KR101003384B1 - 토사유출 방지 겸 등산로 계단 - Google Patents
토사유출 방지 겸 등산로 계단 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 산업폐기물의 폐전선 피복을 이용하여 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 등산로 계단으로 사용되던 목재를 대신하여 사용함과 동시에 토사 유출을 방지할 수 있는 기능을 갖는 토사유출 방지 겸 등산로 계단으로서, 폐통신 케이블 또는 폐전력 케이블로 부터 탈피된 피복을 분쇄기를 이용하여 미립자로 분쇄하고, 그 미립자로 분쇄된 폐피복재와, 폴리에틸렌(PE)과, 펄라이트와, 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트를 일정비율로 혼합하여 일정온도에서 용융압출을 통해 얻음으로써, 등산로 계단의 파손 및 부패되는 문제를 해결할 수 있고 토사의 유출을 방지하며, 재생이 용이하지 않아 재활용도가 떨어지는 폐전선의 피복을 효율적으로 처리함으로써 자원의 재활용과 폐기물 처리에 따른 환경 개선의 기능을 갖는 폐전선 피복을 이용하여 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단에 관한 것이다.
폐전선, 등산로, 계단, 토사, 유출, 블록, 피복, 재생, 광물, 재활용
Description
본 발명은 산업폐기물의 폐통신 케이블 또는 폐전력 케이블의 피복을 활용하여 기존의 목재로 제조되던 등산로 계단, 토사 유출방지물을 대체할 수 있으며, 공원의 바닥면으로 활용할 수 있는 토사유출 방지 겸 등산로 계단에 관한 것이다.
일반적으로 등산로의 계단은 석재이거나 목재인 경우가 대부분으로, 석재의 경우 보행시 인체에 충격을 주어 근래에는 대부분이 목재로 교체되어 있는 실정이다. 그러나, 목재의 경우에는 그 특성상 외부에 노출되어 수분과 접촉하는 과정에서 부패가 되며, 부패된 곳을 중심으로 파손되어 보행자의 발목 등이 끼어 다치는 등의 문제를 일으키곤 한다.
이와는 별도로, 한국통신의 통신용 케이블, 한전의 전력용 케이블 또는 전선 가공업체에서 전선을 가공하는 중에 발생되는 폐전선으로서 그 폐기량은 상당하다.
상기 폐전선의 일반적인 처리과정을 살펴보면, 폐통신케이블의 경우, 폐전선을 수집하여 1차, 2차 분쇄 및 탈피과정을 거친다. 이 과정에서 폐 PE가 나오게 된다. 그리고, 분쇄 및 탈피과정을 거친 재료 들을 폐기물과 동으로 선별하게 된다. 상기 폐기물은 폐기처리되고, 상기 동은 전선 제조업체에서 재활용하게 된다.
그리고, 폐전력 케이블의 경우, 폐전선을 수집하여, 절단하고 탈피과정을 거친다. 이 과정에서 폐 PE, PP가 나오게 된다. 그리고 탈피과정을 거친 후에는 각 재료들을 폐기물과 동으로 구분하여 선별하고, 상기 폐기물은 폐기처리하고, 상기 동은 전선 제조업체 등 사용업체에서 재활용하게 된다.
상기 폐전선의 처리과정에서 절연재로 쓰이는 PP, PE, PVC등의 발생하게 되며, 상기의 절연재는 소각처리시 다량의 대기오염물질과 다이옥신이 발생되어 그 처리가 용이하지 않다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명자는 종래 등산로 계단 등의 문제점을 산업폐기물을 재활용하여 해소함으로써 등산로 계단의 기능을 향상시킴으로서 보행자의 안전성을 높일 수 있으며, 산업폐기물의 재활용에 따른 경제성과 환경오염을 줄일 수 있을 것이라는 점에 착안하여 본 발명의 완성에 이르게 되었다.
본 발명은 폐통신케이블 또는 폐전력 케이블로 부터 분리된 피복을 주재료로 하여, 폴리에틸렌(PE)과 발포성 광물을 혼합하여 제조된 것을 기존에 등산로에 사용되던 목재를 대신하여 사용함으로써 부패 및 파손 등의 없어 보행자의 안전과 사용수명을 장기화할 수 있고, 재생이 용이하지 않은 폐전선의 재활용도를 높여 경제성을 갖고, 폐기물 처리 측면에 있어서 환경을 개선할 수 있는 폐전선 피복을 이용하여 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폐통신케이블 또는 폐전력 케이블로 부터 탈피된 피복을 분쇄기를 이용하여 0.5 ~ 1mm의 미립자로 분쇄하고,
그 미립자로 분쇄된 폐피복재 70 ~ 85wt%, 폴리에틸렌(PE) 5 ~ 10wt%, 펄라이트 5 ~ 10wt%, 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트 중 선택되는 어느 1종 이상의 5 ~ 10wt%를 혼합하여 280 ~ 330℃에서 용융압출하여 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단인 것을 주요 기술적 구성으로 한다.
이하, 상기의 기술적 구성에 대해 더욱 상세히 살펴보고자 한다.
상기 폐피복재는 폐통신케이블 또는 폐전력 케이블로 부터 탈피된 피복을 분쇄기를 이용하여 0.5 ~ 1mm의 미립자로 분쇄하는 것으로서, 0.5mm 미만의 입자로 분쇄하기 위해서는 많은 에너지의 소모가 필요하고, 1mm를 초과하게 되는 경우에는 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 내구성이 떨어지거나, 성형성이 떨어질 수 있으므로, 상기 미립자의 크기는 0.5 ~ 1mm의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 폐피복재가 70wt% 미만인 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 성형성이 떨어질 수 있고, 85wt%를 초과하게 되는 경우에는 폐피복재의 이용율이 높아지는 점이 있긴 하나, 상대적으로 다른 성분의 사용량이 줄어들기 때문에 단열성 등 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 물리적 성질이 나빠질 수 있으므로, 상기 폐피복재는 전체 혼합물에 대해 70 ~ 85wt%의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌(PE)이 5wt% 미만인 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 성형성 및 내구성이 떨어질 수 있고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 폐피복재 등의 사용량이 상대적으로 줄어들어 재활용율이 떨어지거나, 광물질의 사용량이 줄어들어 단열효과등이 떨어질 수 있으므로, 상기 폴리에틸렌(PE)은 전체 혼합물에 대해 5 ~ 10wt%의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 펄라이트는 점성의 용암이나 마그마가 지표의 호수로 흘러들어 급격히 냉각되면서 형성된 휘발분이 농집된 비정질의 암석으로서, 흑요석(Obsidian), 진주암(Perlite), 송지석(Pitch-Stone)으로 불리워지는 광물이다.
상기 펄라이트의 주성분은 SiO2, Al2O3 로서 펄라이트 광물의 화학적 성분은 원석의 종류와 관계없이 유사한 것으로, 일반적으로 회색, 갈색, 청색의 색을 띠게 된다.
그리고, 물리적 측면에서의 펄라이트는 열에 의해 매우 기공이 많은 가벼운 물질 형태로 팽창 될수 있는 함수 화산성 유리질(Hydrated Volcanic Glass)로서 폭발성형시켜 팽창 펄라이트를 얻게된다.
본 발명에서 사용되는 펄라이트의 화학적 조성은 SiO2 71 ~ 75%, Al2O3 12 ~ 16%, K2O 1 ~ 4%, Na2O 2.5 ~ 5%, Fe2O3 0.15 ~ 1.5%, CaO 0.1 ~ 2.0%, MgO 0.2 ~ 0.5%의 함유을 갖는 것으로, 그 물리적 성질은 비중 0.15, 공극율 90%, 열전도율(kcal/mh℃) 0.03 ~ 0.05, pH 6.5 ~ 7.5, 조립율 2.94이다.
상기 펄라이트는 0.4mm 크기의 원석을 1,200℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨 것으로, 5wt% 미만으로 사용하게 되는 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 단열성이 떨어지고, 10wt%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 성형성이 떨어지므로, 상기 펄라이트는 전체 혼합물의 5 ~ 10wt%의 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 버미큘라이트(vermiculite)는 질석이라고 칭하는 것으로서 일반적으로 금운모나 흑운모의 변질산물인 함수운모를 말한다. 그 구조식은 Mx(Mg, Fe)6(Si8-xAlx)O2(OH)y·H2O(x는 1 ~ 1.4 y는 8, M은 교환성 양이온으로 Mg++, Ca++)의 형태를 가지며 흑운모와 비슷한 삽층 구조형 층상구조의 점토광물이다.
상기 버미큘라라이트는 흡수수와 층간수 및 결정수의 3가지 수분을 함유하고 있는 특유의 광물로서 층간에 두층의 물 층과 미량의 교환성이온이 있어 그 층간거리는 14.2Å이다. 그리고 버미큘라이트를 가열하게 되면, 결정 속에서 발생하는 수증의 압력 때문에 박리 팽창하게 된다.
본 발명에서 사용하는 버미큘라이트는 비중 2.3, 경도 1.5로 연질이며, 공극률은 53-64%, 융점 1,300℃이고, 열전도율이 0.05 kcal/mh℃인 것을 사용한다.
상기 버미큘라이트(vermiculite)는 0.4mm 크기의 원석을 1,250℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨 것을 사용한다.
상기 제올라이트는 3 ~ 20Å의 균일한 세공을 갖는 것으로, 비중이 2 ~ 2.4이고, 경도가 3.5 ~ 5.5인 것으로 원석을 0.4mm 크기의 원석을 750℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨 것으로, 상기 제올라이트 발포온도가 750℃를 초과하게 되는 경우에는 물성변화가 발생할 수 있고, 750℃ 미만인 경우에는 불완전한 발포로 인하여 충분한 공극율을 얻기 힘들게 되므로, 상기 발포온도는 750℃를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 세피오라이트(sepiolite)는 함수마그네슘규산염으로서 섬유상형태와 특이한 찬넬구조로서 특징지워지는 점토광물로서, 아주 높은 흡착능, 촉매성, 유동성, 건조고결성 및 소결성 등의 성질을 갖는다.
그리고, 세피오라이트는 건조되면 물에 뜰 정도로 다공질이고 가벼운 특성을 갖고 있어, 담배파이프, 흡수제, 방취제, 촉매제, 도료, 탈색제, 의약품, 담배필터 등으로 그 용도가 매우 넓다.
본 발명에서는 SiO2 54.04%, Al2O3 0.24%, Fe2O3 2.49%, MnO 0.02%, MgO 23.94%, CaO 0.09%, Na2O 0.07%, K2O 0.03%, H2O 19.08%의 성분구성을 갖는 세피오라이트를 사용하며, 0.4mm 크기의 원석을 1,250℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨 것을 사용한다.
상기 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트는 5wt% 미만으로 사용하게 되는 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 단열성이 떨어지고, 10wt%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 토사유출 방지 겸 등산로 계단의 성형성이 떨어지므로, 상기 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트는 전체 혼합물의 5 ~ 10wt%의 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폐피복재와, 폴리에틸렌(PE)와, 펄라이트와, 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트를 혼합한 후에는 그 혼합물을 280 ~ 330℃에서 용융압출함으로써 토사유출 방지 겸 등산로 계단이 제조된다.
상기 용융압출의 온도가 280℃ 미만인 경우에는 폐피복재, 폴리에틸렌 성분이 녹지않기 때문에 성형이 잘 이루어지지 않고, 또한 성형품의 내구성 등의 물리적 성질이 나빠질 수 있으며, 330℃를 초과하게 되는 경우에는 성형물의 내구성이 떨어질 수 있으므로, 상기 용융압출의 온도는 280 ~ 330℃의 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 폐전선 피복을 이용하여 제조된 토사유출 방지 겸 등산로 계단은 기존에 사용되던 목재를 대신하여 사용하는 것으로, 부패가 되지 않아 반영구적으로 사용할 수 있으며, 목재에 비해 시공이 간편하고 비용이 저렴하여, 등산로 계단 외에 공원바닥 형성시에도 사용이 가능하다.
그리고, 단열효과가 높으며, 곤란했던 폐전선의 피복물을 용이하게 재생하여 재활용함으로써 산업폐기물의 재활용에 따른 자원의 절약 등의 경제성과 산업폐기물의 처리에 따른 환경개선의 효과를 갖는다.
상기의 기술적 구성의 이해를 돕기 위해 보다 구체적인 내용을 실시 예를 통해 살펴보고자 한다.
실시 예 1
0.4mm 크기의 펄라이트를 1,200℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨다.
실시 예 2
0.4mm 크기의 버미큘라이트(vermiculite)를 1,250℃에서 급가열하여 20배로 팽창시킨다.
실시 예 3
폐전력 케이블로 부터 탈피된 피복을 분쇄기를 이용하여 1mm의 미립자로 분쇄한 후에, 그 미립자를 80㎏, 폴리에틸렌(PE) 10㎏, 실시 예 1의 펄라이트 5㎏, 실시 예 2의 버미큘라이트 5㎏을 혼합하여 295℃에서 용융압출하여 가로×세로×길이가 200mm×150mm×1000mm의 계단(1)을 제조한다.(도1)
상기 계단(1)은 기존의 등산로의 목재 계단을 대체할 수 있는 것으로, 토사유출방지 기능을 부가적으로 갖는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 등산로 계단 겸 토사유출 방지물을 도시한 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1 : 계단
Claims (3)
- 폐통신케이블 또는 폐전력 케이블로 부터 탈피된 피복을 분쇄기를 이용하여 0.5 ~ 1mm의 미립자로 분쇄하고,그 미립자로 분쇄된 폐피복재 70 ~ 85wt%, 폴리에틸렌(PE) 5 ~ 10wt%, 펄라이트 5 ~ 10wt%, 버미큘라이트, 제올라이트 또는 세피오라이트 중 선택되는 어느 1종 이상의 5 ~ 10wt%를 혼합하여 280 ~ 330℃에서 용융압출하여 제조된 계단(1)인 것을 특징으로 하는 토사유출 방지 겸 등산로 계단.
- 청구항 1에 있어서,펄라이트는 SiO2 71 ~ 75%, Al2O3 12 ~ 16%, K2O 1 ~ 4%, Na2O 2.5 ~ 5%, Fe2O3 0.15 ~ 1.5%, CaO 0.1 ~ 2.0%, MgO 0.2 ~ 0.5%의 화학조성을 갖는 것으로, 비중 0.15, 공극율 90%, 열전도율(kcal/mh℃) 0.03 ~ 0.05, pH 6.5 ~ 7.5, 조립율 2.94인 것을 특징으로 하는 토사유출 방지 겸 등산로 계단.
- 청구항 1에 있어서,버미큘라이트는 비중 2.3, 경도 1.5, 공극률은 53-64%, 융점 1,300℃, 열전 도율이 0.05 kcal/mh℃인 것을 특징으로 하는 토사유출 방지 겸 등산로 계단.
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