KR101691027B1

KR101691027B1 - 발광 가능한 생태블럭

Info

Publication number: KR101691027B1
Application number: KR1020150032225A
Authority: KR
Inventors: 김준수
Original assignee: 김준수
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-12-29
Also published as: KR20160108881A

Abstract

본 발명은 생태블럭에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화칼슘(CaO) 함량이 40%이상인 바텀애시 30~50중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상이고 황산화물 함량이 10%이상인 탈황석고 20~40중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상인 부산 소석회 2~10중량% 및 포틀랜드시멘트 10~20중량%로 이루어지며, 외주면에 삽입홈을 형성한 다음 그 내부에 발광칩을 삽입하여 사람이 밟는 힘을 통해 발광하도록 하거나 외부의 진동에 반응하여 발광하도록 한 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭에 관한 것이다.

Description

발광 가능한 생태블럭{ECOLOGICAL BLOCK}

일반적으로 하천, 도로, 주차장, 공원, 절개지 등의 유실을 방지하기 위해 설치되는 시설에 콘크리트 블록이 사용되어 오고 있다.

콘크리트 블록이 주는 안전성과 내구성 때문에 거의 모든 토목공사에 콘크리트 블록이 사용되어 왔으나, 자연생태와의 괴리현상과 회색빛 외형으로 인하여 자연환경을 중시하는 시대적 경향에 콘크리트 블록은 적합하지 않게 되고 있는 추세이다.

이러한 추세를 반영하여 식생 생태블럭이 개발되어 현장에 접목되고 있는데, 이들 식생 생태블록에는 식재공이 형성되어 잇어서 식물이 자랄 수 있도록 생태기능이 부여되어 있는 구조를 갖는다.

그러나, 식재공이 구비된 식생 생태블럭은 시멘트 콘크리트 구조물로 되어 있어서 블록이 접촉하는 공기나 물 등 주위환경에 시멘트 콘크리트가 주는 환경적 위해성(강알카리성, 유해 방사선의 방출, 생물의 비수용성, 회색 빛 외관 등)을 그대로 지니고 있는 문제점이 있다.

즉, 생태블럭은 주변 자연과 친화적으로 제작되어 생태환경과 어우러져야 하고, 생태도로를 포장하기 위해 연속적으로 배열하여 서로 맞대어 포장한다. 이러한 생태블럭은 다양한 형태와 용도로 사용되고 있는 실정이다. 그러나, 현존하는 많은 산책로나 둘레길의 경우 폐타이어를 이용한 고무를 활용하여 포장을 하던가, 강한 알칼리성이 내재되어 있는 인도용 보도블럭을 사용하여 주변 경관과 어우러지지 못하고 있고, 이에 소곤충 및 미생물들의 서식이 불가능하게 되어 오히려 산림을 해치는 요인으로 작용하고 있다.

한편, 현재 시중에서 사용되고 있는 종래의 보도용 판이나 블럭은 물을 통과시키지 않는 것이 주종을 이루고 있어, 온도가 더 낮은 산림도의 경우 습기로 인하여 블럭 외부가 얼게 되어 빙판길을 만들고 있으며 이로 인하여 안전사고의 위험이 증되되고 있다. 또한 일부 제품의 경우 기존 콘크리트 또는 흙벽돌 위에 구멍을 뚫던가 홈을 파서 풀이 자라나는 단순한 구조로 제품을 생산하고 있으나, 이런 구조로는 각종 미생물 및 소곤충들이 쉽게 자리잡을수 없게 된다.

산림도 개설공사의 경우 차량운반구로 이동하지 못하고 인력으로 모든 자재를 옮기기 때문에 인건비의 비중이 절대적으로 높으며 작업속도가 느리게 진행되고 있는 실정으로 공사기간과 공사비용이 증가하는 추세에 있으며, 전기설비가 진입이 힘든 경우들이 많아 야간에 후레시 및 조명장치를 사용해야만 시야가 확보되는 경우들이 비일비재하게 발생하고 있다.

이와는 다른 부분으로는 석탄화력발전소 및 열병합발전소의 경우 산업부산물처리의 문제점을 갖고 있다.

산업부산물중 플라이애시와 바텀애시의 비중이 80%와 20%의 비율로 발생하고 있으며, 플라이애시의 경우는 시멘트대체제 등으로 사용이 되고 있으나 바텀애시의 경우 해양배출이 2014년 1월 1일부로 금지되어서 마땅한 사용처를 찾지 못하여 대부분 자체매립장에 야적 또는 매립을 해 놓은 상태이고 이마저도 수용량 임계치에 다다르고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0990205호(생태형 발광 점자블럭)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트소비를 절감하고, 물리적으로 활성화된 바텀애시의 알칼리활성제로서 탈황석고와 부산 소석회, 바잘트섬유가 적정 배합비로 배합되어 압축강도 및 시공성이 향상되고 경량회되어 산림도 공사기간 및 비용을 줄일 수 있고, 연속 다공질 구조인 포러스콘크리트기술로 소곤충 및 미생물들이 쉽게 블럭 내외부에 식생할 수 있으며, 전력설비가 설치되지 못하는 산림도 조성공사 시 생태블럭에 발광 가능한 발광칩을 삽입하여 야간 안전사고를 예방할 수 있는 생태블럭을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 생태블럭에 있어서, 상기 생태블럭은 산화칼슘(CaO) 함량이 40%이상인 바텀애시 30~50중량%와; 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상이고 황산화물 함량이 10%이상인 탈황석고 20~40중량%와; 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상인 부산 소석회 2~10중량%; 및 포틀랜드시멘트 10~20중량%;로 이루어지고, 상기 생태블럭은 사람이 밟는 힘이나 외부의 진동에 의해 발광할 수 있도록 그 외주면에 삽입홈이 형성되고 상기 삽입홈의 내부에는 발광칩이 삽입되어 있으며, 상기 발광칩은 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 30~50중량% 및 발광체 50~70중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 생태블럭은 전체 조성물 100중량부에 대하여 바잘트섬유 2~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 발광칩은 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 30~50중량% 및 발광체 50~70중량%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 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인 75중량% 및 실리콘고무 25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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

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

또한, 본 발명에서 상기 탄성유기재료는 가시광 영역에서 투과도가 80%미만인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 삽입홈 내부에는 발광칩의 광원손실을 최소화하기 위하여 반사필름이 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트소비를 절감하고, 물리적으로 활성화된 바텀애시의 알칼리활성제로서 탈황석고와 부산 소석회, 바잘트섬유가 적정 배합비로 배합되어 압축강도 및 시공성이 향상되고 경량회되어 산림도 공사기간 및 비용을 줄일 수 있고, 연속 다공질 구조인 포러스콘크리트기술로 소곤충 및 미생물들이 쉽게 블럭 내외부에 식생할 수 있으며, 전력설비가 설치되지 못하는 산림도 조성공사 시 생태블럭에 발광 가능한 발광칩을 삽입하여 야간 안전사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광 가능한 생태블럭의 예시도.

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

본 발명에 따른 발광 가능한 생태블럭은 바텀애시와, 탈황석고와, 부산 소석회 및 포틀랜드 시멘트를 혼합하여 조성되며, 외주면에 삽입홈을 형성한 다음 그 내부에 발광칩을 삽입하여 사람이 밟는 힘을 통해 발광하도록 하거나 외부의 진동에 반응하여 발광하도록 한 것을 기술적 특징으로 한다. 본 발명에서 생태블럭의 형상이나, 크기, 삽입홈의 위치는 본 발명의 권리 범위에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명에 따른 생태블럭은 산화칼슘(CaO) 함량이 40%이상인 바텀애시 30~50중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상이고 황산화물 함량이 10%이상인 탈황석고 20~40중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상인 부산 소석회 2~10중량% 및 포틀랜드시멘트 10~20중량%로 이루어진다.

상기 바텀애시는 열병합 발전소 및 화력 발전소에서 연료소각시 발생되는 부산물인 것으로, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상이며, 산화칼슘 함량이 높은 구조체로 사용되는 콘크리트에 사용할 수 없다. 상기 바텀애시의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 30~50중량%인 것이 바람직한데, 이는 30중량% 미만인 경우 탈황석고와 함께 초기 수화반응을 유도할 수 없는 문제점이 있고, 50중량%를 초과할 경우 팽창효과가 크고 단위수량이 증대된다는 문제점이 있다.

다음으로, 상기 탈황석고는 가압유동층 보일러에서 배기가스의 탈황 과정에서 발생되는 부산 석고로 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이고 황산화물 함량이 10%이상인 것으로, 고함수 토양에서 초기 수분탈수와 강알칼리 자극제로 사용된다. 상기 탈황석고는 전체 조성물 중량에 대하여 20~40중량%인 것이 바람직한데, 만약 20중량% 미만으로 함유될 경우 유동성 향상의 효과가 미미하여 자극의 효과가 약하다는 문제점이 있고, 40중량%를 초과할 경우 급속한 초기반응으로 작업성이 저하된다는 문제점이 있다.

다음으로, 상기 부산소석회는 제철소의 소결공정에서 발생하는 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상인 것으로, 상기 부산 소석회의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 2~10중량%가 바람직하다. 만약, 2중량% 미만인 경우 초기강도 조절이 어렵다는 문제점이 있고, 10중량%를 초과할 경우 응결지연 현상이 발생하는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로, 상기 포틀랜드시멘트는 일반적으로 사용하는 시멘트의 한 종류로서, 전체 조성물 중량에 대하여 10~20중량%가 바람직하다. 만약, 10중량% 미만인 경우 강도발현이 저하되는 문제점이 있고, 20중량%를 초과하면 초기 반응 및 응결 시간이 지연되는 등 초기 강도 확보에 어려운 문제점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 생태블럭은 전체 조성물 100중량부에 대하여 바잘트섬유 2~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

바잘트섬유라 함은 천연 현무암을 섬유화한 것으로 인장강도가 우수하고, 저밀도, 저열팽창성, 내열성, 화학적 안정성, 자기윤활성, 탄성, 흡음성의 특징을 갖고 있으며, 화재에 강하고 인장도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 바잘트섬유가 전체 조성물 100중량부에 대하여 2중량부 미만으로 혼합되면 그 양이 소량이어서 내열성, 강도 향상과 같이 바잘트섬유를 혼합하였을 때 나타날 수 있는 효과를 기대할 수 없으며, 10중량부를 초과할 경우 과도한 뭉침현상으로 균일하게 성형이 되지 않는 문제점이 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 황산염 자극에 의한 포졸란 반응 및 잠재수경성 반응에 의해 경화되며, 원하는 크기나 형상에 맞게 가공하여 본 발명에 따른 생태블럭을 조성한다.

이후, 상기 생태블럭의 외주면에 삽입홈을 형성하고, 그 내부에 발광칩을 삽입하면 사람이 밟는 힘을 통해 발광하도록 하거나 외부의 진동에 반응하여 발광하게 된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 삽입홈 내부에는 발광칩의 광원손실을 최소화하기 위하여 반사필름이 부착될 수 있다. 상기 삽입홈 내부에 반사필름이 부착되면 발광칩으로부터 발산되는 빛을 더욱 원활하게 전방으로 송출할 수 있으므로 광원손실을 줄일 수 있다. 또한, 상기 발광칩은 해발고도 수치를 나타내거나, 전방에 대피소가 있음을 알리거나, 산불에 주의를 요하는 등 보행자에게 전달하고자 하는 메세지나 정보를 문자, 문구 또는 이미지 중 어느 하나의 것으로 형성될 수 있다.

다음으로, 본 발명에서 상기 발광칩은 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 30~50중량% 및 발광체 50~70중량%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)를 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₎를 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.

또한, 본 발명에서 상기 탄성유기재료는 가시광 영역에서 투과도가 80%미만인 것을 특징으로 한다. 상기 탄성유기재료의 투과도가 80% 이상일 경우 산림도 또는 주위 식생에 영향을 미치게 되므로 80% 미만으로 제작되어 은은한 빛을 발산하도록 하는 것이 좋다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트소비를 절감하고, 물리적으로 활성화된 바텀애시의 알칼리활성제로서 탈황석고와 부산 소석회, 바잘트섬유가 적정 배합비로 배합되어 압축강도 및 시공성이 향상되고 경량회되어 산림도 공사기간 및 비용을 줄일 수 있고, 연속 다공질 구조인 포러스콘크리트기술로 소곤충 및 미생물들이 쉽게 블럭 내외부에 식생할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기생태블럭의 외주면에 삽입홈을 형성한 다음 그 내부에 발광칩을 삽입하여 사람이 밟는 힘 또는 외부의 진동에 반응하여 발광하도록 하여 야간 시인성을 향상시키고 심미성을 향상시키며, 시인성 확보를 위한 전력 사용이나 전력 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

실시예.

산화칼슘(CaO) 함량이 40%인 바텀애시 50중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이고 황산화물 함량이 10%인 탈황석고 35중량%와, 산화칼슘(CaO) 함량이 50%인 부산 소석회 5중량% 및 포틀랜드시멘트 10중량%를 혼합한 다음 경화하여 생태블럭을 조성하였다. 다음으로, 폴리디메틸실록세인 75중량% 및 실리콘고무 25중량%로 이루어지는 탄성유기재료 50중량% 및 발광체 50중량%를 혼합하여 발광체를 조성하였다. 여기에서, 상기 발광체로는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)을 사용하였다. 이후, 상기 생태블럭의 상단에 삽입홈을 형성한 다음 상기 발광체를 삽입하여 본 발명에 따른 발광 가능한 생태블럭을 조성하였다.

10 : 생태블럭 11 : 삽입홈
20 : 발광칩

Claims

생태블럭에 있어서,
상기 생태블럭은 산화칼슘(CaO) 함량이 40%이상인 바텀애시 30~50중량%와; 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상이고 황산화물 함량이 10%이상인 탈황석고 20~40중량%와; 산화칼슘(CaO) 함량이 50%이상인 부산 소석회 2~10중량%; 및 포틀랜드시멘트 10~20중량%;로 이루어지고,
상기 생태블럭은 사람이 밟는 힘이나 외부의 진동에 의해 발광할 수 있도록 그 외주면에 삽입홈이 형성되고 상기 삽입홈의 내부에는 발광칩이 삽입되어 있으며,
상기 발광칩은 폴리디메틸실록세인 및 실리콘고무로 이루어지는 탄성유기재료 30~50중량% 및 발광체 50~70중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제1항에 있어서, 상기 생태블럭은 전체 조성물 100중량부에 대하여 바잘트섬유 2~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
삭제
제1항에 있어서, 상기 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인 25~75중량% 및 실리콘고무 25~75중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제4항에 있어서, 상기 탄성유기재료는 폴리디메틸실록세인 75중량% 및 실리콘고무 25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제1항에 있어서, 상기 발광체는 구리, 염소가 도핑된 황화아연(ZnS:Cu,Cl) 또는 은이 도핑된 황화아연(ZnS:Ag)인 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제1항에 있어서, 상기 발광체는 스트론튬알루마트(SrAl₂O₄₎ 또는 알루민산마그네슘(MgAl₂O₄₎인 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제1항에 있어서, 상기 탄성유기재료는 가시광 영역에서 투과도가 80%미만인 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.
제1항에 있어서, 상기 삽입홈 내부에는 발광칩의 광원손실을 최소화하기 위하여 반사필름이 더 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 가능한 생태블럭.