KR101094859B1 - 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 및 그의 제조방법 - Google Patents

이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 황토 또는 고령토 60-70중량%; 보명토 또는 규사 27-39중량%; 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 포함하는 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌제조용 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 재료로 하여 제조된 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 친환경 벽돌은 흡수율, 겉모양, 치수허용오차의 변화에는 영향을 미치지 않으면서도 이산화탄소에 대한 흡착능력이 매우 우수하면서도 지속적인 저감 효과를 나타낸다.

Description

이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 및 그의 제조방법{ECO-FRIENDLY BRICK REDUCING CARBON DIOXIDE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 황토 또는 고령토 60-70중량%; 보명토 또는 규사 27-39중량%; 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 포함하는, 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 제조용 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 재료로 하여 제조된 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
이산화탄소(CO2)는 전체 온실가스의 약 60%를 차지하고 지구 온난화 현상의 주된 원인으로서, 지구의 평균 기온을 상승시켜 해수면 상승을 초래하고 엘니뇨(EL-Nino) 현상과 같은 이상 기후의 발생을 증가시키고 있으며, 이러한 이상기후 현상은 각종 재해의 발생으로 귀결되어 커다란 재산 및 인명피해를 발생시키고 있다. 이에, 1994년 3월 "기후변화협약"이 발효된 이후로 이산화탄소 배출량 감축을 위한 국제적 노력과 규제가 이루어지고 있다.
최근에는 이산화탄소 배출 감소를 통해 얻어진 탄소배출권이 비싼 가격에 거래되기도 하여 지난해 시장 규모만 640억 달러에 달할 정도다. CO2 저감은 이처럼 지구온난화 방지라는 대의적 목적에 더해 막대한 금전적 가치까지 가지고 있다.
그러나, 에너지를 획득하기 위한 연료의 사용량 등은 계속적으로 증가하고 있는 상황으로, 이산화탄소의 발생량 자체를 줄이기는 쉽지 않다. 우리 나라의 경우, 전체 연료 사용량 중 화석 연료 의존도가 90％에 가까우며 온실가스 배출이 꾸준히 증가하고 있는 바, 이산화탄소 배출량을 감축하는 방안의 마련이 시급한 상황이다.
이산화탄소를 감축 및 제어하는 방법으로는 물리·화학적 제어 방법, 생물학적 고정화 방법, 해양 저장법 등이 사용되고 있는데, 물리·화학적 제어 방법은 화석연료를 많이 사용하는 화력발전소나 화학공업 관련 공장에서 이산화탄소를 분리, 회수하는 방법으로서 화학 흡수법, 막분리 기술 등을 사용하고 있으나,이는 초기 설비 투자비용 및 운영비가 많이 들고, 부식 및 폐수처리 등의 심각한 문제가 발생한다. 또한, 생물학적 방법은 자연계의 탄소 순환을 이용하는 것으로 예를 들면, 광합성을 통해 이산화탄소를 고정화하는 미세조류를 고농도 및 대량으로 배양하는 연구가 진행되어 왔으나 설치비 및 운영비용이 비싸고, 대규모 설치가 어려운 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있다. 따라서, 현재까지 효율성, 경제성, 산업적 활용가치 및 현장 적용성 면에서 만족할 만큼 획기적인 이산화탄소 배출 저감 기술은 개발되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 건설자재의 경우 이산화탄소 저감 제품에 대한 개발이 매우 미흡하고, 현재 개발된 이산화탄소를 저감할 수 있는 대부분의 기능성 건설자재 또한 흡수율이 매우 낮으며 기공률에만 의존하므로 단기간에 이산화탄소의 흡착평형으로 인해 이산화탄소 저감기능이 1회성에 그치는 경우가 많아, 이산화탄소를 지속적으로 저감시키기 위해서는 2차적인 이산화탄소 분리기술이 필요하게 되어 추가비용이 발생하는 문제가 있다.
특히, 벽돌의 경우 고대로부터 건축시 중요한 자재로 사용되어 왔으나, 최근 건물을 지을 때 각종 건축자재에서 유독가스 및 오염물질이 배출되는 문제가 알려지면서, 황토 및 활성탄의 흡착성능을 활용하여 건축자재에서 배출되는 유독가스 등을 흡착하고자 하는 많은 연구와 시도가 있어 왔다. 황토는 다량의 탄산칼슘을 함유하여 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있으며, 분해력, 자장력, 및 흡수력과 함께 원적외선을 내뿜는 특성으로 인해 황토를 포함한 건축자재는 습도조절, 항균 및 방충, 공기정화, 탈취, 보온 등 다양한 효과가 있음이 인정되고 있다.
그러나, 이산화탄소를 지속적으로 저감시킬 수 있는 기능이 뛰어난 효과적인 친환경적 황토벽돌은 아직까지 개발된 바가 없다. 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 건축자재를 개발하고자 할 경우, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서는 초기 투자비용이 많이 발생하는 특수 공정과 이산화탄소 저감 기능이 1회성에 그치는 건설자재가 아닌, 어느 곳에서나 사용 가능하고 기존의 황토벽돌과 유사한 값으로 제조 가능하며, 다양한 색상과 표면광택을 발현하며, 이산화탄소를 지속적으로 저감하는 효과 또한 뛰어나야 한다.
이에, 본 발명자는 종래 문제점을 개선하고 이산화탄소를 지속적으로 저감시킬 수 있는 벽돌을 제조하기 위해 연구를 거듭한 결과, 황토벽돌의 주원료인 황토 또는 고령토와 보명토(규사)에 이산화탄소 저감 기능이 있는 특정 광물을 일정한 비율의 조성비로서 배합하여 제조한 벽돌이 이산화탄소에 대한 흡착능력이 매우 우수하면서도 지속적인 저감 효과를 나타내며, 황토벽돌 원료에 포함되어 있는 산화철과 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 원소결합의 변화로 인한 황토벽돌 고유의 색상이 아닌 다양한 색상과 표면광택을 발현하는 것을 밝히고, 본 발명을 완성하였다. 따라서, 본 발명은 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 기능성 건설자재를 제공함으로써, 지구 온난화를 방지하고 건설물을 구성하는 재료 자체에 이산화탄소를 저감시키는 기능을 부여할 수 있게 되었다.
본 발명의 목적은 황토 또는 고령토 60-70중량%; 보명토 또는 규사 27-39중량%; 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 포함하는 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌제조용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 재료로 하여 제조된 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 이산화탄소 저감 기능을 하는 친환경 벽돌을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 황토 또는 고령토 60-70중량%; 보명토 또는 규사 27-39중량%; 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 포함하는 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌제조용 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 "황토"는 주로 가는 모래로 되어 있고 다량의 탄산칼슘을 가지고 있다. 이 탄산칼슘에 의해 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 물을 가하면 찰흙으로 변한다. 황토의 성분에는 석영, 장석, 운모 및 방해석 등이 있어서 이들 물질이 철분과 함께 산화작용을 받아 여러 가지 색깔을 띄게 된다. 이러한 황토는 분해력, 자정력, 그리고 황토에서 내뿜는 원적외선, 항균, 방충, 공기정화 및 탈취 등의 다양한 친환경적인 성질을 갖고 있다.
본 발명에서 상기 "고령토"는 물이나 탄산 등의 화학적 작용으로 인해 바위와 돌이 분해되어 생긴 점토로, 주광물은 카올리나이트와 할로이사이트이며, 원적외선과 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있다. 고령토(백토)의 경우, 실리카 성분은 벽돌의 뼈대 역할을 하고 알루미나 성분은 내화성을 부여하여 소성범위를 넓게하는 작용하여 내화성을 부여할 뿐만 아니라, 화학 작용, 마모 및 열충격에 대한 저항성이 우수한 성격이 있다. 고령토(흑점토)의 주성분은 함수 알루미나 규산염광물의 집합체로서, 점토는 입도가 미세하여 물에 풀었을 때 부유할 수 있어야 하고, 수분을 가하면 가소성이 발현되는 성질이 있다. 또한, 건조하면 굳어져 강성을 나타내고 고온으로 소성하면 굳게 소결되는 특성이 있다.
본 발명에 있어 상기 친환경 벽돌제조용 조성물은 총 중량을 기준으로 황토 또는 고령토 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 황토의 유용한 효과가 미미하고 소성강도가 약하여 건축용 재료로서 취약한 문제점이 있고, 황토 함량이 70 중량%를 초과한 경우에는 건조 및 소성시 소지의 휨, 표면크랙 등의 변형이 발생되며, 흡수율이 낮아지고 제품으로써의 형태가 이뤄질 수 없다.
본 발명에서 상기 "보명토"는 배수와 보수력이 매우 양호한 것으로서 황토 또는 고령토와 함께 배합된 경우 수축을 방지시키는 역할을 하고 표면 강도를 높여 연마를 가능하게 해주므로, 건조 및 소성시 균열과 틀어짐이 방지되어 황토 또는 고령토를 원하는 형태 및 크기의 판재로 성형할 수 있다. 또한, 규사도 조성물에서 보명토와 마찬가지의 기능을 한다.
본 발명에서 상기 "규사(quartz sand)"는 무수규사인 이산화규소(SiO2)성분을 가진 석영알갱이로 된 모래로서, 천연규사 또는 인조규사일 수 있다. 상기 규사는 상기 범위 내로 포함되어 조성물의 물리적, 화학적 강도를 향상시키는 장점이 있다. 특히 천연규사는 석영을 함유하고 있는 암석이 풍화되어 형성된 것으로 모암이 풍화되어 점토분이 물에 씻겨 없어져 석영립만 잔류한 잔류규사(산규사)와 석영립이 하천수에 휩쓸려 비중의 차이로 퇴적되어 형성된 퇴적규사(해안규사)가 있다. 또한, 본 발명의 조성물에 포함되는 규사는 가격이 저렴하고 단단하며 불활성, 탄력성 및 패각상 깨짐면 등의 특성을 가지고 있으며 둥근모양의 입자를 가지고 있다.
본 발명에서 상기 "이산화탄소 저감 기능이 있는 광물"은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 산화마그네슘, 제올라이트, 코라이트(Colite), 활성탄 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 바람직하게, 상기 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물은 경제성과 효율성이 가장 우수한 탄산나트륨 또는 산화칼슘일 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에 사용된 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 물리적 특성은 표 2에 나타난 바와 같다.
또한, 본 발명에 따른 벽돌 제조용 조성물의 조성비율은 하기 표 1과 같으며, 상기 조성물을 사용하여 황토 벽돌 또는 고령토 벽돌을 제조할 수 있다.
[표 1] 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 친환경적인 벽돌의 조성표
Figure 112011052889682-pat00001
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 친환경적 벽돌 제조용 조성물을 재료로 하여 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 조성비를 달리하여 제조된 벽돌은 흡수율, 겉모양, 치수허용오차의 변화에는 영향을 미치지 않으면서도 1회성에 그치는 것이 아닌 이산화탄소의 지속적인 저감 효과를 나타내었다. 또한, 본 발명에 따른 벽돌은 비표면적과 기공률의 면에서 기존 황토벽돌보다 우수한 결과를 가짐을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 조성물은 이산화탄소 저감기능은 유지하면서 벽돌의 물성을 향상시키기 위해 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 무기가소제로서 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트 및 폐백토로 구성되는 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 조성물을 재료로 하여 제조된 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌을 제공한다.
본 발명의 친환경 벽돌은 황토 벽돌 또는 고령토 벽돌일 수 있으며, 이들 벽돌은 토목 내지 건축 공사 재료용으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경적 벽돌은 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물을 첨가함에 따라 황토벽돌의 흡수율, 겉모양, 치수허용오차의 변화에는 영향을 미치지 않으며, 기존의 황토벽돌과 유사한 값으로 제조 가능하고, 황토벽돌 원료에 포함되어 있는 산화철과 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 원소결합 변화로 인한 황토벽돌 고유의 색상이 아닌 다양한 색상과 표면광택을 발현하며, 이산화탄소의 지속적 저감 기능을 부여하는 효과를 창출할 수 있다.
본 발명의 상기 조성물을 재료로 하여 벽돌 이외에도, 판넬, 보드재 등 건축용 내장재를 제조할 수 있다. 본 발명의 벽돌은 외장벽돌, 내장벽돌, 도예벽돌, 벽돌타일, 이형벽돌, 맞춤벽돌 및 바닥벽돌 등이 있으며, 또한 상기 외장 벽돌은 보도, 차도, 공원, 주차장, 정원 포장용 깔벽돌, 바닥벽돌 등을 포함한다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 (a) 황토 또는 고령토 60-70중량%, 보명토 또는 규사 27-39중량% 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계; (c) 상기 성형물을 건조기에서 50-100℃로 50-60시간 동안 건조시키는 단계; (d) 상기 건조된 성형물을 600~800℃에서 12~14시간 동안 예열시키는 단계; 및 (e) 상기 예열된 성형물을 1000~1300℃에서 20~30시간 동안 소성시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 (a) 공정은 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물을 첨가하기 전에 제토 공정을 거쳐서 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 황토 또는 고령토와 보명토 또는 규사를 혼합한 원료를 1차 분쇄기에서 평균입경이 1.0 - 2mm, 바람직하게 1.2 - 1.5mm가 되도록 분쇄하여 SILO에서 20일간 저장하여 숙성시킨 후, 엑스카베이터(excavator)를 이용하여 상기 원료를 채굴한 다음, 정량공급기를 통과시키고, 다시 2차 분쇄기에서 평균 입경이 바람직하게 1.0mm 이하가 되도록 원료를 분쇄한 다음, 스크린 믹스기 또는 더블사프트믹스기에서 혼합 및 수분 조절을 하는 단계를 거친 후에, 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물을 첨가할 수 있다.
상기 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 산화마그네슘, 제올라이트, 코라이트(Colite), 활성탄 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 바람직하게, 상기 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물은 탄산나트륨 또는 산화칼슘일 수 있다.
그런 다음, (b) 단계에서 진공압출성형기를 사용하여 진공상태에서 54㎥/h의 토출하여 벽돌 형상으로 압출성형한 성형물의 토압을 2.1-2.4㎫로 만든 후 소성전 수분 조절을 위해 50-100℃로 50-60시간 건조시키는 (c) 단계를 거친 후 600-800℃에서 12-14시간 예열하고, (e) 단계의 소성 공정을 거친 후 냉각시켜 벽돌을 완성할 수 있다. 상기 (e) 단계에서는 예열된 성형물을 1000-1300℃에서, 20-30시간 동안 소성시킬 수 있으며, 바람직하게는 1100-1250℃에서 20-28시간 소성시킬 수 있다. 이때, 상기 성형물을 1000℃ 미만 또는 1300℃를 초과하는 온도로 소성할 경우, 소성이 충분히 이루어지지 않거나 과소결되어 제조되는 벽돌의 물성이 저하되는 문제점이 있으므로, 1000~1300℃의 온도에서 소성시키는 것이 바람직하다.
상기 제조방법은 또한 혼합물에 첨가제를 더 첨가시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 상기에서 기술한 바와 같다.
또한, 상기 제조공정에 있어서, 황토벽돌 주원료인 황토 또는 고령토, 보명토(규사), 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물을 배합할 때 이들의 비율을 달리하여 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 기능이 우수하면서 경제적인 배합비와 황토벽돌 고유의 색상이 아닌 다양한 색상과 표면광택 발현을 도출할 수 있다. 즉, 벽돌 주원료인 황토 또는 고령토와 보명토(규사)의 비율을 낮추고 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 비율을 높이는 방법으로 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 기능을 경제적이고 황토벽돌 고유의 색상이 아닌 다양한 색상과 표면광택을 발현하는 가장 우수한 배합비를 선택하여, 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌을 제조할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소를 저감시키는 친환경 벽돌 조성물, 이에 의한 황토벽돌 및 고령토 벽돌은 흡수율, 겉모양, 치수허용오차의 변화에는 영향을 미치지 않으면서도 이산화탄소에 대한 흡착능력이 매우 우수하면서도 지속적인 저감 효과를 나타내므로, 지구 온난화를 방지하고 건물을 구성하는 재료 자체에 이산화탄소를 저감시키는 기능을 부여할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 종래의 황토벽돌의 겉모양을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토 벽돌의 제조
건축용 벽돌용으로 배합, 분쇄된 황토 60중량%와 보명토 39중량%에, 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물을 0.5중량%, 1중량%, 3중량%으로 조성비를 달리하여 혼합하였다. 상기 혼합물을 진공압출성형기를 사용하여 진공상태에서 54㎥/h의 토출하여 벽돌 형상으로 압출성형한 성형물의 토압을 2.1㎫로 만든 후에 80℃로 55시간 건조시켰다. 그런 다음, 상기 건조된 성형물을 800℃에서 14시간 동안 예열한 후 1125℃에서 20시간 동안 소성시킨 후 냉각시켜 건축용 황토벽돌을 제조하였다. 또한, 상기 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물로서, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 산화마그네슘, 제올라이트, 코라이트(Colite), 수산화나트륨, 활성탄 및 산화칼슘을 각각 사용하였다. 이러한 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 평균입자크기 및 물리적 특성을 하기 표 2에 나타난 바와 같다.
[표 2] 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물의 물리적 특성
Figure 112011052889682-pat00002

실시예 2: 본 발명에 따른 황토 벽돌의 물성 조사
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 겉모양을 비교하기 위하여 길이 70㎜, 너비 50㎜, 두께 15㎜의 동일한 시편의 겉모양을 육안으로 확인하였으며, 그 결과는 도 1에 나타난 바와 같다. 또한, 실시예 1에서 제조된 본 발명에 따른 황토벽돌과 기존의 황토벽돌의 물성을 비교 조사하였다.
(1) 황토벽돌의 수축율 조사
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 수축율을 비교하기 위하여, 길이 70㎜, 너비 50㎜, 두께 15㎜로 동일한 조건하에서 제조하여 KS L 4004 : 1997(도자기용 점토의 건조수축과 소성 수축율 측정방법)을 적용하여 길이 수축률과 부피 수축률을 5회 시험 후 평균값을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 3와 같다.
[표 3] 기존 황토벽돌과 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 첨가율에 따른 수축율 비교(%)
Figure 112011052889682-pat00003

(2) 황토벽돌의 흡수율 조사
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 흡수율을 비교하기 위하여 길이 70㎜, 너비 50㎜, 두께 15㎜의 동일한 시편으로 KS L 4201 : 2008(점토벽돌)을 적용하여 흡수율을 5회 시험 후 평균값을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 4와 같다.
[표 4] 기존 황토벽돌과 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 첨가율에 따른 흡수율 비교(%)
Figure 112011052889682-pat00004

실시예 3: 본 발명에 따른 황토벽돌의 이산화탄소 저감 성능 비교
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 이산화탄소 저감 성능을 비교하기 위하여 길이 70㎜, 너비 50㎜, 두께 15㎜의 시편으로 이산화탄소 저감 성능실험을 하였다. 이산화탄소 농도감소율 실험은 일본공업규격 JIS R 1701(가스백 A법)을 응용하여 테드라백(Tedlar bag, 5㎘)에 이산화탄소와 산소를 혼합하여 3㎘를 제조하고, 초기농도를 각각 1000PPM으로 동일하게 유지하였으며, 이산화탄소의 농도감소량은 가스검지관법을 이용하여 60분 간격으로 180분 동안 측정한 것을 1회로 하여 각 실험마다 새로운 시편으로 3회 측정 후 평균값을 나타내었으며, 그 결과는 하기 표 5와 같다. 상기 테드라백에 아무것도 넣지 않고 상기와 동일한 방법으로 시험한 결과를 Blank로 하였다.
[표 5] 기존 황토벽돌과 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 첨가율에 따른 이산화탄소 농도감소율(%)
Figure 112011052889682-pat00005

실시예 4: 본 발명에 따른 황토벽돌의 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 성능의 비교
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 성능을 비교하기 위하여 길이 70㎜, 너비 50㎜, 두께 15㎜의 시편으로 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 성능실험을 하였다. 이산화탄소의 지속적인 농도감소율 실험은 일본공업규격 JIS R 1701(가스백 A법)을 응용하여 테드라백(5㎘)에 이산화탄소와 산소를 혼합하여 3㎘를 제조하고, 초기농도를 각각 1000PPM으로 동일하게 유지하였으며, 이산화탄소 농도감소량은 가스검지관법을 이용하여 30분 간격으로 180분 동안 측정한 것을 1회로 하여 각 실험마다 동일한 시편으로 5회 측정했다. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었으며, 하기 표 7은 실시예 3의 결과에서 이산화탄소의 평균 농도감소율이 가장 우수한 원료를 세부적으로 나타낸 것이다. 상기 테드라백에 아무것도 넣지 않고 상기와 동일한 방법으로 시험한 결과를 Blank로 하였다.
[표 6] 기존 황토벽돌과 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌의 지속적 이산화탄소 농도감소율(%)
Figure 112011052889682-pat00006

상기 표 6의 결과는 헨리의 법칙을 적용하여 이론적으로 설명할 수 있다. 이산화탄소를 지속적으로 저감시킬 수 있는 황토벽돌의 경우 일정 수분을 항상 보유하고 있으므로 헨리의 법칙에서 설명하고 있는 수분에 의해 이산화탄소가 지속적으로 용해된다는 이론으로 이산화탄소를 지속적으로 저감시킬 수 있는 황토벽돌의 기능을 이론적으로 입증할 수 있으며, 일본공업규격 JIS R 1701(가스백 A법)을 응용한 실험으로도 이산화탄소를 지속적으로 저감시킬 수 있는 결과를 도출하였다.
[표 7] 기존 황토벽돌과 이산화탄소 저감 광물 첨가율에 따른 이산화탄소 농도감소율 측정 결과(%)
Figure 112011052889682-pat00007

실시예 5: 본 발명에 따른 황토벽돌의 이산화탄소의 지속적인 저감 성능과 비표면적의 관계
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 이산화탄소를 저감시킬 수 있는 요소 중 가장 기초적 방법인 비표면적에 대한 시험을 비표면적 및 기공도 분석기(경북대학교 공동실험실습관)를 사용하여 측정했다. 비표면적 및 기공도 분석기는 미국 Quantachrome nova2000&autosorb-1-c로 측정하였으며 시험조건은 동일하게 상온 150℃, 질소가스를 이용하여 비표면적을 분석하였다. 그 결과를 표 8에 나타냈다.
[표 8] 기존 황토벽돌과 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌의 비표면적 측정 결과
Figure 112011052889682-pat00008

실시예 6: 본 발명에 따른 황토벽돌의 이산화탄소의 지속적인 저감 성능과 기공률의 관계
실시예 1과 같은 방법에 의해 제조된 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌과 기존 황토벽돌의 이산화탄소를 저감시킬 수 있는 요소 중 가장 기초적 방법인 기공률에 대한 시험을 기공률 분석기(경북대학교 공동실험실습관)를 사용하여 측정했다. 기공률 분석기는 미국 Micromeritics의 AutoPore IV 9520이며, 시험조건은 수은충전압력 0.50psi, 평균압력은0.10～60000.0psi, 기공 크기는 지름 360 - 0.003㎛, 관입된 수은량 측정은 Scanning & Equilibration으로 기공률을 분석하였다. 그 결과를 표 9에 나타내었다.
[표 9] 기존 황토벽돌과 이산화탄소를 지속적으로 저감시키는 황토벽돌의 기공률 측정 결과
Figure 112011052889682-pat00009

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. (a) 황토 또는 고령토 60-70중량%, 보명토 또는 규사 27-39중량% 및 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물 0.5-3중량%을 혼합하는 단계;
    (b) 상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계;
    (c) 상기 성형물을 건조기에서 50-100℃로 50-60시간 동안 건조시키는 단계;
    (d) 상기 건조된 성형물을 600~800℃에서 12~14시간 동안 예열시키는 단계; 및
    (e) 상기 예열된 성형물을 1000~1300℃에서 20~30시간 동안 소성시키는 단계를 포함하는, 이산화탄소 저감 기능을 갖는 친환경 벽돌의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이산화탄소 저감 기능이 있는 광물은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 산화마그네슘, 제올라이트, 코라이트(Colite), 활성탄 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 벽돌 제조방법.
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CN107721378A (zh) * 2017-11-15 2018-02-23 山西聚义宝鑫新材料有限公司 具有净化空气功能的黄色环保路面砖

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