KR20200102097A - 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법 및 이에 의해 제조된 성형목탄 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반탄화 목분을 함유하여 착화 및 연소가 원활히 이루어지도록 하고 연소 시간이 상대적으로 길어지도록 하면서 유해한 연소 가스의 발생이 최소화되도록 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법에 관한 것으로, 본 제조 방법은 목재를 칩 형태로 분쇄하여 우드칩을 제조하는 우드칩 제조 단계와; 상기 우드칩을 반탄화 설비에 넣고, 섭씨 250도 내지 400도의 과열증기로 가열하여 반탄화시켜 반탄화 칩을 생성시키는 과열증기 반탄화 단계와; 상기 반탄화 칩을 분말로 분쇄하여 반탄화 목분을 생성시키는 반탄화목분 생성 단계와; 상기 반탄화 목분에 천연 접착제를 넣고 교반하여 균질하게 혼합하여 혼합물을 생성시키는 천연 접착제 혼합 단계와; 상기 천연 접착제가 혼합된 상기 혼합물을 성형틀에 넣고, 고온 상태에서 가압하여 성형목탄을 제조하는 성형목탄 제조 단계를; 포함한다.

Description

반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법 및 이에 의해 제조된 성형목탄{METHOD FOR MANUFACTURING FORMED CHARCOAL USING SEMI-CARBONIZED WOOD POWDER AND FORMED CHARCOAL MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 성형목탄 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반탄화 목분을 함유하여 착화 및 연소가 원활히 이루어지도록 하고 연소 시간이 상대적으로 길어지도록 하면서 유해한 연소 가스의 발생이 최소화되도록 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법 및 이에 의해 제조된 성형목탄에 관한 것이다.

일반적으로 목재의 탄화는 약 5천년 전부터 시작된 것으로 추정되며, 공업의 발전과 더불어 목재의 탄화산업도 비약적으로 발전하였다. 목재의 탄화는 목재를 구성하고 있는 여러 가지 유기화합물을 열분해시켜서 다른 물질로 만드는 화학적 변화를 말한다.

목탄은 숯이라고 불리며 목재를 90중량% 이상으로 탄화시켜 제조되는 것이다. 이러한 목탄은 예전에는 주로 각종 연료의 기재로서 사용되어 왔지만, 최근에는 생활수준의 향상에 따라 음식점 등에서 고기를 굽는 주연료로 널리 사용되고 있다.

통상적으로, 고기를 굽는 연료로서 가스불과 숯불이 주로 사용되어 왔는데, 편리함에서는 가스불이 상대적으로 우수하지만 자연에 가까운 맛을 즐기려는 소비자들의 욕구에 부응하여 숯불의 사용이 크게 증가하고 있는 추세다.

최근에는, 숯불의 기능을 더욱 개선시키려는 노력들이 이루어져 왔다. 예를 들면, 톱밥, 수피, 왕겨 등을 이용한 열탄과 성형목탄 등이 제조되어 가정 또는 식당에서 숯불구이 연료로 사용되고 있다.

이와 같은 성형목탄은 톱밥, 왕겨, 수피분 등을 선별하여 수분 10%이하로 건조하고 성형기로 성형후 가열하여 중심에 구멍이 뚫린 6각형 또는 8각형으로 제조한 것을 탄화시킨 것이다. 성형목탄은 요리용 연료, 가정 연료로 적합하며, 공업용으로는 이황화탄소의 원료로도 사용된다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래의 목탄은 착화 및 연소가 비교적 우수하지만 상대적으로 빨리 연소되어 연소시간이 짧은 문제점이 있고, 목탄을 제조하기 위해서는 다량의 목재를 연소시켜야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 톱밥 등으로 제조된 성형목탄은 목탄에 비해 연소시간은 상대적으로 길지만 착화 및 연소가 상대적으로 잘 이루어지지 않아 음식점 등에서 사용하기 불편하고 탄화 정도가 상대적으로 낮아 유해한 연소 가스가 많이 발생하는 문제점이 있었다.

등록특허 제1550538호 "유해성이 없는 성형 목탄"(2015.08.31.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 반탄화 목분을 함유하여 착화 및 연소가 원활히 이루어지도록 하고 연소 시간이 상대적으로 길어지도록 하면서 유해한 연소 가스의 발생이 최소화되도록 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법 및 이에 의해 제조된 성형목탄을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법"은, 목재를 칩 형태로 분쇄하여 우드칩을 제조하는 우드칩 제조 단계와; 상기 우드칩을 반탄화 설비에 넣고, 섭씨 250도 내지 400도의 과열증기로 가열하여 반탄화시켜 반탄화 칩을 생성시키는 과열증기 반탄화 단계와; 상기 반탄화 칩을 분말로 분쇄하여 반탄화 목분을 생성시키는 반탄화목분 생성 단계와; 상기 반탄화 목분에 천연 접착제를 넣고 교반하여 균질하게 혼합하여 혼합물을 생성시키는 천연 접착제 혼합 단계와; 상기 천연 접착제가 혼합된 상기 혼합물을 성형틀에 넣고, 고온 상태에서 가압하여 성형목탄을 제조하는 성형목탄 제조 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법"의 상기 천연 접착제는, 전분, 젤라틴, 아교, 한천, 코코피트 중의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이고, 상기 반탄화 설비는, 연소가스가 통과하는 중공의 연소부와, 상기 연소부의 외주면에 형성되어 과열증기가 발생되는 과열증기 생성부와, 우드칩을 하부로 낙하시키는 중에 상기 과열증기 생성부로부터 공급받은 과열증기를 상기 우드칩에 분사하여 상기 우드칩을 연속적으로 가열 반탄화시켜 반탄화 칩을 제조하는 반탄화부와, 상기 반탄화부를 통해 제조된 반탄화 칩을 과열증기로부터 분리하여 배출시키는 분리배출부를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법"의 상기 과열증기 반탄화 단계에서, 반탄화 공정 중에 상기 우드칩의 연소가 방지되도록 상기 반탄화 설비의 내부에 무산소 분위기를 형성하는 무산소 분위기 형성 과정과, 상기 반탄화 칩의 생성이 완료되면 상기 반탄화 칩과 과열증기를 분리시키는 과열증기 분리 과정과, 상기 분리된 과열증기를 상기 반탄화 설비로 재순환시켜 열원으로 사용하는 과열증기 재순환 과정과, 상기 과열증기의 재순환 중에 상기 과열증기에 포함된 타르와 수액을 제거하는 불순물 제거 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법"의 상기 과열증기 반탄화 단계에서, 상기 과열증기 분리 과정의 다음으로, 상기 과열증기가 분리된 상기 반탄화 칩을 무산소 분위기의 챔버에 넣고 상기 챔버에 상온의 질소가스를 주입하여 연소가 차단되는 상태로 상기 반탄화 칩을 냉각시키는 반탄화칩 냉각 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법"은, 상기 성형목탄 제조 단계의 다음으로, 상기 제조된 성형목탄의 외면에 액상의 착화제를 도포한 후에 건조시키는 착화제 도포 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 반탄화 목분을 함유하여 착화 및 연소가 원활히 이루어지고, 연소 시간이 상대적으로 길어지며, 유해한 연소 가스의 발생이 최소화되고, 그에 따라 사용상의 안전성과 편리성이 향상되는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 성형목탄 제조 방법을 보인 단계도,
도 2는 본 발명의 제조 방법에 사용되는 반탄화 설비의 개략적인 구성도,
도 3은 도 2에 따른 반탄화 설비의 요부 확대 종단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 성형목탄 제조 방법을 보인 단계도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법은 목재를 분쇄하여 우드칩을 제조하는 우드칩 제조 단계(S10)와, 상기 우드칩을 과열증기로 반탄화시켜 반탄화 칩을 생성시키는 과열증기 반탄화 단계(S20)와, 상기 반탄화 칩을 분쇄하여 반탄화 목분을 생성시키는 반탄화목분 생성 단계(S30)와, 상기 반탄화 목분에 천연 접착제를 혼합하는 천연 접착제 혼합 단계(S40)와, 상기 천연 접착제가 혼합된 혼합물을 고온 상태에서 가압하여 성형목탄을 제조하는 성형목탄 제조 단계(S50)를 포함한다.

상기 우드칩 제조 단계(S10)는 목재, 특히 생목을 칩 형태로 분쇄하여 우드칩을 제조하는 단계를 말한다. 이 단계는 반탄화시킬 목재를 1cm 내외의 칩으로 분쇄하여 목재의 건조 및 반탄화가 원활하면서 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 목재는 일반 목재, 국산 간벌목, 국산 소경목, 병충해 피해목, 일반 폐목재, 건축 폐목재, 산업 폐목재 등 다양한 목재를 이용할 수 있고, 특히 간벌목이나 피해목 또는 폐목재를 재활용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 과열증기 반탄화 단계(S20)는 상기 우드칩을 반탄화 설비에 넣고 섭씨 250도 내지 400도의 과열증기로 가열하여 반탄화시켜 반탄화 칩을 생성시키는 단계를 말한다. 이 단계는 우드칩을 고온의 과열증기로 가열하여 완전히 탄화되지 않은 상태로 즉 절반 내외로 탄화시킴으로써, 목재의 착화와 연소가 잘 이루어지면서 탄화되지 않은 목재 부분을 함유하여 연소 시간이 길어지도록 하는 것이다.

상기 반탄화 설비는 도 2와 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 연소가스가 통과하는 중공의 연소부(1)와, 상기 연소부(1)의 외주면에 형성되어 과열증기가 발생되는 과열증기 생성부(2)와, 우드칩을 하부로 낙하시키는 중에 상기 과열증기 생성부(2)로부터 공급받은 과열증기를 상기 우드칩에 분사하여 상기 우드칩을 연속적으로 가열 반탄화시켜 반탄화 칩을 제조하는 반탄화부(3)와, 상기 반탄화부(3)를 통해 제조된 반탄화 칩을 과열증기로부터 분리하여 배출시키는 분리배출부(5)를 포함한다.

상기 분리배출부(5)에서 분리되어 배출된 과열증기는 불순물제거부(6)를 통해 타르와 수액이 제거된 후에 상기 과열증기 생성부(2)로 재순환되어 공급된다.

상기 반탄화부(3)는 도 3에 도시된 바와 같이 중공 몸체(31)의 내부를 따라 과열증기가 수평으로 분사되는 상태에서 상기 중공 몸체(31)가 회전되면서 상기 중공 몸체(31)의 내부면에 부착된 날개(32)에 의해 상기 중공 몸체(31)의 내부에 있는 우드칩(101)이 상부로 밀려 올라가다가 정상에서 낙하되고, 이렇게 상기 우드칩(101)이 낙하되는 상태에서 수평으로 분사되는 과열증기에 의해 가열되어 반탄화가 이루어진다.

본 제조 방법은 상기 과열증기 반탄화 단계(S20)에서 반탄화 공정 중에 상기 우드칩의 연소가 방지되도록 상기 반탄화 설비의 내부에 무산소 분위기를 형성하는 무산소 분위기 형성 과정과, 상기 반탄화 칩의 생성이 완료되면 상기 반탄화 칩과 과열증기를 분리시키는 과열증기 분리 과정과, 상기 분리된 과열증기를 상기 반탄화 설비로 재순환시켜 열원으로 사용하는 과열증기 재순환 과정과, 상기 과열증기의 재순환 중에 상기 과열증기에 포함된 타르와 수액을 제거하는 불순물 제거 과정을 더 포함한다.

상기 무산소 분위기 형성 과정은 우드칩의 반탄화가 이루어지는 중공 몸체(31)의 내부의 공기를 외부로 배출시킨 후에 밀폐시켜 상기 중공 몸체의 내부에 무산소 분위기를 형성하여 우드칩의 반탄화 중에 고온의 과열증기에 의한 우드칩의 연소를 미연에 방지시키거나 차단시키는 역할을 한다.

상기 과열증기 분리 과정과 과열증기 재순환 과정 및 불순물 제거 과정은 상기 분리배출부(5)와 불순물제거부(6)에 의해 이루어지는 것으로, 분리된 과열증기에서 불순물을 제거한 후에 상기 과열증기 생성부(2)로 재순환시켜 가열원으로 재사용함으로써 에너지의 절감이 이루어지도록 하는 것이다.

본 제조 방법은 상기 과열증기 반탄화 단계(S20)에서 상기 과열증기 분리 과정의 다음으로 상기 과열증기가 분리된 상기 반탄화 칩을 무산소 분위기의 챔버에 넣고 상기 챔버에 상온의 질소가스를 주입하여 연소가 차단되는 상태로 상기 반탄화 칩을 냉각시키는 반탄화칩 냉각 과정을 더 포함한다.

상기 반탄화칩 냉각 과정은 산소가 함유된 외부의 공기 대신에 챔버의 내부로 질소가스를 연속하여 주입하여 무산소 분위기에서 고온의 상기 반탄화 칩이 발화나 연소가 되지 않은 상태로 신속하게 상온 상태로 냉각시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 반탄화목분 생성 단계(S30)는 상기 반탄화 칩을 분말로 분쇄하여 반탄화 목분을 생성시키는 단계를 말한다. 이 단계는 반탄화 칩을 분말화하여 천연 접착제와 손쉽고 균질하게 혼합될 수 있도록 하면서 성형목탄으로 제품 성형이 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.

상기 천연 접착제 혼합 단계(S40)는 상기 반탄화 목분에 천연 접착제를 넣고 교반하여 균질하게 혼합하여 혼합물을 생성시키는 단계를 말한다. 이 단계는 반탄화 분말을 천연 접착제로 고형화하여 성형목탄 제품으로 성형할 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 천연 접착제는 전분, 젤라틴, 아교, 한천, 코코피트 중의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 전분, 젤라틴, 아교 및 한천은 액상이나 젤 상태의 물질이고, 상기 코코피트는 분말 상태의 물질이다. 특히, 상기 코코피트는 분말로 혼합되어 고온 상태에서 가압되면서 상기 반탄화 목분을 덩어리 형태로 고형화하는 유용한 것이다.

상기 성형목탄 제조 단계(S50)는 상기 천연 접착제가 혼합된 상기 혼합물을 성형틀에 넣고 고온 상태에서 가압하여 성형목탄을 제조하는 단계를 말한다. 이 단계는 고온의 성형틀에 상기 혼합물을 넣고 성형목탄을 제조하는 공지의 성형 공정이고, 동시에 상기 천연 접착제에 함유된 수분을 제거하는 공정이다.

이와 같이 본 제조 방법에 의해 제조된 성형목탄은 천연 소재의 반탄화 분말과 천연 소재의 천연 접착제로 제조됨으로써, 인공 합성물질이 첨가되지 않아 연소시 유해가스의 발생이 최소화된다.

본 제조 방법은 상기 성형목탄 제조 단계(S50)의 다음으로, 상기 제조된 성형목탄의 외면에 액상의 착화제를 도포한 후에 건조시키는 착화제 도포 단계(S60)를 더 포함한다. 이 단계는 본 성형목탄에 착화제를 도포하여 착화탄으로 사용할 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 착화탄은 목탄 등에 불이 쉽게 붙도록 하는 불쏘시개의 역할을 하는 것이다.

상기 착화제는 오일 형태, 젤 형태, 액상 형태, 분말 형태 등 다양한 형태가 사용될 수 있고, 착화유, 화약류 등의 소재도 포함될 수 있으며, 본 발명의 사상에 맞게 천연 소재를 이용하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

Claims (6)

1. 목재를 칩 형태로 분쇄하여 우드칩을 제조하는 우드칩 제조 단계와;
   상기 우드칩을 반탄화 설비에 넣고, 섭씨 250도 내지 400도의 과열증기로 가열하여 반탄화시켜 반탄화 칩을 생성시키는 과열증기 반탄화 단계와;
   상기 반탄화 칩을 분말로 분쇄하여 반탄화 목분을 생성시키는 반탄화목분 생성 단계와;
   상기 반탄화 목분에 천연 접착제를 넣고 교반하여 균질하게 혼합하여 혼합물을 생성시키는 천연 접착제 혼합 단계와;
   상기 천연 접착제가 혼합된 상기 혼합물을 성형틀에 넣고, 고온 상태에서 가압하여 성형목탄을 제조하는 성형목탄 제조 단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 천연 접착제는,
   전분, 젤라틴, 아교, 한천, 코코피트 중의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이고,
   상기 반탄화 설비는,
   연소가스가 통과하는 중공의 연소부와,
   상기 연소부의 외주면에 형성되어 과열증기가 발생되는 과열증기 생성부와,
   우드칩을 하부로 낙하시키는 중에 상기 과열증기 생성부로부터 공급받은 과열증기를 상기 우드칩에 분사하여 상기 우드칩을 연속적으로 가열 반탄화시켜 반탄화 칩을 제조하는 반탄화부와,
   상기 반탄화부를 통해 제조된 반탄화 칩을 과열증기로부터 분리하여 배출시키는 분리배출부를, 포함하는 것을 특징으로 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 과열증기 반탄화 단계에서,
   반탄화 공정 중에 상기 우드칩의 연소가 방지되도록 상기 반탄화 설비의 내부에 무산소 분위기를 형성하는 무산소 분위기 형성 과정과,
   상기 반탄화 칩의 생성이 완료되면 상기 반탄화 칩과 과열증기를 분리시키는 과열증기 분리 과정과,
   상기 분리된 과열증기를 상기 반탄화 설비로 재순환시켜 열원으로 사용하는 과열증기 재순환 과정과,
   상기 과열증기의 재순환 중에 상기 과열증기에 포함된 타르와 수액을 제거하는 불순물 제거 과정을,
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 과열증기 반탄화 단계에서,
   상기 과열증기 분리 과정의 다음으로, 상기 과열증기가 분리된 상기 반탄화 칩을 무산소 분위기의 챔버에 넣고 상기 챔버에 상온의 질소가스를 주입하여 연소가 차단되는 상태로 상기 반탄화 칩을 냉각시키는 반탄화칩 냉각 과정을,
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제조 방법은,
   상기 성형목탄 제조 단계의 다음으로, 상기 제조된 성형목탄의 외면에 액상의 착화제를 도포한 후에 건조시키는 착화제 도포 단계를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법.
   
6. 청구항 제1항의 제조 방법에 의해 제조되고, 반탄화 목분과 천연 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형목탄.

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