KR101188283B1 - 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재, 이의 제조방법 및 건축 내장재의 제조장치 - Google Patents

정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재, 이의 제조방법 및 건축 내장재의 제조장치 Download PDF

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한국수자원공사
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Abstract

본 발명은 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재는 정수처리과정에서 발생하는 폐기물인 정수 슬러지를 재활용하여 사용하므로 제조비용을 절감할 수 있고, 건축 내장재에 필요한 물리적 특성을 모두 만족할 뿐만 아니라 열에 대한 저항성이 매우 우수하며, 황토와 납석의 혼합량을 조절하여 색상을 다양화할 수 있고, 기존의 황토 타일에 비하여 경량화 및 휨강도가 현저히 향상하므로, 타일 또는 보드 등의 건축 내장재 제조에 유용할 수 있다.

Description

정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재, 이의 제조방법 및 건축 내장재의 제조장치{Building interior materials having a agalmatolite and loess mixed with a sludge produced from water treatment plant, preparation method thereof and preparation apparatus thereof}
본 발명은 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것이다.
정수처리장에서 정수를 생산하기 위해서는 상수 중에 비중이 물보다 큰 조대입자를 침전시키는 일차침전조 그리고 PAC(Poly Aluminium Chloride)를 비롯한 무기 고분자응집제를 이용하여 상수 중에 함유되어 있는 각종 무기물과 유기물을 응집시키고 이를 물과 분리시키는 분리공정을 거쳐야한다.
이 과정에서 정수 슬러지의 생성은 필수적이며, 그 생산량 또한 년간 수십 만톤이 발생하고 있어 이의 최종처리나 재활용을 위한 많은 노력이 진행되어 오고 있다.
정수 슬러지를 재활용하는 방법으로는, 정수 슬러지의 구성성분 70% 이상이 점토질 성분으로 되어 있는 관계로 탈수 및 건조 후 적절한 결합제를 첨가하여 블록 등과 같은 건축자재로 재활용하는 방법, 건조 후 복토재, 원예용토, 탈취재로 재활용하는 방법 등이 있다.
정수 슬러지는 함수율이 약 80%로 고형부분의 대부분은 점토질 성분으로 구성된 무기물이고 정수과정에서 사용된 약간의 PAC(Poly Aluminium Chloride)와 탈수과정에서 사용된 약간의 무기약품으로 구성되어 있다. 점토는 암석이 풍화되면서 주로 규소, 알루미늄과 물이 결합하여 점토광물로 된다. 구조는 운모와 비슷하여 2층 또는 3층 구조를 가지는 것으로 층 사이에 물, 칼슘, 철, 마그네슘 등이 들어가 여러 가지 점토 광물을 형성한다. 점토는 층 사이에 물이 함유되어 있어 고온의 가열조건에서 열팽창 및 증발에 의해 부피팽창을 하는 특성을 지니고 있다. 즉, 점토와 비슷한 구조를 갖는 건조 슬러지 역시 고온의 가열조건에서는 부피팽창을 일으켜 비중이 작게 된다.
특허문헌 1에서는 폐기물을 토목?건축자재로 자원화하는 기술로, 유?무기성 슬러지와 석탄재, 폐석고 등을 혼합하고 시멘트를 넣어 배합한 다음 고화재 등의 첨가제를 넣어 혼합 교반하고 성형압축 또는 압출하여 토목?건설재료 등으로 재활용하는 방법에 관하여 개시하고 있다.
특허문헌 2에서는 각종 산업체에서 배출되는 하수 및 폐수를 정수처리장 등을 통해 처리된 후 필연적으로 발생되어 처리상의 어려움을 가지고 있는 악성 폐기물 중의 하나인 폐수 슬러지를 오히려 인간의 삶에 도움을 주는 보도블럭을 제조하는데 주요 구성원소로 재활용 적용함으로서, 악성폐기물의 처리에 따른 비용절감은 물론 환경파괴 억제와 더불어 블럭 제조원가절감 및 품질향상까지 득할 수 있는 등 2중, 3중의 이점이 제공되는 그 제조방법에 관하여 개시하고 있다.
특허문헌 3에서는 하수슬러지를 이용하여 벽돌 패널 등의 건자재를 성형함으로서 고갈되는 천연자원의 모래, 자갈을 대체하고 환경오염을 줄일 수 있도록 한 방법에 관하여 개시하고 있다.
특허문헌 4에서는 하수처리시설에서 하수를 정화할 때 발생되는 슬러지를 이용하여 타일, 블록 등의 건축자재를 제조하는 방법에 관하여 개시하고 있다.
한편, 납석(agalmatolite)은 엽납석(pyrophyllite)을 주성분으로하는 암석 또는 광석을 총칭하며, 엽납석은 필로규산염 광물로 광상은 주로 유문암질 응회암 또는 안산암질이 열수변질 작용을 받아 생성된다. 유문암질 응회암을 모암으로 하는 납석은 엽납석질(Al2O3?4SiO2?H2O) 또는 고령토질 납석(Al2O3?2SiO2?2H2O)이며, 안산암질을 모암으로 한 것은 견운모질 납석으로 분류한다.
납석은 일반적인 내화점토와 달리 수분 함량이 비교적 적기 때문에 샤모트(shamotte)화 시키지 않고 직접 사용할 수 있으며, 변질광물로서 분쇄가 용이하므로 주로 내화재로 사용된다. 세계적으로 구성 광물의 차이에 따라 약간씩 달리 사용되는데 도자기 재료, 시멘트 첨가제, 페인트, 아스팔트 및 고무공업용 충전재, 살충제 제조용 분산 충전제, 플라스틱 및 제지용 충전제, 유리 섬유 등에 이용된다.
국내의 경우 납석 자급률은 100%에 이른다. 국내의 제철소와 시멘트 공장 확장이 90년대 초에 일단락됨에 따라 국내 수요도 정체 현상을 보이고 있으며, 생산량의 약 30%를 수출하기 때문에 수출 의존적인 특성을 가지고 있다. 따라서, 풍부한 납석을 활용하기 위한 기술과 고부가가치의 납석 상품 개발을 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
황토는 함수산화철과 무수산화철을 함유한 규토와 흙으로 이루어진 자연상태의 흙으로, 산화철을 많이 함유하고 있는 황토는 붉은 기운이 강해 전색제의 종류에 따라 상당히 다른 질감의 황토색을 띠고 있다. 황토는 가스중이나 물중에 함유된 화학물질을 쉽게 흡착하는 흡착성이 매우 높아 환경오염물질을 제거하는 데에 많이 사용되고 있다. 최근에는 황토의 흡착성을 이용하는 황토 타일 또는 보드를 비롯하여 황토볼을 만들고 여기에 TiO2촉매를 첨가하여 황토에 흡착된 오염물질을 파괴하는 자외선용 황토촉매볼까지 제조되고 있다.
특허문헌 5에서는 황토를 주재료로 하고 여기에 사질을 50 중량% 이하로 첨가하여 혼합한 후, 250 μm 이하의 입도범위로 분쇄한 후, 이 원료를 적정 수분 함량을 유지시킨 후, 기포를 제거하여 얻은 소지를 가압하여 원하는 형태로 성형하고, 음지에서 충분히 건조시킨 후, 1,000-1,200 ℃ 사이의 최종 소성온도에서 24시간 이내로 유지하면서 단일 소성시켜서 균열을 방지하고, 간단하고 에너지의 사용량을 크게 절감시켜서, 고강도를 유지하며 황토의 천연의 미감을 지닌 황토타일을 제조하는 방법에 관하여 개시하고 있다.
특허문헌 6에서는 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 얻는 방법에 관하여 개시하고 있다.
상술한 바와 같이 황토, 정수 슬러지, 납석 모두 비슷하거나 각각 독특한 특성을 지니고 있는 상황하에서 황토만으로 제조한 타일은 건축 내장재로 사용할 경우 유해물질 흡착능력은 매우 우수하지만, 플라스틱 재료의 합성 타일과 비교하여 상대적으로 무게가 무겁고, 휨 강도가 약하며, 색상이 황토색만을 나타내는 단조로운 특성을 지니고 있다. 이러한 황토 타일은 시공 후, 타일 자체의 무거운 무게에 의하여 떨어지거나, 휨강도가 약해 쉽게 파손되고, 색상이 단조로워 디자인의 단조로움을 벗어나기가 어려운 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 지속적으로 발생?증가하고 있어 그 처리방법의 모색이 시급한 정수 슬러지를 이용하여 부가가치가 높은 제품으로의 재활용을 연구하던 중, 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재용 타일 또는 보드가 정수처리과정에서 발생하는 폐기물인 정수 슬러지를 재활용하여 사용하므로 제조비용을 절감할 수 있고, 건축 내장재에 필요한 물리적 특성을 모두 만족할 뿐만 아니라 열에 대한 저항성이 매우 우수하며, 황토와 납석의 혼합량을 조절하여 색상을 다양화할 수 있고, 기존의 황토 타일에 비하여 경량화 및 휨강도가 현저히 향상하는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
특허문헌 1: 대한민국 특허출원 10-2004-0064859 특허문헌 2: 대한민국 특허출원 10-2003-0014184 특허문헌 3: 대한민국 특허출원 10-2001-0024130 특허문헌 4: 대한민국 특허출원 10-2000-0063324 특허문헌 5: 대한민국 특허출원 10-2004-0099981 특허문헌 6: 대한민국 특허출원 10-2010-0021341
본 발명의 목적은 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 건축 내장재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 건축 내장재의 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정수 슬러지(sludge), 납석 및 황토를 포함하는 경량화 및 휨강도가 향상된 건축 내장재를 제공한다.
또한, 본 발명은 정수 슬러지를 소성하는 단계(단계 1);
상기 소성된 정수 슬러지에 황토 및 납석을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 제조한 혼합물을 성형하는 단계(단계 3); 및
고온 건조하는 단계(단계 4)를 포함하는 상기 건축 내장재의 제조방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 정수 슬러지 탈수 저장조;
상기 저장조와 연통되는 정수 슬러지 건조로;
상기 건조로와 연통되는 정수 슬러지 소성로;
납석 및 황토 건조로;
상기 정수 슬러지 소성로, 납석 및 황토 건조로와 연통되는 교반기; 및
상기 교반기와 연통되는 성형 및 건조기를 포함하는 상기 건축 내장재의 제조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재는 정수처리과정에서 발생하는 폐기물인 정수 슬러지를 재활용하여 사용하므로 제조비용을 절감할 수 있고, 건축 내장재에 필요한 물리적 특성을 모두 만족할 뿐만 아니라 열에 대한 저항성이 매우 우수하며, 황토와 납석의 혼합량을 조절하여 색상을 다양화할 수 있고, 기존의 황토 타일에 비하여 경량화 및 휨강도가 현저히 향상하므로, 타일 또는 보드 등의 건축 내장재 제조에 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조시스템을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 정수 슬러지(sludge), 납석 및 황토를 포함하는 경량화 및 휨강도가 향상된 건축 내장재를 제공한다.
바람직하게, 상기 건축 내장재로는 타일, 보드 등을 예로 들 수 있다.
본 발명에 따른 건축 내장재에 있어서, 상기 정수 슬러지는 정수 처리과정 중에 PAC(Poly Aluminium Chloride)를 비롯한 무기 고분자응집제를 이용하여 상수 중에 함유되어 있는 각종 무기물과 유기물이 응집된 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 건축 내장재에 있어서, 상기 정수 슬러지 5-90 중량%, 납석 5-90 중량% 및 황토 5-90 중량%로 혼합하는 것이 바람직하고, 정수 슬러지 20-80 중량%, 납석 20-80 중량% 및 황토 20-80 중량%로 혼합하는 것이 더욱 바람직하며, 정수 슬러지 30-70 중량%, 납석 30-70 중량% 및 황토 30-70 중량%로 혼합하는 것이 더욱 더 바람직하고, 정수 슬러지 30 중량%, 납석 30 중량% 및 황토 40 중량%로 혼합하는 것이 가장 바람직하다.
만약, 정수 슬러지가 90 중량% 초과할 경우에는 색상 조절에 문제가 있고, 5 중량% 미만일 경우에는 정수 슬러지 첨가에 따른 경제적 효과가 미미하고 경량화 및 휨강도 개선의 효과가 거의 나타나지 않는 문제가 있다.
또한, 납석이 90 중량%를 초과할 경우에는 색상이 흰색으로 나타나 황토 첨가에 따른 시각적 효과가 감소하고 무게가 무거워지는 문제가 있고, 5 중량% 미만일 경우에는 색상이 황토 색상만을 나타내어 색상 변화효과가 미미한 문제가 있다.
나아가, 황토가 90 중량%를 초과할 경우에는 색상 조절이 어렵고, 경량화 및 휨강도 개선 효과가 나타나지 않는 문제가 있고, 5 중량% 미만일 경우에는 색상을 조절하기 어려운 문제가 있다.
본 발명에 따른 건축 내장재에 있어서, 정수 슬러지와 납석 및 황토를 혼합할 때 상기 정수슬러지와 납석 및 황토 혼합물 100 중량부에 대해서, 무기계 접착제를 0.1-30 중량부 추가로 첨가할 수 있다. 상기 무기계 접착제는 정수 슬러지와 황토가 서로 잘 결합하도록 하는 역할을 하는데, 실리케이트계열, 알루미나계열, 마그네슘계열, 칼륨계열, 나트륨계열 등의 무기계 접착제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 건축 내장재에 있어서, 상기 납석 또는 황토는 그 혼합량을 조절하여 건축 내장재의 색상을 다양하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 상기 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재의 제조방법을 제공한다.
정수 슬러지를 소성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 소성된 정수 슬러지에 황토 및 납석을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 제조한 혼합물을 성형하는 단계(단계 3); 및
고온 건조하는 단계(단계 4).
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 정수 슬러지를 소성하는 단계이다.
이때, 본 단계 1에서 사용되는 정수 슬러지는 정수 처리과정 중에 PAC(Poly Aluminium Chloride)를 비롯한 무기 고분자응집제를 이용하여 상수 중에 함유되어 있는 각종 무기물과 유기물이 응집된 것으로, 소성의 과정을 수행하기 전에 함수율을 20-50%로 낮추기 위한 건조의 과정을 추가로 수행할 수 있다.
또한, 상기 소성 과정의 작동온도는 500-1,200 ℃인 것이 바람직하다.
만약, 상기 소성 과정의 작동온도가 500 ℃ 미만인 경우에는 소성이 충분히 일어나지 않는 문제가 있고, 1,200 ℃를 초과할 경우에는 에너지가 낭비되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 단계 1에서 소성된 정수 슬러지에 황토 및 납석을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계이다.
이때, 납석 및 황토는 혼합하기 전에 함수율을 20-50%로 낮추기 위한 건조의 과정을 추가로 수행할 수 있다.
또한, 상기 납석과 황토는 그 혼합량을 조절하여 건축 내장재의 색상을 다양하게 제조할 수 있다.
상기 단계 1 및 단계 2에서 사용되는 정수 슬러지, 납석 및 황토의 혼합비로는, 정수 슬러지 5-90 중량%, 납석 5-90 중량% 및 황토 5-90 중량%로 혼합하는 것이 바람직하고, 정수 슬러지 20-80 중량%, 납석 20-80 중량% 및 황토 20-80 중량%로 혼합하는 것이 더욱 바람직하며, 정수 슬러지 30-70 중량%, 납석 30-70 중량% 및 황토 30-70 중량%로 혼합하는 것이 더욱 더 바람직하고, 정수 슬러지 30 중량%, 납석 30 중량% 및 황토 40 중량%로 혼합하는 것이 가장 바람직하다. 상기 정수 슬러지, 납석 및 황토의 혼합 중량비 한정 이유는 상술한 바와 같다.
나아가, 정수 슬러지, 납석 및 황토를 혼합할 때 상기 혼합물 100 중량부에 대해서, 무기계 접착제를 0.1-30 중량부 추가로 첨가할 수 있다. 상기 무기계 접착제는 정수 슬러지, 납석 및 황토가 서로 잘 결합하도록 하는 역할을 하는데, 실리케이트계열, 알루미나계열, 마그네슘계열, 칼륨계열, 나트륨계열 등의 무기접착제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 제조한 혼합물을 성형하는 단계이다.
이때, 성형시의 압력은 1-500,000 kgf/cm2인 것이 바람직하다. 만약, 성형시의 압력이 1 kgf/cm2 미만인 경우에는 성형이 제대로 되지 않는 문제가 있고, 500,000 kgf/cm2을 초과할 경우에는 생산량 저하로 인한 비용증가의 문제가 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3에서 제조한 성형물을 고온 건조하는 단계이다. 이때, 건조기는 일반적인 고온 건조기를 특별한 제한 없이 사용할 수 있는데, 건조 온도는 500-1,300 ℃인 것이 바람직하다.
만약, 건조 온도가 500 ℃ 미만인 경우에는 건축 내장재의 함수율이 높아 물성이 저하하는 문제가 있고, 건조 온도가 1,300 ℃를 초과할 경우에는 건축 내장재의 표면이 유리화되어 유해가스의 흡착 및 흡수능력이 상실되는 문제가 있다.
나아가, 본 발명은 하기의 구성을 포함하는 상기 정수 슬러지, 질석 및 적어도 하나의 황토 또는 백색점토를 포함하는 건축 내장재의 제조장치를 제공한다(도 1 참조).
정수 슬러지 탈수 저장조;
상기 저장조와 연통되는 정수 슬러지 건조로;
상기 건조로와 연통되는 정수 슬러지 소성로;
납석 및 황토 건조로;
상기 정수 슬러지 소성로, 납석 및 황토 건조로와 연통되는 교반기; 및
상기 교반기와 연통되는 성형 및 건조기.
이하, 본 발명을 도 1에 나타낸 제조장치를 참조하여 제조과정 별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 정수 슬러지 탈수 저장조는 정수 처리장에서 발생되는 정수 슬러지를 탈수하여 함수율이 70-85%가 되도록 하여 저장하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 정수 슬러지 건조로는 탈수 저장조에서 탈수 과정을 거쳐 함수율을 70-85%로 낮춘 정수 슬러지를 건조시켜 함수율을 50% 이하로 만드는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 건조로와 연통되는 정수 슬러지 소성로는 상기 건조로에서 함수율이 50% 이하로 건조된 정수 슬러지를 전기 또는 LNG, LPG, 경유 등의 열원을 이용하여 500-1,200 ℃로 가열하여 소성시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 납석 및 황토 건조로는 납석 또는 황토를 단독으로 또는 혼합하여 함수율을 50% 이하로 만드는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 정수 슬러지 소성로와, 납석 및 황토 건조로와 연통되는 교반기는 소성된 정수 슬러지, 건조된 납석 및 황토를 균일하게 교반하는 역할을 한다. 이때, 상기 교반의 과정 중에 정수 슬러지, 납석 및 황토의 결합을 돕는 무기계 접착제를 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 제조장치에 있어서, 상기 교반기와 연통되는 성형 및 건조기는 균일하게 교반된 혼합물을 성형기에서 원하는 크기의 타일 또는 보드 등으로 성형한 다음, 고온의 건조기에서 건조하여 타일 또는 보드 등의 건축 내장재를 제조하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재는 정수처리과정에서 발생하는 폐기물인 정수 슬러지를 재활용하여 사용하므로 제조비용을 절감할 수 있고, 건축 내장재에 필요한 물리적 특성을 모두 만족할 뿐만 아니라 열에 대한 저항성이 매우 우수하며, 황토와 납석의 혼합량을 조절하여 색상을 다양화할 수 있고, 기존의 황토 타일에 비하여 경량화 및 휨강도가 현저히 향상하므로, 타일 또는 보드 등의 건축 내장재 제조에 유용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 1
먼저, 정수 처리 과정에서 발생하는 정수 슬러지를 건조로에서 함수율이 50%가 될 때까지 건조시킨 다음, 950 ℃의 정수 슬러지 소성로에서 소성시켰다. 다음으로, 납석과 황토를 함수율이 50%가 될 때까지 건조시켰다.
상기에서 소성된 정수 슬러지 55 중량%, 건조된 납석 35 중량% 및 황토 10 중량%를 교반기에 넣고 교반한 다음, 무기계 접착제[액상바인더: 액상 규산나트륨 70 중량%, 액상 이산화규소 10 중량%; 분말실리카류: 규산나트륨 분말 10 중량%, 이산화규소 분말 3 중량%; 경화제: 산화칼슘 7 중량%]를 상기 정수슬러지, 납석 및 황토의 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여 30 중량부 추가로 첨가한 후 다시 교반하였다.
상기에서 교반된 혼합물을 성형기로 이송하여 200×300×7 mm 크기의 타일로 성형한 다음, 850 ℃의 건조로에서 건조하여 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 2> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 2
소성된 정수슬러지 10 중량%, 건조된 납석 10 중량% 및 황토 80 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 3> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 3
소성된 정수슬러지 15 중량%, 건조된 납석 15 중량% 및 황토 70 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 4> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 4
소성된 정수슬러지 20 중량%, 건조된 납석 20 중량% 및 황토 60 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 5> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 5
소성된 정수슬러지 25 중량%, 건조된 납석 25 중량% 및 황토 50 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 6> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 6
소성된 정수슬러지 30 중량%, 건조된 납석 30 중량% 및 황토 40 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 7> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 7
소성된 정수슬러지 35 중량%, 건조된 납석 35 중량% 및 황토 30 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 8> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 8
소성된 정수슬러지 40 중량%, 건조된 납석 40 중량% 및 황토 20 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 실시예 9> 정수 슬러지 , 납석 및 황토를 포함하는 타일의 제조 9
소성된 정수슬러지 45 중량%, 건조된 납석 45 중량% 및 황토 10 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건축 내장재용 타일을 제조하였다.
< 비교예 1> 황토 타일의 제조
함수율 30% 이하의 황토에 무기계 접착제를 혼합기에 첨가하고 혼합한 다음, 성형기에서 200×300×7 mm 크기의 타일로 성형하였다. 상기 성형된 타일을 800 ℃ 온도로 건조하여 황토 타일을 제조하였다.
< 실험예 1> 내열성 및 불연성 평가
실시예 1에서 제조한 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 타일과 비교예 1에서 제조한 황토 타일의 내열성 및 불연성을 평가하기 위하여 건축 내장재에 일반적으로 적용하는 시험항목을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

 실시예 1 비교예 1
두께(mm)
 50-70 50-70
비중(g/cm3)
 1.9-2.1 2.4-2.7
가스유해성
 기준적합 기준적합
흡수성(%)
 2.0-2.8 1.5-2.0
내화염성
 비연소성 비연소성
화염전파
 없음 없음
연기발생
 없음 없음
연소유해성
 없음 없음
유독가스
종류		 없음 없음
연소성
 불연 불연
안전사용온도(℃) 900 900
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 타일은 가스유해성, 내화염성, 화염전파, 연기발생, 연소유해성, 연소성에 대해서, 비교예 1에서 제조한 황토 타일과 비슷한 특성을 나타내어, 건축 내장재로의 기준에 적합한 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 정수 슬러지, 질석 및 적어도 하나의 황토 또는 백색점토를 포함하는 건축 내장재는 건축 내장재에 필요한 내열성 및 불연성을 모두 만족할 뿐만 아니라, 열에 대한 저항성이 매우 우수하므로, 건축 내장재로 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 2> 물리적 특성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 타일의 물리적 특성을 알아보기 위하여 휨강도 및 무게를 평가하였다.
구체적으로, 휨강도는 KSP2263-2005에 의한 시험방법에 따라 평가하였다. 휨강도 및 무게 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

 휨강도(N/mm2) 무게(g)
실시예 1
 25.6
 683
비교예 1
 17.1
 1,072
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하여 제조된 타일은 비교예 1에서 황토만을 포함하여 제조된 타일에 비하여 휨강도가 약 1.5배 증가하는 반면에 무게는 약 36% 감소하는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 정수 슬러지, 납석 및 황토를 포함하는 건축 내장재는 경량화 및 휨강도가 현저히 향상되므로, 타일 또는 보드 등과 같은 건축 내장재로 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 정수 슬러지를 소성하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 소성된 정수 슬러지에 황토 및 납석을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 제조한 혼합물을 성형하는 단계(단계 3); 및
    고온 건조하는 단계(단계 4)를 포함하는 방법으로 제조되고,
    정수 슬러지(sludge), 납석 및 황토를 포함하는 경량화 및 휨강도가 향상된 건축 내장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정수 슬러지는 정수 처리과정으로부터 생성된 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  3. 제1항에 있어서,
    정수 슬러지 5-90 중량%;
    납석 5-90 중량%; 및
    황토 5-90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 건축 내장재는 무기계 접착제를 더 포함하며,
    정수 슬러지, 납석 및 황토의 혼합물 100 중량부에 대해 상기 무기계 접착제는 0.1-30 중량부인 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 황토 또는 납석의 혼합량을 조절하여 건축 내장재의 색상을 다양화하는 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 건축 내장재는 타일 또는 보드인 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 1의 소성 온도는 500-1,200 ℃인 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단계 3의 성형시 압력은 1-1,000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 4의 건조 온도는 500-1,300 ℃인 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단계 1에서 사용되는 정수 슬러지는 소성 단계를 거치기 전에 함수율을 20-50%로 낮추는 건조단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단계 2에서 사용되는 납석 또는 황토는 혼합하기 전에 함수율을 20-50%로 낮추는 건조단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 내장재.
  14. 삭제
  15. 정수 슬러지 탈수 저장조;
    상기 저장조와 연통되는 정수 슬러지 건조로;
    상기 건조로와 연통되는 정수 슬러지 소성로;
    납석 및 황토 건조로;
    상기 정수 슬러지 소성로, 납석 및 황토 건조로와 연통되는 교반기; 및
    상기 교반기와 연통되는 성형 및 건조기를 포함하는 제1항에 따른 건축 내장재의 제조장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 교반기에는 무기계 접착제를 첨가할 수 있는 주입구가 연통되는 것을 특징으로 하는 제조장치.
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KR101733178B1 (ko) * 2016-02-26 2017-05-08 주식회사 씨앤에이치케어 그래핀 또는 그라파이트가 포함된 바닥재 및 이의 제조방법

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