KR101369208B1 - 불연성 충진 단열소재 조성물을 이용한 조립식 건식 벽체 시스템 및 마감일체형 조립식 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정면부와 배면부의 중심부가 관통하여 내측에 빈 공간을 형성하고 있는 육면체 형상의 유닛을 하나 이상 구비한 조립식 건식 벽체 시스템으로서, 상기 유닛의 상면부와 하면부 및 좌측면부와 우측면부에 복수개의 체결공을 구비하여 체결부재를 당해 체결공에 삽입 결합함으로써 복수개의 인접 유닛들을 건식으로 체결할 수 있고, 상기 유닛의 정면부, 배면부, 상면부, 하면부, 좌측면부 및 우측면부의 벽체 구조물이 프리캐스트 폴리머 콘크리트로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템, 및 이를 이용한 마감일체형 조립식 구조물을 제공한다.

Description

불연성 충진 단열소재 조성물을 이용한 조립식 건식 벽체 시스템 및 마감일체형 조립식 구조물{PREFABRICATED DRYWALL SYSTEM AND INTEGRATED TYPE PREFABRICATED STRUCTURE USING NONFLAMMABLE INSULATING REFRACTORY FILLER MATERIAL}

본 발명은 불연성 충진 단열소재 조성물을 이용한 조립식 건식 벽체 시스템 및 마감일체형 조립식 구조물에 관한 것으로, 보다 자세히는 내화, 단열, 차음 등이 우수한 불연성 충진 단열소재 조성물을 이용한 조립식 건식 벽체 시스템 및 경량 칸막이 등의 일체형 조립식 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 건축물에 사용되는 벽체 시스템의 종류에는 크게 두 가지가 있다. 하나는 주로 콘크리트를 물과 반죽해서 시공하는 습식 벽체이고, 다른 하나는 물을 사용하지 않고 주로 경량철골을 이용하는 건식 벽체이다. 습식 벽체는 콘크리트가 굳는 시간이 오래 걸려 공사 기간이 길어지는데 비하여, 건식 벽체는 이러한 과정이 없기 때문에 공사 기간이 단축되는 효과가 있다. 이에 최근 건축물 분야에서는 시공 용이성, 경제성 등의 측면에서 이러한 건식 벽체를 적용한 설계 및 시공을 다양하게 시도하고 있다. 특히 초고층 아파트의 경우는 공기 단축, 건물 자중의 문제로 습식 벽체보다는 경량인 건식 벽체의 적용이 불가피한 실정이며, 코어 부분을 제외한 대부분의 벽체가 경량 벽체로 시공되고 있다. 그러나 이러한 건식 공법의 경우 부재의 경량화로 인한 내화, 단열, 차음, 내진 성능 등의 저하에 대한 방안이 필요하다.

건식 벽체의 내측에는 내부의 공기층에서 발생하는 공명 현상을 차단하고 단열 성능 등을 개선하는 단열재 등의 내장재가 일반적으로 사용된다. 그러나 기존에 많이 사용되어 온 발포폴리스티렌(EPS)(스티로폼), 발포폴리우레탄, 압출발포폴리스티렌(아이소핑크), 폴리에틸렌 계열의 유기계 단열재는 화재 발생 시 일반 소재와는 다르게 화염확산 속도와 열 발생율이 더 높을 뿐만 아니라, 다량의 유독가스 분출이 발생하여 치명적인 인명 손실 및 재산 손실을 초래하는 문제점을 안고 있다. 또한, 유리면(glass wool), 미네랄울(mineral wool) 등을 주재료로 사용하여 형성된 무기계 단열재는 불연재이고 단열 성능도 우수한 편이나, 인체에 접촉, 흡입될 경우 암을 일으키는 유해 물질이기 때문에 점차 그 사용이 금지되고 있는 추세이다. 또한, 발포 유리를 주제로 사용하여 형성된 무기계 단열재는 단열성은 우수하나 강도가 취약하여 쉽게 깨지기 때문에 그 사용이 극히 제한적이며, 종래 무기계 단열재는 유기계 단열재에 비해 중량이 크며 제조 비용이 높기 때문에 산업 분야에서 널리 이용되지 못하고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0034395호는 내측에 내장재를 구비한 건식 벽체에 대해 기술하고 있으나, 상부 런너 및 하부 런너 사이에 스터드 및 내장재를 삽입한 건식 벽체 시스템의 물리적인 구성을 통해 단열 또는 차음 효과를 향상시킨다는 기재만 있을 뿐, 내장재 조성물의 구체적인 조성에 대해서는 전혀 기재하고 있지 않다. 또한, 칸막이 등의 건식 벽체 구조물은 강도 및 내구성 등의 측면에서 시멘트 보드나 석고 보드와 함께 경량 콘크리트 패널이 사용되기도 하나, 자체 중량의 문제로 시공 및 운반에 있어 불리하고 고층건물에 적용시 시공후 크랙이 발생하거나 별도의 미장공사가 필요하다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0034395호 (2006.04.24)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 벽체 구조물로서 압축 강도, 휨 강도, 인장 강도, 부착 강도 등이 우수한 프리캐스트 형태의 초경량 폴리머 콘크리트를 사용하고, 바람직하게는 충진재로서 초경량 불연성 충진 단열소재 조성물을 사용함으로써, 내화, 단열, 차음, 내진 성능 등이 우수한 조립식 건식 벽체 시스템, 및 이를 이용한 경량 칸막이 등의 일체형 조립식 구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로 평행하게 배치한 마감재 사이에 충진재로서 초경량 불연성 충진 단열소재 조성물을 사용함으로써, 내화, 단열, 차음 성능 등이 우수한 조립식 건식 벽체 시스템, 및 이를 이용한 경량 칸막이 등의 일체형 조립식 구조물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 정면부와 배면부의 중심부가 관통하여 내측에 빈 공간을 형성하고 있는 육면체 형상의 유닛을 하나 이상 구비한 조립식 건식 벽체 시스템으로서, 상기 유닛의 상면부와 하면부 및 좌측면부와 우측면부에 복수개의 체결공을 구비하여 체결부재를 당해 체결공에 삽입 결합함으로써 복수개의 인접 유닛들을 건식으로 체결할 수 있고, 상기 유닛의 정면부, 배면부, 상면부, 하면부, 좌측면부 및 우측면부의 벽체 구조물이 프리캐스트 폴리머 콘크리트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 조립식 건식 벽체 시스템에 있어서, 상기 프리캐스트 폴리머 콘크리트는 폴리우레탄 및 폴리우레탄아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1 수지 20∼70 중량%와, 폴리메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 알키드, 페놀, 불포화폴리에스테르 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2 수지 10∼30 중량%와, 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 실란 화합물을 포함하는 실란코팅제 2∼8 중량%와, 탄산칼슘, 염화칼슘, 수산화칼슘 및 석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 강도증진제 3∼8 중량%와, 질석, 규조토, 고령토, 벤토나이트, 보크사이트, 볼 클레이, 오닉셀, 애터펄자이트, 석영, 유리 버블, 코레실 및 마이크로포러스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기중공체 10∼25 중량%를 포함하는 초경량 폴리머 콘크리트 조성물을 경화하여 얻은 성형품일 수 있다.

또한, 상기 유닛의 내측 빈 공간을 무기 바인더 50∼65 중량%, 실리카계 에어로겔 5∼10 중량%, 실리카계 무기 섬유 2∼5 중량%, 무기 중공체 20∼30 중량% 및 기포제 3∼5 중량%를 포함하는 불연성 충진 단열소재 조성물로 이루어진 충진재로 충진할 수 있다.

또한, 상기 무기 바인더는 액상 규산나트륨 50∼80 중량%, 염산 수용액 5∼10 중량%, 시트르산 수용액 5∼15 중량%, 인산수소알루미늄 수용액 5∼15 중량% 및 염화아연 수용액 5∼10 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무기 바인더는 3 중량% 이하의 경질 탄산칼슘 또는 무기 발수제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 불연성 충진 단열소재 조성물은 충격보강제, 향균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료, 불투명화제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유닛의 내측 빈 공간에는 조명기구를 구비할 수 있다.

또한, 상기 유닛의 정면부 및 배면부의 노출 표면에는 석고 보드, MGO 보드, CRC 보드 및 불연성 보드로 이루어진 군에서 선택된 마감재를 부착할 수 있다.

또한, 상기 마감재의 표면은 전사 코팅, 하이글로시 코팅, UV 코팅 및 HPL 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 코팅 처리되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 서로 평행하게 배치한 마감재 사이에, 무기 바인더 50∼65 중량%, 실리카계 에어로겔 5∼10 중량%, 실리카계 무기 섬유 2∼5 중량%, 무기 중공체 20∼30 중량% 및 기포제 3∼5 중량%를 포함하는 불연성 충진 단열소재 조성물로 이루어진 충진재로 충진하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 마감일체형 조립식 구조물은 상기 조립식 건식 벽체 시스템을 스터드에 설치함으로써 이루어진다. 상기 마감일체형 조립식 구조물에 있어서, 상기 구조물은 칸막이일 수 있다.

본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템 및 이를 이용한 마감일체형 조립식 구조물에 의하면, 유닛의 벽체 구조물로서 프리캐스트 형태의 경량 폴리머 콘크리트를 사용하고, 벽체 구조물 내에 삽입된 체결구를 통해 유닛들간의 수직적, 수평적 맞춤 결합이 용이하며 건식으로 조립하므로, 습식으로 시공하는 벽돌 또는 시멘트 블록에 비해 빠르고 효율적으로 벽체 시스템을 완성할 수 있으며, 건축물의 공기 단축과 노무비 절감의 효과가 크다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 경량 폴리머 콘크리트의 벽체 구조물을 사용하고, 체결구를 통해 유닛들을 맞춤 결합하여 견고하고 구조적으로 안정적이기 때문에, 지진 등 반복되는 복합하중을 흡수하고 충격을 완화할 수 있어 건축물 벽체 및 구조물에 우수한 내진 성능을 부여할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 유닛 내측의 빈 공간에 충진재로서 불연성 충진 단열소재를 이용하여 충진함으로써, 벽체의 내화, 단열, 차열, 차염, 차음 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 공장에서 대량 생산된 프리캐스트 형태의 경량 폴리머 콘크리트 벽체 구조물을 체결구를 통해 간단히 시공할 수 있어 하절기와 동절기 등 작업 환경이 열악한 조건에서도 적은 인력으로 쉽게 조립하여 벽체를 형성할 수 있으며, 해체도 용이하여 유닛의 재사용이 가능하고 이동이 자유롭다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 유닛의 정면부과 배면부에 각종 건축 내외장재, 장식재 등의 마감재를 부착하여 일체형 벽체 시스템으로 할 경우, 건축물 벽체의 내외장을 한번의 공정으로 모두 해결할 수 있으므로 공기 단축과 원가 절감이 동시에 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 유닛의 각종 마감을 통해 칸막이 등 각종 구조물을 용이하게 제작하여 건축물의 다양한 용도에 대응할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 유닛 내측의 빈 공간에 충진재 대신 조명기구를 설치하는 경우 조명 벽체로서의 활용도 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 충진재가 내측에 충진된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 충진재가 내측에 충진되지 않은 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛에 조명기구를 설치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마감재가 외측에 부착된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 수평적, 수직적 체결 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 체결 후의 조립 상태를 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마감일체형 조립식 칸막이를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 마감일체형 조립식 칸막이를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템 및 이를 이용한 조립식 구조물은 건축법, 건축법 시행령, 건축법 시행규칙, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙, 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙, 건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙, 건축물의 에너지절약 설계기준, 건축물 에너지효율등급 인증에 관한 규칙, 주택건설기준 등에 관한 규정, 벽체의 차음구조 인정 및 관리기준 등에 의거하여 설계되며, 상기 벽체 시스템 및 구조물이 갖는 내화, 단열, 차열, 차염, 차음, 내진 성능 등 또한 상기 기준에 따라 평가 및 설계한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 조립식 건식 벽체 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 충진재가 내측에 충진된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도를 나타낸다.

구체적으로, 도 1에서 조립식 건식 벽체 시스템 유닛(100)은 정면부(110)와 배면부(120)의 중심부가 관통하여 내측에 빈 공간을 형성하고 있는 육면체 형상을 하고 있다. 상기 유닛의 벽체 구조물을 구성하는 정면부(110), 배면부(120), 상면부(130), 하면부(150), 좌측면부(160) 및 우측면부(140)의 두께는 특별히 제한은 없으나, 벽체 구조물의 강성 유지를 위해 2cm 이상이 바람직하고, 2∼5cm가 더욱 바람직하며, 2∼3cm가 특히 바람직하다. 체결부재가 삽입 결합되는 상기 체결공(170) 구간은 보다 높은 강성 유지를 위해 4cm 이상으로 할 수 있으며, 4∼7cm가 바람직하고, 4∼5cm이 특히 바람직하다. 또한, 상기 벽체 구조물의 폭은 내화, 단열, 차음 성능 등을 고려하여 2∼15cm가 바람직하나, 본 발명에 따른 불연성 단열소재 조성물로 이루어진 충진재를 사용하는 경우에는 2∼10cm, 더욱 바람직하게는 5∼10cm로 하더라도 우수한 내화, 단열, 차음 성능 등을 나타낸다.

본 발명에서 상기 유닛(100)의 정면부(110), 배면부(120), 상면부(130), 하면부(150), 좌측면부(160) 및 우측면부(140)의 벽체 구조물은 프리캐스트 형태의 경량 콘크리트이면 제한은 없으나, 바람직하게는 압축 강도, 휨 강도, 인장 강도, 부착 강도 등이 우수한 프리캐스트 형태의 초경량 폴리머 콘크리트(이하, '프리캐스트 폴리머 콘크리트'라고 하는 경우가 있음)를 사용한다.

여기서 프리캐스트 폴리머 콘크리트란 폴리우레탄 및 폴리우레탄아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1 수지 20∼70 중량%와, 폴리메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 알키드, 페놀, 불포화폴리에스테르 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2 수지 10∼30 중량%와, 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 실란 화합물을 포함하는 실란코팅제 2∼8 중량%와, 탄산칼슘, 염화칼슘, 수산화칼슘 및 석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 강도증진제 3∼8 중량%와, 질석, 규조토, 고령토, 벤토나이트, 보크사이트, 볼 클레이, 오닉셀, 애터펄자이트, 석영, 유리 버블, 코레실 및 마이크로포러스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기중공체 10∼25 중량%를 포함하는 초경량 폴리머 콘크리트 조성물을 경화하여 얻은 성형품을 말한다.

본 발명에서 상기 초경량 폴리머 콘크리트 조성물을 경화하여 얻어지는 프리캐스트 폴리머 콘크리트 벽체 구조물은 50∼90MPa, 바람직하게는 65∼90MPa의 압축강도, 15∼25MPa, 바람직하게는 20∼25MPa의 휨강도, 8∼20MPa, 바람직하게는 12∼20MPa의 인장강도, 및 5∼6MPa, 바람직하게는 5.3∼6MPa의 부착강도 등의 뛰어난 물성을 나타내며, 무기중공체의 함유량에 따라 그 비중이 0.5∼0.8, 바람직하게는 0.6∼0.65를 나타낸다.

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물은 통상의 폴리머 콘크리트 조성물의 제조 방법에 따라 제조할 수 있으며, 건조 혼합물, 용액, 분산액, 현탁액, 슬러리, 페이스트, 건조되거나 경화된 생성물, 다층 복합체 등의 형태를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물을 다양한 물품이 되도록 성형하거나 다양한 물품 상에 도포하거나 다양한 물품 내로 혼입시킬 수 있다. 상기 성형품 등은 종래의 콘크리트 조성물을 사용하여 제조되는 모든 물품을 포함하며, 각종 토목 및 건축 구조물, 수중 및 해양 구조물, 원자력 및 발전시설 구조물, 핵폐기물 처리 구조물, 프리캐스트 구조물, 염해방지 구조물, 보다 구체적으로는 고층 또는 초고층 건축물의 슬래브, 도로교 상판, 철도 슬래브, 고탄성 철도 침목, 터널 그라우팅, 층간 소음재, 냉동 및 저장창고 단열 바닥재, 고단열 PC벽체 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 성형 방법 또는 도포 방법 등에 대해서도 당해 분야에서 통상 사용되는 방법을 사용할 수 있다.

이하에서는 상기 폴리머 콘크리트 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 보다 상세히 설명한다.

(제1 수지)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 상기 제1 수지는 상기 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 주원료가 되는 물질로 폴리우레탄, 폴리우레탄아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 일반적으로 경량 콘크리트에 사용되는 불포화폴리에스테르계 수지가 갈라짐 현상을 보이는 것과는 대조적으로, 우레탄계 수지의 경우에는 우레탄의 탄성력으로 인해 갈라짐을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 수지는 20∼80 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 50∼60 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.

상기 폴리우레탄은 알코올기와 이소시안산기의 결합으로 만들어진 우레탄결합을 가지는 모든 고분자 화합물을 포함하며, 합성섬유로 만들어진 스판덱스나 우레탄계 합성고무뿐만 아니라 폴리우레탄에 기포가 들어있는 우레탄폼을 포함한다. 상기 우레탄계 합성고무에는 폴리에스테르계와 폴리에테르계가 있으며, 폴리에스테르계는 프로필렌글리콜과 에틸렌글리콜을 아디프산과 반응시켜 폴리에스테르로 만들고, 양단에 히드록시기를 가진 분자량 3,000까지의 것을 나프탈렌-1,5-다이아이소사이안산으로 우레탄화시켜 고분자로 만든 것이며, 폴리에테르계는 산화프로필렌에 산화에틸렌을 섞은 폴리에테르의 말단 히드록시기를 톨루일렌다이아이소사이안산과 반응시켜 고분자량의 폴리우레탄으로 만든 것이다.

상기 폴리우레탄아크릴레이트는 상기 폴리우레탄에 아크릴레이트기를 도입하여 제조될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 폴리우레탄아크릴레이트는 아크릴에스테르의 중합체, 에틸아크릴레이트와 클로로에틸비닐에테르의 혼성중합체, 에틸 또는 뷰틸아크릴레이트와 아크릴로나이트릴의 혼성중합체 등을 포함한다. 상기 폴리우레탄아크릴레이트는 고온에서도 내유성 및 내열성이 매우 우수하므로, 본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 제1 수지로서 적합한 성질을 나타낸다.

또한, 상기 폴리우레탄 또는 폴리우레탄아크릴레이트는 기능성 공중합체를 포함한다. 폴리우레탄 또는 폴리우레탄아크릴레이트 기능성 공중합체는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머와 불소계 아크릴 단량체를 포함하여 공중합하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 필요에 따라 라디칼 중합이 가능한 1종 이상의 단량체를 더 포함하여 공중합될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 경도가 우수한 폴리우레탄 또는 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머와 표면에너지가 낮은 불소계 아크릴레이트 단량체를 라디칼 용액중합법을 이용하여 공중합체로 제조하는 것도 가능하며, 제조된 수지는 하나의 공중합체에 내스크래치성과 방오성 및 부착성을 동시에 갖는다.

상기 폴리우레탄 또는 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머는 본 기술분야에서 알려진 방법으로 제조되거나 상용화된 것을 이용할 수 있다. 폴리올과 디이소시아네이트 화합물을 중합시켜 이소시아네이트 말단 폴리우레탄 프리폴리머를 얻은 후에 이소시아네이트 말단 폴리우레탄 프리폴리머를 히드록시기와 아크릴기를 둘 다 분자내에 갖는 비닐 단량체와 반응시켜 아크릴레이트로 말단 캡핑(endcapping)하여 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머를 제조할 수 있다. 여기서, 상기 디이소시아네이트로는 한정되지 않으나, 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 디페닐디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌디이소시아네이트, 4,4-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트 중에서 하나 이상 선택될 수 있다. 상기 폴리올로는 한정되지 않으나 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리카보네이트, 폴리카프로락톤, 폴리에스테르, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 트리메티로프로판, 펜타에리트리톨 중에서 하나 이상 선택될 수 있다. 히드록시기와 아크릴기를 둘 다 분자내에 갖는 비닐 단량체의 예로는 한정되지 않으나 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시메틸아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, ε-카프로락톤-β-히드록시에틸아크릴레이트 중에서 하나 이상 선택되어 사용될 수 있다.

(제2 수지)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 상기 제2 수지는 폴리메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 알키드, 페놀, 불포화폴리에스테르 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 수지는 10∼30 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 15∼20 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.

상기 폴리메틸메타크릴레이트는 폴리메틸메타크릴레이트와 가교화된 아크릴 입자를 포함한다. 또한, 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트의 단독중합체 또는 공중합체가 될 수 있다. 상기 메틸메타크릴레이트의 공중합체는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분과 메틸메타크릴레이트를 중합한 공중합체일 수 있다. 여기서, 상기 공중합체를 이루는 코모노머들의 조성비는 메틸메타크릴레이트를 주요성분으로 사용하는 범위에서는 크게 제한을 받지 않지만, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 80∼99 중량%와 코모노머 1∼20 중량%의 비로 중합할 수 있다. 더욱 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 85∼97 중량%와 코모노머 3∼15 중량%의 비로 중합하는 것이 내열성 및 내스크래치 특성이 상실되지 않으므로 바람직하다.

본 발명에 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 60,000 내지 150,000이며, 더욱 바람직하게는 70,000 내지 130,000일 수 있다. 상기 폴리메틸메타크릴레이트의 중량 평균 분자량이 150,000을 초과하는 경우 충격강도는 양호하나 폴리메틸메타크릴레이트의 용융점도의 상승으로 인해 상기 폴리메틸메타크릴레이트의 가공에서 문제가 발생한다. 반면 상기 폴리메틸메타크릴레이트의 중량 평균 분자량이 60,000 미만일 경우에는 폴리메틸메타크릴레이트의 용융점도가 양호하여 상기 폴리메틸메타크릴레이트의 가공성은 양호하나 충격강도와 인장강도 등의 기계적 물성이 현저하게 저하된다.

상기 알키드는 다염기산, 다가알코올 및 유지나 지방산을 혼합하여 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 다염기산은 지방족, 방향족, 포화지환족, 불포화탄산, 에스테르화 가능한 유도체 등을 포함하고, 그 함유량은 상기 알키드에 대하여 1∼20 중량%, 바람직하게는 3∼8 중량%이다. 다염기산의 함유량이 1 중량% 미만이면 경도 및 점도가 낮아지며, 20 중량%를 초과하면 경도가 높아지고 작업성이 떨어지는 경향이 있다.

상기 알키드의 제조를 위해 사용되는 다가알코올의 예로는 에틸렌글리콜, 1,3 또는 1,2-프로판디올, 1,4, 1,3 또는 1,2-부탄디올, 2-에틸프로판디올-1,3, 2-에틸헥산디올-1,3, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4 또는 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-비스-히드록실메틸-사이클로헥산, 또는 아디픽산-비스-에틸렌글리콜에스테르 같은 알코올 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 다가알코올은 알키드계 수지에 대하여 7∼20 중량%, 바람직하게는 12∼16 중량%로 사용되며, 7 중량% 미만이면 유연성이 떨어지고, 점도가 높아 작업성이 떨어질 수 있다. 반대로 20 중량%를 초과하면 경도 및 점도가 낮아지며 건조가 느려진다.

상기 알키드의 제조를 위해 사용되는 지방산은 식물성과 동물성 오일, 코코넛(coconut), 리시너스(ricinus), 오동나무(tung), 올리브(olive), 대두, 면실, 사플라워(saflower), 디히드레이트 카본 오일 같은 것의 지방과 지방산, 돈유, 우지, 트레인(trane), 탈오일 지방산(tofa), 천연불포화 오일로 이성체(isomer)의 결합으로 만들어진 합성 지방산을 포함한다. 많이 사용되는 포화 지방산은 코코넛 지방산으로 1-에틸헥산 산과 3,4,4,-트리메틸올헥산 산이 있고, 팔미틱 산, 스테아릭 산, 합성포화 가지 지방산 등이 있다. 상기 지방산 또는 오일의 사용량은 알키드에 대하여 10∼70 중량%, 바람직하게는 20∼50 중량%이며, 10 중량% 미만이면 유연성이 떨어지고, 점도가 높아지며, 반응 시 겔화가 되기 쉽다. 70 중량% 초과시에는 경도 및 점도가 낮아지며 내수성의 문제를 유발할 수 있다.

상기 페놀은 페놀과 포름알데히드를 가열축합시킨 열경화성의 합성수지를 포함하고, 페놀, o, m 또는 p-크레졸, 2,4-자일레놀, 3,4-자일레놀, 2,5-자일레놀, 카르다놀, p-tert-부틸 페놀, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-브로모-4-하이드록시페닐)-프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-클로로-4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)-메탄, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 리조시놀, 하이드로퀴논 및 이의 유사물을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 불포화폴리에스테르는 불포화 다염기산과 다가알코올을 축합반응하고, 스틸렌과 같은 중합성 불포화단량체와 경화제를 첨가하여 중합시키면 가교반응에 의하여 제조될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 폴리비닐알코올은 일반적으로 폴리아세트산비닐 등을 가수분해하여 얻을 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 폴리비닐알코올은 에틸렌-비닐알코올 공중합체나 부분 비누화 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등의 비닐알코올과, 비닐알코올과 공중합 가능한 모노머의 공중합체를 포함한다. 또한, 일부에 카르복실산 등이 도입된 변성 폴리비닐알코올을 포함한다. 본 발명에서 이들 폴리비닐알코올은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(실란코팅제)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 실란코팅제는 미세입자를 코팅하는 역할을 한다. 상기 실란코팅제는 2∼8 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 2∼5 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.

상기 실란코팅제는 실란 화합물을 포함할 수 있다. 실란은 가장 간단한 실리콘 단량체로 동일 분자중에 유기재료와 화학 결합하는 유기관능기와 무기재료와 반응할 수 있는 가수분해기를 가지고 있어 유기재료와 무기재료를 결합시키는 기능을 할 수 있다. 이를 통하여 본 발명의 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 기계적 강도, 내수성, 접착성 등의 품질 개량을 일으키며, 표면 코팅을 통한 내마모성과 내후성이 증가하고, 전기적 성질 및 물리적 강도를 개선시킬 수 있다. 상기 실란 화합물은 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 클로로 실란, 실라잔 등을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

(강도증진제)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 강도증진제는 상기 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 초기 압축강도 등을 향상시키는 역할을 한다. 상기 강도증진제는 3∼8 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 3∼5 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 강도증진제로는 탄산칼슘, 염화칼슘, 수산화칼슘, 석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탄산칼슘 및 석고는 조성물의 조직간 공극을 채워주는 공극 메꿈재로서, 결합 조직을 치밀하게 하여 압축강도를 향상시킨다. 수산화칼슘은 포졸란 반응을 통하여 결합 조직의 고성능화(고강도, 고내구성, 고밀도)를 확보할 수 있도록 하는 기능을 하며, 염화칼슘은 조성물의 결합 반응을 촉진시키는 기능을 한다.

(무기중공체)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 무기중공체는 상기 초경량 폴리머 콘크리트 조성물의 경량화를 촉진시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무기중공체는 내부가 비어 있는 중공 구조의 미립자로서, 본 명세서에서 사용하는 용어 "중공"은 껍질을 이루는 무기 복합체에 의해 둘러싸인 내부의 빈 공간을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 무기중공체는 10∼25 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하고, 10∼20 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 미크론 단위의 다공성인 것이 바람직하다.

본 발명의 무기중공체로는 질석(vermiculite), 규조토(diatomite), 고령토(kaolin), 벤토나이트(bentonite), 보크사이트(bauxite), 볼 클레이(ball clay), 오닉셀(onyxell), 애터펄자이트(attapulgite), 석영(quartz), 유리 버블(glass bubble), 코레실(koresil) 및 마이크로포러스(microporous)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 무기중공체는 실란 화합물로 코팅 처리된 무기중공체를 포함한다. 상기 실란 화합물로 코팅 처리된 무기중공체는 표면 코팅 효과로 인해 입자의 표면을 강화할 뿐만 아니라 조성물 제조 시 무기중공체의 중공으로 수지 입자가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 실란 화합물은 상기 실란코팅제로서 사용되는 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 클로로 실란, 실라잔 등을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

(첨가제)

본 발명에 따른 초경량 폴리머 콘크리트 조성물은 목적 및 용도에 따라 충격보강제, 향균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료 및 불투명화제 등의 첨가제를 포함할 수 있으며, 그 사용량에는 한정은 없으나 0.01∼10 중량%, 바람직하게는 0.05∼10 중량%가 될 수 있다.

한편, 도 1에서의 조립식 건식 벽체 시스템 유닛은 내측의 빈 공간에 충진재가 충진된 형태이다. 이하에서는 상기 불연성 충진 단열소재 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 상세히 설명한다.

(무기 바인더)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물에 포함되는 무기 바인더는 조성물의 성분들을 결합시키고 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 무기 바인더로는 규산나트륨, 규산칼륨과 같은 규산염 물질로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 또한 도포되어 건조된 규산염이 대기 중의 수분이나 물과 반응하여 다시 녹게 되는 것을 방지하기 위하여 첨가제가 포함될 수 있다. 이때 첨가제로는 황산, 염산, 인산, 아세트산 등의 산과 탄산칼슘, 질산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘, 수산화칼숨 등과 같은 알칼리 토금속이 포함될 수 있다. 또한 필요에 따라서 제올라이트, 퍼라이트, 카본 등이 포함될 수도 있다.

상기 무기 바인더는 액상 규산나트륨, 염산 수용액, 시트르산 수용액, 인산수소알루미늄 수용액 및 염화아연 수용액을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 액상 규산나트륨 50∼70 중량%, 염산 수용액 5∼10 중량%, 시트르산 수용액 5∼15 중량%, 인산수소알루미늄 수용액 5∼15 중량% 및 염화아연 수용액 5∼10 중량%의 범위로 구성되는 것이 좋다.

또한, 상기 무기 바인더에 3 중량% 이하의 경질 탄산칼슘 및/또는 3 중량% 이하의 무기 발수제를 포함할 수 있다.

(실리카 에어로겔)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물에 포함되는 실리카 에어로겔은 확산된 기공을 바탕으로 내화 및 단열성을 증진시키는 역할을 한다.

에어로겔은 기공율이 90% 이상이고, 비표면적이 수백 내지 1500m²/g 정도인 투명한 극저밀도의 첨단소재이다. 이러한 다공성 에어로겔은 극저유전체, 촉매, 전극소재, 방음재 등의 분야에 응용이 가능하며, 특히 실리카 에어로겔은 높은 투광성과 낮은 열전도도를 특성으로 하기 때문에 투명 단열재로의 높은 잠재력을 갖고 있을 뿐만 아니라 냉장고, 자동차, 항공기 등에 사용될 수 있는 매우 효율적인 초단열체이다. 실리카 에어로겔은 습윤겔의 구조를 변형 없이 그대로 건조시켜 얻어질 수 있으며, 80∼99.87%의 기공율과 1∼50nm의 기공 크기를 갖는 비표면적이 매우 큰 물질이다.

그러나 실리카 에어로겔은 수분을 흡수하면 겔 구조 특성 및 물성이 저하되기 때문에 표면을 소수화 처리하여 영구적인 소수성을 갖는 실리카 에어로겔을 제조해야만 하는 문제점을 안고 있다. 소수성 에어로겔은 분말, 입자상 등으로 제조되며 에어로겔 자체가 소수성이 강하여 일반 접착제와는 접착이 불가능하여 공간을 형성하고 공간에 에어로겔을 충진하는 방법으로 사용되거나 분말을 함침시킨 부재로 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 실리카 에어로겔은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 제조 및 사용되는 실리카 에어로겔 모두를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 소듐 실리케이트를 포함할 수 있다. 또한, 소수성과 표면의 강도를 증진시키기 위해 실란을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 실리카 에어로겔은 5∼10 중량%로 포함되는 것이 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.

(실리카계 무기 섬유)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물에 포함되는 실리카계 무기 섬유는 상기 실리카 에어로겔을 안착시키는 역할을 한다.

무기 섬유로는 유리 섬유, 록울, 슬래그 섬유, 금속 섬유 등이 있으며, 보통의 유기섬유에 비하여 내열성이 커서 내열, 방열, 방음재료 등에 널리 쓰이고 있다.

본 발명에서는 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 탄소 등 내열성이 뛰어난 세라믹스 섬유나 금속 섬유, 탄소 섬유, 규산염 섬유(유리 섬유, 암석 섬유, 실리카 섬유, 세라믹 섬유) 및 티탄산칼륨 섬유 등 기능성 무기 섬유 등이 사용될 수 있으며, 실리카계 무기 섬유인 것이 바람직하다. 상기 무기 섬유는 2∼5 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.

(무기 중공체)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물에 포함되는 무기 중공체는 실리카 에어로겔과 실리카계 무기 섬유가 배합된 쉘부를 형성하여 다공성 3차원 조성물을 구성하는 역할을 한다.

본 발명의 일 관점에 따른 무기 중공체는 내부가 비어 있는 중공 구조의 미립자로서, 본 명세서에서 사용하는 용어 "중공"은 껍질을 이루는 무기 복합체에 의해 둘러싸인 내부의 빈 공간을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

상기 무기 중공체로는 질석(vermiculite), 규조토(diatomite), 고령토(kaolin), 벤토나이트(bentonite), 보크사이트(bauxite), 볼 클레이(ball clay), 오닉셀(onyxell), 애터펄자이트(attapulgite), 석영(quartz), 유리 버블(glass bubble), 코레실(koresil)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

구체적으로 무기 중공체는 20∼30 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 미크론 단위의 다공성인 것이 바람직하다.

(기포제)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물에 포함되는 기포제는 기포를 형성하여 표면 장력을 저하시키고 기공을 생성하는 역할을 한다.

기포의 생성 및 성장은 액체의 표면적이 확대되는 것이므로 기포제는 표면 장력을 저하시킬 수 있다. 또한 기포제를 통해 형성된 기포에는 기공이 형성되어 있어 단열효과가 극대화된다. 본 발명에서 기포제는 합성수지, 고무 등에 녹여서 가열에 의해 기체를 발생시키는 물질인 발포제를 포함하는 개념이다. 기포제로는 비누, 로트유, 사포닌, 합성세제 등의 계면활성제 뿐만 아니라 계란 흰자위 등의 단백질, 탄산수소나트륨, 탄산암모늄, 다이아조아미노벤젠 등이 사용될 수 있으나, 클로즈드 셀(closed cell) 형태의 독립형 기포제가 바람직하다.

구체적으로 기포제는 3∼5 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.

(첨가제)

본 발명에 따른 불연성 충진 단열소재 조성물은 목적 및 용도에 따라 충격보강제, 향균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료, 불투명화제 등의 첨가제를 포함할 수 있으며, 그 사용량에는 제한은 없으나 0.01∼10 중량%, 바람직하게는 0.05∼10 중량%가 될 수 있다.

(불연성 충진 단열소재 조성물의 제조 방법)

본 발명의 불연성 충진 단열소재 조성물은, (a) 무기 바인더를 제조하는 단계; (b) 상기 무기 바인더 50∼65 중량%에 실리카 에어로겔 5∼10 중량%를 혼합하는 단계; (c) 실리카계 무기 섬유 2∼5 중량%를 혼합하는 단계; (d) 다공성 무기 중공체 20∼30 중량%를 혼합하는 단계; 및 (e) 실란을 첨가한 기포제 3∼5 중량%를 혼합하는 단계; (f) 혼합된 전체 조성물을 200rpm 이상의 고속 거품믹서기로 10∼30분간 믹싱하는 단계를 포함하며, 바람직하게는 (g) 충격보강제, 향균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료, 불투명화제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계를 더 포함하는 제조 방법을 통해 제조할 수 있다. 제조된 조성물은 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 전용 충진건을 사용하여 상기 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 내측 빈 공간에 충진할 수 있다.

또한, 상기 조성물은 건조 혼합물, 용액, 분산액, 현탁액, 슬러리, 페이스트, 건조되거나 경화된 생성물, 다층 복합체 등의 형태를 가질 수 있으며, 다양한 물품이 되도록 성형하거나 다양한 물품 상에 도포하거나 다양한 물품 내로 혼입시킬 수 있다. 상기 성형 방법 등에 대해서는 당해 분야에서 통상 사용되는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 충진재로서 상기 불연성 충진 단열소재 조성물을 기존의 발포폴리스티렌(EPS)(스티로폼), 발포폴리우레탄, 압출발포폴리스티렌(아이소핑크), 폴리에틸렌, 부직포, 플라스틱 허니컴, 기타 섬유 계열의 유기계 단열재 또는 유리면, 미네랄울, 금속 허니컴 등의 무기계 단열 및 차음 소재에 도포하거나 함침하여 제작한 패드를 사용할 수도 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 충진재가 내측에 충진되지 않은 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 I-I'선에 따른 단면도를 나타낸다.

여기서는 충진재(180)가 유닛(100)의 내측 빈 공간에 충진되지 않는다는 점을 제외하고, 도 1에서 정면부(110)와 배면부(120)의 중심부가 관통하여 내측에 빈 공간을 형성하고 있는 육면체 형상의 유닛을 하나 이상 구비한 조립식 건식 벽체 시스템으로서, 상기 유닛의 상면부(130)와 하면부(150) 및 좌측면부(160)와 우측면부(150)에 복수개의 체결공(170)을 구비하여 체결부재를 당해 체결공(170)에 삽입 결합함으로써 복수개의 인접 유닛들을 건식으로 체결할 수 있고, 상기 유닛의 정면부(110), 배면부(120), 상면부(130), 하면부(150), 좌측면부(160) 및 우측면부(150)의 벽체 구조물이 프리캐스트 형태의 초경량 콘크리트로 이루어진다는 점은 동일하므로 도 2의 조립식 건식 벽체 시스템 유닛에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 4는 도 2에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛에 조명기구를 설치한 상태를 나타내는 단면도를 나타낸다.

구체적으로, 도 2에 도시된 충진재가 충진되지 않은 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 내측 빈 공간에, 바람직하게는 상면부(130), 하면부(150), 좌측면부(160) 및 우측면부(140) 중 어느 하나 이상, 더욱 바람직하게는 상면부(130) 및/또는 하면부(150)의 표면에 조명기구(210)가 설치될 수 있다. 상기 조명기구는 광원을 갖는 것이라면 특별히 제한이 없으나, 바람직하게는 LED 조명이다. 이 경우, 상기 유닛의 정면부(110) 및/또는 배면부(120)의 표면 노출부에 부착하는 마감재로서 상기 조명기구(210)의 빛이 투과될 수 있는 유리판 등의 투명 또는 반투명 재질의 판이 구비될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마감재가 외측에 부착된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도를 나타낸다.

구체적으로, 상기 마감재(190)는 내벽 또는 외벽 마감재로서 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 석고 보드, MGO 보드, CRC 보드 및 불연성 보드 중의 하나를 사용할 수 있다. 상기 마감재(190)는 조립식 건식 벽체 시스템 유닛(100)의 정면부(110) 및/또는 배면부(120)의 외부 표면에 부착될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이한 보드를 사용할 수 있다. 또한, 상기 마감재(190)은 필요에 따라 상기 보드를 1장만 부착하거나, 2장을 겹쳐 부착할 수도 있으나, 본 발명에 따른 불연성 충진 단열소재 충진재를 사용하는 경우 상기 보드를 1장만 부착하더라도 충분한 내화성, 단열성 및 차음성을 나타낸다. 상기 마감재(190)의 두께는 내벽 또는 외벽 마감재 등 특성에 따라 2∼10mm, 바람직하게는 3∼6mm 또는 5∼10mm, 바람직하게는 6∼8mm 등 제한 없이 선택 가능하다.

상기 석고 보드는 짚섭 보드라고도 하며, 소석고에 펄라이트 등의 경량재를 물로 반죽한 것을 두껍게 잘라 압축 성형한 것을 말하며, 방부ㆍ방화성이 크며, 흡습성이 적다. MGO 보드는 마그네슘 보드라고도 하며, 친환경 소재인 천연 마그네슘을 이용하여 제작할 수 있다. MGO 보드는 전자파 차단이나 습기에 강하며, 불연성 소재로서 화재예방의 효과가 크다. CRC 보드는 콘크리트 보드라고도 하며, 셀룰로오스 섬유, 시멘트, 규사분을 넣어 혼합한 제품을 합판 두께로 만들어 고압의 증기솥에서 가열시켜 만든 제품이다.

상기 마감재(190) 설치후에는 마감재(190) 표면에 벽지, 페인트, 코팅 등 통상적인 마감 처리를 제한없이 할 수 있으며, 최종 마감 처리를 함으로써 건식 벽체의 시공을 완료하게 된다. 코팅의 경우 전사 코팅, 하이글로시 코팅, UV 코팅 및 HPL(High Pressure Laminate) 코팅을 할 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 수평적, 수직적 체결 상태를 나타내는 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 체결 후의 조립 상태를 나타내는 개념도이다.

구체적으로, 예를 들면 체결부재(172)를 1자형 브라켓(173)을 통해 인접하는 조립식 건식 벽체 시스템 유닛(100)의 체결공(171a, 171b)에 삽입 결합함으로써 상기 유닛들을 조립하여 하나의 벽체 시스템으로 할 수 있다. 또한, 유닛들이 직각을 이루는 부분에서는 상기 1자형 브라켓(173) 대신에 L자형 브라켓(174)를 이용하여 유닛들을 조립할 수 있다. 상기 체결부재(172)는 바람직하게는 볼트이나 유닛들을 체결할 수 있는 수단이라면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 유닛들의 상하좌우 체결을 통해 도 7과 같은 조립식 건식 벽체 시스템을 제작할 수 있다. 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템은 개별 벽체에 요구되는 내화, 단열, 차열, 차염, 차음 성능 등을 고려하여 상기 유닛들을 상하좌우 체결을 통해 일렬로 배열하여 한겹의 유닛 층으로 제작할 수도 있고, 각 유닛의 정면부와 배면부도 서로 맞닿게 하여 복수겹의 유닛 층으로 제작할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마감일체형 조립식 칸막이를 나타내는 사시도이다.

구체적으로, 복수개의 상기 조립식 건식 벽체 시스템 유닛(100)을 스터드(220)에 설치하고, 마감재(230)을 유닛(100) 및 스터드(230)의 외부 표면에 부착함으로써 마감일체형 조립식 칸막이를 제작할 수 있다. 도 8의 마감일체형 조립식 칸막이에서는 각 유닛(100)의 내측 빈 공간이 충진재(180)으로 충진된 상태이며, 체결부재(172)를 브라켓(173)을 통해 체결공(170)에 삽입 결합된 상태이다.

상기 스터드(220)는 벽이나 칸막이를 만들 때의 수직 골격을 이루는 부재로서 목재나 금속으로 이루어지며, 본 발명에서는 런너와 같은 경량 철골재로 이루어지는 스틸 스터드인 것이 바람직하다. 또한, 스터드(220)는 1개 이상이 설치될 수 있으며, 2개 이상의 스터드(220)가 설치되는 경우에는 일정한 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다. 일정 간격을 두고 설치되는 스터드(220)는 하나씩 설치될 수도 있으며, 2개의 스터드(220)가 한 쌍을 이루어 설치될 수 도 있다.

상기 마감재(230)은 도 5에서의 마감재(190)과 동일하다. 구체적으로 마감재(230)은 내벽 또는 외벽 마감재로서 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 상기 석고 보드, MGO 보드, CRC 보드 및 불연성 보드 중의 하나를 사용할 수 있으며, 서로 동일하거나 상이한 보드를 사용할 수 있다. 또한, 상기 마감재(230)은 필요에 따라 상기 보드를 1장만 부착하거나, 2장을 겹쳐 부착할 수도 있으나, 본 발명에 따른 불연성 충진 단열소재 충진재를 사용하는 경우 상기 보드를 1장만 부착하더라도 충분한 내화성, 단열성 및 차음성을 나타낸다.

상기 마감재(230) 설치후에는 마감재(230) 표면에 벽지, 페인트, 코팅 등 통상적인 마감 처리를 제한없이 할 수 있으며, 최종 마감 처리를 함으로써 건식 벽체의 시공을 완료하게 된다. 코팅의 경우 전사 코팅, 하이글로시 코팅, UV 코팅 및 HPL(High Pressure Laminate) 코팅을 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 조립식 건식 벽체 시스템 유닛의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 마감일체형 조립식 칸막이를 나타내는 사시도이다.

구체적으로, 도 9의 조립식 건식 벽체 시스템 유닛(300)은 마감재(310) 사이에 상기 불연성 충진 단열소재 조성물로 충진된 충진재(330)를 구비한다. 도 9에 있어서 마감재(310)는 전술한 상기 마감재(190, 230)와 동일하며, 충진재(330)는 전술한 상기 충진재(180)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 10의 마감일체형 조립식 칸막이는 조립식 건식 벽체 시스템 유닛으로 도 9의 유닛(300)이 사용된다는 점만 상이하고, 전술한 상기 마감재(230)와 동일한 마감재(340)가 사용되며, 코팅 등의 마감 처리도 동일하다.

이하, 실시예 및 시험예에 의하여 본 발명에 따른 조립식 건식 벽체 시스템의 벽체 구조물로서 사용되는 프리캐스트 폴리머 콘크리트 및 충진재를 구성하는 불연성 충진 단열소재 조성물에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

본 발명에 따른 조립식 벽체 시스템 유닛의 벽체 구조물로서 사용되는 프리캐스트 형태의 초경량 폴리머 콘크리트를 제조하기 위해, 우선 제1 수지 54 중량%, 제2 수지 19 중량%, 실란 코팅제 5 중량%, 강도 증진제 5 중량%, 무기 중공체 15 중량% 및 첨가제 2 중량%의 배합비율로 혼합하여 초경량 폴리머 콘크리트 조성물을 준비하였다. 얻어진 콘크리트 조성물은 압축강도가 90MPa, 휨강도가 25MPa, 인장강도가 20MPa, 부착강도가 6.0MPa의 우수한 물성을 나타냈다. 상기 콘크리트 조성물을 내측에 빈 공간을 갖도록 프리캐스트 성형하여 조립식 벽체 시스템 유닛의 벽체 구조물로 제작하였다.

이어서, 무기 바인더 60 중량%, 실리카계 에어로겔 5 중량%, 실리카계 무기 섬유 2 중량%, 무기 중공체 30 중량% 및 클로즈드 셀(closed cell) 형태의 독립형 기포제 3 중량%를 혼합하여 불연성 충진 단열소재 조성물을 준비하고, 이를 상기 조립식 벽체 시스템 유닛의 내측 빈 공간에 충진하였다.

상기 조립식 벽체 시스템 유닛의 내측에 충진한 불연성 충진 단열소재 조성물의 내화성, 단열성, 차열성 및 차염성을 실험하기 위해 가로(10cm)/세로(10cm)/높이(1cm)의 불연성 시멘트 보드를 양면으로 만들고 양면 사이에 불연성 충진 단열소재 조성물을 각 두께(T) 별로 충진하였다. 일반적으로 사용되는 토치를 이용하여 30분간 평균 950℃의 온도로 전면을 가열하여 앞면에서 차열되는 효과와 뒷면에 전달되는 차염 효과 및 유독가스 발생 여부를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

또한, 상기 불연성 충진 단열소재 조성물을 조립식 벽체 시스템 유닛의 내측 빈 공간에 충진한 후, 벽체의 차음구조 인정 및 관리 기준에 따라 중심주파수 500Hz에서 음향투과손실을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

상기 결과로부터 알 수 있듯이, 불연성 충진 단열소재 조성물의 충진 두께에 따라 단열효과가 큰 것으로 나타났으며, 충진 두께가 5cm 이상일 경우 기존 유기성 폼이 가지고 있는 열 발생 및 유독가스 방출의 문제점을 완전히 극복할 수 있었다. 또한, 단열 두께 5cm 이상에서는 가열뒷면 온도가 실내 온도와 흡사한 26℃ 내지 32℃를 나타내어 차염 효과 역시 매우 우수함을 알 수 있었다.

또한, 상기 불연성 충진 단열소재 조성물을 조립식 벽체 시스템 유닛의 내측 빈 공간에 충진하였을 때, 중심주파수 500Hz에서 음향투과손실은 상기 표 1과 같이 45dB 이상으로 차음 효과 역시 우수함을 알 수 있었다.

이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 특허청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

100, 300 조립식 건식 벽체 시스템 유닛
110 정면부
120 배면부
130 상면부
140 우측면부
150 하면부
160 좌측면부
170, 171a, 171b 체결공
172 체결부재
173 1자형 브라켓
174 L자형 브라켓
180, 330 충진재
190, 230, 310, 340 마감재
210 조명기구
220, 350 스터드

Claims (14)

1. 정면부와 배면부의 중심부가 관통하여 내측에 빈 공간을 형성하고 있는 육면체 형상의 유닛을 하나 이상 구비한 조립식 건식 벽체 시스템으로서,
   상기 유닛의 상면부와 하면부 및 좌측면부와 우측면부에 복수개의 체결공을 구비하여 체결부재를 당해 체결공에 삽입 결합함으로써 복수개의 인접 유닛들을 건식으로 체결할 수 있고,
   상기 유닛의 정면부, 배면부, 상면부, 하면부, 좌측면부 및 우측면부의 벽체 구조물이 프리캐스트 폴리머 콘크리트로 이루어지며,
   상기 프리캐스트 폴리머 콘크리트가 폴리우레탄 및 폴리우레탄아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1 수지 20∼70 중량%와, 폴리메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 알키드, 페놀, 불포화폴리에스테르 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2 수지 10∼30 중량%와, 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 실란 화합물을 포함하는 실란코팅제 2∼8 중량%와, 탄산칼슘, 염화칼슘, 수산화칼슘 및 석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 강도증진제 3∼8 중량%와, 질석, 규조토, 고령토, 벤토나이트, 보크사이트, 볼 클레이, 오닉셀, 애터펄자이트, 석영, 유리 버블, 코레실 및 마이크로포러스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기중공체 10∼25 중량%를 포함하는 초경량 폴리머 콘크리트 조성물을 경화하여 얻은 성형품인 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 유닛의 내측 빈 공간을 무기 바인더 50∼65 중량%, 실리카계 에어로겔 5∼10 중량%, 실리카계 무기 섬유 2∼5 중량%, 무기 중공체 20∼30 중량% 및 기포제 3∼5 중량%를 포함하는 불연성 충진 단열소재 조성물로 이루어진 충진재로 충진하는 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 무기 바인더는 액상 규산나트륨 50∼80 중량%, 염산 수용액 5∼10 중량%, 시트르산 수용액 5∼15 중량%, 인산수소알루미늄 수용액 5∼15 중량% 및 염화아연 수용액 5∼10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 무기 바인더는 3 중량% 이하의 경질 탄산칼슘 또는 무기 발수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 불연성 충진 단열소재 조성물은 충격보강제, 향균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료, 불투명화제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 유닛의 내측 빈 공간에 조명기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립식 건식 벽체 시스템.
8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 유닛의 정면부 및 배면부의 노출 표면에 석고 보드, MGO 보드, CRC 보드 및 불연성 보드로 이루어진 군에서 선택된 마감재를 부착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건식 벽체 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 마감재의 표면이 전사 코팅, 하이글로시 코팅, UV 코팅 및 HPL 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 건식 벽체 시스템.
10. 제 1 항 또는 제 3 항의 조립식 건식 벽체 시스템을 스터드에 설치함으로써 이루어지는 마감일체형 조립식 구조물.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구조물이 칸막이인 것을 특징으로 하는 마감일체형 조립식 구조물.
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14. 삭제

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