KR100755078B1 - 온도유지용 콘크리트판넬 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벽체의 두께가 얇으면서, 단열이 효과적인 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 온도유지용 콘크리트판넬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트판넬 원료 100중량부에 대하여 축열 마이크로캡슐을 10 ~ 50 중량부로 혼합하여 혼합물을 구성하는 단계; 상기 구성된 혼합물 100중량부에 대하여 물을 5 ~ 40중량부로 첨가하는 단계; 및 상기 물이 첨가된 혼합물을 형틀에 주입하여 건조 및 경화하여 성형하는 단계를 포함하는 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조되고, 시멘트, 혼화제 및 분쇄된 입자로 구성된 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온도유지용 콘크리트판넬은 벽마감재, 단열재 등으로 사용하여 외부 온도변화에 따른 영향을 최소화시키며, 일정 온도를 유지시킬 수 있어 단열이 효과적이다. 또한, 마이크로캡슐의 크기가 크고, 구조가 견고하여 내부의 상변이 물질이 캡슐 밖으로 유출되지 않아 우수한 축열 및 방열성을 가지며, 가공처리에 의해서 캡슐의 구조를 유지할 수 있는 효과가 있다.
축열 마이크로캡슐, 콘크리트판넬, 항온
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도유지용 콘크리트판넬의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 온도유지용 콘크리트판넬의 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 온도유지용 콘크리트판넬에 사용되는 축열 마이크로캡슐의 단면도를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 콘크리트판넬 20: 마이크로캡슐
21: 심물질 22: 외부코팅물질
30: 빈공간
발명의 분야
본 발명은 벽체의 두께가 얇으면서, 단열이 효과적인 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 온도유지용 콘크리트판넬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트판넬 원료 100중량부에 대하여 축열 마이크로캡슐을 10 ~ 50 중량부로 혼합하여 혼합물을 구성하는 단계; 상기 구성된 혼합물 100중량부에 대하여 물을 5 ~ 40중량부로 첨가하는 단계; 및 상기 물이 첨가된 혼합물을 형틀에 주입하여 건조 및 경화하여 성형하는 단계를 포함하는 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조되고, 시멘트, 혼화제 및 분쇄된 입자로 구성된 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬에 관한 것이다.
발명의 배경
우리나라는 에너지 수입 의존도가 97.5%에 달하고, 이는 국내 총 수입액의 약20%가량을 차지하고 있어 심한 에너지 다소비 구조를 보이고 있는 대표적인 나라이다. 이러한 환경에서, 최근 유류가는 계속 상승하고 있어 대체 에너지 개발 및 이용 효율성을 높이기 위한 많은 연구 개발 및 에너지 절약이 절실히 요구되고 있다. 에너지 효율의 극대화를 위해서, 높은 열용량을 갖는 새로운 열전달 매체를 첨가하는 방법이 효과적이고, 이러한 열전달 매체에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 최근에는 잠열저장물질을 이용한 잠열 축열법에 대한 많은 연구가 집중되고 있는 실정이다. 여기서, 잠열저장물질이란 특정 온도에서 온도의 변화 없이 상이 변하면서 많은 양의 열을 흡수하거나 방출하는 물질로, 잠열저장물질 또는 상변이물질 등으로 호칭되며, 상기 상변이 물질은 빙점과 융점의 차이를 이용하여 빙점시에는 열을 발산하고, 융점시에는 열을 흡수하는 물질을 말한다. 상기 상변이 물질이 적용된 제품은 상기 특성으로 인해 열에너지 등을 축열 및 방열시켜 효과적인 에너지의 활용 및 관리를 가능하게 할 수 있다.
잠열저장물질로 사용되는 물질은 유기 화합물 및 무기염 수화물로 구분되는데, 상기 무기염 수화물은 과냉각이 심하고, 상분리 현상이 발생하여 장기간 사용시 잠열저장물질의 성능이 저하되는 등의 문제점이 있고, 파라핀계 탄화수소를 포함하는 유기 화합물은 상기 무기염 수화물보다 고가이며, 열전도도가 낮아 다양한 융점을 선택하기 어려운 문제점이 있으나, 과냉각 현상이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 상변이 물질을 캡슐화함으로써, 열 효율 증대, 온도 조절, 에너지 절약 효과 및 적용의 다양화를 이루고자 연구하고 있다. 마이크로 캡슐은 수 ㎛ ~ 수백 ㎛의 미시적인 크기로 물질을 싸는 미소한 용기를 말하는 것으로, 의약품, 색소, 염료, 식품 및 식품 첨가물, 접착제, 세제, 사진용 약품 등에 주로 이용된다.
잠열저장물질을 캡슐화하는 종래 특허로는 '잠열축열재 및 그 제조방법'(한국특허 등록번호 10-0284192, 2000.12.18) 등이 있으며, 상기 특허는 난방 및 보온에 이용할 수 있는 파라핀계 탄화수소를 고분자 수지로 1mm내외로 하여 내부의 물질을 보호하기 위하여 다중의 형태로 코팅하여 플라스틱 수지에 넣어 효과를 발휘하려는 방법에 대하여 제시하였으나, 마이크로캡슐의 성능을 발휘할 수 있을 정도의 농도로 다량 함유시키거나, 제품에의 적용성이 어렵다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬을 벽마감재, 단열재 등으로 사용하여 벽체의 두께를 줄이면서, 상변이 물질이 캡슐 안에 내재되어 있어, 가역변화가 일어나 단열이 효과적인 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐을 혼합하여 혼합물을 구성하고, 상기 혼합물에 물을 첨가한 다음, 형틀에 주입하여 성형하는 단계로 구성된 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 벽체의 두께가 얇으면서, 단열이 효과적인 온도유지용 콘크리트판넬을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콘크리트판넬 원료 100중량부에 대하여 1㎛ ~ 2㎝ 직경의 축열 마이크로캡슐을 10 ~ 50 중량부로 혼합하여 혼합물을 구성하는 단계; 상기 구성된 혼합물 100중량부에 대하여 물을 5 ~ 40중량부로 첨가하는 단계; 및 상기 물이 첨가된 혼합물을 형틀에 주입하여 건조 및 경화하여 성형하는 단계를 포함하는 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 제조방법에 의해 제조되고, 시멘트, 혼화제 및 분쇄된 입자로 구성된 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 축열 마이크로캡슐은 심물질에 외부코팅물질이 코팅되어 있고, 상기 외부코팅물질은 멜라민, 폴리우레탄, 젤라틴, 아크릴 및 에폭시로 구성된 군에서 선택되고, 상기 심물질은 도데카놀, 데카노익산, 도데카노익산, 옥타데카노익산, 옥타데카인 및 헥사데카인으로 이루어진 군에서 선택되는 상변이 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
본 발명에 있어서, 상기 외부코팅물질의 두께는 축열 마이크로캡슐 직경의 0.5 ~ 0.7배인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상변이 물질은 -60 ~ 50℃의 온도범위에 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도유지용 콘크리트판넬의 사시도를 도시한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 콘크리트판넬 원료 100중량부에 대하여 축열 마이크로캡슐을 10 ~ 50 중량부로 혼합하여 혼합물을 구성하고, 상기 구성된 혼합물 100중량부에 대하여 물을 5 ~ 40중량부로 첨가한 다음, 상기 물이 첨가된 혼합물을 형틀에 주입하여 건조 및 경화하여 성형하여 온도유지용 콘크리트 판넬을 제조한다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 온도유지용 콘크리트판넬의 사시도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 제조한 다음, 똑같은 두께의 콘크리트판넬을 두 겹으로 겹치고, 판넬 가운데 빈공간이 형성된 온도유지용 콘크리트판넬을 제조한다. 상기 온도유지용 콘크리트판넬에 형성된 빈공간은 벽체의 두께 대비 중량 증가를 방지하는데 이용될 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조되고, 시멘트, 혼화제 및 분쇄된 입자로 구성된 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬을 제공한다. 사무실 또는 주거용 건물벽에 온도유지용 콘크리트판넬을 도입하여 낮에는 외부로부터의 온열을 흡수하면서, 내부 공간으로의 열 이동을 차단시키고, 밤에는 외부로부터의 냉열을 차단시키고, 내부공간의 보온을 유지하여 외부 온도변화에 따른 영향을 최소화시키고, 일정 온도를 유지시킬 수 있어 벽체의 두께를 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 온도유지용 콘크리트판넬에 사용되는 축열 마이크로캡슐의 단면도를 도시한 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 축열 마이크로캡슐의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 구형상 등의 입자상인 것이 바람직하고, 축열 마이크로캡슐의 직경은 특별히 한정되지 않으나, 본 발명에 사용되는 축열 마이크로캡슐의 직경은 1㎛ ~ 2㎝이며, 바람직하게는 2mm ~ 5mm이고, 보다 바람직하게는 1mm ~ 2mm이다. 상기 축열 마이크로캡슐의 직경이 지나치게 작으면, 시트 상에 충분한 양의 기능성 물질을 부여하기 위해 축열 마이크로캡슐을 적층시켜야 하고, 직 경이 지나치게 크면, 축열 마이크로캡슐의 강도가 불충분해져, 축열 마이크로캡슐의 깨짐이 많아진다. 상변화를 통해 자체적인 온도 변화에 의해 흡열 및 발열성이 반복적으로 나타나고, 이에 따른 반복적인 수축 및 팽창에 강한 쉘(shell)구조를 이루어져 있어, 반영구성이 부여된다.
상기 축열 마이크로캡슐은 심물질에 외부코팅물질이 코팅되어 있고, 상기 외부코팅물질은 멜라민, 폴리우레탄, 젤라틴, 아크릴 및 에폭시로 구성된 군에서 선택되고, 상기 심물질은 도데카놀, 데카노익산, 도데카노익산, 옥타데카노익산, 옥타데카인 및 헥사데카인으로 구성된 군에서 선택되는 상변이 물질을 이용할 수 있다. 또한, 종래 마이크로캡슐이 0.01㎛정도의 직경을 가지고 있는 것에 반해, 마이크로캡슐을 크게 하고, 상기 외부코팅물질을 두껍게 하여 깨지는 것을 방지한다. 상기 외부코팅물질의 두께는 축열 마이크로캡슐 직경의 0.5 ~ 0.7배인 것이 바람직하다. 상기 상변이 물질은 -60 ~ 50℃의 온도범위에서 상변화가 이루어지며, 상기 상변이 물질의 바람직한 온도범위는 -20 ~ 40℃이고, 보다 바람직하게는 -15 ~ 30℃의 온도범위에서 이용될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 벽체의 두께가 얇으면서, 단열이 효과적인 온도유지용 콘크리트판넬을 제공하는 효과가 있다. 본 발명에 따른 온도유지용 콘크리트판넬을 벽마감재, 단열재 등으로 사용하여 낮에는 외부로부터의 온열을 흡수하면서, 내부 공간으로의 열 이동을 차단시키고, 밤에는 외부로부터의 냉열을 차단시키고, 내부공간의 보온을 유지하여 외부 온도변화에 따른 영향을 최소화시키며, 일정 온도를 유지시킬 수 있어 단열이 효과적이다. 또한, 구조물의 지붕마감재로 사용하여, 기온이 높은 경우 축열하고, 눈이 오는 경우 방열하여 눈을 녹여 눈에 의한 하중을 경감시켜 구조물의 안전성을 향상시키는 효과가 있다. 상기 축열 마이크로캡슐은 심물질에 외부코팅물질이 코팅되어 있고, 마이크로캡슐의 크기가 크고, 구조가 견고하여 상기 심물질에 이용되는 상변이 물질이 캡슐 밖으로 유출되지 않아 우수한 축열 및 방열성을 가지며, 가공처리에 의해서 캡슐의 구조를 유지할 수 있다. 또한, 축열 마이크로캡슐에 비해 시멘트 분말의 입자가 비교적 커서 혼화제의 역할을 하여 물/시멘트비가 적어지고, 물/시멘트비가 감소됨에 따라 콘크리트판넬의 강도가 증가되는 효과가 있다.
Claims (6)
- 다음의 단계를 포함하는 온도유지용 콘크리트판넬의 제조방법:콘크리트판넬 원료 100중량부에 대하여 1㎛ ~ 2㎝ 직경의 축열 마이크로캡슐을 10 ~ 50 중량부로 혼합하여 혼합물을 구성하는 단계;상기 구성된 혼합물 100중량부에 대하여 물을 5 ~ 40중량부로 첨가하는 단계; 및상기 물이 첨가된 혼합물을 형틀에 주입하여 건조 및 경화하여 성형하는 단계.
- 제1항의 제조방법에 의해 제조되고, 시멘트, 혼화제 및 분쇄된 입자로 구성된 콘크리트판넬 원료에 축열 마이크로캡슐이 함유되어 있는 온도유지용 콘크리트판넬.
- 삭제
- 제2항에 있어서, 상기 축열 마이크로캡슐은 심물질에 외부코팅물질이 코팅되어 있고, 상기 외부코팅물질은 멜라민, 폴리우레탄, 젤라틴, 아크릴 및 에폭시로 구성된 군에서 선택되고, 상기 심물질은 도데카놀, 데카노익산, 도데카노익산, 옥타데카노익산, 옥타데카인 및 헥사데카인으로 구성된 군에서 선택되는 상변이 물질인 것을 특징으로 하는 온도유지용 콘크리트판넬.
- 제4항에 있어서, 상기 외부코팅물질의 두께는 축열 마이크로캡슐 직경의 0.5 ~ 0.7배인 것을 특징으로 하는 온도유지용 콘크리트판넬.
- 제4항에 있어서, 상기 상변이 물질은 -60 ~ 50℃의 온도범위에 있는 것을 특징으로 하는 온도유지용 콘크리트판넬.
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