KR101097120B1

KR101097120B1 - 투수형 현무암 인조 판석과 그 제조방법

Info

Publication number: KR101097120B1
Application number: KR1020100010741A
Authority: KR
Inventors: 한동호
Original assignee: 한동호
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-12-22
Also published as: KR20110091088A

Abstract

본 발명은 투수형 현무암 인조 판석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 현무암의 표면 질감 및 문양을 모방한 표면부를 성형하는 동시에 상기 표면부에 현무암의 기공을 표현하도록 형성된 다수의 관통구멍들이 본체부 내 골재들 사이에 형성된 미세 공극들과 연결되도록 하여 상기 관통구멍들과 미세 공극이 물을 투과시킬 수 있는 경로를 형성하도록 제조함으로써, 현무암의 자연적인 표면 질감과 문양을 가지면서 물(빗물 등)을 투과시킬 수 있는 투수성을 가지도록 한 투수형 현무암 인조 판석 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 투수형 현무암 인조 판석에 의하면, 지하수 고갈 및 도시 사막화의 문제를 해결할 수 있고, 특히 상기 골재로서 건축폐기물로부터 나오는 재생골재를 사용하는 경우 보다 친환경적인 투수형 현무암 인조 판석을 제공할 수 있게 된다.

Description

투수형 현무암 인조 판석과 그 제조방법{Method for manufacturing artificial stone}

본 발명은 인조 판석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현무암의 표면 질감과 문양을 가지는 인조 판석과 상기 인조 판석을 제조하는 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 현무암은 용암류로부터 산출된 암석이다. 즉, 화산활동으로 만들어진 물질에는 물, 연기, 재, 그리고 녹아 있는 물질 등이 있으며, 이렇게 녹아 있는 물질이 지표면 밖에서 굳어져 만들어진 화산석이 바로 현무암이다.

현무암은 국내에서는 주로 제주도 및 울릉도, 강원도 철원지역에 분포되어 있는데, 외관상으로는 세립이면서 치밀하게 보이지만 다공질로 되어 있고 회흑색 내지 흑색을 띤다. 또한 성질이 굳기 때문에 건축 재료로도 널리 쓰이고 있는 천연석이다. 현무암의 표면에 형성된 다공 구조는 마그마가 지표면 밖으로 나올 때 여러 가지 가스가 빠져나간 자국으로 생성된 구조이다.

현재 현무암은 건축자재 및 관광 상품을 만드는데 많이 사용되고 있으며, 특히 제주도와 같은 관광지에서는 현무암 자체를 벽체나 담, 도로 바닥, 조형물, 기타 인공물이나 건축물 등을 축조하는데 널리 사용하고 있다. 이는 관광산업의 특수성과 함께 천연 현무암의 수려한 미관과 우수한 강도 및 내구성에 기인한다.

그러나, 천연 현무암은 원석의 채취 및 가공 등의 면에서 흙을 구워서 만든 제품(흙벽돌과 같이 흙을 성형 후 열 가공하여 만든 제품)이나 콘크리트 제품에 비해 훨씬 비싸고, 원석의 크기에 따라 가공되는 제품, 자재, 축조물의 사이즈도 제한을 받는 단점이 있다.

또한 현무암 자체를 벽체나 담 또는 도로 바닥, 그 밖의 건축자재나 관광상품, 조형물, 인공 축조물 등 다양한 재료로 계속 사용함에 따라서, 현재 현무암은 수요에 비해 공급이 매우 부족한 상태에 있고, 원석의 외부 유출이 어려워 산지 이외의 지역에서는 현무암을 건축자재로 사용하기가 쉽지 않다. 특히, 천연석의 무계획적인 채취로 인해 자연 상태의 현무암이 고갈될 위기에 처해 있는 것이 현실이다.

또한 환경 친화적인 입장에서 볼 때 원석을 채취하는 과정에서 자연환경의 훼손이 불가피하고, 원석의 가공 시에도 다량의 석분이 발생하여 환경문제를 야기하게 된다.

따라서, 천연 현무암을 대체하여 천연 현무암에 최대한 가까운 외양 및 질감을 지니면서도 저렴한 비용으로 제조가 가능하여 자연환경의 훼손을 최소화할 수 있는 인조 현무암의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 점은 천연 현무암을 특산품으로 하는 제주도와 같은 관광지에서 그 필요성이 더욱 절실하다.

현재 현무암을 건축재료로 사용하는 몇 가지의 예를 들어 보면, 현무암을 자연상태로 채취한 뒤 그대로 높게 쌓아 벽체나 담을 축조하기도 하나, 안료의 첨가, 에폭시 수지의 첨가, 고온의 열처리 등을 거친 고급 건축석재로 상품화하여 제공하기도 하며, 건축석재로서의 강도나 방수성, 광택성 등을 보강하기 위해 유약 및 열처리 가공 등을 거친 제품들이 출시되고 있다.

그러나, 이러한 건축자재의 제조를 위해서는 적지 않은 천연 현무암이 사용되어야 하므로 대량 생산에 많은 제약 및 어려움이 있는 것이 사실이다. 그 밖에 천연 현무암을 사용하지는 않으나, 그것의 외형과 질감을 모방한 다양한 건축자재가 개발되어 사용되고 있다.

가장 간단한 예로는 현무암의 외형과 질감을 모방한 섬유 강화 플라스틱 내장재를 사용하거나, 섬유 강화 플라스틱 표면에 현무암 원석을 붙이는 방법 등이 있다. 섬유 강화 플라스틱 내장재의 경우 시각적인 효과를 유사하게 만들 수는 있지만 그 질감은 묘사할 수 없으며, 주로 실내 장식용 내장재로만 사용하고 실외의 벽체나 담과 같은 실외 자재로는 사용하지 않고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 현무암이나 화강암 등 외형 및 질감을 모방하려는 화산석의 원석을 가공한 뒤 그로부터 몰드를 제작하고 이 몰드를 성형틀, 즉 제품 성형을 위한 금형으로 사용하여 벽체나 담, 도로 바닥, 조형물, 기타 인공물이나 건축물 등의 자재를 성형 제작하는 방법이 제시된 바 있다.

일 예로서, 석고, 실리콘, 우레탄, 연질 PVC 등을 사용하는 공정을 거쳐 제작한 금형(몰드/성형틀)의 성형부 내측으로 몰탈을 투입한 뒤 건조 및 경화함으로써 제작할 수 있는데, 성형부 내측면이 화산석의 표면 형태와 같은 질감을 가지도록 금형이 제작되었으므로, 성형부 내측면에 의해 성형되는 자재 표면에는 화산석의 외형과 질감이 그대로 표현되게 된다. 이렇게 하여 화산석의 외형과 질감을 그대로 간직한 인조석이 제조될 수 있게 된다. 이러한 인조석은 판재의 형상, 즉 소정 두께를 가지는 판석으로 제조하는 경우 보도 판석 등과 같은 도로 바닥 자재로 유용하게 사용될 수 있다.

그러나, 현무암 등의 원석 가공품이나 상기한 인조 보도 판석은 사용시 외양 및 질감의 외관 측면에 있어서는 어느 정도 품질을 만족시켜 주고 있으나 기능적인 친환경적 측면에서는 석재판으로서의 기능을 넘어서지 못하고 있고, 시공방법 또한 콘크리트 바닥에 시멘트 붙임 방법에 준하여 시행하고 있는 실정이다.

특히, 인도나 주차장, 광장 등의 공간에서 기존의 원석 가공품이나 인조 판석을 바닥 자재로 사용하여 시공하게 되면 빗물의 침투를 완전히 막아 도시의 지하수를 고갈시키는 원인이 된다. 이는 도시의 사막화 현상을 유발하여 수목의 식생에 심각한 영향을 줌으로써 제2의 환경 파괴 요인이 되고 있는 바, 이를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

이에 투수형 포장재와 투수형 블록이 개발되어 사용되고 있지만 표면의 미려함과 자연적인 석재가 주는 질감에는 미치지 못하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 현무암의 표면 질감 및 문양을 가지면서도 물을 투과시킬 수 있는 투수성 기능을 가짐으로써 바닥 자재로 사용시 지하수 고갈 및 도시 사막화 유발 등의 문제점을 해결할 수 있고, 건축폐기물로부터 나오는 재생골재 등을 혼합 사용하여 제조함으로써 보다 친환경적인 특성을 가지는 투수형 현무암 인조 판석을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 제주도 건설현장의 터파기 공사에서 나오는 현무암이나 건축자재로 현무암을 가공 생산하는 중에 발생하는 폐기용 현무암을 부수어 얻게 되는 현무암 재생골재, 석분을 주원료로 하여 이를 시멘트와 색소, 기타 시멘트 혼화재와 혼합 재구성하여 생산할 수 있는 투수형 현무암 인조 판석 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 표면에 구멍들이 형성된 현무암 원석을 가공하여 현무암 판석을 제작하는 단계와; 상기 현무암 판석을 사용하여 케이스 형상의 성형몰드를 제조하되, 상기 성형몰드의 내부 바닥면에 현무암 판석의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성되도록 제조하는 단계와; 상기 성형몰드의 내부에 표면부 성형용 표면몰탈을 투입하여 상기 돌기들의 선단이 노출될 수 있는 높이로 충전함으로써 표면부를 성형하는 단계와; 상기 표면몰탈의 양생 후 표면몰탈 위로 골재가 포함된 본체부 성형용 본체몰탈을 투입, 충전하여 본체부를 성형한 뒤 양생하여 일체의 표면부와 함께 탈형하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 표면부가 상기 본체부에 적층된 상태에서 상기 성형몰드의 돌기들에 의해 형성된 상기 표면부의 관통 구멍들이 상기 본체부의 공극들과 연결되면서 투수 기능을 가지도록 제조하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 성형몰드를 제조하는 단계는, 상기 현무암 판석의 둘레를 따라 현무암 판석의 둘레면과 이격되도록 틀 부재를 설치하는 단계와; 상기 틀 부재의 내부에 1차 몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 내부 바닥면에 상기 현무암 판석의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성된 케이스 형상의 1차 몰드를 제조하는 단계와; 상기 1차 몰드의 내부에 중간몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 상기 현무암 판석과 동일한 표면 질감 및 외형으로 그 표면에는 구멍들이 형성된 중간몰드를 제조하는 단계와; 상기 중간몰드의 둘레를 따라 중간몰드의 둘레면과 이격되도록 틀 부재를 설치하는 단계와; 상기 중간몰드의 둘레를 따라 설치된 상기 틀 부재의 내부에 성형몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 내부 바닥면에 상기 중간몰드의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성된 성형몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.

여기서, 상기 골재는 10 ~ 25 m/m 굵기의 골재를 사용할 수 있고, 바람직하게는 상기 골재로 폐기물로부터 나오는 재생골재를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 본체몰탈은 상기 골재와 함께 폐유리 알갱이를 더 포함하는 것일 수도 있다.

또한 본 발명은, 골재를 포함하는 본체몰탈로 성형되어 골재들 사이에 미세 공극이 형성된 본체부와; 표면몰탈로 성형되어 상기 본체부에 적층 형성된 표면부;를 포함하여 구성되고, 상기 표면부에는 현무암의 표면 질감과 문양이 표현되는 동시에 관통 구멍들이 형성되며, 상기 관통 구멍들이 상기 본체부 내의 골재들 사이에 존재하는 미세 공극과 연결되어 물의 침투 경로를 형성함으로써 표면부와 본체부가 물이 투과할 수 있는 투수성을 가지는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석을 제공한다.

바람직하게는 상기 본체부의 골재는 10 ~ 25 m/m 굵기의 골재가 될 수 있으며, 폐기물로부터 나오는 재생골재를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 본체부는 상기 골재와 함께 폐유리 알갱이를 더 포함하는 것일 수도 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 투수형 현무암 인조 판석은 인도나 산책로, 주차장, 광장 등의 바닥 자재로 유용하게 사용될 수 있으며, 본 발명의 제조방법이 도로의 경계석, 식생블럭 등을 제조하는데도 유용하게 이용될 수 있다.

또한 본 발명의 제조방법에 의하면, 실제 현무암을 모방한 자연적인 표면 외관을 가지면서 현무암 원석을 가공한 판석과 동등한 수준의 외관 품질을 가지는 제품을 제조할 수 있고, 성형 재료로 폐석분과 골재, 건축폐기물의 재생골재, 유리 폐기물 등을 원료 골재로 사용하므로 자원 재활용 및 친환경 제조가 가능해지는 이점이 있다. 또한 실제 콘크리트 제품이나 자연석의 질감을 가지므로 도시환경의 자연친화적인 분위기에 일조할 수 있는 제품을 제공할 수 있게 된다.

또한 현무암 원석을 가공함으로 인한 환경 파괴의 문제를 해결할 수 있고, 투수 기능을 가지는 인조 판석을 제조할 수 있으므로 물 고임을 억제하여 쾌적하고 미끄럽지 않은 보행 공간을 제공함과 아울러 지하수 고갈, 도시 사막화, 식생 환경의 악영향 등의 환경 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한 상기와 같은 투수 기능과 더불어 본 발명에 의거 제조되는 인조 판석은 미세 공극 등의 내부에 물을 어느 정도 보유하는 보수 기능을 가진다. 따라서, 상기한 보수 기능에 의해 빗물이 제품 내부에 흡수된 뒤 일부 빗물이 증발하면서 기온 상승을 억제하게 되므로 보행시 쾌적한 환경을 제공할 수 있게 된다. 또한 바닥재로 사용되는 경우 표면의 다양한 기공으로 인하여 미끄럼 저항성이 큰 특성을 가지므로 보행시 쾌적한 환경을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에서 인조 판석을 제조하기 위한 현무암 판석을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 현무암 판석의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 과정에서 제품 성형을 위한 성형몰드를 제작하는 과정을 나타내는 공정도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제작 과정에 따라 완성된 성형몰드의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조 과정에서 도 4의 성형몰드를 사용하여 인조 판석을 제조하는 과정을 나타내는 공정도이다.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 인조 판석의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의해 제조된 인조 판석의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 투수형 현무암 인조 판석과 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 건축폐기물 등에서 나오는 재생골재나 폐유리 알갱이를 혼합 사용하여 현무암의 자연적인 표면 질감과 문양을 가지면서 물(빗물 등)을 투과시킬 수 있는 투수성을 가지도록 제조함으로써, 투수성 기능에 의해 지하수 고갈 및 도시 사막화의 문제를 해결할 수 있고 폐기물을 재활용하여 생산할 수 있는 이점을 가지는 친환경 투수형 인조 판석과 그 제조방법에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 제주도 건설현장의 터파기 공사에서 나오는 현무암이나 건축자재로 현무암을 가공 생산하는 중에 발생하는 폐기용 현무암을 부수어 얻게 되는 현무암 재생골재, 석분을 주원료로 하여 이를 시멘트와 색소, 기타 시멘트 혼화재와 혼합 재구성하여 생산할 수 있는 투수형 현무암 인조 판석과 그 제조방법에 관한 것이다.

우선, 본 발명에 의해 제조되는 투수형 현무암 인조 판석에 대해서 도 6과 도 7을 참조하여 먼저 설명하기로 한다.

도 6과 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 인조 판석(100)은 소정의 두께를 가지는 판상의 석재로서, 예시한 사각 형상과 더불어 원형이나 삼각, 오각 등의 다양한 형상으로 제조될 수 있는 바, 본 발명에 의해 제조되는 인조 판석의 형상은 특정하게 한정하지 않는다.

구성을 살펴보면, 본 발명에 따른 인조 판석(100)은 본체몰탈을 사용하여 성형한 본체부(80)와, 표면몰탈을 사용하여 성형한 표면부(70)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본체부(80)는 투수성의 몰탈재 내에 골재, 바람직하게는 건축폐기물 등 폐기물로부터 얻을 수 있는 재생골재(82)를 포함하고 있는 부분으로, 인조 판석(100)의 본체를 형성하는 부분이며, 재생골재(82) 사이로 물이 침투하여 투과할 수 있는 미세 공극을 가지므로 이 공극에 의해 그 자체가 투수성을 가지는 부분이 된다. 상기 본체부(80)에는 골재(82)와 함께 폐유리 알갱이(도시하지 않음)가 추가로 포함될 수 있다.

반면, 표면부(70)는 본체부(80)의 표면에 소정의 두께로 적층시켜 형성하는 부분으로, 후술하는 성형몰드의 돌기에 의해 파공되어 형성된 다수의 관통 구멍(71)들이 본체부(80)의 미세 공극들과 연결되면서, 상기 관통 구멍(71) 및 미세 공극들에 의해 표면부(70) 및 본체부(80)로 물이 투과할 수 있는 침투 경로가 형성된다.

특히, 표면부(70)는 상기 관통 구멍(71)을 포함하여 울퉁불퉁한 형상 및 질감 등 현무암의 표면 질감과 문양을 그대로 모사한 표면을 가지는 바, 이러한 표면부(70)의 표면 형상에 의해 인조 판석(100)은 현무암과 동등 수준의 자연적인 외관을 가지게 된다. 상기 표면부(70)의 관통 구멍(71)들은 현무암 원석의 표면에 존재하는 실제 구멍들에 해당하는 것이 된다.

다음으로, 상기한 인조 판석을 몰탈 재료를 사용하여 제조하기 위해서는 성형을 위한 성형몰드의 제조가 선행되어야 하며, 성형몰드의 제조 과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 표면에 다수의 구멍(기공)(11)들이 형성된 현무암 원석을 규격에 맞추어 절단하고 표면가공기구를 이용하여 표면 다듬질(기계잔다듬, 잔다듬, 정다듬 등)을 한다. 이때, 현무암 원석은 가능한 한 표면 기공이 많은 원석을 채취하여 사용하며, 현무암 원석을 적정의 크기 및 두께, 형상(사각 형상이나 원형 등이 될 수 있으며, 특정하게 형상을 한정하지는 않음)으로 절단 가공하여 판상의 석재(판석)로 제작한 뒤, 자연적인 표면 질감과 문양을 얻기 위한 상면을 제외하고 나머지 둘레면과 밑면은 편평하게 다듬는다. 또한 상면 역시 지나치게 불규칙적이거나 불필요한 부분이 있는 경우 자연적 질감을 훼손하지 않는 선에서 적절히 다듬질을 해준다.

도 1 및 도 2는 현무암 원석을 가공하여 제작한 현무암 판석(10)을 나타낸 도면으로, 사각 형상으로 가공된 현무암 판석을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 현무암의 특성상 가공된 판석(10)의 표면에는 다수의 구멍(11)들이 존재한다. 본 발명에서는 인조 판석의 표면부에 이러한 구멍들이 그대로 표현될 수 있도록 제조하게 된다.

이어 상기와 같이 가공된 현무암 판석(10)을 작업대(1) 위에 배치하고, 현무암 판석(10)의 둘레를 도 3에 나타낸 바와 같이 일정 높이의 틀 부재(20)로 마감한 다음, 틀 부재(20)의 내부에 1차 몰드 재료인 액상의 우레탄(32)을 투입하여 경화시킨 뒤 분리하는 바, 이로써 현무암 판석(10)의 표면 질감 및 외형을 가지는 케이스 형상의 1차 몰드, 즉 우레탄 몰드(30)를 제조하게 된다. 상기 틀 부재(20)의 설치시에는 현무암 판석(10)의 높이보다 약간 높은 틀 부재를 사용하며, 현무암 판석(10)의 둘레면과 틀 부재(20)의 내측면 사이를 소정 간격으로 이격시켜 설치한다. 또한 우레탄 몰드(30)가 쉽게 현무암 판석(10)으로부터 분리될 수 있도록 우레탄(32)을 투입하기 전에 현무암 판석(10)의 표면과 둘레면, 틀 부재(20)의 내측면에 이형제를 충분히 도포하는 것이 바람직하다. 상기 틀 부재(20)로는 철판 틀이 사용될 수 있다.

이렇게 제조된 우레탄 몰드(30)는 사각 둘레를 따라 측벽을 가지는 사각 케이스 형상을 가지게 되며, 사각 케이스 형상의 내부 바닥면에는 현무암 판석(10)의 구멍(11)들에 의해 형성된 다수의 돌기(31)들이 존재하게 된다. 즉, 상기 바닥면에 현무암 판석(10)의 표면과 비교할 때 음과 양이 반대일 뿐 현무암 판석의 표면 질감과 문양이 그대로 표현되며, 현무암 판석의 표면에 존재하는 구멍(11)들에 의해 돌기(31)들이 성형되는 것이다.

이후 상기와 같이 제조된 우레탄 몰드(30)의 내부에 중간몰드 재료인 액상의 실리콘(42)을 투입하여 경화시킨 뒤 분리하는 바, 이로써 현무암 판석(10)과 동일한 표면 질감 및 외형을 가지는 중간몰드, 즉 실리콘 몰드(40)를 제조하게 된다.

이렇게 제조된 실리콘 몰드(40)의 표면에는 음과 양이 현무암 판석(10)과는 동일하고 우레탄 몰드(30)와는 반대인 표면 질감과 외형이 그대로 표현된다. 특히, 우레탄 몰드(30)의 바닥면에 존재하는 돌기(31)들에 의해 실리콘 몰드(40)의 표면에는 현무암 판석(10)과 동일한 다수의 구멍(41)들이 성형되게 된다.

이어 상기와 같이 제조된 실리콘 몰드(40)를 작업대(1) 위에 배치하고, 실리콘 몰드(40)의 둘레를 일정 높이의 틀 부재(20)로 마감한 다음, 틀 부재(20)의 내부에 최종 몰드 재료인 용융 수지(52)를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하는 바, 이로써 현무암 판석(10)의 표면 질감 및 외형을 가지는 케이스 형상의 성형몰드(50)를 제조할 수 있게 된다. 상기 틀 부재(20)의 설치시에는 우레탄 몰드(30)의 제조시와 마찬가지로 실리콘 몰드(40)의 높이보다 약간 높은 틀 부재(20)를 사용하며, 실리콘 몰드(40)의 둘레면과 틀 부재(20)의 내측면 사이를 소정 간격으로 이격시킨다. 상기 틀 부재(20)로는 우레탄 몰드(30)의 제조시와 동일한 틀 부재, 즉 철판 틀이 사용될 수 있다. 또한 성형몰드(50)의 재료로는 합성수지, 예를 들어 연질 PVC가 사용될 수 있다. 또는 실리콘 몰드(40)의 표면과 둘레면에 이형제를 충분히 도포한 뒤 액상의 실리콘을 대체 투입하여 이를 경화 및 분리함으로써 실리콘 재질의 성형몰드를 제작할 수도 있다.

이렇게 제조된 성형몰드(50)는 우레탄 몰드(30)의 형상과 동일한 형상을 가지는데, 사각 둘레를 따라 측벽을 가지는 사각 케이스 형상을 가지게 되며, 도 4에 나타낸 바와 같이 사각 케이스 형상의 내부 바닥면에는 중간몰드(실리콘 몰드)(40)의 구멍(41)들에 의해 형성된 다수의 돌기(예, 높이 5mm 이상의 돌기)(51)들이 존재하게 된다. 즉, 상기 바닥면에 음과 양이 반대일 뿐 현무암 판석(10)의 표면 질감과 외형이 그대로 표현되며, 실리콘 몰드(40)의 표면에 존재하는 구멍(41)들에 의해 돌기(51)들이 성형되는 것이다.

앞에서 현무암 판석(10)과 틀 부재(20)를 이용하여 케이스 형상의 1차 몰드(우레탄 몰드)(30), 현무암 판석(10)과 동일한 형상의 중간몰드(실리콘 몰드)(40), 케이스 형상의 합성수지재 성형몰드(50)의 순으로 제조하는 과정을 설명하였으나, 성형몰드(50)를 실리콘 재질로 제조하는 경우에는 우레탄 재질의 1차 몰드(30), 실리콘 재질의 중간몰드(40)를 제조하는 과정을 삭제하고 1차 몰드를 제조하는 방식을 그대로 적용하여 현무암 판석(10)으로부터 실리콘 재질의 성형몰드를 바로 제조하는 것이 가능하다. 즉, 틀 부재(20)의 내부에 현무암 판석(10)이 위치되도록 한 뒤 1차 몰드의 재료인 우레탄 대신에 액상의 실리콘을 투입하여 경화시킴으로써 바로 성형몰드를 제조하는 것이다.

다음으로, 성형몰드를 이용하여 인조 판석을 제조하는 과정을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 성형몰드(50)를 목재로 제작된 지지틀(60)에 넣어 상기 지지틀(60)이 성형몰드(50)를 외곽에서 지지하도록 한 뒤, 성형몰드(50)의 내부에 표면부 성형을 위한 표면몰탈(72)을 충전한다. 이때, 최종 인조 판석(100)의 표면부(70)에는 물(빗물 등)을 투과시키기 위한 다수의 관통 구멍(71)들이 형성되어야 하므로, 성형몰드(50)의 바닥면에 형성된 돌기(51)들의 선단이 표면몰탈(72) 상면에서 노출될 수 있는 높이로 충전시킨다. 즉, 표면몰탈(72)을 성형몰드(50)의 바닥면에 형성된 돌기(51)의 높이보다 낮게 골고루 도포하여 충전하는 것이다.

표면몰탈(72)은 시멘트, 모래, 석분, 색소, 혼화재(통상의 몰탈 제조시 사용하는 것을 사용함) 등을 물과 혼합하여 제조하며, 이들의 혼합비는 요구하는 강도와 용도에 맞게 조정한다. 그리고, 충전이 이루어지는 동안에는 지지틀(60)이 얹어진 작업대(1)에 진동을 가해주는 진동장치(도시하지 않음)를 이용하여 표면몰탈(72)에 진동을 가해주는 것이 바람직하다.

이후 표면몰탈(72)이 어느 정도 침전되고 나면 상기 표면몰탈(표면부)의 상측으로 본체부 성형을 위한 본체몰탈(81)을 충전하고, 이어 충전된 본체몰탈(81)이 어느 정도 양생되고 나면 성형몰드(50)로부터 본체부(80)를 일체의 표면부(70)와 함께 탈형하여 인조 판석(100)을 얻게 된다. 성형몰드(50)로부터 탈형한 뒤에는 추가적인 양생 과정을 거쳐 최종의 투수형 인조 판석(100)을 완성하게 된다.

본체몰탈(81)의 경우도 배합비는 얻고자 하는 강도와 용도에 맞게 조절할 수 있으며, 굵은 골재(82)를 사용하여 제조하되, 골재(82)로는 건축폐기물로부터 나오는 재생골재를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 재생골재와 함께 별도로 파쇄한 폐기물 유리를 배합하여 제조할 수도 있다. 그리고, 충전이 이루어지는 동안에는 진동장치를 이용하여 본체몰탈(81)에 진동을 가해주는 것이 바람직하며, 진동에 의해 본체몰탈(81) 내부에 존재하는 입자가 굵은 골재(82)들이 유동하면서 공극이 형성되고, 이렇게 형성된 공극에 의해 물이 내부로 침투하여 통과할 수 있는 투수성을 가지게 된다.

이렇게 제조된 인조 판석(100)은 표면부(70)의 표면이 위로 가도록 뒤집은 상태에서 사용되는데, 산책로, 인도, 주차장, 광장 등의 바닥 자재로 사용되는 경우 표면부(70)의 표면이 상측으로 노출되도록 시공되는 바, 상기 표면부(70)의 표면이 현무암의 표면을 모방한 상태로 다수의 관통 구멍(71)들을 가지므로, 시공된 바닥은 전체적으로 인조 판석(100)의 표면부(70)에 의해 현무암과 동등한 수준의 표면 질감과 문양을 가지게 된다. 특히, 상기 표면부(70)에는 성형몰드(50)의 돌기(51)들에 의해 형성된 다수의 관통 구멍(71)들이 존재하여 이러한 관통 구멍들이 현무암의 표면에 존재하는 다수의 구멍(도 1의 도면부호 11임)들을 표현하게 된다.

상기 표면부(70)는 전술한 바와 같이 최종 완성된 인조 판석(100)의 표면을 형성하는 부분이며, 표면부(70)의 표면에는 현무암이 가지는 자연적 표면 질감 및 문양이 그대로 표현되어야 한다. 이에 따라 골재(82) 등을 혼합하여 사용하는 본체몰탈(81)과는 달리 현무암이 가지는 자연적 표면 질감과 문양을 그대로 표현할 수 있는 최적의 몰탈 재료(표면몰탈)(72)를 사용하여 성형해야 한다.

표면부(70)에 이러한 몰탈 재료를 사용할 경우 이후 성형되는 본체부(본체몰탈로 성형됨)(80)의 공극으로 물이 침투할 수 있는 원하는 경로가 형성되는데 어려움이 있기 때문에, 본 발명에서는 성형몰드(50)의 바닥면에 존재하는 다수의 돌기(51)들을 이용하여 표면부(70)를 관통하는 다수의 관통 구멍(71)들을 형성시켜줌으로써 물의 침투 경로를 형성하게 된다. 이러한 관통 구멍(71)들은 본체부(80)에 존재하는 공극들과 연결되어 물이 본체부의 공극으로 침투할 수 있도록 하며, 이에 본 발명에 의해 완성된 최종의 인조 판석(100)은 물을 투과시킬 수 있는 투수 기능을 보유하게 된다.

아울러, 상기한 관통 구멍(71)들은 현무암 판석(10)의 구멍(11)들로부터 최종 얻어진 성형몰드(50)의 돌기(51)들에 의해 성형되는 것들이므로 현무암의 표면에 존재하는 구멍들과 동일한 외양을 가지는 바, 본 발명의 인조 판석 사용시 표면부(70)의 관통 구멍(71)들이 외관상 현무암 표면의 구멍들처럼 보이게 되면서 실제 현무암 원석을 사용한 것과 같은 고급스러운 외관 품질을 제공할 수 있게 된다. 요컨대, 본 발명에 따르면, 현무암 원석의 표면과 동일한 자연적인 질감이 살아있는 표면을 가지면서 투수 기능을 가지는 인조 판석을 제공할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 인조 판석을 제조함에 있어서 표면몰탈과 본체몰탈의 사용예에 대해서 설명하면 다음과 같다.

우선, 표면몰탈(72)의 경우, 석분(예, 제주석 분말) 또는 모래, 시멘트, 혼화재, 물을 혼합하여 제조할 수 있으며, 여기에 색소를 추가로 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 혼화재로는 몰탈 제조에 사용되는 공지된 시멘트 혼화재를 사용할 수 있다.

이때, 시멘트는 석분 또는 모래 100 중량부에 대해 25 중량부(중량비로 1:4)로 혼합하며, 물은 시멘트 100 중량부에 대해 30 중량부 이하로 혼합한다.

다음으로, 본체몰탈(81)의 경우, 골재(82)와 석분, 시멘트, 물을 혼합하여 제조할 수 있으며, 이때 골재로는 일반 현무암 골재의 사용이 가능하나 바람직하게는 건축폐기물 등의 폐기물로부터 얻을 수 있는 재생골재를 혼합 사용하는 것이 가능하다. 특히, 상기 재생골재로는 제주도 건설현장의 터파기 공사에서 나오는 현무암이나 건축자재로 현무암을 가공 생산하는 중에 발생하는 폐기용 현무암을 부수어 얻게 되는 현무암 재생골재가 될 수 있다. 이러한 재생골재를 사용하면 자원 재활용으로 인한 친환경 제조가 가능해진다.

상기 골재로서 10m/m ~ 25m/m 굵기의 골재가 사용될 수 있는데, 바람직하게는 건축폐기물 등의 폐기물로부터 가공된 치수 13m/m의 재생골재(상용으로 판매되고 있음)가 사용될 수 있다. 또한 추가적으로 분쇄된 유리 폐기물 등을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 상기와 같이 큰 입자의 골재를 사용하는 경우, 제품 내부에 큰 공극이 다수 존재하게 되어 투수층을 형성할 수 있게 된다. 상기 골재로서 치수 10m/m 미만의 골재를 사용하는 경우 본체부 내에 미세 공극을 형성하는데 어려움이 있을 수 있고, 치수 25m/m를 초과하는 골재를 사용하는 경우 통상적인 판석 두께(60mm ~ 80mm)에 비해 골재의 크기가 너무 크기 때문에 구조체를 형성하는데 어려움이 있게 된다.

사용예로서, 상기 석분은 사용되는 골재 100 중량부에 대해 10 중량부(중량비로 석분:골재 = 1:10)를, 시멘트는 골재 100 중량부에 대해 25 중량부(중량비로 시멘트:골재 = 1:4)를 혼합하며, 물은 시멘트 100 중량부에 대해 30 중량부 이하로 혼합한다.

상기와 같이 굵은 입자의 골재를 혼합 사용하여 성형시에 제품 내에서 공극이 형성되도록 함으로써 투수 기능을 가지는 제품을 제조할 수 있고, 도로 등의 바닥재로 제조하여 사용하도록 하는 경우, 시공된 바닥재가 물을 지층으로 투수시키는 작용을 하게 되면서 지하수 고갈의 문제를 해결하는데 큰 도움을 줄 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 제조방법에 따르면, 실제 현무암을 모방한 자연적인 표면 외관을 가지면서 현무암 원석을 가공한 판석과 동등한 수준의 외관 품질을 가지는 제품을 제조할 수 있고, 성형 재료로 폐석분과 골재, 건축폐기물의 재생골재, 유리 폐기물 등을 원료 골재로 사용하므로 자원 재활용 및 친환경 제조가 가능해지는 이점이 있다. 또한 실제 콘크리트 제품이나 자연석의 질감을 가지므로 도시환경의 자연친화적인 분위기에 일조할 수 있는 제품을 제공할 수 있게 된다.

또한 현무암 원석을 가공함으로 인한 환경 파괴의 문제를 해결할 수 있고, 투수 기능을 가지는 인조 판석을 제조할 수 있으므로 물 고임을 억제하여 지하수 고갈, 도시 사막화, 식생 환경의 악영향 등의 환경 문제를 해결할 수 있게 된다.

10 : 현무암 판석 11 : 구멍(기공)
20 : 틀 부재 30 : 1차 몰드(우레탄 몰드)
31 : 돌기 32 : 우레탄
40 : 중간몰드(실리콘 몰드) 41 : 구멍
42 : 실리콘 50 : 성형몰드
51 : 돌기 52 : 용융 수지
60 : 지지틀 70 : 표면부
71 : 구멍 72 : 표면몰탈
80 : 본체부 81 : 본체몰탈
82 : 골재 100 : 인조 판석

Claims

표면에 구멍들이 형성된 현무암 원석을 가공하여 현무암 판석을 제작하는 단계와;
상기 현무암 판석을 사용하여 케이스 형상의 성형몰드를 제조하되, 상기 성형몰드의 내부 바닥면에 현무암 판석의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성되도록 제조하는 단계와;
상기 성형몰드의 내부에 표면부 성형용 표면몰탈을 투입하여 상기 돌기들의 선단이 노출될 수 있는 높이로 충전함으로써 표면부를 성형하는 단계와;
상기 표면몰탈의 침전 후 표면몰탈 위로 골재가 포함된 본체부 성형용 본체몰탈을 투입, 충전하여 본체부를 성형한 뒤 양생하여 일체의 표면부와 함께 탈형하는 단계;
를 포함하여 이루어지고, 상기 표면부가 상기 본체부에 적층된 상태에서 상기 성형몰드의 돌기들에 의해 형성된 상기 표면부의 관통 구멍들이 상기 본체부의 공극들과 연결되면서 투수 기능을 가지도록 제조하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 성형몰드를 제조하는 단계는,
상기 현무암 판석의 둘레를 따라 현무암 판석의 둘레면과 이격되도록 틀 부재를 설치하는 단계와;
상기 틀 부재의 내부에 1차 몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 내부 바닥면에 상기 현무암 판석의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성된 케이스 형상의 1차 몰드를 제조하는 단계와;
상기 1차 몰드의 내부에 중간몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 상기 현무암 판석과 동일한 표면 질감 및 외형으로 그 표면에는 구멍들이 형성된 중간몰드를 제조하는 단계와;
상기 중간몰드의 둘레를 따라 중간몰드의 둘레면과 이격되도록 틀 부재를 설치하는 단계와;
상기 중간몰드의 둘레를 따라 설치된 상기 틀 부재의 내부에 성형몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 내부 바닥면에 상기 중간몰드의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성된 성형몰드를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 몰드 재료로 우레탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 중간몰드 재료로 실리콘을 사용하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 성형몰드 재료로 용융된 합성수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 중간몰드 재료와 성형몰드 재료로 실리콘을 사용하고, 상기 중간몰드로부터 성형몰드가 용이하게 분리될 수 있도록 경화된 중간몰드의 표면과 둘레면에 이형제를 도포한 뒤 상기 성형몰드 재료인 실리콘을 투입하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 성형몰드를 지지틀에 넣어 상기 지지틀이 성형몰드를 외곽에서 지지하도록 한 뒤 성형몰드의 내부에 표면몰탈을 충전하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부 성형용 본체몰탈을 투입, 충전한 후 진동을 가하여 본체부를 성형하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 골재는 10 ~ 25 m/m 굵기의 골재를 사용하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 9에 있어서,
상기 골재는 폐기물로부터 나오는 재생골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 10에 있어서,
상기 재생골재는 치수 13m/m의 재생골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 골재는 현무암 골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 본체몰탈은 상기 골재와 함께 폐유리 알갱이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 성형몰드를 제조하는 단계는,
상기 현무암 판석의 둘레를 따라 현무암 판석의 둘레면과 이격되도록 틀 부재를 설치하는 단계와;
상기 틀 부재의 내부에 성형몰드 재료를 투입하여 경화시킨 뒤 분리하여 내부 바닥면에 상기 현무암 판석의 구멍들과 반대되는 형상의 돌기들이 형성된 성형몰드를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 성형몰드 재료로 실리콘을 사용하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석의 제조방법.
골재(82)를 포함하는 본체몰탈(81)로 성형되어 골재(82)들 사이에 미세 공극이 형성된 본체부(80)와;
표면몰탈(72)로 성형되어 상기 본체부(80)에 적층 형성된 표면부(70);
를 포함하여 구성되고, 상기 표면부(70)에는 현무암의 표면 질감과 문양이 표현되는 동시에 관통 구멍(71)들이 형성되며, 상기 관통 구멍(71)들이 상기 본체부(80) 내의 골재(82)들 사이에 존재하는 미세 공극과 연결되어 물의 침투 경로를 형성함으로써 상기 표면부(70)와 본체부(80)가 물이 투과할 수 있는 투수성을 가지는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석.
청구항 16에 있어서,
상기 본체부(80)의 골재(82)는 10 ~ 25 m/m 굵기의 골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
상기 본체부(80)의 골재(82)는 폐기물로부터 나오는 재생골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석.
청구항 16에 있어서,
상기 본체부(80)의 골재(82)는 현무암 골재인 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석.
청구항 16에 있어서,
상기 본체부(80)는 상기 골재(82)와 함께 폐유리 알갱이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투수형 현무암 인조 판석.