KR100914368B1 - 바이오가스 생성기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립 및 분해가 용이한 바이오가스 생성기에 관한 것이다.

본 발명은 선택적으로 설치가능하며, 내부에 발효대상물이 적층되는 공간을 형성하면서 외부로부터 기밀이 유지되는 기밀막; 상기 기밀막 내부에 배치되며 상기 발효대상물과 혼합되는 발효액이 수용되는 발효액수용부; 그리고 상기 기밀막과 연결되며 상기 기밀막 내부에서 생성된 바이오가스를 배출하는 가스배출부를 포함하는 바이오가스 생성기를 제공한다.

바이오가스, 생성기, 농업부산물

Description

바이오가스 생성기{A simple apparatus for generating biogas}

본 발명은 바이오가스 생성기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조립 및 분해가 용이하여 다양한 장소에 설치가능하며 간편한 방법으로 바이오가스를 생성할 수 있는 간이식 바이오가스 생성기에 관한 것이다.

바이오매스(biomass)는 식물이나 미생물 등을 에너지원으로 이용하는 생물체로서, 이의 일종인 사탕수수와 카사바(cassava)를 이용하여 알코올을 채취하여 자동차연료로 쓰거나 켈프(kelp)라는 거대한 다시마로부터 메탄을 만드는 기술이 개발되고 있다.

그리고 바이오매스(biomass)를 통해 생성되는 수소, 메탄 등과 같은 가스 상태의 연료를 통상 바이오가스(biogas)라 일컫는다. 지구상에서 생산되는 바이오매스는 약 1억 8000만톤으로 알려져 있는데, 이것을 메탄이나 수소 등 바이오가스로 바꿀 수 있다면 석유 소비의 일부를 보충할 수가 있다.

이러한 바이오가스를 생성하여 발전이나 열을 생산하는 기술은 두 가지로 대별될 수 있다.

첫째는, 나무, 건초, 농산물의 줄기 등 목질계 바이오매스를 건류(乾溜, dry distillation)하거나 촉매를 이용하여 가스화하고 이를 연소시켜 가스 엔진이나 터빈을 돌려 열과 전기를 얻는 것으로 보통 바이오매스 가스화 발전이라 한다.

둘째는, 물을 많이 함유한 유기물이 산소가 공급되지 않는 혐기 상태에서 발효되며 발생하는 메탄가스를 이용하여 난방 등에 사용하는 발전 방식이다.

이 중 후자의 방식은 유기물 농도가 높은 축산 분뇨 폐수, 전분질 폐수 등을 혐기소화 처리할 때 발생하는 메탄가스를 이용하여 발전하는 것에 국한되었다.

그러나 최근에는 음식 쓰레기 등 유기성 고형 폐기물을 반응기 안에서 혐기 소화시킬 때 나오는 가스를 이용하거나 이들을 매립하였을 때 발생하는 농도 50∼70 %의 메탄가스를 이용하는 방식도 보편화되고 있다.

이와 같은 방식으로 생성되는 바이오가스는 이미 사용된 자원을 재활용하는 방식으로 얻을 수 있기 때문에 점차 고갈되어 가는 석유, 석탄 등 소모성 에너지원을 대체할 수 있는 신재생 에너지로서 큰 주목을 받고 있다.

그런데 전술한 방식으로 바이오가스를 생성하기 위해서는 혐기성 소화가 이루어지도록 하는 반응기를 포함한 설비 전반이 거대한 규모로 구축되는 것이 일반적이다.

이에, 바이오가스 생성기는 넓은 부지와 여러 가지 부대 설비를 필요로 하기 때문에 그 제작이나 용지확보에 있어서 많은 투자비용이 발생하는 경향이 있다.

이러한 측면에서, 본 출원인은 장소적인 제약과 설비 투자비용을 줄이면서 간단한 구조로도 바이오가스를 얻을 수 있는 방안에 대해 고심하던 중 다음과 같은 발명을 제안하기 이르렀다.

본 발명의 목적은 조립과 분해가 가능하여 다양한 장소에 설치할 수 있고 간편한 방법으로 바이오가스를 생성할 수 있는 간이식 바이오가스 생성기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발효대상물로서 농업부산물을 이용하여 바이오가스를 생성할 수 있는 바이오가스 생성기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 일 형태인, 선택적으로 설치가능하며, 내부에 발효대상물이 적층되는 공간을 형성하면서 외부로부터 기밀이 유지되는 기밀막; 상기 기밀막 내부에 배치되며 상기 발효대상물과 혼합되는 발효액이 수용되는 발효액수용부; 그리고 상기 기밀막과 연결되며 상기 기밀막 내부에서 생성된 바이오가스를 배출하는 가스배출부를 포함하는 바이오가스 생성기에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 기밀막은, 외관을 형성하며 외부로부터 밀폐되는 외막; 상기 외막의 저면부를 형성하며 그 일부가 지면에 대해 요입된 상태로 접하면서 상기 발효액수용부를 이루는 저막; 그리고 상기 외막의 내측으로 일정 간격 이격되며 상기 발효대상물이 적층되는 공간을 형성하는 내막을 포함할 수 있다.

그리고 수증기를 차단하도록 상기 외막의 경사진 상부영역과 내막의 경사진 상부영역을 잇는 수증기 차단부와, 상기 수증기 차단부에 의해 차단된 수증기가 이동하도록 상기 내막에 형성되는 수증기 이동공을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 기밀막은 말려져서 보관되고 펼쳐지면서 설치될 수 있다.

상기 기밀막은 비닐소재일 수 있다.

상기 저막은 상기 발효액수용부로 갈수록 하향 경사지는 것이 바람직하다.

상기 발효액수용부에 저장된 발효액을 상기 발효대상물에 분사하는 발효액분사부를 더 포함할 수 있다.

상기 발효액수용부에는 기밀막의 저면으로부터 이동되는 발효액이 인입되어 상기 발효액탱크에 수용되도록 하는 인입공이 형성된 발효액탱크가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 발효액분사부는, 상기 발효액탱크에 설치되는 흡입관; 상기 흡입관으로부터 흡입된 발효액이 수용되는 상부탱크; 상기 상부탱크에 수용된 발효액을 가열하는 히터; 그리고 상기 가열된 발효액을 골고루 분사하는 분배기를 포함할 수 있다.

상기 가스배출부는 상기 기밀막에 연통되는 중공기둥일 수 있다.

상기 발효대상물은 농업부산물일 수 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 바이오가스 생성기는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 조립 및 분해가 간편하며 다양한 장소에 설치될 수 있으며 간단한 방법으로 바이오가스를 생성할 수 있기 때문에 일반인들도 널리 사용할 수 있다.

둘째, 짚단, 축산분뇨 등 농업부산물을 이용하여 바이오가스를 얻을 수 있기 때문에 농가의 소득 증대나 자원의 재활용에 기여할 수 있다.

셋째, 쉽게 펼쳐지거나 말려지는 비닐 소재의 기밀막이 사용되므로 필요한 경우에만 바이오가스 생성기를 설치하거나 분해하여 보관하는 것이 용이하다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오가스 생성기의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 바이오가스 생성기(1)는 선택적으로 설치가능하고 내부에 발효대상물(O)이 적층되며 기밀이 유지되는 기밀막(機密寞, 10)과, 기밀막(10)의 내부의 발효대상물(O)과 혼합되는 발효액이 수용되는 발효액탱크(20)와, 발효액탱크(20)에 수용된 발효액을 발효대상물(O)에 분사하는 발효액분사부(30)와, 기밀막(10) 내부에서 생성되는 바이오가스를 외부로 배출하는 가스배출부(40)를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 적층되는 발효대상물(O)은 농업부산물일 수 있는데 농업부산물은 유기물을 함유한다면 그 종류에는 제한이 없다. 그 예로써 짚단, 축산분뇨 등이 사용될 수 있다.

그리고 발효액은 발효대상물(O)과 혼합되면서 혐기성 소화를 촉진할 수 있도록 하는 혐기성 미생물과 수분을 포함할 수 있다. 이러한 발효액에는 요소가 포함되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공업용으로 합성된 요소나 포유동물의 오줌이 포함될 수 있다.

기밀막(10)은 조립과 분해가 가능하며, 발효대상물(O)이 적층되는 공간을 형성하며 외부로부터 밀폐되도록 설치된다. 설치된 상태의 기밀막(10)의 외형은 주위에서 흔히 볼 수 있는 텐트 형태일 수 있다.

기밀막(10)은 다양한 형상으로 제작될 수 있으며 본 실시예처럼 기밀막(10)은 외막(11)과, 내막(15)으로 나뉘도록 구성될 수 있다. 여기서, 외막(11)은 외부로부터 밀폐되는 공간을 갖도록 지면(B)에 설치되는 부분이고, 내막(15)은 외막(11)의 내측에서 일정 간격을 두고 외막(11)에 나란하게 설치되는 부분이다. 그리고 외막(11)의 저면부를 형성하며 지면(B)에 접하는 부분을 저막(13)이라 칭하기로 한다.

기밀막(10)은 말려져서 보관되고 펼쳐지면서 선택적으로 설치될 수 있는데, 이러한 기밀막(10)의 설치과정에 대해서되는 후술하기로 하고 설치된 상태의 기밀막(10)에 대해서 먼저 상술한다.

설치된 내막(15)이 이루는 내부 공간{이하, 제1 공간(S1)}과, 내막(15)과 외막(11) 사이에 형성된 공간{이하, 제2 공간(S2)}은 발효대상물(O)이 적층되는 공간을 이룰 수 있는데, 발효대상물(O)은 저막(13)으로부터 일정 높이로 적층된다. 그리고 제2 공간(S2)은 필요에 따라 단열 또는 발효를 위한 공간으로 선택적으로 사용될 수 있다.

외막(11)은 상부로 갈수록 좁아지는 원추형의 형태를 가지도록 설치되며 기밀막(10)의 외관을 형성한다. 이러한 외막(11)은 공기가 주입되는 다수의 에어포켓(11c, air pocket)을 구비하는 것이 바람직하다. 다소 과장되게 도시하였지만, 다수의 에어포켓(11c)을 서로 연통되도록 구성하면 외막(11)에 형성된 하나의 공기주입구(11d)로 모든 에어포켓(11c)에 공기주입이 이루어질 수 있다. 그리고 외막(11)은 공기주입구(11d)를 개봉하거나 밀폐하는 마개(17)를 더 포함하도록 구성할 수 있다.

공기가 주입된 에어포켓(11c)에 의해 외막(11)은 별도의 지지체가 없더라도 일정한 형상을 유지할 수 있다. 또한, 공기가 주입된 다수의 에어포켓(11c)으로 인해 외막(11)은 외부와의 단열효과를 높일 수 있다.

물론, 에어포켓(11c) 이외에도 기밀막(10)에는 와이어(wire) 등 프레임 역할을 하는 부재가 더 포함될 수 있다. 또한, 외막(11)은 에어포켓(11c)을 두지 않고 1겹으로 제작하는 것도 가능할 것이다.

저막(13)은 외막(11)으로 연장되면서 지면(B)을 덮도록 설치된다. 저막(13)은 지면(B)이 편평한 상태에서 지면(B)과 나란하도록 그대로 설치될 수도 있다.

그러나 본 실시예에서는 지면(B)을 일정 깊이로 토굴한 후, 저막(13)도 중앙부가 하방으로 움푹 패인 요입부(13a)를 가지도록 지면(B)에 설치된다. 이러한 저막(13)의 요입부(13a)는 발효액이 수용되는 발효액수용부로서 역할을 하며 후술할 발효액탱크(20)가 위치될 수 있다.

그리고 저막(13)은 발효액수용부로 갈수록 하향 경사진 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이에, 후술할 발효액분사부(30)에 의해 발효대상물(O)의 상부에서 분사된 발효액이 발효대상물(O)에 흡수된 후 나머지가 다시 저막(13)을 따라 발효액탱크(20)로 용이하게 이동하여 수용될 수 있다.

물론, 저막(13)이 설치되는 지면(B)을 발효액탱크(20)로 갈수록 하향 경사지게 한 후 저막(13)을 덮어 발효액이 저막(13)을 따라 발효액탱크로(20)로 용이하게 이동하도록 하는 것도 가능할 것이다.

내막(15)은 외막(11)의 내측으로 일정 간격 이격되며, 외막(11)과 나란하게 배치된다. 외막(11)은 외부로부터 기밀막(10) 내부를 단열시키는 역할을 함은 전술한 바 있다. 그러나 외막(11)만으로는 단열효과가 불충분하여 발효대상물(O)이 발효하는 온도에 영향을 미칠 우려가 있다.

그러므로 외막(11)의 내부에 내막(15)을 두어 단열효과를 더욱 증진시키는 것이 바람직하다. 그리고 외막(11)과 내막(15) 사이에 형성되는 제2 공간(S2)에도 발효대상물(O), 예를 들어 짚단 등의 농업부산물을 적층시켜 단열효과를 증진시키거나 바이오가스를 생성시킬 수도 있다. 도 1 및 도 2에는 제2 공간(S2)에 짚단(O)이 적층되어 단열효과를 증진시키도록 하는 실시예가 도시되어 있다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 내막(15)은 저막(13)으로부터 일정높이 이격되도록 하여 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 저부가 연통되도록 구성할 수 있다. 이는, 특히 제2 공간(S2)을 발효공간으로 사용할 경우 제2 공간(S2)에 발효액이 침투할 수 있도록 해준다. 물론, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S)이 연통되면서 발효액이 침투되도록 내막(15)에 높이방향을 따라 다수의 통공(미도시)을 형성할 수 있음도 이해가능하다.

이와 같이 구성되는 기밀막(10)은 조립 및 분해가 용이한 비닐 소재로 제작될 수 있다. 따라서, 기밀막(10)은 펼쳐지거나 말려지는 것이 용이해지므로 다양한 장소에 간편하게 설치될 수 있고 사용후 쉽게 분해하여 보관될 수 있다. 물론, 기밀막의 소재는 비닐 소재에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능할 것이다.

이처럼 외부와 밀폐되면서 단열이 이루어지는 기밀막(10) 내부는 혐기성 미생물에 의해 발효대상물(O)이 발효되기 위한 기밀상태가 조성된다.

발효액탱크(20)는 기밀막(10)의 내측에 설치되며 발효액이 수용된다.

발효액탱크(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 속이 빈 원기둥 형태로 제작되어 저막(13)의 요입부(13a)에 설치되면서, 요입부(13a)와 함께 발효액이 수용되는 발효액수용부를 이룰 수 있다. 이러한 발효액탱크(20)의 외주면에는 다수의 인입공(21)이 형성되는데, 인입공(21)은 발효액탱크(20)의 내부와도 연결된다.

인입공(21)이 형성된 발효액탱크(20)의 중앙에는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 가스배출부(40)의 중공기둥(41)과 발효액분사부(30)의 흡입관(31)이 연결된다. 그리고 중공기둥(41)의 하부에는 발효액이 흡입관(31)으로 이동하도록 다수의 통공(41a)이 형성된다. 그러므로 발효액탱크(20)에 수용된 발효액은 중공기둥(41)의 통공(41a)으로 이동하면서 후술할 발효액분사부(30)의 흡입관(31)을 따라 상부에 마련된 상부탱크(34)로 이동하면서 분사될 수 있다.

그리고 상부에서 분사되는 분사액은 발효대상물(O)과 섞여지면서, 그 나머지가 하부로 이동하여 저면부(13)의 요입부(13c)로 수용되고, 발효액탱크(20)의 인입공(21)으로 인입되면서 다시 발효액분사부(30)에 의해 분사되는 경로를 갖는다.

물론, 발효액탱크(20)를 저막(13)의 요입부(13c)에 설치되도록 구성되지 않고 평평한 저막(13)면 위에 놓이도록 설치하여 발효액이 수용되는 발효액수용부를 구성할 수 있음도 이해 가능하다.

발효액분사부(30)는 발효액탱크(20)에 수용된 발효액을 상부로 이송시켜 발효대상물(O)에 골고루 분사하는 역할을 한다.

이러한 발효액분사부(30)는 발효액탱크(20)의 중앙에 설치되는 흡입관(31)과, 흡입관(31)으로부터 흡입되어 상부로 이동된 발효액이 수용되도록 기밀막(10)의 내부 상부영역에 설치되는 상부탱크(34)와, 상부탱크(34)에 수용되는 발효액을 가열하는 히터(35)와, 가열된 발효액을 발효대상물(O)에 골고루 분배시켜 분사하는 분배기(36)로 이루어질 수 있다.

흡입관(31)은 가늘고 길게 제작되어 발효액이 이동하는 통로를 형성하며 상부탱크(34)에 연결될 수 있다. 그리고 흡입관(31)에는 펌프(32)가 구비되어 하부에 위치한 발효액탱크(20)로부터 상부에 위치한 상부탱크(34)로 발효액을 원활하게 이동시키도록 하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 흡입관(31)에 연결되는 펌프(32)는 모터(33)에 의해 구동력을 제공받도록 구성되며, 흡입관(31)을 따라 상부로 이동한 발효액은 펌프(32)를 통해 배출되면서 상부탱크(34) 내부에 수용된다.

상부탱크(34)는 그 중앙에 가스배출부(40)의 중공기둥(41)이 설치되도록 내부가 빈 도우넛 형태로 제작될 수 있다.

이와 같이 상부탱크(34)에 수용된 발효액은 히터(35)에 의해 발효에 적합한 온도, 예를 들어 35℃로 가열된다. 따라서, 기밀막(10)의 내부에 적층된 발효대상물(O)은 적정한 온도의 발효액과 혼합되면서 발효가 촉진될 수 있다. 이처럼, 히 터(35)에 의해 발효액을 가열하면, 기밀막(10)의 외부 온도가 낮은 겨울에도 기밀막(10) 내부 온도를 발효에 적합한 적정 온도로 유지할 수 있다.

상부탱크(34)에 수용된 발효액이 적정한 온도로 가열되면 분배기(36)에 의해 발효액은 발효대상물(O)의 상부로 골고루 분사된다.

분배기(36)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부탱크(34)와 연통되는 다수개의 파이프로 제작되면서 방사상 형태로 설치될 수 있다. 그리고 상부탱크(34)의 단부는 내막(15)에 인접되는 길이를 갖도록 하여 설치되는 내막(15)의 상부를 지지하는 프레임 역할을 할 수 있다.

그리고 분배기(36)에는 분무형태로 발효액을 분사하는 분사공(미도시)이 길이방향을 따라 다수 형성될 수 있다. 분배기(36)에 의한 발효액의 분사는 유압실린더에 의할 수도 있으며 상부탱크(34)에 수용된 발효액의 자체 유압에 의할 수도 있을 것이다.

이렇게 분배기(36)에 의해 분사된 발효액은 발효대상물(O)의 상부에서부터 하부로 이동하면서 발효대상물(O)에 스며들고, 나머지는 기밀막(10)의 저막(13)을 따라 다시 요입부(13c)에 설치된 발효액탱크(20)에 모아져 다시 발효액분사부(30)에 의해 분사된다.

이와 같이, 기밀막(10) 내부에 적층된 발효대상물(O)은 발효액과 혼합되면서 적정온도를 유지하게 되며 혐기성 미생물에 의해 발효되면서 바이오가스가 생성된다.

생성된 바이오가스는 메탄과 수소로서 공기보다 가볍기 때문에 기밀막(10)의 내부 상부 영역에 모이게 된다.

기밀막(10) 내부에서 생성된 바이오가스는 가스배출부(40)를 통해 외부로 배출된다. 가스배출부(40)는 기밀막(10)의 상부와 연통되면서 외부로 바이오가스를 이동시킬 수 있는 구성이면 충분할 것이다.

본 실시예에서 가스배출부(40)는 기밀막(10)의 상부와 연통되는 가스배출공(43)이 형성되는 파이프형태로서, 하부가 발효액탱크(20)의 중앙에 설치되는 중공기둥(41)을 예시하였다.

이러한 중공기둥(41)은 발효액탱크(20)의 중앙에 삽입되면서 전술한 발효액분사부(30)와 결합되도록 하여 바이오가스 생성기(1)의 중앙몸체를 형성하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 중공기둥(41) 내부에 발효액분사부(30)의 흡입관(31)이 설치되도록 하여 바이오가스 생성기(1)의 중앙몸체의 구조가 단순해지도록 하였다.

그리고 중공기둥(41)의 상부에는 2개의 가스배출공(43)이 형성된다. 편의상 제1 공간(S1)에 인접한 가스배출공(43)을 제1 가스배출공(43a), 제2 공간(S2)에 인접한 가스배출공(43)을 제2 가스배출공(43b)이라 칭한다.

제1 가스배출공(43a)은 제1 공간(S1)에 적층된 발효대상물(O)과 발효액이 반응하면서 생성된 바이오가스가 이동하면서 중공기둥(41) 상부로 배출되도록 한다. 따라서, 제1 가스배출공(43a)으로는 기밀막(10) 내부에서 생성된 대부분의 바이오가스가 이동하여 배출된다. 그리고 제2 가스배출공(43b)은 제2 공간(S2) 사이에 잔류하는 바이오가스가 이동하여 중공기둥(41) 상부로 배출될 수 있다.

물론, 가스배출공(43)의 형상과 개수는 도면에 도시된 예에 제한되지 않고 다양하게 구성될 수 있을 것이다.

한편, 발효가 진행되면서 기밀막(10) 내부에는 메탄, 수소의 바이오가스 이외에도 수증기가 생성되는데, 생성된 수증기는 점점 기밀막(10) 상부에 맺히게 된다. 이때, 기밀막(10) 상부에 맺힌 수증기는 내막(15)의 상부 경사면을 따라 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 이동하게 된다.

여기서 내막(15)의 상부 경사면을 따라 제1 공간(S1)에 이동하는 수증기는 발효대상물(O)에 떨어지더라도 발효에 큰 영향을 미치지 않지만, 제2 공간(S2)이 발효를 위한 공간이 아니라 단열을 수행한다면 수증기가 제2 공간(S2)으로 이동하는 것이 방지될 필요가 있다.

따라서, 제 2공간(S2)으로 수증기가 이동하는 것을 방지하도록 외막(11)의 상부 경사면과 내막(15)의 상부 경사면을 잇는 수증기 차단부(16)와, 수증기 차단부(16)가 설치된 내막(15)의 상부 경사면에 형성되며 수증기가 제1 공간(S1)으로 이동하도록 하는 수증기 이동공(15a)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 수증기 차단부(16)는 외막(11)과 내막(15)에서 각각 연장되며, 그 연장된 부분이 벨크로(velcro)에 의해 결합되도록 구성할 수 있다. 이처럼 벨크로가 포함되면 조립하거나 분해하기 쉽기 때문에 수증기 차단부(16)는 제2 공간(S2)이 발효공간으로 사용되거나 단열공간으로 사용되도록 외막(11)에 선택적으로 구성될 수 있다.

또한, 벨크로가 포함된 수증기 차단부(16)는 외막(11)과 내막(15)이 상호 이격된 간격이 유지되도록 내막(15)을 외막(11)에 지지시키는 역할을 겸할 수 있다.

이러한 수증기 차단부(16)에 의해 외막(11)의 상부에 맺힌 수증기가 하부로 떨어지더라도 제2 공간(S2)으로 이동하는 것이 차단되며, 내막(15)의 상부 경사면을 따라 이동하는 수증기는 수증기 이동공(15a)을 통과하면서 제1 공간(S1)으로 이동하게 된다. 따라서 단열을 수행하는 제2 공간(S2)에 수증기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하면서 본 실시 예의 바이오가스 생성기(1)의 조립과 분해에 대해서 설명하기로 한다.

조립되기 전의 단열막(10)은 비닐 등 얇고 부드러운 소재로 제작되어 보관이 용이한 상태의 크기로 말려질 수 있다.

도 5에 도시된 단열막(10)은, 요입부(13c)가 위치되도록 일부가 토굴된 지면(B)에 대해 저막(13)을 설치하고 외막(11)과 내막(15)을 점점 펼쳐올려가면서 도 1에 도시된 바와 같이 설치되는 과정을 도시한 것이다. 최초 기밀막(10)은 외막(11)과 내막(15)이 각각 말려진 상태에 놓인다. 이때, 저막(13)의 요입부(13c)에는 전술한 발효액탱크(20)를 설치하여 발효액수용부를 구성하도록 한다.

이어서, 발효액탱크(20)의 중앙에는 가스배출부(40)의 중공기둥(41)과 중공기둥(41)의 내부에 삽입된 발효액분사부(30)의 흡입관(31)을 함께 설치한다. 중공기둥(41)의 상부에는 발효액분사부(30)의 나머지 구성인 발효액탱크(34)를 비롯한 분배기(36) 등을 설치한다. 그리고 발효액수용부에는 발효대상물(O)에 혼합될 일정량의 발효액을 채운다.

말려진 외막(11)과 내막(15)에 의해 형성되는 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 에는 그 높이만큼 발효대상물(O)을 적층하고, 외막(11)과 내막(15)을 점점 펼쳐올려간다. 이처럼 기밀막(10)에 의해 형성되는 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)에 발효대상물(O)을 채워가면서 외막(11)과 내막(15)을 펼쳐 올려가는 방식으로 기밀막(10)은 조립 설치될 수 있다.

그다음, 펼쳐진 각각의 내막(15) 및 외막(11)의 상부 영역을 테이핑하거나 끈(미도시)으로 묶어서 외부와 밀폐시킨다. 이때, 내막(15)의 상부는 발효액분사부(30)의 분배기(36)의 단부에 지지되도록 설치하는 것이 바람직하다.

그리고 외막(11)은 공기주입구(11d, 도 1 참조)를 통해 에어포켓(11c)에 공기를 주입하여 기밀막(10)의 외형을 이루도록 한다. 이렇게 설치된 기밀막(10) 내부의 발효대상물(20)은 발효액과 혼합되면서 바이오가스를 생성하게 되며, 생성된 가스는 가스배출부(40)를 통해 외부로 배출된다.

이러한 과정으로 조립 설치되는 바이오가스 생성기(1)의 분해는 조립의 역순이 될 것이다.

이와 같이 본 발명의 바이오가스 생성기는 조립 및 분해가 간편하며 다양한 장소에 설치될 수 있으며 간단한 방법으로 바이오가스를 생성할 수 있기 때문에 일반인들도 널리 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오가스 생성기(1a)에 대한 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 부분만을 설명하기로 한다.

본 실시예의 바이오가스 생성기(1a)는 전술한 실시예와는 달리 제2공간(S2)을 밀폐시켜 내막(15)의 하부와 저막(13)이 일체되게 형성한 것이다. 또한, 전술한 실시예와 달리 내막(15)에 수증기 차단부(16)와 수증기 이동공(15a)을 형성하지 않고, 가스배출부(40)의 중공기둥(41)에는 가스배출공(43)을 하나만 형성하도록 구성하였다(도 1 참조).

이 경우는 짚단(O)이 내막(15)의 상부면을 덮도록 제2 공간(S2)을 채움으로써 제2 공간(S2)을 단열공간으로 좀 더 활용하도록 한 것이다. 따라서, 가스배출부(40)는 제1 공간(S1)의 상부에서 생성되는 바이오가스를 배출하는 하나의 가스배출공(43)을 구비하는 것으로 충분하다.

이와 같이 전술한 실시예들로 구성될 수 있는 본 발명의 바이오가스 생성기(1)는 농가에 보급되어 활용할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어 바이오가스 생성기(1)는 논에 설치될 수 있다. 추수가 지난 가을에는 추수하고 남은 볏짚들은 보통 논의 일정 위치에 모아서 쌓아두거나 태워지게 되는데, 바이오가스 생성기(1)를 볏짚들이 쌓아둔 위치마다 일정간격 이격되도록 논에 설치할 수 있다. 이때 추수하고 남은 볏짚 등 농업부산물들을 모아 발효대상물(O)로 사용한다.

그리고 설치된 바이오가스 생성기(1)들의 상부에 형성된 가스배출부(40)를 배관(45)으로 상호 연결하여 생성된 바이오가스를 모아서 하나의 집결지로 보내도록 구성할 수 있다.

도시하지는 않았지만, 가스배출부(40)마다 계량기를 설치하면 바이오가스 생성기(1)를 통해 사용자가 생산한 바이오가스를 바이오가스 사업자에게 판매함으로써 농가의 수익에 기여할 수 있을 것이다. 그리고 바이오가스 사업자는 일반인들로 부터 사들인 소량의 에너지자원을 모아서 난방을 위한 에너지원 등으로 활용할 수 있을 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서 발효대상물(O)로 짚단 등의 농업부산물이 사용되었으나 목질계 바이오매스, 음식물쓰레기, 전분질 폐수 등이 사용될 수 있을 것이다.

이처럼 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립된 바이오가스 생성기의 단면도;

도 2는 도 1의 발효액 탱크와 중공기둥에 대한 요부 사시도;

도 3은 도 1의 발효액분사부의 개략적인 평면 구성도; 그리고

도 4는 도 1의 바이오가스 생성기의 상부영역에 대한 확대도;

도 5는 도 1의 바이오가스 생성기의 조립과정을 나타낸 도면;

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립된 바이오가스 생성기의 단면도; 및

도 7은 본 발명의 바이오가스 생성기의 사용 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 바이오가스 생성기 10 : 기밀막

11 : 외막 11c : 에어포켓

13 : 저막 15 : 내막

15a: 수증기 이동공 16 : 수증기 차단부

20 : 발효액탱크 21 : 인입공

30 : 발효액분사부 31 : 흡입관

34 : 상부탱크 35 : 히터

36 : 분배기 40 : 가스배출부

41 : 중공기둥 43 : 가스배출공

43a: 제1 가스배출공 43b: 제2 가스배출공

B : 지면 O : 짚단

S1 : 제1 공간 S2 : 제2 공간

Claims (11)

1. 선택적으로 설치가능하며, 내부에 발효대상물이 적층되는 공간을 형성하면서 외부로부터 기밀이 유지되는 기밀막;

   상기 기밀막 내부에 배치되며 상기 발효대상물과 혼합되는 발효액이 수용되는 발효액수용부; 그리고

   상기 기밀막과 연통되는 중공기둥으로, 상기 기밀막 내부에서 생성된 바이오가스를 배출하는 가스배출부를 포함하는 바이오가스 생성기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기밀막은,

   외관을 형성하며 외부로부터 밀폐되는 외막;

   상기 외막의 저면부를 형성하며 그 일부가 지면에 대해 요입된 상태로 접하면서 상기 발효액수용부를 이루는 저막; 그리고

   상기 외막의 내측으로 일정 간격 이격되며 상기 발효대상물이 적층되는 공간을 형성하는 내막을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
3. 제2항에 있어서,

   수증기를 차단하도록 상기 외막의 경사진 상부영역과 내막의 경사진 상부영역을 잇는 수증기 차단부와,

   상기 수증기 차단부에 의해 차단된 수증기가 이동하도록 상기 내막에 형성되는 수증기 이동공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기밀막은 말려져서 보관되고 펼쳐지면서 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기밀막은 비닐소재인 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
6. 제2항에 있어서,

   상기 저막은 상기 발효액수용부로 갈수록 하향 경사진 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
7. 제1항에 있어서,

   상기 발효액수용부에 저장된 발효액을 상기 발효대상물에 분사하는 발효액분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 발효액수용부에는 기밀막의 저면으로부터 이동되는 발효액이 인입되어 상기 발효액탱크에 수용되도록 하는 인입공이 형성된 발효액탱크가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
9. 제8항에 있어서,

   상기 발효액분사부는,

   상기 발효액탱크에 설치되는 흡입관;

   상기 흡입관으로부터 흡입된 발효액이 수용되는 상부탱크;

   상기 상부탱크에 수용된 발효액을 가열하는 히터; 그리고

   상기 가열된 발효액을 골고루 분사하는 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,

    상기 발효대상물은 농업부산물인 것을 특징으로 하는 바이오가스 생성기.

Images