KR100426776B1

KR100426776B1 - 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100426776B1
Application number: KR10-2001-0011714A
Authority: KR
Inventors: 이효중
Original assignee: 두레황토 주식회사
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2004-04-27
Also published as: KR20010069313A

Abstract

본 발명은 정선된 황토와 백반석을 각각 소정의 비율로 혼합한 다음, 숯을 첨가하고 천연 오렌지나무 등에서 추출한 자연경화제를 이용하여 벽돌을 제조함으로써 인체에 이롭고 단열성능이 우수한 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이 황토 바이오 벽돌은 황토 60-70중량%와 맥반석 20-30중량%를 주성분으로 하고, 첨가제로서 숯 2-4중량%를 함유하고, 자연경화제로는 오렌지나무 수액 6-8중량%를 사용하고 있으며, 보다 바람직한 조성비로서, 상기 황토는 65중량%, 맥반석은 25중량%가 혼합되고, 첨가제로서 상기 숯은 3중량%, 자연경화제는 7중량%의 오랜지나무 수액을 사용하는 것이 좋다.

Description

황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법{BIO-YELLOW OCHER BRICK AND METHOD OF MAKING IT}

본 발명은 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정선된 황토와 백반석을 각각 소정의 비율로 혼합한 다음, 숯을 첨가하고 천연 오렌지나무 등에서 추출한 자연경화제를 이용하여 벽돌을 제조함으로써, 인체에 유익하고 결합강도 및 단열성능이 우수한 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오래 전부터 황토는 가옥의 벽이나, 바닥, 부엌의 아궁이 등을 만드는 건축재료로 널리 사용되었다. 그밖에도, 적벽돌, 토기 및 기와의 요업원료를 비롯하여, 형질 개량을 위한 논의 객토용이나, 양어장 바닥, 외양간 바닥 깔개 등으로 사용되어 왔다.

또한, 황토의 효능으로는 원적외선 방출 효과를 들 수 있다. 황토는 유익한 원적외선을 복사하여 인체에 흡수되므로 신진대사 작용이 원활하며 혈액순환이 활발해지므로, 인체의 노화방지 및 신진대사의 촉진, 만성피로 등을 해소할 수 있는 효과가 있다. 특히, 황토에서 자란 인삼, 은행잎은 그 품질이 상당히 우수하며, 김치, 된장, 간장, 등을 황토 표층밑에서 발효시키면, 발효작용이 활발해져 품질이 향상된다.

이러한 많은 이점을 지니고 있음에도 불구하고 아직까지 황토를 상업적으로 대량생산하여 건축자재로서 활용할 수 있는 적합한 기술이 개발되어 있지 않아 용도가 매우 제한적이다. 그러므로, 현재 건축자재로 많이 사용하여 제조된 벽돌은 대부분 콘크리트를 주원료로 하여 만들고 있는 실정이다. 그러나, 콘크리트는 결합강도 측면에서는 우수하나, 인체에 유해하며 단열효과가 낮기 때문에 열손실이 크다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 황토를 주성분으로 하며, 여기에, 원적외선 방출효과가 우수한 맥반석 및 습기조절 능력과 부식을 방지하는데 효과적인 숯을 첨가하여 건축자재용 벽돌을 제조함으로써, 이들 성분이 갖고 있는 특성으로 인해 인체에 이롭고 단열 및 습기 조절능력이 향상되어 감기 등을 예방할 수 있는 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 황토 바이오 벽돌의 일예를 보인 사시도,

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10:황토 바이오 벽돌 12, 14:돌기, 홈

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 황토 바이오 벽돌은 황토 60-70중량%와 맥반석 20-30중량%를 주성분으로 하고, 첨가제로서 숯 2-4중량%를 함유하고, 자연경화제로는 오렌지나무 수액 6-8중량%를 사용하여 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 황토 바이오 벽돌의 제조방법은 분쇄기를 이용하여 황토와 맥반석을 소정 입도 이하로 분쇄하는 제 1단계와. 분쇄된 황토와 맥반석을 충분히 건조시켜 수분을 제거하는 제 2단계와, 수분이 제거된 황토 60-70중량%, 바람직하게는 65중량%에 맥반석 20-30중량%, 바람직하게는 25중량%를 혼합하는 제 3단계와, 상기 황토와 맥반석의 혼합물에 숯 2-4중량%, 바람직하게는 3중량%를 첨가하는 제 4단계와, 제 4단계에서 만들어진 혼합물에 자연 경화제로서 천연 오렌지나무 수액 3중량%를 섞어서 교반하는 제 5단계와, 제 5단계에서 얻어진 결과물을 이용하여 소망하는 형상의 벽돌로 성형한 후 건조시키는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황토 바이오 벽돌 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 황토 바이오 벽돌의 일예를 보인 사시도이다.

본 발명에 바람직한 실시예에 따른 황토 바이오 벽돌은 황토 60-70중량%와 맥반석 20-30중량%를 주성분으로 하고, 첨가제로서 숯 2-4중량%를 함유하며, 자연경화제로는 오렌지나무 수액 6-8중량%를 사용한다. 따라서, 황토와 맥반석 및 숯을 적정 비율로 이들을 혼합한 후에 자연경화제를 넣고 교반하여 원하는 형상의 벽돌로 성형한 다음, 경화시켜 완성한다.

여기에서, 상기 황토의 함량은 65중량%, 맥반석의 함량은 25중량%가 바람직하며, 첨가제로 사용되는 상기 숯은 3중량%, 자연 경화 및 접착제로 사용하는 천연 오렌지나무 수액은 7중량%를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 주성분으로 이용할 수 있는 황토의 주요 화학적 조성을 보면, 실리카(SiO₂) 60-65%, 철분 5-6%, 알루미나(AI₂O₃) 10-13%, 마그네슘과 나트륨 2% 정도, 석회 8%정도로 이루어져 있다. 또한, 주요 광물의 조성을 보면, 석영이 60-70%(최저 40%에서 최고 80%까지 존재), 장석과 운모가 10-20%, 탄산염 광물이 5-35%가 있으며, 그밖에, 지르콘 등의 광물이 함유되어 있다.

황토는 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 있으므로 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다. 또한, 철분과 함께 산화작용을 받아 황색, 자색, 적색, 회색 등 다채로운 색깔을 띠기 때문에, 각종 색깔을 갖는 건축용 벽돌로 만들 수 있다. 그밖에도, 황토에는 다양한 광물질과 살아 있는 미생물이 포함되어 유기물을 분해하는 작용이 있으며, 원적외선을 방출하여 피부의 노폐물을 제거하는 등 인체에 유익한 성분을 함유하고 있으므로, 황토를 주성분으로 하는 벽돌로 집을 지을 경우에는 건강상 매우 효과적이다.

건축재료와 요업원료로 사용할 경우에는 황토에 포함된 점토물질의 가소성과 소성고결의 성질을 주로 이용하게 된다. 또한, 황토는 건조시에 점토광물 내의 흡착수 및 층간수가 외부로 빠져나오고 습도가 높을 때에는 광물내에 재흡수되는 특성이 있기 때문에 어느 정도 습도 유지능력을 갖고 있다.

한편, 또 다른 주성분으로 이용하는 맥반석은 화성암류중의 석영변암에 속하는 광물로서, 다공성을 가지고 있다. 또한, 분말법, x선 회분법 등으로 맥반석의 성분을 분석한 결과 zircon(다이야몬드와 같은 광택을 지닌 지르코늄의 규산화합물)이 다량 포함되어 있어 γ선이 존재하며 생물에게 좋은 영향을 준다.

그리고, 맥반석은 다공성이며, 주성분을 이루는 무수규산과 산화 알루미늄의 작용 때문에 강한 흡착력을 갖는다. 특히, 맥반석이 물과 접촉하면 강한 흡착력을 지니므로, 수은, 시안, 염소, 세균 등의 유해물질을 흡착한다. 또한, 맥반석은 흡착작용 뿐만 아니라 분해 작용도 하며, 미네랄을 용출하고 있다.

첨가제로서 이용하는 숯의 효능은 옛날부터 전해져 왔으며, 최근에는 숯에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 가령, 밥을 맛있게 짓는 것에서부터 시작하여 첨단통신장비의 전자파 차단효과에 이르기까지 사용처가 다양해지고 있다.

숯의 특성을 보면, 다공성으로서, 재료에 따라 차이가 있지만 보통 1g당 내부 표면적이 300평방미터나 된다. 바로 이러한 구멍들이 미생물의 주거공간이 되어 유해한 세균과 흡착하게 된다. 또한 숯의 다공성은 습기를 조절하는 능력과 부식을 막는 작용을 함께 갖고 있다. 그리고, 숯 자체내에 발생되는 음이온은 산소가 풍부하여 공기를 맑게 하고 모든 생명활동을 돕는 작용을 한다. 또한, 숯은 우리 몸에 나쁜 양이온을 중화시켜 주며, 숯에는 미네랄이 풍부하다.

본 발명의 바이오 황토에서 이용할 수 있는 숯은 탄소질이 80%이고 나머지가 미네랄(원소로는 칼슘(Ca), 철 (Fe), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 인(P), 등이 포함된다.)로 구성된 것이면 된다.

다음에는 이러한 성분을 이용하여 본 발명의 황토 바이오 벽돌을 제조하는 과정을 설명한다. 먼저, 분쇄기를 이용하여 황토와 맥반석을 소정 입도 이하로 분쇄한다. 다음에, 분쇄된 황토와 맥반석을 각각 충분히 건조시켜 수분을 제거한다. 여기에서, 어느 정도의 수분이 함유되어 있는 경우에도 벽돌을 제조하는데에는 큰 문제는 없으나 정확한 함량으로 혼합하기 위해서는 수분을 충분히 제거하는 것이 바람직하다.

다음에, 수분이 제거된 황토 60-70중량%, 바람직하게는 65중량%에 맥반석 20-30중량%, 바람직하게는 25중량%를 혼합함과 동시에, 이 황토와 맥반석의 혼합물에 숯 2-4중량%, 바람직하게는 3중량%를 혼합하여 섞는다. 다음에, 자연 경화제로서, 천연 오렌지나무 수액 7중량%를 넣고 교반기로 교반하여 충분히 섞이도록 한 다음, 얻어진 결과물을 이용하여 소망하는 형상의 벽돌로 성형한다. 다음에, 어느 정도 수분이 제거되도록 자연 건조시킨 후에, 제품으로서 완성하게 된다.

본 발명의 황토 바이오 벽돌은 이러한 제조과정을 거쳐 다양한 형상으로 만들 수 있다. 일예로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 가로와 세로의 길이가 각각, 25㎝×10㎝이고, 높이가 14㎝인 벽돌(10)을 예시하였다. 이 벽돌(10)의 평면과 우측면에는 각각 돌기(12)가 형성되어 있으며, 저면(도시생략)과 좌측면에는 이들 돌기(12)가 삽입되는 홈(14)이 형성되어 있어, 다수개의 벽돌을 서로 조합하여 연속으로 시공하는 것이 가능하다.

이렇게 제조된 본 발명의 황토 바이오 벽돌은 건축용 자재로서 사용하기에 충분한 물성치를 갖는다. 이하에서는 한국화학 시험연구원에서 품질 시험한 결과를참고적으로 인용하여 설명한다.

겉모양이 균일하고 균열이나 결함 등이 없는 황토 바이오 벽돌에 대해서, 흡수율과 압축강도를 시험하였다. 벽돌의 치수와 허용오차는 다음의 표 1에 나타내었다.

구 분항 목	길 이(㎜)	나 비(㎜)	두 께(㎜)
치 수	217	110	72
허 용 차	± 5.0	± 3.0	± 2.5

여기에서, 치수는 사용자 요구에 따라 다양하게 만들 수 있으며 그 허용오차는 표 1내에 들어가는 것이 바람직하다.

시료

다음에, 시료는 다음과 같이 설정하였다.

첫째, 흡수율의 측정에는 표 1에 규정된 치수의 벽돌을 사용하였다.

둘째, 압축강도의 시험에는 표 1에 규정된 치수의 벽돌을 사용하고 217×110㎜의 면에 대하여 시험하였다.

셋째, 5개의 시료를 사용하여 시험하였다.

흡수율

시험을 위해 다음과 같이 조작한다.

(1) 시료를 110±5℃의 공기 중탕 속에서 24시간 건조하여 실온까지 방랭한 후 칭량하고, 이것을 건조 무게 m₁(g)로 한다.

(2) 이 시료를 즉시 20±5℃의 물 속에 24시간 정치한다. 시료 상부와 수면사이의 거리는 50∼60㎜로 한다.

(3) 이것을 물 속에서 꺼내어 재빨리 젖은 헝겊으로 표면의 수분을 닦고, 즉시 무게를 달아 이것을 수분을 포함한 무게 m₂(g)로 한다.

흡수율은 다음의 수학식 1에 따라 계산하고 KS A 0021에 따라 소수점 이하 첫째 자리에서 끝맺음한다.

여기에서, a는 흡수율(%), m₁은 건조 무게(g), m₂는 수분을 포함한 무게(g)를 나타낸다.

벽돌의 흡수율은 시료 5개 계산값과 평균값을 소수점 이하 첫째 자리에서 끝맺음하여 한다. 시험결과는 표 2에 나타내었다.

압축강도

압축강도의 시험을 위해서, 시료는 미리 110±5℃의 공기 중탕에서 건조하고, 24시간 후에 꺼내어 실온까지 방치하여 냉각한다. 벽돌의 190∼90㎜의 면을 가압면으로 하고, 미리 시료마다 가압면적 A(㎠)를 구한다. 가압면에는 필요에 따라 종이조각 등을 끼워 균일하게 가압한다. 가압속도는 매초 49∼98.1N/㎠｛5∼10kgf/㎠｝로 하여, 시료가 파괴되었을 때의 최대하중 WN{kgf｝을 측정한다.

압축강도의 계산은 다음 수학식 2에 따라 계산하고 KS A 0021에 따라 정수 자리로 끝맺음한다.

여기에서, C는 압축강도 N/㎠{kgf/㎠｝, A는 가압면적(㎠), W는 최대하중 N{kgf｝을 나타낸다.

벽돌의 압축강도는 시료 5개를 계산한 값의 평균값을 정수 자리로 끝맺음하였다. 압축강도의 시험결과는 다음의 표 2에 나타내었다.

시험항목	측정값	비고
흡수율(%)	10 이하
압축강도(N/㎠)｛kgf/㎠｝	2059｛210｝이상

이상으로 설명한 본 발명에 의하면 다음과 같은 이점이 있다.

첫째, 주성분으로 황토를 함유하므로 건물 시공시에는 원적외선을 방출하여 피부의 노폐물을 제거하는 등의 효과가 있으므로 인체에 유익하다. 또한, 황토가 지닌 습도 조절능력으로 인해 건조한 날씨에도 실내의 습도를 충분히 유지하여 감기 등이 걸리지 않게 된다.

둘째, 또 다른 주성분으로 다공성을 지닌 맥반석을 함유하므로, 생물체에게 좋은 영향을 주며, 맥반석은 흡착작용 뿐 아니라 분해 작용도 하고, 미네랄을 용출하고 있으므로 인체에 유익하다.

셋째, 첨가제로서 숯이 포함되어 있으므로, 실내의 가전제품이나 첨단통신장비로부터 발산되는 전자파를 차단하는 효과가 있다.

넷째, 폐기시에는 자연 흙으로 돌아 갈 수 있으므로 자연환경에 유익하다.

Claims

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분쇄기를 이용하여 황토와 맥반석을 소정 입도 이하로 분쇄하는 제 1단계와,

분쇄된 황토와 맥반석을 충분히 건조시켜 수분을 제거하는 제 2단계와,

수분이 제거된 황토 60-70중량%, 바람직하게는 65중량%에 맥반석 20-30중량%, 바람직하게는 25중량%를 혼합하는 제 3단계와,

상기 황토와 맥반석의 혼합물에 숯 6-8중량%, 바람직하게는 7중량%를 첨가하는 제 4단계와,

제 4단계에서 만들어진 혼합물에 자연 경화제로서 천연 오렌지나무 수액 3중량%를 섞어서 교반하는 제 5단계와,

제 5단계에서 얻어진 결과물을 이용하여 소망하는 형상의 벽돌로 성형한 후 건조시키는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 벽돌의 제조방법.