KR101518023B1 - 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하는 포러스콘크리트부와, 포러스콘크리트부를 지지하도록 포러스콘크리트부 내부에 삽입되는 삽입부를 구비하고, 포러스콘크리트부의 하부에 결합되는 일반콘크리트부를 포함하고, 포러스콘크리트부는, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 화력발전소나 제철소에서 발생되는 산업부산물을 활용하여 공극률이 높고, 강도 및 내구성이 우수한 해중 구조물을 제작할 수 있는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인공어초(人工魚礁; Artificial ground reef)는 어패류(魚貝類)나 해조류와 같은 각종 수중생물의 서식처를 형성할 수 있도록 바다 속에 설치하는 인공 구조물로서, 어획능력이 큰 저인망이나 권현망 등으로부터 어장을 보호하고 각종 어류나 조개류의 산란장 및 은신처를 조성하여 어자원을 육성시키기 위한 목적으로 사용되고 있다.
인공어초는, 해저면에 구조물을 설치하는 침설형(沈設型)과 바다 속에 구조물을 계류(繫留)시키는 부표형 어초로 크게 나눌 수 있으며, 국외에서는 폐자재로서의 폴리에틸렌 수지나 폐타이어 등을 일정한 모양으로 구성한 조립식 어초를 포함하여, 폐선 어초나 폐차 어초와 같은 여러 가지의 종류의 어초가 사용되었으나 해양환경과 관련하여 폐자원을 활용한 어초 사용은 감소추세로 접어들고 있다.
상기와 같은 각종 인공어초 중 침설형 어초로 널리 사용되는 것은 콘크리트나 강철제 또는 유리섬유 플라스틱(FRP)재질로서 육면체를 이루는 골조프레임을 형성시킨 사각형 인공어초나, 반구형의 몸체 상에 어류가 이동할 수 있는 유동통로를 형성시킨 반구형 인공어초가 알려져 있으며, 이러한 사각 및 반구형 인공어초를 바지선에 적재하여 해당 수역으로 운반시킨 다음 바지선에 설치된 크레인을 사용하여 해저면 상에 상기 인공어초를 설치함으로써 어패류나 해조류와 같은 각종 수중생물의 서식처나 그 은신처 및 산란장을 조성할 수 있도록 하였다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0981259호(2010년 9월 10일 공고, 발명의 명칭 : 인공어초)에 개시되어 있다.
일반적인 인공어초는, 고가의 콘크리트 구조물로 이루어지기 때문에 인공어초 제작에 소요되는 비용을 절감하기 어렵고, 인공어초의 공극률을 높이기 어려워 해양식물이 서식되는 환경을 효과적으로 향상시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 화력발전소나 제철소에서 발생되는 산업부산물을 활용하여 공극률이 높고, 강도 및 내구성이 우수한 해중 구조물을 제작할 수 있는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하는 포러스콘크리트부; 및 상기 포러스콘크리트부를 지지하도록 상기 포러스콘크리트부 내부에 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 포러스콘크리트부의 하부에 결합되는 일반콘크리트부를 포함하고; 상기 포러스콘크리트부는, 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회와 상기 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 포러스콘크리트부의 공극률은 12~32%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 일반콘크리트부는, 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회와 상기 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 포러스콘크리트부의 높이는, 상기 일반콘크리트부의 높이와 비교하여 0.1~1.5배로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 포러스콘크리트부의 표면부에는 두께 5~30mm로 이루어지는 로프가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계; (b) 상기 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (c) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 포러스콘크리트부와 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 포러스콘크리트와 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 진동다짐공법으로 경화시켜 포러스콘크리트부를 제작하는 단계; (b) 상기 포러스콘크리트부를 성형틀에 안착시키는 단계; (c) 상기 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (d) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 포러스콘크리트부와 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 성형틀에 복수 개의 로프를 간격이 유지되도록 안착시키는 단계; (b) 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 상기 로프에 접촉되도록 상기 성형틀에 타설하는 단계; (c) 상기 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (d) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 로프, 상기 포러스콘크리트부 및 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 포러스콘크리트와 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법은, 공극률이 높은 포러스콘크리트부가 구비되므로 인공어초 내부에 높은 공극률이 확보되고, 넓은 비표면적을 형성하여 해양식물 포자의 착상과 성장에 적합한 환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법은, 매트릭스가 밀실하여 강도 및 내구성이 우수한 일반콘크리트부를 구비하므로 해중구조물로서의 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법은, 포러스콘크리트부에 표면에 미세한 기공이 다량 형성되고, 다수 개의 섬유가닥이 나선 형태로 꼬아져 설치되며, 해양식물의 포자 착상능력이 우수한 섬유재질 로프를 단위면적당 일정 길이 삽입되므로 해양생태계 복원성능을 극대화 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법은, 넓은 비표면적에 해양미생물의 다량 서식할 수 있는 공간을 제공해줌으로써, 미생물의 대사작용 및 접촉산화법의 원리에 의해 부영양화 및 오염된 해수를 정화시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초가 도시된 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초가 도시된 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초는, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하는 포러스콘크리트부(10)와, 포러스콘크리트부(10)를 지지하도록 포러스콘크리트부(10) 내부에 삽입되는 삽입부(32)를 구비하고, 포러스콘크리트부(10)의 하부에 결합되는 일반콘크리트부(30)를 포함하고, 포러스콘크리트부(10)는, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어진다.
본 실시예는 산업부산물을 활용하여 콘크리트 인공어초를 제작하는 것으로서, 화력발전소에서 발생되는 석탄회 또는 제철소의 제강공정에서 발생되는 철강슬래그를 활용하여 공극률이 높은 포러스콘크리트부(10)를 제작하고, 일반적인 콘크리트를 활용하여 일반적인 콘크리트에 해당하는 강도를 이루는 일반콘크리트부(30)를 제작한다.
따라서 공극률이 높은 포러스콘크리트부(10)에 해양식물이 서식할 수 있는 환경이 조성되며, 포러스콘크리트부(10)를 일반콘크리트부(30)가 지지하므로 일반적인 콘크리트 인공어초와 유사한 강도를 이룰 수 있게 된다.
또한, 일반콘크리트부(30)는 포러스콘크리트부(10)와 간격을 유지하며 포러스콘크리트부(10)를 지지하는 삽입부(32)가 구비되므로 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 접촉되는 면적을 줄이게 되어 해양식물이 서식할 수 있는 표면적이 증가되는 효과가 나타나게 된다.
본 실시예는 화력발전소 또는 제철소에서 발생되는 석탄회 또는 철강슬래그를 활용하여 포러스콘크리트부(10)를 제작하므로 산업부산물이 재활용될 수 있어 산업부산물 매립에 의한 환경오염이나 매립에 소요되는 비용 및 인공어초 제작에 소요되는 비용을 줄일 수 있게 된다.
본 실시예는 포러스콘크리트부(10)에 황토볼이 첨가되므로 포러스콘크리트부(10)의 공극률이 높아짐과 동시에 해양의 적조현상을 저감시킬 수 있게 된다.
굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어진다.
포러스콘크리트부(10)를 이루는 조성물은 천연골재 100중량부에 대하여 석탄회 또는 철강슬래그가 100~300중량부 포함하여 이루어지므로 천연골재 : 석탄회가 1 : 1의 비율 또는 1 : 3의 비율로 혼합되어 이루진다.
또한, 천연골재 : 철강슬래그가 1 : 1의 비율 내지 1 : 3의 비율로 혼합되어 이루질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하여 이루어지므로 포러스콘크리트부(10)에 석탄회와 철강슬래그를 모두 첨가하여 제작할 수 있다.
석탄회와 철강슬래그를 혼합한 혼합물은, 천연골재와 2 : 5 내지 9 : 1의 비율로 혼합되어 포러스콘크리트부(10)의 골재를 이루게 된다.
황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어진다.
황토볼에 포함되는 천연황토 및 고령토는 바닷물의 적조현상을 억제하는 기능이 있으므로 포러스콘크리트부(10)에 황토볼이 포함되면 포러스콘크리트부(10)에 형성되는 공극을 통해 바닷물이 통과되면서 황토볼의 성분이 바닷물에 공급되어 적조현상을 억제하게 된다.
포러스콘크리트부(10)의 공극률은 12~32%로 이루어지므로 해양식물이 서식하는 환경을 제공함과 동시에 바닷물이 공극을 통과하면서 황토볼의 성분이 바닷물에 공급되어 해양식물 서식 및 적조현상 억제가 이루어지게 된다.
일반콘크리트부(30)는, 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어진다.
일반콘크리트부(30)는 수중 바닥면에 안착되는 패널 모양으로 형성되고, 네 개의 모서리로부터 상측으로 연장되는 삽입부(32)가 돌출되어 포러스콘크리트부(10)의 모서리에 삽입되므로 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 간격을 유지하며 포러스콘크리트부(10)를 지지하게 된다.
일반콘크리트부(30)는 포러스콘크리트부(10)와 비교하여 공극률이 낮아 강도가 높게 제작되므로 포러스콘크리트부(10)가 수중의 바닥면으로부터 상측으로 간격을 유지하며 위치될 수 있도록 지지하게 된다.
일반콘크리트부(30)의 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어질 수 있으므로 산업부산물을 활용하여 제작될 수 있어 일반콘크리트부(30) 제작에 소요되는 비용을 저감할 수 있다.
또한, 일반콘크리트부(30)의 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포러스콘크리트부(10)의 높이는, 일반콘크리트부(30)의 높이와 비교하여 0.1~1.5배로 이루어지고, 포러스콘크리트부(10)의 표면부에는 두께 5~30mm로 이루어지는 로프(50)가 부착된다.
로프(50)는 섬유재질을 포함하여 이루어지고, 포러스콘크리트부(10)의 표면 1m당 0.01~0.5m에 해당되는 넓이에 안착되도록 설치되므로 로프(50)와 로프(50) 사이에 간격이 형성되고, 해양식물의 포자류 배양 및 착상을 원활하게 한다.
<실시예1>
본 실시예는 포러스콘크리트부(10)가 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 굵은 골재 300중량부와, 물 25중량부와, 매립회 10중량부와, 황토볼 0.05중량부와, 혼화제 2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하는 굵은 골재가 300중량부로 이루어지는 것이 특징이며, 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 상기한 바와 같은 조성 비율로 이루어지므로 표1에 기재된 바와 같이 공극률이 13.1%로 나타나며, 투수계수 0.433cm/sec, 압축강도 21.4Mpa, 휨강도 3.41Mpa로 나타나고, 화학저항성 및 충격저항성이 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 우수함을 알 수 있다.
또한, 본 실시예는 표2에 기재된 바와 같이 식생면적 비율이 78.2%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해양식물 식생능력이 뛰어나며, 총인(T-P)제거율이 52.6%, 총질소(T-N)제거율이 61.2%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해수정화 능력이 뛰어남을 알 수 있다.
<실시예2>
본 실시예는 포러스콘크리트부(10)가 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 굵은 골재 700중량부와, 물 25중량부와, 매립회 10중량부와, 황토볼 0.05중량부와, 혼화제 2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하는 굵은 골재가 700중량부와, 황토볼 0.05중량부를 포함하는 것이 특징이며, 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 900중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 상기한 바와 같은 조성 비율로 이루어지므로 표1에 기재된 바와 같이 공극률이 27.9%로 나타나며, 투수계수 0.898cm/sec, 압축강도 16.9Mpa, 휨강도 3.12Mpa로 나타나고, 화학저항성 및 충격저항성이 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 우수함을 알 수 있다.
또한, 본 실시예는 표2에 기재된 바와 같이 식생면적 비율이 84.9%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해양식물 식생능력이 뛰어나며, 총인(T-P)제거율이 62.5%, 총질소(T-N)제거율이 69.3%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해수정화 능력이 뛰어남을 알 수 있다.
<실시예3>
본 실시예는 포러스콘크리트부(10)가 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 굵은 골재 700중량부와, 물 25중량부와, 매립회 10중량부와, 황토볼 5.0중량부와, 혼화제 2.0중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그를 포함하는 굵은 골재가 700중량부와, 황토볼 5.0중량부를 포함하는 것이 특징이며, 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 석탄회와 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 900중량부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 실시예는 상기한 바와 같은 조성 비율로 이루어지므로 표1에 기재된 바와 같이 공극률이 28.4%로 나타나며, 투수계수 0.912cm/sec, 압축강도 16.7Mpa, 휨강도 3.09Mpa로 나타나고, 화학저항성 및 충격저항성이 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 우수함을 알 수 있다.
또한, 본 실시예는 표2에 기재된 바와 같이 식생면적 비율이 85.4%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해양식물 식생능력이 뛰어나며, 총인(T-P)제거율이 63.9%, 총질소(T-N)제거율이 70.4%로 나타나 일반적인 포러스콘크리트와 비교하여 해수정화 능력이 뛰어남을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 시험결과에 따라 포러스콘크리트부(10)에 석탄회와 철강슬래그를 포함하는 굵은 골재와, 황토볼의 조성 비율이 높아짐에 따라 공극률이 높아지고, 해양식물 식생능력 및 해수정화 능력이 향상됨을 알 수 있다.
| 공극률(%) | 투수계수 (cm/sec) |
압축강도 (Mpa) |
휨강도 (Mpa) |
화학저항성 | 충격저항성 | |
| 실시예1 | 13.1 | 0.433 | 21.4 | 3.41 | 우수 | 우수 |
| 실시예2 | 27.9 | 0.898 | 16.9 | 3.12 | 우수 | 우수 |
| 실시예3 | 28.4 | 0.912 | 16.7 | 3.09 | 우수 | 우수 |
| M1 | 11.2 | 0.398 | 17.5 | 3.12 | 보통 | 보통 |
|
|
해양식물 생식능력 | 해수정화 능력 | |
| 식생면적 비율(%) | 총인(T-P) 제거율(%) |
종질소(T-N) 제거율(%) |
|
| 실시예1 | 78.2 | 52.6 | 61.2 |
| 실시예2 | 84.9 | 62.5 | 69.3 |
| 실시예3 | 85.4 | 63.9 | 70.4 |
| M1 | 52.8 | 39.1 | 45.6 |
표1 및 표2에 도시된 M1은, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하는 굵은 골재가 300중량부 미만으로 포함되고, 황토볼이 구비되지 않는 일반적인 포러스콘크리트이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법은, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지는 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계(S10)와, 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부(10)를 지지하는 삽입부(32)가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계(S20)와, 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 삽입되어 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 일체로 형성되도록 포러스콘크리트와 일반콘크리트를 경화시키는 단계(S30)를 포함한다.
상기한 조성 비율로 제조되는 포러스콘크리트를 인공어초를 제작하기 위한 성형틀에 타설하고, 상기한 조성 비율로 제조되는 일반콘크리트를 성형틀에 타설한 후에 포러스콘크리트 및 일반콘크리트를 경화시켜 일반콘크리트부(30)로부터 연장되는 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 삽입되어 일체로 형성되도록 한다.
따라서 다공성 재질로 이루어지는 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 삽입부(32)에 의해 간격을 유지하는 형상으로 일체화되는 콘크리트 인공어초를 제작할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법은, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지는 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 진동다짐공법으로 성형시켜 포러스콘크리트부(10)를 제작하는 단계(S120)와, 포러스콘크리트부(10)를 성형틀에 안착시키는 단계와, 포러스콘크리트부(10)를 지지하는 삽입부(32)가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계(S130)와, 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 삽입되어 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 일체로 형성되도록 일반콘크리트를 경화시키는 단계(S140)를 포함한다.
상기한 조성 비율로 제조되는 포러스콘크리트에 진동다짐 공정을 행하여 다공성 재질의 포러스콘크리트부(10)를 제작하고, 제작된 포러스콘크리트부(10)를 성형틀에 안착시킨 후에 상기한 조성 비율로 제조되는 일반콘크리트를 성형틀에 타설하여 경화시키므로 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 일체로 연결되는 콘크리트 인공어초를 제작할 수 있다.
상기한 바와 같이 제작되는 콘크리트 인공어초는 포러스콘크리트부(10)가 먼저 제작된 후에 삽입부(32)가 경화되면서 성형되므로 포러스콘크리트부(10)에는 삽입부(32)를 이루는 일반콘크리트가 삽입되는 연결홈부(12)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초가 도시된 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 다른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법이 도시된 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법은, 성형틀에 복수 개의 로프(50)를 간격이 유지되도록 안착시키는 단계(S210)와, 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지는 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 로프(50)에 접촉되도록 성형틀에 타설하는 단계(S220)와, 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부(10)를 지지하는 삽입부(32)가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계(S230)와, 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 삽입되어 로프(50), 포러스콘크리트부(10) 및 일반콘크리트부(30)가 일체로 형성되도록 포러스콘크리트와 일반콘크리트를 경화시키는 단계(S240)를 포함한다.
성형틀 내부에 다수 개가 일정한 간격을 유지하도록 로프(50)를 안착시키고, 상기한 조성 비율로 제조되는 포러스콘크리트를 로프(50)와 접촉되도록 성형틀에 타설한다.
이후에, 상기한 조성 비율로 제조되는 일반콘크리트를 성형틀에 타설한 후에 포러스콘크리트 및 일반콘크리트를 경화시킨다.
따라서 일반콘크리트부(30)로부터 연장되는 삽입부(32)가 포러스콘크리트부(10)에 삽입되어 일체로 형성되고, 다수 개의 로프(50)는 포러스콘크리트부(10)의 외벽에 일체로 밀착된다.
상기한 바와 같은 제조공정에 의해 다공성 재질로 이루어지고, 로프(50)가 외벽에 밀착되며, 포러스콘크리트부(10)와 일반콘크리트부(30)가 삽입부(32)에 의해 간격을 유지하는 형상으로 일체화되는 콘크리트 인공어초를 제작할 수 있게 된다.
이로써, 화력발전소나 제철소에서 발생되는 산업부산물을 활용하여 공극률이 높고, 강도 및 내구성이 우수한 해중 구조물을 제작할 수 있는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초 및 그 제조방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 인공어초 및 그 제조방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 포러스콘크리트부 12 : 연결홈부
30 : 일반콘크리트부 32 : 삽입부
50 : 로프
30 : 일반콘크리트부 32 : 삽입부
50 : 로프
Claims (13)
- 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하는 포러스콘크리트부; 및 상기 포러스콘크리트부를 지지하도록 상기 포러스콘크리트부 내부에 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 포러스콘크리트부의 하부에 결합되는 일반콘크리트부를 포함하고; 상기 포러스콘크리트부는, 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지고, 상기 일반콘크리트부는, 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초에 있어서,
상기 황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어지고,
상기 포러스콘크리트부의 저면에 연결홈부가 형성되도록 성형틀에 타설하고, 상기 연결홈부에 결합되는 상기 삽입부를 구비하도록 상기 성형틀에 상기 일반콘크리트부를 타설하여 경화시켜 상기 포러스콘크리트부와 상기 일반콘크리트부가 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 제1항에 있어서,
상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 제1항에 있어서,
상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회와 상기 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 포러스콘크리트부의 공극률은 12~32%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회 또는 상기 철강슬래그 100~300중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 제1항에 있어서,
상기 굵은 골재는, 천연골재 100중량부에 대하여, 상기 석탄회와 상기 철강슬래그가 1:1로 혼합되는 혼합물 40~900중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 제1항 내지 제3항, 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포러스콘크리트부의 높이는, 상기 일반콘크리트부의 높이와 비교하여 0.1~1.5배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- 제9항에 있어서,
상기 포러스콘크리트부의 표면부에는 두께 5~30mm로 이루어지는 로프가 부착되는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초.
- (a) 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 성형틀에 타설하는 단계; (b) 상기 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (c) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 포러스콘크리트부와 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 포러스콘크리트와 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법에 있어서,
상기 황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어지고,
상기 (a) 단계는, 상기 포러스콘크리트부의 저면에 연결홈부가 형성되도록 상기 성형틀에 타설하여 이루어지고,
상기 (b) 단계는, 상기 연결홈부에 결합되는 상기 삽입부를 구비하도록 상기 성형틀에 상기 일반콘크리트부를 타설하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법.
- (a) 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 진동다짐공법으로 경화시켜 포러스콘크리트부를 제작하는 단계; (b) 상기 포러스콘크리트부를 성형틀에 안착시키는 단계; (c) 상기 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (d) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 포러스콘크리트부와 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법에 있어서,
상기 황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어지고,
상기 (a) 단계는, 상기 포러스콘크리트부의 저면에 연결홈부가 형성되도록 상기 성형틀에 타설하여 이루어지고,
상기 (b) 단계는, 상기 연결홈부에 결합되는 상기 삽입부를 구비하도록 상기 성형틀에 상기 일반콘크리트부를 타설하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법.
- (a) 성형틀에 복수 개의 로프를 간격이 유지되도록 안착시키는 단계; (b) 시멘트 100중량부에 대하여, 석탄회 또는 철강슬래그를 포함하여 이루어지고, 입도 5~90mm인 굵은 골재 300~700중량부와, 물 22~30중량부와, 매립회 0.1~10중량부와, 황토볼 0.05~5.0중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 포러스콘크리트를 상기 로프에 접촉되도록 상기 성형틀에 타설하는 단계; (c) 상기 포러스콘크리트에 의해 이루어지는 포러스콘크리트부를 지지하는 삽입부가 형성되도록 시멘트 100중량부에 대하여, 물 40~60중량부와, 입도 5~90mm인 굵은 골재 200~300중량부와, 입도 5mm 이하인 잔골재 150~250중량부와, 혼화제 0.1~2.0중량부를 포함하여 이루어지는 일반콘크리트를 상기 성형틀에 타설하는 단계; 및 (d) 상기 삽입부가 포러스콘크리트부에 삽입되어 상기 로프, 상기 포러스콘크리트부 및 일반콘크리트부가 일체로 형성되도록 상기 포러스콘크리트와 상기 일반콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법에 있어서,
상기 황토볼은, 천연황토 100중량부에 대하여, 고령토 0.1~20중량부와, 물 5~45중량부와, 목분 1~10중량부를 포함하여 이루어지고,
상기 (a) 단계는, 상기 포러스콘크리트부의 저면에 연결홈부가 형성되도록 상기 성형틀에 타설하여 이루어지고,
상기 (b) 단계는, 상기 연결홈부에 결합되는 상기 삽입부를 구비하도록 상기 성형틀에 상기 일반콘크리트부를 타설하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 콘크리트 인공어초의 제조방법.
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| KR100840335B1 (ko) * | 2007-07-25 | 2008-06-20 | (주)코에코 | 황토볼을 이용한 해양구조물 |
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| KR100981259B1 (ko) * | 2010-04-08 | 2010-09-10 | 성오용 | 인공어초 |
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