KR101501256B1 - 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층 및 그 포장 방법에 관한 것이다.
일 측면에 따른 차열 흙포장층은, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와, 모르타르 또는 콘크리트와, 에멀젼 또는 폴리머를 포함하는 흙 콘크리트층; 상기 흙 콘크리트층의 상측에 타설되며, 차열 골재를 포함하는 차열 골재층 및 상기 차열 골재층의 상측에 타설되는 표층을 포함한다.

Description

단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층 및 그 포장 방법{A thermal barrier coating pavement and a pavement method thereof for a complex, a landscape, a park, a river, a road, a reclaimed land}

본 발명은 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층 및 그 포장 방법에 관한 것이다.

열섬(heat island)이란, 20세기 중반 이후 산업화와 도시화가 급속히 진행되면서 생겨나기 시작한 현상으로, 히트아일랜드, 도시열섬, 열섬현상 등으로 불린다. 도시가 급속히 성장하면서 주거·상업·공공시설 등이 늘어나 녹지 면적이 줄어들고, 각종 인공열과 대기오염 물질로 인해 도시 상공의 기온이 주변 지역보다 높아지는 현상이 생기기 시작하였는데, 이러한 현상이 바로 열섬현상이다.

이와 같은 이유 때문에 현대의 도시들은 대부분 열섬이라는 특유한 기후 현상을 보이는데, 보통 도심지로 갈수록 기온이 상승하고, 외곽으로 갈수록 낮게 나타난다. 또한 도심지라 하더라도 숲이나 녹지가 발달한 지역이 다른 지역보다 기온이 낮으며, 바람이 약하고 구름이 없을 때 기온의 편차가 심하다. 계절별로는 겨울철에 비교적 강하고 여름철에 약하며, 여름의 경우에는 열섬현상이 반복되면서 해가 진 후에도 대기의 기온이 떨어지지 않는 열대야(熱帶夜) 현상을 초래하기도 한다.

태양의 복사열을 아스팔트 포장, 기타 구조물들이 받아서 열을 응집한 후 밤이 되면서 서서히 발산하므로, 대기의 온도가 밤이 되어도 낮아지지 않는 문제점이 있었다.

한편, 화력발전소에서 석탄을 미분기로 분체하여 뜨거운 공기와 함께 고속으로 노내에 주입하여 석탄에 함유된 대부분의 광물질을 용융점 이상인 150 ~ 200도 온도범위에서 부유상태로 순간적으로 연소시킨후, 남는 물질을 석탄회라 부른다.

석탄회는 국내탄(무연탄)의 경우 30~50%, 유연탄은 10~15% 정도의 회분(灰分)을 함유하고 있으며, 연소로의 구조(석탄 연소온도의 변화), 탄의 종류(CaO함량의 변화), 분쇄도, 체류기간, 집진기의 형태에 따라 여러 가지 물리, 화학적인 성질이 변하게 된다. 이 때, 미세한 분말상태인 미분탄은 연소되어 배연가스와 함께 보일러 내에서 배출되는 데 모이는 장소에 따라 바텀 애쉬(Bottom-ash), 신더애쉬(Cinder-ash), 플라이애쉬(Fly-ash) 등으로 구분된다.

그 중 바텀 애쉬는 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥에 떨어지는 것으로, 입경은 12.5 정도로 발전소별로 약간의 차이는 있으나, 보통 발생회의 15-25% 정도이고, 덩어리 모양의 괴상(傀狀)을 가진다.

근래에 들어서 잔골재 대체재로서 석탄회를 콘크리트에 활용하기 위한 연구 등 여러 가지 분야에서의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 석탄회 중 플라이애쉬는 활용률이 매년 증가하고 있으나, 바텀 애쉬의 경우에는 거의 대부분이 매립폐기되고 있다.

이러한 바텀 애쉬를 골재로 사용한 예로는 입도 분리를 통해 자연산 및 인공골재의 일부를 대체하거나(공개특허공보 제97-074706호), 열병합 발전소의 바텀 애쉬를 경량 건자제의 제조에 일부 사용한 것(공개특허공보 제97-061815호) 등이 있으나, 대부분의 경우 골재로써의 품질이 낮아 발전소 주변의 노반 성토재로써 소량 사용되는 것 외에는 거의 대부분이 발전소 주변 회사장에 단순 폐기 매립되거나, 내륙 또는 해안 매립지에 매립되었다.

본 발명의 목적은, 열섬 현상을 효율적으로 방지할 수 있는 차열 흙포장층 및 그 포장 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬를 활용하여 높은 강도를 발현할 수 있는 차열 흙포장층 및 그 포장 방법을 제공하는 것이다.

일 측면에 따른 차열 흙포장층은, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와, 모르타르 또는 콘크리트와, 에멀젼 및 폴리머를 포함하는 흙 콘크리트층; 상기 흙 콘크리트층의 상측에 타설되며, 차열 골재를 포함하는 차열 골재층 및 상기 차열 골재층의 상측에 타설되는 표층을 포함하고, 상기 흙 콘크리트 층은 티타늄 칼라 파우더와, 피그먼트와, 마사토 및 황토가 포함되는 흙과 모래와, 감수제와, 물을 더 포함하고, 상기 차열 골재층은, 폴리머 수지를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1 층의 상측에 구비되는 규사를 포함하는 중간층; 및 상기 중간층의 상측에 구비되며 상기 차열 골재를 포함하는 제 2 층을 포함하고, 상기 차열 골재는, 차열 프라이머를 도포한 뒤에 열처리되어 형성되는 1차 코팅층과, 차열 피그먼트를 도포한 뒤에 열처리되어 형성되는 2차 코팅층을 포함하고, 상기 차열 골재층은 상기 흙 콘트리트 층 보다 두께가 얇고, 상기 표층은 상기 차열 골재층 보다 두께 얇다.

다른 측면에 따른 차열 흙포장방법은, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와, 모르타르 또는 콘크리트와, 에멀젼 또는 폴리머를 혼합한 후 이를 타설하여 흙 콘크리트층을 형성하는 단계; 상기 흙 콘크리트층의 상측에 차열 골재층을 형성하는 단계; 및 상기 흙 콘크리트층의 상측에 표층을 형성하는 단계를 포함한다.

또 다른 측면에 따른 차열 흙포장방법은, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와, 모르타르 또는 콘크리트와, 에멀젼 또는 폴리머를 혼합한 후 이를 타설하여 흙 콘크리트층을 형성하는 단계; 상기 흙 콘크리트층의 상측에 차열 골재를 포함하는 차열 골재층을 형성하는 단계; 상기 차열 골재층의 표면을 처리하는 단계; 표면 처리된 상기 흙 콘크리트층의 상측에 표층을 형성하는 단계를 포함한다.

제안되는 발명에 의하면, 낮 시간 동안 차열 흙포장층에 조사되는 햇빛을 반사시켜, 흙포장층이 열을 응집하지 못하게 할 수 있으므로, 결과적으로 열섬 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 시멘트의 함량을 배제하거나 줄이고, 폐기물로 인식되었던 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬를 활용할 수 있으므로, 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 재료의 수급을 용이하게 할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 에멀젼 및 폴리머가 흙포장층에 포함됨에 따라, 해수나 염분에 강하므로 항만이나 매집지에 사용되거나 기온이 높은 지역에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 흙포장층의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 흙 포장 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차열 흙 포장방법을 나타내는 순서도.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 흙포장층의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차열 포장층(100)은, 기층(110)과, 흙 콘크리트층(120)과, 차열 골재층(130)과, 표층(140)을 포함할 수 있다.

상기 기층(110)은, 상기 차열 흙포장층(100)을 포설하기 위한 지반이 고르지 못할 경우에 이를 고르게 하기 위하여 포설될 수 있다. 상기 기층(110)은 배수가 원활하게 이루어지게 하는 혼합 골재를 포함할 수 있다.

상기 혼합 골재는 굵은 골재를 사용할 수 있다. 굵은 골재는 천연 자갈과 인공 쇄석으로 5㎜의 체에 90%(토목에서는 85%) 이상 남는 콘크리트용 골재를 말한다. 건축에서는 25㎜ 이하의 굵은 골재를 사용한다. 다만 상기 골재의 직경이 이에 따라 제한되는 것은 아니다. 원하는 투수 정도에 따라서, 직경 약 40mm 정도의 혼합 골재를 사용하는 것도 가능하다. 상기 굵은 골재는 지반 포장층이 흘러내리지 않고 일정한 형태를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 입자의 크기를 다양화함으로써, 공극률을 줄여 포장층이 높은 강도를 가지도록 할 수 있다.

상기 혼합 골재는 자갈 등의 잡석, 조립 마사토 및 쇄석 중 어느 하나 이상의 골재를 포함할 수 있다.

상기 자갈은 직경 1~5mm로 형성될 수 있다. 상기 자갈의 직경이 1mm 미만이면, 투수기능을 제대로 하지 못하고, 상기 자갈의 직경이 5mm를 초과하면, 배합이 좋지 못하고, 강도가 저하되며, 작업성 역시 좋지 못하기 때문에 1mm ~ 5mm의 입도를 선별하여 사용할 수 있다.

상기 마사토는 화강암질 암석의 풍화 잔적토로 그 모암은 화강암이 주이지만 이것과 성질이 가까운 결정성 심성암(화강섬록암)이나 편마암 등도 포함되는 것이 일반적이다. 풍화잔적토이기 때문에 풍화의 정도에 따라 바위에 가까운 것에서 실트, 점토와 같은 세립토까지 광범위한 것을 포함한다. 암석과의 구별은 반드시 명확하지는 않으나 일반토공기계로 굴착할 수 있는 것은 마사토로 포함되며 입경으로 구분하면 조립(5mm 이상), 미립(5mm 미만)으로 구분할 수 있다. 상기 마사토는 식물의 장기적인 생장을 위해 필수적인 요소로서 배수와 통기성을 좋게 하고 유기물 및 황토와 결합하여 입단화를 촉진하는 중요한 역할을 한다. 상기 마사토의 직경이 5mm 미만이면, 투수성능이 좋지 못하므로, 본 발명에서는 직경이 5mm 이상인 조립 마사토를 선별하여 사용할 수 있다.

상기 쇄석은, 암석과 큰 옥석을 쇄석기로 파쇄하여 만든 자갈을 의미하며, 쇄석자갈이라고도 한다.

상기 쇄석은 상기 조립 마사토의 직경보다 작은 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 쇄석의 직경은 1mm ~ 5mm일 수 있다. 상기 쇄석의 직경이 1mm 미만이면, 투수기능을 제대로 하지 못하고, 상기 쇄석의 직경이 5mm를 초과하면, 배합이 좋지 못하고, 강도가 저하되며, 작업성 역시 좋지 못하기 때문에 1mm ~ 5mm의 입도를 선별하여 사용할 수 있다.

상기 기층(110)은 흙포장층의 형상을 유지하기 위하여 나머지 다른 층에 비하여 더 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 기층(110)은 120mm ~ 400mm의 두께로 포설될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은 상기 기층(110)의 상측에 포설될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은, 콘크리트를 포함할 수 있다. 또는, 콘크리트의 치환 물질로서 모르타르를 포함할 수 있다.

상기 모르타르는 시멘트와 모래를 1:1 또는 1:3의 중량비로 물과 혼합한 것이다. 그리고, 상기 콘크리트는 상기 모르타르에 자갈을 혼합한 것이다. 상기 모르타르는 시멘트 외에 석회, 아스팔드 등의 결합재를 모래와 혼합하여 유동체로도 만들 수 있다.

상기 모르타르 또는 콘크리트는 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 40 ~ 45 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은, 바텀 애쉬를 더 포함할 수 있다. 또는, 바텀 애쉬의 치환 물질로서 플라이 애쉬를 포함할 수 있다.

상기 바텀 애쉬는, 화력발전에서 석탄의 연소시 노벽 등에 부착되어 있다가 자체 무게에 의해 보일러 바닥이 떨어진 후 수집되며, 입경은 약 1mm ~ 40mm 까지 다양하게 분포되어 있으며, 규산질이 60%이상 함유된 다공질로 형성되어 경량인 인공 골재이다.

상기 바텀 애쉬는, 그 자체가 가지는 수많은 기공에 의하여 다른 잔골재에 비해 흡수율이 상대적으로 높으므로, 후술할 프라이머를 잘 빨아들여 반응할 수 있다.

상기 바텀 애쉬는 열처리 될 수 있다. 바텀 애쉬를 약 500~600도 이상의 온도로 열처리 하면, 바텀 애쉬에 포함된 중금속 등의 독성 유해물질을 어느 정도 제거할 수 있다. 또한 바텀 애쉬를 약 1200도 이상의 고온의 온도로 열처리하게 되면, 바텀 애쉬에 포함된 중금속 등의 독성 유해 물질을 제거할 수 있다.

특히, 상기 바텀 애쉬는 마이크로 웨이브를 이용하여 열처리될 수 있다. 이러한 저전력 방식의 유전가열 소성기술을 활용하여, 바텀 애쉬에 포함되어 있는 중금속 등의 유해 물질이 제거된 고강도 초경량의 인공 골재를 형성할 수 있다.

구체적으로, 바텀 애쉬를 열처리하여 골재를 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저 바텀 애쉬를 성형틀에 주입하고, 성형틀에 주입된 바텀 애쉬를 건조시켜 성형하고, 건조된 바텀 애쉬를 마이크로 웨이브를 이용하여 가열한다. 마이크로 웨이브를 이용한 열처리 공정을 통하여 바텀 애쉬를 이용한 경량 골재를 형성할 수 있다.

구체적으로 바텀 애쉬는 그 배합 전에 마그네트론 등의 마이크로웨이브 초고온 발열체를 이용하여, 1000 ~ 1300도의 초고온 소성로에서 10 ~ 20분간 소성될 수 있다.

상기 소성 온도와 관련하여, 바텀 애쉬에 포함된 중금속은 대부분 500 ~ 600도의 온도에서 제거가 가능하다. 다만, 용융점이 높은 일부 종류의 중금속은 1000도 미만의 온도에서 제거가 되지 않는다. 그리고 상기 소성 온도가 1300도를 초과하는 경우, 중금속 제거효율의 상승폭은 미미하므로, 열효율 측면에서 불리하다. 따라서, 상기 바텀 애쉬는 1000 ~ 1300의 소성 온도로 소성될 수 있다. 물론, 본 발명이 다른 온도 범위에서 마이크로 웨이브 열처리하는 사상을 배제하는 것은 아니다. 마이크로 웨이브를 이용하여 소성하는 경우, 바텀 애쉬의 입상 크기에 관계없이, 바텀 애쉬가 가지고 있는 수분(물)에 반응하여 마찰열을 발생시킬 수 있으므로, 내부까지 마이크로파가 침투되어 용이하게 중금속 등의 유해 물질을 제거할 수 있다.

상기 플라이 애시의 화학성분은 콘크리트의 강도와 화학저항성 등 경화 콘크리트의 성질에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 탄종, 연소조건 및 현장오염방지 설비의 효율에 크게 좌우된다. 플라이애시의 결정성분은 석영(quartz), 장석(mullite), 자철광(magetite), 적철광(hematite)과 무수황산칼슘을 함유한 유리질이고, 그 주성분인 유리질은 75~85%이며, 결정상인 SiO2는 7~12%, 3Al2O3·2SiO2는 7~15%, 그 외 소량의 자철광, 적철광, 금속철, 미연탄소 등이 약간 존재하며 플라이애시의 2~3% (중량백분율)는 수용성 성분이다.

플라이 애시 용액의 액성은 일반적으로 알칼리성이고, 칼슘과 황산이온을 포함하고 마그네슘, 나트륨, 카리 및 규산염 이온도 함유한다. 플라이애시의 주요성분은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화제이철(Fe₂O3)등으로 이들 세 가지 성분이 전체의 80~90%를 차지한다. 플라이애시의 가용성 SiO2는 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 화합하여 불용성의 안정된 규산칼슘을 생성시켜 장기적으로 콘크리트 또는 모르타르의 압축 강도를 증진시킨다.

상기 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬는, 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 2 ~ 5 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은, 티타늄 칼라 파우더와 피그먼트(안료)를 더 포함할 수 있다.

상기 티타늄 칼라 파우더는 흙 콘크리트 층이 특정 색상을 가질 수 있도록 하며, 피그먼트는 분산성을 좋게 하고 포장 후에 색상의 변화를 줄일 수 있다.

상기 티타늄 칼라 파우더는, 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 1.5 ~ 2 중량 %로 포함될 수 있고, 상기 피그먼트는 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량 % 에 대하여 4 ~ 8 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트 층(120)은, 프라이머를 더 포함할 수 있다. 상기 프라이머는 에멀젼과 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 에멀젼과 폴리머는 해수 또는 염분에 강한 성질을 가지며, 분말 또는 액상 형태로 포함될 수 있다.

상기 에멀젼과 상기 폴리머는 상기 흙 콘크리트층(120)과 상기 기층(110)의 결합력이 증가되도록 할 뿐만 아니라, 상기 흙 콘트리트층(120)을 구성하는 성분 들이 서로 결합되도록 한다.

상기 에멀젼은 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 1.2 ~ 2 중량%로 포함될 수 있고, 상기 폴리머는 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 1.2 ~ 3 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은 마사토, 황토 등의 흙과 모래를 포함할 수 있다.

상기 마사토는 유기물 및 황토와 결합하여 입단화(粒團化)를 촉진하는 중요한 역할을 한다.

상기 황토는 주로 실트 크기의 지름 약 0.002~0.005mm인 입자로 이루어진 퇴적물로서, 주로 가는 모래로 되어 있다. 황토는 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaCO₃ 등의 성분조성을 가지고 있으며, 동/식물의 성장에 필요한 원적외선을 다량 방사한다. 특히, 황토는 다량의 탄산칼슘(CaCO₃)을 가지고 있어, 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다.

상기 마사토, 황토 등의 흙과 모래는 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 15 ~ 30 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은 감수제와 물을 더 포함할 수 있다.

상기 감수제는 응집상태의 입자 계면에 흡착하여 시멘트 입자를 정전적으로 반발 분산시키는 역할을 한다. 상기 감수제의 사용에 의해서 감수제를 사용하지 않은 흙 콘크리트층의 콘크리트 또는 모르타르의 사용량을 10 ∼ 20% 정도 감소시킬 수 있다.

상기 감수제는 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량% 에 대하여 4 ~ 8 중량%로 포함될 수 있고, 물은 상기 흙 콘크리트층(120)의 100 중량 % 에 대하여 10 ~ 15 중량%로 포함될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)은 일 예로 80mm ~ 300mm의 두께로 포설될 수 있다.

상기 차열 골재층(130)은 상기 흙 콘크리트층(120)의 상측에 포설될 수 있다.

상기 차열 골재층(130)은, 차열 골재와, 상기 차열 골재를 고정하기 위한 폴리머 수지(polymer regin)를 포함할 수 있다.

상기 차열 골재는 특수한 열처리 과정을 통해 세라믹 코팅된 미네랄 미립자이다. 상기 차열 골재는 아래와 같은 2차 코팅 작업을 통하여 형성될 수 있다.

먼저, 기초 광물에 차열 프라이머를 도포한다. 그리고 상기 차열 프라이머(primer)가 도포된 광물을 열처리하여 1차 코팅을 수행한다. 다음으로, 1차 코팅이 완료된 광물에 열 반사 능력이 우수한 차열 피그먼트(pigment)를 도포한다. 그리고 상기 차열 피그먼트가 도포된 광물을 열처리하여 2차 코팅을 수행한다. 상기 차열 프라이머 또는 차열 피그먼트는 무기계 폴리머 수지 몰탈(mortar) 및/또는 세라믹(ceramic) 성분을 포함할 수 있다.

상기 1차 코팅에 의해 상기 차열 골재의 외부 표면 일부의 열에 대한 반사율이 상승될 수 있다. 그리고 상기 2차 코팅에 의해 상기 차열 골재의 외부 표면이 전체적으로 열에 대한 반사율이 상승될 수 있다. 상기 1차 코팅 및 상기 2차 코팅에 의해 770~2500nm의 파장 범위 내의 빛에 대한 반사율이 20% 이상이 되도록 할 수 있다. 따라서 도심의 열섬 현상을 완충시킬 수 있다.

위와 같은 2차 코팅을 수행함으로써, 상기 차열 골재의 내화학성 및 강도는 증진될 수 있다. 또한 상기 차열 골재는, 상기 2차 코팅 과정에서 파스텔톤 등의 다양한 색상 조합이 가능하다. 따라서 상기 차열 골재에 자유로운 디자인 연출이 가능하므로 상기 차열 골재가 외부로 노출될 때 사용자의 심미감을 높여줄 수 있다.

예를 들어 상기 차열 골재로는 쓰리엠(3M)사(社)에서 개발된 3M 쿨 그래뉼(3M Cool Granules) 바닥재가 사용될 수 있다.

상기 폴리머 수지는, 폴리머 혼합물 및 경화 촉진재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리머 혼합물은, 불포화 폴리에스테르계 수지 20~70 중량%, 폴리우레탄아크릴계 수지 20~70 중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 3~7 중량% 및 알키드 수지 3~7 중량%를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 혼합물의 100 중량부를 기준으로 볼 때, 상기 경화 촉진재(330)는 0.01~1 중량부를 차지할 수 있다. 상기 폴리머 혼합물은 상기 차열 골재의 무기계 폴리머 수지 몰탈(mortar) 또는 세라믹(ceramic) 성분과 반응하여 그 결합력을 견고히 한다.

상기 폴리머 수지란 불포화 폴리에스테르계, 폴리우레탄아크릴계 수지레이트수지, 소량의 폴리메틸메타크릴레이트수지 및 알키드 수지를 각각 별도의 중합 과정을 거쳐서 수지 특성별로 강점을 강화한 무독성 고분자 소재일 수 있다. 그리고, 상기 경화 촉진재는, 상기 폴리머 수지를 구성하는 다수의 수지를 단시간에 경화시키기 위한 재료이다.

상기 폴리머 수지는 충진재(filler)를 더 포함할 수 있다. 상기 충진재는, 상기 폴리머 수지를 구성하는 불포화 폴리에스테르계, 폴리우레탄아크릴계 수지레이트수지, 소량의 폴리메틸메타크릴레이트수지 및 알키드 수지를 망상 구조로 결합시키는 역할을 수행한다. 즉, 상기 충진재에 의해 상기 폴리머 수지를 구성하는 수지 사이의 결합이 이루어질 수 있다. 또한 상기 충진재는, 상기 경화 촉진재와 반응하여 상기 다수의 수지가 경화되는 속도를 더욱 증진시킬 수 있다.

상기 차열 골재층(130)은 상기 폴리머 수지를 포함하는 제 1 층을 포설하고, 상기 제 1 층 위에 상기 차열 골재를 포함하는 제 2 층을 포설하는 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 폴리머 수지 및 차열 골재는 단계적으로 포설될 수 있다.

상기 차열 골재층(130)은 규사를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 규사로는 1호 또는 2호의 복합 규사가 사용될 수 있다.

상기 규사는 무수규산인 이산화규소SiO₂성분이 포함된 석영 알갱이 모래이다. 천연규사인 해안규사와 산(山)규사, 그리고 인조규사가 있으며 유리제품과 벽돌 등의 원료로 쓰인다. 천연규사로는 해안에 있는 해안규사와 지층 중에 산출되는 산규사(山硅砂)가 있는데, 해안규사 쪽이 불순물이 적다. 이 밖에 규석을 분쇄하여 분급(分級)한 인조규사가 있다. 유리제품 ·주물사(鑄物砂) ·연마사(硏磨砂) ·산화로상(酸化爐床) 벽돌 등의 원료로 쓰이며, SiO₂96~98%의 것이 쓰인다. 천연규사는 화강암이 풍화, 분해하여 석영 알갱이만 모여서 형성된다.

상기 규사의 석영 성분은 빛을 반사시킬 수 있고, 차열 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 규사는 상기 차열 골재의 기능을 보완하는 재료로 사용될 수 있다.

상기 차열 골재층(130)은, 차열 기능 및 반사 기능을 발휘하고, 충분한 하중으로 상기 흙 콘크리트층(120)과 밀착될 수 있도록 3mm ~ 5mm의 두께로 포설될 수 있다.

상기 차열 골재층(130)에는 상기 차열 골재와 상기 규사가 서로 혼합된 형태로 포설되는 것으로 설명하였으나, 상대적으로 빛의 반사 효율이 뛰어난 상기 차열 골재를 상기 규사의 하측에 배치되도록 포설하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 상기 차열 골재는 상기 차열 골재층(130)의 표면에 노출되도록 포설될 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여 동일한 양의 차열 골재를 사용하면서도, 뛰어난 차열 성능을 가지도록 할 수 있다.

상기 차열 골재층(130)의 상측에는 표층(140)이 형성될 수 있다. 상기 표층(140)은 표면 강화제를 포함할 수 있다. 상기 표면 강화제는 상기 차열 골재층(130)을 보호하여 오염이나 변색을 방지하고, 표면강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 표면 강화제는 아크릴계 폴리머 또는 실란(silane)을 포함할 수 있다. 또는 상기 표면 강화제는, 변성 실리케이트계 표면강화제일 수 있다.

상기 표층(140)은 일 예로 0.5mm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차열 흙 포장 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 지반 위에 상기 기층(110)을 타설한다(S100). 그리고 상기 기층(110) 위에 상기 흙 콘크리트층(120)을 타설한다(S110).

단계 S110에서, 흙 콘크리트층(120)은, 모르타르 또는 콘크리트, 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬, 티타늄 칼라 파우더, 피그먼트, 에멀젼, 폴리머, 마사토 및 황토 등의 흙, 모래, 감수제 및 물을 혼합한 상태에서 타설됨에 따라 형성될 수 있다.

상기 흙 콘크리트층(120)이 타설된 이후, 상기 차열 골재층(130)을 타설한다(S120).

상기 흙 콘크리트층(120)의 타설 후에 로울러 다짐을 수행하고, 그 다음에 상기 차열 골재층(130)이 타설될 수 있다. 또는, 상기 흙 콘크리트(120)과 상기 차열 골재층의 타설된 후에 로울러 다짐을 수행할 수 있다.

상기 차열 골재층(120)은 상기 차열 골재와 폴리머 수지를 함께 포설하는 방법으로 형성될 수 있다. 이와 달리 상기 흙 콘크리트층(120)의 상부에 상기 폴리머 수지를 포함하는 제 1 층을 형성하고, 상기 제 1 층의 상부에 상기 차열 골재를 포함하는 제 2 층을 형성하는 방법으로 상기 차열 골재층(130)이 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 제 1 층이 형성된 뒤에, 상기 제 1 층의 상부에 상기 규사를 포함하는 중간층을 형성하고, 상기 중간층의 상부에 상기 제 2 층을 형성하는 것도 가능할 것이다.

상기 차열 골재층(130)의 상부에 표층(140)을 형성한다(S130).

본 발명에 의하면, 낮 시간 동안 포장층에 조사되는 햇빛을 반사시켜, 포장층이 열을 응집하지 못하게 할 수 있으므로, 결과적으로 열섬 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 시멘트의 함량을 배제하거나 줄이고, 폐기물로 인식되었던 바텀 애쉬를 활용할 수 있으므로, 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 재료의 수급을 용이하게 할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 흙 콘크리트층에 해수나 염분에 강한 에멀젼 및 폴리머가 포함되므로, 항만이나 매립지 등에서도 차열 흙포장층을 형성하는 것이 가능하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차열 흙 포장방법을 나타내는 순서도이다.

본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 이전 실시 예와 동일하고, 다만, 차열 골재층의 형성후에 표면 처리 단계를 더 포함하는 것에서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 기층(100)을 타설하고(S100), 기층(100)의 상측에 흙 콘크리트층(120)을 타설하고(S110)과, 상기 흙 콘크리트층(120)의 상측에 차열 골재층(130)을 타설한 후(S120)에 상기 차열 골재층(130)의 표면이 숏트 또는 브러시처리된다(S125). 그리고, 숏트 또는 브러시처리 후에 상기 차열 골재층(130)의 상측에 표층(140)을 형성한다(S130).

상기 숏트 또는 브러시처리 후에 상기 표층(140)을 형성하는 경우 상기 표층(140)의 두께가 균일해질 수 있으므로, 상기 차열 골재층(130)의 표면 전체적으로 강화될 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 기층 120: 흙 콘크리트층
130: 차열 골재층 140: 표층

Claims (20)

1. 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와, 모르타르 또는 콘크리트와, 에멀젼 및 폴리머를 포함하는 흙 콘크리트층;
   상기 흙 콘크리트층의 상측에 타설되며, 차열 골재를 포함하는 차열 골재층 및
   상기 차열 골재층의 상측에 타설되는 표층을 포함하고,
   상기 흙 콘크리트 층은 티타늄 칼라 파우더와, 피그먼트와, 마사토 및 황토가 포함되는 흙과 모래와, 감수제와, 물을 더 포함하고,
   상기 차열 골재층은, 폴리머 수지를 포함하는 제 1 층;
   상기 제 1 층의 상측에 구비되는 규사를 포함하는 중간층; 및
   상기 중간층의 상측에 구비되며 상기 차열 골재를 포함하는 제 2 층을 포함하고,
   상기 차열 골재는, 차열 프라이머를 도포한 뒤에 열처리되어 형성되는 1차 코팅층과, 차열 피그먼트를 도포한 뒤에 열처리되어 형성되는 2차 코팅층을 포함하고,
   상기 차열 골재층은 상기 흙 콘트리트 층 보다 두께가 얇고, 상기 표층은 상기 차열 골재층 보다 두께 얇은, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
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4. 제 1 항에 있어서,
   상기 흙 콘크리트층의 100 중량% 에 대하여,
   상기 콘크리트 또는 모르타르는 40 ~ 45 중량%로 포함되고,
   상기 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬는 2 ~ 5 중량%로 포함되고,
   상기 티타늄 칼라 파우더는 1.5 ~ 2 중량%로 포함되고,
   상기 피그먼트는 4 ~ 8 중량%로 포함되고,
   상기 에멀젼은 1.2 ~ 2 중량%로 포함되고,
   상기 폴리머는 1.2 ~ 3 중량%로 포함되고,
   상기 마사토, 황토 및 모래는 15 ~ 30 중량%로 포함되고,
   상기 감수제는 4 ~ 8 중량%로 포함되고,
   상기 물은 10 ~ 15 중량%로 포함되는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
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10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 수지는, 폴리머 혼합물 및 경화 촉진재를 포함하는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 폴리머 혼합물은, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄아크릴계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 알키드 수지를 포함하는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차열 골재는 무기계 폴리머 수지 몰탈 또는 세라믹 성분을 포함하는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 애쉬는 마이크로 웨이브를 이용하여 열처리되는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 차열 골재층의 표면이 숏트 또는 브러시처리된 후에 상기 표층이 형성되는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 표층은 표면 강화제를 포함하며, 상기 표면 강화제는, 아크릴계 폴리머 또는 실란(silane)을 포함하는, 단지, 조경, 공원, 하천, 도로, 매립지에 사용되는 차열 흙포장층.
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