KR101482692B1 - 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법 - Google Patents

공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 블록에 황토나 숯, 생분해성 재료와 같은 친환경재료가 원기둥 또는 다각 기둥 형태로 매입된 구조를 가짐으로써 콘크리트의 구조적 기능과 더불어 실내 공기를 정화하는 기능을 갖는 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록에 관한 것으로, 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법은, 복수개의 공기정화재를 성형몰드 내측에 고정되게 설치하는 단계와; 상기 성형몰드 내측에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 양생된 콘크리트 블록을 성형몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법{Eco-friendly Amporphous Steel Fiber Reinforced Concrete Block Capable of Air Purification and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 콘크리트 블록에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 블록에 황토나 숯, 생분해성 재료와 같은 친환경재료가 원기둥 또는 다각 기둥, 다각면체나 휘어진 나무 형태 등의 불규칙적인 입체 형태 등 다양한 입체 형태로 매입된 구조를 가짐으로써 콘크리트의 구조적 기능과 더불어 실내 공기를 정화하는 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 포틀랜드 시멘트 1톤을 제조할 때 약 870kg의 이산화탄소(CO2)를 배출하게 된다. 시멘트의 원료가 되는 석회석은 지구상의 생물이 공기 중의 CO2와 칼슘을 결합시켜 고정화 되어 만들어진 것으로, 이것에 약 1,100 ~ 1,300도씨의 열을 가하여 산화칼슘과 CO2로 분해하는 과정에서 지구의 온난화 주범인 CO2가 대량으로 발생하고 있다. 친환경 콘크리트란 위에서 언급한 것처럼 기존 콘크리트 생산시 발생되는 CO2의 발생을 줄여 지구환경부하의 저감에 기여하는 것과 동시에 인간을 포함하는 모든 생물과의 인터페이스에 논리적인 배려가 이루어진 콘크리트로 정의할 수 있다. 즉, 시멘트 생산시 사용되는 에너지와 발생되는 CO2를 줄이기 위해 산업부산물 및 황토 등을 시멘트 대체제로 이용하는 경우라 할 수 있으며 크게 다음의 3가지 형태로 구분된다.
(1) 생물계와 조화 또는 공존을 꾀하는 환경친화형 콘크리트(시멘트 제로 콘크리트, 미생물 사용 콘크리트, 투수콘크리트)
(2) 폐기물, 오염, 오탁, 온난화, 자원고갈 등의 환경에의 부감을 저감시키는 환경부하 저감형 콘크리트(순환형 콘크리트, 비소성 시멘트 콘크리트, 시멘트 저감콘크리트, 장수명 콘크리트)
(3) IT형 콘크리트(바이오 콘크리트, 스마트 콘크리트, 온도 반응 콘크리트, 습도 조절콘크리트)
기존의 친환경 콘크리트는 시멘트, 물, 골재, 혼화재(제)에 친환경 성능을 발현하는 친환경재료를 투입하여 기존의 콘크리트 제작과 같이 일체형으로 만들어진 후 일정한 양성과정을 거쳐 제작된다. 이 과정에서 콘크리트의 기본적인 성능을 발현하기 위해서는 시멘트와 물 그리고 친환경재료 간의 화학반응을 통한 안정적인 시멘트 수화물이 생성되어져야 한다. 특히 실내공기정화에 좋은 역할을 하는 숯, 황토를 이용한 콘크리트는 내구성(균열, 건조수축, 강도 등) 측면에서 해결해야할 과제가 많으며, 특히 구조체로서의 사용은 미비한 실정이다.
친환경 콘크리트의 다른 방식으로는 황토벽돌의 형태로 만들어서 친환경 건축재료로 사용하는 것이 있다. 재래식 황토벽돌은 옛 방식으로 제작할 경우(황토에 짚을 혼합하여 물로 반죽하여 사각틀에 부어 굳혀서 건조) 벽돌에 적당한 기포가 형성되어 단열과 황토의 유익작용 왕성한 장점은 있지만, 방수가 전혀 안되며 단가가 비싼 것이 단점이다. 고압식 황토벽돌은 고압프레스로 자연 황토를 압착하여 제조된 황토벽돌로 대량생산으로 원가절감의 효과가 있으나 지나치게 고압 제조되어 황토벽돌 내에 기포가 없어 황토의 유익작용이 없어져 황토벽돌의 장점이 없다. 또한 조직이 치밀하여 열전도가 잘되어 단열에 문제가 있으며, 방수에도 문제점이 있다. 또한 숯 같은 경우에는 벽돌형태로 만들어 사용할 수 없다.
그리고 친환경 건축재의 종래기술로서 일본 공개특허 특개2000-199323호에 석고보드나 합판과 같은 건축 기초재에 다수의 관통구멍을 형성하고, 관통구멍 내측에 숯 및 백탄과의 혼합 분쇄탄을 채워 넣은 후 메쉬로 마감한 건축 기초재 및 그 시공방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 공개특허의 건축 기초재는 콘크리트를 건축 기초재로서 사용하지 않고 구멍의 가공이 용이한 석고보드나 합판 등을 사용하고 있기 때문에 콘크리트 블록이 갖는 높은 구조적 강도를 얻을 수 없으며, 콘크리트 블록에는 적용이 어려운 문제가 있다.
일본 공개특허 특개2000-199323호(공개일자 2000년 7월 18일) "건축 기초재 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허 제10-0483078호(등록일자 2005년04월04일) "소음 저감형 다공성 콘크리트를 이용한 건축용 자재"
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 콘크리트 블록에 황토나 숯, 생분해성 재료와 같은 친환경재료가 원기둥 또는 다각 기둥, 다각면체나 휘어진 나무 형태 등의 불규칙적인 입체 형태 등 다양한 입체 형태로 매입된 구조를 가짐으로써 콘크리트의 구조적 기능과 더불어 실내 공기를 정화하는 기능을 가지며, 콘크리트 내에 비정질 강섬유를 혼입하여 건조수축에 대한 저항성을 향상시키고 내구성을 확보할 수 있도록 한 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 콘크리트 블록에 친환경재료가 원기둥 또는 다각 기둥 형태로 매입된 구조를 갖는 본 발명의 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 용이하게 제조할 수 있는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록은, 콘크리트로 된 블록체와; 상기 블록체의 일측면에서부터 반대편의 일측면을 향해 연장된 원기둥 또는 다각 기둥 형태를 갖도록 되어 상기 블록체 내부에 매입되는 복수개의 공기정화재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같은 본 발명의 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제조하기 위한 방법은, 복수개의 공기정화재를 성형몰드 내측에 고정되게 설치하는 단계와; 상기 성형몰드 내측에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 양생된 콘크리트 블록을 성형몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 콘크리트에 구멍을 형성한 후 친환경재료로 된 공기정화재를 채워넣지 않고, 공기정화재를 성형몰드에 미리 설치한 후 성형몰드에 콘크리트를 타설하여 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제작하므로 제작이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 공기정화재가 블록체 내에 단단히 매입되어 쉽게 이탈되지 않는 효과가 있다.
특히 공기정화재의 측면부에 돌기를 형성하여 블록체 내에 매입할 경우, 공기정화재를 더욱 견고하게 콘크리트 블록에 일체화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 사시도이다.
도 2는 도 1의 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제조하기 위한 성형몰드 및 공기정화재의 설치 예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 성형몰드 내에 콘크리트가 타설된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제조하기 위한 고정부재의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제조하기 위한 고정부재의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 고정부재의 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록(10)은 콘크리트로 된 블록체(11)와, 상기 블록체(11) 내부에 매입되는 복수개의 공기정화재(12)를 포함한다.
상기 블록체(11)는 직육면체와 같은 다각면체로 이루어질 수 있지만, 이외에도 원기둥이나 트랙 형태 등 다양한 입체 형태를 가질 수 있다. 상기 블록체(11)는 일정한 형태의 성형몰드(20)(도 6 참조)에 콘크리트를 타설하여 만들어진다. 상기 블록체(11) 내에는 콘크리트의 건조수축에 대한 저항성을 향상시키고 내구성을 확보할 수 있도록 하기 위하여 블록체(11) 중량의 0.5 중량% 이하로 비정질 강섬유(15)가 혼입된다. 상기 비정질 강섬유(15)는 얇은 종이형태의 섬유로서 겉보기 비중이 기존 강섬유 보다 커서 0.5% 이상 혼입되면 콘크리트 블록 타설시 유동성을 확보하기 어렵게 된다. 따라서, 유동성확보와 더불어 콘크리트 메트릭스에서 건조수축에 대한 효과를 최대한 얻어내기 위해서는 비정질 강섬유(15)가 0.5 중량% 이하로 혼입되는 것이 바람직하다.
상기 공기정화재(12)는 황토나 숯, 목재, 옥, 생분해성 재료 등과 같이 공기 정화 및/또는 습도 조절 기능을 갖는 친환경재료를 단독으로 사용하거나 황토나 숯 등의 복수개의 친환경재료를 혼합하여 만들어질 수 있으며, 원기둥 또는 다각 기둥, 다각면체나 휘어진 나무 형태 등의 불규칙적인 입체 형태 등 다양한 입체 형태를 갖도록 되어 상기 블록체(11) 내부에 매입된다. 상기 공기공화재(12)는 숯이나 목재 등의 경우에는 원래의 형태 그대로 블록체(11) 내에 매입할 수 있으며, 이와 다르게 하나 또는 복수개의 조합으로 이루어진 친환경재료를 몰드 내에 삽입하여 성형한 후 블록체(11)에 매입할 수 있다. 상기 친환경재료 중 생분해성 재료는 PLA, PBS, PCL, PBSA 등을 적용할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 분해되어 없어지게 되기 때문에 콘크리트의 다공화를 유도하여 유해물질의 흡착 기능 향상에 도움이 된다.
상기 공기정화재(12)는 블록체(11)의 일측면에서부터 반대편의 일측면을 향해 소정 길이만큼 연장되게 설치되는데, 이 실시예에서 상기 공기정화재(12)는 블록체(11)의 일측 폭과 동일한 길이를 갖는 원기둥 형태로 되어 블록체(11)의 일측면에서부터 반대편 일측면을 관통하여 매입된 구조를 갖는다.
물론 이 실시예와 다르게 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 공기정화재(12)가 블록체(11)의 일측 폭보다 작은 길이를 갖도록 되어 블록체(11)를 관통하지 않으면서 블록체(11) 내부에 매입될 수도 있을 것이다.
그리고 이 실시예에서 상기 공기정화재(12)는 원기둥 형태를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 이와 다르게 사각기둥이나 삼각기둥 등의 다각기둥이나 타원형기둥 형태 등 다양한 기둥 형태를 가질 수 있다.
상기 공기정화재(12)는 콘크리트로 된 블록체(11)에 구멍을 형성한 후 채워지는 방식을 사용하지 않고 성형몰드(20) 내에 미리 설치된 상태에서 성형몰드(20) 내에 콘크리트가 채워지는 방식으로 블록체(11) 내에 매입된다. 도 5에 도시한 것과 같이 상기 공기정화재(12)가 블록체(11) 내에 매입된 후 블록체(11)에서 쉽게 이탈하지 않도록 공기정화재(12)의 측면부에 1개 또는 복수개의 돌기(13)가 돌출되게 형성될 수도 있다.
이러한 본 발명에 따른 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록(10)의 제조방법의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6에 도시한 것과 같이, 미리 제작된 복수개의 공기정화재(12)를 성형몰드(20) 내측의 지정된 위치에 직립하여 고정시킨다. 상기 성형몰드(20)는 제작하고자 하는 콘크리트 블록(10)의 형태와 대응하는 형태(이 실시예에서 직육면체 형태)를 가지며, 성형몰드(20)의 내측 하부면에는 공기정화재(12)를 고정하기 위한 고정부재(21)가 설치된다. 여기서, 상기 고정부재(21)는 상기 공기정화재(12)의 하단부가 삽입되어 지지되는 홈 형태로 되어 있지만, 도 8에 다른 실시예로 도시한 것과 같이 성형몰드(20) 내측에 공기정화재(12)를 설치한 후 철선이나 실선 등으로 된 고정부재(22)로 복수개의 공기정화재(12)들을 엮어서 넘어지지 않도록 지지할 수도 있다.
또는 도 9에 도시한 것과 같이 고무와 같은 유연한 재료로 된 평판 형태의 고정부재(23)의 홀(23a)에 공기정화재(12)를 삽입하여 설치한 후 고정부재(23) 및 공기정화재(12)를 성형몰드(20) 내측에 설치할 수도 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, 상기 고정부재(23)의 홀(23a) 주변에 복수개의 절개홈(23b)을 형성하면 크기가 다른 공기정화재(12)도 용이하게 삽입하여 설치할 수 있는 이점이 있다.
상기와 같이 공기정화재(12)를 성형몰드(20) 내측에 견고하게 설치하면, 상기 성형몰드(20) 내측에 콘크리트를 타설하고 설정 시간동안 양생한다. 상기 성형몰드(20)에 타설되는 콘크리트는 블록체(11)를 형성하며, 건조수축에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 블록체(11) 중량의 0.5 중량% 이하로 비정질 강섬유(15)가 혼입되어 있다.
상기 성형몰드(20) 내에서 콘크리트가 양생되어 블록체(11)가 만들어지면, 상기 블록체(11) 내부에는 상기 공기정화재(12)들이 매입된 구조가 된다. 이 상태에서 블록체(11)를 성형몰드(20)에서 분리하면 콘크리트 블록(10)이 완성된다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 콘크리트에 구멍을 형성한 후 공기정화재(12)를 채워넣지 않고 공기정화재(12)를 성형몰드(20)에 미리 설치한 후 성형몰드(20)에 콘크리트를 타설하여 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록을 제작하므로 제작이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 공기정화재(12)가 블록체(11) 내에 단단히 매입되어 쉽게 이탈되지 않는 이점이 있다.
특히 공기정화재(12)의 측면부에 돌기(13)를 형성하여 블록체(11) 내에 매입할 수 있기 때문에(도 5 참조) 공기정화재(12)를 더욱 견고하게 블록체(11)에 일체화시킬 수 있는 이점도 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 콘크리트 블록 11 : 블록
12 : 공기정화재 13 : 돌기
15 : 비정질 강섬유 20 : 성형몰드
21, 22, 23 : 고정부재 23a : 홀

Claims (12)

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  6. 콘크리트로 된 블록체(11)와; 상기 블록체(11)의 일측면에서부터 반대편의 일측면을 향해 연장된 원기둥 또는 다각 기둥 형태를 갖도록 되어 상기 블록체(11) 내부에 매입되는 복수개의 공기정화재(12)를 포함하는 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법으로서,
    (a) 복수개의 공기정화재(12)를 성형몰드(20) 내측에 고정되게 설치하는 단계와;
    (b) 상기 성형몰드(20) 내측에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와;
    (c) 양생된 콘크리트 블록(10)을 성형몰드(20)에서 분리하는 단계를 포함하며;
    상기 (a) 단계에서는 공기정화재(12)가 삽입되는 복수개의 홀(23a)이 형성된 유연한 재료로 된 평판으로 이루어진 고정부재(23)를 이용하여 복수개의 공기정화재(12)를 성형몰드(20) 내측에 고정하되, 상기 고정부재(23)의 홀(23a) 주변에 복수개의 절개홈(23b)이 형성되어 다양한 크기의 공기정화재(12)를 삽입할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 타설되는 콘크리트 내에 비정질 강섬유(15)가 혼입된 것을 특징으로 하는 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비정질 강섬유는 블록체(11) 중량의 0.5 중량% 이하로 혼입된 것을 특징으로 하는 공기 정화 기능을 갖는 친환경 비정질 강섬유 보강 콘크리트 블록의 제조방법.
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