KR100963817B1 - 감광성 콘크리트 조성물 - Google Patents

Abstract

콘크리트 조성물에 빛의 수광량에 따라 콘크리트 색상이 변화하는 성질을 가진 감광잉크를 첨가 혼합하여 보다 다양한 시각적 효과의 구현이 가능한 감광성 콘크리트 조성물을 제공한다. 상기 감광성 콘크리트 조성물은 콘크리트 전체 중량의 5.2 ~ 8%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13 ~ 26.09%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 63.91 ~ 81.50%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.04 ~ 0.52%인 혼화제를 포함한 콘크리트에, 상기 물 배합 중량의 30 ~ 100%를 감광잉크로 치환 혼합하여 조성한 것을 구성의 요지로 하며, 감광잉크 혼합으로 인하여 빛의 변화에 따라 여러가지 색상이 발현가능하므로, 콘크리트 건축구조물의 외관미를 보다 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

콘크리트, 조성물, 감광, 잉크, 색상발현

Description

감광성 콘크리트 조성물{Photosensitivity concrete composite}

본 발명은 감광성 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 콘크리트 조성물에 빛의 수광량에 따라 콘크리트 색상이 변화할 수 있도록 감광잉크를 첨가함으로써, 콘크리트 타설에 따른 시공성을 확보하면서 보다 다양한 시각적 효과의 구현이 가능한 감광성 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

콘크리트 구조물의 외관 색상은 보통 시멘트의 색상에 따라 달라지지만, 주변에서 흔히 볼 수 있는 콘크리트 구조물의 경우 일반적으로 통용되는 회색계열의 포클랜드 시멘트를 사용하는 관계로 이를 이용한 구조물 역시 단조로운 회색을 띄게 된다. 이처럼 회색 계통의 일반적인 포클랜드 시멘트를 사용한 건축구조물의 경우, 도색, 타일 또는 대리석 부착과 같은 별도의 마감처리를 하지 않으면, 다채롭지 못하면서 단조로운 색상으로 인해 시공 후 주변 경관과 조화를 이루지 못하거나 건축물의 외관미가 떨어질 수 밖에 없다.

따라서 일반적인 포클랜드 시멘트를 사용한 건축물의 경우 일반적으로, 건축 물의 외관미 향상을 위해 벽면에 대한 도색을 실시하거나 외벽에 별도의 고급 타일을 부착하는 방법 등을 통해 건축물의 외관미를 충족시키고 있으나, 도색의 경우 건축물의 외관미를 향상시키는 데에 한계가 있으며, 고가의 타일, 대리석과 같은 별도의 마감재를 채택하는 경우에는 필요이상으로 제반비용이 소요되는 경제적 단점이 있다.

최근에는 건축 및 토목구조물에서 설계자의 의도 또는 구조물의 특성에 맞는 색상 발현이 가능하도록, 다양한 첨가물 예컨대, 색소 보조물이 배합된 기능성 콘크리트가 개발되어 시공에 반영되고 있다. 이처럼 주변 환경과의 조화를 충족시키기 위해 다양한 색소 보조물을 첨가한 기능성 콘크리트는 도색과 같은 별도의 마감처리 없이도 자체 색상 발현이 가능하므로, 주변 환경과의 조화 및 마감공정 생략으로 인한 경비 절감 차원에서 여러가지 이점을 가지지만, 한가지 색상으로만 표현이 가능하므로, 이 역시 다양한 시각적 효과를 구현하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 콘크리트 조성물에 빛의 수광량에 따라 콘크리트 색상이 변화하는 성질을 가진 감광잉크를 첨가 혼합하여 보다 다양한 시각적 효과의 구현이 가능한 감광성 콘크리트 조성물을 제공하는 데에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 콘크리트 전체 중량의 5.2 ~ 8%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13 ~ 26.09%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 63.91 ~ 81.50%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.04 ~ 0.52%인 혼화제를 포함한 콘크리트에, 상기 물 배합 중량의 30 ~ 100%를 감광잉크로 치환 혼합하여 조성한 것을 특징으로 하는 감광성 콘크리트 조성물을 제공한다.

본 발명에 있어 상기 결합재는 시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 구성된 것을 채택함이 바람직하며, 감광잉크는 외관색이 무색 또는 색을 거의 띠지 않으며 빛이 조사됐을 때 발광하는 형광물질을 함유한 감광액 4 ~ 7 중량%와, 변색 방지를 위한 UV안정제 0.5 ~ 1.5 중량%와, 항산화를 위한 산화방지제 0.5 ~ 1.5 중량% 및 잉크 90 ~ 95 중량% 를 포함하여 이루어진 액상의 혼합물을 적용함이 바람직하다.

여기서 상기 형광물질은, 유기계 청색발광의 쿠마린계, 황색발광의 옥사지논 계, 무기계 청색발광의 Sr(PO₂)Cl:Eu, 녹색발광의 Zn₂GeO₂ :Mn, 적색발광의 Y₂ O₂ S:Eu계, 잔광시간이 짧은 무색의 인광안료로 이루어진 군으로부터 적어도 하나이상 선택된 화합물을 채택함이 바람직하며, 상기 잉크에는 색상 발현을 위해 천연색소가 더 포함되도록 조성함이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명의 실시예에 의하면, 수광량에 따라 색상이 변화하는 성질을 갖는 감광잉크를 콘크리트에 배합함으로써, 빛의 변화에 따라 변색 가능한 건축구조물 구현이 가능하다. 즉, 정해진 색상을 지속적으로 표출하는 식상한 경관의 일반 건축구조물과는 달리, 빛의 양에 따라 다양한 색상발현이 가능하므로, 건축구조물의 시각적 효과를 극대화 시킬 수 있을 뿐 아니라 별도의 마감처리 없이도 구조물 경관을 보다 아름답게 구현하는 것이 가능해진다.

또한, 시공 후 조명의 발광양을 조절하는 간단한 작업만으로도 건축구조물 외관 색상를 용이하게 변화시킬 수 있으므로, 건축구조물의 색상 표현 자유도 및 건축구조물의 외관미를 보다 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

또, 시공 형태에 따라서는 일반 건축구조물 뿐 아니라 건축구조물 외벽 광고 도안 또는 로고로서도 활용가능하므로, 경우에 따라서는 종래 페인트에 의한 광고형 로고 등을 대체가능한 경제적 효과 또한 가진다.

이하, 본 발명에 따른 감광성 콘크리트 조성물에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 감광성 콘크리트 조성물은 일반 콘크리트 배합 시 혼합되는 물의 양을 중량으로 환산했을 경우, 물 배합 중량 중 일부 또는 전체를 빛에 반응하는 성질을 갖는 감광잉크로 치환하여 혼합함으로써, 콘크리트 양생 후 수광량에 따라 콘크리트 건축구조물의 색상이 다양하게 변화할 수 있도록 한 것으로, 콘크리트 전체 중량의 5.2 ~ 8%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13 ~ 26.09%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 63.91 ~ 81.50%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.04 ~ 0.52%인 혼화제를 포함한 콘크리트에, 상기 물 배합 중량의 30 ~ 100%를 감광잉크로 치환하여 혼합 조성한 것을 요지로 한다.

결합재는 시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 적어도 1종 이상의 물질이 적정 비율로 혼합된 혼합물일 수 있으며, 그 혼합량이 콘크리트 전체 중량에 대해 13.95% 미만으로 혼합되면 콘크리트의 고결성 저하의 원인이 되고, 14.45%를 초과시에는 콘크리트의 전체적인 결합강도는 증가하나 빠른 경화성 때문에 레미콘 운반용 트럭믹서를 통한 장거리 이동에 제약이 있다. 때문에 상기한 범위내에서 적정량을 혼합하여 조성함이 바람직하며, 혼화제로는 분산제, 지방산금속염, 실리카, 촉진제, 가소제, 계면활성제를 적절히 혼합한 혼합물이 적용가능하다.

감광잉크는 외관색이 무색 또는 색을 거의 띠지 않으며 빛이 조사됐을 때 발광하는 형광물질을 함유한 감광액과, 변색방지를 위한 UV안정제와, 항산화를 위한 산화방지제 및 잉크를 포함하는 액상의 기능성 잉크가 사용가능하며, 상기와 같이 물 배합 중량의 30 ~ 100%를 감광잉크로 치환 혼합 조성함으로써, 빛에 의한 외부자극에 의해 다양한 형태로 색상이 발현될 수 있도록 함이 좋을 것이다.

감광잉크의 양이 물의 혼합 중량 대비 30% 미만이면 빛에 의한 외부자극에 감광잉크의 성능이 충분히 발현되지 못하므로 콘크리트 구조물의 색상 변화 효과를 기대하기 어려우며, 100% 전량 감광잉크로 치환되더라도 콘크리트 강도에는 크게 영향을 미치지 않으므로 물 대신 전량 혼합하는 것도 가능하다. 따라서 물 대신 콘크리트 조성물에 혼합되는 감광잉크의 양은 콘크리트 조성물에 대한 물의 혼합 중량 대비 30% 이상이 혼합되도록 조성함이 바람직하다.

상기 감광잉크는 구체적으로, 형광물질을 함유한 감광액 4 ~ 7 중량%와, 변색방지를 위한 UV안정제 0.5 ~ 1.5 중량%와, 항산화를 위한 산화방지제 0.5 ~ 1.5 중량% 및 잉크 90 ~ 95 중량%의 배합으로 이루어져, 광원의 조건에 따라 여러가지 색상의 파장이 구현가능한 액상의 혼합물을 적용함이 바람직하다.

감광액에 함유된 형광물질은 햇빛에 의해 색상이 변화되는 물질로서, 외관색이 무색 또는 색을 거의 띠지 않는 유기계와 무기계 모두 이용가능하고, 유기계의 경우 염료도 이용할 수 있고 외관색은 독특한 발광색상을 위해 비가시인 무색 또는 옅은 색, 흰색을 띠는 것이 효과적이다. 이러한 형광체로는 유기계로서 청색발광의 쿠마린계, 황색발광의 옥사지논계 등을 예로들 수 있고, 무기계로서는 청색발광의 Sr(PO₂ )Cl:Eu, 녹색발광의 Zn₂ GeO₂ :Mn, 적색발광의 Y₂ O₂ S:Eu계 등이 있으며, 잔광시간이 짧은 무색의 인광안료를 이용하는 것도 효과적이다.

감광잉크 제조를 위해 형광물질을 함유한 감광액을 혼합 조성함에 있어서는, 위와 같이 감광잉크의 100중량% 대비 4 내지 7중량%의 함량을 가지도록 혼합함이 바람직하다. 형광물질의 입자는 대체적으로 충분히 작기 때문에 콘크리트를 조성하는데 있어 큰 영향을 주지 않지만, 상기 함량이 감광잉크 100중량% 대비 4중량% 미만이면 빛에 의한 형광효과가 미비하며, 7중량% 를 초과하면 성형조건이 나빠지고 형광이 소광되는 현상이 발생할 우려가 있으므로, 상기한 범위 내에서 적절한 배합 함량을 채택함이 좋을 것이다.

산화방지제는 콘크리트 타설 시 철근의 산화 부식을 방지할 목적으로 첨가되는 물질이며 항산화제(抗酸化劑)라고도 한다. 이러한 산화방지제는 산화방지를 위해 일반적으로 널리 채택되는 페닐-β-나프틸아민 내지는 아미노산류의 천연 산화방지제가 사용가능하다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 잉크에는 색상 발현을 위해 천연색소가 더 포함될 수도 있다. 상기 천연색소는 감광잉크의 본연의 색을 결정짓는 요소로서 혼합되며, 예를 들어 노란색의 천연색소를 포함하여 감광잉크를 제조하게 되면, 최초 도포된 감광잉크의 색은 노란색을 유지하게 되며, 햇빛 및 그 햇빛의 세기에 의해 혼합된 상기 형광물질의 색이 변화하여 상기한 노란색을 바탕으로 변화된 형광물질의 색이 발현됨으로써, 두가지 색상이 상호 조화를 이뤄 콘크리트의 심미감을 보다 향상시킬 수 있다.

이하, 보다 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 작용, 효과에 대해 살펴보기로 한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으 로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

콘크리트 규격(골재크기-강도-슬럼프치)을 25-24-12로 하고, 배합기준 W/C비(물-시멘트 비) 50.0%, S/A(잔골재율, 전체골재의 부피에 대해 잔골재가 차지하는 부피의 비) 47.3%, 플라이 애쉬 치환율 7%로 설정하였다.

1㎥당 단위시멘트량 318㎏, 플라이 애쉬 24㎏, 굵은골재 942kg, 잔골재 845㎏, 물 145㎏, 혼화제 1.71㎏를 혼합 조성하고, 여기에 감광잉크 80kg을 추가하되, 상기 물의 양은 감광잉크의 추가량 만큼을 감하고 그 대신에 감광잉크를 물의 감량 만큼 혼합하여 시험배합을 실시한다. 즉, 시험배합 콘크리트 조성물에 있어 순수한 물의 양은 65kg인 셈이다.

상기 시험배합된 콘크리트 조성물을 이용하여 5cm 직경을 가진 대략 구형의 시편을 제작하였고, 시편에 조사되는 빛의 양을 조절하면서 상기 콘크리트 시편으로부터 발현되는 색상을 관찰해 보았다.

첨부도면 도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 시험배합하여 제작된 콘크리트 시편을 나타낸 사진들로서, 도 1은 빛을 제공하지 않았을 때의 시험배합에 의한 콘크리트 시편 외관을 나타낸 사진이며, 도 2는 대략 500Lux의 빛의 밝기를 가진 광원을 이용하여 콘크리트 시편에 빛을 30분간 조사한 뒤 콘크리트 시편의 외관을 나타낸 사진이다. 그리고 도 3은 대략 200Lux의 빛의 밝기를 가진 광원과 500Lux의 빛의 밝기를 가진 광원을 이용하여 콘크리트 시편 양측에 서로 다른 빛을 조사했을 경우의 콘크리트 시편 사진을 나타낸다.

첨부된 사진을 살펴보면, 빛을 받지 못한 콘크리트 시편의 경우 콘크리트 원색인 회색에 가까운 색깔을 보이며(도 1 참조), 빛을 받아 감광잉크의 발광기능이 발현된 콘크리트 시편의 경우에는 도 2 내지 도 3에서와 같이 도 1과 비교하여 뚜렷할 정도로 색상에 변화가 일어났음을 알 수 있고, 빛의 세기를 영역별로 달리한 시험결과를 보인 도 3의 콘크리트 시편을 통해서는 빛의 세기에 따라 콘크리트 시편의 색상이 달리 구현되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 빛의 수광량에 따라 색상이 변화하는 성질을 갖는 감광잉크를 콘크리트에 배합하는 방식만으로도 빛의 변화에 따라 변색 가능한 콘크리트 건축구조물의 구현이 가능하다. 즉, 정해진 색상을 지속적으로 표출하는 식상한 경관의 일반 건축구조물과 비교하여, 빛의 양에 따라 다양한 색상발현이 가능하므로, 콘크리트 건축구조물의 시각적 효과를 극대화 시킬 수 있을 뿐 아니라 별도의 마감처리 없이도 구조물 경관을 보다 아름답게 구현하는 것이 가능해진다.

또한, 시공 후 조명의 밝기를 조절하는 간단한 작업만으로도 건축구조물 외관 색상를 용이하게 변화시킬 수 있으므로, 건축구조물의 색상 표현 자유도 및 건축구조물의 외관미를 보다 극대화시킬 수 있다.

시공 형태에 따라서는 일반 건축구조물 뿐 아니라 건축구조물 외벽 광고 도안 또는 로고로서도 활용가능하므로, 경우에 따라서는 종래 페인트에 의한 광고형 로고 등을 대체가능한 경제적 효과 또한 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 빛을 제공하지 않았을 때의 본 발명의 실시예에 의한 콘크리트 시편을 나타낸 사진

도 2는 광원을 이용하여 콘크리트 시편에 빛을 30분간 조사한 뒤 콘크리트 시편의 외관을 나타낸 사진.

도 3은 서로 다른 빛의 밝기를 가진 광원을 이용하여 콘크리트 시편 양측에 서로 다른 빛을 조사했을 경우의 콘크리트 시편을 나타낸 사진.

Claims (5)

1. 콘크리트 전체 중량의 5.2 ~ 8%인 물과, 콘크리트 전체 중량의 13 ~ 26.09%인 결합재와, 콘크리트 전체 중량의 63.91 ~ 81.50%인 골재와, 콘크리트 전체 중량의 0.04 ~ 0.52%인 혼화제를 포함한 콘크리트에,

   상기 물 배합 중량의 30 ~ 100%를 감광잉크로 치환 혼합하여 조성하며,

   상기 감광잉크는, 외관색이 무색이며 빛이 조사됐을 때 발광하는 형광물질을 함유한 감광액 4 ~ 7 중량%와, 변색 방지를 위한 UV안정제 0.5 ~ 1.5 중량%와, 항산화를 위한 산화방지제 0.5 ~ 1.5 중량% 및 잉크 90 ~ 95 중량% 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감광성 콘크리트 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합재는,

   시멘트와, 플라이 애쉬 또는 슬래그 파우더 중 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 감광성 콘크리트 조성물.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광물질은,

   유기계 청색발광의 쿠마린계, 황색발광의 옥사지논계, 무기계 청색발광의 Sr(PO₂)Cl:Eu, 녹색발광의 Zn₂GeO₂ :Mn, 적색발광의 Y₂ O₂ S:Eu계, 잔광시간이 짧은 무색의 인광안료로 이루어진 군으로부터 적어도 하나이상 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 감광성 콘크리트 조성물.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 잉크에는 색상 발현을 위한 천연색소가 더 포함됨을 특징으로 하는 감광성 콘크리트 조성물.

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