WO2021235745A1

WO2021235745A1 - 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법

Info

Publication number: WO2021235745A1
Application number: PCT/KR2021/005676
Authority: WO
Inventors: 나진옥
Original assignee: 나진옥
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2021-11-25
Also published as: KR102233210B1

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법에 관한 것으로, 그 제조방법은 α) 수거된 음식물 쓰레기를 저장조에 넣고, 이 저장조에 물을 투입하여 세척하는 단계; β) 세척된 음식물 쓰레기를 박스형 건조기에 넣고 100~200℃ 온도에서 30분~1시간 30분 동안 1차 건조시키는 단계; γ) 1차 건조된 음식물 쓰레기를 분당 100~300 σπν의 분쇄속도로서, 20분~40분 동안 분쇄하는 단계; δ) 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏을 기준으로 하여 부재료인 시멘트 가루 : 1~3 ㎏, 황토가루 : 50~150 ㎏, 물본드 : 0.5~1.5 ㎏을 분쇄된 음식물 쓰레기에 혼합하는 단계; ε) 혼합물을 압축수단에 넣고 일정한 형태로 성형하는 단계; ζ) 성형품을 야외에서 8~12시간 동안 자연건조를 통해 2차 건조시키는 단계; η) 2차 건조된 성형품을 컨베이어(γοξχεψοσ)건조기에서 100~200℃ 온도에서 30 ~ 1시간 30분 동안 3차 건조시키는 단계; θ) 3차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기에서 300~400℃ 온도에서 20 ~ 60분 동안 4차 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법

본 발명은 건축자재 제조방법에 관한 것으로, 특히 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 각 가정이나 대형 음식점 및 요식업체에서는 각종 음식물의 조리 또는 섭취후에 음식물 쓰레기가 발생되고 있다. 이러한 음식물 쓰레기는 보통 75~85%의 수분을 함유하고 있으며, 쉽게 부패될 뿐만 아니라 악취와 오수가 발생되어 분리수거 및 운반이 어렵기 때문에 그 처리는 주로 매립하는 방법에 의존하여 왔다.

그러나, 근래 들어 음식물 쓰레기의 배출량이 기하급수적으로 늘어남에 따라 매립지의 확보에 어려움이 있을 뿐만 아니라 매립 시, 음식물 쓰레기에 함유된 염분으로 인하여 흙이 산성화되는 등의 토양과 수질오염이 가속되고, 부패하는 과정에서 발생하는 악취와 독소가 환경을 오염시키고 있는 실정이다.

종래의 음식물 찌꺼기 처리방법으로는 상기한 매립외에 가축용 사료 또는 퇴비화로 재활용이 이루어지고 있으나, 약 1∼3% 정도가 소금의 짠 성분을 함유하고 있으며, 과다한 함수량으로 제2의 오염유발을 일으키는 원인이 되어왔다.

이에 따라 각 지자체에서는 보다 위생적이고 경제적인 방법으로 음식물 쓰레기를 수거하고 처리하기 위해 노력하고 있으며, 특히 음식물 쓰레기를 재활용하는 방법을 모색하고 있다. 재활용의 일 예로서 음식물 쓰레기를 상기한 사료나 퇴비로 만들어 사용하는 방법이 사용되고 있으나, 음식물 쓰레기의 특성상 쉽게 변질되므로 그 보관이 용이하지 않고, 음식물 쓰레기의 분해 과정에서 발생하는 악취 등에 의한 추가적인 환경 오염이 발생될 우려가 있다.

이에 따라 음식물 쓰레기의 재활용과 더불어 환경오염을 감소시킬 수 있는 건축자재의 제조방법 개발이 절실히 요구되고 있는 현실이다.

〔선행기술문헌〕

〔특허문헌〕

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2004-0080631호(2004년 09월 20일)

(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1118714호(2012년 03월 12일)

(특허문헌 3) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0521500호(2005년 10월 12일)

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점과 필요성을 감안하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기를 재활용하여 습기나 물에 강하며, 난연(難燃) 특성을 가짐에 따라 특히 화재 발생시 안전성 향상에 큰 도움을 줄 수 있는 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 취급 및 시공이 간편하고, 쉽게 깨지지 않으며, 환경오염을 감소시키는 데 유용한 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, a) 수거된 음식물 쓰레기를 저장조에 넣고, 이 저장조에 물을 투입하여 세척하는 단계; b) 세척된 음식물 쓰레기를 박스(box)형 건조기에 넣고 100~200℃ 온도에서 30분~1시간 30분 동안 1차 건조시키는 단계; c) 1차 건조된 음식물 쓰레기를 분당 100~300 rpm의 분쇄속도로서, 20분~40분 동안 분쇄하는 단계; d) 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏을 기준으로 하여 부재료인 시멘트 가루 : 1~3 ㎏, 황토가루 : 50~150 ㎏, 물본드 : 0.5~1.5 ㎏을 분쇄된 음식물 쓰레기에 혼합하는 단계; e) 혼합물을 압축수단에 넣고 일정한 형태로 성형하는 단계; f) 성형품을 야외에서 8~12시간 동안 자연건조를 통해 2차 건조시키는 단계; g) 2차 건조된 성형품을 컨베이어(conveyor) 건조기에서 100~200℃ 온도에서 30 ~ 1시간 30분 동안 3차 건조시키는 단계; h) 3차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기에서 300~400℃ 온도에서 20 ~ 60분 동안 4차 건조시키는 단계로 이루어지는 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법이 제공된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 음식물 쓰레기를 재활용하여 습기나 물에 강하며, 난연(難燃) 특성을 가짐에 따라 특히 화재 발생시 안전성 향상에 큰 도움을 줄 수 있다.

둘째, 취급 및 시공이 간편하고, 쉽게 깨지지 않으며, 환경오염을 감소시키는 데 유용하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법의 공정 흐름도,

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법에 의해 제조된 건축자재의 일 예를 나타낸 사진.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법의 공정 흐름도이다. 이를 참조하면, 우선, 수거된 음식물 쓰레기를 일정 용량의 저장조(미도시)에 넣은 후, 이 저장조에 물을 투입하여 세척한다(S11). 세척은 별도로 구비된 회전수단을 통해 일정 시간동안 저장조를 회전시키면서 음식물 쓰레기 중의 각종 부유물이 물위로 떠오르게 하며, 일정 시간 경과 후 세척수를 저장조 하단의 배출구를 통해 배출시킨다.

이후, 세척된 음식물 쓰레기를 박스(box)형 건조기에 넣고 1차 건조시켜서(S12), 음식물 쓰레기의 악취를 제거한다. 이때 건조 조건은 특별히 한정하지 않으나, 가령, 음식물 쓰레기 1,000 ㎏을 기준으로 하여 건조 온도는 100~200℃, 보다 바람직하게는 150℃ 온도에서 30분~1시간 30분, 보다 바람직하게는 1시간 동안 건조시킨다.

이후, 1차 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄기(또는 믹서기)로 분쇄한다(S13). 이때 분쇄조건은 분당 100~300 rpm의 분쇄속도, 보다 바람직하게는 200 rpm의 분쇄속도로서, 20분~40분, 보다 바람직하게는 30분 분쇄하여 건조된 음식물 쓰레기를 일정 크기 이하로 만든다.

이후, 분쇄된 음식물 쓰레기에 부재료인 시멘트 가루, 황토가루, 그리고 물본드를 각각 혼합한다(S14). 본 발명에서 혼합물의 혼합 기준은 무게(중량,질량)으로 하였으며, 액상인 경우에도 중량으로 기재가 가능하므로 중량으로 일원화하였다.

본 발명에서 혼합물의 혼합 조건은 건조 후 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏을 기준으로 하여 시멘트 가루 : 1~3 ㎏, 보다 바람직하게는 2 ㎏, 황토가루 50~150 ㎏, 보다 바람직하게는 100 ㎏, 물본드 : 0.5~1.5 ㎏, 보다 바람직하게는 1 ㎏을 각각 준비한 후, 이를 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏ 에 혼합한다.

시멘트 가루는 건조된 음식물 쓰레기에 섞여서 수화작용을 통해 경화된다. 즉, 후술하는 물본드와 함께 건조된 음식물 쓰레기에 섞여서 반죽하였을 때 단단히 굳어져 교착제 또는 접착제의 구실을 하게 된다.

또한, 시멘트 가루 혼합을 통해 시멘트의 난연 기능을 통해 화마 예방에 도움을 줄 수 있다.

시멘트 가루 1 ㎏ 미만 사용시 사용 효과가 미미하고, 3 ㎏ 이상 사용시 시멘트 가루 과다 사용으로 건축자재의 강도를 저하시킬 수 있다.

황토 가루는 시멘트 성분의 단점을 보완하기 위해 첨가된다. 즉, 건축자재는 강도적인 측면에 중점을 두고 있으므로 압축강도가 상대적으로 우수한 시멘트 성분이 건축자재의 주류를 이루고 있다. 그러나, 시멘트 성분은 장시간에 걸쳐 유해물질을 방출하여 인체에 악영향을 미치고, 통기성이 떨어지며, 곰팡이등이 서식하기 좋은 환경을 제공함과 아울러 폐기처리시 유해한 건축폐기물을 대량으로 발생시킨다.

이와 같이 시멘트 성분을 함유하는 건축자재의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 황토 가루가 혼합되는 바, 황토는 오랜 세월동안 태양에너지를 흡수하여 일명, '태양에너지의 저장고'라고 불리기도 한다. 저장된 태양에너지가 원적외선으로 저장되어 열을 받으면 이 저장된 원적외선 에너지를 발산하여 다른 물체 분자의 활동을 원활하도록 한다.

통상 원적외선은 몸 속의 긴장을 이완시켜 신체를 편안하게 해주고, 스트레스 감소에도 효과적이며, 혈액순환을 촉진시켜 신체의 신진 대사를 활발히 하고, 진통 소염에도 효과가 있다고 알려져 있다.

또한, 황토는 독소제거 작용이 탁월하므로 황토를 이용하여 땀을 배출하는 경우, 그 땀을 통하여 인체 내에 누적되어 있던 각종 노폐물, 독성물질, 중금속등을 배출시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.

그러나, 황토는 시멘트와 비교하여 압축강도가 현저하게 낮고, 황토 자체만으로 여러 건축자재(가령, 타일, 벽돌, 몰탈, 텍스 등)를 제조할 경우에 쉽게 부서지는 문제점이 있으므로 본 발명에서는 시멘트 가루와 혼합하여 전술한 단점을 보완하고자 하였다.

황토 가루 50 ㎏ 미만 사용시 사용 효과가 미미하고, 150 ㎏ 이상 사용시 시황토 가루 과다 사용으로 건축자재의 강도를 저하시킬 수 있다.

물본드는 돼지본드보다 수지 성분이 적은 특성이 있다. 이에 따라 마르고 난 후에 남는 것이 거의 없이 건축자재 표면이 깔끔해진다. 본 발명에서는 외관 미려외에 건축자재의 강도를 향상시키고, 다른 재료와의 결합력을 높이기 위해 사용하였다.

물본드를 0.5 ㎏ 미만 사용시 사용 효과가 미미하고, 1.5 ㎏이상 사용시 다른 재료 즉, 시멘트 가루의 물성을 저하시킬 수 있다.

이후, 혼합물을 압축수단에 넣고 일정한 형태로 성형한다(S15). 이때 압축수단은 프레스 금형 또는 압축기를 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 성형품은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 벽돌 형태를 구비한다.

이후, 성형품을 자연건조를 통해 2차 건조시켜서(S16), 성형품의 악취를 제거한다. 이때, 건조 조건은 야외에서 8~12시간, 보다 바람직하게는 10시간 동안 건조시키되, 각 성형품은 적층시키지 않고, 낱개로서 각각 건조시킨다.

이후, 2차 건조된 성형품을 컨베이어(γοξχεψοσ) 건조기에서 약 100~200℃, 보다 바람직하게는 150℃의 온도에서 약 30 ~ 1시간 30분, 보다 바람직하게는 1시간동안 3차 건조시켜서(Τ17), 성형품의 악취를 제거함과 아울러, 성형품에 소정의 강도를 부여한다.

이후, 3차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기를 통해 약 300~400℃, 보다 바람직하게는 350℃의 온도에서 약 20 ~ 60분, 보다 바람직하게는 40분 동안 4차 건조시켜서(Τ18), 성형품에 재차 강도를 부여한다.

이하에서는 하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

1) 수거된 음식물 쓰레기 1,000 ㎏을 저장조에 넣고, 이 저장조에 물을 투입한 후에 저장조를 회전시키면서 세척하여 음식물 쓰레기 중의 각종 부유물이 물위로 떠오르게 하였다.

2) 세척된 음식물 쓰레기를 박스 형태의 건조기에 넣고 150℃ 온도에서 1시간 동안 1차 건조시켰다.

3) 1차 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄기를 통해 200 σπν의 분쇄속도로서, 30분 동안 분쇄하여 음식물 쓰레기를 일정 크기 이하로 만들었다.

4) 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏에 부재료인 시멘트 가루 : 2 ㎏과, 황토 가루 : 100 ㎏, 물본드 : 1 ㎏을 각각 혼합하였다.

5) 혼합물을 압축기에 넣고 소정의 가로, 세로 길이와 높이를 갖는 벽돌 형태의 건축자재를 성형하였다.

6) 성형품을 야외에서 10시간 동안 자연건조를 통해 2차 건조시켰다.

7) 2차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기에서 150℃의 온도에서 약 1시간동안 3차 건조시켰다.

8) 3차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기를 통해 350℃의 온도에서 40분 동안 4차 건조시켰다.

상기와 같은 공정을 통해 제조된 건축자재의 일 예가 도 2 내지 도 5에 나타나 있다. 즉, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법에 의해 제조된 건축자재의 일 예를 나타낸 사진으로서, 이를 참조하면, 수거된 음식물 쓰레기가 세척 → 1차 건조 → 분쇄 → 부재료 혼합 → 성형 → 2차 건조 → 3차 건조 → 4차 건조를 거쳐서 벽돌 형태의 건축자재가 만들어진 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 건축자재의 경우 음식물 쓰레기를 재활용하여 습기나 물에 강하며, 난연(難燃) 특성을 가짐에 따라 가령, 샌드위치 패널에 적용시 화재 발생에 따른 안전성 향상에 큰 도움을 줄 수 있다.

또한, 취급 및 시공이 간편하고, 쉽게 깨지지 않으며, 환경오염을 감소시키는 데 유용하다.

한편, 본 발명에서 건축자재는 전술한 벽돌을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 가령, 샌드위치 패널, 산의 사방공사, 바다의 사방사업, 물고기 어장 투입, 산사태 예방은 물론, 각종 건물의 벽돌 대용품등 여러 다양한 분야에 적용이 가능하다.

이와 같이 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법을 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims

α) 수거된 음식물 쓰레기를 저장조에 넣고, 이 저장조에 물을 투입하여 세척하는 단계;

β) 세척된 음식물 쓰레기를 박스형 건조기에 넣고 100~200℃ 온도에서 30분~1시간 30분 동안 1차 건조시키는 단계;

γ) 1차 건조된 음식물 쓰레기를 분당 100~300 σπν의 분쇄속도로서, 20분~40분 동안 분쇄하는 단계;

δ) 분쇄된 음식물 쓰레기 500 ㎏을 기준으로 하여 부재료인 시멘트 가루 : 1~3 ㎏, 황토가루 : 50~150 ㎏, 물본드 : 0.5~1.5 ㎏을 분쇄된 음식물 쓰레기에 혼합하는 단계;

ε) 혼합물을 압축수단에 넣고 일정한 형태로 성형하는 단계;

ζ) 성형품을 야외에서 8~12시간 동안 자연건조를 통해 2차 건조시키는 단계;

η) 2차 건조된 성형품을 컨베이어(γοξχεψοσ) 건조기에서 100~200℃ 온도에서 30 ~ 1시간 30분 동안 3차 건조시키는 단계;

θ) 3차 건조된 성형품을 컨베이어 건조기에서 300~400℃ 온도에서 20 ~ 60분 동안 4차 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 건축자재 제조방법.