KR20190061353A - 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 참숯백탄을 준비하는 준비단계, 참숯백탄을 일정한 크기로 분쇄하여 분말참숯백탄을 생성하고, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse)와 물을 혼합하여 결속제를 제조하는 가공단계, 상기 가공단계에서 생성된 상기 분말참숯백탄에 상기 결속제를 혼합하여 혼합 반죽을 생성하는 혼합 단계, 상기 혼합반죽을 일정한 크기로 성형하여 성형참숯백탄을 생성하는 성형단계, 및 수분율이 10% 이하가 되도록 상기 성형참숯백탄을 건조하는 건조단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법을 제공한다.

Description

튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법 {Manufacturing method for inexplosive molded truth charcoal fine charcoal}
본 발명은 튀지 않는 참숯백탄의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 높은 온도의 열원을 가하더라도 튀지 않아 바비큐 연료용으로 사용하기 적절한 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법에 관한 것이다.
숯(charcoal)은 공기를 차단한 분위기(atmosphere)에서 목재를 가열하거나 공기를 아주 적은 분위기에서 가열하였을 때 생성되는 것으로, 이러한 분위기를 조성하는 숯가마에서 생성된 것을 목탄이라고도 한다. 숯의 재료로는 보통 단단한 나무가 사용되는데, 참나무류로 만든 숯은 참숯이라고 한다. 숯은 굽는 조건과 불을 끄는 방법에 따라 검탄(흑탄)과 백탄으로 구분한다.
숯가마(이하 가마)의 불을 끈 채로 7~8일간 지난 다음에 가마에서 꺼낸 것이 검탄인데, 양질의 검탄을 만들기 위해서는 불을 끌 때 가마 입구 중 땔감을 투여하는 구멍을 막은 다음 2~3시간 뒤에 굴뚝을 막아 준다.
가마의 불을 끈 상태에서 바로 입구에 계란 크기의 공기구멍을 뚫어 가마 내부의 가스를 빠지게 하고 입구를 헐어 내면 가마 안의 나무들이 불기둥을 이루고 있는 모습을 볼 수 있는데, 이 불기둥을 불장대(거랑대)로 끌어내어 미리 준비해 놓은 흙을 덮어 하루 정도 묻어 두었을 때 생성되는 것이 백탄이다.
백탄은 900℃ 이상 고온으로 6시간 이상 탄화시킴으로써 일산화탄소 기타 원소들을 소각 소멸시키고 화학적 변화를 활발히 일어나게 하여 88% 이상의 탄소를 포함한다. 탄소가 집약된 참숯백탄은 전도체(conductor)가 되므로 전선 역할을 한다. 일산화탄소를 상당히 많이 함유한 검탄과 수입 숯분말은 대부분 탄소율이 낮아 전도체가 아니며, 참숯백탄 인지 확인하는 방법은 끊어진 전선을 숯으로 연결했을 때 전기가 들어오는지 확인함으로써 알 수 있다. 백탄은 겉에 재가 앉아 흰빛을 띠기 때문에 붙여진 이름이다.
숯은 취사와 난방용은 물론 흡수재나 필터로 사용되어 냄새와 독을 제거할 때도 효과가 있다. 일반적으로 숯은 다른 연료와 달리 온도를 1,200℃ 이상으로 올릴 수 있기 때문에, 고대 철 제련에 있어 매우 중요한 연료였다. 발열량은 흑탄이 6073~7255 kcal/㎏, 백탄이 6678~7336 kcal/㎏으로 백탄이 흑탄에 비해 높다.
전통 가마에서 생산하는 참숯백탄 1g(손톱 끝단 정도의 크기)은 단면적 약 90평의 기공이 있으며, 기공 속에는 수분을 함유한 공기가 가득 차있다. 이 기공은 오염물질을 흡착하는 기능 및 물을 정수하는 기능을 수행한다.
바비큐 연료용으로 사용하기 위해 가스 토치(torch)의 불꽃과 같은 높은 온도의 열원을 가하면 참숯백탄은 튀거나 폭발한다. 특히 비가 오거나 장마 때의 참숯백탄은 튀거나 폭발하는 경향이 더 두드러진다. 이는 참숯백탄의 보관시 기공에 상당한 수분이 포함되기 때문에 가열된 수분에 의해서 튀거나 폭발하는 것으로 판단되지만, 이에 대한 연구결과가 학술적으로 발표된 바는 없는 것으로 알고 있다.
폭발하는 특징이 있는 참숯백탄은 넓은 공지에서 먼저 점화하도록 하여, 점화 시 및 점화 후 일정시간 동안 참숯백탄이 폭발하더라도 화재 등의 위험을 방지하도록 하고, 참숯백탄이 안정적으로 점화된 후에야 비로소 화로와 같은 틀에 담아 사용하려고 하는 장소로 이동하여야 하는 불편을 감수해야 했다.
대한민국 등록특허 10-0766144(2007년 10월 4일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 높은 온도의 열원을 가하더라도 튀지 않아 바비큐 연료용으로 사용하기 적절한 튀지 않는 성형참숯백탄을 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법은, 준비단계, 가공단계, 혼합단계, 성형단계 및 건조단계를 수행하여 성형참숯백탄을 제조한다.
*상기 준비단계에서는 참숯백탄, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 및 찬물을 준비한다. 상기 가공단계에서는 참숯백탄을 일정한 크기로 분쇄하여 분말참숯백탄을 생성하고, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse)와 물을 일정한 비율로 혼합하여 결속제를 제조한다. 상기 혼합단계에서는 상기 가공단계에서 생성된 상기 분말참숯백탄 및 상기 결속제를 혼합하여 혼합반죽을 생성한다. 상기 성형단계에서는 상기 혼합반죽을 일정한 크기로 성형하여 성형참숯백탄을 생성한다. 상기 건조단계에서는 상기 성형참숯백탄의 수분율이 10% 이하가 되도록 건조한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 성형참숯백탄은 고온의 열원으로 점화할 때에도 튀지 않으며, 1급 발암물질로 분류되는 바륨을 착화제로 사용하지 않기 때문에, 별도의 점화공간이나 숯불관리 인력이 필요하지 않아 야외에서는 물론 가정 내에서도 사용할 수 있으며, 사용 시에도 인체에 무해하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법을 설명한다.
도 2는 분쇄기의 사진이다.
도 3은 분말의 집합기의 사진이다.
도 4는 믹서기의 사진이다.
도 5는 성형기계의 사진이다.
도 6은 건조시설의 사진이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 참숯백탄을 사용하여 바비큐 요리를 하고자 토치와 같은 고온의 열원을 참숯백탄에 인가할 때 참숯백탄이 폭발하던 상황을 개선하기 위하여, 정밀한 관찰 및 다양한 실험을 수행하였다. 그 결과, 참숯백탄을 연료로 사용한 후 완전연소가 덜되어 남아 있는 참숯백탄을 나중에 재점화하면 원래의 참숯백탄과는 달리 튀지 않았다는 것을 경험으로 확인했다. 또한, 다양한 수분율의 참숯백탄에 대한 점화 실험 결과 참숯백탄의 수분율이 1% 내외인 때에는 고온의 열원을 가하더라도 튀지 않는다는 사실을 알았다.
상기의 경험 및 실험 결과를 통해, 참숯백탄에 고온의 열원을 인가할 때 참숯백탄이 폭발하는 것이 참숯백탄의 미세기공의 깊이, 길이, 기공의 면적 및 기공에 포함된 수분율에 기인한다는 것으로 판단하였다.
상기의 판단을 입증하기 위하여, 상당한 면적의 기공이 있고 수분율이 10% 미만의 기존의 참숯백탄을 분쇄하여 미세기공의 깊이와 길이 및 기공의 면적을 축소한 후 분쇄된 참숯분말을 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse)과 같은 결속제를 이용하여 참숯백탄을 성형한 후 점화 실험해 본 결과, 고온의 열원을 이용한 점화시에도 참숯백탄이 튀지 않는다는 것을 확인했다.
이하의 설명은 상기의 실험 과정을 정리한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법(100)은, 준비단계(110), 가공단계(120), 혼합단계(130), 성형단계(140) 및 건조단계(150)를 수행한다.
준비단계(110)에서는 참숯백탄, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 및 물을 준비한다.
가공단계(120)에서는 참숯백탄을 분쇄하는 단계(121) 및 결속제 제조단계(122)를 수행한다. 참숯백탄을 분쇄하는 단계(121)에서는 참숯백탄을 30메쉬(mesh) 이하의 크기로 분쇄하여 분말참숯백탄을 생성한다. 결속제 제조단계(122)에서는 분말참숯백탄을 기준으로 할 때 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 0.05 내지 0.19 중량부와 물 0.20 내지 0.30 중량부를 혼합하여 결속제를 얻는다. 여기서 물의 온도는 5℃ 내지 30℃이다.
중량부(part by weight)는 어떤 한 물질의 중량을 1로 설정하고, 나머지 물질의 중량을 기준 물질의 중량의 비로 나타내는 무게의 단위이다. 본 발명에서는 분쇄된 참숯백탄을 기준으로 한다.
여기서 메쉬는 입자의 크기를 나타내는 단위로, 1인치(inch) × 1인치의 면적에 포함되는 격자의 개수로 표현된다. 1인치가 2.54 센티미터(㎝)이므로, 1인치 평방 미터의 면적에 메쉬가 30이면 격자가 30개 있다는 것이고, 따라서 격자의 크기는 0.847㎜ × 0.847㎜가 될 것이다. 따라서, 참숯백탄을 분쇄할 때 0.847㎜ × 0.847㎜의 격자를 통과할 수 있을 정도의 크기로 분쇄하라는 것이다.
도 2는 분쇄기의 사진이다.
도 2에 도시된 분쇄기(붉은색 화살표)의 내부에는 참숯백탄이 분쇄되고 있다.
도 3은 분말의 집합기의 사진이다.
도 3을 참조하면, 분쇄기에서 분쇄된 분말참숯백탄(파란색 화살표)이 오른쪽으로 이동하면서 한 곳으로 모이는 것을 확인할 수 있다.
혼합단계(130)에서는 참숯백탄을 분쇄하는 단계(121)에서 생성한 정량의 분말참숯백탄을 결속제 제조단계(122)에서 생성한 정량의 결속제와 혼합한다. 정량의 분말참숯백탄과 정량의 결속제를 믹서에 넣고 혼합하는 방식이 바람직하며, 믹서에서 혼합된 것으로 혼합반죽이라고 가정한다. 여기서 정량은 분말참숯백탄 1을 기준으로 할 때, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 0.05~0.19 중량부와 물 0.20~0.30 중량부의 비율에 일치하는 양을 의미한다.
도 4는 믹서기의 사진이다.
도 4를 참조하면, 믹서기(붉은색 화살표)의 좌측 상단에 위치하는 컨베이어(하늘색 화살표)로부터 분말참숯백탄과 결속제가 믹서기로 투하되는 구조를 가진다는 것을 알 수 있다.
성형단계(140)에서는 압출기를 이용하여 혼합단계(130)를 거친 혼합반죽을 3~4시간 연소할 수 있는 크기로 성형하여 튀지 않는 참숯백탄 즉 성형참숯백탄을 생성한다. 예를 들면, 튀지 않는 성형참숯백탄 각각이 3~4시간 동안 연소할 수 있도록 하기 위해서는 무게가 약 50g이 되도록 하는 것이 바람직하며, 그 형태는 다양하게 할 수 있다.
도 5는 성형기계의 사진이다.
도 5를 참조하면, 성형기계(붉은색 화살표)로부터 성형참숯백탄이 좌측으로 이동하며, 성형참숯백탄의 형태는 긴 쪽이 6㎝이고 짧은 쪽이 3㎝인 타원형의 단면을 가지고 높이는 약 4㎝로 성형되었다.
건조단계(150)에서는 성형단계(140)에서 생성된 성형참숯성백탄에 포함되는 수분율이 10% 미만이 되도록 건조한다. 그늘진 곳에서 충분한 시간을 가지고 자연건조하는 방식을 선택할 수도 있다. 참숯백탄을 생산한 다음날 전통황토 숯가마 내부의 온도는 약 150℃이며 원적외선이 발산된다. 겉과 속을 동시에 건조하는 효과를 가지는 원적외선의 특징을 활용하기 위해 참숯백탄을 생산한 후 약 20시간이 지난 전통황토 숯가마에서 약 12시간 건조하거나, 60℃~90℃ 이상의 열풍 분위기에서 18시간 이상 건조하는 것이 바람직하다.
*도 6은 건조시설의 사진이다.
도 6을 참조하면, 다양한 형태 다양한 크기의 성형참숯백탄이 건조되는 상황을 이해할 수 있다.
본 발명에 따른 성형참숯백탄의 완제품을 실험한 결과 성형참숯백탄의 사용방법을 설명한다.
현재 시중에서 판매하는 점화기계를 사용하면 성형참숯백탄의 점화는 약 5분 정도 소요된다. 시중에서 판매하고 있는 수입숯분말 성형탄(현재 참숯백탄을 원료로 하는 성형참숯백탄은 전혀 생산되고 있지 않음)은 바륨을 착화제로 사용하기 때문에 점화에 2~3분 정도 소요되기 때문에 본 발명에 따른 성형참숯백탄에 비해 점화시간이 적다. 원자번호가 56인 은백색의 무른 금속인 바륨(Barium; Ba)은 1급 발암물질로 분류되어 있어 사용시 건강에 나쁜 영향을 미친다는 것은 이미 알려진 사실이다. 본 발명은 점화시간이 늘어나더라도 바륨과 같은 착화제를 사용하지 않기 때문에 인체에 무해하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 성형참숯백탄은 점화시 튀지 않기 때문에, 가정에서도 식탁 위에 설치한 이동용 가스버너를 이용하여 성형참숯백탄을 점화 사용할 수 있다. 물론 가스불의 상부에는 성형참숯백탄을 모아두는 용기가 있어야 할 것이다.
시중에 판매되고 있는 전통식 참숯백탄과 본 발명에 따른 성형참숯백탄을 편리성과 경제성 면에서 비교하면, 아래와 같다.
전통 참숯백탄은 점화시 폭발의 위험이 있어 별도의 점화용 화로에서 점하한 후 식탁으로 이동하기 때문에 식탁과는 별도의 점화장소 및 숯불담당 인력이 필요하였다. 반면에 본 발명에 따른 성형참숯백탄은 점화시 튀지 않기 때문에 식탁에서 직접 점화할 수 있어 별도의 점화공간 및 별도의 숯불담당 인력이 필요하지 않다는 장점이 있다. 이외에도, 퇴비로 사용하거나 버려지는 숯가루를 재활용하여 천연연료를 생산할 수 있으므로, 숯의 수입을 대체할 수 있어 외화 유출을 감소시킬 수 있고, 취사용 및 난방용으로 사용될 수 있어 다른 화석연료를 대체할 수 있다는 장점이 있다.
시중에 판매되고 있는 숯분말 성형탄은 점성을 부여하기 위하여 밀가루나 전분을 야자수나 기타 수목의 숯분말과 직접 혼합하여 성형하더라도 접착성이 유지되었으나, 참숯백탄분말은 강도가 높고 입자의 크기가 크므로 접착성이 낮기 때문에 전통참숯백탄의 보관 및 이동시 쉽게 파손되는 단점이 있었다. 본 발명에서는 성형참숯백탄의 점성을 최대로 하기 위하여, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말을 물과 혼합하여 결속제를 제조하여 사용할 것을 제안하는데, 결속제 비율을 줄이고 참숯백탄분말 비율을 증대할 수 있었다. 상기와 같은 방식으로 생산된 성형참숯백탄은 보관이나 이동시 쉽게 파손되지 않고 재사용이 가능하다는 장점이 있다.
성형참숯백탄은 식사시간이 다소 길어지더라도 성형참숯백탄을 추가로 보충하는 것을 최소한으로 감소시키기 위해 3~4시간 동안 연소할 수 있도록 50g의 무게로 제작하여 사용할 것을 제안한다. 불의 세기에 따라 연소시간은 변할 수 있지만, 실험결과 50g의 성형참숯백탄은 3~4시간 정도 연소한다는 것을 확인하였다.
성형참숯백탄의 형태를 타원형으로 함으로써, 연소시 성형참숯백탄과 성형참숯백탄 사이에 서로 열을 유지시키는 약 1㎝의 공간을 유지할 수 있도록 하여, 공기 유입이 원할하도록 하였다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

  1. 참숯백탄을 준비하는 준비단계;
    참숯백탄을 일정한 크기로 분쇄하여 분말참숯백탄을 생성하고, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse)와 물을 혼합하여 결속제를 제조하는 가공단계;
    상기 가공단계에서 생성된 상기 분말참숯백탄에 상기 결속제를 혼합하여 혼합 반죽을 생성하는 혼합 단계;
    상기 혼합반죽을 일정한 크기로 성형하여 성형참숯백탄을 생성하는 성형단계; 및
    수분율이 10% 이하가 되도록 상기 성형참숯백탄을 건조하는 건조단계; 를 수행하는 것을 특징으로 하는 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법.
  2. 제1항에서 상기 가공단계는,
    상기 참숯백탄을 30메쉬(mesh) 이하의 크기로 분쇄하여 상기 분말참숯 백탄을 생성하고,
    상기 분말참숯백탄을 기준으로 할 때, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 0.05~0.19 중량부와 물 0.20~0.30 중량부를 혼합하여 결속제를 제조하는 것을 특징으로 하는 성형 참숯 백탄 제조방법.
  3. 제1항에서 상기 혼합단계는,
    상기 분말참숯백탄 1 중량부, 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulouse) 또는 카복시메틸셀룰로오스 칼슘(Calcium Carboxymethyl Cellulouse) 분말 0.05~0.19 중량부, 5℃~30℃의 물 0.20~0.30 중량부의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 성형참숯백탄의 제조방법
  4. 제1항에서,
    상기 성형단계에서 생성되는 상기 성형참숯백탄의 무게는 50g인 것을 특징으로 하는 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법.
  5. 제1항에서, 상기 건조단계에서는,
    상기 성형참숯백탄을 참숯백탄을 생산한 후 20시간이 지난 전통황토숯가마에서 12시간 동안 건조하거나,
    사기 성형참숯백탄을 60℃~90℃의 열풍분위기에서 18시간 이상 건조하는 것을 특징으로 하는 튀지 않는 성형참숯백탄의 제조방법.
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