은 결국 견인롤(142)을 들어 올리는 방향으로 작용하게 된다.

따라서, 견인롤(142)이 설치되어 있는 견인롤조립체(RA)가 가이드레일(130)을 따라 상승하면서 주와이어(220)를 정해진 높이만큼 들어 올리게 되고, 주와이어(220)에 결속되어 있는 격자형 통기유도 와이어(200)도 함께 들어 올려 지게 되므로 그 위에 안착되어 있던 유기성 폐기물들도 일부는 들리고 일부는 떨어지고 하면서 상호 눌려 있던 공간이 성글어지면서 공극을 넓혀 통기성을 양호하게 유도하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 구조적으로 간단하면서도 산기장치의 효율을 극대화시킬 수 있어 발효저장조(100)에서의 발효 촉진 효과를 제공하게 된다.

100: 발효저장조 200: 통기유도 와이어
300: 윈치

Claims (2)

1. 발효저장조(100)의 바닥면에 격자 형태로 배열된 통기유도 와이어(200)와;
   상기 발효저장조(100)의 길이방향으로 간격을 두고 다수 개가 폭방향으로 배열되고, 상기 통기유도 와이어(200)의 단부가 결속되는 주와이어(220)와;
   상기 발효저장조(100)의 격벽(110) 및 내벽(120)의 상단 일측에 고정되고 컨트롤러에 의해 동기속도로 동시 구동되게 설치되는 다수의 윈치(300)와;
   상기 격벽(110) 및 내벽(120)의 상단에 길이방향을 따라 간격을 두고 상기 주와이어(200)와 대응되는 개수로 설치된 텐션롤(310)과;
   일단은 상기 윈치(300)에 고정된 채 감기고, 타단은 상기 텐션롤(310)과 격벽(110) 및 내벽(120)을 경유하여 바닥면으로 연장된 후 상기 주와이어(220)의 일단에 결속되는 견인와이어(310);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 격벽(110) 및 내벽(120)에는 상기 주와이어(220)와 대응되는 위치에 가이드레일(130)이 구비되고, 상기 가이드레일(130)에는 견인롤조립체(RA)가 끼워져 승하강 가능하게 설치되며, 상기 견인와이어(310)는 상기 견인롤조립체(RA)를 경유한 후 상기 주와이어(220)의 일단에 결속된 것을 특징으로 하는 와이어 로프를 이용한 통기성 개선장치.

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