KR101278545B1 - 콘크리트 구조물 균열 보수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 균열 보수 방법에 관한 것으로, 콘크리트 구조물의 균열 부위에 충전하는 기능성 도료를 신축성, 차열 기능 및 습도 조절 기능을 갖도록 형성함으로써, 균열 부위에서의 충격 완화 효과가 우수하고, 차열 기능 및 습도 조절 기능 등을 통해 구조물의 온도 상승을 완화하여 수축 팽창 변화량을 감소시키고, 이에 따라 구조물의 균열 발생 및 성장을 억제할 수 있으며, 또한, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 V홈과 광폭홈을 형성하여 기능성 도료를 충전함으로써, 기능성 도료의 신축량 및 접합력을 증가시킬 수 있어 온도 차이로 인한 콘트리트 구조물의 수축 팽창시 균열 부위로부터 기능성 도료가 떨어지거나 박리되는 등의 손상을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법을 제공한다.

Description

콘크리트 구조물 균열 보수 방법{Repairing Method for Crack of Concrete Structure}

본 발명은 콘크리트 구조물 균열 보수 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 균열 부위에 충전하는 기능성 도료를 신축성, 차열 기능 및 습도 조절 기능을 갖도록 형성함으로써, 균열 부위에서의 충격 완화 효과가 우수하고, 차열 기능 및 습도 조절 기능 등을 통해 구조물의 온도 상승을 완화하여 수축 팽창 변화량을 감소시키고, 이에 따라 구조물의 균열 발생 및 성장을 억제할 수 있으며, 또한, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 V홈과 광폭홈을 형성하여 기능성 도료를 충전함으로써, 기능성 도료의 신축량 및 접합력을 증가시킬 수 있어 온도 차이로 인한 콘트리트 구조물의 수축 팽창시 균열 부위로부터 기능성 도료가 떨어지거나 박리되는 등의 손상을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업의 급격한 발달로 인하여 주거를 하는 일반 주택이나 공공주택 이외에도 댐이나 교량, 지하철, 콘크리트 포장도로 및 터널 등의 구조물을 통하여 인간생활에 편의를 제공하기 위한 다양한 구조물이 제공되고 있다.

이러한 다양한 구조물은 오랜 시간 견고한 상태를 유지하기 위하여 내구성의 큰 재료인 콘크리트나 시멘트를 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 내구성이 뛰어난 콘크리트나 시멘트는 재료의 특성상 양생시 수축이 발생하여 구조물에 균열이 발생하는 경우가 빈번하였으며 각종 외부환경의 변화나 진동, 자체의 하중 등에 의하여 구조물에 균열이 발생하였다.

이와 같이, 콘크리트 구조물에 발생한 크랙을 그대로 방치하면, 침수 또는 누수로 인하여 구조물의 내구성이 저하되어 콘크리트 구조물이 붕괴되는 경우가 발생하기도 하였다.

일반적으로 콘크리트 구조물의 크랙은, 설계 오류, 설계 하중을 초과한 외부 하중의 작용, 시공불량, 물리적인 손상, 폭발, 충격, 철근 부식 등과 같이, 구조물이나 구조 부재가 사용하중에 대해 구조적으로 지지하지 못하여 발생하는 구조적인 크랙과, 소성 수축 균열, 소성 침하 균열, 수화 열에 의한 온도 균열, 건조 수축 균열, 알칼리/골재 반응에 의한 균열, 동결 융해에 의한 균열, 염해에 의한 균열 등의 비구조적인 크랙이 있으며, 이와 같은 콘크리트 구조물의 크랙은 구조적 결함, 내구성 저하, 외관 손상, 방수 성능저하 등과 같은 문제가 발생한다.

특히, 고속 도로 등의 중앙선 부위에 설치되는 중앙 분리대 또는 교량의 난간과 같이 길이가 긴 콘크리트 구조물의 경우에는 온도 변화로 인한 수축 팽창 변화량이 매우 크기 때문에, 차량의 충돌과 같은 외부 충격이 일어나지 않는 경우에도 날씨에 따른 온도 변화 등의 이유로 인해 구조물에 균열이 매우 빈번하게 발생한다.

이러한 콘크리트 구조물에 균열을 보수하는 방식은 일반적으로 균열 부위를 따라 V홈을 형성하고, 주사기 등을 이용하여 V홈에 실링제, 가소성 에폭시 수지, 폴리머 시멘트 모르타르 등과 같은 보수재를 충전하는 방식으로 진행되고 있다.

그러나 이러한 균열 보수 방식은 균열 부위에 충전되는 보수재가 인장력이 크지 않을 뿐만 아니라 구조물과의 물성이 다르거나 접착력이 낮고 변성이 심하기 때문에, 시간이 지남에 따라 균열 보수 부위에서 또 다시 균열이 발생하게 되고, 기존의 균열이 계속 성장하게 되는 등의 문제가 있었다. 특히, 도로의 중앙 분리대와 같이 길이가 긴 콘크리트 구조물의 경우에는 이러한 균열 보수 방식의 문제가 더욱 심화되기 때문에, 동일한 균열 부위를 계속 반복해서 보수해야 되는 등의 문제가 있었다.

선행기술로는 국내공개특허 제10-2011-0064142호가 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 균열 부위에 충전하는 기능성 도료를 신축성, 차열 기능 및 습도 조절 기능을 갖도록 형성함으로써, 균열 부위에서의 충격 완화 효과가 우수하고, 차열 기능 및 습도 조절 기능 등을 통해 구조물의 온도 상승을 완화하여 수축 팽창 변화량을 감소시키고, 이에 따라 구조물의 균열 발생 및 성장을 억제할 수 있는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 V홈과 광폭홈을 형성하여 기능성 도료를 충전함으로써, 기능성 도료의 신축량 및 접합력을 증가시킬 수 있어 온도 차이로 인한 콘트리트 구조물의 수축 팽창시 균열 부위로부터 기능성 도료가 떨어지거나 박리되는 등의 손상을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 콘크리트 구조물에 발생된 균열을 보수하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 콘크리트 구조물의 표면에 오목홈을 형성하는 오목홈 형성 단계; 상기 오목홈 표면을 세척하는 세척 단계; 상기 오목홈 표면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포 단계; 및 상기 오목홈 내부 공간에 충전되도록 신축성 및 차열 성능을 갖는 기능성 도료를 도포하는 도료 도포 단계를 포함하고, 상기 기능성 도료는 폴리아크릴레이트 수지 25~45 중량%와, 상기 폴리아크릴레이트 수지 내에 혼합 분산되는 중공 구체 형태의 세라믹 마이크로스피어 10~30 중량%와, 나머지는 다양한 기능적 특성을 나타내는 활성 요소를 포함하도록 구성되고, 상기 세라믹 마이크로스피어는 직경이 서로 다른 다수개의 종류가 동시에 혼합되도록 적용되어 직경이 큰 세라믹 마이크로스피어 사이 공극에 직경이 작은 세라믹 마이크로스피어가 배치되는 방식으로 치밀한 배열 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법을 제공한다.

이때, 상기 활성 요소는 전체 중량 대비 폴리인산칼륨 0.1~0.4 중량%와, 수성 중합체 11.0~18.0 중량%와, 방부제 0.05~2.0 중량%와, 이산화티타늄 및 산화아연 3.0~12.0 중량%와, 탄산칼슘 3~12 중량%와, 이산화규소 2~5 중량%와, 변형제(deforming agent) 0.3~0.8 중량%와, 아이소프로필알콜 0.1~0.4 중량%와, 히드로포밀화 화합물 0.3~0.7중량%와, 글리콜계 중합제 0.4~0.8 중량%와, 하이드록시셀룰로스계 증점제 0.3~1.0 중량%와, 가소제 8~12 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기능성 도료는 별도의 도료 배합통에 상기 폴리아크릴레이트 수지와 상기 활성 요소를 투입하여 혼합한 상태에서, 상기 세라믹 마이크로스피어를 첨가한 후, 상기 도료 배합통을 500RPM 이하의 속도로 30분 이상 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

한편, 상기 오목홈 형성 단계는 상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 콘크리트 구조물의 표면에 상대적으로 폭이 넓은 광폭홈을 형성하는 광폭홈 형성 단계; 및 상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 광폭홈의 바닥면에 단면이 V자 형태인 V홈을 형성하는 V홈 형성 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 도료 도포 단계는 상기 V홈 내부 공간에 기능성 도료를 충전하는 V홈 충전 단계; 상기 V홈 내부 공간에 충전된 기능성 도료를 감싸도록 상기 광폭홈 바닥면에 부직포를 부착하는 패브릭 보강 단계; 및 상기 부직포가 부착된 상태에서 상기 광폭홈에 상기 기능성 도료를 도포하는 광폭홈 도포 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광폭홈 도포 단계는 상기 광폭홈 내부 공간에 상기 기능성 도료가 충전되도록 다수회 반복 수행되고, 상기 기능성 도료가 일정 두께로 도포된 후 건조된 상태에서 상기 기능성 도료가 다시 일정 두께로 도포되는 방식으로 반복 수행될 수 있다.

또한, 상기 도료 도포 단계는 상기 기능성 도료가 충전된 상기 광폭홈 부위와 상기 광폭홈 주변 부위에 상기 기능성 도료를 도포하는 마감 도포 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 콘크리트 구조물의 균열 부위에 충전하는 기능성 도료를 신축성, 차열 기능 및 습도 조절 기능을 갖도록 형성함으로써, 기능성 도료의 신축성이 우수하여 균열 부위에 충전된 경우 균열 부위에서 충격 완화 효과가 우수하고, 차열 기능 및 습도 조절 기능 등을 통해 구조물의 온도 상승을 완화하여 수축 팽창 변화량을 감소시키고, 이에 따라 구조물의 균열 발생 및 성장을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 V홈과 광폭홈을 형성하고 기능성 도료를 충전함으로써, 기능성 도료의 신축량 및 접합력을 증가시킬 수 있어 온도 차이로 인한 콘트리트 구조물의 수축 팽창시 균열 부위로부터 기능성 도료가 떨어지거나 박리되는 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 단계별 작업을 공정 흐름에 따라 도시한 공정 흐름도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 오목홈을 형성하는 부위를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 오목홈 형성 단계의 과정을 단계적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 프라이머 도포 단계의 과정을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 도료 도포 단계의 과정을 단계적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료의 건조 도막 상태에 대한 구조를 개념적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료에 함유된 세라믹 마이크로스피어의 형태를 개념적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료의 도장 횟수에 따른 태양광 반사율 변화를 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 건물의 실내 및 실외 온도 변화에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서의 실내 온도를 시공전과 비교한 그래프,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 건물 벽면의 온도차 측정 결과를 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료와 일반 도료 시공시 실내 온도 변화를 비교하여 나타낸 그래프,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 실내 습도 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 단계별 작업을 공정 흐름에 따라 도시한 공정 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 오목홈을 형성하는 부위를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 오목홈 형성 단계의 과정을 단계적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 프라이머 도포 단계의 과정을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법의 도료 도포 단계의 과정을 단계적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 균열 보수 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 오목홈 형성 단계(S1)와, 세척 단계(S2)와, 프라이머 도포 단계(S3)와, 도료 도포 단계(S4)를 포함하여 구성된다.

오목홈 형성 단계(S1)는 콘크리트 구조물(10)에 형성된 균열(C) 부위를 따라 콘크리트 구조물(10)의 표면에 오목홈(E)을 형성하는 공정으로, 도 2에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물(10)의 표면에 노출된 균열(C)의 길이 방향을 따라 일정 폭을 갖도록 형성된다. 이러한 오목홈(E)을 형성하는 방식은 그라인더 등의 공구를 이용하여 콘크리트 구조물(10) 표면을 일정 깊이와 폭으로 그라인딩하는 방식으로 진행될 수 있다.

이러한 오목홈 형성 단계(S1)는 본 발명의 일 실시예에 따라 광폭홈 형성 단계(S1-1)와, V홈 형성 단계(S1-2)를 포함하여 구성될 수 있다.

광폭홈 형성 단계(S1-1)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물(10)에 균열(C)이 발생한 상태에서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 균열(C) 부위를 중심으로 상대적으로 폭이 넓은 광폭홈(11)을 형성하는 방식으로 진행된다. 예를 들면, 광폭홈(11)은 100 mm 폭과 2 ~ 3 mm 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.

V홈 형성 단계(S1-2)는 콘크리트 구조물(10)의 균열(C) 부위를 따라 광폭홈(11)이 형성된 상태에서 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 광폭홈(11)에 노출된 콘크리트 구조물(10)의 균열(C) 부위를 따라 광폭홈(11)의 바닥면에 단면이 V자 형태인 V홈(12)을 형성하는 방식으로 진행된다. 예를 들면, V홈(12)은 5 mm 폭과 2 ~ 3 mm 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.

이와 같이 형성된 광폭홈(11) 및 V홈(12)에 각각 기능성 도료(20)가 충전되는데, V홈(12)에 충전된 기능성 도료를 통해 균열(C) 부위의 접합 기능을 수행할 뿐만 아니라 광폭홈(11)에 충전된 기능성 도료를 통해 균열 접합 기능을 더욱 강화할 수 있으며, V홈(12) 이외에 광폭홈(11)과 같은 좀더 넓은 영역에 기능성 도료를 충전함으로써, 기능성 도료의 신축량을 증가시킬 수 있고 아울러 접합력을 강화시킬 수 있어 온도 차이로 인한 콘트리트 구조물(10)의 수축 팽창시 균열 부위로부터 기능성 도료가 떨어지거나 박리되는 등의 손상을 방지할 수 있다.

세척 단계(S2)는 오목홈 형성 단계(S1)를 통해 형성된 오목홈(E)의 표면으로부터 이물질 등을 제거하는 방식으로 진행되는데, 고압의 워터젯 또는 에어 노즐 등을 이용하여 이물질을 제거할 수 있다.

프라이머 도포 단계(S3)는 세척 단계(S2)를 통해 이물질이 제거된 오목홈(E)의 표면에 프라이머(30)를 도포하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이 오목홈(E)의 표면 및 주변 부위에 스프레이를 이용하여 프라이머(30)를 일정 두께로 도포하는 방식으로 진행될 수 있다. 프라이머 도포 단계(S3)는 도료의 도색 작업시 도료의 접착성을 향상시키고 표면 방수 기능을 향상시켜 도색 작업 후 시간 경과에 따른 도료의 균열, 들뜸 현상과, 습기 침투에 의한 탈색 및 들뜸 현상 등의 하자 발생을 최소화하기 위한 것으로, 세척 단계(S2)를 거친 후 신속하게 진행되는 것이 바람직하다.

이러한 프라이머는 도료와의 부착성이 좋고 일시 녹 방지 작용이 있으며, 속건성(速乾性)이 풍부하고 절단이나 용접에 대한 악영향이 적은 등의 특성이 요구되며, 장폭형 또는 단폭형의 에칭 프라이머와 후막(厚膜)형 무기질 또는 유기질의 징크 리치(zinc rich) 프라이머 등의 종류가 사용될 수 있다.

도료 도포 단계(S4)는 프라이머 도포 단계(S3)를 통해 프라이머(30)가 도포된 오목홈(E)의 내부 공간에 기능성 도료(20)를 도포하여 충전하는 방식으로 진행되며, 이때, 기능성 도료(20)는 신축성 및 차열 기능을 갖도록 형성된다. 물론, 기능성 도료는 신축성 및 차열 기능 이외에도 반사, 흡열, 습도 조절 기능 등 다양한 기능을 갖도록 형성된다.

따라서, 이러한 기능성 도료(20)는 신축성이 우수하여 균열 부위에 충전된 경우 균열 부위에서 충격 완화 효과가 우수할 뿐만 아니라 차열, 반사, 습도 조절 기능 등을 통해 구조물의 습도를 조절할 수 있고 열충격과 자외선으로부터 구조물을 효과적으로 보호할 수 있다. 특히, 태양광을 반사하고 열을 차단하는 기능을 갖기 때문에, 균열 부위에 충전된 경우 균열 부위의 온도 상승을 억제할 수 있어 열에 의한 수축 팽창 변화량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 균열 부위의 안정성을 더욱 강화할 수 있다. 또한, 수분이 흡수 저장되거나 증발하는 방식으로 습도 조절 기능을 갖는데, 이러한 수분의 흡수 저장을 통해 열을 보유할 수 있고, 수분의 증발을 통해 열을 발산할 수 있으므로, 균열 부위에서 구조물의 온도 변화를 완화시킬 수 있고, 이에 따라 구조물의 수축 팽창 변화량을 감소시켜 균열 부위의 안정성을 더욱 강화시킬 수 있다.

이러한 도료 도포 단계(S4)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 V홈 충전 단계(S4-1)와, 패브릭 보강 단계(S4-2)와, 광폭홈 도포 단계(S4-3)와, 마감 도포 단계(S4-4)를 포함하여 구성될 수 있다.

V홈 충전 단계(S4-1)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 표면에 프라이머(30)가 도포된 V홈의 내부 공간에 본 발명의 기능성 도료(20)를 충전하는 방식으로 진행된다. 이때, 기능성 도료(20)를 별도의 주사기 등을 이용하여 균열(C) 부위 내부 공간으로 주입할 수도 있으며, 단순히 V홈의 내부 공간에만 충전할 수도 있다. 이와 같이 기능성 도료(20)를 V홈의 내부 공간에만 충전하는 경우, 균열 부위의 외측 부분만 기능성 도료에 의해 충전 접합되고, 내부 공간은 균열이 그대로 유지됨으로써, 구조물의 수축 팽창시 균열(C)의 내부 공간을 통해 수축 팽창 자유도가 확보될 수 있어 구조물의 수축 팽창에 따른 또 다른 균열의 발생을 방지할 수 있다.

따라서, V홈 충전 단계(S4-1)에서 기능성 도료(20)의 충전 방식은 구조물의 종류 및 사용 환경에 따라 사용자가 다양한 방식으로 선택 적용할 수 있다.

패브릭 보강 단계(S4-2)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 V홈(12) 내부 공간에 충전된 기능성 도료를 감싸도록 광폭홈(11) 바닥면에 부직포(40)를 부착하는 방식으로 진행된다. 이와 같이 부직포(40)를 부착한 후, 광폭홈 도포 단계(S4-3)에서 광폭홈(11)에 기능성 도료(20)를 도포하게 되는데, 이때, V홈 충전 단계(S4-1)에서 V홈(12)에 충전된 기능성 도료(20)와 광폭홈 도포 단계(S4-3)에서 광폭홈(11)에 충전된 기능성 도료(20)는 부직포(40)에 의해 서로 분리되며 독립적으로 수축 팽창된다. 따라서, V홈(12)에 충전된 기능성 도료가 구조물의 수축 팽창에 의해 균열 부위와 함께 수축 팽창할 때, 이러한 수축 팽창이 광폭홈(11)에 충전된 기능성 도료(20)에 전달되지 않고 독립적으로 이루어지게 되므로, 서로 다른 부위에 충전된 기능성 도료의 서로 다른 수축 팽창량에 따라 발생할 수 있는 기능성 도료에 대한 균열 및 박리 현상을 미연에 방지할 수 있다. 즉, V홈(12)에 충전된 기능성 도료(20)와 광폭홈(11)에 충전된 기능성 도료(20)가 부직포(40)에 의해 분리되어 각각 독립적으로 수축 팽창할 수 있으므로, 상대방의 수축 팽창력이 전달됨으로써 발생할 수 있는 균열이나 박리 현상 등의 손상을 방지할 수 있다.

광폭홈 도포 단계(S4-3)는 전술한 바와 같이 패브릭 보강 단계(S4-2)를 통해 부직포(40)가 부착된 상태에서 광폭홈(11)에 기능성 도료(20)를 도포하는 방식으로 진행되는데, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 광폭홈(11) 내부 공간에 기능성 도료(20)가 충전되도록 다수회 반복 수행될 수 있다. 이때, 기능성 도료(20)가 일정 두께로 도포된 후 건조된 상태에서 다시 기능성 도료(20)를 일정 두께로 도포하는 방식으로 반복 수행한다.

마감 도포 단계(S4-4)는 광폭홈 도포 단계(S4-3)를 통해 기능성 도료(20)가 광폭홈(11) 내부 공간에 충전된 상태에서 광폭홈(11) 부위와 광폭홈(11) 주변 부위에 기능성 도료(20)를 다시 도포하는 방식으로 진행된다.

이와 같이 기능성 도료(20)를 반복 도포하여 도막의 두께를 두껍게 형성하게 되면, 기능성 도료의 태양광 반사 성능이 향상되고(도 8 참조), 이에 따라 구조물의 온도 상승 억제 및 수축 팽창 변화량 감소를 유도하여 균열 부위의 안정성을 더욱 강화할 수 있다.

이하에서는 도료 도포 단계(S4)에서 오목홈(E)의 내부 공간에 도포되는 기능성 도료의 특성에 대해 좀 더 상세히 살펴본다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료의 건조 도막 상태에 대한 구조를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료에 함유된 세라믹 마이크로스피어의 형태를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 폴리아크릴레이트 수지(22) 25~45 중량%와, 세라믹 마이크로스피어(21) 10~30 중량%와, 나머지는 다양한 활성 요소들을 포함하여 구성된다.

폴리아크릴레이트 수지(22)는 본 기능성 도료의 바인딩 에이전트 기능을 하는 기본 수지로서 적용된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 폴리아크릴레이트 수지(22)를 기본 매개체로 하여 내부에 세라믹 마이크로스피어(21)와 다양한 활성 요소들이 함유된 형태로 구성된다.

이러한 폴리아크릴레이트 수지(22)는 탄성과 부착력이 뛰어나고, 습기의 흡수 및 저장 기능이 뛰어난 특성을 가지며, 이러한 습기의 흡수 및 저장 기능을 통해 건물 내부의 습도를 조절할 수 있다. 즉, 폴리아크릴레이트 수지(22)는 다량의 수분을 저장할 수 있으며, 세라믹 마이크로스피어(21)와의 조합을 통해 수분의 저장량이 더욱 향상된다. 수분을 충분히 저장한 도막은 더운 날씨 속에서 열 에너지를 계속적으로 축적하게 되며, 이렇게 축적된 열에너지는 날씨가 추워지면 에너지 소비를 감소시키는 요소로 작용한다.

또한, 폴리아크릴레이트 수지(22)는 분산력이 우수하여 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 세라믹 마이크로스피어(21)가 폴리아크릴레이트 수지(22) 내에 전체적으로 고르게 분산 배치된다. 즉, 종래 기술에 따른 일반적인 미세 알갱이를 함유한 도료는 바인딩 에이전트인 기본 수지(50)의 특성이 좋지 않아 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 건물(10) 표면에 도색된 도막(50) 상태에서 미세 알갱이(51)가 기본 수지(50)의 상층에 주로 위치하게 되며 균등하게 분포하지 못하는 것이 일반적이고, 이에 따라 미세 알갱이(51)를 통한 태양광 반사, 흡열 등의 기능이 충분히 발휘되지 못한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 도료는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 건물(10) 표면에 도색된 도막(20) 상태에서 세라믹 마이크로스피어(21)가 폴리아크릴레이트 수지(22) 내에 전체적으로 고르게 분산 배치되므로, 세라믹 마이크로스피어(21)를 통한 태양광 반사, 열발산, 차열, 습도 조절, 흡열 기능과 같은 다양한 기능을 더욱 효과적으로 발휘할 수 있다.

이러한 폴리아크릴레이트 수지(22)는 도료의 전체 중량 대비 25~45 중량%를 차지하도록 포함된다. 45 중량%를 초과하여 다량 포함될 경우 탄성 및 부착성의 향상은 상대적으로 미미하나 점도가 높아지기 때문에 도료로서 작업성을 저하시킬 수 있다. 반면, 25 중량% 미만으로 적게 포함될 경우 탄성과 부착력이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 습기의 흡수와 저장 기능이 저하되어 습기 저장량이 감소되고, 이에 따라 도막의 잠열 저장량을 저하시킬 뿐만 아니라 흡열 효과를 저하시키게 된다.

세라믹 마이크로스피어(21)는 내부에 빈 공간이 형성된 중공 구(球)체 형태로 세라믹 재질로 형성되며, 그 외부 직경이 수십 마이크로 단위의 매우 미세한 알갱이 형태로 폴리아크릴레이트 수지(22) 내에 혼합 분산된다.

이러한 세라믹 마이크로스피어(21)는 태양광 반사, 열발산, 차열, 습도 조절, 흡열 기능 등의 향상에 기여한다. 도막에 부딪히는 태양광의 근적외선, 가시광선, 자외선을 회절시켜 파장의 길이에 따라 평균 86% 이상을 반사시키며, 흡수되는 열의 90%이상을 외부로 발산하여 도막의 온도 상승을 억제한다. 또한 도막이 흡수하는 미세한 수분들이 세라믹 마이크로스피어(21)의 표면에 머물게 함으로써, 더욱 많은 양의 수분을 흡수할 수 있다. 즉, 세라믹 마이크로스피어(21)는 미세 알갱이 형태로 각 세라믹 마이크로스피어(21)의 표면적의 합은 도막 표면의 수배에 달하게 되므로, 더욱 많은 양의 수분을 흡수할 수 있고, 흡수 저장된 수분의 증발을 통해 도막의 온도 상승을 억제하는데 기여한다. 또한 세라믹 마이크로스피어(21) 내부의 진공 부분은 열전달을 방지하는 차열 기능을 수행한다.

세라믹 마이크로스피어(21)는 도료의 전체 중량 대비 10~30 중량%를 차지하도록 포함된다. 세라믹 마이크로스피어(21)의 함유량이 10 중량% 미만인 경우에는 본 도료의 태양광 반사, 열발산, 차열, 습도 조절, 흡열 기능 등이 저하될 수 있고, 30 중량% 초과인 경우에는 상대적으로 폴리아크릴레이트 수지(22)의 중량 비율 저하로 도료의 부착력이 저하될 수 있으며, 효율적인 세라믹 마이크로스피어 배열의 도막을 형성할 수 없어 태양광 반사 또는 열발산과 같은 기능을 정상적으로 수행하지 못할 수 있다. 또한, 도막을 통해 흡수 저장되는 수분량이 저하되어 습도 조절 기능과 흡열 기능의 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 세라믹 마이크로스피어(21)는 10~30 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.

이때, 세라믹 마이크로스피어(21)는 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 직경이 서로 다른 다수개의 종류가 동시에 혼합되도록 적용되고, 직경이 큰 세라믹 마이크로스피어(21) 사이 공극에 직경이 작은 세라믹 마이크로스피어(21)가 배치되는 방식으로 치밀한 배열 구조를 갖도록 형성된다. 예를 들면, 세라믹 마이크로스피어(21)는 외부 직경이 20 ~ 120 μm 를 갖는 7가지 크기 종류가 혼합되고, 세라믹 마이크로스피어(21)를 이루는 중공 구체의 두께는 1.9 ~ 2 μm 를 갖도록 형성된다. 도 7에는 이러한 세라믹 마이크로스피어(21)의 실제 배열 구조를 현미경으로 확대한 사진이 도시된다.

이와 같은 구조에 따라 도막 내부에 세라믹 마이크로스피어(21)가 더욱 치밀하게 배치될 수 있으며, 그 표면 면적의 합은 실제 도장 면적에 비해 3배에서 4배 이상 넓게 형성된다. 수분은 이와 같은 넓은 표면적을 갖는 세라믹 마이크로스피어(21) 표면에 누적되고, 동시에 넓은 면적에 걸쳐 지속적인 수분 증발 작용이 일어남으로써, 더욱 활발한 열분산을 통해 도막 온도의 상승을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

이러한 세라믹 마이크로스피어(21)는 그 크기별 비율이나 함유량이 특정 기능의 향상을 위해 조절될 수 있으나, 건조된 도막 상태에서 도막의 전체 부피 대비 50% 이상의 부피를 차지하도록 적용되는 것이 바람직하며, 이를 통해 전술한 다양한 기능들이 효과적으로 발휘될 수 있다.

활성 요소는 세라믹 마이크로스피어(21) 및 폴리아크릴레이트 수지(22)를 포함한 본 도료에 다양한 기능적 특성을 부여하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 전체 중량 대비 폴리인산칼륨 0.1~0.4 중량%와, 수성 중합체 11.0~18.0 중량%와, 방부제 0.05~2.0 중량%와, 이산화티타늄 및 산화아연 3.0~12.0 중량%와, 탄산칼슘 3~12 중량%와, 이산화규소 2~5 중량%와, 변형제(deforming agent) 0.3~0.8 중량%와, 아이소프로필알콜 0.1~0.4 중량%와, 히드로포밀화 화합물 0.3~0.7중량%와, 글리콜계 중합제 0.4~0.8 중량%와, 하이드록시셀룰로스계 증점제 0.3~1.0 중량%와, 가소제 8~12 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.

폴리인산칼륨은 본 도료의 배합시 다양한 구성물들을 고루 분산시키고 안정성을 부여하며, 금속 이온의 봉쇄 작용을 한다. 폴리인산칼륨은 제품의 사용용도에 따라 도료 조성물의 중량대비 0.1~0.4%가 포함되며, 이보다 많은 양이 사용될 경우 구성물의 분산은 향상되나 균열 발생이나 박리 발생의 우려가 있으며, 적은 양이 사용될 경우 분산이 제대로 이루어지지 않아 정상적인 도막 형성이나 작업성에 문제가 발생할 수 있다.

수성 중합체는 증류수와 일정 비율의 폴리카본산계 염류로 구성될 수 있다. 예를 들면, 폴리카본산계 염류가 25~40% 농도로 증류수에 용해된 형태로 형성될 수 있다. 폴리카본산계 염류(예를 들면, 폴리카본산칼륨)는 흡열 기능에 주요 역할을 담당하는 요소로 작용할 수 있으며, 이러한 폴리카본산계 염류는 더 높은 산화 상태로 변형하기 위해 열을 이용하는 능력을 가지고 있어 결과적으로 열을 감소시키는 기능을 한다. 수성 중합체는 도료의 전체 중량 대비 약 11~18%를 차지하며, 전술한 폴리인산칼륨과 함께 별도의 도료 배합통에 투입된 후 1800~2200RPM의 속도로 10분 이상 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

방부제는 도료의 보관 기간을 연장시키고 부패를 방지하기 위해 사용되는 것으로 특정 농도(0.4%이하)의 이소디아졸 용액을 방부제로 사용한다. 이 용액은 도료의 전체 중량대비 0.05~0.2%를 차지한다. 이보다 적게 사용될 경우 유통기한이 단축되며, 이 이상을 초과하면 부착력이 저하되고 도막의 기능성 저하의 원인이 될 수 있다.

이산화티타늄 및 산화아연은 반사성 안료로서 도료의 태양광 반사 기능과 자외선에 대한 도막의 저항성을 향상시키며, 인체에 무해하여 친환경성을 보장하고, 더불어 내화학성을 향상시키는 기능을 한다. 또한 도료에 은폐성을 부여한다. 이산화티타늄 및 산화아연은 도료의 전체 중량대비 약 3~12%를 차지하며 필요에 따라 그 비율은 조정될 수 있다. 예를 들어 조색을 목적으로 할 경우 발색을 위해 적은 비율이 사용될 수 있으며, 앞서 언급된 범위보다 더 많은 양이 사용될 경우 태양광 반사 기능과 자외선에 대한 저항성은 향상되는 반면 도막의 탄성을 저해시키는 원인이 된다.

탄산 칼슘은 도료의 방수성을 향상시키고, 도장의 은폐력을 증가시킨다. 탄산칼슘은 도료의 전체 중량대비 약 3~10%를 차지한다. 이 범위를 초과된 양이 사용될 경우 도막 탄성에 문제가 생길 수 있다.

이산화규소는 철 금속류에 본 도료를 시공할 경우 철 금속 표면의 산화를 억제하는 기능을 하며 방수성을 향상시킨다. 이산화규소는 도료의 전체 중량대비 2~5%를 차지한다.

이러한 이산화규소는 전술한 수성 중합체와 폴리인산칼륨이 배합된 상태에서 이소디아 방부제, 이산화티타늄과 산화아연, 탄산 칼슘을 각각 해당 비율로 첨가하고, 다시 이산화규소를 첨가한 후, 도료 배합통을 1800~2000RPM의 속도로 1시간 이상 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

한편 폴리아크릴레이트 수지는 이와 같은 과정을 통해 수성 중합체, 폴리인산칼륨, 이소디아 방부제, 이산화티타늄과 산화아연, 탄산 칼슘 및 이산화규소가 혼합 배합된 상태에서 폴리아크릴레이트 수지를 첨가하여 도료 배합통을 1300~1600RPM의 속도로 20분 정도 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

변형제(deforming agent)는 비실리콘 계열이 사용되며 도료 전체 중량대비 0.3~0.8중량%를 차지하고, 폴리아크릴레이트 수지가 첨가되어 배합된 상태에서 변형제를 추가하여 1300~1600RPM의 속도로 20분 정도 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

아이소프로필 알콜은 폴리아크릴레이트 수지를 용해하고 용액의 안정성을 유지하는 희석을 위한 용제로서 사용되며, 아이소프로필 알콜은 도료의 전체 중량대비 약 0.1~0.4%를 구성한다. 적정량보다 적게 들어갈 경우 폴리아크릴레이트 수지에 대한 용해도가 저하되어 도료의 작업성을 저하시키며, 다량 들어가게 될 경우 제품의 기능성 저하의 원인이 될 수 있다.

히드로포르밀화 화합물은 도막내 염류의 유출 및 반응을 억제하는 역할을 하도록 첨가제로서 사용되며, 탈지된 파라핀 30~50% 농도로 적용될 수 있으며, 도료의 전체 중량대비 약 0.3~0.7%를 차지한다.

중합제는 친환경적인 프로필렌 글리콜 또는 다른 적절한 글리콜계 물질들이 중합제로 사용되며, 그 비율은 도료의 전체 중량대비 약 0.4~0.8%를 구성한다.

증점제는 도료의 용도에 맞는 원활한 작업성 제공을 위하여 도료의 점도를 조절하기 위한 것으로, 하이드록시셀룰로스계 물질로 적용되며, 안료나 세라믹 마이크로스피어가 침강하는 현상을 방지하는 역학을 한다. 도료의 전체 중량대비 약 0.3~1.0%를 차지한다. 적정량 이상을 사용할 경우 점도가 높아져 작업성 저해의 원인이 될 수 있다. 이러한 증점제는 도료의 배합시 1000~1200RPM의 속도로 20분 정도 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

가소제는 도료의 탄성과 신축성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로 프탈레이트 물질을 가소제로 사용한다. 그 함량은 도료의 전체 중량대비 약 8~12%를 차지하며, 도료의 배합시 1000~1200RPM의 속도로 20분 정도 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다.

본 발명의 기능성 도료는 도료 배합통에 폴리아크릴레이트 수지와 이상에서 설명한 활성 요소들은 혼합한 상태에서, 세라믹 마이크로스피어를 첨가한 후, 도료 배합통을 500RPM 이하의 속도로 저속에서 30분 이상 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합될 수 있다. 이러한 배합 방식을 통해 세라믹 마이크로스피어의 배열 상태가 더욱 균일하고 치밀하게 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 다양한 활성 요소들을 통해 자외선 차단 효과와 같은 더욱 다양한 기능을 발휘할 수 있으며, 특히, 폴리아크릴레이트 수지(22) 내에서 세라믹 마이크로스피어(21)의 배열 상태를 조절함과 동시에 그 기능을 강화하여 더욱 효과적인 기능을 발휘할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 폴리아크릴레이트 수지(22) 내에 균일하고 치밀하게 배치된 세라믹 마이크로스피어(21)를 통해 태양광을 반사하는 특성을 나타나며, 이를 통해 본 기능성 도료가 도색된 구조물 및 건축물은 온도가 높게 올라가지 않으며 구조물 및 건축물에 대한 장기적인 보호 기능을 수행할 수 있다. 또한, 세라믹 마이크로스피어(21)에 의한 태양광에 대한 산란 효과를 통해 열 발산을 제어함으로써 열손실을 줄이고 에너지 관리 효율을 높일 수 있다. 아울러, 내부에 진공이 형성된 세라믹 마이크로스피어(21)의 치밀한 배열 구조를 통해 열의 전도를 차단하는 차열 기능을 수행한다. 여기서 차열 기능은 열전이의 원인이 되는 가시광선, 근적외선, 적외선을 반사시켜 열에너지의 유입을 억제하며, 더불어 기존의 열에너지의 직접적인 전달을 억제하는 단열(insulate)의 개념에서 한발 더 나아가 도막에 포함된 수많은 마이크로스피어 내부의 진공 부분이 열의 전도를 차단하고 격리(isolate)시키는 개념으로 이해될 수 있다.

또한, 본 기능성 도료의 폴리아크릴레이트 수지(22)는 다량의 수분을 저장할 수 있는 특성을 가지며, 세라믹 마이크로스피어(21)와의 조합을 통해 이러한 수분 저장량을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 기능성 도료는 이와 같이 수분을 함유 저장할 수 있어 낮과 같이 외부 온도가 높은 경우에는 수분의 증발을 통해 구조물 및 건축물에 대한 냉각 효과를 발휘할 수 있고, 밤과 같이 외부 온도가 낮은 경우에는 저장된 수분을 통해 열을 저장함으로써 구조물 및 건축물에 대한 난방 효과를 발휘할 수 있다.

즉, 수분의 증발을 통해 구조물의 온도 상승을 방지하고 수분의 저장을 통해 구조물의 급격한 온도 하강을 방지하며, 이를 통해 급격한 온도 변화로 발생하는 구조물의 수축 팽창 변화량을 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 여름철 한낮의 경우 콘크리트 구조물의 온도가 매우 높게 상승하여 팽창량이 증가하게 되고, 이 상태에서 갑자기 소나기 등이 내리게 되면, 콘크리트 구조물은 온도가 급격히 하강하여 수축하게 된다. 이 과정에서 수축 팽창량 변화에 따라 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되고, 이미 발생된 균열은 더욱 성장하게 되는데, 이때, 본 발명의 기능성 도료가 도포된 경우에는 기능성 도료가 전술한 바와 같이 수분의 저장 및 증발을 통해 콘크리트 구조물의 온도 편차를 감소시킬 수 있으므로, 구조물의 수축 팽창 변화량을 감소시켜 균열의 발생 및 성장을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 기능성 도료는 바인딩 에이전트로 작용하는 폴리아크릴레이트 수지(22)가 탄성 및 부착력이 우수하기 때문에, 콘트리트와 같은 구조물의 균열 보수에 효과적으로 사용될 수 있으며, 신축성이 우수하여 균열 부위에 충전된 경우 균열의 충격 완화 효과가 우수하다는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료의 도장 횟수에 따른 태양광 반사율 변화를 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 건물의 실내 및 실외 온도 변화에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서의 실내 온도를 시공전과 비교한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 건물 벽면의 온도차 측정 결과를 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료와 일반 도료 시공시 실내 온도 변화를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료를 시공한 상태에서 실내 습도 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 도 8에 도시된 바와 같이 도장 횟수를 증가하여 도막의 두께가 증가할수록 태양광에 대한 반사율이 증가함을 알 수 있다. 도 8에는 본 발명에 따른 기능성 도료를 2회 도장한 경우와, 3회 도장한 경우를 예를 들어 태양광에 대한 반사율 측정 결과가 도시되는데, 3회 도장한 경우 전체 파장 영역에서 태양광에 대한 반사율이 증가함을 알 수 있으며, 그 증가폭은 태양광 파장이 클수록 감소한다.

이러한 특성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 도료 도포 단계(S4)에서는 전술한 바와 같이 기능성 도료(20)를 광폭홈(11)에 다수회 반복 도포하여 도막의 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하고, 이를 통해 태양광에 대한 반사율을 향상함으로써 태양광에 의한 콘크리트 구조물의 온도 상승 및 수축 팽창 변화량 증가를 완화할 수 있고, 이에 따라 콘크리트 구조물의 균열 발생 및 성장을 억제할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 도료는 전술한 바와 같은 다양한 기능 들을 통해 일반 건축 구조물에 대한 상당한 냉각 효과를 가져올 수 있으며, 또한 우수한 흡열 효과로 인해 건축 구조물에 대해 가해지는 열충격을 효율적으로 감소시켜 구조물에 대한 보호 기능을 향상시킬 수 있다.

도 9에는 건물에 기능성 도료를 시공한 상태와 일반 도료를 시공한 상태에서 실내 온도 변화를 실외 온도 변화와 함께 나타나는데, 각각의 도료를 시공한 상태에서 2일간 실내 온도 변화와 실외 온도 변화를 측정한 결과이다.

일반 도료를 시공한 상태에서는 실외 온도 변화에 따라 실내 온도가 크게 변화하는데 반해, 본 발명의 기능성 도료를 시공한 상태에서는 실외 변화의 변화에도 불구하고 상대적으로 실내 온도 변화가 매우 작게 나타나며, 훨씬 안정적인 온도 변화를 나타냄을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 기능성 도료를 시공한 상태에서는 반사 성능이 우수하여 낮시간 동안에 태양광을 반사하게 되므로, 낮시간 동안에 실내 온도의 상승을 억제하게 된다. 또한, 본 발명의 기능성 도료는 수분 흡수 저장 성능이 우수하므로, 낮시간 동안 도막에 저장된 수분이 증발하며 잠열 발생에 의해 건물의 온도를 냉각시키는 효과를 발휘하게 된다. 한편, 밤시간 동안에는 도막에 저장된 수분이 상대적으로 주변보다 높은 열을 보유한 상태로 유지되기 때문에, 실내 온도의 급격한 하락을 방지하게 되고, 이에 따라 건물의 실내 온도는 밤과 낮 시간 동안의 급격한 실외 온도 변화에도 불구하고, 상대적으로 안정적인 온도 변화 상태를 유지하게 된다.

따라서, 본 발명의 기능성 도료는 상대적으로 더운 낮 시간 동안에는 건물의 냉방 효율을 향상시킬 수 있고, 상대적으로 추운 밤 시간 동안에는 건물의 난방 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 건물에 대한 냉방 및 난방 효과는 본 발명의 기능성 도료를 건물의 외벽이나 지붕 등에 코팅함으로써 발휘될 수 있는데, 이외에도 건물의 실내 코팅을 통해서도 달성될 수 있다.

한편, 도막의 표면 온도가 떨어지는 겨울철 야간과 같은 경우에는 도막을 통해 수분이 흡수되는 현상이 발생되는데, 건물의 실내에서 난방 기기에 의해 상승된 실내 온도는 도막에 흡수 저장된 수분을 외부로 유도하게 되고, 이는 결과적으로 내부 벽면을 따뜻하게 데워주는 역할을 수행하게 되고, 복사열의 대량 생산을 가능하게 한다. 따라서, 겨울철 난방 기기의 사용 시간을 줄일 수 있다. 또한, 겨울철에는 도막에 저장된 수분이 상대적으로 주변보다 높은 열을 보유하고 있어 난방 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.

도 10에는 본 발명의 기능성 도료를 시공하긴 전 상태와, 시공한 상태에서 실내 온도 변화가 나타나는데, 상대적으로 추운 날씨인 경우 본 발명의 기능성 도료를 시공한 상태에서 실내 온도가 더욱 상승함을 알 수 있고, 난로와 같은 실내 공기 난방 및 바닥 난방을 실시한 경우, 실내 온도가 급격히 상승함을 알 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 기능성 도료를 시공한 경우, 건물 벽면의 부분별 온도차가 급격히 감소함을 알 수 있고, 이는 본 발명의 기능성 도료가 난방 기기에 의한 열에너지를 도막을 통해 벽면 전체에 효율적으로 전달하기 때문에 가능하며, 내부 습기를 외부로 유도하여 내부 벽면의 온도를 짧은 시간에 상승시키게 되고, 복사열의 대량 생산을 가능하게 한다.

한편, 표 1은 일반 도료를 건물의 실내에 시공한 후, 2주 동안 실내 온도 및 습도 변화 상태를 측정한 결과이고, 표 2는 본 발명의 기능성 도료를 건물의 실내에 시공한 후, 동일한 기간 동안 실내 온도 및 습도 변화 상태를 측정한 결과이다.

- 일반 도료 시공후 온도 및 습도 변화

날짜	온도(℃,오전8시)	온도(℃,오전11시)	습도(%,오전8시)	습도(%,오전11시)
2011.9.7	16.5	18.0	52.0	63.0
2011.9.8	17.0	18.5	55.0	66.0
2011.9.9	16.5	19.0	55.0	61.0
2011.9.10	17.0	18.0	55.0	62.0
2011.9.11	16.5	17.5	58.0	64.0
평균	16.7	18.2	55.0	63.2
2011.9.14	17.0	17.0	53.0	63.0
2011.9.15	16.5	16.0	57.0	65.0
2011.9.16	16.0	17.0	57.0	66.0
2011.9.17	17.0	18.0	55.0	64.0
2011.9.18	17.0	19.0	59.0	66.0
평균	16.7	17.4	56.2	64.8

- 본 발명의 기능성 도료 시공후 온도 및 습도 변화

날짜	온도(℃,오전8시)	온도(℃,오전11시)	습도(%,오전8시)	습도(%,오전11시)
2011.9.7	16.5	18.0	43.0	53.0
2011.9.8	17.0	19.0	44.0	55.0
2011.9.9	17.0	19.0	46.0	56.0
2011.9.10	17.0	18.0	50.0	57.0
2011.9.11	17.0	18.0	52.0	58.0
평균	16.9	18.4	47.0	55.8
2011.9.14	22.0	22.0	49.0	56.0
2011.9.15	22.0	23.0	52.0	53.0
2011.9.16	20.0	23.0	53.0	54.0
2011.9.17	20.0	22.0	52.0	56.0
2011.9.18	20.0	20.0	52.0	57.0
평균	20.8	22.0	51.6	55.2

이상의 표 1과 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 기능성 도료를 시공한 상태에서 2주차로 접어들면서 실내 온도가 상승하며 난방 효과가 발휘됨을 알 수 있으며, 실내 습도의 경우에는 본 발명의 기능성 도료를 시공한 직후부터 습도 조절 기능이 수행됨을 알 수 있다.

도 12에는 이러한 실내 온도 측정 결과를 그래프화하여 나타낸 도면이 도시되고, 도 13에는 본 발명의 기능성 도료를 시공하기 전후의 실내 평균 습도 측정 결과를 그래프화하여 나타낸 도면이 도시된다. 도 12 및 도 13을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 기능성 도료는 겨울철 건물의 실내 온도를 상승시켜 건물의 난방 효율을 증가시키고, 습도 조절 기능을 통해 실내 습도를 적절한 수준으로 유지할 수 있도록 한다.

이상에서 살펴본 기능성 도료의 특성들은 건물에 코팅된 상태를 예로 들어 설명하였으나, 이러한 특성들은 콘크리트 구조물에 코팅된 경우에도 마찬가지 특성을 나타나게 된다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 여름철 낮 시간 동안에는, 차열 기능 및 습도 조절 기능 등을 통해 콘크리트 구조물의 온도 상승을 완화할 수 있고, 밤 시간 동안에는 수분 저장을 통해 콘크리트 구조물의 온도 하강을 완화할 수 있는 등 콘크리트 구조물의 온도 편차를 완화하고, 이에 따라 콘크리트 구조물의 수축 팽창 변화량을 감소시켜 균열 발생 및 성장을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 콘크리트 구조물 11: 광폭홈
12: V홈 20: 기능성 도료
21: 세라믹 마이크로스피어 22: 폴리아크릴레이트 수지
30: 프라이머 40: 부직포

Claims (7)

1. 콘크리트 구조물에 발생된 균열을 보수하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법에 있어서,
   상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 콘크리트 구조물의 표면에 오목홈을 형성하는 오목홈 형성 단계;
   상기 오목홈 표면을 세척하는 세척 단계;
   상기 오목홈 표면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포 단계; 및
   상기 오목홈 내부 공간에 충전되도록 신축성 및 차열 성능을 갖는 기능성 도료를 도포하는 도료 도포 단계
   를 포함하고, 상기 기능성 도료는
   폴리아크릴레이트 수지 25~45 중량%와, 상기 폴리아크릴레이트 수지 내에 혼합 분산되는 중공 구체 형태의 세라믹 마이크로스피어 10~30 중량%와, 나머지는 다양한 기능적 특성을 나타내는 활성 요소를 포함하도록 구성되고, 상기 세라믹 마이크로스피어는 직경이 서로 다른 다수개의 종류가 동시에 혼합되도록 적용되어 직경이 큰 세라믹 마이크로스피어 사이 공극에 직경이 작은 세라믹 마이크로스피어가 배치되는 방식으로 치밀한 배열 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 활성 요소는
   전체 중량 대비 폴리인산칼륨 0.1~0.4 중량%와, 수성 중합체 11.0~18.0 중량%와, 방부제 0.05~2.0 중량%와, 이산화티타늄 및 산화아연 3.0~12.0 중량%와, 탄산칼슘 3~12 중량%와, 이산화규소 2~5 중량%와, 변형제(deforming agent) 0.3~0.8 중량%와, 아이소프로필알콜 0.1~0.4 중량%와, 히드로포밀화 화합물 0.3~0.7중량%와, 글리콜계 중합제 0.4~0.8 중량%와, 하이드록시셀룰로스계 증점제 0.3~1.0 중량%와, 가소제 8~12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기능성 도료는
   별도의 도료 배합통에 상기 폴리아크릴레이트 수지와 상기 활성 요소를 투입하여 혼합한 상태에서, 상기 세라믹 마이크로스피어를 첨가한 후, 상기 도료 배합통을 500RPM 이하의 속도로 30분 이상 회전하여 믹싱하는 방식으로 배합되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 오목홈 형성 단계는
   상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 콘크리트 구조물의 표면에 상대적으로 폭이 넓은 광폭홈을 형성하는 광폭홈 형성 단계; 및
   상기 콘크리트 구조물의 균열 부위를 따라 상기 광폭홈의 바닥면에 단면이 V자 형태인 V홈을 형성하는 V홈 형성 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 도료 도포 단계는
   상기 V홈 내부 공간에 기능성 도료를 충전하는 V홈 충전 단계;
   상기 V홈 내부 공간에 충전된 기능성 도료를 감싸도록 상기 광폭홈 바닥면에 부직포를 부착하는 패브릭 보강 단계; 및
   상기 부직포가 부착된 상태에서 상기 광폭홈에 상기 기능성 도료를 도포하는 광폭홈 도포 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 광폭홈 도포 단계는 상기 광폭홈 내부 공간에 상기 기능성 도료가 충전되도록 다수회 반복 수행되고, 상기 기능성 도료가 일정 두께로 도포된 후 건조된 상태에서 상기 기능성 도료가 다시 일정 두께로 도포되는 방식으로 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 도료 도포 단계는
   상기 기능성 도료가 충전된 상기 광폭홈 부위와 상기 광폭홈 주변 부위에 상기 기능성 도료를 도포하는 마감 도포 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 균열 보수 방법.
   
   

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