KR100230136B1 - 투루마린을 함유하는 건축자재용 황토(黃土) 조성물 - Google Patents

투루마린을 함유하는 건축자재용 황토(黃土) 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공지의 황토 조성물에 투르마린을 혼합시켜서 된 건축자재용 황토 조성물에 관한 것이다.
좀더 구체적으로는 황토, 섬유질성분 및 점착력을 갖는 교질재(膠質材)로 된 공지의 황토혼합물에 10~20wt%의 분말상 투르마린을 혼합하여서 된 투루마린을 함유하는 건축자재용 황토 조성물에 관한 것이다. 투루마린을 7~30wt% 함유하는 황토 조성물을 사용한 벽재는 투루마린 대신 미세사(微細砂)를 첨가한 황토 조성물로 된 것에 비하여 상온에서 3℃ 내외의 온도상승효과를 나타낼 수 있다.

Description

투루마린을 함유하는 건축자재용 황토(黃土) 조성물
본 발명은 황토벽(黃土壁), 온돌판, 황토방, 건축용 판재 등의 성형원료로 사용될 수 있는 투루마린(Tourmaline)을 함유하는 건축자재용 황토 조성물에 관한 것이다.
근래 주택 등 건축업계에서는 주거환경이 인체에 미치는 영향 및 친근감 등을 고려하여 건축물의 내·외장재로서 시멘트 몰타르(Cement mortar) 대신 황토 몰타르의 사용을 선호하는 경향을 보이고 있고 그에 따라 각종 건축용 황토 조성물이 제안된 바 있다. 그 이유는 우리나라 사람은 오래전부터 황토를 가옥의 내외장재로 사용한 전통이 있으며 황토는 구하기 쉽고 보온성, 내구성, 접촉감 등이 시멘트보다 우수하고 자연의 산물이어서 건강에도 좋다고 생각하기 때문인 것으로 추정된다.
황토는 자연친화적 물품으로서 수분을 함유하고 있는 상태에서의 점결성이 우수하여 시공이 용이하고, 보온성과 촉감이 유연하고 자연친화적이라는 장점이 있어 실내외.마감재로서 매우 우수한 재료이기는 하나 건조후 수분이 증발하게 되면 크랙(crack)이 잘가고 충격에 쉽게 부서지는 성질이 있으며 다시 습기를 함유하게 되면 쉽게 팽윤되어 부서지는 약점이 있다. 따라서 상기한 약점을 보완해 주기 위해서 내장재용으로 사용시에는 적당량의 시멘트, 미세사, 교질재, 섬유설 등을 첨가하여 물성을 개량시킨 황토 조성물을 적정량의 물과 혼련하여 모르타르 재료로 사용한다.
이러한 용도로 사용되는 황토 조성물로서 황토(또는 점토) 분말, 제오라이트 분말과 해조류 분말로된 접착제들을 혼합하여서 된 건축용내장재용 황토 조성물이 공개된바 있으며(대한민국 공개특허공보 공개번호 제 92-16380호) 그 밖에도 고령토와 점토(황토)에 모래를 섞어서 만든 인도블럭(대한민국 공개특허공보, 공개번호 제 94-9105호) 및 황토, 점토, 미사, 섬유질 성분으로 구성된 혼합물을 물과 혼련하여 몰타르로 만들고 이를 가압성형한 후 건조시켜서 된 황토를 주재로 하는 성형재가 알려진바 있다.
본 발명은 공지의 황토 조성물에 투루마린을 혼합시켜서 된 건축용 황토 조성물에 관한 것이다.
좀더 구체적으로는 황토, 섬유질성분 및 점착력을 갖는 교질재(膠質材)로 된 공지의 황토 혼합물에 10~20wt%의 분말성 투루마린을 혼합하여서 된 투루마린을 함유하는 황토 조성물에 관한 것이다. 투루마린을 7~30wt% 함유하는 황토 조성물을 사용한 벽재는 투루마린 대신 미세사(微細砂)를 첨가한 종래의 황토 조성물로 된 것에 비하여 상온에서 3℃ 내외의 온도상승효과를 나타낼 수 있어 동절기에 높은 보온효과를 나타낼 수 있는 이점을 갖는다.
투루마린(Tourmaline)은 붕소를 함유하는 사이크로 규산염 광물질로서 특이한 결정구조를 갖고 있어 자연상태에서 스스로 전하(電荷)를 띠고 있으며 우리나라와 일본에서는 전기석(電氣石)이라고 명명되어 있다. 투루마린이 화학적 조성은 다음과 같다.
X·Y9B3Si6O27(O.OH.F)4
여기에서, X는 Ca, Na, K, Mn 중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함하며, Y는 Mg, Fe, Al, Cr, Mn, Ti, Li 중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함한다.
좀더 구체적인 것으로서, (Na·Ca)(Li·Mg·Fe·Al)3(Al·Fe)6(BO3)3(Si6O18)(O·OH·F)4로 조성된 것이 있으며 이를 숄(schol)이라고 하는데 이는 피에조전기(piezoelectricity)와 파이로전기(pyroelectricity) 특성을 모두 갖고 있다.
피에조전기란 대칭을 이루는 결정체에 있어서 대칭의 중심에 결함이 있는 결정(結晶)에 특정 방향으로 압력을 가하여 주게 되면 결정의 특정방향 양단(兩端)에서 전기분극(電氣分極)을 나타내는 현상을 말한다.
파이로전기란 극성축(極性軸)을 갖고 있는 결정에 온도변화를 주게 되면 극성축 양단에 서로 성질이 다른 대전(帶電)을 나타내는 현상을 말한다.
본 발명의 목적은 압력과 온도변화에 따라서 나타내는 투루마린의 상기한 전기적 특성을 이용하여 황토 조성물에 투루마린을 함유시켜 주므로서 이를 벽재 또는 온돌재로 사용시 상온에서의 자체 온도를 투루마린을 첨가하지 않는 것에 비하여 최소 3℃ 이상 고온으로 유지시켜 주기 위함이다.
투루마린이 피에조전기 특성과 파이로전기 특성을 함께 나타내는 이유를 다음과 같이 추정하고 있다. 투루마린 결정은 각 결정 격자(格子)가
Figure kpo00001
와
Figure kpo00002
의 하전을 갖고 있는 이온결정으로 되어 있다.
수정(quartz)과 같이 일반적인 이온결정체의 결정격자는 매우 규칙적으로 정렬(整列)되어 조립(組立)되어 있는데 비하여 투루마린의 결정격자는 의곡(distortion)되게 조립되어 있다. 이러한 현상을 자발의곡(self-distortion)이라고 하는데 이와같이 전하를 띠고 있는 이온결정에 있어서 격자점의 뒤틀림(의곡)은 격자의 진동 패턴(pattern)을 뒤틀리게 하여 대칭성을 잃은 격자 진동이 방출되는 전자에 영향을 주어 외부에는 전기적으로 중성을 나타내지 못하고 양극에 반대의 하전을 띠는 형태로 나타나게 된다.
이러한 전기적 특성도 온도변화에 따라 변하게 되는데 투루마린의 경우는 700℃ 정도에서 급격하게 저하되다가 1000℃ 이상에서는 전기적 특성을 완전히 잃게 된다.
이는 고온에서는 열에 의하여 자발의곡현상이 없어지게 되기 때문이다. 투루마린이 절대온도 0도와 1000℃ 사이에서는 상기한 전기적 특성을 지니게 되나 본 발명에서는 상온에서 투루마린의 특성을 건축용 목적에 이용하고저 하는 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 설명한다.
[실시예]
[황토방 온돌 바닥재용 조성물]
황토 : 65wt%
교질재 : 5wt%
섬유설 : 20wt%
투루마린 : 10wt%
이때 투루마린은 300메쉬 정도의 미세분말의 것을 사용하며 크랙방지재로서 첨가되는 섬유설로서는 합성섬유 또는 칡뿌리, 소나무 내피, 딱나무 등에서 얻어진 식물성 섬유 등의 천연섬유나 지류를 재생시켜서 얻는 재생펄프를 사용하고 교질재로서는 한천, 아교, 전분 또는 PVA(폴리비닐알콜) 등의 합성수지계 교질재를 사용한다.
크랙방지재의 사용 비율은 재생펄프의 경우 황토량에 대하여 20~30중량%가 적당하다. 교질재는 황토량의 3~7wt% 정도가 적당하고 여기에 소량의 시멘트를 첨가하여 강도를 증진시켜 줄 수도 있으나 시멘트를 첨가하게 되면 황토의 자연색상이 변하게 되므로 특별한 경우를 제외하고는 이를 사용하지 않는 것이 좋다.
미세사를 혼합시켜 주면 시공후 수축율이 낮아 변형이 적게 된다. 투루마린도 미세사와 같은 역활도 하게 되므로 투루마린 사용량 만큼 미세사의 혼합량을 줄여줄 수도 있고 미세사를 사용하지 않고 투루마린 분말만을 사용할 수도 있다.
투루마린은 그 자체가 보온효과와 항균효과를 나타내는 성질을 갖고 있다. 투루마린은 경도(硬度) 7.25, 비중 3.05의 육방정계(6方晶系)의 광석으로서 그 종류와 산지에 따라 녹, 청, 핑크, 적, 다갈색 등 여러가지의 색상을 나타내고 있으며 일부 보석으로 사용되기도 한다.
투루마린의 보온효과는 다음과 같이 설명된다.
일반적으로 극성 결정체인 유전체(誘電體)를 전장(電場)에 놓아두면 전기 분극 현상을 나타낸다. 즉, 서로 다른 극에
Figure kpo00003
하전과
Figure kpo00004
하전을 띠게 되며
Figure kpo00005
하전과
Figure kpo00006
하전이 항상 균형을 이루지 못하고 불안정한 상태에 있게 되는데 이 불균형(Unvalance) 상태를 전위차(電位差)라 하고 이 전위차가 있기 때문에
Figure kpo00007
극에서
Figure kpo00008
극으로 전자가 이동하게 되며 이 전자의 흐름을 정전기라 하며 이러한 분극을 나타내는 결정체는 계속적으로 정전기를 발생시키게 된다.
지구상에는 태양으로부터 끊임없이 전자파가 지구로 발사되며 태양의
Figure kpo00009
전류(전차파)가 투루마린의
Figure kpo00010
극으로 흐르게 되어 투루마린은 태양이 있는 한 영구적으로 전기를 발생시킨다.
이때 투루마린에서 발생되는 전류의 크기는 측정결과 0.06 미리암페어의 약 전류이었다.
따라서 투루마린 입자를 황토 조성물에 함유시켜 주면 영구자석을 보유하고 있는 투루마린이 미세전하(電荷)를 방출시키는 방전(放電) 현상을 일으키게 되고 이 방전된 전하의 축적으로 황토 조성물의 온도는 주변의 온도보다 상승하게 된다.
투루마린 7~30wt%를 첨가한 본 발명의 황토 조성물의 경우 투루마린 대신 같은량의 미세사를 첨가한 것에 비하여 약 3℃ 내외의 상온에서의 온도상승 효과를 나타내므로 건축용으로 사용시 동절기 보온효과가 증대되며, 또한 이러한 투루마린의 특성은 전기적 저항을 수반하기 때문에 이 전기저항이 미세바이러스의 번식을 억제하여 항균효과도 나타내게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 황토, 섬유질성분, 교질재 등으로 조성된 황토 조성물에 있어서
    황토 : 65~70중량%
    교질재 : 3~7중량%
    섬유설 : 20~30중량%
    투루마린 : 7~30중량%
    로 구성된 투루마린을 함유하는 건축 자재용 황토 조성물.
KR1019970054334A 1997-10-23 1997-10-23 투루마린을 함유하는 건축자재용 황토(黃土) 조성물 KR100230136B1 (ko)

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