KR101953361B1 - 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포장재가 일체형으로 구성되어 휴대 및 보관이 간편하며, 타공에 의해 연소 시간을 증가시키고, 연소 품질을 높인 폐 배지를 이용한 고체연료를 빠르고 간편하게 제조하기 위한 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한, 폐 배지를 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계와 성형체에 가연성 재료를 함침시켜 함침체를 제조하는 함침단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법{alcohol impregnated solid fuel using spent mushroom substrates, and manufacturing method thereof}

본 발명은 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버섯 재배과정에서 발생되는 폐 배지를 이용하여 고체연료를 제조하기 위한 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고기 구이용 연료로써 숯을 주로 이용하고 있으나, 숯 가루의 유실로 인해 보관이 불편하고, 점화 및 화력의 조절이 불편한 문제점이 있었다.

특히, 사용자의 선호도가 높은 참숯은 고가의 가격으로 대중적으로 사용하기에는 어려움이 있었다.

이에 따라, 쉽고 간단하게 불을 붙일 수 있고 가격이 저렴한 착화탄의 수요가 증가되었다.

이와 같은 착화탄은 무연탄분, 목탄분, 왕겨숯 등을 첨가제 및 접착제와 혼합하여 성형함으로써 제조되고 있으며, 첨가제 및 접착제로 주로 사용되는 질산바륨과 질산나트륨은 유독가스를 발생시켜 인체에 해로운 문제점이 있었다.

이에 따라, 한국등록특허 제10-1632357호 "착화탄 제조방법"과 같이 파라핀 및 알콜을 이용하여 유해가스발생을 억제한 기술이 개발되었다.

또한, 버섯 재배 과정에서 발생되는 폐 배지는 퇴비용으로 제한적으로 이용되고, 대부분 폐기되어 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 한국공개특허 제10-2015-0023187호 "버섯재배 후의 폐배지 또는 폐목재를 활용한 연료용 펠릿 제조방법"과 같은 기술이 개발되어, 펠릿의 제조에 일부 사용되고 있으나, 펠릿은 사용처가 한정적인 문제점이 있었다.

이에 따라, 소비자가 보다 쉽게 사용할 수 있는 폐 배지를 재활용한 제품 개발의 필요성이 제기되고 있다.

한국공개특허 제10-2015-0023187호 "버섯재배 후의 폐배지 또는 폐목재를 활용한 연료용 펠릿 제조방법"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버섯 재배 과정에서 발생되는 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐 배지의 착화성을 높이기 위한 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법은 폐 배지를 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계와 성형체에 가연성 재료를 함침시켜 함침체를 제조하는 함침단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함침단계 이후에 상기 함침체에 첨가제를 코팅하는 코팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함침단계 이후에 함침체를 밀봉시켜 포장하는 포장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 폐 배지를 원통 형태로 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계와 성형체에 가연성 재료를 함침시켜 함침체를 제조하는 함침단계와 상기 함침체를 상부가 개방된 포장재에 적재하는 적재단계와 포장재에 적재된 함침체에 복수 개의 타공 부재를 삽입시키는 타공 부재 삽입단계와 함침체가 적재된 포장재에 첨가제를 주입하여 타공 부재가 삽입된 상태로 함침체를 코팅하는 코팅단계와 함침체로부터 타공 부재를 제거하여 함침체에 타공을 형상화시키는 타공 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐 배지 성형 단계 이전에 과열증기를 이용하여 폐 배지를 반탄화시키는 반탄화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐 배지 성형 단계와 함침단계 사이에 성형체를 건조시키는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 의하면, 버섯 재배 과정에서 발생되는 폐 배지를 이용하여 사용이 간편한 고체연료를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 의하면, 폐 배지를 건조한 후 가연성 재료를 함침시킴으로써, 폐 배지의 착화성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법을 순서대로 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예를 순서대로 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 또 다른 실시예를 도시한 종단면도.
도 7 또는 도 8은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 실시예를 도시한 도면.
도 9 또는 도 10은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법을 순서대로 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예를 순서대로 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 또 다른 실시예를 도시한 종단면도이며, 도 7 또는 도 8은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 실시예를 도시한 도면이고, 도 9 또는 도 10은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법을 순서대로 도시한 것이며, 폐 배지를 원형 또는 다각형의 단면을 가지도록 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계(S2)와 성형체에 가연성 재료를 함침시켜 함침체를 제조하는 함침단계(S11)와 상기 함침체에 첨가제를 코팅하여 코팅된 함침체를 제조하는 코팅단계(S52)를 포함하여 구성된다.

특히, 알콜을 이용하여 함침을 실시할 경우, 알콜이 폐 배지를 경화시켜 함침체의 강성을 보다 높이는 효과가 있다.

또한, 상기 폐 배지 성형 단계(S2)는 폐 배지를 압축하여 성형함과 동시에 복수 개의 타공을 수직하게 형성시키도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 함침단계(S11)에서 함침체에 함침시켜 발열량을 높이기 위한 가연성 재료는 보관 및 연소시 유해물질의 배출이 없는 알콜을 사용함이 바람직하다.

또한, 상기 코팅단계(S52)의 첨가제는 함침체를 고형화시키기 위한 재료로써 파라핀, 초산칼슘, 아세트산칼슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨, 진흙 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되며, 함침체에 함침된 가연성 재료와 화학반응하여 고형화되거나, 자체적으로 고형화되어 함침체를 코팅시키게 되며, 연소시 유해물질을 발생시키지 않는 다른 재료로 대체될 수도 있다.

상기 코팅단계(S52)를 통해 코팅된 함침체는 코팅층을 통해 함침체에 함침된 가연성 재료가 휘발되는 것을 억제하게 된다.

또한, 상기 폐 배지 성형단계(S2) 이후에 폐 배지가 성형된 성형체를 건조시켜 수분을 제거하는 건조단계(S10)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 폐 배지 성형단계(S2) 이전에 무산소 환경에서 과열증기를 이용하여 가열처리하여 폐 배지를 반탄화시키는 반탄화단계(S1)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

특히, 반탄화단계(S1)를 실시함으로써, 상기 폐 배지의 수분과 분순물은 증발 및 제거되고 폐 배지는 부분적으로 탄화되어 발열랑이 우수한 특성을 가지게 되며, 수분과 분순물의 제거로 인해 반탄화된 폐 배지는 상기 함침단계(S11)에서 가연성 재료의 함침이 보다 효과적으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 코팅단계(52) 이후에 코팅된 함침체를 알루미늄 호일, 종이, 비닐 중 어느 하나를 이용하여 부분적 또는 완전히 포장하는 포장단계(S60)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

상기 함침단계(11)에 의한 가연성재료의 함침을 통해 폐 배지 내의 미생물 증식을 억제 또는 멸균하게 되나, 상기 건조단계(S10)와 반탄화단계(S1) 중 어느 하나를 추가적으로 더 수행함으로써, 보다 효과적으로 폐 배지 내의 미생물 증식을 억제 또는 멸균하도록 구성됨이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예를 순서대로 도시한 것이며, 폐 배지를 원통 형태로 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계(S2)와 성형체에 가연성 재료를 함침시켜 함침체를 제조하는 함침단계(S11)와 상기 함침체를 상부가 개방된 포장재에 적재하는 적재단계(S31)와 포장재에 적재된 함침체에 복수 개의 타공 부재를 삽입시키는 타공 부재 삽입단계(S51)와 함침체가 적재된 포장재에 첨가제를 주입하여 타공 부재가 삽입된 상태로 함침체를 코팅하여 코팅된 함침체를 제조하는 코팅단계(S52)와 함침체로부터 타공 부재를 제거하여 함침체에 타공을 형상화시키는 타공 성형단계(S53)를 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 적재단계(S31)에서 함침체를 적재하기 위한 포장재는 연소 전 보관이 용이하고, 연소 후 내부의 연소부산물의 폐기가 용이하도록 금속재질의 용기가 사용됨이 바람직하며, 용도에 따라서는 금속재질의 용기 대신 연소 가능한 종이재질의 용기가 사용될 수도 있다.

예를 들면, 금속재질의 용기는 연소 후 내부의 재와 같은 연소 부산물까지 금속재질의 용기까지 한번에 폐기함으로써, 연소 부산물의 폐기 및 청소시 연소 부산물의 날림으로 인한 오염 및 번거로움을 최소화할 수 있으며, 음식점과 같이 연소장치에 연소 부산물이 날려 배기될 수 있는 시설이 구비된 곳에서는 금속재질의 용기 대신 종이재질의 용기를 사용함으로써, 포장재가 완전 연소되어 연소 부산물이 최소화되고, 연소 후 포장재의 폐기에 대한 번거로움이 없도록 실시됨이 바람직하다.

또한, 상기 타공 부재 삽입단계(S51)를 통해 함침체에 복수 개의 타공 부재를 삽입시킨 상태에서 코팅단계(S52)를 통해 포장재에 적재된 함침체를 코팅시켜 고형화함으로써, 코팅된 함침체를 포장재에 일체화시키게 된다.

이때, 상기 코팅단계(S52)는 첨가제의 코팅에 의한 고형화 속도를 높이기 위해 냉각장치를 통해 냉각시켜 보다 빠른 고형화가 진행되도록 실시될 수도 있다.

또한, 상기 타공 성형단계(S53)를 통해 코팅된 함침체로부터 타공 부재를 제거함으로써, 코팅된 함침체에 타공을 형상화시키게 되며, 타공된 함침체는 타공에 의해 연소과정에서 발생되는 연소 부산물이 연소재의 상면에 발생되더라도 타공에 의해 산소가 연소재 하부까지 용이하게 전달될 수 있으며, 이를 통해 연소 부산물에 의한 산소공급의 차단으로 불완전연소가 진행되는 것을 방지할 수 있는 매우 유익한 효과가 있다.

또, 상기 함침단계(S11)와 적재단계(S31) 사이에 상기 포장재의 내부 바닥면에 연소시 발생되는 부산물의 수용을 위한 빈 공간부를 형성하기 위해 가연성 재질의 받침부재를 배치하는 배치단계(S20)를 더 포함할 수도 있으며, 하기 아래에서 보다 상세하게 설명한다.

또, 상기 적재단계(S31)와 타공 부재 삽입단계(S51) 사이에 상기 복수 개의 타공 부재에 대응하는 복수 개의 관통 홀이 형성된 가이드를 포장재의 상부에 결합시키는 가이드 결합단계(S40)를 더 포함하도록 구성되거나, 상기 적재단계(S31)와 타공 부재 삽입단계(S51) 사이에 상기 복수 개의 타공 부재에 대응하는 복수 개의 관통 홀이 형성된 가이드를 포장재의 상부에 배치시키는 가이드 배치단계(미도시)를 더 포함할 수도 있으며, 상기 가이드 배치단계를 실시할 경우, 상기 타공 성형단계(S53)는 타공 부재와 가이드를 함께 제거하게 되며, 하기 아래에서 보다 상세하게 설명한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법을 통해서 제조되는 폐 배지를 이용한 고체연료(100)는 원형 또는 다각형의 단면 형태를 가지도록 구성되거나, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 포장재(1) 내에 코팅된 함침체(7)가 일체형으로 배치되고, 코팅된 함침체(7)에는 복수 개의 타공(8)이 형성될 수도 있다.

특히, 상기 코팅된 함침체(7)에 형성된 타공(8)의 형상은 원형 이외에 다각형을 비롯하여 다양한 형태가 될 수 있으며, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 방사상의 별형태가 될 수도 있다.

도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 또 다른 실시예를 도시한 종단면도로써, 코팅된 함침체(7)는 복수 개의 타공(8)이 형성되어 포장재(1) 내에 일체형으로 구성되며, 도 5의 (5-I)에 도시된 바와 같이 포장재(1)의 상면에 형성된 개구부를 덮어 밀폐시키기 위한 커버(5)를 더 포함하여 유통과정에서 포장재(1) 내의 코팅된 함침체(7)가 노출되어 손상되는 것을 방지함이 바람직하다.

또는, 도 5의 (5-II)에 도시된 바와 같이 복수 개의 관통 홀(9)이 형성된 가이드(4)가 코팅된 함침체(7)의 상부에 배치되고, 가이드(4)의 상부를 커버(5)가 덮어 밀폐시키도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 가이드(4)는 상기 가이드 배치단계(미도시)를 통해 코팅된 함침체(7)의 상부에 단순히 올려지거나, 상기 가이드 결합단계(S40)를 통해 코팅된 함침체(7)의 상부에 올려진 상태로 포장재(1)에 결합되도록 배치될 수도 있으며, 또는 코팅된 함침체(7)의 상부로부터 소정의 거리만큼 이격되어 포장재(1)에 결합되도록 배치될 수도 있다.

특히, 상기 가이드(4)는 코팅된 함침체(7)가 연소될 때 복수 개의 관통 홀(9)을 통해서만 산소가 유입되도록 하여 발열량 및 연소속도를 제어하게 되며, 필요에 따라 사용전 및 사용과정에서 제거하거나, 제거 후 다시 배치할 수 있도록 구성된다.

또는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 배치단계(S20)를 통해 상기 포장재(1)의 내부 바닥면에 연소시 발생되는 부산물의 수용을 위한 빈 공간부를 형성하기 위해 받침부재(6)를 배치한 후 적재단계(S31)를 통해 받침부재(6)의 상부에 함침체를 적재하고 코팅시킴으로써 받침부재(6)에 의해 형성된 빈 공간부가 코팅된 함침체(7)의 하부에 형성되도록 구성될 수도 있다.

특히, 상기 받침부재(6)는 가연성 재질로 구성되어 연소과정에서 제거되어 연소 부산물이 받침부재(6)에 의해 형성된 빈 공간부에 수용될 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

도 7 또는 도 8은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 실시예를 도시한 것이며, 도 7의 (7-I)에 도시된 바와 같이 상기 가이드 결합단계(S40) 또는 가이드 배치단계를 통해서 포장재(1) 내에 함침체(2)가 적재된 상태에서 복수 개의 관통 홀(9)이 형성된 가이드(4)가 함침체(2)를 덮도록 배치되며, 도 7의 (7-II)에 도시된 바와 같이 타공 부재 삽입단계(S51)를 통해서 복수 개의 타공 부재(3)를 가이드(4)의 관통 홀(9)을 관통하여 함침체(2)에 삽입시키게 되며, 타공 부재(3)가 삽입된 상태에서 상기 코팅단계(S52)에 의한 첨가물의 코팅에 의해 함침체(2)는 포장재(1)와 일체화된다.

이 후, 첨가물의 건조가 완료되면, 상기 타공 성형단계(S53)를 통해상기 타공 부재(3)를 제거함으로써, 복수 개의 타공(8)이 형성된 상태로 포장재(1)와 일체로 고형화된 코팅된 함침체(7)의 제조가 완료된다.

이때, 상기 가이드(4)는 상기 타공 부재(3)가 코팅된 함침체(7)로부터 제거될 때 코팅된 함침체(7)가 타공 부재(3)에 딸려 올라가며 손상되거나, 코팅된 함침체(7)가 포장재(1)로부터 분리되지 않도록 코팅된 함침체(7)의 상부면을 눌러주도록 실시됨이 바람직하다.

또는, 도 9 또는 도 10은 본 발명에 따른 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법의 다른 실시예와 같이, 타공 부재(3)에 복수 개의 탄성체(10)가 배치되고, 함침체(2)의 상부에 올려지거나 포장재(1)에 결합된 가이드(4)를 탄성지지하도록 구성될 수도 있으며, 이를 통해 도 10에 도시된 바와 같이 타공 부재(3)가 함침체에 삽입되어 첨가물이 경화되면서 함침체의 코팅이 완료된 후 타공 부재(3)를 제거할 때, 복수 개의 탄성체(10)가 가이드(4)를 하향으로 눌러주게 되며, 상기 타공 부재(3)를 함침체(2)로부터 제거하여 타공이 형성된 코팅된 함침체(7)를 제조할 때 상기 탄성체(10)가 코팅된 함침체(7)를 하향으로 탄성지지하여 코팅된 함침체(7)가 타공 부재(3)에 딸려 올라가며 손상되지 않도록 코팅된 함침체(7)의 상부면을 눌러주게 된다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 포장재
2 : 함침체
3 : 타공 부재
4 : 가이드
5 : 커버
6 : 받침부재
7 : 코팅된 함침체
8 : 타공
9 : 관통 홀
10 : 탄성체
100 : 폐 배지를 이용한 고체연료

Claims (7)

1. 폐 배지를 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계와;
   성형체에 알콜을 함침시켜 폐 배지로 구성된 함침체를 경화시키는 함침단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 함침단계 이후에
   상기 함침체에 첨가제를 코팅하는 코팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 함침단계 이후에
   함침체를 밀봉시켜 포장하는 포장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
4. 폐 배지를 원통 형태로 성형하여 성형체를 제조하는 폐 배지 성형 단계와;
   성형체에 알콜을 함침시켜 폐 배지로 구성된 함침체를 경화시키는 함침단계와;
   상기 함침체를 상부가 개방된 포장재에 적재하는 적재단계와;
   포장재에 적재된 함침체에 복수 개의 타공 부재를 삽입시키는 타공 부재 삽입단계와;
   함침체가 적재된 포장재에 첨가제를 주입하여 타공 부재가 삽입된 상태로 함침체를 코팅하는 코팅단계와;
   함침체로부터 타공 부재를 제거하여 함침체에 타공을 형상화시키는 타공 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 폐 배지 성형 단계 이전에
   과열증기를 이용하여 폐 배지를 반탄화시키는 반탄화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 폐 배지 성형 단계와 함침단계 사이에
   성형체를 건조시키는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법.
   
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 폐 배지를 이용한 고체연료의 제조방법을 이용하여 폐 배지가 포함된 것을 특징으로 하는
   폐 배지를 이용한 고체연료.
   

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