드럼통 이용한 숯만들기

[agaser]

드럼통 이용한 숯만들기  DIY(바느질,가죽공예) 

드럼통을 이용하는 방법
글ㆍ사진/박상범(임업연구원 남부임업시험장, 농학박사)
 
석유통 아궁이를 개량한 드럼통 숯가마 
 

 
그림1>드럼통을 이용한 대나무숯 만들기

콘크리트 벽돌과 블록을 사용한 드럼통 숯가마의 고정(좌) 및 집연기에 의한 죽초액 채취(우) 
로스톨을 이용한 탄재 채우기 
접속부를 진흙으로 밀폐 
완성된 대나무숯 
목탄정련계에 의한 숯의 품질 평가 
목탄경도계에 의한 숯의 품질 평가 

<그림2>드럼통 숯가마에서의 죽조액 채취법(좌:하부낙하식, 우:상부집연식)
 
 글 싣는 순서
1. 흙을 이용한 덮어굽기
2. 드럼통을 이용하는 방법
3. 철판가마를 이용하는 방법
4. 기계식 전용 탄화로를 이용하는 방법
5. 알루미늄호일이나 도시락을 이용하는 방법

폐드럼통을 활용한 편리한 숯가마

대나무를 대기 중에서 가열하면 대나무 중의 수분이 먼저 제거되고 그 후 연소에 의해 대나무 중의 탄소, 산소, 수소 등이 공기 중의 산소와 화합하여 이산화탄소와 물로 변화되어 날아가고 극미량의 회분만 남게 된다. 그러나, 가스 배출구가 있는 용기 내에서 공기의 공급을 적절히 차단하고 가열하면 대나무는 연소되지 않고 훈소되면서 대나무를 구성하고 있는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등이 가열·분해된다. 이것을 구성하고 있는 탄소, 수소, 산소 등은 상호 친화력에 의하여 결합해서 각종 탄수화물을 형성하고 다시 축합 또는 복분해를 일으켜 복잡한 화합물로 변화되어 휘산되고 최후에는 대나무숯만 남게 된다. 이때 휘산되는 연기를 냉각·응축하면 죽초액이 얻어진다.
숯을 굽는 방법으로서 지난 호에 소개한 흙으로 덮어 굽는 방법은 매우 손쉽지만 숯을 구울 때마다 땅을 파고, 입구를 만들고 연통을 다는 등 번거로운 작업이 동반되므로 일반 농가에서는 폐드럼통을 이용하여 숯가마를 만들어 사용하면 매우 편리하다. 이번 호에는 드럼통을 이용한 숯가마 제작법, 숯 굽는 방법, 드럼통에서 만든 숯의 특징 및 이용법에 대해 설명한다.

드럼통 숯가마를 이용한 대나무숯 만들기

① 드럼통 가마 본체 준비
직경 57cm, 깊이 88cm, 용량 200ℓ의 빈 드럼통을 가마 본체로 준비한다. 드럼통의 덮개 부분을 커터로 둥글게 절단하여 벗겨 낸다. 절단된 둥근 덮개의 큰 구멍이 있는 부분 쪽 가장자리 2∼3cm 위에 18ℓ들이 석유통이 들어갈 정도의 크기로 사방 25cm의 창을 절개한다. 드럼통의 절단이나 용접 가공은 초보자에게는 무리이므로 인근 철공소 등에 의뢰한다.
② 아궁이를 부착한다
아궁이가 되는 석유통은 바닥 덮개를 제거하고 절개해 둔 드럼통 덮개에 2∼3cm 가량 집어 넣는다. 사진에서처럼 석유통 아궁이를 개량하여 드럼통 덮개 부분에 별도의 입구를 부착하면 편리하다. 즉, 공기량을 조절하는 가로 10cm, 세로 8cm의 나사식 회전손잡이가 달린 공기 조절구, 댓가지, 댓잎 등 불쏘시개를 넣는 가로 25cm, 세로 28cm, 깊이 30cm의 점화실이 붙은 별도의 치구를 만들어 덮개에 용접해 두면 여러모로 매우 편리하다.
③ 굴뚝을 부착한다
드럼통 본체의 바닥, 즉 반대측의 덮개에 직경 11cm의 구멍을 뚫고 굴뚝과 죽초액 채취 장치를 붙인다. 석유통이나 굴뚝의 부착부는 흙 속에 파묻혀 밀폐되므로 따로 용접할 필요는 없다. 굴뚝은 3구형으로 직경 10cm, 길이 1m의 시판품을 이용하여 <그림 2>와 같이 붙이면 로스톨(가로 34cm, 세로 80cm의 눈이 촘촘한 철망)은 사용하지 않아도 된다. 2구형의 굽은 굴뚝을 사용하면 탄화 중에 굴뚝에 부착된 죽초액이 통 내로 역류하여 통 바닥에 고이므로 로스톨이 필요하게 된다. 3구형 굴뚝을 사용하면 액은 흘러 떨어져 밖으로 배출되므로 배출구에 용기를 놓아두면 하향식으로 죽초액을 효율 좋게 채취할 수 있다. 드럼통 내부에 대나무의 적재 및 공기 순환을 위해 로스톨를 제작해 두면 아래쪽 숯에 죽초액이나 타르가 달라붙지 않는다. 본체 설치시 가마 앞쪽을 약간 높게 설치하면 바닥부에 떨어지는 죽초액을 굴뚝 뒤쪽에서 회수하기 쉽다.
<그림 2, 우>와 같이 왼편 숯가마에 부착된 굴뚝 위 10∼20cm 높이에 길이 10m 정도의 스테인레스제 연통 또는 속 마디를 제거한 직경이 굵은 맹종죽 연통을 받침대 위에 매단다. 그 중간에 죽초액의 회수와 연기 배출이 용이하도록 30cm 정도의 원형 깔때기 모양의 스테인레스제 갓이 달린 집연을 위한 후드 장치를 설치하면 연기가 긴 냉각관을 통과하면서 액체화하여 집연기에 부착된 관으로 흘러나오므로 더 많은 죽초액을 얻을 수 있다.
④ 본체를 고정한다
흙을 파내고서 드럼통을 설치한다. 말뚝을 박아 가로대를 조립하고 드럼통의 측면에 흙을 넣고서 통 전체를 고정한다. 드럼통 가마를 완전히 고정시킬 경우에는 사진에서처럼 콘크리트 벽돌과 블록을 사용하여 시멘트로 고정시키면 튼튼한 드럼통 숯가마를 만들 수 있다.
⑤ 탄재를 채운다
탄재는 통의 깊이에 맞추어 약 80cm로 재단하고 틈새가 없도록 채워 넣는다. 두께가 얇은 것을 아래쪽에, 두꺼운 것을 위쪽에 채운다. 40cm로 재단하여 앞뒤로 2단 적재하면 뒤틀림이 적고 숯이 잘 구워지고 끄집어낼 때 부스러지지 않는다. 한 번에 70∼80kg의 탄재가 소요되며 직경이 가는 것은 그대로 사용하고 대경죽인 경우에는 할죽기로 쪼개어 사용한다. 대 마디를 제거하면 많은 양을 채울 수 있으며 표피가 있는 부분을 위로 가게 배열하면 죽초액이 숯에 달라붙지 않는다.
⑥ 입구 덮개를 부착한다
탄재를 채우고 나면 덮개를 드럼통 본체에 부착시키고 아궁이와 덮개의 접속부는 사진에서처럼 진흙으로 완전히 밀폐한다. 드럼통 본체의 위에도 흙을 덮어 보온하며 겨울철에는 잘 건조된 흙을 사용한다. 한편, 본체 중앙의 천정부와 연통부(연통 입구 아래 10cm)에 온도 센서를 부착하여 탄화 과정 중 탄화로 내부와 연기의 온도 변화를 작성해 두면 단 몇 차례의 숯 굽기로도 탄화 과정을 예측할 수 있어 짧은 시간에 전문가가 될 수 있다.
⑦ 아궁이를 고정한다
쇠파이프와 블록, 흙 등을 사용하여 아궁이를 고정한다. 아궁이 쪽으로 공기가 많이 들어가므로 이 부분이 재가 되는 경우가 많은데 이를 방지하기 위해서는 탄재 앞부분 3분의 2 정도 높이까지 장벽을 설치하면 좋다.
⑧ 아궁이에 불을 지핀다
아궁이에 불쏘시개를 넣어 점화하고, 1∼2시간 불지피기를 하면 마침내 착화한다. 이때 부채나 송풍기를 사용하면 시간을 줄일 수 있으며 편리하다. 일단 착화하면 아궁이를 좁혀 통풍을 줄이고 연통도 반쯤 닫고서 탄화를 진행시킨다. 연기의 색이 진백색+연갈색에서 회백색+갈색으로 변하면 죽초액을 받기 시작한다.
⑨ 아궁이를 막는다
연기가 청백색 혹은 청색으로 변하는 시점을 기준으로 정련을 실시한다. 정련 조작은 탄화 말기에 숯가마의 연기가 청백색 혹은 청색으로 변할 때부터 가마 입구의 통풍구 및 연도구를 점차 확대하여 통풍량을 증대시켜 가연 가스 및 탄재의 일부를 연소하여 숯가마의 온도를 상승시켜 탄 내의 휘발분을 적게 하고 탄질을 경화시키는 조작을 말한다. 연기의 색이 파랗게 되고 굴뚝 입구로부터 약 20cm 상부까지 열기가 올라오고 연기가 없어지면 아궁이와 굴뚝을 완전히 밀폐한다. 이것으로 탄화는 끝이 난다. 드럼통 속을 빨리 식히기 위하여 덮었던 흙을 제거하기도 하지만 철판의 보호를 위해서는 흙을 그대로 덮어둔 상태로 천천히 식히는 것이 좋다.
⑩ 숯을 끄집어낸다
가마가 완전히 식었다고 판단되면 입구를 열어 대나무숯을 끄집어내는 출탄 작업을 실시한다.
위의 탄화공정을 요약하면 적재→점화(송풍)→착화→탄화→정련→밀폐→냉각→출탄의 8단계이다. 드럼통 숯가마의 경우 탄화시 본체 온도는 400∼500℃에 달하며 전체 제탄 시간은 약 13∼16시간이다. 탄화에 5∼7시간, 냉각에 8∼9시간이 걸리며 투입된 탄재로부터 약 25%의 대나무숯을 얻을 수 있다.

드럼통에서 구운 대나무숯의 성질

대나무숯의 품질은 정련도에 의해 평가된다. 정련은 탄화기의 최종 열처리로서 탄화 온도는 최고에 도달한다. 탄화 온도는 탄소 구조와 연관이 있으며 고온일수록 자유전자는 증가하고 휘발분은 감소되며 전기전도성은 증가한다. 목탄정련계는 숯 표면의 2점 간의 전기저항을 일정 압력의 전극으로 측정하는 계기로서 전기저항지수를 정련도라 한다. 이 계측기에 의하면 백탄은 정련도 0(휘발분 10% 이하), 흑탄은 정련도 1∼8(휘발분 10∼25%), 미탄화숯은 정련도 9 이상(휘발분 25% 이상)으로 구분한다. 드럼통 숯가마에서 만든 대나무숯의 정련도는 5∼7로 저온탄이며 일반 목탄에 있어서 흑탄과 비슷하였다.
대나무숯의 단단한 정도는 목탄경도계로 측정한다. 이 측정계는 20종의 금속편으로 구성되며 절삭된 한쪽 끝으로 숯의 절구면을 긁어 그 긁힌 정도로 경도를 판정하는 계기이다. 납은 경도 1, 구리는 12, 톱용 강철은 20으로 하고 기타 납, 안티몬, 주석, 구리, 아연, 철로 각종의 합금을 만들어 경도를 매긴 것이다. 이 경도계에 의한 대나무숯의 경도는 2∼5로 참나무 백탄에 비해 낮았으나 흑탄에 비해 다소 단단하였다.
제탄 전후의 대나무의 수축률은 길이가 17%, 두께가 15% 정도 줄어들었으며 길이수축률은 목탄과 비슷하나 두께수축률은 목탄 30∼40%에 비해 낮아 대나무의 수축률은 목탄에 비해 다소 낮다. 대나무숯 1g이 갖는 보수량은 3.38g으로 목탄 1.89g에 비해 높아 대나무숯 내부에 다른 물질이 흡착될 수 있는 미세공극이 많음을 판단할 수 있다. 갓 구워진 대나무숯의 수분은 6%로 매우 낮고 회분은 4%로 2% 미만인 목탄에 비해 매우 많은 편이다. 휘발분은 28.0%로 많은 편이며 고정탄소는 63%로 낮다. 대나무숯의 발열량은 7,590kcal로 참숯(6,800∼7,100kcal)에 비길 바 없어 숯불구이용 연료로 사용하는 데 적합하였다.
대나무숯은 일반 목탄에 비해 회분을 약 2배 이상 많이 함유하고 있다. 칼슘·칼륨·나트륨·마그네슘·실리카 등으로 구성되어 있으며, 특히 흡착제로 이용되는 규산 성분을 많이 함유하고 있어 탈취제로서의 이용이 기대된다. 또한, 물 속에 대나무숯을 넣어 두면 이들 이온이 녹아 알칼리수로 변하게 한다.

드럼통 숯가마로 구운 대나무숯의 이용

드럼통으로 구운 대나무숯은 흙으로 덮어굽기에 의해 구워진 숯과 마찬가지로 탄화 온도가 낮아 숯 속에 휘발성 가스가 다량 존재하므로 침구용이나 수질 개선용으로 사용하기는 곤란하다. 농업용으로 숯을 적당량 토양에 뿌려 두면 여러 가지 좋은 효과를 올릴 수 있다. 대밭에 뿌리면 미네랄이 공급되고 통기성이 좋아지며 땅 속 온도가 상승하여 죽순의 발순을 빠르게 할 수 있다. 대나무숯은 적당한 보수성이 있어 가뭄에 강한 토양 환경을 조성하고, 작은 구멍들은 유용 미생물의 증식을 위한 서식처 역할을 한다. 토양의 떼알화를 촉진시켜 푸석푸석한 토양을 만들며 뿌리 뻗음과 흡수력을 강화시켜 양분의 흡수력을 향상한다. 다공성이고 약알칼리성으로 산성 토양을 개선하며 토양 속에서 발생하는 유해 가스를 흡착할 수 있다. 비료의 유출을 방지하고 그 효과를 지속시키며 살포된 농약을 흡착·분해하여 토양 오염을 방지한다. 흙 속의 조습과 온도 편차를 완화하며 겨울철에 눈이 녹는 것을 빠르게 할 수 있다.
가축용으로 사용할 경우, 직접 닭이나 소에 먹이는 것은 바람직하지 않은 것으로 판단되며, 축사의 탈취 등 사육 환경을 개선하는 데 죽초액과 함께 사용하는 것이 좋다. 연료용으로 대나무를 10cm 길이로 짧게 잘라 구우면 모양도 좋고 화력도 좋아 숯불구이용으로 적합하다. 생활용으로는 구운 숯을 잘게 부수어 냉장고, 자동차, 서랍장, 마루밑 등의 탈취와 제습에 사용하면 좋은 효과를 얻을 수 있다. 드럼통에서 구운 대나무숯이라도 쓰레기 매립장의 침출수 방지 및 악취 제거, 골프장의 농약 제거, 반도체 공장의 중금속 방지 등 대기와 지하수를 나쁘게 하는 모든 분야에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 

[출처] 드럼통 이용한 숯만들기|작성자 와호잠용

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