KR100483475B1 - 송이를 사용한 기능성 세라믹 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송이를 사용한 기능성 세라믹 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 이산화티탄(TiO2) 함유량이 높은 송이와, 시멘트, 잔골재, 물, 광촉매, AE감수제, 유효미생물군(Effective Microorganisms)으로 혼합 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해 제조되는 송이 타일, 송이 블록, 송이 경계석 등은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 휘발성유기화합물(VOCs) 등의 유해가스를 신속히 제거하는 특징이 있다. 즉, 종래의 건자재는 유해가스를 배출하는 것이 사회문제가 되고 있는데, 본 발명에 의한 건자재는 오히려 유해가스를 흡착하여 제거하는 특징이 있어 신개념의 송이 세라믹 조성물 제조방법이라 할 수 있다. 본 발명에 기초한 건자재를 이용하여 오염이 심각한 병원, 학교, 지하상가, 식당 등에 내·외벽 마감재로 사용하면 쾌적한 생활 환경 조성에 큰 도움을 준다. 특히, 유해가스는 사람의 오감으로 쉽게 인지할 수 없어 그 유해성을 즉시 알 수 없다. 이러한 위험요소를 사전에 예방할 수 있는 획기적인 발명인 것이다.

Description

송이를 사용한 기능성 세라믹 조성물{MULTI-FUNCTIONAL CERAMICS USING SCORIA AGGREGATE}
본 발명은 송이를 사용한 세라믹 조성물의 제조방법과 송이 타일, 송이 블록, 송이 경계석 등의 건자재 제조에 관한 것이다.
송이를 건자재에 이용하려는 노력은 학계를 중심으로 오랜 기간 동안 연구 되었으나 별다른 성과를 나타내지 못했다. 그 결과 제주도의 방대한 천연자원이 방치 매립되어 있는 실정이다. 이것은 송이를 쓸모없는 폐자원 정도로 인식되는 계기가 된 것이다. 본 발명자들은 송이를 환경 친화적 고부가가치 제품에 적용하고자 한다.
최근 환경부가 발표(2004. 5.)한 다중이용시설의 실내 공기질 실태조사 결과는 우리의 주거환경에 오염물질 노출이 어느 정도 심각한지를 명확히 나타내고 있다. 다행히, 신축 공동주택 입주 전 실내 공기질 측정·공고 의무화, 오염 물질 다량방출 건축자재 사용제한, 다중이용시설의 실내 공기질 측정 및 환기설비 설치 의무화 등을 주요골자로 하는 다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법을 2004년 5월부터 시행하고 있다. 일반적인 오염물질은 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물, 먼지 등 네 가지이다.
질소산화물은 대기중의 자외선을 받아 오존을 발생시키는 주요 원인물질이며 특히 사람의 폐를 손상시키는 대표적인 환경오염 물질이다. 발생원인으로는 난방, 산업, 발전, 수송에 의해 발생되며, 대기 중에 존재하는 질소산화물(NOx)은 1ppm 이하로 저 농도이며, 각 국에서 규제하고 있는 NOx 농도도 최고 0.2ppm 이하이다.
광촉매(Photocatalyst)는 빛(Photo=Light)+촉매(Catalyst)의 합성어로 빛을 에너지원으로 촉매반응을 촉진시켜 각종 세균과 오염물질을 분해 시켜주는 물질이다. 대표적인 광촉매 재료는 이산화티탄으로 파장 380나노미터(nm)이하의 빛을 흡수함으로써 내부전자와 정공이 생긴다. 이것이 표면에 확산되어 표면흡착물질과 산화, 환원반응을 일으키는 것이 광촉매 반응의 원리이며, 정공이 표면의 수산기를 산화시켜 생기는 수산화라디칼(OH)은 높은 산화, 환원 전위로 인해 유기물이나 NOx, SOx, Cl2, NH3등의 분자를 강력하게 산화시키는 기능을 가지고 있다. 광촉매는 부가적인 에너지 소비없이 태양광이나 형광등 등에서의 빛에너지를 이용하여 다양한 오염물질을 분해할 수 있는 장점이 있다.
현재, 건설산업에 적용되는 국내의 광촉매 기술은 광촉매를 액체형태로 분사하여 코팅하는 기술을 이용하여 산업현장에 적용하고 있다. 분말 형태의 광촉매로 이산화티탄이 대표적인데 그 물리적 특징을 표 1에 나타내었다. 최신 논문에 의하면, 콘크리트 모르터 제조에 이산화티탄을 혼합하거나, 시멘트 제조시에 이산화티탄을 첨가하는 방법에 대한 연구보고가 있다. 광촉매를 이용하여 오염물질을 정화할 수 있는 친환경 제품을 개발한다는 의도는 높이 평가된다. 그러나, 국외로부터 수입되는 이산화티탄의 가격이 고가이고, 사용되는 양이 제한되는 경우 광촉매 효과가 미미한 단점이 발생한다. 특히, 화학적 유해가스 제거를 위해 또 다른 화학 재료를 생산 시공한다는 것 자체가 모순이 있다.
송이는 한반도 내에서는 제주도 지역에만 분포된 광물로 제주도 내에서도 지역에 따라 조금씩 차이가 있으나 입자가 수cm 정도의 조립질로 기공이 많고, 매우 가벼우며, 색깔은 적갈색, 황갈색, 흑색 및 암회색을 띈다. 표 2는 송이의 화학성분 범위 특성을 나타낸 것이다. 송이의 주성분은 SiO2+Al2O3+Fe2 O3의 함량이 적갈색 송이가 평균 77.0%, 황갈색이 75.2%, 흑색이 76.0%로 안정된 화학조성을 갖고있다. 색상에 따른 TiO2 함량은 적갈색이 평균 4.1%, 황갈색이 2.6%, 흑색이 2.5%로 적갈색의 송이가 타 광물에 비하여 높은 함량을 나타낸다. 송이에 함유된 TiO2가 오염물질 제거에 매우 뛰어난 효력을 발휘한다는 것을 본 발명자들이 최초 증명하였다.
색상 물리적상태 TiO2(wt%) 비중 pH 물용해도
흰색 결정체 100 4 7.5 불용성
색상 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 K2O Na2O Ig.loss 비고
적갈색 35.48∼48.62 14.07∼21.40 13.16∼18.54 3.62∼8.99 4.07∼9.14 1.00∼6.84 0.25∼1.93 1.39∼3.65 0.45∼8.50 단위 %
황갈색 35.81∼45.35 13.75∼23.52 13.52∼16.51 1.79∼7.78 0.95∼7.57 0.82∼5.83 0.34∼1.32 0.12∼2.81 3.11∼12.40 단위 %
흑색 40.01∼48.16 16.47∼22.50 10.48∼13.23 6.30∼9.37 6.26∼9.78 1.94∼3.51 0.12∼1.44 0.74∼3.24 0.22∼1.82 단위 %
본 발명은 등록특허 10-0439622 황토와 송이를 포함하는 경량 콘크리트의 진보된 연구결과를 바탕으로 한다. 즉, 오염물질 제거기능을 극대화한 신기능 세라믹 제조방법에 관한 것이다.
제주 송이를 사용하여 대기오염물질인 NOx, SOx 등 각종 배기가스를 제거하고, 자기정화 성능을 갖춘 고기능성의 세라믹 조성물 제조방법을 제공하고자 한다.
실제 외부공간은 대기가 이동하기 때문에 단기간에 유해가스를 제거할 수 있어야 한다.
즉, 대기의 오염물질을 신속하게 제거할 수 있고, 소요의 강도를 발현하고, 내구성이 우수한 기능성 타일, 블록, 경계석과 같은 건자재의 제조방법을 제공하고자 한다. 뿐만아니라 인체에 유익한 원적외선 방사가 높고, 항균, 살균, 탈취, 습도조절능력이 뛰어난 기능성 건자재 제조를 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 송이, 시멘트, 잔골재, 물, 광촉매, AE감수제, 유효미생물군으로 혼합 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 세라믹 조성물 전체중량을 100%로 기준하는 경우, 이산화티탄(TiO2)이 2% 이상 포함된 0.08mm∼40mm 입도의 송이 66∼75중량%, 시멘트는 16∼23중량%, 물은 9∼11중량%, AE감수제는 1중량%이하로 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 세라믹 조성물 전체중량을 100%로 기준하는 경우, 이산화티탄(TiO2)이 2% 이상 포함된 5mm∼40mm 입도의 송이 30∼61중량%, 석분 5∼45중량%, 시멘트는 16∼23중량%, 물은 9∼11중량%, 광촉매는 1중량%이하, AE감수제는 1중량%이하로 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 세라믹 조성물 전체중량을 100%로 기준하는 경우, 이산화티탄(TiO2)이 2% 이상 포함된 5mm∼40mm 입도의 송이 30∼61중량%, 천연모래 5∼45중량%, 시멘트는 16∼23중량%, 물은 9∼11중량%, 광촉매는 1중량%이하, AE감수제는 1중량%이하로 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 분말도 1000cm2/g 이상의 황토 미분말을 송이 중량에 10∼30중량%로 대체 투입하여 송이와 잔골재, 시멘트, 물, AE감수제, 그리고 TiO2 미분말을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서, 송이 세라믹 조성에 사용되는 물의 중량을 100중량%로 기준하는 경우, 유효미생물군을 물의 5중량%이하로 대체 투입하여 물과 희석하여 송이 세라믹 제조에 투입되는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법을 제공한다.
송이는 다공성 광물로 pH가 7.5 정도의 약알칼리이고, 무수한 공극을 갖고 있고, 흡착능력이 뛰어나고, 높은 원적외선이 방출되는 등의 기능적 측면에서 다양한 장점이 있고, 제주도에 대량 분포되어 재료의 확보가 용이하고, 색깔이 다양하고 아름다워 향토미을 나타내는 장점이 있다. 이산화티탄을 2%이상 함유된 송이를 선별하여 사용하여 광촉매 효과를 극대화 하고자 하였다. 더욱 바람직하게는 평균값으로 최소 2.5% 이상 함유되는 것이 좋다.
일반적인 결합재는 화학재료인 폴리에스테르, 에폭시와 같은 폴리머류, 석회, 석고와 같은 세라믹류, 고로슬래그미분말과 같은 산업부산물류, 시멘트류 또는 이들의 조합 등 다양한 결합재가 사용될 수 있다. 바람직하게는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 등 알칼리성인 시멘트 재료를 사용한다. NOx 등의 오염물질은 대부분 산성이기 때문에 알칼리성의 결합재를 사용함으로써 오염물질의 친화성을 높여서 흡착능력을 증대시키고자 한다.
광촉매는 TiO2, ZnO, CdS, SnO2, WO3 등 다양하지만 바람직하게는 TiO 2가 좋다. 미분말 형태와 액상형태 모두 사용 가능하다.
잔골재는 석분, 천연사, 인공모래 등이 사용 가능하다. 잔골재를 삽입하는 목적은 강도증가에 있다. 적당량의 잔골재를 삽입함으로써, 시멘트와 송이 입자의 부착능력과 내부강도를 증가시켜 고강도 영역에 쉽게 도달하는 장점이 있다.
AE감수제는 투입되는 물의 양을 감소시켜 내구성이 높은 제품을 만드는데 기여한다. 유동화제를 사용해도 무방하며 다양한 혼화제가 사용가능 하다. 배합과정상에 화학재료를 배제하는 경우에는 사용하지 않아도 무방하다.
황토는 대기중의 오염물질 흡착에 유리하고, 제품의 색을 조절하는 역할을 한다. 즉, 황토는 지역에 따라 색이 다양하기 때문에 독특한 색의 황토를 천연 안료의 형태로 사용한다. 건자재의 배경색을 조절하기 하기 위해 사용한다.
유효미생물군(Effective Microorganisms)에는 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균, 방선균 등이 있는데, 어떤 것을 사용해도 무방하다. 시멘트의 특이한 냄새 제거에 뛰어난 성능을 나타낸다. 시멘트는 점토와 석회로부터 생산 가공되지만, 제조과정에서 열을 가하는 등의 물리화학적 변환과정을 거치게 된다. 이때, 라돈이 방사되거나 3가크롬이 인체에 유해한 6가크롬으로 변환하는 등의 문제가 발생되어 일반 대중에는 나쁜 이미지가 있다. 따라서, 결합재를 친환경적인 천연 재료로 사용하고자 하는 노력이 있다. 본 발명에서는 결합재로 시멘트를 사용하고 한편으로는 유효미생물군을 선택적으로 투입하는 방법을 선택한다.
본 발명의 배합원리는 다음과 같다. 광촉매 반응이 송이에 함유된 TiO2의 분자표면에서 발생하기 때문에 도 1 (a)의 경우는 TiO2가 포함된 송이입자를 결합재가 코팅하고 있기 때문에 광촉매 효과가 발생하기 어렵다. (b)의 경우는 송이입자를 대기에 노출시킨 것으로 광촉매 효과가 발생된다. (c)의 경우는 송이입자를 작게 분해하여 배합하기 때문에 광촉매 효과가 훨씬 높다. (d)의 경우가 가장 이상적인 것으로 결합체 내부까지도 대기와 접하도록 설계되어 광촉매 효과가 극대화 될 수 있는 구조를 하고 있다.
도 2는 송이 세라믹 블록의 평면을 나타낸 것으로 (a)의 경우 송이 굵은골재와 잔골재가 포함된 결합재로 구성이 된다. 즉, 송이 굵은골재에서만 반응이 발생하고 결합재 부위에서는 TiO2 성분이 없기 때문에 반응이 발생하지 않는다. 즉, 반응면적이 제한적이기 때문에 비효율적인 구조라 할 수 있다. 그러나, 작은 송이 입자를 사용한 (b)의 경우 또는 혼합골재를 사용한 (c)의 경우는 (a)의 경우보다는 반응면적이 넓기 때문에 효과가 훨씬 좋다. 만약 (a)의 경우를 사용하려면, (d)와 같이 광촉매 입자를 결합재와 혼합하여 투입할 필요가 있다.
즉, 송이 세라믹 블록을 다공성의 입체구조로 제조하여 광촉매 반응면적을 최대한 넓게 설계하여 반응효율을 극대화하는 것이 중요하다.
송이 세라믹 조성물 제조 배합비 실시예 (단위 : 중량%)
배합비 송이 시멘트 잔골재 물 광촉매 AE감수제 비고(송이입도)
1 75 16 0 9 0 0.08 40mm 이하
2 66 23 0 11 0 0.12 40mm 이하
3 30 16 45 9 0.80 0.08 5∼40mm
4 61 23 5 11 0.23 0.12 5∼40mm
5 30 16 45 9 0.80 0.08 5∼40mm
6 61 23 5 11 0.23 0.12 5∼40mm
표 3의 배합비에서 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트를 사용하고, 송이는 표건상태의 송이를 사용하며, 잔골재는 표건상태의 석분과 천연모래를 사용하며, 물은 마실 수 있는 정도의 깨끗한 물을 사용하며, 광촉매는 TiO2를 사용하고, AE감수제는 나프탈렌 설폰산염 계열의 M사 제품을 사용하였다. 배합비 1은 TiO2 함유량이 2%인 40mm 이하 입도의 송이 75중량%에 보통포틀랜드 시멘트 16중량%에 AE감수제가 혼합된 물 9중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이고, 배합비 2는 TiO2 함유량이 2%인 40mm 이하 입도의 송이 66중량%에 보통포틀랜드 시멘트 23중량%에 AE감수제가 혼합된 물 11중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이며, 배합비 3은 TiO2 함유량이 3%인 5∼40mm 입도의 송이 30중량%에 보통포틀랜드 시멘트 16중량%에 석분 45중량%에 TiO2 미분말 0.8중량%에 AE감수제가 혼합된 물 9중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이고, 배합비 4는 TiO2 함유량이 3%인 5∼40mm 입도의 송이 61중량%에 보통포틀랜드 시멘트 23중량%에 석분 5중량%에 TiO2 미분말 0.23중량%에 AE감수제가 혼합된 물 11중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이고, 배합비 5는 TiO2 함유량이 3%인 5∼40mm 입도의 송이 30중량%에 보통포틀랜드 시멘트 16중량%에 천연모래 45중량%에 TiO2 미분말 0.8중량%에 AE감수제가 혼합된 물 9중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이고, 배합비 6은 TiO2 함유량이 3%인 5∼40mm 입도의 송이 61중량%에 보통포틀랜드 시멘트 23중량%에 천연모래 5중량%에 TiO2 미분말 0.23중량%에 AE감수제가 혼합된 물 11중량%로 조성된 송이 세라믹 블록이다. 잔골재는 석분, 인공모래, 고로슬래그 잔골재, 천연모래 등 다양한 재료가 사용가능하며, 강도 증진을 목적으로 단독 또는 혼합하여 사용이 가능하다. 이때, 강도의 증진효과는 높지만, 광촉매 효과의 차이는 미미하다.
제조순서는 TiO2가 2% 이상 함유된 송이에 시멘트를 투입하여 혼합한 후, 송이+시멘트 조성물에 선택적으로 광촉매(TiO2)를 투입하여 혼합한 후, 송이+시멘트+TiO2 조성물에 선택적으로 잔골재를 투입하여 혼합한 후, 송이+시멘트+TiO2+잔골재 조성물에 AE감수제가 혼합된 물을 투입하여, 송이+시멘트+TiO2+잔골재+물+AE감수제를 충분히 혼합한 후, 거푸집에 투입하여 블록을 제조한다. 이때, 사용되는 물의 중량에 5%정도의 유효미생물군을 물과 혼합하여 투입하게 되면, 시멘트의 특이한 냄새를 완전히 제거할 수 있다. 일정기간 양생 후에 절단기로 적당한 크기로 절단하여, 송이 타일, 송이 벽돌, 송이 블록, 송이 경계석 등의 기능성 건자재를 생산한다. 송이를 시멘트로 우선 코팅하는 것이 강도측면에서 좋다.
유효미생물군을 혼합하는 경우의 배합비 예를 살펴보면 다음과 같다.
송이를 주재료로 사용하는 경우의 예는, 송이70중량%+시멘트20중량%+물10중량%로 혼화제 없이도 조성이 가능하고, 여기에 유효미생물군을 추가 혼합하는 경우는 송이70중량%+시멘트20중량%+물10중량%+유효미생물군0.3중량%로 조성된다.
송이와 잔골재를 주재료로 사용하는 경우의 예는, 송이40중량%+잔골재30중량%+시멘트20중량%+물10중량%로 혼화제 없이도 조성이 가능하고, 여기에 유효미생물군을 추가 혼합하는 경우는 송이40중량%+잔골재30중량%+시멘트20중량%+물10중량%+유효미생물군0.3중량%로 조성된다. 즉, 표3의 배합비를 기초로 다양한 배합비가 유도될 수 있다. 표3의 배합비에서 송이와 잔골재는 표면건조내부포화 상태를 기준으로 산정했기 때문에 골재가 절대건조상태이거나 포화상태인 경우는 배합비가 확장될 수 있다. 이것은 산지에 따라 송이의 함수율이 최대 30∼50%까지 다양하기 때문이다.
시험체 제작 및 시험 방법
국내는 물론이고 국외의 경우도 광촉매 효과를 시험하는 기준이 제시되지 않아, 최근 논문에서 발표되는 시험법을 참조하여 다음과 같이 시험을 수행하였다. 밀폐된 두께 1cm의 아크릴 챔버(60×60×60cm)에 송이 세라믹 블록(40×40×2cm)을 투입하고, 질소가스를 투입한 후, NOx 농도 측정 검지관을 삽입하여 1시간 단위로 챔버내의 NOx 농도를 측정하였다. 자외선은 태양광을 이용하였고, 시험 당일의 자외선 지수(ultraviolet index)는 3.8이고 오전 9시 시험 개시하여 오후 4시까지 시험을 실시하였다.
일반적으로, 지수범위 9.0이상이면 자외선강도가 매우 강하고, 7.0 ~ 8.9이면 강한 편이고, 5.0 ~ 6.9이면 보통이고, 3.0 ~ 4.9이면 낮은 편이고, 0.0 ~ 2.9이면 매우 낮은 편이다. NOx 농도 측정기는 미국 BACHARACH사의 ECA450모델을 사용하였다.
시험체의 반응면적은 1600cm2이고 챔버의 용적은 216,000cm3이다. 도출된 시험 데이터를 종합해보면 밀폐된 실내의 공간용적이 결정되는 경우, 오염물질 제거에 필요한 송이 블록의 면적이 예측 가능하게 된다.
도 3은 질소산화물 제거시험장치의 개요도를 나타내고 있다. 도 3에서 50은 태양광선, 60은 질소산화물 농도 측정 검지관, 70은 아크릴 챔버, 80은 혼합 공기, 90은 송이 세라믹 블록 시험체이다.
도 4는 송이 세라믹 블록의 시간경과에 따른 질소산화물 제거 성능을 도시하고 있다. 도 4에서 대조구는 아크릴 챔버에 송이 세라믹 블록이 없는 경우이고, 배합비 1(시편 1)에서 배합비 6(시편 6)으로 제조된 블록을 아크릴 챔버(챔버1∼챔버6) 내에 투입하여 시험을 수행하였다. 챔버는 완전밀봉 되었다. 따라서, 대조구에서 질소산화물의 농도가 일부 감소하는 것은 질소산화물이 챔버의 내벽에 부착되기 때문이다.
도 5는 배합비 6으로 제조된 송이 세라믹 블록의 정규화된 질소산화물농도와 경과시간 간의 추세선을 나타내었는데, 추세선을 이용하여, NOx의 제거 효율을 쉽게 예상할 수 있다.
도 4와 5의 결과에서 알 수 듯이 송이 블록이 투입된 시험체는 대조구와 비교하여 놀라운 제거효율을 나타내고 있다. 시편1이 투입된 아크릴 챔버1에서 초기 150ppm의 질소농도가 급격히 감소하다가 단 6시간만에 1ppm 이하가 되며, 그 반응과정을 살펴보면 챔버1내의 공기중의 NOx를 송이 블록의 표면에 신속하게 흡착되어, 빛과 TiO2의 광촉매 작용에 의해, NOx를 물과 이산화탄소로 완전히 화학변환이 이루어 진 것을 확인하였다. 지금까지 발표된 적이 없는 획기적인 기능과 효율을 나타내는 것이다. 시편2가 투입된 아크릴 챔버 2나 그 이외의 챔버에서도 유사한 결과가 나타났다.
도 6은 송이 세라믹 블록의 대표적인 단면 사진을 나타내고 있다. 표면이 다공질이고, 큰 입자와 작은 입자가 적당한 입도 범위로 분포되어 오염물질제거에 있어서 이상적인 단면구조를 하고 있다. 즉, 대기중의 배기가스농도 저감을 위해서는 송이블록이 대기와 접하는 접촉면적이 넓어야 한다. 따라서, 도 1의 (b), (c)와 같은 평면구조 또는 (d)와 같은 입체구조를 조성하여 송이 표면과 내부의 무수한 공극속에서 광촉매 효과를 극대화하여 대기 정화능력을 향상시키도록 설계되어 있다.
기술적 측면
송이의 다공질을 이용한 제올라이트 물질 제조와 같은 수처리 시설에 적용한 연구논문은 있지만, 대기오염의 정화에 이용한 사례는 아직 없다. 본 발명은 송이의 다공질 구조를 최대한 이용하고, 송이에 포함된 TiO2의 기능을 이용하며, 알칼리성의 시멘트를 결합재로 사용함으로써, 산성인 오염물질의 흡착을 유도하여, 최적의 대기정화 조성물 제조방법을 제공하고 있다. 뿐만아니라, 타일과 벽돌, 블록, 경계석에 사용될 수 있는 최소한의 강도를 발현하는 배합비를 제공하고 있다.
기능성 측면
종래의 건자재는 오염물질을 배출하는 것이 대부분이고, 석재 원석을 가공한 제품의 경우만 오염물질을 배출하지 않는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명에 의한 송이를 사용한 세라믹 조성물은 오염물질을 흡수해 제거하는 기능을 갖춤으로써 종래의 개념과 다른 신개념의 조성물이라 할 수 있다. 특히, 제거 효율이 엄청나기 때문에 사용처가 무궁무진하다 할 수 있다. 지하주차장, 병원, 학교, 식당, 지하상가 등의 밀폐된 공간에 타일이나 블록의 형태로 내·외부마감을 하게되면, 강력한 광촉매 효과에 의해 자기정화(self-cleaning)기능으로 쾌적한 실내공간 연출이 가능하다. 그것도 아주 단기간에 효과를 거둘 수 있다.
벙커C유나 경유를 사용하는 제조업 공장의 경우 먼지 제거는 상대적으로 용이하지만 황산화물이나 질소산화물과 같은 유해가스는 여과없이 배출하는 실정이다. 유해가스를 제거하기 위해서는 엄청난 시설이 필요하기 때문에 영세한 중소기업의 경우 별다른 대책이 없다. 그러나 본 발명에 의한 송이 세라믹 조성물로 큰 효과를 볼 수 있다. 즉, 저렴한 시설로도 충분한 제거 효과를 거둘 수 있다.
분자운동이 비교적 안정된 NOx의 경우에도 제거 효율이 매우 뛰어났다. 뿐만아니라, 분자운동이 활발한 VOCs의 경우 또는 오염된 유기물이 부착된 경우 그 제거 효율이 매우 뛰어난 것을 관찰하였다.
송이 세라믹 조성물은 원적외선 방사율이 90% 이상으로 사람의 건강에 도움이 된다.
송이는 자기무게의 최대 50%까지, 송이 세라믹 조성물은 30%까지 물을 흡수할 수 있는 능력이 있다. 따라서, 습기를 흡수하고, 내뿜는 호흡 능력이 타 건자재와 비교할 수 없을 정도로 우수하다.
송이 세라믹 조성물의 경우 기능적인 측면에서, 오염물질제거, 높은 원적외선 방출(92%), 항균 및 살균 기능(대장균 및 녹농균에 의한 항균시험에서 24시간 후 99.8%의 세균감소율발현), 탈취효과(NH3 투입후 3시간 후 90% 탈취율발현), 자동습도조절능력이 월등히 우수하며, 다양한 기능을 동시에 보유하고 있는 건자재는 송이 세라믹 조성물이 유일하다.
디자인 측면
송이는 적갈색, 황갈색, 흑색으로 구분이 가능하고, 독특한 아름다움으로 인해 건자재 제조에 이용될 경우 제주 지역의 향토미를 잘 나타낼 수 있다.
경제성 측면
제주 송이는 매장량이 풍부하여 공급은 많지만, 그 수요는 상대적으로 적다. 반지나 목걸이와 같은 공예품에 일부 사용되고, 석부작에 소량 이용되는 등 대량 소비처가 없어 현재, 도로포장의 매립용으로 사용되고 있는 실정이다. 최근에 본 발명자들에 의해, 제주 송이의 우수성이 널리 알려져 다양한 산업 2차 제품들이 개발되고 있다. 송이 자체의 가격은 천연모래의 가격과 비슷할 정도로 저렴하기에 이것을 활용하여 고부가가치의 제품을 만들 수 있다.
도 1 송이 세라믹 블록의 단면도
도 2 송이 세라믹 블록의 평면도
도 3 질소산화물 제거시험장치의 개요도
도 4 송이 세라믹 블록의 시간경과에 따른 질소산화물 제거 성능
도 5 송이 세라믹 블록의 정규화된 질소산화물농도와 경과시간 간의 추세선
도 6 송이 세라믹 블록의 단면 사진
도 7 질소산화물 농도 측정 사진
도면 부호의 상세한 설명
10 : 송이(scoria)
20 : 결합재(binder)
30 : 잔골재를 포함한 결합재
40 : 이산화티탄(TiO2) 입자
50 : 태양광선
60 : 질소산화물 농도 측정 검지관
70 : 아크릴 챔버
80 : 혼합 공기
90 : 송이 세라믹 블록 시험체

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 송이 세라믹 조성물 전체중량을 100%로 기준하는 경우, 이산화티탄(TiO2)이 2% 이상 포함된 0.08mm∼40mm 입도의 송이 67중량%, 시멘트는 22중량%, 물은 10중량%, AE감수제는 1중량%이하, 광촉매는 1중량%이하로 조성되어 양생된 후 절단하여 생산하는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 분말도 1000cm2/g 이상의 황토 미분말을 송이 중량에 10∼30중량%로 대체 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 송이 세라믹 건자재 제조방법.
  6. 삭제
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KR100931381B1 (ko) 2008-02-27 2009-12-11 양선국 내구성이 향상된 친환경 도료조성물
KR100941738B1 (ko) 2007-10-19 2010-02-11 주식회사 누리들 스코리아를 함유하는 광활성 조성물 및 이의 제조방법
KR100999181B1 (ko) * 2008-08-29 2010-12-08 주식회사한라환경 송이 분말을 이용한 기능성 포장재 조성물

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