KR20200022843A - 검탄의 제조공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대량 생산을 위한 검탄 제조 공법에 관한 것으로서, 원자재를 소정의 길이로 재단하여 준비하는 원자재 준비단계와, 재단이 완료된 상기 다수의 원자재를 이동식 트롤리의 상부에 조밀하게 세워서 적재시키는 트롤리 적재단계와, 상기 트롤리를 상기 숯가마 내부에 투입하는 트롤리 투입단계와, 상기 트롤리의 투입이 완료된 후, 상기 숯가마의 투입구를 밀폐시키는 숯가마 밀폐단계와, 상기 숯가마의 내부를 가열시키는 숯가마 가열단계와, 상기 숯가마 내부의 원자재를 탄화시키는 탄화단계와, 상기 숯가마 내부의 트롤리를 외부로 인출하는 트롤리 인출단계, 및 인출된 상기 트롤리의 탄화된 검탄을 산소를 차단하여 자연 냉각시키는 검탄 냉각단계를 포함하여 구성됨으로써, 원자재의 투입 및 인출에 소요되는 작업 시간을 획기적으로 단축하여 생산 효율성을 증대시킬 수 있게 함과 아울러, 숯가마의 신속한 밀폐 및 개방이 가능하고, 숯가마에 잔류하는 고열을 사용할 수 있게 함으로써, 연료 소비를 현저히 저하시킬 수 있는 검탄의 제조공법에 관한 것이다.

Description

검탄의 제조공법{Manufacturing method of the charcoal}

본 발명은 이동 가능한 트롤리(trolley)에 다수의 참나무 원자재를 적재시킨 후, 이 트롤리와 함께 원자재를 숯가마에 신속하게 투입 또는 인출시킬 수 있는 시스템을 제공함으로써, 원자재의 투입 또는 인출 시간을 단축하고, 원자재의 손상이나 파손을 방지하여 생산 수율을 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 숯가마 내부의 잔류열을 활용할 수 있어 연료 효율성을 향상시키고, 환경오염을 저하시킬 수 있는 검탄의 제조공법에 관한 것이다.

일반적으로 검탄(숯, 목탄)(charcoal)은 육고기나 조개류, 또는 생선을 굽는데 사용할 수 있는 것으로서, 불을 직접 접촉시켜 익히는 방식의 직화구이 판매를 전문으로 하는 밀폐된 공간의 영업장에서 활용할 수 있는 연료의 하나이다.

이외에도, 검탄은 제련 등 다양한 곳에서도 사용되고 있다.

이러한 검탄은 참나무 원자재를 숯가마 내부에서 소정의 온도로 가열하여 탄화시킴으로써, 제조하게 된다.

이하 종래의 검탄 제조 방법을 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.

여기서 도 1은 종래의 검탄 제조 방법의 블록도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 검탄 제조 공법은, 원자재 준비단계, 원자재 투입단계, 숯가마 밀폐단계, 숯가마 가열단계, 탄화단계, 냉각단계, 및 취출단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 원자재 준비단계는 숯가마에 투입할 원자재를 준비하는 단계로서, 숯가마의 내부에 세워서 적재할 수 있는 크기로 참나무를 소정의 길이로 재단하여 준비하는 단계이다.

상기와 같이, 참나무 원자재의 준비가 완료되면, 원자재 투입단계에서 작업자가 원자재를 직접 숯가마 내부에 투입한다.

이때, 작업자는 원자재를 하나씩 수작업으로 숯가마 내부에 세워서 순차적으로 적재시키게 된다.

이러한 원자재의 투입이 완료되면, 숯가마 밀폐단계에서 작업자는 숯가마의 출입구를 밀폐시키고, 숯가마를 가열시키게 된다.

이때 숯가마의 밀폐는 숯가마의 출입구를 황토나 내화 벽돌 등으로 메꾸어 밀폐시키는 것이다.

한편 숯가마 가열단계에서는 숯가마 내부를 통상적으로 400℃~700℃의 고온으로 가열하여 내부의 참나무 원자재를 탄화시키게 된다.

이때 숯가마를 가열하는데 대략 5시간 정도의 시간이 소요된다.

숯가마의 가열이 완료되면, 원자재는 이러한 고열의 숯가마 내부에서 탄화 단계을 거치게 되고, 이러한 탄화 과정은 대략 72시간 정도가 소요되고 있다.

이 후, 탄화가 완료되면, 작업자는 숯가마가 자연 냉각될 때까지 기다린다.

이때, 숯가마는 자연 냉각시키기 때문에 대략 3일 정도의 시간이 소요되고 있다.

이와 같이, 숯가마의 냉각이 완료되면, 작업자는 숯가마의 출입구를 다시 허물어 개방시킨 후, 내부의 탄화된 검탄을 수작업으로 하나씩 숯가마 외부로 취출하여 회수하면 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 검탄 제조 방법은 다음과 같은 문제점들이 있었다.

첫째, 작업자가 숯가마의 작은 출입구를 이용하여 원자재를 하나씩 수작업으로 순차 투입시켜야 하기 때문에, 대략 10톤을 투입하는 경우 통상적으로 8~10시간의 원자재 투입시간이 소요되고, 또한 숯가마를 밀폐시키는데 대략 2~3시간이 소요될 뿐 아니라, 숯가마의 출입구를 다시 개방시킨 후, 탄화가 완료된 검탄을 작업자가 숯가마로부터 다시 꺼내는데에도, 투입과 마찬가지로 8~10시간의 많은 시간이 소요되고 있다.

따라서, 이러한 종래의 검탄 제조 방법은, 원자재의 투입 및 회수 작업, 숯가마의 개폐 작업, 탄화 시간, 숯가마 냉각 시간 등이 필요하게 되고, 전체적으로 원자재의 재 투입까지 대략 140시간 이상의 많은 작업 시간이 소요되기 때문에, 생산 효율성이 현저히 떨어질 뿐 아니라, 대량 생산에 많은 제약이 따르는 문제점이 있었다.

둘째, 작업자가 수작업으로 숯가마 내부에 들어가 원자재를 투입 또는 취출하는 방식이기 때문에, 분진 등의 흡입이나, 원자재가 쓰러짐으로써 작업자가 다칠 수 있는 안전사고의 우려가 높았다.

셋째, 새로운 검탄화 작업을 반복 수행하는 경우, 숯가마의 출입구를 밀폐하고 다시 허무는 작업을 반복적으로 수행해야 하는 번거로움이 있었다.

넷째, 새로운 검탄화 작업을 수행하는 경우, 냉각된 숯가마를 다시 고열로 가열시켜야 하기 때문에, 연료 소비가 증대하고, 이로 인한 환경오염을 증대시키는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 첫째, 트롤리에 원자재를 적재하여 고정시킨 후, 트롤리와 함께, 숯가마에 투입 또는 인출시킬 수 있게 함으로써, 원자재의 투입 및 인출에 소요되는 작업 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있게 하고, 둘째, 작업자의 숯가마 내부에의 출입을 차단하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 하며, 셋째, 숯가마의 출입구에 도어를 설치하여 숯가마의 신속한 밀폐 및 개방이 가능하게 하고, 넷째, 숯가마에 잔류하는 고열을 사용할 수 있게 함으로써, 연료 소비를 현저히 저하시킬 수 있는 검탄의 제조공법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 참나무 원자재를 숯가마 내부에 투입하여 적재시킬 수 있도록 원자재를 소정의 길이로 재단하여 준비하는 원자재 준비단계와, 재단이 완료된 상기 다수의 원자재를 소정의 면적을 가지는 이동식 트롤리의 상부에 세워서 적재시키는 트롤리 적재단계와, 상기 트롤리를 이동시켜 상기 숯가마 내부에 투입하는 트롤리 투입단계와, 상기 트롤리의 투입이 완료된 후, 상기 숯가마의 투입구를 도어를 이용하여 밀폐시키는 숯가마 밀폐단계와, 상기 숯가마의 내부를 가열시키는 숯가마 가열단계와, 상기 숯가마 내부의 가열된 원자재를 탄화시키는 탄화단계와, 상기 원자재의 탄화 과정이 완료되면 상기 숯가마의 투입구를 개방하여 상기 숯가마 내부의 트롤리를 외부로 인출하는 트롤리 인출단계, 및 인출된 상기 트롤리의 탄화된 검탄을 산소를 차단하여 자연 냉각시키는 검탄 냉각단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 트롤리 적재단계는, 상기 원자재를 상기 트롤리 상부의 내화층의 둘레를 따라 설치된 지지프레임의 내측에 적재하되, 서로 밀착되어 조밀하게 세워서 순차적으로 적재시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 트롤리 적재단계는, 다수개의 원자재를 하나로 묶어 하나의 조를 형성한 후, 상기 조 단위로 순차적으로 트롤리에 적재시키는 것이 바람직하다.

또, 상기 트롤리 적재단계는, 상기 트롤리가 상기 숯가마 내부에 투입되었을 때, 상기 원자재의 상단과 상기 숯가마의 내측 상면이 10cm~12cm 이격되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 트롤리 투입단계는, 상기 트롤리를 상기 숯가마의 외부로부터 내부까지 설치된 레일 위에 설치한 후 전방으로 밀어서 상기 숯가마 내부에 투입시킬 수 있다.

또한, 상기 트롤리 투입단계는, 상기 트롤리의 하측 둘레가 상기 숯가마의 내벽 하단부를 따라 형성된 도피홈에 삽입되도록 할 수 있다.

한편, 상기 탄화단계는, 상기 도어의 하단부에 형성된 복수의 산소 유입공을 통해 상기 숯가마의 내부로 유입되는 산소의 유입양을 조절할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 탄화단계는, 공정 시간이 48시간을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 트롤리 인출단계는, 상기 숯가마의 투입구를 개방한 후, 상기 트롤리의 전면부에 윈치를 연결하여 상기 트롤리를 상기 숯가마로부터 인출할 수 있다.

또, 상기 검탄 냉각단계는, 상기 트롤리에 적재된 검탄에 상부로부터 커버를 씌어 밀폐시킴으로써, 산소를 차단하여 자연 냉각시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 원자재의 투입 및 회수에 소요되는 작업 시간은 물론 숯가마의 개폐 시간을 단축할 수 있게 되어 생산 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 신속한 대량 생산이 가능한 효과가 있고, 둘째, 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있으며, 셋째, 숯가마에 남아 있는 고열을 재활용할 수 있게 됨으로써, 연료 소비 및 생산 비용을 절감할 수 있는 것은 물론, 환경오염을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 검탄의 제조공법 불록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 검탄의 제조공법 블록도이다.
도 3은 본 발명에 있어서, 트롤리가 숯가마에 투입되기 전의 이동식 트롤리와 숯가마의 배치도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트롤리의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 숯가마의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 트롤리 투입단계에서 트롤리가 숯가마에 투입된 상태의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 트롤리가 숯가마에 투입된 상태의 측면 투시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 검탄 냉각단계에서의 검탄을 냉각시키는 설명도이다.

이하 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명 검탄의 제조공법 실시 예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명 검탄의 제조공법 전체 과정을 간략히 설명한다.

여기서 도 2는 본 발명에 따른 대량 생산을 위한 검탄 제조 공법의 블록도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 검탄의 제조공법은, 원자재 준비단계(S10), 트롤리 적재단계(S20), 트롤리 투입단계(S30), 숯가마 밀폐단계(S40), 숯가마 가열단계(S50), 탄화단계(S60), 트롤리 인출단계(S70), 및 검탄 냉각단계(S80)로 이루어진다.

여기서 원자재 준비단계(S10)는 참나무 원자재(1)를 숯가마(100)의 내부에 투입하여 적재시킬 수 있도록 원자재(1)를 소정의 길이로 재단하여 준비하는 단계이다,

이때, 원자재(1)인 참나무를 숯가마(100)의 내부 공간 및 트롤리(10)의 높이를 고려하여 적절한 길이로 재단한다.

한편, 트롤리 적재단계(S20)는 재단이 완료된 다수의 원자재(1)를 트롤리(10)의 상부에 조밀하게 세워서 적재시키는 단계이고, 트롤리 투입단계(S30)는 원자재(1)가 적재된 트롤리(10)를 이동시켜 숯가마(100) 내부에 투입하는 단계이다.

한편, 트롤리(10)의 투입이 완료되면, 숯가마(100)를 밀폐시키는 숯가마 밀폐단계(S40)를 수행하게 된다.

이와 같이, 숯가마(100)의 밀폐가 완료되면, 숯가마 가열단계(S50)에서 숯가마(100)를 가열시키고, 원자재(1)를 탄화시키는 탄화단계(S60)를 거치게 된다.

탄화단계(S60)에서 숯가마(100)는 대략 400℃~700℃ 정도로 가열시키게 된다.

이때, 원자재(1)는 숯가마(100)의 내부에서 연소되면서 탄화가 진행됨으로써, 불순물 등이 제거되는 검탄화가 이루어지게 된다.

이러한 탄화 과정이 완료되면, 트롤리 인출단계(S70)에서 숯가마(100)의 투입구(130)를 개방하고, 숯가마(100) 내부의 트롤리(10)를 외부로 인출한 후, 인출된 트롤리(10)와 이 트롤리(10)에 적재되어 있는 탄화가 완료된 검탄을 자연 냉각시키는 검탄 냉각단계(S80)를 거침으로써 검탄의 제조가 완료되는 것이다.

이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 대량 생산을 위한 검탄 제조 공법의 각각의 단계를 상세히 설명한다.

여기서, 도 3은 본 발명에 있어서, 트롤리가 숯가마에 투입되기 전의 이동식 트롤리와 숯가마의 배치도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 트롤리의 사시도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명에 따른 숯가마의 정면도를 나타낸 것이다.

한편, 도 6은 트롤리가 숯가마에 투입된 상태의 정면도를 나타낸 것이고, 도 7은 트롤리가 숯가마에 투입된 상태의 측면 투시도를 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명에 따른 검탄 냉각단계에서의 검탄을 냉각시키는 설명도를 나타낸 것이다.

여기서, 설명의 편의를 위하여, 도 6은 도어가 제거된 상태를 도시한 것이고, 도 7은 도어 승강용 가이드 레일이 제거된 상태를 도시한 것이다.

원자재(1)는 원자재 준비단계(S10)에서 적정 길이로 재단된 후, 도 3에 도시된 바와 같이, 트롤리(10)의 상부에 세워서 조밀하게 적재시킨다.

여기서, 트롤리(10)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(20)와 내화층(30) 및 지지프레임(50)으로 구성된다.

베이스 플레이트(20)는 숯가마(100)의 내부 적재 공간(160)(도 6 참조) 및 참나무 원자재(1)를 적재시킬 수 있는 양을 고려하여 적정한 면적을 가지도록 금속 소재(STS, 스테인리스강)로 형성되며, 하면에는 레일(200)을 따라 이동 가능하도록 복수의 휠(28)이 설치되어 있다.

또한, 베이스 플레이트(20)의 상면에는 적벽돌 등으로 이루어진 일정 높이의 내화층(30)이 형성되고, 이 내화층(30)의 상부에 지지프레임(50)이 설치된다.

이때, 내화층(30)은 베이스 플레이트(20)보다 작은 면적으로 형성됨으로써, 베이스 플레이트(20)의 상면 둘레를 따라 노출부(23)가 형성되도록 한다.

또한, 베이스 플레이트(20)의 전면부에는 윈치(winch)에 연결할 수 있는 와이어(wire) 연결용 연결 고리(21)가 설치된다.

한편, 지지프레임(50)은 내화층(30)의 각 모서리에 상향 설치되는 지주프레임(51)과 각 지주프레임(51)을 횡방향으로 서로 연결하는 횡지지대(55)로 구성된다.

여기서, 지주프레임(51)과 횡지지대(55)는 베이스 플레이트(20)와 같은 금속 소재로 제작될 수 있다.

이때, 횡지지대(55)는 지주프레임(51)에 상,하 방향으로 이격되게 다수개를 설치할 수 있으며, 지주프레임(51)에 착탈 가능하게 설치함으로써, 원자재(1)의 적재 및 회수가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 트롤리 적재단계(S20)에서 참나무 원자재(1)가 쓰러지는 것을 방지하기 위하여 서로 밀착되도록 지지프레임(50) 안쪽에 조밀하게 세워서 순차적으로 적재시키는 것이다.

여기서, 재단이 완료된 참나무 원자재(1)는 다수개를 하나로 묶어 하나의 조를 형성한 후, 각 조 단위로 순차적으로 트롤리(10)에 적재시키는 것이 바람직하다.

이때, 원자재(1)는 와이어 등을 이용하여 다수개를 하나로 묶어 조 단위로 취급함으로써, 원자재(1)의 적재 시간을 단축시킬 수 있을 것이다.

한편, 원자재(1)는 트롤리(10)에 적재하여 숯가마(100)의 내부에 투입시켰을 때, 원자재(1)의 상단과 숯가마(100) 내부의 상면이 대략 10cm~12cm 정도 이격되도록 준비하는 것이 바람직하고, 원자재(1)의 측면과 숯가마(100)의 내측면과도 대략 마찬가지의 간격이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 원자재(1)는 트롤리(10)의 내화층(30)의 높이를 고려하여 적절한 길이로 재단한다.

한편 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20)의 하부에는 다수의 분출공(도시하지 않음)이 상향 설치된 복수의 산소 공급관(40)이 설치될 수 있으며, 이 산소 공급관(40)의 분출공에 대응하여 연통되도록 베이스 플레이트(20)와 내화층(30)에 순차적으로 배출공(35)을 형성함으로써, 트롤리(10)의 상부의 원자재(1)에 추가적인 산소를 공급할 수 있다.

이때, 다수의 산소 공급관(40)은 선단을 연결하는 연통관을 설치하고, 이 연통관에 산소 주입구(43)를 설치함으로써, 외부로부터 산소 공급이 가능하도록 할 수 있다.

즉, 원자재(1)의 연소를 촉진시켜 더 높은 고열에서 원자재를(1)를 탄화시킴으로써, 픔질이 더 우수한 백탄을 제조하고자 하는 경우에 산소 공급이 가능할 것이다.

한편, 원자재 준비단계(S10) 및 트롤리 적재단계(S20)가 완료되면, 원자재(1)가 적재된 트롤리(120)를 숯가마(100) 내부에 투입시키는 트롤리 투입단계(S30)를 수행한다.

작업자는 트롤리 투입단계(S30)에서, 레일(200)을 따라 트롤리(10)를 밀어서 숯가마(100)의 내부에 투입시킨다.

여기서, 숯가마(100)는 고온을 견딜 수 있도록 황토 흙이나 적벽돌 등을 이용하여 축조되며, 내부에 원자재(1)를 적재할 수 있는 적재 공간(160)이 형성되어 있다.

숯가마(100)는 대략 폭이 2.5m, 깊이가 3.5m, 높이가 2m 정도로 제작될 수 있으며, 이러한 숯가마(100)의 적재 공간(160)을 고려하여 원자재(1)의 전체 길이와 수량을 결정한다.

여기서, 숯가마(100)는 상, 하, 좌, 우, 및 후면 벽이 열차단이 가능하도록 소정의 두께로 축조된다.

따라서, 작업자는 숯가마(100)의 내부에 투입된 트롤리(10)에 적재된 참나무 원자재(1)에 불을 붙여 연소시키고, 숯가마(100) 내부로의 산소 유입량을 조절하는 과정을 통하여 탄화 과정을 진행시킴으로써, 검탄을 제조하게 되는 것이다.

한편, 숯가마(100)의 후단부에는 탄화 과정에서 발생하는 가스나 연기를 외부로 배출시킬 수 있는 배기구(연돌)(190)가 형성되어 있고, 숯가마(100)의 내부를 가열시킬 수 있도록 화력을 제공하는 화구(180)(도 5 참조)가 일측에 설치된다.

화구(180)는 통상적으로 참나무 등을 이용하여 숯가마(100) 내부의 적재 공간(160)을 고온으로 가열시킬 수 있는 화력을 제공하게 된다.

여기서, 화구(180)와 배기구(190)는 일반적인 구조의 장치를 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 숯가마(100)의 전면에는 숯가마(100)의 투입구(130)를 개방 또는 밀폐시킬 수 있는 도어(door)(100)가 설치되어 있다.

도어(110)는 숯가마(100)의 양측부에 각각 기립 설치되는 가이드 레일(120)을 따라 상하 방향으로 승강 가능하게 설치된다.

가이드 레일(120)은 'H' 빔(beam) 구조로 형성될 수도 있다.

이때, 도어(110)는 도 7에 도시된 바와 같이, 금속 소재의 전면 플레이트(111)와 전면 플레이트(111)의 후면에 장착되는 내화벽(113)으로 이루어져 있으며, 전면 플레이트(111)의 양측 단부가 가이드 레일(120)을 따라 이동하도록 할 수 있다.

이때 내화벽(113)은 세라믹 파이버(ceramic fiber) 소재가 사용되는 것이 바람직하다.

또한 도어(110)의 내화벽(113)의 중앙부 하단에도 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20)의 노출부(23)가 끼워질 수 있는 도피홈(114)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도어(110)의 중앙부 상측에는 숯가마(100)의 내부를 관찰할 수 있는 관찰창(115)이 형성된다.

여기서, 관찰창(115)은 내열 강화 유리를 이용할 수 있을 것이다.

따라서 작업자는 탄화단계(S60)에서 이 관찰창(115)을 통해 숯가마(100)의 내부에서 이루어지는 탄화 과정을 관찰할 수 있다.

한편, 도어(110)는 별도의 리프팅 장치(300)를 이용하여 승강시킬 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(120)의 상단에 고정프레임(122)을 수평 방향으로 설치하고, 이 고정프레임(122)에 리프팅 장치(300)를 설치하는 것이다.

즉, 두개의 와이어(310)를 도어(110) 상단의 양측부에 각각 연결하고, 도어(110)의 승강 범위를 고려하여 고정프레임(122)에 도르래 및 윈치(winch)를 설치한 후, 와이어(310)를 도르래를 통해 윈치에 연결함으로써, 도어(110)를 승강시킬 수 있을 것이다.

따라서, 작업자는 숯가마 밀폐단계(S40)에서 도어(110)를 하강 이동시켜 숯가마(100)의 투입구(130)를 밀폐함으로써, 보다 신속하게 숯가마(100)의 밀폐 작업을 완료할 수 있다.

도어(110)는 이외에도, 모터와 기어 등을 조합한 다양한 방식의 일반적인 리프팅 장치를 활용하여 승강시킬 수 있을 것이다.

한편, 가이드 레일(120)에는 상하 방향으로 지지핀(도시하지 않음)을 끼워넣을 수 있는 다수개의 삽입공(125)이 이격 설치됨으로써, 이 지지핀이 도어(110)의 하단을 지지할 수 있도록 하여, 도어(110)가 특정 높이에 안정적으로 고정되도록 할 수 있다.

한편, 숯가마(100)의 바닥면에는 두 개의 레일(200)이 나란하게 병렬 설치되어 있다.

이 레일(200)은 숯가마(100)의 내부에서 외부까지 연장되도록 설치됨으로써, 트롤리(10)가 도 3에 도시된 바와 같이, 화살표 방향으로 레일(200)을 따라 이동 가능하도록 한다.

따라서, 작업자는 트롤리 투입단계(S30)에서, 트롤리(10)를 직접 밀어 레일(200)을 따라 이동시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 트롤리(10)를 숯가마(100) 내부의 적재 공간(160)에 투입시킬 수 있다.

한편, 도 5는 숯가마의 정면을 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이, 도어(110)의 상부에는 관찰창(115)이 형성되고, 하면에는 복수의 산소 유입공(116)이 형성되어 있다.

또한, 도어(110)의 하단 양측부에는 레일(200)과의 간섭을 방지할 수 있도록 오목홈(117)이 각각 형성될 수 있다.

한편, 숯가마(100)의 내측면 하단부에는 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 일정 높이와 깊이를 가지는 도피홈(150)이 각각 형성되어 서로 연결되어 있다.

여기서 도피홈(150)은 트롤리(10)가 숯가마(100)의 투입구(130)를 통해 투입될 때, 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20)의 둘레가 삽입될 수 있게 하는 것이다.

한편, 산소 유입공(116)은 원자재(1)의 탄화 과정에서 필요한 산소를 조절하여 제공할 수 있도록 숯가마(100)의 내부와 외부가 연통되도록 하는 것으로서, 통상적인 조절 가능한 개폐판(도시하지 않음)이 설치될 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 원자재(1)의 트롤리(10) 적재가 완료되면, 트롤리 투입단계(S30)에서, 작업자는 트롤리(10)를 밀어서 레일(200)을 따라 이동시킴과 아울러, 숯가마(100)의 도어(110)를 개방하고 트롤리(10)를 숯가마(100) 내부까지 밀어넣어 투입하면 된다.

이때, 작업자는 트롤리 투입단계(S30)에서 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20)의 양측의 노출부(23)가 이 도피홈(150)을 따라 이동하도록 트롤리(10)를 숯가마(100)의 내부로 밀어넣는다.

따라서, 트롤리 투입단계(S30)가 완료되면, 트롤리(10)는 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 숯가마(100) 내부의 적재 공간(160)에 위치하게 된다.

도 6은 트롤리 투입단계(S30)에서 트롤리(10)의 숯가마(100)투입이 완료된 후, 도어(110)가 제거된 상태에서의 숯가마(100)의 정면도를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 트롤리(10)가 숯가마(100)의 내부에 투입되면, 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20)의 양측부는 도피홈(150)에 각각 끼워진 상태가 된다.

이렇게 함으로써, 숯가마(100) 내부의 고열이 베이스 플레이트(20)에 직접적으로 전달되는 것을 최소화시킬 수 있고, 이로 인해, 금속 소재의 베이스 플레이트(20)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 트롤리(10)의 투입이 완료되면, 숯가마(100)의 도어(110)를 하강시켜 숯가마(100)를 밀폐시키고, 숯가마 가열단계(S50)를 수행한다.

숯가마 가열단계(S50)에서 숯가마(100) 일측에 별도로 설치된 화구(180)를 이용하여 숯가마(100) 내부를 대략 400℃~700℃ 정도로 가열시킨다.

숯가마(100)의 내부가 적정 온도로 가열되면, 이 온도하에서 원자재(1)의 탄화 과정이 진행되게 된다.

탄화단계(S60)는 원자재(1)가 고열로 연소되면서 열분해되어 비결정성 탄소를 생성하는 과정으로서, 이 과정을 거쳐 원자재(1)가 검탄(숯)이 되는 것이다.

이때, 탄화 과정에서, 도어(110)의 하단에 형성된 산소 유입공(116)을 통해 산소 유입량을 적절히 조절하면서 탄화 과정을 수행할 수 있다.

여기서, 원자재(1)는 트롤리(10)의 상부에 조밀하게 세워져 적재되어 있기 때문에 연소 효율성을 향상시킬 수 있고, 이로 인해, 전체 탄화 공정 시간은 대략 48시간 이내에서 진행할 수 있다.

이때, 작업자는 도어(110)에 설치된 관찰창(115)을 통해 원자재(1)의 탄화 과정을 관찰하며 진행 여부를 확인할 수 있다.

이와 같이, 탄화단계(S60)가 완료되면, 작업자는 트롤리 인출단계(S70)를 수행한다.

트롤리 인출단계(S70)에서 작업자는 먼저 숯가마(100)의 도어(110)를 상승시켜 숯가마(100)를 개방시킨 후, 트롤리(10)의 베이스 플레이트(20) 전면에 설치된 연결 고리(21)에 와이어 등을 연결하여 트롤리(10)를 숯가마(100)로부터 끌어냄으로써 인출하는 것이다.

이때, 와이어는 별도로 설치된 윈치에 연결함으로써, 트롤리(10)를 신속하고 안전하게 숯가마(100)로부터 인출할 수 있을 것이다.

이와 같이, 트롤리(10)가 숯가마(100) 외부로 인출되면, 작업자는 도 8에 도시된 바와 같이, 트롤리(10)의 상부로부터 지지프레임(50)과 탄화된 검탄 전체를 커버(400)를 이용하여 덮어씌워 밀폐시킴으로써, 산소를 차단하여 검탄을 자연 냉각시키는 검탄 냉각단계(S80)를 수행한다.

탄화된 검탄의 자연 냉각이 완료되면, 작업자는 트롤리(10)에 적재된 검탄을 트롤리(10)로부터 빼내어 적정 가공을 거쳐 출하하면 되는 것이다.

한편, 검탄 냉각단계(S80)가 수행될 때, 숯가마(100)의 내부는 비워져 있는 상태이므로, 새로운 원자재(1)를 바로 투입하여 검탄 제조를 위한 각 단계를 반복 수행할 수 있다.

즉, 탄화시키고자 하는 새로운 원자재(1)를 다시 새로운 트롤리(10)에 적재시킨 후, 숯가마(100)에 투입하여 상기와 같은 단계를 수행함으로써, 연속적으로 검탄을 제조할 수 있다.

이때, 숯가마(100)에는 이전 탄화 과정에서의 고열이 잔류하고 있는 상태이기 때문에, 숯가마(100)의 재가열 시간 및 연료 소비를 현저히 줄일 수 있고, 이로 인해 생산 비용의 절감은 물론 연료 소비로 인한 환경오염도 줄일 수 있게 되는 것이다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명하였지만, 이러한 실시예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형 적용이 가능할 것이다.

S10 : 원자재 준비단계 S20 : 트롤리 적재단계
S30 : 트롤리 투입단계 S40 : 숯가마 밀폐단계
S50 : 숯가마 가열단계 S60 : 탄화단계
S70 : 트롤리 인출단계 S80 : 검탄 냉각단계
1 : 원자재 10 : 트롤리
20 : 베이스 플레이트
21 : 연결 고리 23 : 노출부
28 : 휠 30 : 내화층
35 : 배출공 40 : 산소 공급관
43 : 산소 주입구
50 : 지지프레임 51 : 지주프레임
55 : 횡지지대 100 : 숯가마
110 : 도어 111 : 전면 플레이트
113 : 내화벽 114, 150 : 도피홈
115 : 관찰창 116 : 산소 유입공
117 : 오목홈 120 : 가이드 레일
122 : 고정프레임 125 : 삽입공
130 : 투입구 160 : 적재 공간
190 : 배기구 200 : 레일
300 : 리프팅 장치 310 : 와이어
400 : 커버

Claims (10)

1. 참나무 원자재를 숯가마 내부에 투입하여 적재시킬 수 있도록 원자재를 소정의 길이로 재단하여 준비하는 원자재 준비단계;
   재단이 완료된 상기 다수의 원자재를 소정의 면적을 가지는 이동식 트롤리의 상부에 세워서 적재시키는 트롤리 적재단계;
   상기 트롤리를 이동시켜 상기 숯가마 내부에 투입하는 트롤리 투입단계;
   상기 트롤리의 투입이 완료된 후, 상기 숯가마의 투입구를 도어를 이용하여 밀폐시키는 숯가마 밀폐단계;
   상기 숯가마의 내부를 가열시키는 숯가마 가열단계;
   상기 숯가마 내부의 가열된 원자재를 탄화시키는 탄화단계;
   상기 원자재의 탄화 과정이 완료되면, 상기 숯가마의 투입구를 개방하여 상기 숯가마 내부의 트롤리를 외부로 인출하는 트롤리 인출단계; 및
   인출된 상기 트롤리의 탄화된 검탄을 산소를 차단하여 자연 냉각시키는 검탄 냉각단계;
   를 포함하여 이루어지는 검탄 제조공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 트롤리 적재단계는,
   상기 원자재를 상기 트롤리 상부의 내화층의 둘레를 따라 설치된 지지프레임의 내측에 적재하되, 서로 밀착되어 조밀하게 세워서 순차적으로 적재시키는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 트롤리 적재단계는,
   다수개의 원자재를 하나로 묶어 하나의 조를 형성한 후, 상기 조 단위로 순차적으로 트롤리에 적재시키는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 트롤리 적재단계는,
   상기 트롤리가 상기 숯가마 내부에 투입되었을 때, 상기 원자재의 상단과 상기 숯가마의 내측 상면이 10cm~12cm 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 트롤리 투입단계는,
   상기 트롤리를 상기 숯가마의 외부로부터 내부까지 설치된 레일 위에 설치한 후 전방으로 밀어서 상기 숯가마 내부에 투입시키는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 트롤리 투입단계는,
   상기 트롤리의 하측 둘레가 상기 숯가마의 내벽 하단부를 따라 형성된 도피홈에 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄화단계는,
   상기 도어의 하단부에 형성된 복수의 산소 유입공을 통해 상기 숯가마의 내부로 유입되는 산소의 유입양을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 탄화단계는, 탄화 공정 시간이 48시간을 넘지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법
9. 제1항에 있어서,
   상기 트롤리 인출단계는,
   상기 숯가마의 투입구를 개방한 후, 상기 트롤리의 전면부에 윈치를 연결하여 상기 트롤리를 상기 숯가마로부터 인출하는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검탄 냉각단계는,
    상기 트롤리에 적재된 검탄에 상부로부터 커버를 씌어 밀폐시킴으로써, 산소를 차단하여 자연 냉각시키는 것을 특징으로 하는 검탄의 제조공법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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