KR101187098B1 - 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 저수조 물탱크제조에 있어서, 외부 벽체를 황토흙 콘크리트를 사용하여 구축하고, 상기 벽체 외부를 방수제로 코팅하여 방수처리하고, 상기 벽체내면을 세라믹 코팅하여 위생적인 저수조 탱크를 제조하는 것을 특징으로 한다.
황토흙 콘크리트 벽체구축은 미리 강화된 지반위에 철근 골조와 거푸집을 만들고, 황토흙과 제강슬래그, 경화제를 혼합한 혼합물을 거푸집에 타설하여 자연 양생하는 것을 특징으로 한다.
세라믹 코팅제는 물에 분산된 콜로이드상 실리카에 지르코니아 알루미네이트 커플링제와 금속 알콕시 실란을 첨가하여 실리카 표면에 가수분해 및 중축합반응물에 에칠알코올을 첨가하여 반응 매질을 소수성하고, 아크릴 수지를 첨가하여 경화시켜 혼성 유무기졸 용액에 상온에서 원적외선을 방사하고 음이온을 발생하여 항균 및 항곰팡이성 역할을 하는 전기석분말을 첨가하여 황토흙 콘크리트 벽체에 하도 및 중도하고 상도는 250℃로 열처리하여 용착시키는 것을 특징으로 하는 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크 및 제조방법이다.

Description

흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크 및 그 제조방법 {METHOD FOR MANUFACURING OF FUNCTIONAL WATER TANK COMPRISING CERAMIC COATING AND RED OCHRE CONCRETE WALL}

본 발명은 저수조 물탱크에 관한 것으로서 보다 상세하게는 흙 콘크리트에 벽체내면에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 아파트나 빌딩, 농어촌 등에서 사용하고 있는 수돗물 공급시설은, 수압변동이나 단수, 혹은 비상시를 대비하여 상수도에서 정수된 직수(直水)를 사용하지 않고 대부분 일단 저수조에 저장하여 사용하고 있다. 이러한 저수조 물탱크는, 내부가 에폭시로 코팅된 RC(철근 시멘트 콘크리트)나 FRP(강화 플라스틱), SMC(Sheet Molding Compound), 스테인레스 강판 등을 소재로 사용하고 있다.

그러나, 저수조에 저장된 물은 수온이 올라가거나 시간이 경과함에 따라서 잔류염소 농도가 낮아지기 때문에 내부가 에폭시로 코팅된 RC(철근 시멘트 콘크리트)나 FRP(강화 플라스틱), SMC(Sheet Moulding Compound), 스테인레스 강판 등을 소재로 사용한 저수조는 이끼나 세균 등 미생물의 증식조건을 가지고 있을 뿐만 아니라 인체에 유해한 환경호르몬, 독성물질이 검출되고 있어 위생적이지 못하다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 물탱크 내부에 별도의 살균장치나 자외선 살균램프 시설, 교반장치와 같은 부대설비를 추가로 설치하고 있다.

또한, 오늘날 많이 설치되어 사용되고 있는 스테인레스 강판 저수조는 초기 설치비용이 고가일뿐만 아니라, 용접부분이 수돗물의 염소성분과 각종 약품성분의 화학반응에 의해 부식 산화되어 6가 크롬 및 유해성분이 용출되어 물을 오염시킬 수 있다는 문제점을 가지고 있으며, FRP나SMC 재질의 물탱크는 오랜 기간 사용하면, 노화와 외부충격 등의 요인으로 균열이 생기면 누수 및 내부의 유리섬유에 노출될 위험이 있으며, 경우에 따라서는 수지속의 유지섬유가 미량 용출될 우려가 있다.

한국 등록특허 10-0932375호에는, 항균성 및 탈취성이 우수한 은나노 입자가 도포된 시트를 기존의 콘크리트나 스테인레스 강판의 저수조 용기의 벽에 열융착과 리벳 등의 방법으로 고정하는 물탱크 시트상 라이닝제를 개시하고 있으나, 부착의 어려움과 내구성 등의 문제가 있다.

한국 등록특허 10-0218092호에는 황토를 분쇄하여 500 내지 800℃로 소성하여 170 내지 200메쉬로 분쇄황토흙 분말에 시멘트와 카바이트를 혼합분쇄한 후 무수몰탈 혼합제를 혼합하고 규산소다, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄 등으로 된 고화제를 혼합하는 황토를 주재료로 한 경량 단열 콘크리트제 제조방법을 개시하고 있으나, 황토를 고온으로 소성하고 분쇄하는데 비용이 많이 들어 실용성과 경제성 등의 문제가 있다.

한국 등록특허 10-0932376호 한국 등록특허 10-0218092호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물탱크 내부에 살균장치나 지외선 살균램프의 시설과 교반장치와 같은 부대설비를 추가설치하지 않고, 위생성, 수밀성, 내구성을 갖추고, 또한, 물탱크 저수조의 수질을 지속적으로 개선하는 효과가 있는 기능성 저수조 물탱크 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 시멘트 콘크리트를 사용하지 않고 환경친화적이고 위생적인 황토흙 콘크리트의 저수조 외벽 축조 및 그 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저수조 탱크 내면 코팅에 있어서 환경친화적이고 중금속 및 유해물질이 방출되지 않으며, 또한, 원적외선을 방사하고 음이온이 발생하며, 향균성 및 항곰팡이성이 우수하며, 또한, 강도 및 내마모성이 뛰어난 물탱크 저수조 내면의 세라믹코팅 및 그 조성물을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명의 기능성 물탱크 저수조는, 저수조 벽체는 황토흙 철근 콘크리트로 구축하고, 외측은 방수층을 도포하고 내면은 세라믹으로 코팅한다.

황토흙은 탄산칼슘, 실리카, 산화철, 알루미나, 산화마그네슘 등 여러가지 광물질을 함유하고 있는 천연의 소재로서 원적외선을 지속적으로 방사하는 물질로 알려져 있으며 웰빙 건자재로 많이 활용되고 있다. 황토를 주재료로한 본 발명의 황토흙 콘크리트 저수조 탱크는 풍부한 원적외선을 방사하며, 유해물질이나 독성물질배출을 근본적으로 발생하지 않으며 제조원가면에서 저렴하고, 압축강도 및 시공성이 양호한 재질이다.

또한, 저수조 물과 상시 접촉하는 탱크 내면은 원적외선을 방사하고 음이온을 발생하며, 향균성 및 항곰팡이성이 우수하고, 강도 및 내마모성이 뛰어난 세라믹으로 코팅하여 중금속이나 유해물질 방출위험이 없이 수질을 지속적으로 위생적으로 유지개선한다.

본 발명에 따른 물탱크의 벽체구조물은 기존의 시멘트 콘크리트를 사용하지 않고 황토 흙 콘크리트를 사용함으로써 지속적으로 원적외선을 방사하여 물을 정화시키며, 환경친화적이다. 또한 기능성 코팅조성물인 세라믹을 황토흙 콘크리트 벽체 내부에 코팅열처리하여 강도 및 내마모성이 뛰어나며, 또한, 원적외선과 음이온이 발생하여 이끼나 세균의 번식을 억제시키고, 냄새를 분해하거나 중화하는 작용과 더불어, 살균능력이나 항균성, 항곰팡이성이 우수하며, 중금속 및 유해물질이 방출되지 않아 수질이 지속적으로 개선되게 하는 효과와 더불어, 물탱크 내부에 살균장치나 램프의 시설과 교반장치와 같은 부대설비를 추가설치하는 않아 경제성이 있으며, 물탱크 저수조의 위생성, 수밀성, 내구성을 개선하는 효과가 있게 한 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 위생 저수조의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저수조 탱크 제조공정도.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 위생 저수조의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저수조 탱크 제조공정도이다.

도 1내지 도 2를 참조하면서 본발명의 실시예를 설명한다.

본 발명의 기능성 저수조 물탱크의 제조공정은, 도 2의 저수조 탱크 제조공정도와 같이, 우선 저수조가 설치될 장소의 지반을 터파기 등의 정지작업(S1)을 한 다음, 터파기 한곳에 흙+자갈+모래+시멘트 혼합물을 타설하여 저수조의 지반강화작업(S2)을 한다. 양생된 지반위에 철근골조(1)와 거푸집 및 지지대를 설치하고, 황토흙 콘크리트 반죽을 거푸집에 타설하여 저수조 황토흙 콘크리트 벽체(2)를 구축(S3)한다. 상기 황토흙 콘크리트 벽체(2)의 양생이 끝나면 거푸집/지지대의 해체 철거작업(S4)을 하고, 상기 흙콘크리트 벽체(2)에 방수층(3) 도포작업(S5)을 한다. 마지막으로, 양생된 상기 황토흙 콘크리트 벽체의 내면(4)에 세라믹스 코팅작업(6)을 하도 및 중도작업을 2회에 걸쳐서 실시하고 양생이 끝난 후에 상도작업을 하여 양생시킨 후, 가스 토치로 250℃로 열처리하여 융착처리하여 마감한다.

본 발명에 따른 황토흙 콘크리트는 황토흙 100 중량부에 대하여 제강슬래그 40 내지 60 중량부와, 경화제 25 내지 30 중량부의 조성을 갖는다. 본 발명에 사용되는 황토흙은 작업의 편의성과 저수조 제조비용의 절감을 위해 타설작업이 이루어지는 지역의 인근에 있는 황토흙을 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 입자의 크기를 50㎛ 이하로 조정하는 것이 좋다.

제강슬래그는 철을 용융정련하는 제강공정에서 발생하는 부산물로서 산화칼슘, 이산화규소, 알루미나, 산화철, 산화망간, 이산화 티타늄, 철분 등이 포함되어 있는데, 본 발명에 사용되는 제강슬래그는 산화칼슘 100 기준 중량부에 대해 이산화 규소 43 내지 48 중량부, 알루미나 18 내지 22 중량부, 산화 망간 16 내지 20 중량부, 이산화 티타늄 3 내지 4 중량부, 철분 7 내지 9 중량부를 포함하고 있는데 황토흙 및 경화제와 원할한 혼합이 이루어질 수 있도록 입자크기를 20 내지 40㎛로 분쇄하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용된 경화제는 황토흙을 100 기준중량부로 했을 경우, 25 내지30 중량부의 경화제를 첨가하는데, 본 실시예에서는 무기물 바인더인 시멘트가 사용되었다.

본 발명에 따른 물탱크 세라믹 코팅조성물은 20~50nm의 나노입자 크기의 분말 실리카(SiO₂) 30wt%를 물 70wt%에 분산시켜 콜로이드상 실리카졸을 만들고, 상기 콜로이드상 실리카졸 100 중량부에 대하여 가수분해가 가능한 지르코니아 알루미네이트{HO-M-(CH₂)n-X} 커플링제 50 중량부와, 유기-무기 결합제 역할을 하는 금속 알콕시 실란{RnSi(OR)n} 50 중량부를 시차를 두고 천천히 첨가하여 실리카 표면에 가수분해 및 중축합반응을 시키면서, 여기에 유기용매 에칠알코올을 첨가하여 반응 매질을 소수성하고, 상기 반응물질에 경화성 수지인 아크릴 수지 50 중량부를 첨가하여 경화시켜 고분자 아크릴 수지와 소수화된 실리카로 형성된 혼성 유무기졸 용액을 제조한다. 상기 유무기졸 용액 100 중량부에 대하여 원적외선을 방사하고 음이온을 발생하여 항균 및 항곰팡이성 역할을 하는 세라믹 분말 50 중량부를 첨가한다. 상기 세라믹 분말은 상온에서 원적외선을 풍부하게 방사하는 석영, 전기석 등의 광물질중 하나 또는 혼합물이 선택된다.

이상과 같은 제조방법으로 본 발명의 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크 50ℓ용기를 제작하고, 수돗물을 받아 50℃로 가열 후 잔류염소 농도를 0.1mg이하로 만들어 20℃를 유지하면서 본 발명의 50ℓ용기와 콘크리트 저수조에 1주일간 방치하면서, 1일 간격으로 색도, 탁도, 냄새, 맛 등을 비교실험하였다. 아래 표 1은 실험결과를 정리한 것이다.

<표 1>과 같이 본 발명의 저수조에 저장된 물은 1주일이 경과해도 원수 그대로의 색도, 탁도, 맛, 냄새 등을 유지하였고, 에폭시 라이닝된 콘크리트 저수조는 4~5일이 경과 후부터 색도는 미황색으로 변화고 악취가 발생하고, 맛도 썩은 냄새가 나기시작하고, 6일째부터는 이끼가 발생하였다.

따라서, 본 발명의 저수조를 이용하면 잔류농도가 낮아진 수돗물도 장기간 위생적으로 저장하는 것이 가능하다.

1 : 철근 골조
2 : 흙 콘크리트 벽체
3 : 방수층
4 : 세라믹 코팅 내벽

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 저수조 벽체를 황토흙 콘크리트를 사용하여 구축하고, 상기 저수조 벽체 외부를 방수제로 코팅하여 방수처리하고, 상기 저수조 벽체 내면을 세라믹 코팅하여 저수조 탱크를 제조하는 방법에 있어서,
   세라믹 코팅제는 나노입자 크기의 실리카(SiO₂) 분말을 물에 분산시킨 콜로이드상 실리카졸 100 중량부에 대하여 지르코니아 알루미네이트{HO-M-(CH₂)n-X} 커플링제 50 중량부와 금속 알콕시 실란{RnSi(OR)n} 50 중량부를 첨가하여 실리카 표면에 가수분해 및 중축합반응을 시키면서 유기용매 에칠알코올을 첨가하여 반응 물질을 소수성하고, 상기 반응물질에 고분자 아크릴 수지 50 중량부를 첨가하여 경화시켜 고분자 아크릴 수지와 소수화된 실리카로 형성된 혼성 유무기졸 용액에, 상기 혼성 유-무기졸 용액 100 중량부에 대하여, 상온에서 원적외선을 방사하고 음이온을 발생하여 항균 및 항곰팡이성 역할을 하는 전기석 50 중량부를 첨가하여 황토흙 콘크리트 벽체에 하도 및 중도하고 상도는 250℃로 열처리하여 용착시키는 것을 특징으로 하는 흙 콘크리트에 세라믹이 도포된 기능성 저수조 탱크의 제조방법.
   
   

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