KR101186911B1

KR101186911B1 - 기능성 황토볼의 제조방법 및 그 이용방법

Info

Publication number: KR101186911B1
Application number: KR1020100021341A
Authority: KR
Inventors: 백우현; 김형곤
Original assignee: 백우현
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-10-02
Also published as: KR20110101947A

Abstract

본원은 기능성 황토볼의 제조방법 및 그 이용방법에 관한 것이다.
본원에서 제공되는 황토볼은 황토와 톱밥과 소성패각분말의 특성을 이용하여 각종 수처리 공정이나 양식장 등에서 물의 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치를 90 Hz 미만 값으로 변환시키는 기능을 가지면서 높은 압축강도를 유지하는 황토볼을 제공하고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명으로, 본원에서 제공되는 황토볼은 황토와 소성패각분말과 톱밥을 적정비율로 혼합하여 이루어지는 황토볼을 고온에서 탄화시키는 과정에서 황토볼 내부의 톱밥성분이 탄화/흑연화되어 황토볼 자체가 고도의 압축강도를 나타내면서 내산화성 및 내부식성, 항균성을 나타내는 황토볼을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
본원은 황토볼의 제조공정으로 건조과정 및 소성과정에서 고온조건에서 톱밥이 연소되어 소실되는 것이 아니고 황토볼 내부에서 톱밥이 고온의 열로 흑연화되어 황토볼이 최대압축하중 10,000~20,000(N) 범위를 갖고, pH 8.0±0.5 범위를 가지며, 기공율이 35±5% 범위, 비표면적이 22±3 ㎡/g 의 규격을 갖는 황토볼을 얻을 수 있고, 상기 황토볼이 내 산화성 및 내 부식성을 갖고 변형이나 파손이 없이 수중이나 대기 중에서 원적외선을 발생하며 인체나 생물체에 활성을 줄 수 있는 기능성 황토볼로 이용하고자 하는 기술사상을 갖는다.

Description

기능성 황토볼의 제조방법 및 그 이용방법{manufacturing method and the usage of functional loess ball}

본원은 기능성 황토볼의 제조방법 및 그 이용방법에 관한 것이다.

황토는 우리나라 지표의 약 10~20%를 덮고 있는 토양성분으로서, 탄산칼슘과 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 철분(Fe₂O₃), 마그네슘, 나트륨, 칼리 등으로 구성되어 있으며 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다.

황토의 구조는 표면적이 매우 넓은 벌집구조로서 수많은 공간이 있는 복층 구조를 이루고 있으며 이러한 스폰지 같은 구멍 안에는 원적외선이나 수분을 다량 흡수 및 저장하고 있다가 열을 받으면 주변과의 조화를 이루기 위해 필요한 원적외선이나 수분 등을 발산하여 다른 주변환경에 영향을 줘서 분자활동을 자극하는 기능을 하게 된다.

또한, 황토 한 스푼에는 약 2억 마리 정도의 미생물이 살고 있어서 다양한 효소들이 순환작용을 일으키고 있으며, 황토의 효소성분에는 카탈라아제, 디페놀 옥시다아제, 사카라제, 프로테아제 등이 포함되어 있고 이들 효소들은 각각 독소제거, 유독물 분해능력을 갖고 비료작용 및 정화작용 등의 역할을 하므로 황토는 예로부터 살아 있는 생명체라 불리우며, 인체나 자연환경에 여러 가지 유용한 기능을 제공하는 무병장수의 흙으로 다양한 분야에서 그 사용이 시도되어 왔으며 우리 선조들은 대표적으로 황토 옹벽집이나 황토벽돌 등을 사용하여 왔다.

최근 국민소득이 높아지면서 의식주 문제가 해결된 반면, 시멘트의 유해성이 밝혀지고, 주거공간 내부의 건축내장재에 따른 새집증후군과 각종 피부질환, 아토피질환 문제 등이 부각되면서 새롭게 황토찜질방이나 황토침대나 황토가 침적된 의류제품, 침구류 등을 찾으며 자연친화적 웰빙(Well-being)문화를 추구하고 있다.

웰빙산업이 대두되면서 가장 각광을 받기 시작한 소재가 황토인바, 자연에서 채취되는 황토의 유용한 기능적 특성들로 황토가 고유의 원적외선 발산 효과를 가지며, 인체 내 각종 질환의 원인이 되는 세균을 약화시키고, 모세혈관을 확장시켜 혈액 순환을 촉진시켜 주며, 세포조직의 활성을 촉진시키는 효능들이 밝혀지면서, 일반 가정이나 직장, 사우나 시설, 수영장, 자동차 등에서 탈취, 항균, 방습, 정화 등의 목적으로 다양한 기술들이 개시되고 상품화되고 있고, 상기와 같은 황토의 효능 때문에 침대, 장판, 찜질방, 화장품, 의류 등 많은 분야에서 황토의 기능성을 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.

황토로부터 황토 볼을 만들어 산업상 유용한 기술로 사용하는 선행기술만을 살펴보는 경우에도 인터넷 상에서 수백 건을 검색할 수 있는바, 예를들어 공개특허 2004년 제034883호 기술에서는 황토볼 제공하여 수처리제로 사용하는 기술이 개시되어 있는바, 수 처리제 용으로 황토볼을 얻기 위한 수단으로 생황토를 분쇄하는 분쇄단계, 분쇄된 황토로부터 직경 500 ㎛이하의 황토분말을 선별하는 선별단계, 선별된 황토분말을 80～130 ℃ 의 온도범위에서 건조하는 건조단계, 건조된 황토분말을 맥반석 분말과 활성탄 분말과 혼합하는 혼합단계, 혼합된 황토분말과 맥반석 분말과 활성탄 분말의 혼합물에 물을 첨가하여 볼 형상으로 성형하는 성형단계, 볼 형상의 혼합물을 400~800 ℃ 사이의 온도범위에서 소결하는 소결단계를 포함하는 공정을 통하여 황토볼을 얻고 이용하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 공개특허 2003년 제091079호 기술에서는 황토조성물을 이용하여 탈취제를 얻고자 한 기술로, 황토와 미세분말로 분쇄된 지오라이트, 산호석, 맥반석, 굴패각, 백토, 은가루를 배합하여 황토혼합분말을 얻는 배합단계와 상기 황토혼합분말을 성형기에 넣어 압축성형하여 황토볼을 형성시키는 성형단계와 상기 황토볼을 12~16시간 상온에서 자연건조시키는 건조단계와, 상기 건조단계에서 건조된 황토볼을 850℃에서 1시간 정도 가열하는 소성단계와 상기 황토볼에 식초를 분사하여 250~300℃에서 30분 정도 소성시키는 재처리단계와 상기 황토볼을 상온에서 자연냉각시키는 냉각단계를 포함하여 얻은 황토볼을 흡착탈취제로 이용하는 기술이 개시되어 있다.

또한 등록실용신안 제0442795호 기술에서는 황토볼을 내장하는 침대매트를 얻기 위한 수단으로서, 메쉬형 망사, 제1합성수지, 제2합성수지 및 옥스포드지를 일정 부분만 고주파 접착시켜 수용공간을 마련하고, 제1합성 수지와 제2합성수지 사이의 공간에 황토볼을 삽입하여 다량의 원적외선을 방사하도록 하는 황토볼 침대매트를 개시하고 있는바, 인간 삶의 1/3을 잠을 자는데 소비하므로 황토를 이용하여 황토침대를 제작하여 사용함으로써 황토의 효능을 장시간 누리도록 하되, 돌침대처럼 딱딱한 구조가 아니라 프랙시블 구조를 이루기 위해 망사나 합성수지 사이에 황토볼을 내장하여 이용하고자 하는 기술구성이 개시되어 있다.

그러나 상기와 같이 황토의 유용함을 이용하고자 하는 기술들이 우후숙순 처럼 쏟아지고 있으나, 진정으로 황토에 숨은 과학을 이해하고 그 기능과 원리를 찾아 황토성분의 효용을 100% 발휘하며 동시에 장기간 사용에도 오랫동안 황토의 효능을 제공하며 내구성을 갖도록 높은 압축강도로 제공되는 황토제품은 의외로 많지 않고 그동안 이름만 친환경 황토제품이라 불러 판매되며 쉽게 황토볼이 사용중 부서지는 제품이 많고 황토의 효능을 제대로 살려주지 못한 결과로 인하여, 최근에 황토제품이라고 하면 오히려 소비자를 현혹시켜 사기제품을 팔려고 하는 사람 정도로 인식하거나 오해하는 풍조까지 이르러 있는 안타까운 현실이다.

본원은 황토와 톱밥과 소성패각분말의 특성을 이용하여 각종 수처리 공정이나 양식장 등에서 물의 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치를 90 Hz 미만 값으로 변환시키는 기능을 가지면서 높은 압축강도를 유지하는 황토볼을 제공하고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명으로, 본원에서 제공되는 황토볼은 황토와 소성패각분말과 톱밥을 적정비율로 혼합하여 이루어지는 황토볼을 고온에서 탄화시키는 과정에서 황토볼 내부의 톱밥성분이 탄화/흑연화되어 황토볼 자체가 고도의 압축강도를 나타내면서 내산화성 및 내부식성, 항균성을 나타내는 황토볼을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원은 황토볼의 제조공정으로 건조과정 및 소성과정에서 고온조건에서 톱밥이 연소되어 소실되는 것이 아니고 황토볼 내부에서 톱밥이 고온의 열로 흑연화되어 높은 압축강도를 갖고 기공율이 35±5% 범위를 가지며, 비표면적이 22±3 ㎡/g 의 규격을 갖는 황토볼을 얻을 수 있고, 상기 황토볼이 내 산화성 및 내 부식성을 갖고 변형이나 파손이 없이 수중이나 대기 중에서 원적외선을 발생하며 인체나 생물체에 활성을 줄 수 있는 황토볼을 제공하고자 하는 목적을 갖는 것이다.

또한, 본원의 황토볼은 각종 생활현장에서 원적외선 발생을 유도하여 인체에 유익하도록 적용하는 수단으로 침대나 매트리스의 바닥재나 실내 바닥재나 벽재 또는 찜질방의 바닥재 등으로 이용될 때 충분한 압축강도를 유지하며 항균기능을 갖도록 사용되는 황토볼 이용방법과, 본원의 황토볼을 이용하여 각종 주류나 음료수나 식료품의 가공공정에 사용하는 물을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90Hz 미만 값을 갖는 활성수로 변환시키는 기능을 갖는바, 각종 음용수나 식품제조의 공정수에 본원의 황토볼을 침적시켜 물의 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 Hz미만 값을 갖는 활성수로 변환시키는 용도에 사용될 수 있고 또한 본원의 황토볼을 목욕탕의 바닥재로 깔아주거나 황토볼을 망으로 감싸서 수중에 침적시키는 수단으로 약 알카리성의 활성수를 얻는 용도에 본원의 황토볼을 이용하고자 하는 목적을 갖는다.

본원에서 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로 제시되는 황토볼의 제조방법은 황토분말과 소성패각분말과 톱밥(참나무 또는 소나무)을 각각 일정중량 배합비로 혼합 반죽하여 금형틀에서 3-50㎜ 크기의 황토볼로 성형하여 건조한 후 성형된 황토볼을 450~550℃온도에서 8~10 시간 동안 건조/고형화하는 공정과, 고형화된 황토볼을 1100~1250℃ 온도에서 10~12 시간 소성하는 공정을 거쳐 얻는 황토볼이 높은 압축강도를 나타내고 약 알카리성의 물을 제공하며, 물을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 Hz미만 값을 갖는 활성수로 변환시키는 기능을 갖는 사실을 확인하고 이를 각종 수처리 공정이나 실내나 찜질방 등의 바닥재, 벽재, 양식장, 양어장 등에서 이용할 수 있는 황토볼로 제공하고자 하는 기술사상을 갖는다.

본원은 무기질인 황토와 유기질인 톱밥을 혼합하여 황토볼을 제조하고, 제조된 황토볼을 1차 가열하여 건조/고형화 시킨 다음 2차적으로 흑연화 열처리하는 소성공정을 수행하는 공정을 통해 높은 압축강도를 유지하고 소성패각분말을 추가시켜 항균특성을 갖는 황토볼을 얻을 수 있음을 확인하여 이루어진 것으로, 황토볼에 내장되어 있는 톱밥이 1100℃-1250℃의 고온에서 연소되지 않고 흑연화되면서 본래의 톱밥성질과 다른 높은 압축강도를 갖는 황토볼을 얻을 수 있는바, 상기 황토볼이 갖는 기능성을 살피기 위한 실험을 통하여 통상적으로 115±5 범위의 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치를 갖는 수돗물에 본원의 황토볼을 5~10시간 정도 넣어두면 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 미만의 물로 변환되는 사실을 확인할 수 있었으며, 또한 pH 7.2±0.2 범위의 증류수에 본원의 황토볼을 5~10시간 정도 넣어두면 pH 8.0±0.5 범위를 갖는 약 알카리리수로 변환시키는 특성을 나타내는 특성을 확인할 수 있었다.

본원에서 이용하고자 하는 황토볼을 얻는 과정을 원료준비공정부터 설명하여 보면, 황토분말은 자연에서 채취한 양질의 황토를 일주일 정도 자연 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 700~1000mesh 범위로 가공하여 사용하고자 하였으며, 소성패각분말은 굴 패각을 선별하여 분쇄하고 활성을 높이기 위해 산처리 및 알카리처리를 실시하여 얻은 소성분말을 약 250~350 mesh 범위로 분쇄한 제품을 사용하고자 하였으며, 톱밥은 제재소에서 구입하여 약 3일 정도 온풍으로 건조시켜 0.8~3.6㎜ 정도의 입도크기로 사용하고자 하였다.

본원의 원료성분 중에서 소나무나 참나무를 건조시켜 얻은 건조목을 이용하여 얻은 톱밥은 황토볼 제조공정 중에 고온으로 소성시키는 과정에서 숯으로 변형되면서 황토볼 내부에 기공도를 높여주게 됨과 동시 숯 성분은 해독작용을 수행하게 되며, 굴 패각 소성분말은 황토볼 사용 시 수중에서나 또는 대기 중에서 유해세균의 침투를 억제하는 항균작용 갖도록 기능하는 것으로 파악된다.

본원은 상기 방법으로 만들어진 황토볼을 각종 생활현장 신변제품에서 원적외선 발생을 유도하여 인체에 유익하도록 적용되는 침대나 매트리스나 찜질방의 바닥재 등에서 높은 압축강도 및 내구성을 갖고 이용될 수 있는 황토볼로 이용될 수 있는 기술사상을 포함하는바, 종래에도 침대나 매트리스의 바닥재로 황토볼을 사용한 예가 있으나 압축강도가 낮아서 사용중 균열이 발생하고 가루로 분쇄되어 기능을 상실하는 것과 차별화되도록 높은 강도를 유지하며 내구성을 높인 황토볼로 제공하게 된다.

또한 본원은 상기 방법으로 만들어진 황토볼을 이용하여 수돗물이나 빗물 등을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 Hz 미만 값을 갖는 활성수로 변환시키고 활성수를 이용하여 각종 주류나 음료수나 식료품의 가공공정에 사용하는 물로 사용하여 맛있는 음식을 제공하는 용도에 사용하고자 하는 기술사상을 포함한다.

또한 본원은 상기 방법으로 만들어진 황토볼을 각종 어류를 기르는 양어장이나 김이나 해태 등을 기르는 양식장 등에 바닥재로 깔아 주거나 황토볼을 내장한 스텐레스망을 수중에 침적시켜줌으로 배설물이나 독성물질, 악취성분을 흡수하고 정화작용을 수행하는 용도로 사용하여 양어장이나 양식장의 물을 활성수로 변환시켜 어류에 활력을 넣어 주고, 김이나 해태양식에는 쾌적한 양육조건을 제공해주고자 하는 기술사상을 포함한다.

이하 본원의 기술사상이 구체적으로 구현되는 적용예는 하기의 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'란 기재에서 상세히 설명하고자 한다.

본원에서 제공되는 황토볼은 그 건조과정 및 소성과정에서 고온에서 톱밥이 연소되어 소실되는 것이 아니고 황토볼 내부에서 톱밥이 1000℃ 이상의 열로 흑연화되어 높은 압축강도를 갖고 기공율이 35±5% 범위를 가지며, 비표면적이 22±3 ㎡/g 의 규격을 갖는 황토볼이 내 산화성 및 내 부식성을 갖고 변형이나 파손이 없으면서 수중이나 대기 중에서 원적외선을 발생하며 인체나 생물체에 활성을 줄 수 있는 황토볼을 제공하는 효과를 갖는다.

또한 본원에서 제공되는 황토볼은 물을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 Hz 미만 값을 갖고 약 알카리성을 나타내는 활성수로 변환시키는 기능을 갖고 각종 주류나 음료수나 식료품의 가공공정에 사용하는 물을 활성수로 변환시켜 사용할 수 있으므로 맛 좋은 주류나 식품을 제공하는 효과를 갖는다.

또한 본원에서 제공되는 황토볼은 목욕탕이나 양식장, 양어장의 바닥재로 깔아주거나 황토볼을 망으로 감싸서 목욕탕이나 양식장, 양어장의 수중에 침적시키는 수단으로 생물체에 활성을 주는 효과를 갖는다.

도 1 : 본원의 제조방법으로 얻은 황토볼의 시험성적서(1/2)
도 2 : 본원의 제조방법으로 얻은 황토볼의 시험성적서(2/2)
도 3a : 본원의 황토볼을 FE-SEM분석법으로 250배 확대한 사진도.
도 3b : 본원의 황토볼을 FE-SEM분석법으로 500배 확대한 사진도.
도 3c : 본원의 황토볼을 FE-SEM분석법으로 1500배 확대한 사진도.
도 3d : 본원의 황토볼을 FE-SEM분석법으로 5000배 확대한 사진도.
도 4 : 본원에서 제공되는 황토볼의 최대압축하중 곡선그래프

본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 도면으로 제시하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이다.

본원의 기술사상은 황토볼이 높은 압축강도 범위로 제공되고 기공율이 35±5% 범위를 가지며, 비표면적이 22±3 ㎡/g 의 규격을 갖는 황토볼을 제공하여 높은 압축강도를 가지며 내 산화성 및 내 부식성을 갖고 변형이나 파손이 발생되지 않는 재질적 특성을 갖고 목욕탕이나 양식장, 양어장의 바닥재로 깔아줘서 생물에 활력을 주는 용도로 사용하거나 또는 본원의 황토볼을 통하여 물의 핵자기공명 스펙트럼 반폭치가 90 Hz 미만 값을 갖는 활성수로 변환시켜 각종 주류나 음료수나 식료품의 가공공정에 사용하는 물을 활성수로 변환시켜 사용할 수 있도록 하여 결과적으로 맛 좋은 주류나 식품을 제공하는 용도로 사용할 수 있도록 하고자 하는 기술사상을 갖는바 이하에서는 먼저 소성패각분말을 얻는 제조 실시예와 황토볼 제조 실시예를 기재하고 본원의 황토볼에 대한 실험자료를 통하여 본원의 기술사상을 설명하고자 한다.

굴 패각 소성분말의 제조 실시예

대략 30~ 50mm 범위의 굴 패각을 수집하여 세라믹-볼을 투입한 연마기에 넣고 표면에 부착된 오니, 해초 등의 이물을 깨끗이 세정 한 후 세정된 굴 패각을 분쇄기에 투입하여 5~10mm 정도크기로 조 분쇄하고 소성로에 투입하여 약 400~500℃의 온도를 유지하면서 2~3시간 동안 1차 소성시켰다.

상기 1차 소성된 패각분말을 10% 염산용액으로 약 3~5분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 다시 약 600~700℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 2차 소성시켰다.

상기 2차 소성된 패각분말을 20% 수산화나트륨 용액에 약 3~5분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 다시 약 900~1000℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 3차 소성시킨 후 300메쉬 이상으로 미분쇄하여 굴 패각분말을 얻어서 이용하고자 하였다.

황토볼 제조 실시예.

건조된 황토분말 60v%, 굴 패각 소성 분말 20v%, 건조 톱밥 20v% 범위의 조성비로 혼합기에 넣고 조성물에 물을 가하면서 잔 혼합 반죽하는 공정과, 상기 반죽물을 성형기에 넣고 8~10㎜ 크기로 볼 형상으로 성형하는 공정과, 성형된 볼을 500℃온도에서 10시간 동안 건조하여 고형화하는 공정과, 고형화된 볼을 1200℃에서 12시간 소성시키는 공정을 통하여 본원에서 원하는 황토볼을 얻을 수 있었으며,이를 한국세라믹기술원에 의뢰하여 황토볼의 성분시험분석을 실시한 결과는 표 1에 나타내었고, 황토볼의 특성분석결과는 표 2의 결과를 얻을 수 있었다.(도면으로 첨부된 한국세라믹기술원 시험성적서 참조)

시료명	시험분석항목	시험분석결과	비고
황토볼	SiO₂ (wt%)	64.8	KS L 3316 : 2009 KS L 3128 : 2004
	Al₂O₃ (wt%)	19.7
	Na₂O (wt%)	0.40
	Fe₂O₃ (wt%)	5.99
	CaO (wt%)	4.51
	MgO (wt%)	1.08
	K₂O (wt%)	2.52

항목	분석결과	시험분석방법
수분(wt%)	0.7	무게분석
비표면적(㎡/g)	22.0	기기분석
부피비중	1.67	KRL3114:2005
겉보기 비중	2.65
흡수율(%)	22.0
기공율(%)	35.0	기기분석

또한 상기 황토볼을 이용한 특성평가에서 원적외선 방사특성은 표 3의 결과를 얻을 수 있었고, pH 측정결과로는 표 4를 얻었으며, NMR Spectrometer 를 이용한 ¹⁷O 특성시험결과로는 표 5의 결과를 얻을 수 있었고, 항곰팡이 시험결과로는 표 6을 얻을 수 있었다.

시료명	방사율 (5-20)	방사에너지 (w/)	시험방법	비고
황토볼	0.918	3.70x10²	KICM -FIR-1005	중심파장 9.3

시료	pH 값	측정장비
수돗물	7.02	TOA Electronic 사의 HM-149 pH meter
황토볼에 10시간 담긴물	7.81	TOA Electronic 사의 HM-149 pH meter

시간 시료	19분 50초	39분 4초	측정장비
수돗물	105.4490Hz	105.3360Hz	Varian사의 Unit Plus 300NMR Spectrometer
황토볼	52.1261Hz	53.9217Hz	Varian사의 Unit Plus 300NMR Spectrometer

시험항목	항곰팡이 시험
	배양시험 기간
시험결과	1주후	2주후	3주후	4주후
	O	O	O	O
시험방법	ASTM G-21

본원의 황토볼에 대한 압축강도 실험.

본원의 황토볼 제조방법에서 황토 70v%, 굴패각 소성분말 20v%, 건조 톱밥 10v% 범위로 배합한 것(시료 1)과, 황토 70v%, 굴패각 소성분말 10v%, 건조 톱밥 20v% 범위로 배합한 것(시료 2)과, 황토 70v%, 굴패각 소성분말 15v%, 건조 톱밥 15v% 범위로 배합한 조성을 만들고 나머지 성형공정과, 건조공정과, 소성공정은 상기 실시예와 동일하게 실시하여 얻은 황토볼에 대하여 만능재료시험기를 이용하여 최대압축강도를 측정하고자 하였는바, 만능재료시험기(Universal testing Machine)은 제작사 SHIMADZU,(Japan) Max.cap 100kN을 이용하여 시험속도를 2㎜/min으로 하여 최대압축하중을 구하고자 하였으며, 결과는 시료 1에서 11,542(N), 시료 2에서 14,220(N), 시료 3에서 18,152(N)의 결과를 얻을 수 있었다.(본원의 도 4으로 제공되는 황토볼의 최대압축하중 곡선그래프 참조)

본원의 황토볼을 양어장에 적용하여 양식어에 미치는 영향실험.

본원은 상기와 같은 물성을 갖는 황토볼을 이용하여 물의 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 60~90 Hz범위로 제공되는 활성수를 제공하여 생물에 활력을 주고자 하는 기술사상을 포함하고 있는 것인바, 본원의 기술사상이 치어의 양식사육에 사용되는 경우의 효과를 확인하기 위하여 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 Varian사의 Unit Plus 300NMR Spectrometer 측정기를 통하여 115 Hz를 나타내는 1급하천수를 1톤/FRP 원형수조에 넣어서 보통의 방법으로 치어를 사육한 것을 대조구로 하고, 상기 1급하천수를 1톤/FRP 원형수조에 넣고 스텐레스망에 본원에서 제공되는 황토볼 2㎏을 담아 10시간 침적시켜 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 88 Hz범위를 나타내는 시료 1군을 만들고, 1급하천수를 1톤/FRP 원형수조에 넣고 황토볼 2㎏이 담긴 스텐레스망 2개를 10시간 침적시켜 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 82 Hz범위를 나타내는 시료 2군과, 1급하천수를 1톤/FRP 원형수조에 넣고 황토볼 2㎏이 담긴 스텐레스망 3개를 10시간 침적시켜 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 79 Hz범위를 나타내는 시료 3군으로 구분하여 양식어 사육에서 치어의 성장 조절/발육 상태가 양육되는 물의 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 다름에 따른 영향을 받는 것인지 실험하고자 하였으며, 이때 치어실험군은 넙치치어(체중 1～1.2g, 체장 4～5 cm) 30,000 미를 양질의 것으로 선별하여 실험구 3개조와 대조구에 각각 5,000 미씩를 입식하고 치어 단계의 양식 30일 동안 어체성장과 생존율을 조사하고자 하였으며 그 결과를 표 7에 나타내었으며, A는 평균 어 체중을 나타난 것으로 단위는 g 이며, B는 평균 어 체장을 나타낸 것으로 단위는 cm 이고, C는 폐사율을 나타낸 것으로 단위는 %로 나타낸 것이다.

핵자기공명 스펙트럼반폭치	대조구 (115 Hz)			시료 1군 (88 Hz)			시료 2군 (82 Hz)			시료 3군 (79 Hz)
핵자기공명 스펙트럼반폭치	A	B	C	A	B	C	A	B	C	A	B	C
양식기간 1일	1.2	4.5	1	1.3	4.5	1	1.3	4.5	1	1.5	4.6	1
양식기간 3일	1.5	4.7	3	1.6	5.4	3	1.7	5.8	2	1.8	6.2	0
양식기간 7일	2.4	6.5	8	2.5	6.9	0	2.6	7.1	0	2.8	7.3	0
양식기간 15일	4.2	6.9	13	4.3	7.4	0	4.4	7.7	0	4.7	7.8	0
양식기간 30일	6.5	7.6	24	7.2	8.4	0	7.8	9.1	0	8.7	9.5	0

상기 실험결과로부터 양식어장에서 사용하는 물의 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 작아지는 순서대로 양식어에 좋은 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있음으로부터 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정수치가 다름에 따라 양식어의 체중과 체장에 큰 영향을 나타냄을 확인할 수 있으며, 특히 대조구에서는 폐사율이 높게 나타나는데 비하여 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 낮아 질수록 폐사율이 크게 개선되는 상태를 확인할 수 있었다.

본원의 황토볼을 이용한 콩나물 재배실험

본원의 황토볼을 침적시켜 얻은 물을 이용하여 콩나물재배에 미치는 영향을 실험하고자 하였는바, ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 118 Hz를 나타내는 1급지하수를 보통의 콩나물 재배방법으로 사용하는 것을 대조구로 하고, 상기 1급지하수를 물탱크에 넣고 스텐레스망에 본원에서 제공되는 황토볼 2㎏을 담아 10시간 침적시켜 ¹⁷0핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 88 Hz범위를 나타내는 실험군을 만들어 불림공정을 거친 후 5분간 물을 공급하고 25분간 쉬었다가 다시 5분간 물을 공급하는 자동형 콩나물재배기를 이용하여 콩나물 재배에 미치는 영향을 확인하고자 하였으며, 상기 재배수에는 살균 및 성장을 위한 농약이나 성장촉진제를 전혀 사용하지 않았으며, 재배환경, 재배온도, 관수시간, 관수방법 및 재배일수는 동일한 조건에서 실험을 실시하였으며, 단지, 재배수를 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 118 Hz를 나타내는 대조구와 본원의 황토볼을 내장시켜 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 88 Hz범위를 나타내는 실험구로 구분하여 콩나물을 재배하였으며 그 결과를 표 8에 나타내었다.

항목 날짜	전체길이		자엽부		배축부		뿌리
항목 날짜	대조구	실험구	대조구	실험구	대조구	실험구	대조구	실험구
2일	5.37	8.69	1.67	1.69	1.59	2.96	2.12	3.40
3일	8.40	11.38	1.71	1.70	3.37	5.23	3.32	3.75
4일	12.41	15.15	1.74	1.73	6.25	7.63	4.42	4.90

상기의 실험에서 콩의 불림 공정은 1L의 비이커를 사용하였으며, 대조구에는 정수된 지하수로 실험구에는 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 88 Hz범위를 나타내는 지하수를 이용하여 24시간에 걸쳐 콩을 불려 사용하였는바, 상기 표8의 결과로부터 실험구의 콩나물의 전체길이는 대조구에 비해 재배 2일째 3.32cm, 재배 3일째는 2.98cm 그리고 재배 4일째는 2.74cm가 길었으며, 배축부의 길이도 대조구에 비해 재배 2일째 1.37cm, 재배 3일째는 1.86cm 그리고 재배 4일째는 1.38cm로 콩나물의 배축부 길이가 길음을 확인할 수 있으며, 또한 뿌리의 길이도 재배 2일째 1.28cm, 재배 3일째는 0.43cm 그리고 재배 4일째는 0.48cm로 콩나물 뿌리길이가 길은 결과로부터 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 작은 물을 사용하는 것이 콩나물의 생육특성조사 결과 전체길이, 배축부, 뿌리길이에서 전체적으로 대조구에 비해 콩나물의 성장을 촉진시킨다는 사실을 확인할 수 있었다.

본원의 기술사상을 상기와 같이 콩나물 재배에 적용시키고자 하는 경우, 상기 실험에서는 먼저 황토볼을 침적시켜 재배수를 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정치가 90 Hz미만 범위를 갖도록 변환시켜 사용하는 것을 기재하고 있으나, 실제 산업적으로 적용될 때는 5분간 물을 공급하고 25분간 쉬었다가 다시 5분간 물을 공급하는 자동형 콩나물재배기를 이용하게 되는 경우, 자동형 콩나물재배기의 바닥면 상부로 콩나물 재치판 바닥면에 본원에서 제공되는 황토볼을 1~2 ㎝ 두께로 깔아놓고 그 상부로 볼림콩을 재치시키고 5분간 물을 공급하고 25분간 쉬었다가 다시 5분간 물을 공급하는 자동형 콩나물재배기 장치를 이용하여 재배하는 방법으로 적용될 수 있을 것이다.

기타 본원의 기술사상은 각종 생활현장에서 원적외선 발생을 유도하며 인체에 유익하게 적용하고자 하는 침대나 매트리스의 바닥재나 거실의 실내 바닥재나 벽재 또는 찜질방의 바닥재 등으로 본원의 황토볼이 충분한 압축강도를 유지하면서 내산화성 및 내부식성, 항균기능을 갖도록 사용될 수 있을 것이며, 본원의 황토볼을 이용하여 각종 주류나 음료수나 식료품의 가공공정에 사용하는 물을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭치가 90 Hz 미만 값을 갖는 활성수로 변환시킨 물을 이용하여 맛있는 음식을 제공하는데 사용될 수 있고, 또한 본원의 황토볼을 목욕탕의 모래찜질방에 모래대용으로 이용하거나 또는 모래와 함께 황토볼을 바닥재로 깔아주는 수단으로 인체에 유익한 원적외선 발생을 하도록 사용하거나 황토볼을 망으로 감싸서 수중에 침적시키는 수단으로 사용물을 핵자기공명 스펙트럼의 반폭 측정수치가 적은 활성수를 얻는 용도에 본원의 황토볼이 이용될 수 있을 것이다.

본원의 도면으로 제시된 내용은 본원의 제조물품에 대한 시험성적서에 관한 것이므로 부호의 설명은 생략함.

Claims

기능성 황토볼의 제조방법에 있어서,
건조된 황토분말 60±20v%, 굴 패각 소성 분말 20±10 v%, 건조 톱밥 20±10 v% 범위의 조성비로 혼합기에 넣고 조성물에 물을 가하면서 혼합/반죽하는 공정과, 상기 반죽물을 성형기에 넣고 3-20㎜ 크기로 볼 형상으로 만드는 성형공정과, 상기 성형된 황토볼을 450℃-550℃온도에서 8~10 시간 동안 건조/고형화하는 공정과, 고형화된 황토볼을 1100℃-1250℃ 온도에서 10~12 시간 소성하는 공정을 거쳐 제공된 황토볼이 최대압축하중이 10,000~20,000(N) 범위를 갖고, 기공율이 35±5%범위이고, 비표면적이 22±3㎡/g 범위이며, pH 8.0±0.5 범위를 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 황토볼 제조방법.
기능성 황토볼에 있어서,
건조된 황토분말 60±20v%, 굴 패각 소성 분말 20±10 v%, 건조 톱밥 20±10 v% 범위의 조성비로 혼합기에 넣고 조성물에 물을 가하면서 혼합/반죽하는 공정과, 상기 반죽물을 성형기에 넣고 3-20㎜ 크기로 볼 형상으로 만드는 성형공정과, 상기 성형된 황토볼을 450℃-550℃온도에서 8~10 시간 동안 건조/고형화하는 공정과, 고형화된 황토볼을 1100℃-1250℃ 온도에서 10~12 시간 소성하는 공정을 거쳐 제공된 황토볼이 최대압축하중이 10,000~20,000(N) 범위를 갖고, 기공율이 35±5%범위이고, 비표면적이 22±3㎡/g 범위이며, pH 8.0±0.5 범위를 갖도록 제공되는 황토볼.
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