KR101594568B1 - 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체에 유해한 라돈 방사능 물질의 발생을 줄이고 습기의 발생을 억제하여 건강한 환경을 구현할 수 있도록;
전체 조성물 100 중량%에 대하여; 배연탈황석고 1 내지 80 중량%, 시멘트 1 내지 10 중량%, 탄산칼슘 1 내지 50 중량%, 섬유 1 내지 10 중량%, 방습제 0.1 내지 5 중량%, 혼화제 1 내지 10 중량%, 발포폴리스티렌(EPS) 1 내지 10 중량%, 지연제 0.05 ~ 02 중량%, 수산화알미늄 1 내지 2 중량% 및, 인산암모늄 1 내지 2 중량%를 포함하여 이루어진 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재를 제공한다.

Description

단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재{A spray coating composition}

본 발명은 건축물의 바닥 및 벽면을 포함하는 표면에 뿜칠을 통해 도포하도록 된 무기질 뿜칠재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 인체에 유해한 라돈 방사능 물질의 발생을 줄이고 습기의 발생을 억제하여 건강한 환경을 구현할 수 있도록 된 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재에 관한 것이다.

일반적으로, 뿜칠(spray coating)은 도장법의 하나로 압축 공기를 통해 도료를 안개 상태의 미립자 상태로 분무하여 도포하는 공법의 하나이다.

이러한 뿜칠 공법은, 건축물의 바닥 및 벽면을 포함하는 표면에 대한 단열을 위해 시공된다.

이때. 뿜칠되는 도포물로 모르타르 조성물로 이루어진 도료가 적용되며, 한국특허등록번호 제10-1279960호에 의해 공지된 모르타르가 있다.

즉, 공지된 명세서에 기재된 바와 같이 분말 형태의 인산 석고로 된 부산물 200 내지 500 중량부에 대해서, 10㎜ 이하 크기의 흙 150 내지 500 중량부, 모래 100 내지 350 중량부, 200 메시 이상의 황토분말 10 내지 50 중량부, 5㎜ 이하 크기의 제오라이트 5 내지 30 중량부, 25㎜ 이하 크기의 쇄석 500 내지 1000 중량부, 시멘트 180 내지 400 중량부, 속경성 고강도 혼화제 5 내지 20 중량부, 경화제 0.5 내지 2 중량, 9㎜ 이하 크기를 가진 석회 분말이나 패각류 껍데기 분쇄물 중에서 적어도 하나 선택된 칼슘보충물 1 내지 5 중량부가 균일하게 배합된 모르타르가 기재되어 있다.

한편, 국립환경과학원은 지난 2011년 6월 23일 국내에서 생산, 유통되는 석고보드를 대상으로 라돈 방출량 및 라듐 등 자연 방사성 물질의 농도를 조사하고 그 결과를 발표하였다.

이 조사는 방사성 물질의 함량이 높은 석고를 사용한 석고보드가 대량 유통되어 국민건강을 위협할 수 있다는 지적(2009년 국정감사)에 따른 것으로, 지난 2010년 1월부터 1년간 수행되었다.

석고보드는 취급과 시공이 편하고 불에 타지 않는 장점 때문에 최근 주택의 벽체나 학교, 사무실 등의 천장 재료로 많이 사용되고 있다.

석고보드는 비료공장, 화력발전소 등의 산업공정 중에서 부산물을 원료로 하여 생산되는데, 부산물로는 인산부산석고 및 배연탈황석고 등이 있다.

이중 인산부산석고는 인산비료를 생산하기 위한 인광석의 황산 습식처리 공정 중에 생성되며, 배연탈황석고는 화력발전소에서 석회슬러리를 이용한 배기가스 탈황 과정 중에 생성된다.

국립환경과학원에서는 국내 유통 중인 17종의 석고보드에 대한 라돈 방출량을 조사한 결과, 인산부산석고를 원료로 사용한 석고보드가 배연탈황석고를 사용한 석고보드보다 25배 높은 라돈 방출량을 나타냈다고 발표하였다.

또한, 석고보드 제품 내 자연 방사성 물질인 라듐, 토륨, 칼륨의 농도를 조사한 결과, 인산부산석고에서 배연탈황석고의 약 16배에 해당하는 높은 라듐 농도를 나타냈으며, 라듐의 농도와 라돈 방출량은 상관관계가 높다고 발표하였다.

발암물질로 알려진 라돈은 암석과 토양에 자연적으로 존재하는 무색·무취의 방사성 기체로서, 세계보건기구(WHO)에서는 전체 폐암 환자 중 3~14%가 라돈에서 기인한 것으로 추정하고 있으며, 라돈을 주요 실내공기 오염물질로 정하고 있다.

국제암센터(IARC)에서는 라돈을 사람에 대한 발암성이 있는 물질(category 1)로 분류하고 있으며, 라듐은 라돈의 모핵종으로 라돈 방출에 직접적인 영향을 미치는 물질이다.

상기와 같은 인산부산석고는, 석고보드뿐만 아니라 석고플라스터, 소석고, 석고수지몰탈 등으로 활용되며 포장도로나 공유수면매립지의 성토재 조성물 혹은 콘크리트나 시멘트 부자재 등으로 활용하는 등 재활용 가치가 높은 폐기물이다.

하지만 인광석의 습식처리를 통해 인산비료를 생산하는 방식에서는 인광석 자체에 함유된 라듐, 우라늄 및 토륨 등과 같은 알파 방사성 핵종 때문에 인산부산석고 중 방사성 물질 특히, 우라늄(U)-238에서 생성되는 반감기가 1603년인 방사성 핵종인 라듐-226(²²⁶Ra)과 그 자핵종의 제염 없이는 일반산업에 재활용하기가 어려운 실정이다.

한편, 종래의 뿜칠용 조성물은, 흡습량에 따라 열전도율이 높고 압축강도가 낮아 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.

[표 1]은, 뿜칠용 조성물의 흡습량에 따른 열전도율을 보여준다.

구분	흡습량별 뿜칠재의 열전도율		비고
	흡습량(%)	열전도율(W/m.K)
실시 1	0	0.038	KS F 4040
실시 2	1	0.041
실시 3	3	0.045
실시 4	5	0.050

상기 [표 1]에서 기재된 바와 같이 뿜칠재에서 흡습량이 증대할수록 열전도율이 증대된다.

[표 2]는, 뿜칠용 조성물의 흡습량에 따른 압축강도를 보여준다.

구분	흡습량별 뿜칠재 압축강도		비고
	흡습량(%)	압축강도(M)a)
실시 1	0	1.0	KS F 4930
실시 2	1	0.9
실시 3	3	0.6
실시 4	5	0.2

상기한 [표 1] 및 [표 2]에서 기재된 바와 같이, 뿜칠용 조성물은 흡습량이 증대할수록 열전도율이 높아지고, 압축강도는 시공품질이 저하되는 문제점이 있었다.

1. 한국특허등록번호 제10-1279960호 2. 한국특허등록번호 제10-1470417호

1. 화학대사전(2001. 5. 20., 세화)

본 발명은, 건축물의 바닥 및 벽면을 포함하는 표면에 뿜칠을 통해 도포하도록 된 무기질 뿜칠재로서, 인체에 유해한 라돈 방사능 물질의 발생을 줄이고 습기의 발생을 억제하여 건강한 환경을 구현할 수 있도록 된 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재는, 전체 조성물 100 중량%에 대하여; 배연탈황석고 1 내지 80 중량%, 시멘트 1 내지 10 중량%, 탄산칼슘 1 내지 50 중량%, 섬유 1 내지 10 중량%, 방습제 0.1 내지 5 중량%, 혼화제 1 내지 10 중량%, 발포폴리스티렌(EPS) 1 내지 10 중량%, 지연제 0.05 ~ 0.2 중량%, 수산화알미늄 1 내지 2 중량%; 및 인산암모늄 1 내지 2 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재는, 건축물의 바닥 및 벽면을 포함하는 표면에 뿜칠을 통해 도포할 때, 종래의 인산부산석고가 적용되어 인체에 유해한 라돈 방사능 물질을 발생하는 것과는 다르게 배연탈황석고를 주성분으로 하여 라돈 방사능 물질의 발생을 줄여 인체에 무해한 환경을 조성함은 물론, 적용된 방습제를 통해 습기의 발생을 억제하여 곰팡이의 생육을 억제할 수 있어, 인체에 건강한 환경을 구현할 수 있으며, 특히, 탈황석고의 짧은 응집시간을 상기 지연제를 통해 지연시켜 작업성을 개선하여 불량을 발생할 수 있어 고품질의 뿜칠 작업을 수행할 수 있는 효과를 가진다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재는, 건축물의 바닥 및 벽면을 포함하는 표면에 뿜칠을 통해 도포하도록 된 것으로, 배연탈황석고, 시멘트, 탄산칼슘, 섬유, 방습제, 혼화제, 발포폴리스티렌(EPS), 지연제를 포함하여 이루어져 인체에 유해한 라돈 방사능 물질의 발생을 줄이고 습기의 발생을 억제하여 건강한 환경을 구현할 수 있도록 된 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는다.

이러한, 본 실시 예에 의한 무기질 뿜칠재는, 주로, 각종 건축물의 최상층 천정, 최하층 바닥, 외벽체 등과 같이 단열이 필요한 부위와 외기와 직/간접적으로 접하는 부위 및 지하실 등과 같이 습기가 많아 곰팡이가 발생할 우려가 있는 부위에 주로 적용되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 실시 예에 의한 무기질 뿜칠재는, 전체 조성물 100 중량%에 대하여; 배연탈황석고 1 내지 80 중량%, 시멘트 1 내지 10 중량%, 탄산칼슘 1 내지 50 중량%, 섬유 1 내지 10 중량%, 방습제 0.1 내지 5 중량%, 혼화제 1 내지 10 중량%, 발포폴리스티렌(EPS) 1 내지 10 중량%, 지연제 0.05 ~ 0.2 중량%, 수산화알미늄 1 내지 2 중량% 및, 인산암모늄 1 내지 2 중량%를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기에서 배연탈황석고는 1 내지 50 중량%로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이, 주성분으로 배연탈황석고를 적용하여 라돈 방사능 물질의 발생을 현저히 줄여 인체에 무해한 환경을 조성하게 된다.

이와 더불어, 상기 방습제를 통해 습기의 발생을 억제하여 곰팡이의 생육을 억제하게 된다.

아울러, 주성분인 탈황석고의 짧은 응집시간을 상기 지연제를 통해 지연시켜 작업성을 개선하여 불량을 발생할 수 있어 고품질의 뿜칠 작업을 수행하게 된다.

상기에서 혼화제는, 기포제 및 수지(樹脂)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기한 기포제는, 계면활성제로 이루어져 뿜칠 시공시 뿜칠 단열흡음재의 내부에 미세 기공을 형성시켜 단열성과 흡음성을 극대화하게 된다.

그리고, 상기 수지(樹脂)는, 뿜칠 시공시 피착면과의 응집 및 결속력을 발현하여 초기 부착력을 극대화하게 된다.

상기한 배연탈황석고는, 석회석 30∼70중량%와 석유 코우크스 30∼70중량%의 혼합물을 800∼900℃에서 연소할 때 발생하는 부산물로서, 상기 석회석과 상기 석유 코우크스를 유동층 연소보일러 또는 석회 소성로에서 연소할 때 상기 석유 코우크스는 연소되고 상기 석유 코우크스에 함유되어 있던 황화물이 석회의 CaO 성분과 결합하면서 재로 형성하여 나오는 부산물이며, 상기 석유 코우크스는 석유 정제 과정의 하이드로 크래킹 유니트에서중질유(벙커C유)로부터 경유를 뽑을 때 나오는 잔사유를 사용한 것일 수 있다.

이러한 배연탈황석고는, 인체에 유해한 라돈 방사능 물질의 발생을 현격히 줄여 쾌적한 실내 환경 조성과 어울러 마감을 가능하게 한다.

[표 3]은, 2011년 국립환경과학원에서 발표한 석고보드 종류별 라돈 방출량에 대한 상태를 보여준다.

[단위 : Bq/(kg*h)

구분	시험 갯수	평균	최소	최대
인산부산석고보드	3	0.250	0.171	0.447
배연탈황석고보드	14	0.010	0.002	0.036

[표 3]에서 기재된 바와 같이, 배연탈황석고과 인산부산석고에 비하여 평균 1/25의 라돈만을 방출하는 것으로, 인산부산석고에 비하여 실내환경을 무해하게 조성하게 된다.

상기에서 방습제는, 금속염 (Metal soaps)과 올레이트의 장점이 이상적으로 결합된 방습제가 적용되는 것이 바람직하며, 다습한 지하공간 적용시 또는 결로시 뿜칠재의 흡습 현상으로 인한 곰팡이의 생육조건을 충족시키지 못하도록 원천 차단하게 된다.

[표 4]는 상기 방습제에 의한 곰팡이의 생육상태를 실험한 결과에 대한 데이터를 보여준다.

구분	탈황석고 대비 방습제 투입량별 곰팡이 발육 비교		비고
	방습제(%)	곰창이 발육상태
실시 1	0	곰팡이 균이 시험편 전부에 발육	ASTM G-21
실시 2	1	곰팡이 균이 시험편 전부에 발육
실시 3	3	곰팡이 균이 시험편 전부에 발육
실시 4	5	곰팡이 균사의 발육이 인지되지 않음

상기 [표 4]에서 기재된 바와 같이 탈황석고에 대하여 방습제가 5%가 적용될 경우, 곰팡이의 생육이 억제되어, 인체에 건강한 환경을 구현하게 된다.

상기에서 섬유는, 펄프가 적용되는 것이 바람직하며, 파쇄된 신문지 등과 같은 폐자재를 재활용하여 적용하는 것이 가장 바람직하며, 상기 섬유를 통해 전체 조성물에 대한 조직력을 향상시키면서 강도를 증진하게 된다'

[표 5]는, 전체 조성물에 대한 섬유 함량별 압축강도를 보여준다.

구분	섬유 함량별 압축강도의 변화		비고
	섬유 량(%)	압축강도(MPa)
실시 1	3	0.9	KS F 4930
실시 2	5	1.0
실시 3	7	1.2
실시 4	10	1.5

상기 [표 5]에서 기재된 바와 같이 섬유의 함량의 증가에 따라 압축강도가 증대된다.

상기한 지연제는, 동물성 지연제 또는 폴리에틸린(PE)이 적용되는 것이 바람직하며, 상기 배연탈황석고의 짧은 작업시간을 지연시켜 작업성을 대폭 개선하게 된다.

즉. 상기 지연제를 통해 지연시켜 작업성을 개선하여 불량을 발생할 수 있어 고품질의 뿜칠 작업을 수행하게 된다.

[표 6]은, 탈황석고에 대한 상기 지연제의 함량에 따른 가사시간을 보여준다.

구분	탈황석고에 대한 지연제 투입량별 가사시간		비고
	지연제 투입량(%)	가사시간(min)
실시 1	0.05	2
실시 2	0.1	50
실시 3	0.15	80
실시 4	0.2	120

상기 [표 6]에서 기재된 바와 같이 지연제 함량의 증가에 따라 가사시간이 증대된다.

한편, 본 실시 예에 의한 무기질 뿜칠재에는, 수산화알미늄 1 내지 2 중량%가 더 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 수산화알미늄은, 500~600℃에서 H₂O를 방출하여 뿜칠 모체면의 온도상승을 저지하여 화재로부터 보호하게 된다.

그리고, 본 실시 예에 의한 무기질 뿜칠재에는, 인산암모늄 1 내지 2 중량%가 더 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 인산암모늄은, 350℃에서 질소가스를 방출하여 뿜칠 모체면의 온도상승을 저지하여 화재로부터 보호하게 된다.

상술한 바와 같이 본 실시 예에 의한 무기질 뿜칠재는, 배연탈황석고를 주성분으로 하여 라돈 방사능 물질의 발생을 줄여 인체에 무해한 환경을 조성함은 물론, 적용된 방습제를 통해 습기의 발생을 억제하여 곰팡이의 생육을 억제할 수 있어, 인체에 건강한 환경을 구현할 수 있으며, 특히, 탈황석고의 짧은 응집시간을 상기 지연제를 통해 지연시켜 작업성을 개선하여 불량을 발생할 수 있어 고품질의 뿜칠 작업을 수행할 수 있도록 된 것을 기술적 구성의 특징으로 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (1)

1. 배연탈황석고 1 내지 80 중량%;
   시멘트 1 내지 10 중량%;
   탄산칼슘 1 내지 50 중량%;
   섬유 1 내지 10 중량%;
   방습제 0.1 내지 5 중량%;
   혼화제 1 내지 10 중량%;
   발포폴리스티렌(EPS) 1 내지 10 중량%;
   동물성 지연제 또는 폴리에틸린(PE) 지연제 0.05 ~ 0.2 중량%;
   수산화알미늄 1 내지 2 중량%; 및
   인산암모늄 1 내지 2 중량%
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음, 방습, 마감기능을 갖는 무기질 뿜칠재.