KR100590423B1 - 인공어초의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공어초(人工魚礁)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 규산염 광물 분말이 첨가된 콘크리트 구조물로 어초를 제작토록 함으로써 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시켜 해조류(海藻類)와 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.
전술한 본 발명은, 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 규산염 광물을 채취하는 단계; 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계; 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계; 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계; 자갈 37∼41중량％, 모래 34∼38중량％, 시멘트(cement) 14∼16중량％, 세리사이트(sericite) 분말 1∼2중량％, 크로라이트(chlorite) 분말 0.5∼0.7중량％, 하수오니 소각회 0.5∼0.7중량％를 고르게 혼합시킨 후 7∼9중량％의 물을 주입하여 콘크리트를 반죽하는 단계; 거푸집의 내부에 격자형으로 결속된 철근 골조를 넣은 후 콘크리트를 주입하여 어초를 성형하는 단계; 콘크리트가 굳은 후 거푸집을 분리하여 6∼8일간 양생시켜 통로들이 형성된 무독성 어초를 완성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공어초의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
콘크리트, 세리사이트, 크로라이트, 하수오니 소각회, 시멘트,
Description
도 1은 본 발명에 의한 무독성 시멘트의 제조과정을 공정별로 순차적으로 나열한 제조공정도.
도 2는 본 발명에 의하여 제조된 인공어초의 사시도,
도 3은 본 발명에 의하여 제조된 인공어초의 단면도,
도 4는 본 발명이 적층된 상태를 예시한 사용상태 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 어초
11 : 통로
12 : 철근 골조
본 발명은 인공어초(人工魚礁)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 규산염 광물 분말이 첨가된 콘크리트 구조물로 어초를 제작토록 함으로써 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시켜 해조류(海藻類)와 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.
일반적으로 인공어초(人工魚礁)는 어류(魚類)의 번식을 도와 풍부한 수산자원을 얻기 위한 것으로서 주로 바다에 콘크리트 구조물을 비롯하여 폐선(廢船)이나 기타 못쓰게 된 구조물을 투입하여 각종 해조류(海藻類)와 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있도록 하기 위한 것이다.
현대에는 해양생물자원을 보호하고 증식하기 위하여 년간 수백억원대의 인공어초들을 바다에 투입하고 있고, 이러한 인공어초는 주로 콘크리트를 거푸집에서 성형하여 양생시킨 콘크리트 구조물을 사용하고 있다.
그러나, 콘크리트로 제작된 인공어초는 탄산가스를 다량 배출함에 따라 오히려 해양의 환경을 나쁘게 하여 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 없었었을 뿐 아니라 강한 알칼리 성분으로 이루어진 시멘트는 장기간 유독성 물질을 용출하는 특성이 있는 것이므로 결국 시멘트의 독성이 완전히 배출될 때까지는 인공어초에 해조류나 어류들이 서식할 수 없었다.
더욱이, 시멘트는 수분이 부여되면 시멘트 경화체 중에 함유된 수용성 성분이 표면으로 이동하는 과정에서 CaCO3, Ca(OH)2, Na2SO4, K2SO4, CaSO4, Na2CO3, K2CO3와 같은 독성물질들이 물의 수산기(OH-) 이온에 반응하는 수화반응에 의하여 백화를 석출하여 독성물질을 서서히 용출하는 것이므로 결국 시멘트의 성분들과 물의 수산기(OH-) 이온과의 반응을 미연에 차단할 수 있는 혼화재의 첨가가 요구되었다.
특히, 백화현상은 콘크리트에 내장된 철근 골조를 부식시켜 전체적인 인공어초의 구조를 약하게 하는 것이므로 인공어초의 설치 후 장기간 지나면서 철근들이 부식되면 해류의 영향에 의하여 인공어초가 파손되는 등의 폐단이 발생되었다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 어초를 제작할 때 규산염 광물 분말을 혼화재로 첨가하여 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시켜 해조류(海藻類)와 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있는 인공어초의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite)의 규산염 광물을 채취하고, 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조한 후, 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키고, 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하여 자갈, 모래, 시멘트와 혼합하여 인공어초를 제조하는 제조방법에 있어서, 자갈 37∼41중량％, 모래 34∼38중량％, 시멘트(cement) 14∼16중량％, 세리사이트(sericite) 분말 1∼2중량％, 크로라이트(chlorite) 분말 0.5∼0.7중량％, 하수오니 소각회 0.5∼0.7중량％를 고르게 혼합시킨 후 7∼9중량％의 물을 주입하여 콘크리트를 반죽하는 단계; 거푸집의 내부에 격자형으로 결속된 철근 골조를 넣은 후 콘크리트를 주입하여 어초를 성형하는 단계; 콘크리트가 굳은 후 거푸집을 분리하여 6∼8일간 양생시켜 통로들이 형성된 무독성 어초를 완성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공어초의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 제조공정도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
자연에서 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 광물을 채취하였다.
이어서, 채취된 광물들을 각각 파쇄기에 투입하여 약 35mm 이하의 크기를 갖는 입자(粒子)들로 파쇄한 후 입자들을 선별하여 불순물을 제거하고 7일간 자연건 조 하였더니 광물들의 표피층에 함유된 수분이 건조되었다.
이 단계에서는 파쇄된 광물 입자들을 선별한 후 물로 세척하는 단계가 더 포함되도록 하여 광물들의 표면에 함유된 미세한 이물질까지 제거하는 것이 바람직하다.
이어서, 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 건조시켰더니 광물에 함유된 수분들이 완전히 건조되었다.
상기 건조로는 열가마 형태의 건조로 형태로 구성되어 광물을 투입하여 건조시켜도 무방하나 가마 내부를 통해 이동되는 컨베이어에 광물을 투입하여 약10∼20분간 이동시키면서 약600℃ 이상의 열을 가하여 건조하는 방법이 대량생산이 가능하여 바람직하다.
물론, 경우에 따라서는 경사지도록 장착되어 가열되는 회전로에 광물을 투입하여 열 건조시킬 수 있는 것이므로 본 발명에서는 상기 광물들의 건조방법에 국한되는 것은 아니다.
이어서, 건조된 광물들을 각각 분쇄기에 투입하여 곱게 분쇄한 후 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 규산염 광물 분말들을 준비하였다.
이어서, 자갈 920Kg, 모래 840Kg, 시멘트(cement) 350Kg, 세리사이트(sericite) 분말 40Kg, 크로라이트(chlorite) 분말 10Kg, 하수오니 소각회 10Kg를 레미콘 차량인 트럭믹서(truck mixer)에 투입하여 고르게 혼합시킨 후 물 180Kg을 주입하여 계속 혼합하면서 반죽하여 콘크리트를 완성하였다.
이어서, 거푸집의 내부에 격자형으로 결속된 격자형 철근 골조를 넣은 후 콘 크리트를 주입하여 어초를 성형하였다.
콘크리트가 굳은 후 거푸집을 분리하여 성형된 어초(10)를 약 7일간 양생(養生)하였더니 어초(10)의 사방에는 통로(11)가 형성되고 내부에는 철근 골조(12)가 매설되어 내구성이 뛰어난 무독성 어초(10)의 제조를 완료할 수 있었다.
상기 어초(10)는 가로, 세로, 높이가 1.2m가되는 정육면체을 이루고, 육면에는 내부와 통할 수 있는 통로(11)들이 형성된 무게 1톤 정도의 어초(10) 2개를 제조하였다.
| 시험항목 | 무독성 인공어초 | 시험항목 | 무독성 인공어초 |
| 압축강도 | 246Kgf/cm2 | 공기량 | 18.5Vol％ |
| 열전도율 | 0.18Kcal/mh℃ | 흡음계수 | 0.28NRG |
| 인장강도 | 32Kgf/cm2 | 원적외선 방사율 | 94％max(40℃) |
실험예
1 : 무독성
인공어초의
물성시험
상기 실험은 제조된 무독성 인공어초를 사용하였으며 압축강도, 열전도율, 인장강도, 공기량, 흡음계수는 상기 표와 같고 약40℃의 온도에서 측정한 원적외선 방사율은 94％ 이상으로 매우 높게 나타났다.
전술한 제조과정을 통해 완성된 무독성 인공어초는 세리사이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 규산염 광물질이 혼화재로 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 알칼리성 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수 화반응을 일으키는 물의 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트에서 백화현상이 발생되는 폐단을 효과적으로 방지하여 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 콘크리트 구조물에 내장된 철근의 부식을 상당간 지연시켜 전체적인 인공어초의 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.
또한, 본 발명의 제조과정에서 가장 많이 포함되고 중요한 물질 중의 하나인 세리사이트는 자연상태에서 음이온을 방사할 뿐 아니라 근래의 학계에서 발표된 바로는 회전전자파(π- RAY)를 방사하는 것으로 알려져 있고, 이러한 회전전자파(π- RAY)는 시멘트의 경화를 속성으로 유도하고 시멘트의 균열과 기공을 억제시키는 한편, 시멘트의 경화단계에서 발생되는 강한 알칼리 성분인 독성을 자연적으로 중화시켜 자극성 취기를 제거할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 제조방법에 사용되는 광물, 하수오니(下水汚泥) 소각회(燒却灰)로 구성된 혼화재의 특성은 다음과 같다.
세리사이트(sericite)는 질이 치밀하거나 미세한 비늘 모양으로 견운모(絹雲母)라고 하며, 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로 견운모편암의 주성분 광물을 말하였으나, 오늘날에는 열수작용(熱水作用)으로 생긴 점토 모양의 미세한 백운모를 지칭한다.
상기 세리사이트는 도자기나 내화벽돌의 혼화재로 많이 사용되는 것으로서 자연상태에서 음이온 및 회전전자파(π- RAY)를 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트 경화체인 CaCO3, Ca(OH)2, Na2SO4, Na2CO3, K2CO3 성분들의 화학적인 치환작용 및 물질변환을 유도하여 시멘트에 함유된 강한 알칼리 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 백화현상을 억제하여 시멘트가 갖는 독성을 차단하므로 어류(魚類)를 독성으로부터 안전하게 보호할 수 있는 것이다.
크로라이트(chlorite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로서 녹니석(綠泥石)이라 하며, 주성분은 알루미늄, 철, 마그네슘의 함수(含水)규산염 (Mg, Fe, Al)12(Si, Al)8O20(OH)16이다.
상기 크로라이트(chlorite)는 여러 종류의 퇴적암이나 저온의 변성암, 열수(熱水)로 인해 변질된 화성암 등에서 널리 발견되는데 주로 운모 ·각섬석 ·휘석 등 철고토 광물이 변질된 것으로서 자연상태에서 음이온을 방출하고 독성물질을 흡착하여 분해하는 성질에 의하여 시멘트의 독성을 중화시킬 수 있는 것이다.
하수오니 소각회는 하수종말처리장에서 침전된 오니들을 소각로에서 약 1,400℃의 온도로 가열하여 처리한 후 집진기로 채취한 회분으로서 하수오니 소각회를 시멘트에 혼화재로 사용하면 일반 시멘트보다 탄산가스 배출량이 아주 적어지기 때문에 어류의 서식환경을 좋게 할 수 있고, 리사이클 시멘트로 사용될 경우 매우 유리하며 환경친화성 시멘트를 구현할 수 있는 것이다.
이와 같이 하수오니가 소각회가 첨가된 인공어초는 장기적인 강도 및 수밀성(水密性)이 향상될 뿐 아니라 콘크리트속의 공극을 미세화하여 강도를 증진시키고 내구성을 향상시키며, 폐기물을 재활용함에 따라 폐기물 처리비용을 절감시키는 등의 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 상술한 제조과정을 통해 완성된 무독성 인공어초는 세리사이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 천연 광물질이 혼화재로 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 알칼리 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 콘크리트 구조물에 내장된 철근의 부식을 상당간 지연시켜 전체적인 인공어초의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
따라서, 전체적인 인공어초의 내구성이 향상되어 인공어초의 수명을 최대한 연장시킬 수 있을 뿐 아니라 무독성이어서 인공어초를 바다에 설치한 후 단기간내에 해조류의 번식이 진행되어 물고기들이 모여 살 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있는 등의 이점이 있는 것으로서 인공어초의 대외 경쟁력을 최대한 높여줄 수 있는 것이다.
Claims (1)
- 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite)의 규산염 광물을 채취하고, 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조한 후, 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키고, 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하여 자갈, 모래, 시멘트와 혼합하여 인공어초를 제조하는 제조방법에 있어서,자갈 37∼41중량％, 모래 34∼38중량％, 시멘트(cement) 14∼16중량％, 세리사이트(sericite) 분말 1∼2중량％, 크로라이트(chlorite) 분말 0.5∼0.7중량％, 하수오니 소각회 0.5∼0.7중량％를 고르게 혼합시킨 후 7∼9중량％의 물을 주입하여 콘크리트를 반죽하는 단계;거푸집의 내부에 격자형으로 결속된 철근 골조를 넣은 후 콘크리트를 주입하여 어초를 성형하는 단계;콘크리트가 굳은 후 거푸집을 분리하여 6∼8일간 양생시켜 통로들이 형성된 무독성 어초를 완성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공어초의 제조방법.
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