KR101647814B1 - 발광 가능한 방진침목 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균열 이행을 방지할 수 있고, 압축강도가 우수하며, 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있으므로 내구성과 수명이 우수하고, 승차감을 향상시킬 수 있으며 진동으로 인한 주변 거주자의 소음피해를 줄일 수 있고, 또한, 기차나 지하철이 터널을 통과할 때 상기 발광부재가 선로에 가해지는 진동을 통해 발광하도록 함으로써 응급상황시 지하철 또는 터널 내에서 정전이 되더라도 선로의 위치 파악이 가능하도록 하여 하차한 승객들이 선로를 따라 이동 대피 가능하도록 함으로써 인명 피해를 줄일 수 있는 발광 가능한 방진침목을 개시한다.

Description

발광 가능한 방진침목{ANTI VIBRATION SLEEPER}

본 발명은 침목에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 40~60중량%와, 상기 콘크리트의 강도를 향상시키기 위한 강도증강제 40~60중량%로 이루어지며, 레일의 저면에 구비되어 레일을 지지하는 레일지지부재와; 상기 레일지지부재 내부에 길이방향을 따라 설치되며, 레일에 가해지는 하중을 분산시켜 진동을 저감시키는 진동저감부재; 및 상기 레일지지부재의 상단의 장축 모서리에 길이방향을 따라 고정되며, 레일에 전달되는 진동에 반응하여 발광하는 발광부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목에 관한 것이다.

철도 침목은 레일을 소정 위치에 고정시키고 지지하며 레일을 통해 전달되는 차량의 하중을 넓게 분포시키는 역할을 한다. 침목의 종류에는 재질에 따라 목침목, 콘크리트침목, 강침목, 합성 침목 등이 있다.

도 1 내지 2는 이러한 침목(30)이 설치된 상태를 도시한 것으로, 침목(30)은 자갈로 이루어진 도상(10)에 묻힌 상태로 일정한 간격을 두고 레일(20)을 따라 위치되어 레일(20)을 통하여 전달되는 열차 차량의 진행 방향의 힘 및 측방향의 힘을 받게 된다. 따라서 침목(30)은 도상(10)의 지지에 의해 변형 또는 이동이 방지된다.

이와 같은 종래 침목은 인장력에는 약하지만 압축력에는 강한 콘크리트의 약점을 보완한 프리스트레스 콘크리트(Prestressed Concrete) 침목을 사용하고 있는데, 길이방향으로 내장된 여러 가닥의 강선을 잭을 이용하여 양쪽으로 잡아당겨 강선에 미리 스트레스를 준 상태에서 거푸집에 콘크리트를 부어 굳히게 되면, 강선이 스트레스를 받은 상태로 고정되어 콘크리트 침목에 스트레스가 부여된다.

이렇게 해서 굳은 콘크리트 침목은 수축하려는 강선에 의해 항상 압축력을 받고 있는 상태로 되고 열차가 지나갈 때 침목이 수직하중을 받으면 침목의 중심선을 기준으로 윗부분은 압축력, 아랫부분은 인장력을 받게 되는데 이미 압축력이 침목 전체에 걸쳐 분포하고 있기 때문에 중심선 윗쪽은 압축력이 더욱 증가하고 중심선 아랫쪽은 압축력과 인장력이 서로 상쇄되어 응력이 거의 없어지게 된다.

자갈은 침목을 지지해주면서 동시에 침목이 정해진 위치에서 벗어나지 않도록 붙잡아 주는 역할을 하게 되며, 콘크리트나 나무 침목이 열차의 무게에 의해 눌리면 열차의 중량을 자갈을 통해 넓게 분산시켜 주어 지반의 균열을 방지하는 역할을 하게 된다. 또한, 자갈은 깬 자갈을 사용하여 표면 마찰력을 증대시키고 있으며, 침목은 클램프를 통해 레일을 견고하게 붙잡아 좌우 레일의 폭을 일정하게 유지하면서 레일로부터 받은 열차의 하중을 자갈 도상에 넓게 분포시켜주는 역할을 하게 된다.

그러나, 종래 프리스트레스 콘크리트 침목은 거푸집에 콘크리트를 부어넣기 전에 강선을 잭으로 당겨서 잡고 있어야 되기 때문에 성형작업이 번거롭게 되는 문제점이 있으며, 콘크리트 침목에 균열이 진행되면, 순간 예압을 상실하기 때문에 균열에 매우 취약한 구조로 되어 있다.

한편, 지하철 또는 터널내에서는 지진 또는 화재등의 재난시에 열차가 멈추고 정전이 되면 빛이 차단되므로 주위의 사물을 식별하기 어려우며, 나아가 비상탈출구를 찾지 못하는 등의 문제를 갖고 있었다.

특히, 지하철의 경우에는 터널에 비해 거의 빛이 유입되지 않음으로 완전한 암흑상태에 놓이게 되어 요구조자들에게 더욱 공포와 혼란을 주는 문제를 갖고 있다.

따라서, 터널 및 지하공간에는 일정한 간격으로 벌도의 전원을 이용하는 전구를 이용하는 유도표시구가 설치되고 있으나, 별도의 공급원을 이용하고 있으나 전기시설이므로 작동의 신뢰성을 떨어지며, 각각의 전구의 설치 간격이 너무 넓어 대피자들이 용이하게 확인하기 어려운 단점이 있으며, 특히 설치비용이 과다하게 소요되는 문제를 갖고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 콘크리트 침목의 균열 이행을 방지하고, 압축강도를 크게 향상시킬 수 있으며, 진동을 보다 효과적으로 흡수함으로써 내구성과 수명을 향상시킬 수 있고 진동을 저감시켜 기차나 지하철 탑승시 승차감을 향상시킬 수 있고, 철도 주변 거주자의 소음 피해를 줄일 수 있는 침목을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 응급상황시 지하철 또는 터널 내에서 정전이 되더라도 침목의 발광을 통해 선로의 위치 파악이 가능하도록 하여 하차한 승객들이 선로를 따라 이동 대피 가능하도록 함으로써 인명 피해를 줄일 수 있는 침목을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 콘크리트 40~60중량%와, 상기 콘크리트의 강도를 향상시키기 위한 강도증강제 40~60중량%로 이루어지며, 레일(R)의 저면에 구비되어 레일을 지지하는 레일지지부재와; 상기 레일지지부재 내부에 길이방향을 따라 설치되며, 레일에 가해지는 하중을 분산시켜 진동을 저감시키는 진동저감부재; 및 상기 레일지지부재의 상단의 장축 모서리에 길이방향을 따라 고정되며, 레일에 전달되는 진동에 반응하여 발광하는 발광부재;를 포함하여 이루어지며, 상기 강도증강제는 고로슬래그 미분말 7~25 중량%와, 이산화규소(SiO₂)와 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화제이철(Fe₂O₃)을 합한 함량이 70% 이상인 고발열 플라이애쉬 5~30 중량%와, 산화마그네슘(MgO) 25~55 중량%와, 물유리 3~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50~70%이고 삼산화황(SO₃)의 함량이 30~50%인 탈황부산물 2~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 20% 이상인 슬러지더스트 10~20 중량%으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명에서 상기 진동저감부재는 형상기억합금 재질로 형성되며 내부에 공간이 형성되는 장방형의 몸체가 구비되고, 상기 몸체 내부에는 소정의 액체가 채워지고, 액체의 상측으로 소정의 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 진동저감부재는 상기 레일지지부재 내부에 3열로 설치되되 상부열과, 중간열 및 하부열의 높이가 1:2:4의 비율로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 강도증강제 100중량부에 대하여 탄소섬유 2~5중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 발광부재는 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 31~50중량%와, 발광체 50~69중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인 25~75중량% 및 실리콘고무 25~75중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 발광체는 구리, 염소가 도핑된 황화아연(ZnS:Cu,Cl) 또는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 발광체는 스트론튬알루마트(SrAl₂O₄) 또는 알루민산마그네슘(MgAl₂O₄)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 균열 이행을 방지할 수 있고, 압축강도가 우수하며, 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있으므로 내구성과 수명이 우수하고, 승차감을 향상시킬 수 있으며 진동으로 인한 주변 거주자의 소음피해를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 기차나 지하철이 터널을 통과할 때 상기 발광부재가 선로에 가해지는 진동을 통해 발광하도록 함으로써 응급상황시 지하철 또는 터널 내에서 정전이 되더라도 선로의 위치 파악이 가능하도록 하여 하차한 승객들이 선로를 따라 이동 대피 가능하도록 함으로써 인명 피해를 줄일 수 있다.

도 1 내지 2는 종래의 철도 레일 및 침목이 배열된 상태를 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 발광 가능한 방진침목의 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 진동저감부재의 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 발광부재를 설명하기 위한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 발광 가능한 방진침목에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 레일을 통해 전달되는 차량의 하중을 넓게 분포시키기 위해 레일의 저면에 구비되는 침목에 관한 것으로, 종래의 콘크리트 침목에서 발생하던 균열의 취약성, 성형작업의 어려움, 진동감쇠력 부족 등의 문제점을 해결할 수 있는 침목을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명은 크게 레일지지부재(100)와, 진동저감부재(200) 및 발광부재(300)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 레일지지부재(100)는 도상과 철도 레일(R) 사이에서 위치하여 철도 레일(R)을 지지하는 것으로, 도상 위에 나란히 깔고 그 위에 한 쌍의 철도 레일을 고정시켜 철도 레일 사이의 궤관을 일정하게 유지하는 동시에 철도 레일에 가해지는 열차의 하중을 도상을 통하여 지반으로 전달한다.

상기 레일지지부재는 콘크리트 40~60중량%와, 강도증강제 40~60중량%를 혼합하여 형성된다.

상기 강도증강제는 고로슬래그 미분말 7~25 중량%와, 이산화규소(SiO₂)와 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화제이철(Fe₂O₃)을 합한 함량이 70% 이상인 고발열 플라이애쉬 5~30 중량%와, 산화마그네슘(MgO) 25~55 중량%와, 물유리 3~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50~70%이고 삼산화황(SO₃)의 함량이 30~50%인 탈황부산물 2~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 20% 이상인 슬러지더스트 10~20 중량%으로 이루어진다.

먼저, 상기 고로슬래그 미분말은 제철공장 선철 제조 시 발생되는 산업부산물로서, 분말도 4,000~6,000cm²/g의 분포를 나타낸다. 고로슬래그 미분말은 통상적으로 4,000cm²/g, 8,000cm²/g, 10,000cm²/g 3종류로 분쇄분급하여 사용하는데, 고분말도의 분말이 반응성이 더 좋으나, 분말도가 클수록 에너지 소비가 기하급수적으로 많아져 고가로 된다.

이러한 고로슬래그 미분말의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 7~25 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 7 중량% 미만인 경우에는 강도 발현이 저하되는 문제가 있고, 상기 함량이 25 중량%를 초과하면 초기 반응 및 응결 시간이 지연되는 등 초기 강도 확보에 어려움이 있으며, 경제성이 낮아진다.

다음으로, 상기 플라이애쉬는 열병합 발전소 및 화력 발전소에서 연료소각시 발생되는 부산물로서, 이산화규소(SiO₂)와 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화제이철(Fe₂O₃)을 합한 함량이 70% 이상인 것을 사용한다. 상기 플라이 애쉬의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 5~30 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 5중량% 미만인 경우에는 탈황부산물과 함께 초기 수화반응을 유도할 수 없다는 문제가 있고, 상기 함량이 30 중량%를 초과하면 팽창효과가 크고 단위수량이 증대된다는 문제가 발생한다. 본 발명에서는 포졸란 물질로 플라이애시를 사용하는데, 이러한 포졸란 물질은 자체로는 수경성이 없지만, 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 플라이애쉬에 포함된 이산화규소(SiO₂)가 반응하여 수화물을 생성한다. 이렇게 하여 생긴 에트린가이트(Ettringitte)라 불리우는 규산칼슘수화물(3CaOAl₂O₃3CaSO₄3H₂O)은 경화체의 조직을 보다 치밀하게 만들어 준다.

상기 산화마그네슘(MgO)은 마그네슘과 산소의 화합물로 수화반응 시 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)₂)형태로 팽창성능을 확보하여 수축저감 효과를 얻을 수 있다. 산화마그네슘의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 25~55%가 바람직한데, 상기 산화마그네슘의 양이 25 중량% 미만인 경우 내화성이 떨어지고 , 상기 산화마그네슘의 양이 55 중량부를 초과하면, 균열이 발생할 수 있고 제조단가가 상승하는 문제가 있다.

상기 물유리는 고로슬래그의 활성화 자극제 역할을 수행하는 물질로, 이산화규소와 알칼리를 융해한 규산알칼리염의 수용액을 말하며, 대표적으로 규산나트륨 수용액(2SiO₂Na₂OxH₂O) 및 규산칼리 수용액 등이 있다.

상기 물유리의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 3~5중량%인 것이 바람직한데, 상기 물유리의 양이 3 중량% 미만인 경우 활성화된 고로슬래그 경화체의 강도확보가 곤란하며, 상기 물유리의 양이 5중량%를 초과하면, 활성화된 고로슬래그 경화체의 강도가 증가되나, 증가되는 물유리량에 비례하여 강도가 증가되지 않으며, 경제성 확보가 어려워지는 문제가 있다.

상기 탈황부산물은 제강공정에서 발생하는 폐기물 중 탈황과정에서 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 50~70%이상이고 삼산화황(SO₃)의 함량이 30~50%인 것을 사용한다. 상기 탈황부산물은 전체 조성물 중량에 대하여 2~5중량%인 것이 바람직한데, 만약 2중량% 미만으로 함유될 경우 유동성 향상의 효과가 미미하여 자극의 효과가 약하다는 문제점이 있고, 5중량%를 초과할 경우 급속한 초기반응으로 작업성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 슬러지더스트는 제강 전로슬래그 파쇄 시 전기집진에 의해 발생하는 초미립 형태의 분진을 말한다. 제강 전로슬래그란 고로에서 제조된 선철을 전로에서 정련할 때 발생하는 슬래그이며, 전로에서는 용융선철에 산소를 불어넣어 불필요한 성분을 산화, 연소시키고 생성된 산화물은 생석회, 석회석 등의 부원료와 결합하여 슬래그를 생성하게 된다. 상기 슬러지더스트는 전체 조성물 중량에 대하여 10~20중량%가 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 강도증강제에 탄소섬유가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄소섬유는 콘크리트의 강도를 향상시키기 위한 것으로서, 탄소섬유로는 PAN계, Pitch계, Rayon계 탄소섬유 등이 있으며, 예를 들어 강도가 우수한 PAN계 탄소섬유를 사용할 수 있다.

상기 탄소섬유는 강도증강제 100중량부에 대하여 2~5중량부가 혼합되는데 2중량부 미만으로 혼합되는 경우 압축강도, 인장강도 등의 물성의 향상효과가 낮고, 5중량부를 초과하여 혼합되는 경우 압축강도 등의 상승효과가 저조하고 제조원가가 상승하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 탄소섬유를 대신해 바잘트섬유를 혼합할 수도 있다. 바잘트섬유란 천연 현무암을 섬유화한 것으로 인장강도가 우수하고, 저밀도, 저열팽창성, 내열성, 화학적 안정성, 자기윤활성, 탄성, 인장강도 향상 등의 특징을 갖는다.

상기와 같이 이루어지는 강도증강제는 시멘트의 사용량을 줄여 환경오염을 방지할 수 있고, 레일지지부재 자체의 강도증진 효과를 기대할 수 있다.

상기 진동저감부재(200)는 상기 레일지지부재(100) 내부에 길이방향을 따라 설치되는 것으로, 콘크리트 타설 전에 상기 레일지지부재(100)에 미리 인장력을 주어 압축력이 작용하는 상태로 있게 하여 하중이 작용하였을 때 레일지지부재(100)의 인장 저항력을 강하게 나타내도록 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 진동저감부재(200)는 형상기억합금 재질로 형성되며 내부에 공간이 형성되는 장방형의 몸체가 구비되고, 상기 몸체 내부에는 소정의 액체가 채워지고, 액체 상측으로 소정의 공간(이하, 공간층)이 형성된다.

형상기억합금(Shear Memory Alloys)이라 함은 고체상태 상 변환(Phase Transformation)을 하며 온도 또는 응력에 의해서 생긴 상(phase) 변환을 통해 큰 변형으로부터 원상태로 복구할 수 있는 능력이 있는 금속합금, 즉 가공되기 전의 자신의 형상을 기억하고 있는 금속합금을 말한다. 보통의 금속은 일단 힘을 가하여 변형시키고 나면 가열하거나 냉각하거나 하는 것만으로는 원래의 모양으로 되돌아가지 않지만, 예를 들면 형상기억합금은 실온에서 변형을 하고 일정온도 이상으로 가열하면 원래의 형상으로 되돌아간다는 성질을 나타낸다.

형상기억합금의 이러한 특성은 형상기억합금이 고체 상태에서 대표적으로 마르텐사이트(martensite)와 오스테나이트(austenite)라는 서로 다른 상(phase)을 가지며, 온도와 내부 응력의 변화에 의해 상 변화가 일어나기 때문에 나타나는 현상이다.

이러한, 형상기억합금은 20%에 가까운 큰 변형율을 보이면서도 1.4~1.7Gpa의 큰 극한 응력(ultimate stress)값을 가질 뿐 아니라 부하-제하 시에 상(phase) 변화가 일어나면서 큰 이력(hysteresis)을 보이며, 많은 충격에너지를 흡수할 수 있어 충격시에 손상을 줄일 수 있다.

상기 형상기억합금의 종류는 본 발명의 권리 범위에 한정되지 않으며, 예를 들어 단위 부피당 많은 에너지를 낼 수 있고, 부식에 강하고 수명이 길어 장기간 사용이 가능한 니켈(Ni)-티탄(Ti)계열의 니티놀(nitinol)을 사용할 수 있고, 또는 구리(Cu)-아연(Zn)-알루미늄(Al)합금이나 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 혼합한 니켈-알루미늄 합금을 사용할 수도 있다.

상기 몸체 내부에 채워지는 액체의 종류는 본 발명의 권리 범위에 한정되지 않으며, 예를 들면 물을 사용할 수 있고, 겨울철 추운 날씨에 얼지 않도록 부동액을 사용할 수도 있다.

상기 레일을 따라 열차가 이동하게 되면 레일지지부재에 하중이 가해지면서 진동이 발생하게 되고, 발생한 진동으로 인해 상기 진동저감부재 내부에 채워진 액체가 슬로싱(sloshing) 운동(구조물의 동요에 의해 기름이나 밸러스트워터 등의 유체 액면(표면)이 탱크 내에서 동요하는 운동)을 하게 된다. 상기 레일에 진동이 가해지면 상기 몸체 내부의 액체가 점차 요동치게 되고, 진동이 강해질수록 그 파동이 강해져 슬로싱 운동이 강해진다.

즉, 열차가 레일을 통과하게 되면 레일지지부재에 위에서 아래 방향으로 수직으로 하중이 가해지고, 몸체 내의 액체의 파동이 형성되면서 몸체의 상하좌우 내벽에 전달되도록 하여 진동을 감소시키게 된다. 상기 액체는 몸체 내부의 높이를 100이라고 가정하였을 때 액체가 70~80까지 채워지고, 공간층이 20~30이 되도록 하여 슬로싱 운동에 의한 진동발생시 파동이 몸체에 원활하게 전달되도록 하여 진동을 감쇄하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 진동저감부재(200)는 레일지지부재의 강성을 증대시킬 수 있도록 레일지지부재 내부에 길이방향을 따라 복수개로 설치될 수 있고, 바람직하게는 상기 레일지지부재 내부에 3열로 설치되되 상부열과, 중간열 및 하부열의 높이가 1:2:4의 비율로 형성되는 것이 좋다. 예를 들어, 상부열과 하부열의 높이차는 4배이므로 각 내부에 채워지는 액체의 유량 역시 4배가 되므로 슬러싱 운동시 상부열보다 하부열 내부에서 발생되는 파동이 커 진동감쇄력이 높아지게 된다.

다음으로, 상기 발광부재(300)는 상기 레일지지부재(100)의 상단의 장축 모서리에 길이방향을 따라 고정되며, 레일(R)에 전달되는 진동에 반응하여 발광되는 것을 특징으로한다.

도 5를 참조하면, 상기 발광부재(300)는 상기 레일지지부재의 상단의 장축의 일측 또는 양측 모서리에 결합될 수 있으며 시인성을 향상시킬 수 있도록 장축에 양측 모서리에 결합되는 것이 좋다.

상기 발광부재(300)는 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 31~50중량%와, 발광체 50~69중량%로 구성된다.

상기 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane) 25~75중량% 및 실리콘고무 25~75중량%로 이루어지며, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록세인 75중량% 및 실리콘고무 25중량%로 이루어지는 것이 좋다.

상기 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane)은 분자량이 162.38이며, 녹는점 및 끓는점이 각각 -40~50℃ 및 205℃인 투명한 물질로서, 표면에너지가 낮고 다양한 액체와 증기에 대한 침투성이 있는 탄성 중합체(elastomer)이다. 또한, 상기 폴리디메틸실록세인은 단차피복성(step coverage)이 우수하여 기판의 상대적으로 넓은 영역에 안정적으로 점착할 수 있을 수 있으며, 표면 자유 에너지(interfacial free energy)가 낮아서 다른 중합체를 몰딩(molding)할 때 접착이 잘 일어나지 않는 특징이 있다. 또한, 탄성계수가 약 1~10MPa 수준으로 매우 낮아 유연하고 접착성이 있으며 표면에너지가 약 25mN/m에 불과하다는 장점이 있으나, 종횡비(high-aspect-ratio) 구조물을 제작하는데 어려움이 있으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 실리콘고무를 첨가한다.

한편, 상기 폴리디메틸실록세인은 계면에너지(interfacial free energy)가 낮기에 응력발광 재료와 혼합되는 경우 상기 응력발광 재료와 접착하지 않는다. 응력발광 재료와 응력전달 재료가 강한 접착을 이루고 있을 경우 여러 변형 상태에서 접착면이 미끄러짐에 따라 계면상태가 파괴되는 현상이 발생할 수 있는데 폴리디메틸실록세인의 경우 응력발광 재료의 표면에 악영향을 미치지 않고 안정적으로 반복적인 응력을 전달할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 폴리디메틸실록세인은 광학적으로 투명하기 때문에 발광한 빛이 외부로 광손실 없이 그대로 전달될 수 있으며, 내구성이 강하기에 장시간 반복적인 응력을 가해도 파괴가 일어나지 않는다.

다음으로, 상기 실리콘고무는 고중합도 곧은사슬 모양의 디올가노폴리실록산에 미분 실리카 등을 보강제로 혼화하여 가교시킨 고무 탄성체. 내후성, 전기적 특성이 우수하여 -50~200℃에서 사용할 수 있으며, 250℃에서 3일간 방치하여도 강도나 신장률의 변화를 10% 이내로 유지할 수 있고, -45℃에서도 고무탄성을 잃지 않는다. 따라서 항공기의 창문을 봉하는 데나 발수성(撥水性:물을 튀기는 성질)을 필요로 하는 곳, 또는 발열하는 곳에 특수재료로 사용되며, 고무롤러의 속 부분, 패킹 재료, 전기 절연재료 등으로 널리 쓰인다.

다음으로, 상기 발광체는 구리, 염소가 도핑된 황화아연(ZnS:Cu,Cl) 또는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)을 사용한다. 상기 발광체는 청색광을 내는 것으로, 만약 상기 발광체로서 구리, 염소가 도핑된 황화아연(ZnS:Cu,Cl)를 사용할 경우 구리의 양을 변화시킴으로써 청색발광(∼460㎚)에서 녹색발광(510㎚)까지 발광체의 발광색을 변화시킬 수도 있다.

또한, 본 발명에서 상기 발광체는 스트론튬알루마트(SrAl₂O₄₎ 또는 알루민산마그네슘(MgAl₂O₄₎을 사용할 수도 있다. 상기 스트론튬알루마트는 유로퓸(europium) 이온을 활성화시킨 것으로, 잔광 휘도, 잔광 시간 등이 황화아연계 안료의 10배 이상에 이르러 취침 도중에도 시인이 가능한 수준의 빛을 방출하는 특징이 있다. 상기 알루민산마그네슘은 첨정석(尖晶石)이라고도 한다. 화학성분은 MgAl2O4이다. 보통은 팔면체의 결정을 이루고, 흔히 스피넬식 쌍정(雙晶)을 나타낸다. 때로 입상으로도 산출된다. 쪼개짐은 없고, 패각상단구(貝殼狀斷口)를 나타낸다. 굳기 8이고, 금강석·커런덤·금록석 다음으로 굳으며, 황옥과 거의 같은 정도이다. 비중 3.5∼4.2이고, 적색·홍색·보라색·황색·청색·녹색·갈색 등 여러 가지 색이 있으며, 투명하거나 반투명하고, 유리광택이 강하다. 조흔색은 흰색이다. 흔히 철·크로뮴 등을 함유하여 검은색이나 갈색을 띤다. 아름다운 것은 보석으로 사용되며, 특히 분홍색의 투명한 것을 1급 보석으로 다룬다. 보통 석회암 또는 고회암의 접촉대(接觸帶)에서 산출되는데, 때로 사력(砂礫) 중에 사석(砂石)으로서도 산출된다. 미얀마·인도·스리랑카 등에서 질이 좋은 것이 산출된다. 근년에는 인조 보석으로 합성된 것이 나오고 있으며, 블루스피넬이라고 하는 것은 3월의 새 탄생석으로 되고 있다. 넓은 뜻의 스피넬은 이 족(族)의 총칭으로 사용된다.

실시예.

폴리디메틸실록세인 25~75중량% 및 실리콘고무 25~75중량%로 이루어지는 탄성유기재료 50중량% 및 발광체 50중량%를 혼합하여 발광부재를 조성하였다. 여기에서, 상기 발광체로는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)을 사용하였다.

위에서도 설명하였듯이, 침목이라 함은 도상에 묻힌 상태로 일정한 간격을 두고 레일(R)을 따라 위치되어 레일(R)을 통하여 전달되는 열차 차량의 진행 방향의 힘 및 측방향의 힘을 받게 되는 것으로, 본 발명에 따른 발광부재를 상기 레일지지부재의 상단 장축 모서리에 길이방향을 따라 결합하면 열차 차량으로부터 전달되는 진동으로 인해 발광하게 된다. 본 발명은 응급상황시 지하철 또는 터널 내에서 정전이 되더라도 선로의 위치 파악이 가능하도록 하여 하차한 승객들이 선로를 따라 이동 대피 가능하도록 함으로써 인명 피해를 줄일 수 있으며, 어두운 터널을 장시간 운행하는 지하철 운전자들의 눈의 피로를 덜어줄 수 있고 일부 운전자들에게서 나타나는 공황장애에 도움이 될 수도 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 압축강도가 우수하며, 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있으므로 내구성과 수명이 우수하고, 승차감을 향상시킬 수 있으며 진동으로 인한 주변 거주자의 소음피해를 줄일 수 있고, 기차나 지하철이 터널을 통과할 때 상기 발광부재가 선로에 가해지는 진동을 통해 발광하도록 함으로써 응급상황시 지하철 또는 터널 내에서 정전이 되더라도 선로의 위치 파악이 가능하도록 하여 하차한 승객들이 선로를 따라 이동 대피 가능하도록 함으로써 인명 피해를 줄일 수 있는 장점이 있다.

R : 레일
100 : 레일지지부재
200 : 진동저감부재 210 : 몸체
220 : 액체 230 : 공기층
300 : 발광부재

Claims (9)

1. 콘크리트 40~60중량%와, 상기 콘크리트의 강도를 향상시키기 위한 강도증강제 40~60중량%로 이루어지며, 레일(R)의 저면에 구비되어 레일을 지지하는 레일지지부재(100)와;
   상기 레일지지부재 내부에 길이방향을 따라 설치되며, 레일에 가해지는 하중을 분산시켜 진동을 저감시키는 진동저감부재; 및
   상기 레일지지부재의 상단의 장축 모서리에 길이방향을 따라 고정되며, 레일에 전달되는 진동에 반응하여 발광하는 발광부재;를 포함하여 이루어지며,
   상기 강도증강제는 고로슬래그 미분말 7~25 중량%와, 이산화규소(SiO₂)와 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화제이철(Fe₂O₃)을 합한 함량이 70% 이상인 고발열 플라이애쉬 5~30 중량%와, 산화마그네슘(MgO) 25~55 중량%와, 물유리 3~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50~70%이고 삼산화황(SO₃)의 함량이 30~50%인 탈황부산물 2~5 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 20% 이상인 슬러지더스트 10~20 중량%으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 진동저감부재는 형상기억합금 재질로 형성되며 내부에 공간이 형성되는 장방형의 몸체가 구비되고, 상기 몸체 내부에는 소정의 액체가 채워지고, 액체의 상측으로 소정의 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 진동저감부재는 상기 레일지지부재 내부에 3열로 설치되되 상부열과, 중간열 및 하부열의 높이가 1:2:4의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 강도증강제 100중량부에 대하여 탄소섬유 2~5중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 발광부재는 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 31~50중량%와, 발광체 50~69중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인 25~75중량% 및 실리콘고무 25~75중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 발광체는 구리, 염소가 도핑된 황화아연(ZnS:Cu,Cl) 또는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)을 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 발광체는 스트론튬알루마트(SrAl₂O₄) 또는 알루민산마그네슘(MgAl₂O₄)를 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 방진침목.
   
   
   

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