KR100622567B1 - 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조되는경화체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수경성 결합재, 탄소 섬유, 자철광을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 경화체에 관한 것으로서, 상세하게는 탄소 섬유가 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 - 1.0 중량%, 시멘트 등의 수경성 결합재, 그리고 자철광 분쇄물이 수경성 결합재 100 중량%에 대하여 2 ~ 800 중량%로 구성되는 전자파 차폐용 수경성 조성물로, 물과 혼합하여 건축물의 바닥, 벽면에 적절한 두께로 도포하거나, 미장하던지, 이를 이용하여 벽돌, 타일 형태의 경화체를 제조하여 건축물에 사용함으로써 유해 전자파로부터 기기, 인체 보호를 목적으로 하는 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 경화체에 관한 것이다.

전자파, 차폐, 탄소섬유, 자철광, 건축물차폐

Description

전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 경화체 {Hydraulic composition for electromagnetic wave shielding and molding manufactured therewith}

본 발명은 건축물에서 전자파 차폐하기 위한 수경성 차폐 재료 및 이를 이용하여 제조된 경화체에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발달 및 각종 전기, 전자 장비 등이 산업계는 물론 일반 주거공간까지 확산되고 있어 이에 따른 갖가지 역기능이 새롭게 나타나고 있다. 이중 최근에 와서 가장 크게 사회 문제로까지 대두되고 있는 것이 유해 전자파로부터 기기나 인체에 대한 보호 문제이다.

최근에는 특히 건축물에서의 비밀 보호 및 유해 전자파로 부터의 기기나 인체 보호를 위하여 건축물에 사용할 수 있는 차폐 재료에 대한 요구가 증대되고 있다.

전자파는 일반적으로 전계 성분과 자계 성분으로 구성되는데, 전계 성분은 기존의 전기설비의 경우 접지에 의해서 감소시킬 수 있으나 접지가 용이하지 않은 곳이나 건축물에서는 그대로 노출되어 있는 것이 현실이다. 전계 성분은 일반적 으로 도전성이 우수한 동, 은, 니켈 등의 금속 분말에 의해서 반사하거나 흡수하여 차폐하기가 비교적 용이하다. 자계 성분은 투자율이 높은 자성재료에 의해서 일부 차폐가 가능하나 일반적으로 투자율이 높은 페라이트, 합금 재료는 매우 비싸 특수한 용도에 한정하여 사용하고 있다. 또한 자계 차폐는 현재 기술로는 매우 난해한 기술로 알려져 있으며 완전한 차폐가 불가능한 것으로 보고되고 있다.

건축물에 대한 전자파 차폐를 하기 위해서는 바닥, 벽면, 천장과 같은 건축물의 부위를 차폐 목적에 맞도록 차폐 재료로서 도포, 삽입하던지 구조체의 일부나 전체를 차폐 재료로 시공하는 것이 필요한데, 현재는 페라이트 흡수체, 규소 강판, 합금판, 동판 등의 재료를 기존 콘크리트 벽체에 붙여 사용하는 방식과 도전성 페인트, 벽지, 장판 등의 마감재료에 전자파 차폐 성능을 일부 부여하는 방식 등이 사용되어지고 있다. 상기와 같이 사용되어 지고 있는 전자파 차폐 방식은 차폐 재료의 성능에 의존하고 있으며 여러 가지 문제점을 가지고 있는데, 첫번째의 방식은 전계 차폐 뿐만아니라, 일부 자계 차폐 효과를 가지고 있어 전자파 차폐 효과가 큰 반면에, 가격이 매우 비싸고 시공이 까다롭다는 문제점이 있다. 반면에 두번째 방식은 시공성이 좋고 경제성이 있는 반면에 전자파 차폐 효과가 떨어진다는 단점을 가지고 있다.

최근 특허공개 2000 - 0000966호, 특허공개 1999-0053103호 에서와 같이 상기의 문제점을 해결하기 위하여 탄소섬유, 흑연, 코크스의 도전성 재료를 가장 일반화된 건축 재료인 시멘트계 결합재에 도입한 전자파 차폐용 수경성 재료가 개발되었다. 그러나 시멘트계에서는 유동성 때문에 탄소섬유의 양을 증가시키기가 어 려우며, 흑연, 코크스의 도전성 재료를 사용한 차폐 재료는 흑연, 코크스의 도전성 재료가 수분을 다량 흡수하기 때문에 유동성이 떨어지고, 차폐 성능 및 강도가 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 또한 자계에 대한 차폐는 개선되지 않았다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하는 관점에서 개발되었다. 즉, 본 발명의 목적은 전자파 차폐 성능이 우수하고, 시공성이 기존 시멘트계 건축재료와 동일하고, 경제성이 우수한 건축 재료의 개발에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 탄소 섬유, 자철광의 복합체를 시멘트계 결합재에 도입하여 전계에 대한 차폐뿐만 아니라 자계에 대한 차폐도 가능하여 졌다. 또한 시멘트계 시스템으로서 시공성이 기존 시멘트계 건축 재료와 동일하고 경제성이 우수한 건축 재료가 개발되어졌다.

본 발명은 탄소섬유와 자철광 분쇄물의 복합체를 도입한 전자파 차폐용 수경성 건축 재료 조성물이다.

본 발명은 전도성 탄소 섬유 및 자철광 분쇄물의 복합체로서 ohm 손실, 도전손실 및 자성손실을 이용한 건축용 전자파 흡수물질을 제공한다.

본 발명은 탄소 섬유가 0.1 - 1.0 중량%, 자철광 분쇄물이 1.0 - 80.0 중량%, 일반 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 특수 포틀랜드 시멘트, 마그네시아 시멘트, 속경 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나의 시멘트로 구성되는 수경성 결합재가 10 - 50 중량%로 구성되는 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 경화체에 관한 것이다. 즉, 다시 말하면, 본 발명은 탄소 섬유가 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 - 1.0 중량%, 시멘트 등의 수경성 결합재, 그리고 자철광 분쇄물이 수경성 결합재 100 중량%에 대하여 2 ~ 800 중량%로 구성되는 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 경화체에 관한 것이다.

이하는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 탄소 섬유는 전기전도성을 가지고 있는 팬(PAN)계, 피치(pitch)계 또는 위스커상이 가능하며, 이들 탄소 섬유는 단독 또는 병용하여 사용될 수 있다. 그리고 길이는 1mm - 20mm 가 가능하며, 바람직하게는 3mm - 12mm 의 길이가 가장 적합하다. 탄소 섬유가 조성물 전체 중량에 대하여 0.1중량% 이하이면 전자파 차폐 성능이 떨어지며, 1.0중량% 이상이면 시공성 및 경제성이 매우 떨어진다. 바람직하게는 0.3 - 0.8중량%가 가장 적합하다.

본 발명의 자철광 분쇄물은 철광석의 하나로서 화학식이 Fe₃O₄ 이고 자성재료로서의 성질을 가지고 있다. 일반적으로 자계 차폐 재료로는 투자율이 높은 합금이나 페라이트가 사용되는데, 가격이 매우 비싸 일반 건축물의 전자파 차폐 또는 수맥파 차폐에는 사용할 수가 없었다. 자철광은 페라이트의 500 - 1000 정도의 고투자율을 가지고 있는데, 이는 동판을 1로 볼때 매우 높은 투자율을 가지고 있다. 자철광 분쇄물의 입도는 적용 대상에 따라서 차이가 난다. 입도는 4mm 이하가 적당하다.

본 발명의 수경성 결합재는 일반 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 특수 포틀랜드 시멘트, 마그네시아 시멘트, 속경 시멘트, 초속경 시멘트 등이 이에 해당한다. 10 중량% 이만이면 강도가 낮아 건축재료로서 사용하기가 곤란하며, 50중량% 초과하면 경제성이 낮아 현실적이지 못하다.

본 발명의 전자파 차폐용 수경성 조성물에는 응결조절제, 무기충전재, 혼합재, 유동화제, 증점제, 섬유분산제, 안료, 소포제, 공기연행제, 골재를 포함하여 건축재료로서의 성능을 증진시킬 수 있다.

본 발명의 전자파 차폐 성능은 전체 조성물에 대한 탄소 섬유 및 자철광 분쇄물의 함유량에 의해서 크게 영향을 받는데, 탄소 섬유는 전계 차폐 효과에 자철광 분쇄물은 자계 차폐 효과에 크게 영향을 미친다.

본 발명의 바람직한 전자파 차폐 수경성 조성물 100중량%과 이러한 물이 포함되지 않은 수경성 조성물 100중량%에 대하여 배합수 10 - 40중량% 을 혼합하여 경화체를 제조하면 경화체(Precasting) 제품을 제조할 수 있다.

상기 전자파 차폐 수경성 혼합물을 이용한 경화체의 제조방법은 전자파 차폐 수경성 조성물 100중량%와 배합수 10 - 40중량%(물이 포함되지 않은 수경성 조성물 100중량% 기준)를 혼합하는 단계와, 상기 혼합물을 몰드에 타설시키는 단계와, 상기 타설물을 일반성형, 진동성형, 가압성형, 압출성형 또는 원심성형에 의해 일정 모양 및 크기로 성형시키는 단계와, 상기 성형물을 대기양생, 항온양생, 가열양생, 증기양생 또는 고온가압 양생시키는 단계와, 상기 양생물의 표면을 연마하는 단계로 구성된다.

바람직한 경화체로는 전자파 차폐 성능을 부여한 벽돌, 타일이라고 볼 수 있으며, 상기의 경화체는 1MHz - 3GHz 주파수 범위에서 전자파 차폐 성능이 30dB 이상인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 기술된 실시예에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2

사용재료는 길이가 3mm인 팬(PAN)계 탄소 섬유, 평균 입경 0.5mm이고 최대 입경이 1.5mm인 자철광 분쇄물, 수경성 결합재로는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 그 배합비는 표 1 과 같다. 이외에 멜라민계 유동화제 0.8 중량%, 소석회 10중량%, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxypropylmethylcellulose; HPMC) 0.02중량%를 동일하게 첨가하였다. 또한 혼합물 전체에 대하여 규사를 골재로 사용하였다.

제조된 혼합물 100중량% 와 이 혼합물 100 중량%에 대하여 배합수 15중량% 를 JIS R 5201 에 의거하여 혼합하여 유동성으로 작업가능성을 판단하고 ASTM M D 4935 - 89에 의거 전자파 차폐 성능 측정을 위한 플랜지형 몰드에 부어서 3mm두께로 성형하고, 23±1℃, 90RH% 에서 24시간 양생하고 탈형한 후, 다시 7일간 양생하여 전자파 차폐 성능을 1MHz - 3GHz 주파수 대역에서 측정하였다. 그리고 KS L 5105 에 의거 몰탈 압축강도를 측정하였다.

본 발명의 실시예 및 비교예의 배합 조성 (단위 : 중량부)

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1		비교예 2
자철광 분쇄물	55	30	15	-		-
탄소 섬유	0.1	0.3	0.3	0.3		2.0
시멘트	25	30	30	30		30
규 사	9.08	28.88	43.88	58.88		57.18

본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 시험 결과는 표 2 에 나타내었다.

실시예 1, 2, 3에서와 같이 자철광의 함량이 증가함에 따라 에 의한 전자파 흡수 성능이 우수한 것으로 나타났다.

또한 자철광 분쇄물과 탄소섬유와 혼합하면 전자파 흡수 성능이 커짐을 알 수 있다. 또한 비교예 1, 2에서처럼 탄소 섬유만으로는 전자파 흡수 성능이 한계가 있음을 알 수 있으며, 비교예 2에서처럼 유동성 불량하여 실제 현장에서 작업하기가 불가능하였다.

본 발명의 실시예 및 비교예의 차폐 성능, 압축강도 시험 결과

항 목	주파수 (Hz)	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2
흡수율 (Attenuation) ( dB )	1M	32	30	25	-	6.2
	10M	39	32	26	-	7.2
	100M	53	38	29	4.6	8.0
	200M	52	37	34	5.6	10.8
	400M	48	43	32	5.5	12.5
	800M	56	43	33	6.1	12.8
	1G	42	55	28	6	11.2
	2G	40	58	30	4.3	11.9
	2.5G	44	55	32	5.9	13.9
	3G	46	54	35	6.1	14.9
압축 강도(MPa)		16.5	19.0	18.0	15.5	10.3
유동성		매우 양호	양호	양호	양호	불 량

본 발명의 전자파 차폐용 수경성 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 경화체 는 전자파 차폐 효과가 우수할 뿐만아니라, 시공성이 일반 건축 재료와 유사하여 기존 차폐 재료에 비하여 시공성이 매우 우수하다는 장점이 있다. 또한 수경성 재료로서 물과 혼합하여 다양한 형태의 전자파 차폐용 제품을 제조할 수 있다. 그리고 기존의 전자파 차폐 재료에 비하여 경제성이 뛰어나 유해 전자파나 수맥파 등의 염려가 되는 일반 건축물에 까지 적용이 가능하다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 탄소 섬유가 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 - 1.0 중량%, 일반 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 특수 포틀랜드 시멘트, 마그네시아 시멘트, 속경 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나의 시멘트로 구성되는 수경성 결합재가 10 - 50중량%, 그리고 자철광 분쇄물이 수경성 결합재 100 중량%에 대하여 2 ~ 800 중량%로 포함하여 구성되는 전자파 차폐용 수경성 조성물.
3. 탄소 섬유가 조성물 전체 중량에 대하여 탄소섬유가 0.1 - 1.0 중량%, 일반 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 특수 포틀랜드 시멘트, 마그네시아 시멘트, 속경 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나의 시멘트로 구성되는 수경성 결합재가 10 - 50중량%, 그리고 자철광 분쇄물이 수경성 결합재 100 중량%에 대하여 2 ~ 800 중량%로 포함하여 구성되는 전자파 차폐용 수경성 조성물에 상기 수경성 조성물 100중량%에 대하여 배합수 10~40중량%를 혼합하여 경화된 경화체.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 경화체는 1MHz - 3GHz 주파수 범위에서 전자파 차폐 성능이 30dB 이상인 것을 특징으로 하는 경화체.