KR101106577B1 - 고투수성 친환경 인조잔디 구조체 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 설치가 매우 간단하면서, 물빠짐이 매우 좋고, 친환경적이며, 자원을 재활용하여 에너지를 절감할 수 있는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체를 제공하기 위한 것으로서, 지반층, 상기 지반층 위에 놓여지는 패드층, 상기 투수성 패드 위에 놓여지는 기재층, 상기 기재층에 형성된 인조잔디 파일, 상기 인조잔디 파일에 충전되는 규사층으로 이루어지는 인조잔디 구조체에 있어서, 상기 패드층은 20~30mm정도의 크기로 절단된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소부틸렌의 어느 하나 이상으로 이루어지는 폐발포체 조각을 가열, 가압하여 형성시킨 것으로서, 투수율 360mm/hr이상, 압축강도 1kgf/㎠이상이며, 두께는 15~25mm인 투수성 패드이고, 상기 규사층은 입자크기가 0.2~1.5mm로써 건조상태의 규사를 10~25mm의 두께로 포설하여 형성된다.

Description

고투수성 친환경 인조잔디 구조체{artificial turf structure with the excellent water-permeablity}

본 발명은 학교운동장, 풋살장, 테니스장, 다목적운동장 등에 설치되는 인조잔디의 구조체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 설치비용이 저렴하여 경제적이면서도 친환경적이고 투수성이 높아 물빠짐이 탁월한 고투수성 친환경 인조잔디 구조체에 관한 것이다.

인조잔디는 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론 등의 합성섬유를 소재로 하여 잔디형태를 갖도록 함으로써 천연잔디를 대체하는 대용물이다. 인조잔디는 1956년 미국에서 처음 개발되어 사용되어 온 이후, 천연잔디에 비하여 충격흡수율이 적고 열을 흡수함으로써 운동장의 온도가 상승되는 문제점 및 비환경적이라는 단점에도 불구하고, 일단 설치하면 일정한 기간 간격으로 제초작업이나 잔디를 깍아줘야 하는 등의 복잡하고 많은 작업이 필요한 천연잔디에 비하여 유지관리가 매우 용이하고, 관리비용도 거의 들지 않아 경제적이라는 이유로, 천연잔디에 비하여 월등히 애용되고 있다.

이러한 인조잔디는 도 1에 도시한 바와 같이, 통상적으로 폴리에틸렌 재질의 섬유기포지(31)에 터프팅(tufting) 또는 제편방식에 의한 제직방법을 통해 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론 등의 합성섬유로 된 인조잔디 파일(32)을 형성시켜 구성하고, 이를 단단한 기반층의 지면(1)에 설치하여 사용된다. 또한 인조잔디 파일들의 사이에는 모래나 규사(5)와 고무칩(7)을 차례로 적층하거나 이들을 혼합하여 충전시킴으로써 인조잔디 파일의 형상적 안정성을 유지시켜주고, 사용자의 부상을 방지함과 아울러 적절한 탄성을 부여하도록 한다. 또 상기 고무칩은 장기간 사용시 모래나 규사가 경화되는 것을 방지하며, 모래나 규사가 경화되더라도 바닥의 탄성을 유지시킬 수 있도록 해준다. 이러한 고무칩은 폐타이어를 분쇄하여 재활용되는 경우가 많다. 그러나 상기 폐타이어를 재활용한 고무칩은 반복 사용되면 미세한 분말로 부숴지는데, 이러한 고무 분말은 호흡기를 통해 인체에 축척될 수 있고, 또 고무칩에는 중금속과 유기화합물이 기준치 이상 들어 있어 인조잔디 운동장을 설치한 학교의 학생들이 두통, 아토피성 피부염 등을 호소하는 사례가 종종 보고되고 있다.

한편, 운동장에서의 효율적인 배수는 운동장의 이용 및 유지관리에 있어서 매우 중요한 요소 중의 하나이다. 배수가 원활하지 않으면 일부 장소에 물고임이 생기고 이로 인하여 이용자의 부상을 초래할 우려가 많다. 이를 위하여 일반적으로 인조잔디 파일이 심어진 섬유기포지에 일정한 간격으로 배수 구멍을 형성시키고, 자갈이나 골재, 쇄석 등을 다진 지반층에 배수관을 매설하여 빗물이 지면에 스며들도록 함으로써 배수를 유도한다. 그런데 상기 지반층의 다짐공사가 불량한 경우 지반이 고르지 못하여 의도한 바대로 충분한 배수가 되지 못하는 사례가 종종 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 2008. 4. 3.자 특허출원된 출원번호 10-2008-0031051호의 '인조잔디를 포함하는 구조체 및 그의 설치방법'이 제안된 바 있다. 상기의 출원발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 운동장 등의 지면(1) 전면에 설치되어 지면으로 물이 스며드는 것을 방지하는 방수부재(20)와, 하측면에 일정간격 이격된 다수의 탄성돌기(11)와, 다수의 탄성돌기(11) 사이의 배수홈(12)을 갖고 서로 간에는 배수 간극을 갖도록 일정간격 이격되어 방수부재(20) 상에 설치되는 다수의 패드 본체(10)와, 다수의 투수구멍(33)을 갖는 섬유기포지(31)상에 형성된 잔디(32)로 이루어진 인조잔디(30)를 포함하여 구성된다. 상기 배수홈으로 유입된 물은 운동장의 구배에 따라 운동장의 측면에 설치된 U형 측구로 배수되도록 하고 있다. 여기에서 상기 패드 본체(10)는 에틸렌 혼성중합체(Ethylene Copolymer) 재질이나 고무, 스티로폼 재질로 이루어져 있다. 그러나 이러한 배수구조는 운동장의 중앙부에서 측면부쪽으로 물이 자연스럽게 흘러갈 수 있는 구배가 충분히 형성되어야 하고 이를 위해서는 지반층에 대한 정밀시공이 이루어져야 하므로 시공이 까다롭게 되고, 부실시공되기 쉬워 원활한 배수가 이루어지지 않는 사례가 발생할 우려가 있으며, 더욱이 패드 본체(10)는 그 자체에 투수기능이 없어 다수의 패드본체(10)를 배수의 통로를 형성할 수 있도록 일정한 간극을 유지시켜 배치하여야 하는 것이어서 이 역시 시공이 까다롭고, 운동장의 이용시 상기 패드본체가 움직이거나 변형될 수 있으며 충분한 배수로를 형성시키지 못한다는 문제점이 있다.

본원 발명은 상기의 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치가 매우 간단하면서, 물빠짐이 매우 좋고, 친환경적이며, 자원을 재활용하여 에너지를 절감할 수 있는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 해결과제를 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 지반층, 상기 지반층 위에 놓여지는 패드층, 상기 투수성 패드 위에 놓여지는 기재층, 상기 기재층에 형성된 인조잔디 파일, 상기 인조잔디 파일에 충전되는 규사층으로 이루어지는 인조잔디 구조체에 있어서, 상기 패드층은 20~30mm정도의 크기로 절단된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌의 어느 하나 이상으로 이루어지는 폐발포체 조각을 가열, 가압하여 형성시킨 것으로서, 투수율 360mm/hr이상, 압축강도 1kgf/㎠이상이며, 두께는 15~25mm인 투수성 패드이고, 상기 규사층은 입자크기가 0.2~1.5mm로써 건조상태의 규사를 10~25mm의 두께로 포설하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체가 제공된다.

또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기재층의 이면에는 요철부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체가 제공된다.

또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 규사층 위에 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene block copolymer) 사출 고무칩이 더 포설되는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체가 제공된다.

본원 발명은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 등의 폐합성수지를 재활용함으로써 에너지를 절약한다는 효과를 발휘한다. 또한 상기 폐합성수지로 형성시킨 본 발명의 투수성 패드는 투수율이 인조잔디 구조체에서 요구되는 것에 비하여 2배 이상 높기 때문에 물고임 현상이 전혀 발생하지 않는다. 더욱이 본 발명의 인조잔디 구조체는 충전용 고무칩을 사용하지 않아도 충분한 충격흡수 능력을 가지고 있으며, 구조를 매우 단순화시켰기 때문에 설치비용이 저렴하고 관리비용이 적게 들어 경제적이며, 인체에 유해한 고무분진이 발생하지 않아 이용자가 안심하고 즐겁게 운동을 할 수 있도록 한다는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 통상적인 인조잔디 구조체의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 배수의 성능을 향상시키기 위한 종래의 인조잔디 구조체의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 고투수성 친환경 인조잔디 구조체의 단면을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 고투수성 친환경 인조잔디 구조체는, 지반층(100)과, 상기 지반층 표면에 놓여지는 고투수성 패드로 이루어지는 패드층(200)과, 상기 고투수성 패드층의 상면에 놓여지는 기재층(400)과, 상기 기재층에 수직으로 형성되는 인조잔디 파일(500) 및 상기 인조잔디 파일들의 사이를 충전시키는 규사층(600)으로 형성된다.

인조잔디 등의 부재 등이 놓여지는 지반층(100)은 쇄석을 다짐하여 형성시키거나, 투수성이 좋은 투수콘 또는 아스콘으로 형성시킬 수 있으며, 자연상태인 마사토층으로 이루어질 수 있다.

상기 지반층(100) 이하에서의 배수는 통상적인 수단에 의해 이루어진다. 즉 지층을 통과한 우수는 운동장에 격자형으로 설치되는 맹암거를 통해 집수정 및 운동장 테두리의 U형 측구를 통해 외부로 배수된다.

지반층의 표면에는 패드층(200)이 놓여진다. 상기 패드층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리아이소뷰틸렌의 어느 하나 이상으로 이루어지는 폐 발포체를 작은 조각으로 절단한 후 이를 가열, 가압함으로써 열융착시켜 일정한 두께의 판상부재로 형성된다.

상기 재질의 폐발포체는 인체에 무해한 친환경 무공해 소재로서, 밀도 0.83으로 가장 가벼운 플라스틱이면서, 상온에서 유연한 탄성을 발휘하여 높은 탄성복원력과 내충격성을 가지고 있다. 또 열변형온도가 200℃라는 높은 내열성을 가지고 있고, 물성변화가 적어 치수안정성이 높아 온도 변화에 따른 신축변형이 거의 일어나지 않는 뛰어난 성질을 가지고 있다.

인조잔디 운동장의 배수율은 통상적으로 180mm/hr을 요구한다. 그런데 종래의 발포 폐합성수지를 재활용하여 제조된 패드는 앞서 설명한 바와 같이 충분한 투수율을 가지지 못하여 위 배수기준을 만족하지 못한다는 문제점이 있어, 종래의 발포 폐합성수지를 재활용하여 제조된 패드를 인조잔디 구조체에 사용하는 경우에는 배수블럭을 형성시키고, 패드에 인위적으로 배수 구멍을 형성시켜야 하는 등의 별도의 배수를 위한 구성이 요구되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 인조잔디 구조체에 사용되는 고투수성 패드는 그 자체에 충분한 투수공이 형성되어 있기 때문에 상기와 같은 별도의 배수수단을 형성시킬 필요가 없게 된다.

이러한 본 발명의 고투수성 패드는 폐발포체를 절단한 조각의 크기, 가열온도 및 시간, 가압의 정도를 조절함으로써 이루어진다. 상기 고투수성 패드는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 등의 폐발포체를 20~30mm 크기로 절단시켜, 이들 조각들을 몰드에 충전시킨 후 약 150℃정도의 온도로 20~30분 가열하고, 1~2kgf/㎠로 가압하여 제작된다. 이러한 제작과정을 통해 제작된 패드는 360mm/hr이상의 고투수율 및 1kgf/㎠이상의 압축강도를 가지게 됨이 시험을 통해 확인되었다.

한편 학교 체육시설로서의 인조잔디에 관한 한국산업표준을 정하고 있는 KS M 3888-1 : 2010에 따르면, 고무칩을 충전하지 않는 인조잔디 시스템에서는 충격흡수패드를 사용하도록 규정하고 있다. 이러한 충격흡수패드는, 영구압축율 25% 이하, 치수 안정성 ±10% 이하, 반발탄성 30% 이상일 것을 요구한다. 이에 관해 본 발명에 사용되는 고투수성 패드(두께 20mm)를 시험한 결과, 영구압축율은 10% 이고, 길이, 폭 및 두께에 대한 치수안정성은 각각 -1.5%, -0.9% 및 1.9%이며 반발탄성 33%로, 상기 기준치보다 월등히 우수한 성질을 가지고 있음이 확인되었다.

상기 패드층(200)은 15mm 내지 25mm 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다. 패드층의 두께를 15mm 미만으로 하는 경우에는 충격흡수의 능력이 기준치에 미달될 수 있어서, 이를 보충하기 위하여 고무칩의 충전이 더 필요하게 되며, 패드층(200)의 두께가 25mm를 초과하는 경우에는 그 성능에 비해 비경제적인 과다 규모라고 할 수 있다.

지반층(100)과 패드층(200)은 하중에 의한 무접착 방식을 사용할 수도 있으나, 지반층이 투수콘 또는 아스콘인 경우에는 우레탄 접착 방식을 사용하거나, 골재 또는 마사토인 경우에는 앵커수단을 사용하여 패드층이 지반층에서 들뜸현상 또는 밀림현상이 발생하는 것을 완벽하게 방지하는 것이 바람직하다.

상기 고투수성 패드로 이루어지는 패드층(200)의 상면에는 인조잔디 파일(500)이 터프팅(tufting)방식 또는 제편방식으로 심어지는 섬유 기포지와, 상기 섬유 기포지 이면의 우레탄 또는 라텍스 코팅층으로 이루어지는 기재층(400)이 형성된다. 상기 기재층은 배수를 위한 통공이 일정한 간격으로 형성된다.

상기 기재층(400)의 이면에는 요철부(미도시)를 더 형성시킬 수 있다. 이러한 요철부는 패드층(200)의 상면과의 마찰력을 향상시켜 측하중에 의해 기재층(400)과 패드층(200)의 사이에서 밀림현상이 발생하는 것을 방지하게 된다.

기재층의 상면에는 규사층(600)이 형성된다. 상기 규사층은 그 자중으로 기재층(400)이 패드층(200) 상면에서 들뜸현상이 발생되지 않도록 하고, 인조잔디 파일(500)의 형태 안정성을 부여하며, 인조잔디 파일이 뽑히는 것을 방지한다. 상기 규사층(600)은 10~25mm의 두께로 포설하여 형성시키는 것이 바람직하고, 규사는 입도(粒度)가 0.2 ~ 1.5mm의 것으로 불순물이 섞이지 않은 건조한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

규사층(600)에 고무칩(미도시)을 혼합하거나 규사층의 상면에 고무칩을 더 충전시키는 것도 무방하다. 상기 고무칩은 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene block copolymer) 사출칩을 사용하는 것이 가장 바람직하다. SEBS 사출칩은 분진을 발생시키지 않고 중금속을 함유하고 있지 아니하여 인체에 무해하고 내구성, 내후성 및 탄력성이 뛰어나다.

인조잔디 파일(500)은 폴리에틸렌 재질의 LSR 모노 원사 타입(Low Sliding Resistance Yarn Type)으로 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 LSR 모노 원사 타입의 인조잔디는 일반적으로 사용되는 모노사 보다 질감이 부드럽고 마찰계수가 낮아 사용자의 부상 발생을 줄여주며, 뛰어난 복원력과 함께 마모강도(1,000회 마모에 대한 질량변화 %)는 1.4에 불과해(기준치: 10) 매우 높은 내구성을 지니고 있다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 하기의 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

100: 지반층 200: 패드층
400: 기재층 500: 인조잔디 파일
600: 규사층

Claims (3)

1. 지반층(100), 상기 지반층 위에 놓여지는 패드층(200), 상기 패드층 위에 놓여지는 기재층(400), 상기 기재층에 형성된 인조잔디 파일(500), 상기 인조잔디 파일에 충전되는 규사층(600)으로 이루어지는 인조잔디 구조체에 있어서, 상기 기재층은 섬유 기포지와 섬유 기포지 이면의 우레탄 또는 라텍스 코팅층으로 이루어지되 일정한 간격으로 통공이 형성되고, 상기 패드층(200)은 20~30mm정도의 크기로 절단된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌의 어느 하나 이상으로 이루어지는 폐발포체 조각을 가열, 가압하여 형성시킨 것으로서, 투수율 360mm/hr이상, 압축강도 1kgf/㎠이상이며, 두께는 15~25mm인 투수성 패드이고, 상기 규사층(600)은 입자크기가 0.2~1.5mm로써 건조상태의 규사를 10~25mm의 두께로 포설하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체
2. 제1항에 있어서, 상기 기재층(400)의 이면에는 요철부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체
3. 제1항에 있어서, 상기 규사층(600) 위에 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene block copolymer) 사출 고무칩이 더 포설되는 것을 특징으로 하는 고투수성 친환경 인조잔디 구조체

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