KR101292800B1 - 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재에 관한 것으로, 본 발명은 가공된 쪼개어진 숯을 원통형 수축필름에 담은 후 수축필름의 열 수축을 통해 숯 고유의 원통형 형상으로 압착시켜 준 상태에서 압착된 숯에 결합재 바인더를 부어서 숯의 공극들 사이에 결합재 바인더를 침투시키고 자연 경화시켜 접합함으로써 기능성 숯 조성물을 제조한 다음, 원하는 크기의 숯 조성물로 절단하게 되는 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)와, 상기 준비된 숯 조성물을 원하는 규격의 성형틀의 바닥면에 사전 디자인된 모양으로 배열 부착하고, 여기에 결합재 바인더를 부어서 숯 조성물 사이 사이를 메워준 다음 자연 경화시켜 경량 복합판재로 성형하게 되는 경량 복합판재 성형단계(S2)와, 상기 경량 복합판재 성형단계(S2)를 통해서 최종적으로 경화 완료된 경량 복합판재의 표면을 연마하고, 원하는 크기와 모양으로 재단 후에 재차 자연 건조한 다음, 제품의 상태를 검수하여 포장함에 따라 최종적으로 판매 가능한 완제품 형태의 경량 복합판재를 제공하는 경량 복합판재 후가공단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 기능성 경량 복합판재를 제공한다.

Description

기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재{Manufacturing method of a functional light weight composition boards and the functional light weight composition boards by the same}

본 발명은 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 출원인에 의해 특허 출원되어 개시된 등록특허 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법의 문제점을 개선한 새로운 기능성 숯 조성물 제조방법으로 제조된 기능성 숯 조성물을 적용하여 인테리어 소재나 건축자재로 활용할 수 있도록 함과 동시에 기존의 건축용 판재에 비해 상대적으로 무게를 크게 줄여 준 친환경적인 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 숯은 보수, 통기, 흡착, 축열성을 갖고 있어 나쁜 냄새, 유해가스를 흡착하여 공기 정화작용은 물론 원적외선과 음이온을 방사하고 소음방지, 전자파 및 유해파장까지 차단하며 혈액순환과 신진대사 및 심신안정을 주는 재료로 알려져 있는 바, 이러한 숯의 유용한 효능으로 인해서 숯을 활용한 다양한 발명이 개시되어 있다.

이처럼, 숯은 원적외선 기능, 음이온 기능, 공기 정화기능, 전자파차단기능, 습도조절기능, 향균기능, 유해물질 흡착기능 등과 같은 고유한 기능들이 널리 알려져 벽지, 종이, 부직포, 페인트, 모르타르, 코팅제, 바닥재, 벽재와 같이 건축자재에 응용되고 있다.

이러한 대표적인 예로는, 특허 공개번호 제1998-75992호(1998.11.16. 공개)에 개시된 "황토에 숯가루를 첨가한 건축자재용 몰탈의 제조방법"이 있다. 이에 따르면, 황토에 숯을 첨가하여 건축자재 즉, 건물의 바닥이나 벽재로 시공 사용토록 하므로서 생활하는 가운데 자연스럽게 황토와 숯의 효능을 느낄 수 있도록 한 것이다.

또한, 특허 공개번호 제2001-81891호(2001.8.29. 공개)에 개시된 "건축용 폴리올레핀 내장재"가 있다. 이에 따르면, 물리적 강도가 우수하면서, 공기 정화, 살균 효과 및 습기, 냄새 등의 흡수, 제거 효과를 겸비하여 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있는 건축용 폴리올레핀 내장재를 제공하기 위하여 융점 60~160℃, 밀도 0.90~1.05g/㎤, 용융지수 0.3~25g/10min의 물성을 갖는 폴리올레핀 수지 20~100 중량부와, 발포제 3~30 중량부와, 숯 분말 1~70 중량부가 혼합되어 구성된다.

또, 등록특허 제0396938호(2003.9.30. 공고)에 개시된 "기능성 미장용 건축재"에서는 건물의 내벽에 시공했을 때, 장기적으로 인체의 건강 증진과 방미 탈취 제독 습도조절 흡음작용 등에 의한 쾌적한 분위기 하에 실내 생활을 영위할 수 있고, 시공성도 개선한 기능성 경량 미장용 건축재를 제공하기 위한 것으로서, 건조한 황토와 발포석 분말 및 규사를 6:2:2의 비율로 배합하여 주재료로 하고, 상기 주재료의 총량에 대하여 섬유질과 2~5%, 방향제 3% 이하, 숯 5% 이하, 고화제 2~5%를 첨가하여 분말 상태로 단위 진공포장하는 것을 특징으로 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기와 같은 문헌들은 숯을 분말 형태로 사용하여, 숯이 갖고 있는 고유의 결을 이용하여 장식성 및 미장성 등을 확보할 수는 없었으며, 숯의 함량이 너무 저조하여, 숯이 가지는 고유의 기능을 제대로 발휘하기는 사실상 곤란하였다.

이처럼, 숯을 분말화하여 숯 분말에 다른 물질을 첨가하여 건축자재나 벽지 등의 가공품을 만드는 방법들은 이미 다수 알려져 있으나, 이는 숯을 분말상태로 제조하여 다른 불순물을 혼합하여 얻어지는 것이므로 숯의 고유한 기능을 약화 내지 훼손시키는 문제점이 있었다.

그리고, 숯의 경우 제조공정 및 제품특성상 일정하고 규격화된 형태로 제조하는데 어려움이 있으며, 강도 및 경도가 약한 관계로 약한 압력에도 잘 부스러지는 단점이 있다.

특히, 숯이 부스러지게 되면 주변 청결에 문제가 발생하게 되어, 이러한 숯의 단점이 매우 다양한 용도로 사용되는 목재에 비해 생활 속에서의 활용성을 떨어뜨리는 원인이 되어왔다.

한편, 숯을 이용하여 미적 기능을 갖는 장식재로 사용한 예로는, 등록실용신안공보 제0243171호(2001.9.26. 공고)에 개시된 "숯의 자연 정화기능을 이용한 건축 마감재"가 있다. 이에 따르면, 숯 입자의 기공을 통하여 물이 내부 기공 속으로 흡수되도록 한 뒤 숯 입자 표면의 수분이 약간만 남을 정도로 건조시킨 후 접착제(수용성 에멀죤 용액)와 수성도료용 색소를 첨가하여 혼합한 후 숯입자 표면에 골고루 입혀(Coating) 소정의 밑판에 일정한 두께로 적층하고 적정한 온도로 가열, 숯 입자 내부에 흡수된 물이 온도팽창에 의하여 숯 입자 외부에 입혀진 접착제(수성도료용 색소용 수용성 에멀죤 용액의 혼합액)가 완전 경화되기 전 숯입자 기공입구로 터져나와 기공이 열리게 하고, 숯 입자 외부에 입혀진 접착제에 남은 잔여 수분이 건조됨과 동시에 숯 입자 간과 밑판이 서로 경화되어 접착 고정이 되게 한 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 건축물의 벽체나 칸막이 혹은 천장 등에 사용되는 내장 패널에 숯을 첨가함으로써, 뛰어난 미적 감각과 함께 숯이 가지는 효능으로 인체에 유해한 요소를 흡착 정화하는 기능을 가지도록 하고 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 기술은 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 시공 후 숯 입자가 패널에서 떨어져 버리는 경우가 발생하여 유지보수에 많은 문제점을 야기하는 단점이 있었다.

또한, 특허 공개번호 제2002-41352호(2002.6.1. 공개)에 "숯 타일 제조방법 및 그 타일"이 개시되어 있다. 이에 따르면, 참나무를 묶어 압착하여 숯을 제조하는 단계와, 상기 참나무 숯의 불순물을 제거하는 숯 정제단계와, 상기 플라스틱 또는 장석, 규석으로 구조된 세라믹 또는 나무판에 에폭시와 혼합하여 고착하는 단계로 이루어진 숯 타일 제조방법 및 그 타일을 제공함으로써, 참숯의 원래의 원 형상의 형태를 살리면서 향균기능 및 악취제거, 습도 조절 등 숯의 본연의 기능을 발휘할 수 있도록 하는 발명이다.

하지만, 전술한 바와 같이 숯은 그 특성상 강도와 경도가 약하여 숯 자체만으로 활용하기에는 많은 제약이 있는 바, 상기 발명에 개시된 숯 타일은 숯 본연의 문양을 살릴 수는 있어도, 숯 자체를 단순히 에폭시와 혼합하여 고착시키거나 접착제로 접착하는 방식을 사용하는 관계로, 숯에 대한 직접적인 강도 및 경도의 보완이 약하므로 사실상, 건축 자재 등에 활용하기는 많은 어려움이 있었다.

그리고, 특허 공개번호 제2005-58557호(2005.6.17. 공개)에는 "참숯이 삽입된 건축용 마감 장식재 및 그 제조방법"이 개시되어 있다. 이에 따르면, 참숯을 사각 또는 삼각 등의 형상으로 절단하여 가공처리한 다음, 판재의 사이사이 마다 참숯을 삽입하고 접착 고정한 다음 그 전면을 면취 가공함으로써 제조하는 발명에 관한 것이다. 상기 발명은 상기 장식재에 참숯을 삽입시켜 숯이 가지는 다양한 효능과 아울러 우수한 미적 감각을 가질 수 있으나, 참숯 본연의 원 형상의 형태를 살린 것이 아니라, 사각이나 삼각 등의 형상으로 절단 가공하는 추가 공정을 필요로 하여 번거롭고, 가공과정에서 참숯 표피 등이 떨어져 나가거나, 부스러지는 등의 문제가 발생한다는 단점이 있었다.

한편, 피톤치드나 아로마 향 또는 허브 향 등의 심신안정, 공기정화, 숙면효과 등과, 황토나 게르마늄, 맥반석이나 옥 등과 같은 물질의 원적외선 방출, 신진대사 촉진효과 등은 널리 알려져 있으며, 이를 응용한 다양한 식용 또는 의약용, 생활용 가공품이 존재한다.

이에 최근 본 출원인에 의해 하기 선행기술문헌에 제시된 대한민국 등록특허공보 제0934523호(2009.12.19. 공고)를 통해서 숯의 고유한 기능 및 상기한 향의 기능과 원적외선 방출, 신진대사 촉진효과와 같은 무기물질의 고유한 기능을 함께 구현할 수 있는 "기능성 숯 조성물 제조방법"에 대해 개시한 바 있다.

상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법에 따르면, 숯 고유의 유익한 기능을 손상하지 않도록 숯의 고유 형상을 유지하면서 그 강도를 강화시켜 성형이 용이하고 활용도가 높은 기능성 숯 조성물을 제공하고자 하는 것으로, 숯에 향 또는 인체에 유익한 무기질 분말 등을 첨가하여, 일반적으로 널리 알려진 유익한 숯의 기능 외에 향의 기능 또는 무기질의 기능을 결합시키는 방법에 관한 것이다.

즉, 상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물의 제조방법은 첫째, 원형 숯의 불순물 등을 제거하고, 일정크기로 숯을 쪼개는 숯 가공단계, 둘째, 쪼개어진 숯 조각을 향신료, 무기질 분말, 결합제 등과 결합시키는 결합재 접합단계, 셋째, 상기 결합재 바인더가 경화된 후 이를 일정한 크기로 절단하고 연마 및 세척 등의 마감처리를 하는 성형 및 마감단계로 이루어져 있다.

이때, 상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물의 제조방법으로 기능성 숯을 제조하는 과정에 있어서, 상기 둘째 단계인 결합제 접합단계는 결합재 바인더를 밑부분이 막힌 수축필름 안에 결합재 바인더의 전체중량 기준으로 60%정도 채운 뒤, 쪼개어진 숯을 수축필름 안으로 투입하고, 이에 압력과 열을 가하여, 원통형의 숯 모양을 잡아주는 1차 수축 단계와, 1차 수축 단계를 거친 상기 숯 조성물에 다시 압력과 열을 가하여 숯 원래의 외형 모양을 만들어주는 2차 수축단계와, 2차 수축 단계를 거친 상기 숯 조성물에 결합재 바인더를 모두 채운 뒤, 진공상태를 만들어 숯에서 생성된 공기와 혼합과정에서 생긴 공기를 제거하는 단계 및 수축필름 윗부분을 밀봉하지 않고, 공기와 접촉한 상태에서 상기 결합재 바인더를 경화시키는 단계와 같은 세부적인 여러 공정을 거치게 된다.

그런데, 상기 원통형의 숯 모양을 잡아주기 위해 1차 수축 단계에서 수축필름 안에 결합재 바인더를 채운 뒤 쪼개어진 숯을 수축필름 안에 투입하고, 이에 압력과 열을 가하여 수축필름이 원통형 숯 모양을 잡아주도록 하고 있는 바, 이 작업 공정에서 수축필름 안에 결합재 바인더를 채운 뒤 쪼개어진 숯을 수축필름 안에 투입하여 수축필름으로 숯을 원통형을 잡아주는 데 있어서, 미리 채워진 결합재 바인더로 인해서 수축필름과 쪼개어진 숯이 잘 들러붙지 않고 서로 겉도는 현상이 발생하는 문제점이 노출되었다.

즉, 상기 수축필름에 80℃~100℃의 열을 가하면, 열 수축이 일어나 숯을 압착해야 하는 데, 상기 수축필름과 숯 사이에 결합재 바인더가 존재하는 관계로, 결합재 바인더에서 열을 흡수하여 수축필름이 80℃~100℃의 열에 의해 잘 수축이 일어나지 않으면서 수축필름과 쪼개어진 숯이 잘 들러붙지 않고 서로 겉도는 현상이 발생하는 것으로 파악되고 있다

또한, 전술한 바와 같이 상기 결합재 바인더를 수축필름 안에 미리 채운 뒤 쪼개어진 숯을 수축필름 안에 투입하는 방식의 경우, 결합재 바인더가 쪼개어진 숯의 결 사이로 자연스럽게 스며들 수 있다는 장점은 있으나, 결합재 바인더가 숯과 수축필름 사이에 위치하게 되면서 제품 완성 시 원통형 숯 외주면에 결합재 바인더에 의한 테두리를 형성하는 문제점이 노출되었다.

즉, 상기 수축필름에 1,2차에 걸쳐 압력과 열을 가하여 수축시킴에 따라 숯이 압착되면서 제조자가 원하는 원통형 숯이 형성되었지만, 전술한 것처럼 결합재 바인더가 쪼개어진 숯과 수축필름 사이에 스며든 상태에서 숯이 압착되기 때문에 원통형 숯의 접합이 잘 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.

더불어, 상기한 바와 같이 결합재 접합단계의 세부적인 작업 공정에서 결합재 바인더가 숯과 숯 사이에 형성된 공극 사이로 보다 많이 고르게 침투한 상태에서 1차 수축 단계 및 2차 수축 단계를 통해 보다 압착이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서 수축필름의 밑부분을 손으로 쥐고 힘을 주어 어느 정도 모양을 만들어 주는 수작업과 함께 수축필름을 열 수축시켜 숯을 압착시킴으로써, 숯이 보다 견고하게 결합되도록 하고 있는 바, 상기와 같이 수작업과 병행하여 1,2차에 걸쳐 열을 가하는 반복적인 작업을 수행하다 보니 작업 공정이 늘어나게 되면서 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법의 문제점을 보완 개선하여 새로운 기능성 숯 조성물 제조방법을 연구 개발함과 동시에 상기와 같은 개선된 제조방법으로 제조된 기능성 숯 조성물을 이용하여 다양한 기능성 제품을 제공하는 방안의 하나로써, 인테리어 소재나 건축자재로 활용될 수 있는 친환경적인 기능성 경량 복합판재를 연구 개발하게 되었다.

즉, 종래 인테리어 소재나 건축자재로 사용되는 천연석 판재나 인조석 판재는 제작 후 연마와 가공을 거치는 관계로 판재의 두께가 크기에 따라서 두껍게 제작되고, 그로 인해 소재비, 운임비 등 여러 가지 측면에서 가격 상승의 요인을 가지고 있었고, 특히 소재 자체의 특성상 무게가 무거워 운반 및 작업 과정에서 어려움이 있다는 단점이 있었다.

특히, 종래 석재로 된 건축용 판재들은 단열성, 차음성 등이 떨어지고 기능적인 측면에서도 다양하지 못하다는 단점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제0934523호(2009.12.19. 공고, 발명의 명칭: 기능성 숯 조성물 제조방법)

이에 본 발명은 종래 건축용 판재의 문제점을 획기적으로 개선할 수 있는 방안의 하나로, 전술한 바와 같이 상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법을 개선한 새로운 기능성 숯 조성물 제조방법으로 제조된 기능성 숯 조성물을 적용하여 인테리어 소재 및 건축용 판재로 사용될 수 있는 친환경적인 기능성 경량 복합판재를 제공하고자 연구 개발된 것이다.

즉, 본 발명의 목적은 가공된 숯에 결합재 바인더를 통해서 피톤치드나 아로마 향 또는 허브 향과 같은 향 기능을 첨가하거나, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 등의 무기물질인 기능성 분말을 첨가한 기능성 숯 조성물을 제조하고, 이 기능성 숯 조성물을 성형틀 내에서 사전 디자인된 모양에 따라 규칙 혹은 불규칙적으로 배치한 다음, 상기 성형틀 내에 다양한 결합재가 혼합된 결합재 바인더를 부어 기능성 숯 조성물을 고착함과 동시에 상기 결합재 바인더가 경화되어 일정한 두께를 갖는 판재로 성형되도록 함으로써, 숯 고유의 기능과, 향의 기능 및 기능성 분말이 갖는 고유한 기능이 함께 발현될 수 있으면서 인테리어 소재나 건축자재로 이용될 수 있는 충분한 강도 및 경도를 갖춘 친환경적인 기능성 경량 복합판재로 제조될 수 있도록 한 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재를 제공하는 데 있다.

이처럼, 본 발명은 본 출원인에 의해 개시된 등록특허공보 제0934523호의 "기능성 숯 조성물 제조방법"의 문제점을 보완 개선한 새로운 '기능성 숯 조성물 제조방법'으로 제조된 기능성 숯 조성물을 적용하여 인테리어 소재나 건축자재로 활용될 수 있는 건축용 판재로 제작함에 있어서, 종래 석재들이 갖는 기능성의 단조로움과 중량의 문제점을 획기적으로 개량하여 다양한 기능성을 구현함과 동시에 경량화를 구현할 수 있도록 함에 그 특징을 갖는 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재를 제공하는 데 그 목적을 두고 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기능성 경량 복합판재의 배면에 경량보드를 일체로 결합시킴으로써, 기능성 숯 조성물과 결합재 바인더로 이루어진 전면판과 경량보드로 이루어진 후면판의 이중 구조를 갖도록 하여 기능성 경량 복합판재의 무게를 보다 경량화시킴과 동시에 휨 특성을 강화하여 잘 깨어지지 않도록 한 기능성 경량 복합판재 제조방법 및 이 제조방법을 통해 제조된 기능성 경량 복합판재를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기능성 숯 조성물 제조방법은, 가공된 쪼개어진 숯을 원통형 수축필름에 담은 후 수축필름의 열 수축을 통해 숯 고유의 원통형 형상으로 압착시켜 준 상태에서 압착된 숯에 결합재 바인더를 부어서 숯의 공극들 사이에 결합재 바인더를 침투시킨 다음 자연 경화시켜 접합함으로써 기능성 숯 조성물을 제조한 다음 원하는 크기의 숯 조성물로 절단하게 되는 기능성 숯 조성물 준비단계와, 상기 준비된 숯 조성물을 원하는 규격의 성형틀의 바닥면에 사전 디자인된 모양으로 배열 부착하고, 여기에 결합재 바인더를 부어서 숯 조성물 사이 사이로 침투시킨 다음 경화시켜 경량 복합판재로 성형하게 되는 경량 복합판재 성형단계와, 상기 경량 복합판재 성형단계를 통해서 최종적으로 경화 완료된 경량 복합판재의 표면을 연마하고, 원하는 크기와 모양으로 절단 후에 재차 자연 건조한 다음, 제품의 상태를 검수하여 포장함에 따라 최종적으로 판매 가능한 완제품 형태의 경량 복합판재를 제공하는 경량 복합판재 후가공단계를 포함하는 것을 특징으로 갖는다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기능성 숯 조성물 준비단계는, 숯의 튀어나온 부분 및 불순물을 제거하고 세척한 숯을 여러 조각으로 쪼갠 다음 물속에 함침하여 수분함량 60% 이상을 함유하도록 가공하는 숯 가공단계와, 상기 숯 가공단계를 통해 수분을 함유한 쪼개어진 숯을 밑면이 막힌 원통형 수축필름에 담아 원통형 모양으로 잡아 준 다음, 80℃~100℃의 열을 가하여 수축필름의 열 수축을 통해서 원통형 숯 모양으로 압착 성형하는 숯 압착 성형단계와, 상기 수축필름에 의해 압착된 숯의 상면에 결합재 바인더를 부어서 숯의 공극들 사이로 침투시킨 후 자연상태로 24시간 이상 방치하여 경화시키는 결합재 바인더 접합단계와, 상기 경화가 끝난 숯 조성물의 외주면에 감싸져 있는 수축필름을 제거한 다음, 원하는 일정한 크기로 절단하고 연마하여 마감처리를 하는 마무리 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 경량 복합판재 성형단계에서 상기 성형틀의 바닥면에 경량보드를 안착시켜 성형틀로 경량보드의 사방 테두리를 둘러싸고, 상기 경량보드 상에 접착제를 고르게 도포한 다음, 여기에 사전 디자인된 모양으로 숯 조성물을 배열 부착한 후에 상기 결합재 바인더를 부어서 숯 조성물 사이 사이를 메워준 다음 자연 경화시켜 경량 복합판재로 성형할 수도 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 성형틀을 통해 경량 복합판재가 제작 완료된 이후, 상기 경량 복합판재 후가공단계에서 경량 복합판재의 바닥면에 별도의 경량보드를 접착제로 접착할 수도 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기능성 숯 조성물 준비단계에서 사용되는 결합재 바인더는, 무기질계 결합재, 유동화제, 기타 첨가제 및 물을 포함하고, 상기 경량 복합판재 성형단계에서 사용되는 결합재 바인더는 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재, 무기질계 결합재, 유동화제, 기타 첨가제 및 물을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 구체적인 실시양태로써, 상기 기능성 골재는 맥반석, 게르마늄, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 중 적어도 하나를 포함하는 무기물질이고, 상기 무기질계 결합재는 석회분말, 석고이며, 유동화제는 PC 분말이고, 기타 첨가제는 지연제, 소포제, 기타 혼화제가 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가되며, 상기 기능성 숯 조성물 준비단계에서 사용되는 결합재 바인더는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 석회분말 10~50 중량부와, 석고 10~50 중량부와, 유동화제 0.1~1 중량부와, 지연제 0.1~5 중량부와, 기타 혼화제 0.1~1 중량부의 첨가제를 하나 또는 둘 이상 선택적으로 배합 구성하고, 이렇게 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하고, 상기 경량 복합판재 성형단계에서 사용되는 결합재 바인더는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재 10~50 중량부와, 석회분말 10~50 중량부와, 석고 10~50 중량부와, 유동화제 0.1~1 중량부와, 지연제 0.1~5 중량부와, 기타 혼화제 0.1~1 중량부의 첨가제를 하나 또는 둘 이상 선택적으로 배합 구성하고, 이렇게 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합재 바인더에는 각각 황토, 맥반석, 게르마늄, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 중 적어도 하나를 포함하는 무기물질인 기능성 분말 및 기타 첨가제인 무기질 안료를 더 포함하고, 상기 기능성 분말은 물을 제외한 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 3~20 중량부로, 무기질 안료는 1~4 중량부로 더 추가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기능성 숯 조성물 준비단계에서 숯 조성물 제조에 사용되는 상기 결합재 바인더에는 허브 향, 아로마 향, 피톤치드 중 적어도 하나를 포함하는 향신료를 더 포함하고, 상기 향신료는 물을 제외한 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 5~35 중량부로 더 추가되는 것이 바람직하다.

또, 상기 경량 복합판재 성형단계에서 사용되는 결합재 바인더에는 10㎜이하의 숯 조각이 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 3~20 중량부로 더 추가되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시예로써, 상기 경량보드는 스티로폼보드, 우레탄폼보드, 마그네슘보드, 시멘트보드, 합판보드 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 본 출원인에 의해 개시된 등록특허공보 제0934523호의 기능성 숯 조성물 제조방법의 문제점을 보완 개선하여 가공된 숯에 결합재 바인더를 통해서 피톤치드나 아로마 향 또는 허브 향과 같은 향 기능을 첨가하거나, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 등의 무기물질인 기능성 분말을 첨가한 기능성 숯 조성물을 제조하고, 이 기능성 숯 조성물을 성형틀 내에서 사전 디자인된 모양에 따라 규칙 혹은 불규칙적으로 배치한 다음, 상기 성형틀 내에 기능성 골재 및 다양한 결합재가 혼합된 결합재 바인더를 부어 기능성 숯 조성물을 고착함과 동시에 상기 결합재 바인더가 경화되어 일정한 두께를 갖는 판재로 성형되도록 함으로써, 숯 고유의 기능과, 향의 기능 및 기능성 골재 및 분말이 갖는 고유한 기능이 함께 발현될 수 있으면서 인테리어 소재나 건축자재로 이용될 수 있는 충분한 강도 및 경도를 갖춘 친환경적인 기능성 경량 복합판재를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재에 의하면, 종래 석재들이 갖는 기능성의 단조로움과 중량의 문제점을 획기적으로 개량하여 다양한 기능성을 구현함과 동시에 경량화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 기능성 경량 복합판재의 배면에 경량보드를 일체로 결합시킴으로써, 기능성 숯 조성물과 결합재 바인더로 이루어진 전면판과 경량보드로 이루어진 후면판의 이중 구조를 갖도록 하여 기능성 경량 복합판재의 무게를 보다 경량화시킴과 동시에 휨 특성을 강화하여 잘 깨어지지 않는 기능성 경량 복합판재를 제공함에 따라 소비자에게 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재의 제조 공정을 보여주는 개략적인 블록 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재의 세부적인 제조 공정을 보여주는 블록 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재의 제조 과정 중 기능성 숯 조성물 준비단계의 제조 공정을 개략적으로 보여주는 공정 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재의 제조 과정 중 경량 복합판재 성형단계 및 경량 복합판재 후가공단계의 제조 공정을 개략적으로 보여주는 공정 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량보드를 이용하여 기능성 경량 복합판재를 제조하는 과정을 보여주는 블록 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량보드를 이용하여 기능성 경량 복합판재를 제조하는 과정 중 경량 복합판재 성형단계 및 경량 복합판재 후가공단계의 제조 공정을 개략적으로 보여주는 공정 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이해를 돕기 위해서 본 발명의 각 단계별로 상술하고 전형적인 실시예를 검토한다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 경량 복합판재의 제조방법은, 크게 기능성 숯 조성물 준비단계(S1), 경량 복합판재 성형단계(S2), 경량 복합판재 후가공단계(S3)로 구분할 수 있다.

1. 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)

기능성 숯 조성물 준비단계(S1)는, 숯 고유의 유익한 기능을 손상하지 않도록 숯의 고유 형상을 유지하면서 그 강도를 강화시켜 성형이 용이하고 활용도가 높은 기능성 숯 조성물을 제조하여 원하는 크기로 절단하여 준비하는 단계로써, 종래 통상적인 숯의 강도 및 경도가 떨어짐에 따라 건축자재로 활용되는 데 어려움이 있었던 것을 개선하기 위하여 기능성 분말을 포함하는 결합재 바인더를 통해서 기능성 숯 조성물 자체의 강도 및 경도를 크게 향상시켜 줌과 동시에 숯에 향 또는 인체에 유익한 기능성 분말 등을 첨가하여 일반적으로 널리 알려진 유익한 숯의 기능에 향의 기능 또는 기능성 분말이 갖는 고유의 기능을 결합시켜 다양한 효능이 구현되는 기능성 숯 조성물을 준비하는 단계이다.

이를 위한 본 발명에 따른 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)는, 숯 가공단계(S1-1), 숯 압착 성형단계(S1-2), 결합재 바인더 접합단계(S1-3), 마무리단계(S1-4)로 세분화될 수 있다.

이하 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)의 세분화된 공정을 각 단계별로 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

1-1. 숯 가공단계(S1-1)

본 발명에 따른 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서는 원형 통 숯을 그대로 활용하는 방법도 있으나, 그 가공성과 강도를 더욱 향상시키기 위해서는 숯을 쪼개어 사용하는 숯 가공단계(S1-1)를 거치는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 적용되는 기능성 숯 조성물을 가공하기 위해서 숯에 향 또는 인체에 유익한 기능성 분말 등을 첨가하는 데 그 특징을 두고 있는 바, 향 또는 기능성 분말을 첨가하기 위해서는 숯에 형성된 공극 사이에 향 또는 기능성 분말을 투입하여 접합될 수 있는 공간을 확보하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이 기능성 숯 조성물을 제조하기 위해 원형 통 숯 자체를 그대로 사용할 수도 있으나, 숯과 숯 사이에 공극이 너무 적을 경우 후술하는 결합재 바인더를 주입하기 어렵게 되므로 숯과 숯 사이의 공극을 확장시켜 주었다가 결합재 바인더의 주입 후 다시 줄여줄 필요가 있다. 이를 위해서 원형 통 숯 자체를 여러 조각의 숯으로 쪼개어 사용하는 것이 바람직하다.

먼저, 숯의 옹이부분이나 튀어나온 부분을 칼이나 사포 등으로 어느 정도 제거한다. 그 후 원형 통 숯을 에어 및 브러시 등으로 세척하여 숯가루, 불순물 등을 제거하고, 세척한 원형 통 숯을 지름 크기별로 분류한다. 분류작업이 끝난 원형 통 숯은 결 방향으로 4~8개 정도로 쪼개어 준다. 물론, 원형 통 숯은 결 방향에 따라 4~8개 이상인 다수의 조각으로 쪼개어도 무방하다.

이렇게 숯을 쪼개서 사용하는 이유는, 원형 통 숯은 숯의 결 공간(혹은 공극)이 너무 좁거나 막혀있는 부분이 있으므로, 숯을 쪼개어 줌으로써 후술하는 결합재 바인더(30)의 침투를 용이하게 하여 숯 조성물(11)의 강도를 높일 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 쪼개어진 숯(10)을 바로 활용할 수도 있으나, 숯은 수분 흡수율이 높아서 추후 결합재 바인더(30)의 수분을 흡수하여 결합재의 유동성을 약화시킬 수 있으므로, 숯의 수분함량을 높여주는 것이 바람직하다.

숯의 수분 함량을 높이는 방법으로는 숯을 물에 담그거나 스프레이건을 이용하여 물을 분사하는 등의 방법이 있을 수 있으며, 상기 물은 일반 물이어도 좋으며, 허브나 솔잎 덩어리, 향신료 등 향이 나는 물을 제조하여 사용하는 것도 가능하다. 당해 수분함량은 60% ~80% 수준이 되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 원형 통 숯이나 쪼개어진 숯(10)을 물속에 1시간 이상 넣어 둠으로써, 숯이 물을 충분히 흡수하게 하고 이 과정에서 숯의 결 사이에 끼어있는 이물질들을 자연스럽게 제거하는 것이 바람직하다. 숯의 결 사이에 이물질이 끼어 있으면 후술하는 결합재 바인더(30) 투입 시 걸림 현상이 발생하게 되므로 결합재 바인더(30) 투입이 어려워질 수 있는 관계로, 1차적으로 에어 및 브러시 등으로 세척하여 숯가루, 불순물 등을 제거한 다음 물속에 넣어 숯의 결 사이에 끼어 있는 이물질을 제거하는 것이 바람직하다 할 수 있다.

그리고, 물속에서 수분을 흡수한 숯을 꺼내어 밑이 막히지 않은 통에 담아서 1시간 가량 자연 상태로 놓아두면 숯에 스며들어 있던 수분이 일정부분 제거되면서 본 발명에서 원하는 수분 함량 60% ~80% 수준(숯에서 물이 흘러나오지 않는 수준)의 숯 상태로 준비되게 되는 것이다.

1-2. 숯 압착 성형단계(S1-2)

숯 압착 성형단계(S1-2)는 상기 숯 가공단계(S1-1)를 거치면서 수분을 함유하고 있는 쪼개어진 숯(10)을 별도의 압착부재를 이용하여 성형된 숯 고유의 형태 중 하나인 원통형 숯 형태로 압착시켜 잡아주는 단계이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 쪼개어진 숯을 압착하는 압착부재로 수축필름(20)을 사용하고 있다.

상기 수축필름(20)은 그 특성상 열을 가하면 수축하는 성질을 가지고 있는 주지의 필름으로, 상기 쪼개어진 숯(10) 사이의 공극 축소 및 숯을 일정한 형태(통상, 원통형 형태)로 압착시키는 목적으로 사용되는 재료이다.

이때, 종래의 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법과 본 발명에 따른 기능성 숯 조성물 제조단계(S1)의 제조방법을 비교해 보면, 상기 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법에서는 결합재 바인더를 쪼개어진 숯 사이에 먼저 투입 첨가한 상태에서 수축필름의 열 수축을 통해 압착하는 과정을 거치도록 하고 있으나, 본 발명의 경우에는 결합재 바인더(30)를 투입하기 전에 먼저 수축필름(20)에 의해서 쪼개어진 숯(10)을 압착하여 원통형 숯 형상으로 유지한 상태에서 추후 결합재 바인더(30)를 투입하는 방법으로 제조 공정을 변경하고 있는 것이다.

이는 종래 등록특허공보 제0934523호에 개시된 기능성 숯 조성물 제조방법의 문제점으로 지적된 쪼개어진 숯과 수축필름 사이에 결합재 바인더가 유입될 경우에는 결합재 바인더로 인해서 수축필름의 열 수축이 잘 이루어지지 않아 수축필름과 쪼개어진 숯 사이에 겉도는 현상을 미연에 방지하기 위함이다.

여기서, 상기 숯 압착 성형단계(S1-2)를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 숯 가공단계(S1-1)를 통해서 준비된 숯(10)은 밑면이 막혀있는 원통형 수축필름(20) 내에 투입하게 된다.

이때, 수축필름(20)은 그 상단 개구 부위가 일정한 높이로 여유 공간을 남겨 두어 투입된 숯의 상면을 완전히 덮을 수 있는 정도로 여유 공간을 둠으로써, 제조 과정에서 제조자가 잡을 수 있는 부위를 남겨둠과 동시에 후술하는 결합재 바인더(30) 투입시 결합재 바인더(30)가 숯의 상면을 덮어 줄 수 있게 담아 둘 수 있는 공간으로 활용될 수 있도록 하고 있다.

이렇게 수축필름(20) 내에 쪼개어진 숯(10)을 넣어 일정한 원통형으로 숯이 모양을 형성하게 되면, 상기 수축필름(20)에 80℃~100℃의 열을 가하여 수축필름(20)의 수축을 통해서 쪼개어진 숯(10)을 압착시킴으로써, 숯이 보다 견고하게 결합된 형태로 제조자가 원하는 원통형 숯 모양을 유지할 수 있도록 한다.

이때, 상기 수축필름(20)에 열을 가하여 수축하는 방식은 공기 중에서 열풍기 등으로 80℃~100℃의 열풍을 가하여 가열함으로써, 상기 수축필름(20)이 열 수축하도록 할 수도 있으나, 이 경우에는 열풍과 함께 공급되는 공기가 숯의 공극 사이로 유입되어 숯의 공극 사이에 머물게 되면서 후술하는 결합재 바인더(30) 투입 시 기포 발생과 함께 결합재 바인더(30)의 침투를 저해하는 요인으로 작용할 우려가 있다.

이에 본 발명에서는 열풍 가열 방법에 비해서 상대적으로 공기 유입을 줄일 수 있는 방안으로, 90℃~100℃정도의 끊는 물속에 상기 쪼개어진 숯(10)을 감싸고 있는 수축필름(20)을 담가서 열을 가하는 방식으로 수축필름(20)에서 열 수축이 일어나도록 하는 방식을 채택하고 있다.

특히, 상기 숯 가공단계(S1-1)에서 숯을 물에 함침시켜 수분 함량이 60%~80% 수준을 유지한 상태로 수축필름(20) 내에 투입되어 있기 때문에, 상기 수축필름(20)에 외부의 높은 열이 가해지더라도 숯에 흡입된 수분이 수축필름(20)에 전해지는 열을 감소시켜 수축필름(20)이 찢어지는 현상을 막아 주게 된다.

상기 수축필름(20)의 열 수축은 원 상태에서 20%~40% 정도의 수축이 일어나는 것으로 파악되고 있으며, 이러한 열 수축에 의한 압착력으로 인해 수축필름(20)에 감싸져 있는 쪼개어진 숯(10)은 상당히 견고하게 압착되게 되고, 최종적으로 열 수축되는 수축필름(20)의 형태에 맞춰 숯 고유의 원통형 숯 형태를 취하게 되는 것이다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예로써, 숯 압착 성형단계(S1-2)에 사용되는 압착부재로 수축필름(20)을 예시적으로 설명하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 쪼개어진 숯(10)을 감아서 압착할 수 있는 비닐테이프와 같은 압착부재를 사용할 수 있음은 당연하다.

1-3. 결합재 바인더 접합단계(S1-3)

상기 수축필름(20)을 통해 쪼개어진 숯(10)이 원통형 숯 형상으로 압축되면, 상기와 같이 수축필름(20)이 감싸진 상태에서 결합재 바인더(30)를 첨가하여 접합시키는 과정을 거치게 된다.

즉, 상기 결합재 바인더 접합단계(S1-3)는 상기 수축필름(20)에 의한 수축을 통해 압착된 원통형 숯의 각 공극 사이에 결합재 바인더(30)를 투입하여 경화과정을 거쳐 단단한 결합강도를 갖는 다양한 기능성 제품의 원재료로 사용될 수 있는 원통형 숯으로 고착시키는 과정인 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 결합재 바인더(30)는 숯이 갖는 고유의 기능에 부가적으로 인체에 유익한 기능성 분말 및 향신료와 같은 각 재질이 갖는 고유의 효능(혹은 특성)을 구현하기 위해 혼합 첨가되는 부재를 포괄하는 것으로써, 본 발명에 따른 결합재 바인더(30)로는 황토와 같은 기능성 분말과, 석회분말, 석고와 같은 무기질계 결합재와, PC 분말 등의 유동화제를 포함하며, 여기에 지연제, 무기질 안료, 소포제, 기타 혼화제와 같은 첨가제로써 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가될 수 있고, 그리고, 최종적으로 물을 부어 교반 혼합하여 제조되는 것이다.

물론, 경우에 따라서는 상기 결합재 바인더(30)에서 기능성 분말을 완전히 제외하고, 석회분말, 석고와 같은 무기질계 결합재와, PC분말 등의 유동화제와, 기타 첨가제들을 필요에 따라 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가하여 물과 혼합하는 방식으로 구성할 수도 있다.

그리고, 제조자의 선택적 사항으로 향신료를 추가적으로 첨가할 수도 있다.

상기 기능성 분말을 구성하는 무기물질에는 인체에 유익한 효과가 많이 알려진 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 등과 같은 물질이 하나 또는 둘 이상 포함될 수 있으며, 특히, 바람직하게는 황토를 주로 사용하게 된다.

상기 결합재로는 친환경 재질이면서 무기질계인 석회분말 및 석고를 사용하는 것이 바람직하나, 이외에도 백시멘트, 실리카졸(Silica Sol), 규산소다(Sodium Silicate, 물유리), 요소수지(Urea Resin), 멜라민 수지(Melamine Resin) 등과 같이 접착력을 가진 물질이 하나 또는 둘 이상 포함될 수 있다.

상기 석회분말, 석고와 같은 결합재는 둘 이상의 다른 재료를 결합하여 성능을 좋게 하는 부재로써, 상기 조성물의 강도를 강화시켜 주는 역할을 하게 된다.

상기 결합재 바인더(30)를 구성하게 되는 황토 등의 기능성 분말은 숯의 기능에 이들 기능성 물질 각각이 지닌 원적외선 방출, 탈취효과 등의 고유한 기능을 더해주는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 PC분말과 같은 유동화제는 결합재 바인더(30)의 유동성을 높여주며, 소포제는 결합재 바인더(30) 내의 기포를 분산시켜 경화 후 기포가 보이지 않도록 해주고, 지연제는 경화속도를 지연시켜주는 역할을 한다.

한편, 물은 상기 결합재들을 고루 혼합해 주며 결합재 바인더(30)의 유동성을 확보해주는 역할을 한다.

상기 결합재 바인더(30)는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 기능성 분말 3~20 중량부, 결합재인 석회분말 10~50 중량부 및 석고 10~50 중량부, 유동화제 0.1~1 중량부로 구성하고, 지연제 0.1~5 중량부, 무기질 안료 1~4 중량부, 기타 혼화제 0.1~1 중량부와 같은 첨가제를 선택적으로 더 추가한 다음, 상기와 같이 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하는 것이 바람직하다.

여기서, 기능성 분말 3~20 중량부를 첨가한다는 것은 기능성 분말이 최소 3 중량부가 첨가되고, 최대로 20 중량부까지 첨가된다는 것으로써, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석 등과 같은 기능성 분말이 적게 들어갈 경우에는 무기물질의 일종인 석회분말 및 석고를 결합재 바인더(30)의 주재료로 하여 쪼개어진 숯(10)을 견고하게 접착하게 된다는 것을 의미한다.

즉, 이 경우에는 석회분말 및 석고가 쪼개어진 숯(10)을 견고하게 접합시켜 줌에 따라 기능성 분말의 기능은 미약하고 숯 고유의 기능만 주로 구현되게 되는 바, 이렇게 기능성 분말에 의해 구현되는 기능이 약하게 나타나더라도 본 발명에 따른 기능성 숯 조성물이 다양한 기능성 제품(기능성 판재, 악세사리, 생활용품 등)의 원재료로 사용될 때, 숯이 갖는 고유의 기능만으로도 소비자의 욕구를 일정 정도 만족시켜 줄 수 있는 기능성 원재료로 사용될 수 있음을 의미한다.

그리고, 결합재인 석회분말 및 석고의 중량부가 황토와 같은 기능성 분말의 중량부에 비해서 상대적으로 높아서 황토와 같은 기능성 분말의 색상이 잘 구현되지 않는 경우에는 이를 보완하기 위해 무기질 안료를 혼합하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 무기질 안료는 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 1~4 중량부 수준으로 혼합하게 되면, 황토와 같은 기능성 분말 자체의 색상을 보다 뚜렷하게 구현하는 데 충분한 것으로 파악되고 있다.

한편, 상기 향신료는 액상 향신료 또는 분말 향신료로 구성되며, 허브 향이나 아로마 향, 피톤치드와 같이 인체에 유익하다고 알려진 소정의 향신료로 구성될 수 있고, 향신료는 반드시 들어가는 것이 아니라 제조자에 의해 선택적으로 사용되게 된다.

또한, 향신료를 상기와 같이 결합재 바인더(30)의 일 구성요소로 첨가할 수도 있으나, 숯은 흡수성이 좋으므로 원형의 통 숯이나 쪼개어진 숯(10) 자체를 액상 향신료에 담그거나 스프레이로 분사하는 방식으로 숯에 향을 첨가할 수도 있다.

이때, 상기 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 향신료는 5~35 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

이러한 향신료는 심신안정, 피로회복 등의 각 향이 지닌 고유의 효능을 더해준다.

특히, 기능성 분말과 향신료의 비중은 각 기능성 분말인 무기물질이나 향신료가 지닌 최소한의 효과를 낼 수 있는 정도를 하한선으로, 숯의 기능과의 관계에서 그 기능을 해하지 않을 정도를 상한선으로 하여 정해졌으며, 결합재는 일정 수준 이상의 강도를 유지하기 위한 필요 비중을 하한선으로, 숯과 타 결합재의 기능을 훼손하지 않을 정도의 비중을 상한선으로 하였다.

기타 첨가제는 숯과 주요 결합재의 기능을 훼손하지 않으면서 각 첨가제가 지닌 효과를 이용하여 작업속도를 단축시키기 위한 선에서 상하한선을 정하였다.

이렇게 결합재 바인더(30)를 수축필름(20)에 감싸져 압착되어 있는 쪼개어진 숯(10)에 투입할 때에는 도 3에 도시된 바와 같이, 진동기(40)의 진동 테이블 위에 상기 수축필름(20)에 의해 원통형 숯으로 압착되어 있는 숯 자체를 올려놓고 진동을 주면서 액상의 결합제 바인더(30)를 부어서 투입하게 된다.

이때, 결합재 바인더(30)는 수축필름(20)에 의해 압착된 숯(10) 상면을 완전히 덮을 정도로 부어지게 되고, 진동을 통해 기포 유입을 최소화한 상태에서 숯(10)의 공극 사이로 빠르고 고르게 그리고 치밀하게 침투될 수 있도록 하고 있으며, 이와 같이 진동을 주면서 결합재 바인더(30)를 부어 주었을 때, 결합재 바인더(30)가 숯과 숯 사이에 형성된 공극의 대략 80% 이상에 침투되어 접합이 이루어지는 것으로 파악되고 있다.

그리고, 상기와 같이 결합재 바인더(30)가 숯(10)의 공극 사이에 침투되어 자리를 잡게 되면, 결합재 바인더(30)의 경화 과정을 거치게 되는 바, 상기 결합재 바인더(30)의 경화는 24시간 이상(통상 2일~3일 정도) 자연 상태로 방치하여 경화시키게 된다.

이때, 상기 결합재 바인더(30)에 포함된 지연제 등이 경화속도를 지연시키면서 보다 견고하게 접합이 이루어지게 유도하게 된다.

1-4. 마무리 단계(S1-4)

상기와 같이 수축필름(20)에 감싸진 체 결합재 바인더(30)를 부어서 경화시킨 원통형 숯을 완성시키는 결합재 바인더 접합단계(S1-3)를 거쳐 기능성 숯 조성물의 토대가 완성되면, 최종적으로 마무리 단계(S1-4)를 수행하게 된다.

상기 마무리 단계(S1-4)에서는, 먼저 원통형 숯으로 형성된 기능성 숯 조성물을 감싸고 있는 수축필름(20)을 제거하는 작업을 수행하게 된다. 즉, 결합재 바인더(30)의 경화과정을 통해 자연상태에서 경화가 이루어지면, 원하는 크기(일정한 두께)로 절단하게 되는바, 이때, 숯에 물을 뿌려주면서 절단을 하고, 표면에 물이 묻어나지 않을 정도가 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 숯(10) 주변에 둘러싸고 있는 수축필름(20)을 벗겨 제거하게 되는 것이다.

이때, 상기 수축필름(20)을 미리 벗겨낸 후에 숯 조성물(11)을 원하는 일정크기로 절단하거나, 수축필름(20)이 감싸진 상태에서 숯 조성물(11)을 원하는 일정크기로 절단한 후에 남아 있는 수축필름(20)을 벗기는 것은 작업 공정상의 단순한 선택 사항에 불과함으로, 숯 조성물(11)의 원하는 크기로 절단하는 데 있어서, 숯 조성물(11) 절단 후에 수축필름(20)을 제거하느냐, 수축필름(20) 제거 후에 절단하느냐 하는 공정 순서는 서로 선후가 바뀌어도 무방하다.

그리고, 원하는 크기나 모양으로 성형한 뒤 사포 등으로 연마하여 면처리를 하고 세척 후 건조시켜 기능성 숯 조성물(11)을 완성한다.

상기와 같은 단계를 거쳐 제조된 기능성 숯 조성물(11)은 숯의 우수한 기능을 충분히 살리면서도 방향성 또는 다른 기능성 분말(무기물질)의 효능을 더 해주므로 숯을 활용한 다기능성 소재로서 이용가치가 크다 할 것이다.

또한, 결합재 바인더(30)를 구성하는 결합재의 비중을 조절하여 활용목적에 따라 그 강도를 조절할 수 있으므로, 상기 기능성 숯 조성물은 탈취 및 방향제는 물론 건축용 내장재, 가구, 온돌침구류, 악세사리, 가전제품 케이스 등 각종 생활용품의 소재로 활용할 수 있다.

본 발명에서는 기능성 숯 조성물(11)이 건축용 내장재로써 인테리어 소재나 건축용 판재로 제작되는 원재료로 준비되게 되는 것이다.

2. 경량 복합판재 성형단계(S2)

경량 복합판재 성형단계(S2)는, 상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 원하는 크기로 절단하여 마감 처리된 기능성 숯 조성물(11)을 성형틀(50) 내에서 규칙 혹은 불규칙적으로 배열하여 고정을 시키고, 여기에 기능성 분말들(혹은 소재들)과, 석회분말, 석고 등의 결합재에 적정량의 물을 투입하고 배합하여 제조된 결합재 바인더를 부어서 경화시킴으로써, 기능성 숯 조성물(11)이 내장된 상태로 결합재 바인더(60)가 경화되어 기능성 경량 복합판재(1)로 형성되도록 성형하는 단계이다.

여기서, 본 발명에 따른 경량 복합판재 성형단계(S1)는, 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1), 결합재 바인더 투입단계(S2-2), 경량 복합판재 경화단계(S2-3)로 세분화될 수 있다.

이하 경량 복합판재 성형단계(S2)의 세분화된 공정을 각 단계별로 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

2-1. 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1)

본 발명의 기능성 경량 복합판재(1)는 다양한 기능성을 부여하기 위하여 상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 제조 준비된 기능성 숯 조성물(11)이 내장된 판재로 성형되는 바, 이를 위해 사전 준비된 일정한 규격의 성형틀(50)의 바닥면에 일정 크기로 재단된 기능성 숯 조성물(11)을 사전 디자인된 모양에 따라 규칙 혹은 불규칙적으로 배열하여 부착시키게 된다.

여기서, 상기 성형틀(50)은 경량 복합판재(1)가 통상 사각 형태로 제조되는 관계로, 이에 맞춰 사각형 틀로 짜여 지게 된다. 특히, 상기 성형틀(50) 자체는 일정한 규격에 맞춰 짜여진 고정식 성형틀로 제작될 수도 있고, 필요한 규격으로 가변할 수 있는 가변식 성형틀로 제작될 수 있는바, 이러한 제작 기술은 주지 관용적인 공지의 기술인 관계로 그 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서는 경량 복합판재(1)가 일정한 규격으로 제작되는 것으로 한정함으로써, 예시적으로 고정식 성형틀을 사용하는 것으로 설명한다.

물론, 상기 성형틀(50)은 분해 조립이 가능한 구조를 갖고 있는 것이 바람직하고, 상면이 개방되고 바닥면이 막혀있는 구조를 가지고 있다.

즉, 첨부도면에서는 성형틀(50) 자체의 분해 조립되는 상태를 보다 구체적으로 도시하고 있지 않지만, 상기 성형틀(50)은 경량 복합판재(1)의 사방 테두리를 감싸는 평판 형태로 각각 조립 구성되는 것으로, 결과적으로 경량 복합판재(1)의 사방 테두리를 감싸게 되는 구조를 갖는 상기 성형틀(50)은 사방 테두리면이 각각 서로 분해되어 제거될 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

특히, 상기 성형틀(50) 자체는 최종적으로 생산하고자 하는 경량 복합판재(1)의 규격에 비해서 약간 큰 규격을 갖도록 여분을 두고 준비되는바, 이는 성형틀(50)을 통해 제조된 경량 복합판재(1)는 연마와 같은 후 가공 과정을 거쳐 최종적으로 설정된 규격으로 가공되기 때문에, 이처럼 가공을 위한 사전에 충분한 여분의 규격을 확보하기 위함이다.

그리고, 상기 성형틀(50)의 바닥면에 숯 조성물(11)을 부착하는 방식으로는 초산비닐수지, 열가소성수지, 수용성 규산염, 아크릴에멀전, 녹말풀 등의 친환경 접착제 중 어느 하나를 선택하여 성형틀(50)의 바닥면에 도포한 상태에서 그 위에 숯 조성물(11)을 부착함으로써, 후술하는 결합재 바인더(60)를 투입 과정에서 숯 조성물(11)이 떠오르거나 유동하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 숯 조성물(11)의 또 다른 부착방식으로는 상기와 같은 친환경 접착제를 사용하지 않고, 후술하는 결합재 바인더(60)를 성형틀(50)의 바닥면에 미리 대략 1㎜정도로 도포한 상태에서 그 위에 숯 조성물(11)을 부착함으로써, 후술하는 결합재 바인더(60)를 투입 과정에서 숯 조성물(11)이 떠오르거나 유동하지 않고 붙어 있도록 하는 것이 바람직하다.

2-2. 결합재 바인더 투입단계(S2-2)

결합재 바인더 투입단계(S2-2)는 숯 조성물(11)이 사전 디자인된 모양에 따라 규칙 혹은 불규칙적으로 성형틀(50) 내에 부착된 상태에서 기능성 분말 및 이 기능성 분말과 동일한 소재의 기능성 골재와 숯 조각을 포함하는 결합재 바인더(60)를 부어서 경화시킴으로써 일정 규격의 경량 복합판재(1)를 형성하는 단계이다.

여기서, 상기 결합재 바인더(60)는 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 중 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재와, 석회분말, 석고와 같은 무기질계 결합재와, PC 분말 등의 유동화제를 반드시 포함하고, 여기에 지연제, 무기질 안료, 소포제, 기타 혼화제와 같은 첨가제로써 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가할 수 있으며, 그리고, 상기 기능성 골재와 동일한 소재의 기능성 분말과, 황토 및 10㎜이하의 숯 조각을 선택적으로 하나 또는 둘 이상 첨가할 수 있다. 또한, 상기와 같이 각 재질이 첨가된 상태에서 최종적으로 물을 부어 교반 혼합하여 제조되는 것이다.

즉, 상기 결합재 바인더(60)는 상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 기능성 숯 조성물(11)을 제조하는 데 사용되는 결합재 바인더(30)와 황토를 제외한 동일한 소재의 골재를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

특히, 상기 기능성 숯 조성물(11)을 제조하는 데 사용되는 결합재 바인더(30)에서처럼, 상기 결합재 바인더(60)는, 경우에 따라 기능성 분말을 완전히 제외하고, 기능성 분말과 동일한 소재의 기능성 골재와, 석회분말, 석고와 같은 무기질계 결합재와, PC분말 등의 유동화제와, 기타 첨가제들을 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가하여 물과 혼합하는 방식으로 구성할 수도 있다.

상기 기능성 골재는 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 이며, 기능성 골재의 크기는 1㎜~8㎜를 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 상기와 같이 경량 복합판재를 성형하는 재질로 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재를 삽입하는 것은 기능성 무기물질이 갖는 소재 자체의 고유한 기능을 보다 효과적으로 구현함과 동시에 경량 복합판재의 강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위한 조치이다.

그리고, 상기 기능성 골재 외에도 10㎜이하의 숯 조각을 선택적으로 더 추가할 수 있는바, 이는 경량 복합판재를 구성하는 숯 조성물(11)의 기능을 좀 더 보강하는 의미를 갖는다.

특히, 본 발명에 따른 경량 복합판재를 성형하기 위해서 상기 기능성 골재 외에서 기능성 골재와 동일한 소재인 기능성 분말을 선택적으로 추가하게 되는바, 상기 기능성 분말은 상기 기능성 숯 조성물(11)을 제조하는 데 사용되는 결합재 바인더(30)에서처럼 인체에 유익한 효과가 많이 알려진 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 등과 같은 물질이 하나 또는 둘 이상 포함될 수 있으며, 특히, 바람직하게는 황토를 주로 사용하게 된다.

상기 결합재로는 친환경 재질이면서 무기질계인 석회분말 및 석고를 주로 사용하는 것이 바람직하나, 이외에도 백시멘트, 실리카졸(Silica Sol), 규산소다(Sodium Silicate, 물유리), 요소수지(Urea Resin), 멜라민 수지(Melamine Resin) 등과 같이 접착력을 가진 물질이 하나 또는 둘 이상 포함될 수도 있다.

상기 석회분말, 석고와 같은 결합재는 둘 이상의 다른 재료를 결합하여 성능을 좋게 하는 부재로써, 상기 경량 복합판재(1)의 강도를 강화시켜 주는 역할을 하게 된다.

상기 결합재 바인더(60)를 구성하게 되는 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 등의 기능성 분말 및 기능성 골재는 기능성 물질 각각이 지닌 원적외선 방출, 탈취효과 등의 고유한 기능을 더해 주는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 PC분말과 같은 유동화제는 결합재 바인더(60)의 유동성을 높여주며, 소포제는 결합재 바인더(60) 내의 기포를 분산시켜 경화 후 기포가 보이지 않도록 해주고, 지연제는 경화속도를 지연시켜주는 역할을 한다.

한편, 물은 상기 결합재들을 고루 혼합해 주며 결합재 바인더(60)의 유동성을 확보해주는 역할을 한다.

이때, 상기 결합재 바인더(60)는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 기능성 분말 3~20 중량부, 1㎜~8㎜크기의 기능성 골재 10~50 중량부, 결합재인 석회분말 10~50 중량부 및 석고 10~50 중량부, 유동화제 0.1~1 중량부로 구성하고, 지연제 0.1~5 중량부, 무기질 안료 1~4 중량부, 기타 혼화제 0.1~1 중량부와 같은 첨가제를 선택적으로 더 추가한 다음, 상기와 같이 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 결합재 바인더(60)에는 10㎜이하의 숯 조각이 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 3~20 중량부로 더 추가될 수 있다.

여기서, 상기 기능성 골재 및 기능성 분말의 비중은 각 기능성 무기물질이 지닌 최소한의 효과를 낼 수 있는 정도를 하한선으로, 숯의 기능과의 관계에서 그 기능을 해하지 않을 정도를 상한선으로 하여 정해졌으며, 결합재는 일정 수준 이상의 강도를 유지하기 위한 필요 비중을 하한선으로, 숯과 타 결합재의 기능을 훼손하지 않을 정도의 비중을 상한선으로 하였다.

그리고, 기타 첨가제는 숯과 주요 결합재의 기능을 훼손하지 않으면서 각 첨가제가 지닌 효과를 이용하여 작업속도를 단축시키기 위한 선에서 상하한선을 정하였다.

특히, 기능성 골재와 결합재인 석회분말 및 석고의 중량부가 황토와 같은 기능성 분말의 중량부에 비해서 상대적으로 높아서 황토와 같은 기능성 분말의 색상이 잘 구현되지 않는 경우에는 이를 보완하기 위해 무기질 안료를 혼합하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 무기질 안료는 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 1~4 중량부 수준으로 혼합하게 되면, 황토와 같은 기능성 분말 자체의 색상을 보다 뚜렷하게 구현하는 데 충분한 것으로 파악되고 있다.

상기와 같은 기능성 골재와 무기질계 결합재인 석회분말, 석고를 주재료로 하여 기능성 분말이 포함되는 결합재 바인더(60)는 상기와 같은 배합 비율에 의해서 기타 첨가제 및 물과 함께 교반 배합되어 액상 상태의 결합재 바인더(60)로 준비되고, 이렇게 준비된 결합재 바인더(60)를 숯 조성물(11)이 부착된 성형틀(50) 내에 부어서 경량 복합판재(1)로 성형되는 것이다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 성형틀(50) 내에 규칙 혹은 불규칙적으로 배열된 숯 조성물(11)의 사이사이에 결합재 바인더(60)를 부어서 고르게 분산되도록 투입하게 된다.

이때, 결합재 바인더(60)는 숯 조성물(11)의 상면을 완전히 덮을 정도로 부어지게 되고, 숯 조성물(11)이 배열된 사이 사이로 빠르고 고르게 그리고 치밀하게 침투될 수 있도록 하고 있으며, 이와 같이 결합재 바인더(60)를 부어 주었을 때, 결합재 바인더(60)가 숯 조성물(11)과 숯 조성물(11) 사이를 완전히 메워준 상태에서 경화됨에 따라 성형틀(50) 규격에 맞는 판재 형태로 완성되는 것이다.

여기서, 상기 성형틀(50)에 결합재 바인더(60)를 투입하는 과정에서 도 4에 도시된 바와 같이 단순히 성형틀(50) 내에 결합재 바인더(60)를 부어주는 것이 아니라 도시되지 않았지만, 상기 성형틀(50)을 진동기(예를 들어, 주파수 40Hz 이상의 진동기를 사용한다)의 진동테이블 위에 안착시킨 상태에서 진동을 주게 되면, 결합재 바인더(60)가 보다 고르게 분포될 수 있음은 물론, 결합재 바인더(60)를 투입하는 과정에서 발생하는 기포를 제거할 수 있는 장점이 있다.

2-3. 경량 복합판재 경화단계(S2-3)

경량 복합판재 경화단계(S2-3)는 상기 결합재 바인더 투입단계(S2-2)에서 성형틀(50) 내에 결합재 바인더(60)를 부어서 성형틀(50) 바닥면에 부착된 숯 조성물(11)을 고착시킴과 동시에 건축자재로써 충분한 강도 및 경도를 갖는 경량 복합판재(1)로 성형되도록 결합재 바인더(60)를 경화시키는 단계이다.

여기서, 경량 복합판재(1)로 성형되기 위한 결합재 바인더(60)의 경화 과정을 살펴보면, 상기 성형틀(50) 내에 결합재 바인더(60)를 투입한 후 수평한 바닥면에서 2시간 이상 자연 상태로 보관하여 1차 경화가 일어나도록 한다.

이렇게 1차 경화를 통해서 성형틀(50) 내에서 결합재 바인더(60)가 일정 정도 경화되어 경량 복합판재(1)의 기본 토대가 형성되면, 성형틀(50)을 제거한다. 그리고, 성형틀(50)이 제거된 경량 복합판재(1)는 지정된 장소로 이송 보관되어 자연 상태에서 3일 이상 건조를 통한 2차 경화 과정을 거치게 된다.

이때, 상기 경량 복합판재(1)의 양면은 도시되지 않은 석재나 철판 등과 같은 소재의 판재로 구속시켜서 경량 복합판재(1) 내의 수분 증발이나 수축, 팽창 현상으로 인한 경량 복합판재(1)의 휨 현상이 발생하는 것을 미연에 방지하는 것이 바람직하고, 특히, 경량 복합판재(1)의 2차 경화를 위한 보관시에 70°이상 세워서 보관하는 것이 바람직하다. 이는 보관 중에 원활한 수분 증발을 유도하여 적정한 경화 속도를 유지하기 위함이다.

3. 경량 복합판재 후가공단계(S3)

경량 복합판재 후가공단계(S3)는, 상기 경량 복합판재 성형단계(S2)를 통해서 최종적으로 경화 완료된 경량 복합판재(1)의 표면을 연마하고, 원하는 크기와 모양으로 절단 후에 재차 자연 건조한 다음, 제품의 상태를 검수하여 포장하는 단계를 포함하는 것으로써, 최종적으로 판매 가능한 완제품 형태의 경량 복합판재(1)를 제공하기 위한 단계이다.

이러한 경량 복합판재 후가공단계(S3)는, 경량 복합판재 표면 연마단계(S3-1), 후처리단계(S3-2), 제품 검수 및 포장단계(S3-3)로 세분화될 수 있다.

이하 경량 복합판재 후가공단계(S3)의 세분화된 공정을 각 단계별로 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

3-1. 경량 복합판재 표면 연마단계(S3-1)

경량 복합판재 표면 연마단계(S3-1)는 건축자재로 사용되는 석재를 연마하는 방식과 동일한 방식으로 경량 복합판재(1)의 표면을 연마하는 것으로써, 상기 경량 복합판재 성형단계(S2)에서 제조된 경량 복합판재(1)의 경우, 성형틀(50) 내에서 부착된 숯 조성물(11)의 상면은 물론 숯 조성물(11) 전체를 감싸는 형태로 결합재 바인더(60)가 투입되어 경화됨에 따라 숯 조성물(11)이 외부로 노출되지 않고 결합재 바인더(60)에 의해 덮여 있는 상태로 경량 복합판재(1)의 내부에 내장되어 있게 된다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 경량 복합판재 표면 연마단계(S3-1)를 통해서 숯 조성물(11)이 경량 복합판재(1)의 표면에서 노출될 수 있게 연마재(80)를 통해 표면 연마를 실시하게 되는 것이다.

특히, 상기 경량 복합판재(1)의 표면 연마는 표면이 거칠지 않고 매끈하게 구현될 수 있도록 통상 입도가 굵은 연마재(80)인 메탈 1번부터 순차적으로 입도가 가늘고 고운 연마재(80)로 표면 연마를 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다.

이때, 경량 복합판재(1)의 표면 연마는 수작업을 통해서 가능하지만, 작업 능률을 향상시키기 위해서 주지 관용되고 있는 기계적인 연마도 가능하다.

3-2. 후처리단계(S3-2)

상기 경량 복합판재 표면 연마단계(S3-1)가 마무리되면, 경량 복합판재(1)를 원하는 일정한 규격으로 재단하여 완제품 형태를 취하고, 재단된 경량 복합판재(1)에서 수분의 급격한 증발을 예방하기 위한 건조과정을 수행하는 후처리단계(S3-2)를 진행하게 된다.

즉, 상기 후처리단계(S3-2)에서의 건조과정은 상기 경량 복합판재 경화단계(S2-3)에서 3일 이상 자연상태에서 2차 경화시키는 과정과 동일한 방법으로 보관하여 자연 건조시키는 것으로써, 원하는 규격으로 재단된 경량 복합판재(1)에 수분의 급격한 증발로 휨이나 굴곡이 발생하지 않도록 하면서 3일 이상 보관하여 수분을 제거하게 되는 것이다.

이때, 자연 건조를 통해 수분이 제거된 경량 복합판재(1)의 수분 함량은 대기 중의 습도보다 10% 이하로 함유하도록 하는 것이 바람직하다.

3-3. 제품 검수 및 포장단계(S3-3)

상기 후처리단계(S3-2)를 통해서 원하는 규격으로 재단되고, 자연 건조과정을 거쳐 대기 중의 습도보다 10%이하의 수분 함량을 갖는 경량 복합판재(1)로 완성되면, 경량 복합판재(1)의 종합적인 상태를 검수하고, 이상 없이 검수 완료된 완제품을 포장하게 되는 제품 검수 및 포장단계(S3-3)를 수행하게 된다.

상기 제품 검수 과정에서는 경량 복합판재(1)의 표면 상태, 재단 상태, 휨이나 굴곡 여부 및 수분 함량 상태를 종합적으로 검수하게 된다.

그리고, 상기와 같은 종합적인 검수 과정을 통해서 제품에 이상이 없는 것으로 확인되면, 시판을 위한 포장작업이 이루어지는 것이다.

한편, 도 5 및 도 6에는 본 발명의 다른 실시예로써, 경량 복합판재(2)의 자체 하중을 줄여주기 위한 방안의 하나로, 무게가 가벼운 공지의 경량보드(70)를 경량 복합판재(2)의 밑면에 부착하는 방식이 도시되어 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 경량 복합판재 성형단계(S2) 중 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1)를 수행하기 전에 경량보드 몰드단계(S2-0)를 추가하고 있다.

상기 경량보드 몰드단계(S2-0)는, 경량 복합판재(2) 자체의 무게를 최대한 줄이기 위한 방편으로, 주지의 스티로폼보드, 우레탄폼보드, 마그네슘보드, 시멘트보드, 합판보드 등과 같은 가벼운 소재의 경량보드(70)를 원하는 일정한 크기로 재단하고, 이렇게 재단된 경량보드(70)를 이용하여 경량 복합판재(2)의 구성 부재로 활용할 수 있도록 준비하는 단계이다.

이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 경량 복합판재(2)는 다양한 기능성을 부여하기 위하여 상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 제조 준비된 기능성 숯 조성물(11)이 내장된 판재로 제공됨과 동시에 판재 자체의 무게를 줄이기 위한 경량보드(70)가 합체된 이중의 판재 구성을 갖는다.

이와 같은 이중의 판재 구성을 위한 준비 작업단계로써, 상기 경량보드 몰드단계(S2-0)를 수행하게 된다.

상기 경량보드 몰드단계(S2-0)에서는 상기 스티로폼보드, 우레탄폼보드, 마그네슘보드, 시멘트보드, 합판보드 등의 경량보드(70)들 중에서 어느 하나의 재질을 선택하여 원하는 일정한 크기로 재단(통상, 사각 판재 형태로 재단한다)하여 준비하고, 이렇게 준비된 경량보드(70)의 사방 테두리를 감쌀 수 있는 사각의 성형틀(50)을 준비한다.

이때, 상기 성형틀(50)은 전술한 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1)에서 이미 설명하고 있는 바, 그 자세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 성형틀(50)로 경량보드(70)를 감싼 후엔 전술한 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1)에서 설명하고 있는 바와 같이 숯 조성물(11)을 성형틀(50)의 바닥면(본 실시예에서는 성형틀(50)로 둘러싸인 경량보드(70) 상)에 배열 부착하게 된다.

이때, 상기 숯 조성물(11)의 배열 부착은, 상기 경량보드(70) 상에 친환경 접착제인 초산비닐수지, 열가소성수지, 수용성 규산염, 아크릴에멀전, 녹말풀 중 어느 하나를 선택하여 고르게 도포한 상태에서 그 위에 숯 조성물(11)을 부착하는 것이 바람직하다.

이렇게 경량보드(70)의 모든 면에 친환경 접착제인 도포하는 이유는, 본 발명의 다른 실시예로써, 기능성 숯 조성물과 결합재 바인더로 이루어진 전면판과 경량보드로 이루어진 후면판의 이중 구조를 갖는 경량 복합판재(2)로 제조함에 따라 상기 경량보드(70)와 그 위에 투입되어 접합되는 결합재 바인더(60)의 물성(휨, 수축, 팽창 등)이 서로 다르기 때문에, 접합면이 서로 견고하게 접합하지 못하고 접착 부위에서 떨어지려는 현상이 발생할 우려가 커서 사전에 친환경 접착제를 이용하여 상호 접착력을 높여주기 위함이다.

상기와 같이 성형틀(50) 내의 경량보드(70) 상에 숯 조성물(11)이 배열 부착되면, 여기에 준비된 결합재 바인더(60)를 부어줌으로써, 배열된 숯 조성물(11)들의 사이사이를 메워줌과 동시에 숯 조성물(11)의 상면을 전부 덮을 정도로 결합재 바인더(60)를 투입하게 된다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예로써, 경량보드(70)가 적용된 경량 복합판재(2)를 제조하는 공정은 상기 경량 복합판재 성형단계(S2) 중에서 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1) 전에 경량보드 몰드단계(S2-0)의 공정이 하나 더 추가된 것에 불과함으로, 경량보드 몰드단계(S2-0) 이후의 공정인 숯 조성물을 배열 부착하는 기능성 숯 조성물 배열 부착단계(S2-1), 결합재 바인더(60)를 투입하는 결합재 바인더 투입단계(S2-2) 및 투입된 결합재 바인더(60)를 경화시키는 결합재 바인더 경화단계(S2-3)는 전술한 제조 공정 설명과 동일하다.

물론, 그 이후의 모든 공정 또한 경량 복합판재(2)의 밑면에 경량보드(70)가 접합되어 있다는 구조적 차이가 있을 뿐 제조 공정 자체는 동일하기 때문에, 이후의 제조 공정에 대한 설명을 생략하더라도 전체적인 제조 공정을 이해하는 데 어려움이 없을 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량보드(70)를 적용한 경량 복합판재(2)의 제조 공정을 설명함에 있어서, 상기한 경량보드 몰드단계(S1-0)만을 추가 설명하는 것으로 마무리하고, 그 이후의 나머지 공정에 대한 설명은 생략하기로 한다.

<실시예>

이하, 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밑면에 10㎜ 두께의 마그네슘보드로 이루어진 경량보드(70)가 부착된 400㎜(가로)×400㎜(세로)×30㎜(두께) 규격의 경량 복합판재(2)를 제조하는 과정을 살펴보기로 한다.

1. 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)

먼저, 참나무 등을 구워서 가공에 필요한 원형 통 숯을 준비하고, 준비된 원형 통 숯의 공극 상태 등을 확인하고, 크기별로 분류한 상태에서 크기에 따라 4~8개의 조각으로 숯(10)을 쪼개어 준비한다.

그리고, 상기 준비된 쪼개진 숯(10) 조각을 준비된 물에 1시간 정도 함침하여 60% 이상 수분함량을 갖도록 가공한다.

이때, 습도계로 수분함량을 측정하여 그 수치가 60%~70%가 되도록 조절할 수도 있으나, 경험적으로, 물에 1시간 정도 함침하여 수분을 충분히 머금은 상태에서 곧바로 꺼내어 자연상태로 방치해 두면, 숯에서 물이 흘러나오지 않는 수준에 이루게 되고, 이 경우에 습도계 없이도 60% 이상의 수분을 함유한 것으로 판단한다.

상기와 같이 숯(10) 가공을 통해 수분함량이 60% 이상인 숯(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 밑면이 막힌 원통형 수축필름(20)에 담아서 원통형 숯(10) 형상으로 기본적인 틀을 잡아준다.

그리고, 쪼개어져 투입된 숯(10)이 수축필름(20) 내에서 원통형 숯(10) 형상으로 자리 잡게 되면, 상기 숯(10)을 감싸고 있는 수축필름(20) 전체를 90℃~100℃로 끊는 물속에 담가서 열을 가한다. 이에 수축필름(20)이 열 수축함에 따라 쪼개어진 숯(10)들을 압착하여 고유의 원통형 숯(10) 형태로 견고하게 잡아주게 된다.

상기 수축필름(20)의 열 수축으로 원통형 숯 형태로 압착된 숯(10)이 완성되면, 준비된 결합재 바인더(30)를 부어서 접합한다.

이때, 사전 준비된 결합재 바인더(30)는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 기능성 분말 20 중량부, 석회분말 30 중량부, 석고 30 중량부, PC분말 10 중량부, 지연제 4 중량부, 무기질 안료 4 중량부, 기타 혼화제 2 중량부로 하여 이들을 잘 배합하고, 이렇게 배합된 전체 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 물 35 중량부를 부어서 1500rpm으로 3분 정도의 교반작업을 통해서 잘 혼합함으로써, 준비된 것이다.

그리고, 상기와 같이 준비된 결합재 바인더(30)를 상기 압착된 숯(10)에 부어서 쪼개어진 숯과 숯 사이의 공극으로 침투시킬 때, 별도 준비된 진동기(40)를 사용하여 접합 과정을 보다 신속하게 시행한다.

즉, 상기 수축필름(20)에 의해 압착된 숯(10)을 진동주파수 40Hz 이상으로 진동할 수 있는 진동기(40)의 진동 테이블에 안착시킨 상태에서 수축필름(20)의 상부에 형성된 여유공간을 통해 숯(10)의 상면이 완전히 덮일 정도로 결합재 바인더(30)를 부어서 채운 상태로 작업을 수행한다.

이렇게 숯(10)에 결합재 바인더(30)를 부어서 숯(10)의 전체 공극에 대해 80%이상 결합재 바인더(30)가 침투되어 자리를 잡게 되면, 결합재 바인더(30)가 채워진 숯 조성물(11)을 자연 상태로 24시간 이상 방치하여 경화가 일어나도록 건조과정을 수행한다.

상기 건조과정을 거쳐 완전히 경화된 상기 숯 조성물(11)을 원하는 모양과 20㎜ 두께를 갖는 크기로 재단하고 수축필름(20)을 제거하여 마감처리 한다. 이때, 원하는 모양과 크기로 재단할 때 숯 조성물(11)에 물을 뿌려주면 잘 부스러지지 않고 절단이 용이하게 이루어지게 된다.

이와 같이 기능성 숯 조성물(11)이 준비 완료되면, 다음 단계인 경량 복합판재 성형단계(S2)를 수행한다.

2. 경량 복합판재 성형단계(S2)

상기 기능성 숯 조성물(11)은 20㎜ 두께를 갖는 원하는 크기로 절단되어 준비되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량보드(70)를 이용한 경량 복합판재(2)를 성형하기 위한 과정을 수행한다.

이를 위해 먼저, 원하는 경량 복합판재(2)의 규격인 400㎜(가로)×400㎜(세로)×30㎜(두께)를 제조하기 위해 가벼운 소재로 이루어진 성형틀(50)의 규격은 상기 경량 복합판재(2)의 최종 제품 규격에 비해 가로, 세로는 2㎝~5㎝ 수준과 두께 5㎜ 이내의 여분의 길이를 갖도록 준비한다.

즉, 상기 성형틀(50) 내에서 430㎜(가로)×430㎜(세로)×35㎜(두께)의 규격을 갖는 경량 복합판재(2)를 제조할 수 있도록 준비한다.

이때, 상기 경량 복합판재(2)의 밑면에 부착되는 경량보드(70)는 10㎜ 두께의 마그네슘보드를 준비한다.

그리고, 상기 경량 복합판재(2)를 성형하기 위해 성형틀(50) 내에 투입할 결합재 바인더(60)는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 1㎜~8㎜크기를 갖는 기능성 골재 40 중량부, 기능성 분말 5 중량부, 석회분말 15 중량부, 석고 20 중량부, PC분말 10 중량부, 지연제 4 중량부, 무기질 안료 4 중량부, 기타 혼화제 2 중량부로 하여 이들을 잘 배합하고, 이렇게 배합된 전체 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 물 35 중량부를 부어서 1500rpm으로 3분 정도의 교반작업을 통해서 잘 혼합함으로써, 상기 기능성 숯 조성물(11)을 제조할 때 준비된 결합재 바인더(30)와 동일한 성분 및 동일한 배합비율을 갖는 결합재 바인더(60)를 준비한다.

이처럼, 기능성 숯 조성물(11)과 제조할 때와 경량 복합판재(2)를 성형할 때 결합재 바인더(30,60)는 그 성분 및 조성비에 차이를 두고 있는 바, 이는 경량 복합판재의 경우에는 인테리어소재나 건축자재로 판재가 사용되는 관계로, 경량 복합판재의 강도를 충분히 확보하기 위함이다.

다만, 그 배합 성분이 서로 유사한 이유는, 숯 조성물(11)에 침투된 결합재 바인더(30)와 경량 복합판재(2)로 성형되는 결합재 바인더(60)를 동일한 성분으로 준비함으로써, 숯 조성물(11)의 공극 사이에 80% 이상 결합재 바인더(30)가 침투된 상태에서 이 숯 조성물(11)이 경량 복합판재(2)를 성형하기 위한 성형틀(50)에 배열되고, 이렇게 배열된 상태에서 결합재 바인더(60)가 재차 투입될 때, 숯 조성물(11)에 침투된 결합재 바인더(30)와 유사한 결합재 바인더(60)가 투입되기 때문에 전체적으로 유사성을 유지할 수 있음은 물론, 경량 복합판재(2)의 성형 과정에서 숯 조성물(11)의 공극 사이로 결합재 바인더(60)가 더 침투하더라도 동일한 효과를 구현할 수 있는 장점을 가지고 있기 때문이다.

이렇게 20㎜ 두께의 숯 조성물(11), 10㎜ 두께의 경량보드(70), 성형틀(50), 결합재 바인더(60)가 각각 준비되면, 상기 성형틀(50)로 경량보드(70)의 사방 테두리를 감싸는 형태(즉, 경량보드(70)가 성형틀(50)의 바닥면에 안착되는 형태)로 둘러싼다.

그리고, 상기 경량보드(70) 상에 친환경 접착제인 수용성 규산염을 이용하여 숯 조성물(11)을 사전 디자인된 모양에 따라 규칙적으로 배열 부착한다. 이와 동시에 상기 숯 조성물(11)이 붙은 면을 제외한 경량보드(70)의 나머지 모든 면에도 수용성 규산염을 고르게 도포한다.

이렇게 경량보드(70)의 모든 면에 접착제인 수용성 규산염을 도포하는 이유는, 전술한 바와 같이 경량보드(70)와 여기에 투입되어 경량 복합판재(2)로 성형되는 결합재 바인더(60)의 물성(휨, 수축, 팽창 등)이 서로 달라 접촉면의 접착 부위에서 떨어지려는 현상을 최대한 억제하기 위함이다.

상기와 같이 성형틀(50) 내의 경량보드(70) 상에 숯 조성물(11)이 배열 부착되면, 여기에 준비된 결합재 바인더(60)를 부어줌으로써, 배열된 숯 조성물(11)들의 사이사이를 메워줌과 동시에 숯 조성물(11)의 상면을 전부 덮을 정도로 결합재 바인더(60)를 투입한다.

이때, 도 6에 도시되지 않았지만, 상기 성형틀(50)에 결합재 바인더(60)를 투입하는 과정에서 상기 성형틀(50)을 주파수 40Hz 이상을 갖는 진동기의 진동테이블 위에 안착시켜 진동을 주면서 결합재 바인더(60)를 투입함으로써, 결합재 바인더(60)가 보다 빠르고 고르게 분포될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 결합재 바인더 투입이 완료되면, 상기 결합재 바인더(60)가 투입된 성형틀(50)을 수평한 바닥면에서 2시간 이상 자연 상태로 보관하여 1차 경화가 일어나도록 한다.

이어서 상기와 같이 1차 경화를 통해 성형틀(50) 내에서 결합재 바인더(60)가 일정 정도 경화되어 경량 복합판재(2)의 기본 토대가 형성되면, 성형틀(50)을 제거한다. 그리고, 성형틀(50)이 제거된 경량 복합판재(2)는 지정된 보관 장소로 이송하고 자연 상태로 보관하여 3일 이상 건조를 통한 2차 경화 과정을 수행한다.

이때, 상기 경량 복합판재(2)의 양면은 도시되지 않은 석재나 철판 등과 같은 소재의 판재로 구속한다. 이 상태에서 건조 경화시킴으로써, 경량 복합판재(2) 내의 수분 증발이나 수축, 팽창 현상으로 인한 경량 복합판재(2)의 휨 현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

특히, 경량 복합판재(2)의 2차 경화를 위한 보관시 70°이상 세워서 보관하게 되는바, 이는 보관 중에 원활한 수분 증발을 유도하여 적정한 경화 속도를 유지하기 위함이다.

이렇게 2차에 걸쳐 경화 과정이 완료되면, 판상을 형성하는 결합재 바인더(60)와 결합재 바인더(60)에 의해 판재 내에 규칙(혹은 불규칙)적으로 배열된 숯 조성물(11)에 의한 시각적으로 우수한 디자인 형태를 갖으면서 상기 결합재 바인더(60)에 포함된 황토와 같은 기능성 분말 및 기능성 골재에 의한 다양한 효능이 구현되는 경량 복합판재(2)의 토대가 완성됨과 아울러 건축자재로써 충분한 강도 및 경도를 갖는 경량 복합판재(2)로 성형되게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 경량 복합판재(2)의 성형이 완료되면, 다음 단계인 경량 복합판재 후가공단계(S3)를 수행한다.

3. 경량 복합판재 후가공단계(S3)

상기와 같이 최종적으로 경화 완료된 경량 복합판재(2)의 표면은 성형 과정에서 결합재 바인더(60)가 숯 조성물(11)의 상면을 덮는 형태로 성형된 관계로, 도 6에 도시된 바와 같이 표면을 연마하여 숯 조성물(11)이 외부로 노출되도록 함과 동시에 경량 복합판재(2)의 표면이 거칠지 않고 매끈하도록 연마과정을 수행한다.

이때, 표면 연마 과정은 수작업을 통해서 입도가 굵은 연마재(80)인 메탈 1번부터 순차적으로 입도가 가늘고 고운 연마재(80)로 표면 연마를 순차적으로 진행한다.

이렇게 상기 경량 복합판재(2)의 표면 연마가 마무리되면, 경량 복합판재(2)를 원하는 크기와 모양에 맞춰 일정한 규격의 완제품 형태로 재단하고, 재단된 경량 복합판재(2)는 다시 한번 건조과정을 수행한다.

이때, 최종 건조과정은 전술한 2차 경화 과정과 동일한 방법으로 보관하여 3일 이상 자연상태로 건조시켜 경량 복합판재(2)에서 수분의 급격한 증발로 휨이나 굴곡이 발생하지 않도록 함과 아울러 경량 복합판재(2)의 수분 함량이 대기 중의 습도보다 10% 이하로 함유하도록 자연 건조를 통해 천천히 수분을 제거한다.

이렇게 원하는 규격으로 재단되고, 자연 건조과정을 거쳐 대기 중의 습도보다 10%이하의 수분 함량을 갖는 경량 복합판재(2)로 완성되면, 경량 복합판재(2)의 표면 상태, 재단 상태, 휨이나 굴곡 여부 및 수분 함량 상태 등 종합적인 상태를 검수하고, 검수 과정에서 아무런 이상이 없는 완제품으로 판면된 경량 복합판재(2)는 시판을 위해 포장함으로써, 경량보드(70)를 적용한 기능성 경량 복합판재(2)의 제조공정을 완료한다.

한편, 명세서에서 상세하게 기술한 구체적인 사항과 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 당업자에게 명백한 실시예들을 온전히 포함하며, 이에 따라 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위가 아닌 어떤 것에 의하여도 제한되지 않는다.

예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제2실시예의 경우에는 경량 복합판재(2)를 성형하는 과정에서 경량 복합판재 성형단계(S2) 중에 경량보드 몰드단계(S1-0)를 더 추가함으로써, 경량 복합판재(2)의 바닥면에 경량보드(70)가 견고하게 일체로 성형되도록 하고 있으나, 이에 한정하지 않고, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 제조 공정을 통해서 경량 복합판재(1)를 제작한 이후, 상기 경량 복합판재 후가공단계(S3)에서 경량 복합판재(1)의 바닥면에 별도 작업을 통해서 경량보드(70)를 접착제로 접착하는 방식을 취할 수도 있다.

이 경우에는 사전에 경량 복합판재(1)의 두께를 결정할 때 경량보드(70)를 접착할 것을 대비하여 상대적으로 얇게 제작한 이후, 여기에 접착제를 통해서 경량보드(70)를 접착할 수도 있는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명이 제시하는 장치나 방법이 반드시 필수적인 것은 아니며, 이들은 모두 본 청구범위에 포함된다. 나아가 여기서 설명된 어떤 요소도 명확하게 "필수적인" 또는 "불가결한"이라고 설명되지 않은 한, 본 발명의 실행에 있어 반드시 요구되는 것은 아니다.

1, 2 : 경량 복합판재 10 : 숯
11 : 숯 조성물 20 : 수축필름
30, 60 : 결합재 바인더 40 : 진동기
50 : 성형틀 70 : 경량보드
80 : 연마재

Claims (11)

1. 숯의 튀어나온 부분 및 불순물을 제거하고 세척한 숯을 여러 조각으로 쪼갠 다음 물속에 함침하여 수분함량 60% 이상을 함유하도록 가공하는 숯 가공단계(S1-1), 상기 숯 가공단계(S1-1)를 통해 수분을 함유한 쪼개어진 숯을 밑면이 막힌 원통형 수축필름에 담아 원통형 모양으로 잡아 준 다음, 80℃~100℃의 열을 가하여 수축필름의 열 수축을 통해서 원통형 숯 모양으로 압착 성형하는 숯 압착 성형단계(S1-2), 상기 수축필름에 의해 압착된 숯의 상면에 무기질계 결합재, 유동화제, 첨가제 및 물을 포함하는 결합재 바인더를 부어서 숯의 공극들 사이로 침투시킨 후 자연상태로 24시간 이상 방치하여 경화시키는 결합재 바인더 접합단계(S1-3), 상기 경화가 끝난 숯 조성물의 외주면에 감싸져 있는 수축필름을 제거한 다음, 원하는 일정한 크기로 절단하고 연마하여 마감처리를 하는 마무리 단계(S1-4)로 이루어진 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)와,
   상기 준비된 숯 조성물을 원하는 규격의 성형틀의 바닥면에 사전 디자인된 모양으로 배열 부착하고, 여기에 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재, 무기질계 결합재, 유동화제, 첨가제 및 물을 포함하는 결합재 바인더를 부어서 숯 조성물 사이 사이를 메워준 다음 자연 경화시켜 경량 복합판재로 성형하게 되는 경량 복합판재 성형단계(S2)와,
   상기 경량 복합판재 성형단계(S2)를 통해서 최종적으로 경화 완료된 경량 복합판재의 표면을 연마하고, 원하는 크기와 모양으로 재단 후에 재차 자연 건조한 다음, 제품의 상태를 검수하여 포장함에 따라 최종적으로 판매 가능한 완제품 형태의 경량 복합판재를 제공하는 경량 복합판재 후가공단계(S3)를 포함하고,
   상기 기능성 골재는 맥반석, 게르마늄, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 중 적어도 하나를 포함하는 무기물질이고, 상기 무기질계 결합재는 석회분말, 석고이며, 유동화제는 PC 분말이고, 첨가제는 지연제, 소포제, 혼화제가 하나 또는 둘 이상 선택적으로 첨가되며,
   상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 사용되는 결합재 바인더는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 석회분말 10~50 중량부와, 석고 10~50 중량부와, 유동화제 0.1~1 중량부와, 지연제 0.1~5 중량부와, 혼화제 0.1~1 중량부의 첨가제를 하나 또는 둘 이상 선택적으로 배합 구성하고, 이렇게 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하고,
   상기 경량 복합판재 성형단계(S2)에서 사용되는 결합재 바인더는, 결합재 바인더 100 중량부에 대하여, 1㎜~8㎜의 크기를 갖는 기능성 골재 10~50 중량부와, 석회분말 10~50 중량부와, 석고 10~50 중량부와, 유동화제 0.1~1 중량부와, 지연제 0.1~5 중량부와, 혼화제 0.1~1 중량부의 첨가제를 하나 또는 둘 이상 선택적으로 배합 구성하고, 이렇게 배합된 전체 중량을 100 중량부로 할 때, 이에 대하여 물 20~40 중량부를 부어서 혼합하는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 경량 복합판재 성형단계(S2)에서 성형틀의 바닥면에 경량보드를 안착시켜 성형틀로 경량보드의 사방 테두리를 둘러싸고, 상기 경량보드 상에 접착제를 고르게 도포한 다음, 여기에 사전 디자인된 모양으로 숯 조성물을 배열 부착한 후에 상기 결합재 바인더를 부어서 숯 조성물 사이 사이를 메워준 다음 자연 경화시켜 경량 복합판재로 성형하는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 성형틀을 통해 경량 복합판재가 제작 완료된 이후, 상기 경량 복합판재 후가공단계(S3)에서 경량 복합판재의 바닥면에 별도의 경량보드를 접착제로 접착하는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 결합재 바인더에는 각각 황토, 맥반석, 게르마늄, 옥, 송이석, 감람석, 자수정, 토르마린 중 적어도 하나를 포함하는 무기물질인 기능성 분말 및 첨가제인 무기질 안료를 더 포함하고, 상기 기능성 분말은 물을 제외한 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 3~20 중량부로, 무기질 안료는 1~4 중량부로 더 추가되는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기능성 숯 조성물 준비단계(S1)에서 숯 조성물 제조에 사용되는 결합재 바인더에는 허브 향, 아로마 향, 피톤치드 중 적어도 하나를 포함하는 향신료를 더 포함하고, 상기 향신료는 물을 제외한 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 5~35 중량부로 더 추가되는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 경량 복합판재 성형단계(S2)에서 사용되는 결합재 바인더에는 10㎜이하의 숯 조각이 결합재 바인더 100 중량부에 대하여 3~20 중량부로 더 추가되는 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
10. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 경량보드는 스티로폼보드, 우레탄폼보드, 마그네슘보드, 시멘트보드, 합판보드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재 제조방법.
11. 제1항, 제3항에 기재된 제조방법 중 어느 하나의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 기능성 경량 복합판재.
    

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