KR101155186B1 - 은나노 함유 황토 모르타르 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균성능을 가진 친환경적 건축 자재용 은나노 황토 모르타르 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 황토, 플라보노이드액, 닥나무죽, 녹말가루를 함유하는 황토 혼합제; 은나노 성분; 및 모래 등의 잔골재를 함유하는 건축용 모르타르 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 은나노 성분을 함유함으로써 건축내장재에서 기생하는 세균 및 바이러스들에 대해 항균, 살균하는 특성을 가지기 때문에 기능성 건축자재로 유용하다.

Description

은나노 함유 황토 모르타르 조성물{The loess Composition Containing Nanosilver}

본 발명은 항균성능을 가진 친환경적 건축 자재용 은나노 황토 모르타르 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.

새로 건축된 주택이나 건물은 석면, 포름알데히드(formaldehyde) 및 기타 입자상의 물질 등의 실내 오염물질을 배출하면서 인체의 눈과 코, 목 등을 자극하고, 두통과 어지럼증을 유발하거나 실내 거주자에게 쉽게 피로감을 느끼게 하며, 천식?급성폐렴?고열 등을 유발시키기도 하는데, 이러한 건물 내에 거주자들이 느끼는 건강상의 문제점 및 불쾌감 등의 현상을 새집 증후군 및 새빌딩 증후군(Sick House Syndrome/Sick Building Syndrome)이라고 한다.

이러한 새집 증후군에 의해 나타나는 증상은 두통, 눈?코?목 등 자극, 헛기침, 가려움증, 현기증, 매스꺼움, 집중력저하, 피로감, 취기에 대한 민감성 등에서부터 장기적으로는 호흡기 질환, 심장병, 암 등을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다.

상기 새집증후군을 해결할 수 있는 방법은 원인이 되는 물질을 대체하거나 제거하는 방법이 최상인 것으로 알려져 있다.

일반적으로 사용되는 대부분의 건축 자재는 화학약품을 다량 함유하고 있기 때문에, 이러한 건축 자재를 대체할 수 있는 것으로 황토가 주목받기 시작하였다.

한반도를 비롯한 중국의 화북지방 황하 연안 등 주로 동북아에 집중적으로 분포되어 있는 황토는 주로 석영을 함유하면서 그밖에 휘석, 각섬석 등을 함유하는 황갈색 석회질로서, 실리카(SiO2) 60～65%, 철분 5～6%, 알루미나(Al2O3)10～13%, 마그네슘(Mg)과 나트륨(Na) 각 2% 내외, 칼리 1.5%, 석회 8% 내외의 화학적 조성을 가지며, 분해력?자정력?흡수력 등이 뛰어나며 인체에 유익한 약성을 갖는 것으로 알려져 왔다. 이에, 예로부터 가옥의 재료로서 중요하게 쓰여졌으며, 식기나 기구로 만들어져 생활의 도구로도 활용되었다.

최근에 들어서는 황토에 대한 과학적 규명에 많은 연구가 이루어져 황토가 많은 양의 원적외선을 방출하고 유해 전자파를 차단할 수 있으며, 황토 한 숟갈에는 수억 마리의 미생물과 다양한 효소들이 촘촘히 들어 있어 이들이 순환작용을 하여 여러 면에서 인체에 매우 유익한 영향을 준다는 것이 과학적으로도 입증되었다. 이에, 황토가 침구용 매트?황토 침대 등의 생활가구나 음식 조리용 용기 또는 건축용 내?외장재나 온돌 등과 같은 생활용품의 소재로서 각광받고 있으며, 새집증후군과 같은 현대 사회의 문제점에 부응하여 그 활용범위도 급속히 늘어나는 추세에 있다.

그런데 황토는 수축팽창율이 높고, 가공없이 건축재료로 사용될 때에는 건조수축현상으로 인해 갈라짐 등이 크게 나타나고 점착력이 높지 않아 부스러지거나 분진발생량이 높아 접촉시 옷 등에 묻어나는 단점이 있다.

또한, 황토 모르타르는 건조 및 경화 과정에서 수분의 건조와 더불어 수축하여 균열이 발생한다. 이에 대하여 종래에는 황토의 건조 수축을 방지하기 위하여, 단순히 황토 중에 천연산 섬유를 혼합하여 사용하였으나, 이는 어느 정도의 수축을 방지할 수는 있었지만 완전한 것은 아니었다.

또한 황토 모르타르는 낮은 압축 강도를 갖기 때문에 고강도를 요구하는 곳에는 사용할 수 없으며 항상 낮은 강도를 요구하는 곳에서만 사용되어 왔다. 따라서, 상기와 같은 결점으로 인하여 황토 모르타르는 현대적인 건축 재료로서 발전되어 오고 있지 못하고 있는 실정이다.

한편 건축자재로 사용되는 화학제품의 내장재에서도 포르말린 등의 유해가스가 많이 발생되어 새집증후군으로 아토피성 피부염, 알레르기 비염, 두통, 호흡기질환 등에 많은 고통을 받고 있다. 기타 내장 마감에 사용되는 스티로폼, 석면, 우레탄폼, 래커(lacquer), 페인트, 포르말린, 접착제 등과 같은 인체에 매우 유해한 재료들을 사용하여 만들어지는 것으로, 아이들에게 아토피성 피부염을 일으키고 두통, 습진 등 많은 질환을 일으키는 원인이 되는 것이다. 따라서, 이러한 질환을 일으키는 원인을 없애기 위해, 건축자재에 항균 및 멸균 성능을 부여할 필요성이 커지고 있다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 결점을 해결하려고 예의 노력한 결과, 황토 모르타르에 천연 접착체 및 천연 충진제와 함께 은나노 성분을 함유시킴으로써, 황토 모르타르의 건조 수축이 없어지고 높은 압축 강도를 가질 뿐만 아니라 항균 및 멸균 기능을 가진다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은, 천연 접착제 성분 및 은나노 성분을 사용하여 친환경적이면서 항균기능이 있는 황토 모르타르 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 제조하는 방법 및 이의 용도를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 제조함에 있어서 은나노를 조성물 전체에 골고루 분포할 수 있도록 하여 항균 효과를 높일 수 있는 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황토 혼합제, 은나노 성분 및 잔골재를 포함하는, 건축용 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 제공한다.

이 때, 상기 황토 혼합제는 가수성 황토액; 플라보노이드액; 닥나무죽; 및 밀가루, 옥수수가루, 감자가루 및 쌀가루로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 녹말가루를 함유하고 있는데, 바람직하게는 찹쌀가루를 추가로 함유하는 것이 좋다.

또한, 상기 잔골재는 강모래, 바다모래 또는 석분일 수 있는데 바람직하게는 바다모래이다.

특히, 상기 은나노 성분은 황토볼에 은나노 용액으로 도포함으로써 함유될 수 있는데, 상기 황토볼의 직경은 5~20mm인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재가 0.1~ 0.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 0.2 : 1 : 1의 비율로 혼합되어 있는 것이 좋다.

한편, 본 발명은 다음을 포함하는, 은나노 함유 황토 모르타르 조성물의 제조방법을 제공한다:

(i) 가수소성 황토액 : 플라보노이드액, 녹말가루 및 찹쌀가루 혼합물 : 플

라보노이드액 및 닥나무죽 혼합물을, 2~2.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합한 후, 80~100℃로 15 내지 20분 정도 가열함으로써 황토 혼합제를 수득하는 단계;

(ii) 직경 5~20 mm의 황토볼을 제조한 후, 은나노 용액을 도포하는 단계; 및

(iii) 상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재를 0.1~0.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합하는 단계.

또한, 본 발명은 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 이용하여 제조한 친환경 건축자재를 제공한다.

본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되며, 탈취 및 원적외선 방사라는 황토가 가지는 이점을 그대로 보유하면서 표면 강도가 크고 크랙 발생이 거의 없어서 기능적인 면에서 뿐 아니라 건축 재료적인 측면에서도 만족할 만한 성능을 보이는 친환경 황토 모르타르 조성물 및 제조방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 함유되어 있는 은나노 성분은 건축내장재에서 기생하는 세균 및 바이러스들에 대해 항균, 살균하는 특성을 가지기 때문에 건축물 실내환경을 청결하게 유지시켜주는 효과가 있으므로, 본 발명의 조성물은 건축물 실내환경을 개선하는 건축시공에 있어 매우 유용하다. 따라서, 건축용 실내 마감재, 온수 온돌의 바닥재, 벽체 미장용, 천정용의 환경 친화적이고 인체에 유익한 품질 확보가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 가수소성 황토액의 제조방법에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 은나노 황토볼의 제조방법 및 모르타르 조성물 제조방법에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시 과정에서 사용된 여러가지 실험재료에 대한 사진이다.
도 4는 2종류의 박테리아 (포도상구균, 폐렴균)의 성장곡선 그래프이다.
도 5는 은 나노 입자가 함유된 황토를 120℃에서 고압 멸균기 사용한 경우의 항균성 테스트 결과이다.
도 6은 은 나노 입자가 함유된 황토를 알코올(70%)을 사용하여 멸균한 경우의 항균성 테스트 결과이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 일 관점에서, 황토 혼합제, 은나노성분 및 잔골재를 포함하는 건축용 황토 모르타르 조성물에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 황토, 플라보노이드액, 닥나무죽, 녹말가루를 함유하는 황토 혼합제; 은나노 성분; 및 모래 등의 잔골재를 함유하는 건축용 모르타르 조성물에 관한 것이다.

특히, 상기 은나노 성분은 황토볼에 은나노 용액으로 도포함으로써 함유되어지고, 상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재가 0.1~0.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 0.2 : 1 : 1의 비율로 혼합되는 것이 좋다.

상기 혼합 비율을 벗어나는 경우에는 모르타르 조성물의 점도, 강도 및 항균능이 좋지 않아 원하는 효과를 수득하기 어렵다.

황토 혼합제

본 발명에 따른 '황토 혼합제'는 가수소성 황토액에 폴라보노이드액, 닥나무죽, 녹말가루를 첨가하여 제조한 천연 황토 혼합 조성물을 의미한다.

이하에서 상기 황토 혼합제의 제조 과정을 설명하면서 각 성분에 대한 구체적인 설명도 함께 기재한다.

본 발명의 황토 혼합제를 제조하기 위해서, 먼저, 가수소성 황토액을 제조해야 하는데, 예를 들어, 상기 가수소성 황토액은 이하와 같은 방법으로 제조될 수 있다.

우선, 황토를 물과 혼합하여 황토물을 얻고, 상기 황토물에서 불순물을 제거하여 정제 황토물을 얻은 다음, 상기 정제 황토물을 60℃ 이상으로 가열하여 제조한다.

본 발명의 원재료인 황토는 주로 실트(0.05~0.005㎜) 크기의 입자들로 구성 되어 있으며, 황토입자의 크기는 주로 0.02~0.05㎜이며 탄산칼슘에 의해 느슨하게 교결되어 있고, 공극율이 50~55%정도로 크기 때문에 무게비는 약 50%정도를 차지하고 있다. 우리나라에서 흔히 볼 수 있는 황토는 규석과 정석이 많이 혼합되어 있으며 석회석도 일부 포함되어 있다. 황토의 화학적 성분비는 실리카 40~50%, 알루미나 20~30%, 석회 8%, 철분 5~6%, 산화마그네슘 2%, 나트륨 2%, 칼륨 1.5% 정도로 구성되어 있는 것으로 알려져 있다.

이러한 황토는 인체에 유익한 원적외선을 방출하는데, 이 원적외선은 인체의 혈액순환을 돕고 노폐물 배출을 촉진하여 건강증진에 도움이 되는 것으로 알려져 있다.

이러한 황토를 이용하여 건축물에 시공한 후에 분진발생을 예방하고 균일한 도막을 얻기 위해서는 아주 미세한 황토분말을 사용하는 것이 좋지만, 미분화된 황토분말은 가격이 비싸기 때문에 원가 부담이 높다. 따라서 본 발명에서 사용하는 황토는 반드시 미분화된 황토분말일 것을 요하지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에서는 황토와 물을 약 1:1.5~5 정도의 비율로 잘 혼합하여 황토물을 얻고, 이 황토물을 걸름채를 이용하여 부유불순물을 제거하고, 2~3시간 정도 정치하여 모래나 돌과 같은 고형 불순물을 침전시키고, 윗물과 분리하는 등 불순물을 제거함으로써 정제된 황토물을 얻어 이를 황토 원료로 사용할 수 있다.

이 과정에서 황토의 입자는 세분화되고, 부유 불순물과 자갈, 모래 등의 불순물도 제거된다. 황토와 물의 혼합비는 최종 제품이 적정 점도를 얻을 수 있는 범위 내에서 작업의 편의성을 고려하여 결정하면 되지만, 상기 범위 정도가 점도가 너무 높거나 낮지 않은 모르타르용 천연 황토 혼합제를 얻을 수 있어 바람직하다.

이렇게 얻어진 정제된 황토물을 가열하여 60℃ 이상의 온도에서 10분 이상 끓여주어, 황토물 내의 황토 입자를 순수 황토 알갱이로 소성변형시켜 소성변형된 황토액을 얻는다. 바람직하게는 80℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 정도의 가급적 높은 온도에서 10~20분 정도 끓여주는 것이 시간을 절약하고 충분한 가수소성효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 가수 소성된 황토액에 플라보노이드 추출액을 첨가한다.

상기 플라보노이드 성분은 은행잎을 은행잎 중량의 10배 정도의 물에 넣고, 100℃ 이상의 온도에서 1시간 이상, 바람직하게는 60~90분 정도 가열하여 은행잎 속에 함유된 항균성분인 플라보노이드 성분을 추출하여 플라보노이드 추출액을 만들어 사용한다.

상기 플라보노이드 추출액은 항균성이 있어 곰팡이 예방과 해충 접근방지의 효과를 가진다. 또한, 순수 천연성분으로 이루어져 있기 때문에, 이를 첨가하여 이루어진 본 발명에 따른 황토 혼합제는 순수 천연 재료로 이루어지게 된다.

이때 가수소성 변형된 황토액에 대한 플라보노이드 추출액의 혼합비는 대개 황토액 100중량부에 대해 플라보노이드 추출액을 30~70중량부 정도로 한다. 다만, 이상의 혼합비는 적당한 점도와 접착력을 가지도록 조정하면 되고 특별히 한정되는 것은 아니다.

그리고, 천연 충전제로서 한지의 재료인 닥나무죽을 더 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 닥나무죽은 한지의 원료로 사용되는 것으로, 닥나무의 표피중 백피를 물에 불렸다가 40~50㎝의 길이로 절단하고, 잿물에 삶고, 쪄서 햇볕에 말렸다가, 분쇄하여 죽같이 만든 것에 닥풀(황촉규의 뿌리에서 추출한 즙액)을 섞어 제조되는 것으로, 섬유질이 질기고 길어 황토 모르타르의 강성을 효과적으로 보완해 줄 수 있다.

닥나무죽 또한 플라보노이드 추출액에 혼합하여 가수 소성 황토액과 혼합하게 된다. 여기서, 닥나무죽은 플라보노이드 추출액 10ℓ에 대해 0.7~1㎏의 비율로 혼합하며, 가수 소성 황토액에 대한 플라보노이드 추출액과 닥나무죽 혼합물의 혼합비는 대개 가수 소성 황토액 100중량부에 대해 플라보노이드 추출액과 닥나무죽의 혼합물을 30~70중량부 정도로 사용한다. 다만, 이상의 혼합비는 적당한 점도와 점성을 가지도록 조정하면 되고 특별히 한정되는 것은 아니다.

그리고, 황토 혼합제의 마지막 성분으로서, 밀가루, 옥수수가루, 감자가루 및 쌀가루 중에서 선택되는 녹말가루와 찹쌀가루를 혼합하여 60℃ 이상의 온도, 바람직하게는 80~100℃의 온도로 15~20분 정도 가열한다.

여기서, 상기 찹쌀가루나 밀가루와 같은 다른 녹말가루는 접착성을 보완하기 위해 첨가된다. 황토는 점성이 있어 서로 엉겨 접착제를 첨가하지 않더라도 일정 수준의 코팅효과를 발휘할 수 있지만, 서로간의 친화력이 약해서 결국 사용중에 분진과 크랙이 발생할 수 있기 때문에 이를 보완하기 위해 상기 찹쌀가루와 밀가루등을 혼합하여 끓여줌으로써 접착제 성분을 보완하게 된다.

상기 녹말성분 중 찹쌀가루는 소량 사용으로도 높은 접착력을 얻을 수 있으나, 가격이 비싸기 때문에 찹쌀가루와 함께 밀가루, 옥수수가루, 감자가루, 쌀가루와 같은 다른 녹말가루를 약 1:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 플라보노이드 추출액과 찹쌀가루 및 밀가루 등 다른 녹말가루의 사용비율은 대체로 플라보노이드 추출액 약 10ℓ에 대해 찹쌀가루와 밀가루 등 다른 녹말가루를 각각 약 1㎏ 사용한다. 플라보노이드 추출액을 사용하지 않을 경우에는 플라보노이드 추출액 대신 동량의 물에 찹쌀가루 등을 개어서 사용할 수 있다.

즉, 상기 본 발명에 따른 가수소성 황토액에, 밀가루, 옥수수가루, 감자가루 또는 쌀가루 중에서 선택되는 녹말가루와 찹쌀가루 및 한지 재료인 닥나무죽을 혼합하고, 이 혼합물을 60℃ 이상, 바람직하게는 80~100℃로 15 내지 20분 정도 가열함으로써, 소성 변형된 황토입자에 천연 접착제 성분 및 천연 충전제가 균일하게 혼합되도록 하여 모르타르용 천연 황토 혼합제를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서는, 상기 가수소성 황토액 : 플라보노이드액, 녹말가루 및 찹쌀가루 혼합물 : 플라보노이드액 및 닥나무죽 혼합물의 혼합비율은, 2~2.5 : 1~1.5 : 1~1.5 인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토 혼합제를 제조함에 있어서, 황토의 색상을 변경하기 위해 소량의 천연 착색제를 첨가할 수도 있으며, 허브에서 추출한 천연 에센셜 오일을 첨가하여 방향 효과 등의 기능성 증진효과를 얻을 수도 있다.

황토 모르타르 조성물

상기 제조한 황토 혼합제를 이용하여 본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 제조한다.

최근, 건축시공방법으로 항균, 살균 및 소취제거를 위해 광촉매를 벽지에 적용하는 경우와 콘크리트 또는 시멘트, 합판 등에서 발생하는 포름알데히드나 VOC를 제거하는 폴리우레탄 코팅법들이 적용되고 있다. 그러나 TiO₂와 같은 광촉매들은 실내환경에서는 빛이 반드시 필요하다는 단점을 가지고 있고, 폴리우레탄 코팅법은 폴리우레탄 수지 자체에서 발생하는 VOC 들이 문제가 되고있다.

본 발명은 항균, 살균, 소취 및 포름알데히드, VOC의 제거 특성이 우수한 것으로 알려진 은나노 성분을 건축내장재와 건축시공법에 적용함으로써 새로운 형태의 친환경 건축시공법을 제공할 수 있는 점에 특징이 있다.

본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르 조성물의 제조방법 및 구체적인 설명은 이하와 같다.

우선, 황토를 이용하여 통상적인 방법으로 적정한 크기, 바람직하게는 직경 5~20 mm의 황토볼을 제조한다. 즉, 물로 반죽된 황토를 직경 5~20mm의 구형으로 성형한다.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 황토볼의 표면을 은나노입자로 0.1mm정도 입혀 건조시킨다.

나노기술이란 나노미터(㎚)수준에서 물체들을 만들고 조작하는 기술을 통칭하는 것으로 의미상으로는 10의 -9승, 즉, 10억분의 1에 해당하는 것에 관련한 기술을 의미하며, 나노미터(㎚)란 10억분의 1미터를 나타내는 미세한 단위로서 1나노미터는 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당한다. 즉, 0.000000001미터의 단위에 대한 조작을 가하는 기술로서 거의 분자를 직접 제어하는 수준의 초미세 기술이라고도 하며, 나노기술은 원자나 분자 단위의 극미세 물질을 인위적으로 조작함으로서 새로운 성질과 기능을 가진 물질이나 장치를 만드는 것이고, 은나노를 뿌려주는 방식 등으로 물질이나 장치를 가공하며, 은나노란 위와 같은 은을 눈에 보이지 않을 정도로 미세 분자화한 은가루를 말하며, 은이 은나노로 미세하게 분화되면 단위 중량당 표면적이 대폭 증대되어 항균 ,살균 및 탈취의 효과를 향상시킬 수 있으며, 이러한 은의 효능은 반영구적이기도 하다.

즉, 각종세균을 항균 및 살균하는 기능이 있는 은을 나노와 같이 0.001마이크로메타 이하로 소립된 은-콜로이드용액을 황토볼에 분사시키면 은이 도금형태로 코팅되어 마찰에 잘 떨어지지 않는다.

예를 들어, 항균, 살균 특성이 99.9%로 인정된 10ppm의 은나노입자 분산용액(상표명: MEDISIL)을 스프레이 건을 통해 양생 후 건조된 황토볼에 0.1kg/m² 으로 스프레이 코팅한 후 자연 건조시켜 은나노 입자를 코팅할 수 있다.

은나노 입자 분산용액은 최근 전기분해법, 감마선 조사법, 산화환원법, 이온빔클러스터법, 승화법 등 다양한 방법으로 제조되어지며, 은나노 입자의 분산용액의 제조에는 공통적으로 분산안정제를 사용하여 용액상에서 안정하게 콜로이드상태를 유지하도록 할 수 있다.

상기 은나노 입자는 세균과 바이러스의 항균, 살균 기능이 우수하다. 은이 나노기술과 결합하면서 강력한 항균, 살균의 효과를 가지게 되고, 그에 따라 은나노를 절연 필름의 표면에 코팅하거나 또는 절연 필름과 혼합하여 만든 은나노 코팅시트는 항균, 살균, 탈취 기능을 겸비한다.

은(銀)은 이 지구상에서 가장 안전된 항균 금속으로 높이 평가 되고 있고, 은에 접촉되어 6분간 살아남는 병균이나 바이러스가 없다고 보고되고 있고, 은이 인체에는 아무런 해를 주지 않고, 모든 병균을 살균하는 무기 항균제로 높이 평가하고 있다.

한편, 이와 같은 방법으로 은나노 입자를 도포한 황토볼을 제조한 후, 상기 완성한 황토혼합제와 잔골재를 혼합하여 본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르를 제조한다.

천연황토를 물에 반죽하여 미장할 경우 황토 자체의 점성에 의해 미장도구에 달라붙어 시공에 소요되는 시간과 노력이 늘어나는 반면, 건조와 균열발생 전의 미장 완성 표면에 있어서도 매끈한 결과를 기대하기 어려운 난점이 있었는데, 천연 접착제를 함유하고 있는 '황토 혼합제'를 사용함으로써 천연황토의 구조물 부착성을 우수화시키는 한편, 그것이 가지는 윤활성을 동시에 활용하여, 미장 기타 성형작업에 있어 능률을 현저히 증대시키고, 또한 건조전 미장 완성면에 있어 매끈한 표면을 가능하게 하며, 시공 건조 후의 완성도를 극대화할 수 있다.

잔골재는 입도가 5mm 이하의 골재로서, 예를 들어, 강모래, 바다모래, 석분 등을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 바다모래를 사용한다. 잔골재의 사용으로 완성된 제품은 어느 정도의 탄력성과 충분한 강도를 확보하게 된다.

상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재가 0.1~0.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 0.2 : 1 : 1의 비율로 혼합되는 것이 좋다.

본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르는 주요한 구성성분이 다르다는 점을 제외하고는, 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법을 이용하여 제조할 수 있다.

이 때, 믹서(Mixer)를 이용한 혼합은 전체적으로 균일해야만 시공시에 입도의 몰림현상 및 재료분리층을 없앨 수 있다. 나아가, 상기 모르타르를 보드로 제조하기 위해서는, 혼합이 완료된 모르타르를 성형틀에 주입한후 23℃로 유지되는 항온실에서 24시간동안 건조시키며, 항온실에서 건조완료된 보드를 탈행하여 습기실에 20～24시간 방치하여 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명은 다른 관점에서 다음을 포함하는, 은나노 함유 황토 모르타르 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

(i) 가수소성 황토액 : 플라보노이드액, 녹말가루 및 찹쌀가루 혼합물 : 플

라보노이드액 및 닥나무죽 혼합물을, 2~2.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합한 후, 80~100℃로 15 내지 20분 정도 가열함으로써 황토 혼합제를 수득하는 단계;

(ii) 직경 5~20 mm의 황토볼을 제조한 후, 은나노 용액을 도포하는 단계; 및

(iii) 상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재를 0.1~0.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율로 혼합하는 단계.

또한, 본 발명은 또 다른 관점에서 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 이용하여 제조한 친환경 건축자재에 관한 것이다.

본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르의 조성물은 기존의 건축물의 내, 외벽에 적용할 수 있으며, 바닥?벽면?천정 등 건축구조물 내의 어떤 구조부이든 관계없이, 또한 시멘트?석재?석고보드?합판?철/비철금속강판?합성수지 등 건축구조물의 표면 재질에 따른 제한없이 필요에 따라 두께를 조절하여 사용할 수 있다.

이외에도 본 발명에 따른 조성물은 건조전의 상태에서는 황토 혼합제의 점착성과 윤활성, 그리고 함께 첨가된 모래 등 잔골재의 입자성에 기인한 높은 작업성을 보유하고 있기에 우수한 물성을 가지게 되고, 결과적으로 시공 후 건조전의 단계에서 별 다른 도구나 기술 없이 다양한 무늬를 찍어낼 수 있다.

그리고, 은나노입자의 특성인 항균, 살균 및 소취특성을 적용한 건축자재를 제공함으로써 인체에 안전하고 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있는 친환경 건축시공을 가능하게 한다.

본 발명은 인체에 무해한 은나노 입자를 사용하고, 은나노 입자를 함유하는 황토 모르타르가 콘크리트 또는 시멘트, 합판, 벽지에 부착되어 이들 건축내장재에서 발생하는 포름알데히드나, VOC를 제거할 뿐만아니라, 건축내장재에서 기생하는 세균 및 바이러스들에 대해 항균, 살균하는 특성을 가지기 때문에 건축물 실내환경을 청결하게 유지시켜주는 효과가 있으므로 건축물 실내환경을 개선하는 건축시공에 있어 매우 유용하다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

우선, 이하와 같은 실험장치 및 재료를 준비하였다(도 3).

?고압 멸균기 : 증기 압력 1055 g/㎠과 (121±1)℃의 온도를 유지할 수 있는 고압 멸균기

?건열 멸균기 : 80~300℃를 유지할 수 있는 멸균기

?항온 배양기 : 0~50℃를 유지할 수 있는 배양기

?냉장 및 냉동고

?무균 캐비닛(clean bench) : 무균 조작용 캐비닛

?배양 접시 (petri dish) : 안지름 80~100mm 높이 15~25mm

?진탕 배양기 : 20~50℃ 및 100~ 150 rpm을 유지할 수 있는 진탕 배양기

?루프 : 백금, 니크롬 또는 텅스텐 선으로 만든것

?피펫 마이크로 피펫

?전자저울

?흡광 광도계

?자외선 살균 장치

?배지 : 뉴트리언트(Nutrlent)배지, 뉴트리언트(Nutrlent) 한천 배지

?공시균

(a) 스티필로코쿠스 아우레우스 (Staphylococcus aureus) [포도상구균 SA]

(b) 클렙시엘라 뉴오니어 (Klebsiqlla pncumoniae) [폐렴균 KP]

실시예 1 : 황토 혼합제의 제조

1-1. 가수소성 황토액의 제조

황토와 물을 1:3의 비율로 섞어서 잘 혼합하여 얻어진 황토물에서 부유 불순물을 제거한 후, 정치하여 침전된 불순물을 제거하여 정제 황토물을 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 정제 황토물을 각각 60~70℃, 80~90℃, 100~105℃의 온도를 유지하면서 20분간 가열하여 정제 황토물 내의 황토 입자가 소성변형된 가수소성 황토액을 얻었다.

이의 개략도를 도 1에 도시하였다.

1-2. 모르타르용 천연 황토 혼합제의 제조

물 20ℓ에 은행잎 2㎏을 넣고 100℃의 온도로 60분간 가열하고 여과하여 은행잎 속에 있는 플라보노이드 성분이 녹아있는 플라보노이드 추출액을 얻었다.

상기 플라보노이드 추출액 10ℓ에 분쇄된 닥나무와 황촉규를 섞은 닥나무죽 1㎏을 넣고 잘 혼합하였다.

한편 상기 플라보노이드 추출액 10ℓ에 찹쌀가루와 밀가루를 각각 1㎏씩 첨가하여 잘 혼합하였다.

상기 1-1단계에서 얻은 가수소성 황토액 20ℓ에 상기 플라보노이드 추출액과 닥나무죽의 혼합물 10ℓ와 상기 플라보노이드 추출액과 찹쌀가루 등의 혼합물을 10ℓ 첨가하여 잘 섞은 후, 95~100℃의 온도로 20분간 가열하여 모르타르용 천연 황토 혼합제를 얻었다.

실시예 2 : 은나노 함유 황토 모르타르 제조

2-1 은나노 황토볼 제조

황토(입수처 기재 요망)을 물에 개어 직경 5~20 mm의 황토볼을 제조한 후 건조시켰다.

10ppm의 은나노입자 분산용액(상표명: MEDISIL)을 스프레이 건을 통해 양생 후 건조된 황토볼에 0.1kg/m² 으로 스프레이 코팅한 후 자연 건조시켜 은나노 입자를 코팅하여 은나노 황토볼을 제조하였다.

이의 개략도를 도 2에 도시하였다.

2-2 은나노 함유 황토 모르타르 제조

상기 실시예 1에서 제조한 천연 황토 혼합제와 상기 2-1에서 제조한 은나노 황토볼과 모래를 0.2 : 1: 1의 비율로 섞어 은나노 함유 황토 모르타르를 제조하였다(도 2).

여기서, 은나로 황토볼을 이용해 은나노 함유 황토 모르타르를 제조하는 방법은 다양할 수 있지만, 예를 들어, 실시예 1에서 제조된 천연 황토 혼합제가 구비되면, 이러한 천연 황토 혼합제에 전체적으로 골고루 은나노 황토볼을 주입하고, 은나노 황토볼이 전체적으로 주입된 상태에서 골고루 섞어줄 수 있다. 이러한 방법을 이용하는 경우에는 천연 황토 혼합제를 섞은 과정에서 주입된 은나노 황토볼이 전체적으로 골고루 섞이게 되고, 이 과정에서 은나노 황토볼에 존재하는 은나노가 천연 황토 혼합제에 전체적으로 골고루 분포하는 효과가 있다.

실험예 1: 항균성 실험

상기 제조한 은나노 함유 황토 모르타르에 대한 항균성 실험을 위해 KS M0146 항균 기능 제품의 항균력 시험 방법으로 진탕 플라스크 방법을 사용하였다. 박테리아로서 스티필로코쿠스 아우레우스 (Staphylococcus aureus) [포도상구균 SA] 및 클렙시엘라 뉴오니어 (Klebsiqlla pncumoniae) [폐렴균 KP]을 사용하였고, 1차 예비 실험을 포함한 3차 실험을 3주간 실시하였다.

먼저, 상기 2종류의 박테리아 (포도상구균, 폐렴균)을 5ml 액체배지에서 배양하여 성장거동을 확인하였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 배양시간에 따른 균수의 증가곡선을 확인하여 실제 실험을 수행함에 있어서 배양시간을 설정하였는데, 24시간이 소요되었다.

다음으로, 은나노 입자가 함유된 두 종류의 샘플과 황토성분만 함유된 샘플을 1.0g을 준비하고, autoclave를 이용하여 멸균을 행하였다. 고압 멸균기 또는 알코올(70%)에 의한 멸균 후에는 사용할 때까지 자외선 멸균기에 보관하여 실험하였다. 이 때, 시료의 특성상 형상이 변하는 재료 또는 시험 용액의 부피가 전체 시료를 감당치 못할 경우 시료 표면에 잠기게 할 수 있을 정도의 최소량의 시험 용액을 사용하고, KSM0146의 표1 시료의 형태별 표면적에 대한 시료 채취량에 의거하여 실험에 임하였다.

배양용액의 균수가 1~5×10⁵ (CFU/mL) 되도록 희석 조제하여 3cm² 제작한 샘플과 희석한 균 1ml를 접촉시켜 살균작용을 도모하였다. 37℃ 인큐베이터에서 진동배양을 하였고 오염을 막기 위하여 바이알 뚜껑을 닫고 배양하였다. 그리고, 18시간 동안 샘플과 접촉시킨 후 중화액으로 처리하여 살균처리된 용액을 회수하였다. 상기 살균처리한 균용액을 10배, 100배 1000배 희석하여 한천고체배지에 이식을 한 후 24시간 37℃의 인큐베이터에서 배양하였다.

이 때, 샘플과 접촉시키지 않은 균용액을 함께 한천배지에 이식함으로써 대조군으로 하였고, 상대적인 항균성을 계산하였다.

즉, 24~48시간 동안 배양한 후 형성되는 콜로니를 카운트하였다. 그리고, 배양액으로부터 형성된 콜로니를 카운트하여 대조군과 비교함으로써 항균성을 평가하였다.

이처럼, 우선 황색 포도상 구균과 폐렴균의 성장과 그리고 다양한 멸균 방법을 통한 실험 조작을 계획하는 1차 예비실험을 수행한 후, 예비실험으로 얻어진 결과를 명확히 하기 위해 접촉할 균주를 조정하고 접촉시간을 조절하여 보다 항균성을 명료하게 구할 수 있는 실험 조건을 재확립하였다.

그리고, 이에 따라 본격적으로 본 발명의 은나노 함유 황토 모르타르의 항균성을 알아보기 위한 2차 및 3차 실험을 수행하였다.

방법은 상기 1차 예비실험과 대부분 동일한 방법으로 수행하되, 2차 실험은 은 나노 입자가 함유된 황토를 120℃에서 고압 멸균기 사용하여 각각의 조건에서 얻어진 샘플에서 실험을 시행하였으며, 3차 실험은 알코올(70%)을 사용하여 멸균하여 실험을 진행하였다.

이 때, 2~3차 실험에서는 일정시간 배양한 균액을 멸균한 샘플과 접촉할 때 접촉 시간은 은나노 입자의 항균성이 최대한 나타날 수 있도록 24시간으로 확정하였다.

그 결과를 하기 표 1, 2 및 도 5, 도 6에 도시하였다.

표 1 및 도 5는 은 나노 입자가 함유된 황토를 120℃에서 고압 멸균기 사용한 경우로서, 실질적으로 포도상구균 및 폐렴균의 감소를 나타내지 않았다.

이는 너무 높은 온도(120℃)에서 멸균을 함으로써 은 나노 입자의 고유 항균성이 약화되었기 때문이다.

	SA (포도상구균) 감소율	KP (폐렴균) 감소율
황토-1	0%	0%
황토-2	0%	0%
황토-3 (Ag:0.5)	0%	0%
황토-4 ( Ag :1)	0%	0%

그리고, 표 2 및 도 6은 알코올(70%)을 사용하여 멸균한 경우로서, 각각의 샘플에서 본 발명의 은 나노 입자의 고유 항균성이 약화되지 않아 우수한 항균능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다

	SA (포도상구균) 감소율	KP (폐렴균) 감소율
황토-1	36.1%	11.9%
황토-2	32.8%	22.3%
황토-3 (Ag:.0.5)	83.0%	76.7%
황토-4 (Ag:1)	99.9%	99.9%

즉, 이와 같이, 황색 포도상 구균 및 폐렴균에 대한 항균검사 한 결과 99.9% 항균이 되는 것이 확인되었다.

Claims (11)

1. 가수소성 황토액; 플라보노이드액; 닥나무죽; 및 밀가루, 옥수수가루, 감자가루 및 쌀가루로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 녹말가루를 함유하는 황토 혼합제, 은나노 성분 및 잔골재를 포함하는, 건축용 은나노 함유 황토 모르타르 조성물.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 황토 혼합제는
   찹쌀가루를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 은나노 성분은 황토볼에 은나노 용액으로 도포함으로써 함유되는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제4항에 있어서, 상기 황토볼의 직경은 5~20mm인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 잔골재는 강모래, 바다모래 또는 석분인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 잔골재는 바다모래인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
10. 다음을 포함하는, 은나노 함유 황토 모르타르 조성물의 제조방법:
    (i) 가수소성 황토액 : 플라보노이드액, 녹말가루 및 찹쌀가루 혼합물 : 플라보노이드액 및 닥나무죽 혼합물을, 80~100℃로 15 내지 20분 정도 가열함으로써 황토 혼합제를 수득하는 단계;
    (ii) 직경 5~20 mm의 황토볼을 제조한 후, 은나노 용액을 도포하는 단계; 및
    (iii) 상기 황토 혼합제, 은나노 도포된 황토볼 및 잔골재를 혼합하는 단계.
    
11. 제1항의 은나노 함유 황토 모르타르 조성물을 이용하여 제조한 친환경 건축자재.

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