KR20190131844A

KR20190131844A - 숯 제조방법

Info

Publication number: KR20190131844A
Application number: KR1020180056753A
Authority: KR
Inventors: 김해곤
Original assignee: 밀양시산림조합; 김해곤
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-27
Also published as: KR102113521B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 숯 제조방법은, 이동식 대차의 적재공간에 원료 목재를 적재한 상태에서 이동식 대차를 가마에 인입하는 단계; 상기 가마의 입구를 폐쇄하고 상기 가마에 연결된 아궁이를 통해 상기 가마의 내부에 열기를 공급하여, 이동식 대차의 상기 적재공간과 구획된 가열공간에 상기 열기를 공급하는 단계; 상기 가마의 내부가 800도 이상이 되면 열기 공급을 중단하고 상기 아궁이 입구 및 상기 가마의 내부와 연결된 연통을 폐쇄하는 단계를 포함한다.

Description

숯 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING CHACOAL}

본 발명은 숯 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동식 대차를 이용하여 숯을 쉽게 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

숯의 특징은 다기공과 탄소로 되어있다는 것이다. 나무로 숯을 만드는 과정에서 숯 안에는 수많은 미세구멍들이 생기며, 나무를 숯으로 만들면 그 성분은 탄소로 바뀌게 된다. 흑탄의 경우 75% ~ 85% 백탄의 경우 85 ~ 95%의 성분이 탄소로 이루어져 있다. 그리하여 숯은 연료 외에 습도조절, 냄새제거, 방사물질 흡수, 방부효과, 정수효과, 전자파 차단, 음이온 방출 등 활용 방안은 무궁무진하다.

우리나라는 국토의 63.7%가 산으로 이루어져 OECD국가 중 핀란드(73.9%), 일본(68.2%), [0003] 스웨덴(67.1%)에 이어 네번째로 많은 산림비율 갖고 있다. 중국ㆍ인도 등 외국 목재 수입의존도 85%, 국내산 목재의 활용률 저조 등 국내 목재산업계의 현주소를 극복하기 위한 노력에도 불구하고 외국 수입목재 의존도는 변하지 않는다. 실제로 국내 목재는 가치가 낮은 대기업 제품용 칩 등으로 활용되는데 그치고 있다.

또한 현재 국내 참숯 시장은 년간 50,000여 톤에 1,000억이 넘는다. 국내 생산량이 약 7,000톤 정도이며, 중국, 베트남, 라오스, 러시아, 인도네시아 등에서 43,200톤 정도를 수입하므로 외국 숯 수입 의존도 역시 85%에 달한다. 겉으로는 중국에서의 숯 수입이 금지되어 있지만 유야무야로 많은 량이 수입되고 있으며, 중국의 의지에 따라 국내 숯 시장은 영향을 많이 받아 최근 3년 사이 소비자 가격은 2배로 올랐다. 또한 최근에는 저가의 숯들이 수입되며, "수입되는 숯으로 직화구이를 하면 암을 유발한다" 라는 말들이 나오기도 한다. 소비자들은 가능하면 국산 백탄이 좋다는 것은 다 알지만 단가 문제로 수입산을 선호하게 된다.

한국공개특허공보 2004-0027289호(2004.04.01.)

본 발명의 목적은 숯을 쉽게 제조할 수 있는 숯 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 원료 목재를 적재하는 단계는 상기 이동식 대차의 측벽에 형성된 통로를 내화재를 통해 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 가마는 측벽에 형성된 가마 열기구 및 가마 배기구를 가지며, 상기 이동식 대차는 측벽에 형성되어 상기 가마 열기구 및 상기 가마 배기구와 각각 연통되는 대차 열기구 및 대차 배기구를 가질 수 있다.

상기 이동식 대차의 상기 가열공간은, 상기 이동식 대차의 이동방향과 나란하고 서로 이격된 한 쌍의 메인통로; 그리고 상기 메인통로와 수직하도록 이격 배치된 복수의 보조통로들을 가질 수 있다.

상기 숯 제조방법은, 상기 가마의 내부가 상기 원료 목재의 자연발화 온도 미만이면 상기 이동식 대차를 상기 가마로부터 인출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 가마의 내부가 상기 원료 목재의 자연발화 온도 이상일 때 상기 이동식 대차를 상기 가마로부터 인출하고, 상기 이동식 대차에 쿨링박스를 씌워 상기 원료 목재에 대한 산소 공급을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 연통을 전방으로 상향경사지도록 배치하고, 상기 연통의 하단을 통해 목초액을 수거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 숯 제조장치는, 지면에 설치된 한 쌍의 측벽 및 후방벽, 그리고 측벽 및 후방벽의 상부에 설치된 지붕을 구비하며, 전면이 개방된 가마; 상기 가마의 상기 전면을 통해 상기 가마의 내부를 출입가능한 이동식 대차; 상기 가마의 상기 측벽들 중 어느 하나에 형성된 가마 열기구 및 가마 배기구와 연통되는 내부를 가지며, 상기 가마 열기구에 열기를 공급하는 아궁이; 그리고 상기 아궁이에 연결되어 상기 가마 배기구를 통해 배출되는 가스를 외부로 배출하는 연통을 포함한다.

상기 연통은 상기 가마의 전방을 향해 상향경사지도록 배치될 수 있다.

상기 숯 제조장치는, 상기 연통의 하단에 설치되어 상기 연통을 따라 흐르는 액체를 수거하는 포집통을 더 포함할 수 있다.

상기 가마 열기구는 상기 가마 배기구의 하부에 위치할 수 있다.

상기 숯 제조장치는, 상기 가마의 내부로부터 상기 이동식 대차의 출입방향을 따라 배치되는 이동레일을 더 포함하며, 상기 이동식 대차는 상기 이동레일을 따라 이동가능하다.

상기 이동식 대차는 상기 가마의 내부에 위치하는 인입상태 및 상기 가마의 외부에 위치하는 인출상태로 전환가능하다.

상기 이동식 대차는, 한 쌍의 제1 및 제2 측벽들; 상기 대차 측벽들의 후단을 연결하는 후방벽; 상기 제1 및 제2 측벽의 전단을 연결하는 전방벽을 구비하며, 상기 제1 및 제2 측벽 중 어느 하나는 상기 전방벽과 인접한 상단으로부터 하단을 향해 함몰된 통로를 가질 수 있다.

상기 제2 측벽은, 상기 이동식 대차가 상기 인입상태에서 상기 가마 배기구와 연통되는 대차 배기구; 그리고 상기 이동식 대차가 상기 인입상태에서 상기 가마 열기구와 연통되는 대차 열기구를 가질 수 있다.

상기 이동식 대차는 상기 전방벽의 전면에 설치된 인출고리를 더 구비할 수 있다.

상기 아궁이는, 상기 가마 열기구와 연통되는 열기 통로; 상기 가마 배기구와 연통되며, 상기 열기 통로와 연통되는 배기 통로; 그리고 상기 열기 통로 및 상기 배기 통로와 연결되는 입구 통로를 가지며, 상기 연통은 상기 배기 통로의 일측을 통해 상기 아궁이에 연결될 수 있다.

상기 열기 통로와 상기 배기 통로는 수직배치될 수 있다.

상기 이동식 대차는, 상기 제1 및 제2 측벽과 상기 전방벽 및 상기 후방벽의 하단에 설치되는 바닥벽; 상기 바닥벽으로부터 이격되어 상기 바닥벽의 상부에 설치되며, 상기 바닥벽과 나란하게 배치되어 상기 제1 및 제2 측벽과 상기 전방벽 및 상기 후방벽의 하단에 연결되는, 상기 바닥벽의 상부에 상기 대차 열기구와 연통된 가열공간을 구획형성하는 중간벽; 그리고 상기 가열공간에 설치되어 상기 전방벽 및 상기 후방벽과 대체로 나란하게 배치되며, 상기 제1 및 제2 측벽과 상기 전방벽 및 상기 후방벽으로부터 이격되어, 상기 제1 및 제2 측벽과 나란한 한 쌍의 메인통로 및 상기 전방벽 및 상기 후방벽과 나란한 복수의 보조통로들을 형성하는 복수의 격벽들을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 이동식 대차에 숯의 원재료인 목재를 적재한 후 가마에 인입하여 쉽게 숯을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 가마에 연결된 아궁이를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 이동식 대차를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 이동식 대차를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 가마 및 아궁이의 열기 및 배기 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시한 이동식 가마에 설치된 쿨링박스를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯 제조방법에 사용된 목재와 제조된 숯을 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 숯 제조장치는 가마(10) 및 이동식 대차(20)를 포함한다. 가마(10)는 지면에 설치된 한 쌍의 측벽(12) 및 후방벽, 그리고 측벽(12) 및 후방벽의 상부에 설치된 지붕(11)을 구비하며, 전면이 개방된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 지붕(11)의 천정면은 상부를 향해 오목한 형상이며, 후술하는 바와 같이, 이동식 대차(20)가 가마(11) 내부에 인입된 상태에서, 이동식 대차(20)의 내부에 적재된 목재로부터 발생하는 열기를 다시 목재로 반사시켜 열기가 목재에 집중될 수 있도록 한다.

측벽(12)은 관통형성된 가마 열기구(14) 및 가마 배기구(13)를 가지며, 가마 열기구(14) 및 가마 배기구(13)는 후술하는 아궁이의 내부와 연통된다. 가마 열기구(14)는 가마 배기구(13)의 하부에 위치한다.

도 2는 도 1에 도시한 가마에 연결된 아궁이를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 아궁이는 가마(10)의 측벽(12) 외측에 설치되며, 아궁이의 내부는 가마 열기구(14) 및 가마 배기구(13)와 연통된다. 아궁이는 열기 통로(15) 및 입구 통로(16), 그리고 배기 통로(17)를 구비하며, 이들은 서로 연통된다. 구체적으로, 열기 통로(15)와 입구 통로(16)는 대체로 동일한 높이에 수평한 상태로 배치되며, 배기 통로(17)는 열기 통로(15) 및 입구 통로(16)와 수직한 상태로 배치된다.

장작은 아궁이의 입구 통로(16)에 형성된 입구(16a)를 통해 아궁이의 내부에 공급되며, 장작의 연소를 통해 생성된 열기는 가마 열기구(14)를 통해 가마(10)의 내부에 공급된다. 열기는 아궁이의 열기 통로(15)를 통해 가마 열기구(14)로 공급되며, 이동식 대차(20)가 가마(10)의 내부에 설치된 상태에서 가마 열기구(24)를 통해 이동식 대차(20)의 내부에 공급될 수 있다.

또한, 장작의 연소시 발생하는 연소가스는 배기 통로(17)를 통해 연통(30)으로 배출되며, 숯을 제조하는 과정에서 이동식 대차(20)의 내부에서 발생하는 가스는 대차 배기구(23) 및 가마 배기구(13)를 통해 배기 통로(17)를 거쳐 연통(30)으로 배출된다. 연통(30)은 배기 통로(17)의 일측에 설치되어 배기 통로(17)와 연통된다.

한편, 연통(30)은 전방을 향해 상향 경사지도록 배치되며, 포집통(40a)이 하단에 설치되어 숯 제조시 발생하는 목초액을 수거할 수 있다. 목초액은 나무의 열분해로 생성된 액체 성분을 의미한다.

도 3은 도 1에 도시한 이동식 대차를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3에 도시한 이동식 대차를 나타내는 단면도이다. 이동식 대차(20)는 가마(10)의 전면을 통해 가마(10)의 내부를 출입가능하다. 이동식 레일(19)은 가마(10)의 내부로부터 이동식 대차(20)의 출입방향을 따라 배치되며, 이동식 대차(20)는 이동롤러(20b)를 통해 이동식 레일(19)을 따라 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 이동식 대차(20)는 가마(10)의 내부에 위치하는 인입상태 및 가마(10)의 외부에 위치하는 인출상태로 전환가능하다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 이동식 대차(20)는 제1 및 제2 측벽(25), 후방벽(26b), 그리고 전방벽(26a)을 구비한다. 이동식 대차(20)는 상부가 개방된 형상이다. 후방벽(26b) 및 전방벽(26a)은 제1 및 제2 측벽(25)의 전단 및 후단을 연결한다. 측벽(25)은 전방벽(26a)과 인접한 상단으로부터 함몰된 통로(21)를 가지며, 통로(21)는 후술하는 중간벽(27b)의 상부에 위치한다. 작업자는 통로(21)를 통해 대차(20)의 내부로 진입하여 숯의 원재료인 목재를 적재할 수 있으며, 적재가 상당히 진행되면 통로(21)를 내화벽돌(21a) 등으로 폐쇄한 후 목재를 대차(20)의 내부에 가득히 적재하고, 이동식 대차(20)는 통로(21)가 폐쇄된 상태에서 가마(10)의 내부로 인입된다.

측벽(25)은 이동식 대차(20)가 인입상태에서 가마 열기구(14)와 연통되는 대차 열기구(24)와, 가마 배기구(13)와 연통되는 대차 배기구(23)를 가진다. 또한, 전방벽(25a)은 이동식 대차(20)의 내부 온도를 측정할 수 있는 온도계(도시안함)를 삽입가능한 개구(26d)를 가지며, 작업자는 이동식 대차(20)가 가마(10)에 인입된 상태에서 개구(26d)에 온도계를 삽입한 후 개구(26d)를 폐쇄하고, 온도계를 통해 가마(10) 내부의 온도를 측정할 수 있다.

바닥벽(27)은 제1 및 제2 측벽(25), 후방벽(26b), 그리고 전방벽(26a)의 하단에 연결설치되며, 중간벽(27b)은 바닥벽(27)으로부터 이격되어 상부에 나란하게 설치되어 제1 및 제2 측벽(25), 후방벽(26b), 그리고 전방벽(26a)의 내벽면에 연결된다. 바닥벽(27)과 중간벽(27b) 사이에는 가열공간(27a)이 형성되며, 대차 열기구(24)와 연통된다.

격벽(28)은 전방벽(26a) 및 후방벽(26b)과 대체로 나란하게 가열공간(27a)에 설치되며, 제1 및 제2 측벽(25), 후방벽(26b), 그리고 전방벽(26a)으로부터 이격된다. 따라서, 격벽(28)의 상부 및 하부에 제1 및 제2 측벽(25)과 나란한 메인통로(29a,29b)가 형성되며, 격벽(28)의 양측에 전방벽(26a) 및 후방벽(26b)과 나란한 보조통로(29c)가 형성된다.

도 5는 도 1에 도시한 가마 및 아궁이의 열기 및 배기 상태를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 1에 도시한 이동식 가마에 설치된 쿨링박스를 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯 제조방법에 사용된 목재와 제조된 숯을 나타내는 사진이다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참고하여 숯을 제조하는 방법을 설명하면 아래와 같다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 숯의 원료가 되는 목재(예를 들어, 참나무)를 15~25cm의 원기둥 형태로 절단하며, 절단된 목재를 이동식 대차(20)에 적재한다. 이때, 목재는 목재는 약 3주 동안 건조하여 수분을 줄이는 것이 바람직하다. 앞서 설명한 바와 같이, 이동식 대차(20)의 통로(21)가 개방된 상태에서, 목재를 통로(21) 안쪽부터 적재하기 시작하여 상당히 적재가 진행되면, 통로(21)를 내화벽돌(21a) 등으로 폐쇄한 후 나머지 목재를 적재하여 이동식 대차(20)의 내부를 가득 채운다. 이는 이동식 대차(20)가 가마(10)의 내부에 인입된 상태에서, 가마(10)의 내부에 존재하는 공기를 최소화하기 위함이다(따라서, 가마(10)의 좌우폭이나 인입방향에 따른 깊이, 그리고 높이는 가마(10)의 내부공간과 최대한 근사한 것이 바람직하다).

이동식 대차(20)가 가마(10)의 내부로 완전히 인입되면, 가마(10)의 개방된 전면을 벽돌과 황토 등으로 폐쇄하여 가마(10)의 내부를 외부로부터 완전히 차단함으로써 공기의 공급을 차단한다(단, 가마 열기구(14) 및 가마 배기구(13), 연통(30) 및 입구 통로(16)는 개방된 상태)

이후, 아궁이의 입구 통로(16)에 적재된 장작을 연소시켜 열기를 생성하면, 열기는 대차 열기구(24)를 통해 목재에 공급되며, 열기는 가마(10)의 내부 온도가 800-900도가 될 때까지 지속된다. 이때, 가마(10)의 내부는 외부로부터 차단된 상태에서 산소 공급이 원활하지 않으므로, 목재는 열기를 통해 가열되나 연소하지 않으며, 고열건조를 통해 탄화되어 탄소를 제외한 목재의 다른 성분들(예를 들어, 목재의 열분해로 생성된 기체 성분인 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 수소, 에틸렌 등의 목가스)이 발생하고 가마 배기구(13) 및 연통(30)을 통해 배출된다. 이때, 휘발성인 수소와 산소는 날아가고 탄소만 남게 되며, 탄화는 탄소화합물을 열분해하여 탄소를 생성하는 현상을 의미한다.

가마(10)의 내부 온도가 원하는 온도에 도달하면, 열기 공급을 중단하고, 아궁이의 입구(16a)와 연통(30)을 폐쇄한다. 연통(30)은 중간에 설치된 별도의 밸브(도시안함)를 통해 폐쇄할 수 있으며, 입구(16a)는 황토 등을 통해 폐쇄할 수 있다. 이는 가마(10) 내부의 열기가 외부로 쉽게 빠져나가는 것을 방지하기 위함이며, 가마(10)의 내부는 고온고압의 상태를 유지할 수 있다.

이후, 가마(10)의 내부 온도가 자연냉각에 의해 약 400도가 되면 이동식 대차(20)의 전면을 개방하고, 이동식 대차(20)를 가마(10)로부터 인출한다. 이때, 가마(10)로부터 대차(20)를 인출하면, 목재가 공기를 통해 산소를 공급받으므로, 원료 목재는 점화되어 연소된다. 참고로, 목재의 자연발화온도는 약 270도 이므로, 산소 공급이 이루어지면 목재는 자연발화할 수 있다.

이후, 쿨링박스(40)를 통해 이동식 대차(20)를 덮어 다시 이동식 대차(20)의 내부를 외부로부터 차단한다. 목재는 이동식 대차(20)를 가마(10)로부터 인출한 이후 쿨링박스(40)를 덮는 과정(약 30분에서 1시간)에서 자연발화되며, 쿨링박스(40)를 덮은 후 산소 공급이 차단되어 소화된다. 쿨링박스(40)는 하부가 개방되고 상부와 전후방 및 측부가 폐쇄된 모자(캡) 형상이며, 도 6에 도시한 바와 같이, 쿨링박스(40)를 이동식 대차(20)에 덮어 씌운 상태에서 쿨링박스(40)의 하단은 지면에 맞닿은 상태이므로, 목재는 산소 공급이 차단된다. 이 상태에서 실온 수준으로 자연냉각되면 쿨링박스(40)를 제거하고 원료 목재로부터 생성된 숯을 회수한다. 이때, 숯은 백탄이 되며, 탄화가 충분히 일어나 연소시 일산화탄소 발생을 방지할 수 있다.

한편, 가마(10)의 내부 온도가 275도가 된 후 이동식 대차(20)의 전면을 개방하고, 이동식 대차(20)를 가마(10)로부터 인출할 수 있으며, 이 경우 원료 목재는 흑탄(또는 검탄)이 된다.

참고로, 종래 숯 제조방법은 벌목된 목재를 가지만 제거한 상태에서 절단하지 않고 사용하여 숯을 제조하였으며, 제조된 숯을 다이아몬드 재질의 블레이드를 통해 실제 사용에 적합한 크기로 절단하였다. 그러나, 이 경우 숯이 가지는 고유한 취성으로 인해 많은 부분이 유실되는 문제가 있으나, 종래 숯 제조방법의 경우 제조된 숯을 작업자가 가마로부터 직접 인출하는 등 불가피한 상황이 존재하여 절단된 상태에서 숯을 제조할 수 없었다.

그러나, 상술한 바에 의하면, 원료 목재를 적재하고 제조된 숯을 인출하는 과정에서 이동식 대차(20)를 사용하므로, 절단된 목재를 이용하여 숯을 제조할 수 있으며, 이를 통해 숯을 절단하는 과정에서 유실되는 문제를 쉽게 해결할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims

이동식 대차의 적재공간에 원료 목재를 적재한 상태에서 이동식 대차를 가마에 인입하는 단계;
상기 가마의 입구를 폐쇄하고 상기 가마에 연결된 아궁이를 통해 상기 가마의 내부에 열기를 공급하여, 이동식 대차의 상기 적재공간과 구획된 가열공간에 상기 열기를 공급하는 단계;
상기 가마의 내부가 800도 이상이 되면 열기 공급을 중단하고 상기 아궁이 입구 및 상기 가마의 내부와 연결된 연통을 폐쇄하는 단계를 포함하는, 숯 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가마는 측벽에 형성된 가마 열기구 및 가마 배기구를 가지며,
상기 이동식 대차는 측벽에 형성되어 상기 가마 열기구 및 상기 가마 배기구와 각각 연통되는 대차 열기구 및 대차 배기구를 가지는, 숯 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 숯 제조방법은,
상기 가마의 내부가 상기 원료 목재의 자연발화 온도 미만이면 상기 이동식 대차를 상기 가마로부터 인출하는 단계를 더 포함하는, 숯 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가마의 내부가 상기 원료 목재의 자연발화 온도 이상일 때 상기 이동식 대차를 상기 가마로부터 인출하고, 상기 이동식 대차에 쿨링박스를 씌워 상기 원료 목재에 대한 산소 공급을 차단하는 단계를 더 포함하는, 숯 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 연통을 전방으로 상향경사지도록 배치하고,
상기 연통의 하단을 통해 목초액을 수거하는 단계를 더 포함하는, 숯 제조방법.