KR19990069933A - 동물배설물을 이용한 대체연료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소시키므로서 열, 광, 동력을 얻을 수 있는 연료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동물의 배설물, 특히 채식동물의 배설물을 주 원료로 하는 대체연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 식물유기체로 구성되는 동물의 배설물을 재활용하여 연료화시키므로서 배설물의 처리효율이 증대되도록함과 동시에 기존연료인 석유 또는 석탄등의 대체연료로 사용되도록함에 있는 것이다.

한편, 본 발명의 또다른 목적으로는 사용시 연소효율을 증진시켜 유독가스의 생성을 억제하므로서 환경에 무해한 연료를 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

자연건조된 동물의 배설물(소 또는 말등)과 왕겨와 연소시킨 톱밥과 물(H₂O)을 혼합하여 형성하되,

상기 각 물질의 혼합관계는 70%의 동물배설물과 15%의 왕겨와 5%의 톱밥과 10%의 물을 혼합하므로서 달성된다.

한편, 상기 조성물을 갖는 연료의 제조방법으로는;

동물배설물내의 이물질을 제거하는 이물질 제거공정과; 동물배설물을 미립자 형태로 분쇄하는 분쇄공정과; 분말형태의 동물배설물에 왕겨 및 연소된 톱밥을 일정비율로 배합하여 혼합하는 혼합공정과; 혼합된 혼합물에 물을 첨가하여 반죽하는 교반공정과; 반죽된 조성물을 성형틀로 가압하여 성형하는 성형공정과; 성형된 연료를 고형화하는 건조공정과; 건조된 연료에 착화촉진제를 도포하는 도포공정과; 연료를 포장하는 포장공정에 의해 제품화 된 동물배설물을 이용한 대체연료를 형성시키므로서 달성된다.

Description

동물배설물을 이용한 대체연료 및 그 제조방법

본 발명은 연소시켜서 열, 광, 동력을 얻을 수 있는 연료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동물의 배설물, 특히 채식동물의 배설물을 주 원료로 하는 대체연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

연료는 일상생활에 없어서는 안되는 중요한 에너지원 물질로서, 그 상태에 따라 기체, 액체, 고체연료로 나뉘어지며, 그 대표적인 일례로는 석탄과 석유을 들 수 있는데, 이러한 연료들의 공통점은 탄소(C)를 주성분으로 하는 것이다.

탄소는 연소시 이산화 탄소가 되지만, 불완전연소시에는 유독한 일산화탄소 및 아황산 가스가 생성되어 대기를 오염시키게 되므로 사람의 건강에 악영향을 주는 것은 물론 동,식물과 자연조건에도 악영향을 끼치게 된다.

또한, 상기와 같은 연료들은 그 매장량이 한정된 것으로, 언제가는 자원이 고갈되므로 그 대체연료에 대한 연구개발과 함께 인간의 생존과 밀접한 대기오염의 문제점이 시급히 처리해야 될 과제로 남는 것이다.

근래에 들어 상기와 같은 종래 연료의 문제점을 해결하고자 폐합성수지를 이용한 고형연료나 식물 유기체(감귤피, 나무뿌리등)를 이용한 고형연료가 개발되었으나 유독가스 및 불완전연소 등의 이유로 실용화되기에는 적지않은 문제점을 갖는 것이다.

한편, 급속한 경제성장과 더불어 발전된 축산업의 대형화에 따라 목장 및 축사에서 나오는 가축의 배설물은 그 일부가 천연비료로 사용되고는 있으나, 대부분이 분료처리장치에 의해 정화처리되고 있는데, 이 처리장치를 설치하기 위해서는 막대한 비용이 소모되며, 설치후 가동비또한 적지않아 대다수의 축산업자들이 그 설치를 기피하고 있으며 설치한 후에도 가동하지 않고 암암리에 하천등으로 배출하여 심각한 환경오염의 주범이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와같이 종래 석탄 및 석유등의 연료가 갖는 환경오염 및 그 유한성에 따른 문제점을 개선함과 동시에 막대한 처리비용부담에 의해 불법투기되어 생활 환경을 오염시키는 가축배설물의 재활용화를 병행하기 위해 창안된 것으로,

본 발명의 목적은 식물유기체로 구성되는 반추동물의 배설물을 재활용하여 연료화시키므로서 배설물의 처리효율이 증대되도록함과 동시에 기존연료인 석유 또는 석탄 등의 대체연료로 사용되도록함에 있는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적으로는 연소효율을 증진시켜 유독가스의 생성을 억제하므로서 대기 환경보호에 도움이 되는 연료를 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

자연건조된 동물의 배설물(소 또는 말등)과 왕겨와 연소시킨 톱밥과 물(H₂O)을 혼합하여 형성하되,

상기 각 물질의 혼합관계는 70%의 동물배설물과 15%의 왕겨와 5%의 톱밥과 10%의 물을 혼합하므로서 달성된다.

한편, 상기 조성물을 갖는 연료의 제조방법으로는;

동물배설물내의 이물질을 제거하는 이물질 제거공정과; 동물배설물을 미립자 형태로 분쇄하는 분쇄공정과; 분말형태의 동물배설물에 왕겨 및 연소된 톱밥을 일정비율로 배합하여 혼합하는 혼합공정과; 혼합된 혼합물에 물을 첨가하여 반죽하는 교반공정과; 반죽된 조성물을 성형틀로 가압하여 성형하는 성형공정과; 성형된 연료를 고형화하는 건조공정과; 건조된 연료에 착화촉진제를 도포하는 도포공정과; 연료를 포장하는 포장공정에 의해 제품화 된 동물배설물을 이용한 대체연료를 형성시키므로서 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 동물배설물을 이용한 대체연료의 제조방법에 따른 공정도

이하, 본발명에 따른 동물 배설물을 이용한 대체연료와 그 제조방법의 바람직한 실시예를, 조성물질이 혼합되는 중량비와 그 중량비에 의한 제조공정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

식물 유기체로서 자연건조된 동물배설물을 분말형태로 분쇄되어 왕겨와 연소시킨 톱밥이 혼합되고, 이 혼합물에 물이 첨가되어 연료의 조성물을 이루게 되며, 이와같은 조성물은 동물배설물의 이물질을 제거하는 이물질 제거공정(S₁)과; 이물질이 제거된 동물배설물을 분쇄하는 분쇄공정(S₂)과, 분쇄된 동물배설물에 왕겨와 연소된 톱밥을 일정비율 배합하여 혼합하는 혼합공정(S₃)과, 이 혼합물에 물을 첨가하여 반죽하는 교반공정(S₄)과, 반죽된 조성물을 성형하는 성형공정(S₅)과, 성형물을 건조하는 건조공정(S₇)과 건조된 연료에 착화제를 도포하는 도포공정(S₆)과 연료를 제품화되도록 포장하는 포장공정(S₈)에 의해 동물배설물을 이용한 대체연료를 형성하게 된다.

이때, 상기 배설물은 채식을 주로하며, 반추동물인 소 또는 말의 그것으로서, 이 배설물은 수분을 제외한 대부분이 탄소를 함유한 가연성 물질인데, 자연건조에 의해 수분함량이 5% 미만인 배설물은 5500kcaL/Kg-6500kcaL/Kg의 고열량을 갖게 되는 것이다.

이는 통상적으로 사용되는 갈탄(4000-6000kcaL/Kg) 및 저질탄(3000kcaL/Kg이하의 무연탄 또는 역청탄)의 발열량과 비교해 보면, 그 발열량의 우수성이 입증되는 것으로, 본 발명에서는 주로 방목장에서 수거되는 고형체배설물 또는 축사에서 수거되는 액상체배설물이 50-80%의 중량비로 첨가되어짐이 바람직하다.

또한, 상기 왕겨는 벼의 곁겨로서 다량의 지방을 함유하고 있어 휘발하지는 않지만 가연성을 갖는 것으로, 100℃이상에서 완전건류하므로서, 연소시 황화물 또는 불완전 연소물의 발생을 적게하며, 연료입자의 내부로 기공을 형성시켜 산소의 유입을 용이하게하며 산화를 가속시키는 것으로서, 본 발명에서는 5%-20%의 중량비로 첨가되어짐이 바람직하다.

또한, 상기 톱밥은 200℃이상의 고온에서 1차적으로 가열건조시켜 타르성분을 제거한 후 500℃이상의 고열로 완전히 탄화시킨 것으로서, 연료의 조성물을 혼합하게 되면 탄화된 상태로 혼합되어 착화성을 우수하게하고, 전술한 왕겨와 같이 연료입자의 내부로 기공을 형성시켜 산화를 가속화하며, 연소후 잔류물이 극소화되는 특징을 갖는 것으로, 본 발명에서는 5%-10%의 중량비로 첨가되어짐이 바람직하다.

한편, 상기한 각물질의 혼합체에 물(H₂O)을 첨가하는 이유는 반죽형태를 취하게하여 성형을 용이하게 함에 있는 것으로, 본 발명에서는 상기 각 물질의 중량비에 따라 5%-10%의 물이 첨가됨이 바람직하다.

따라서, 상기와같은 조성물에 의해 형성되는 대체연료는 다수공정에 의해 성형, 제품화 되는 것으로,

도 1은 본발명에 따른 동물배설물을 이용한 대체연료의 공정도이다.

제 1과정은 자연상태의 동물배설물을 액상체와 고형체에 따라 분리수거하여 돌 또는 그이외의 육안식별이 가능한 이물질을 제거하는 이물질 제거공정(S₁)으로서, 이때 상기 액상체배설물은 침전정화조에서 일정량의 수분을 탈수하여 도형체를 취하도록 압출성형되고, 상기 고형체배설물은 원형 그대로를 유지하며 다음공정으로 이동하게 된다.

또한, 제 2과정은 상기 고형체배설물이 전술한 왕겨 및 연소된 톱밥과 정해진 조성관계를 갖으며 성형되어질 수 있도록 분쇄기를 이용, 분말형태로 분쇄하는 분쇄공정(S₂)으로서, 그 입자의 크기는 작은 알갱이형태인 미립자로 함이 바람직하며 이때 고형체배설물내에 이물질, 즉 부피가 작은돌 등은 분쇄기의 분쇄작업 중 배설물과의 중량차이에 의해 하단으로 집산되므로 제거 할 수 있는 것이다.

한편, 제 3과정은 적정 크기로 분쇄된 고형체배설물 또는 제 1과정에서 액상체 배설물을 압출성형한 도형체원료에 왕겨 및 연소된 톱밥을 전술한 중량비율에 의해 배합되도록 혼합기로 혼합하는 혼합공정(S₃)으로서, 이때 상기 도형체원료는 그 자체가 함유하고 있는 수분에 의해 왕겨 및 톱밥과의 혼합시 반죽되는 형태를 갖게되므로 후술하는 교반공정(S₄)을 생략하여도 무방하며, 균일한 혼합을 위해서는 혼합 시간을 20분-25분으로함이 바람직하다.

또한, 제 4과정은 일정비율로 배합된 혼합물에 각 물질의 중량비에 따른 적정량의 물(H₂O)를 첨가하여 교반기로 반죽하는 교반공정(S₄)으로서, 이 공정은 후술하는 성형공정(S₅)과 순차적으로 이루워짐이 바람직하다.

또한, 제 5과정은 반죽된 조성물을 성형틀에 의해 가압하여 일정한 형상 취하는 연료로 성형시키는 성형공정(S₅)으로서,

이때, 상기 성형되는 연료의 형상은 통상적으로 사용되는 연탄이나 조개탄 및 번개탄 등의 형상을 취하도록함이 바람직하다.

또한, 제 6과정을 일정형상을 취하도록 성형된 연료를 자연적 또는 인위적으로 건조시켜 고형화하는 건조공정(S₆)으로서, 이때 자연건조는 송풍이 잘되는 곳에서의 건조를 의미하고, 인위적인 건조는 강제열풍방식에 의한 건조를 말한다.

한편, 제 7과정은 헥사메틸렌테라민트와 초석과 그 이외의 탄화물이 첨가되며, 통상의 점화제로 사용되는 파라핀을 용액화하여 상기 성형된 연료에 도포하는 착화촉진제 도포공정(S₇)으로서, 이는 전술한 바와같이 성형되는 연료의 형상에 따라 그 도포부위를 달리하게 되는데, 연료의 용도가 연탄 또는 번개탄의 대용으로 형성될 경우 그 저면에 착화촉진물이 도포되고, 조개탄의 대용일 경우 그 전면에 착화물을 도포함이 바람직하다.

마지막으로, 제 8과정은 착화촉진물이 도포된 연료를 포장하는 포장공정(S₈)이며, 이렇게하여 그 사용용도에 따라 제품화된 대체연료가 공급되는 것이다.

이와같은 공정에 의해 완성된 대체연료는 전술한 바와같이 종래 석탄 및 석유 등의 사용분야에 그 대체연료로서 특히, 가정용 연탄 또는 공공장소에 난방을 목적으로하는 난방수단의 에너지원으로 사용될 수 있는 것이다.

이는 부피에 비해 중량이 현격히 적어 그 취급이 용이하고, 착화촉진물에 의해 착화가 쉽고, 그 연소시에도 탄화된 톱밥 및 왕겨에 의한 우수한 산화성으로 유독가스가 최소화된 동물배설물의 고발열량을 에너지원으로 얻을 수 있는 것이다.

또한, 상기 동물배설물의 중량비를 증가시킴은 대체연료의 연소시간과 비례하는 것으로, 그 사용용도에 따라 적정비율로 혼합하여서 사용할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명에 따른 동물배설물을 이용한 대체연료 및 그 제조방법은 축산산업의 대형화로 인해 그 처리가 번거로운 동물배설물을 주 원료로하여 고형원료를 형성시키므로서, 처리효율을 증대함과 동시에 재활용되게 한 것이며, 기존의 석탄 및 석유 등의 대체연료로 사용할 수 있으므로 연료로서 성형하는 그 제조공정에 있어서도 저비용 고효율에 따른 경제성이 탁월한 것이다.

또한, 조성물로 왕겨와 탄화된 톱밥을 혼합하므로서, 산화성을 촉진시키며 유해가스 발생을 억제시켜 그에 따른 대기오염을 최소화한 것으로 생산자 및 소비자에게 매우 괄목활만한 기대 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 자연건조된 동물의 배설물(소 또는 말등)과 왕겨와 연소시킨 톱밥과 물(H₂O)을 혼합하여 형성하되,

   상기 각 물질의 혼합관계는 70%의 동물배설물과 15%의 왕겨와 5%의 톱밥과 10%의 물을 혼합하여 이루어짐을 특징으로하는 동물배설물을 이용한 대체연료.
2. 동물배설물내의 이물질을 제거하는 이물질 제거공정(S₁)과; 동물배설물을 미립자 형태로 분쇄하는 분쇄공정(S₂)과; 분말형태의 동물배설물에 왕겨 및 연소된 톱밥을 일정비율로 배합하여 혼합하는 혼합공정(S₃)과; 혼합된 혼합물에 물을 첨가하여 반죽하는 교반공정(S₄)과; 반죽된 조성물을 성형틀로 가압하여 성형하는 성형공정(S₅)과; 성형된 연료를 고형화하는 건조공정(S₆)과; 건조된 연료에 착화촉진제를 도포하는 도포공정(S₇)과; 도포된 연료를 포장하는 포장공정(S₈)으로 이루어짐을 특징으로 하는 동물배설물을 이용한 대체연료의 제조방법.