KR101791424B1 - 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법 - Google Patents
친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해함과 동시에 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법은 천연 재료를 배합, 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)와 제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하는 베이스 모르타르 제조단계(S200)와 상기 베이스 모르타르와 항균 및 단열 첨가재를 혼합하는 첨가재 혼합단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법은 천연 재료를 배합, 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)와 제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하는 베이스 모르타르 제조단계(S200)와 상기 베이스 모르타르와 항균 및 단열 첨가재를 혼합하는 첨가재 혼합단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해함과 동시에 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것이다.
60 ~ 70년대 에너지 파동 이후 모든 건축물에 대한 단열재 사용이 의무화되고 단열에 대한 중요성이 증대되면서 단열재 두께기준이 점차 상향 조정되어 왔으며, 실내 열기가 밖으로 새어나가지 않도록 고밀도 단열재 등을 사용하여 난방효율 증대를 위한 최대한의 밀폐공간을 만들고 있다.
건축용 단열재로서 스티로폼, 우레탄 폼 등의 유기 단열재가 가격 대비 높은 단열 효과와 경량성, 작업 편의성을 가져 보편적으로 사용되고 있다.
하지만 유기 단열재는 유해한 가스와 분진을 발생시켜 새집 증후군과 아토피 등 환경성 질환에 시달리게 하고, 화재에 취약하여 불에 타면서 다이옥신, 시안화수소 등과 같은 치명적인 유독가스를 발생시켜 인명사고로 이어질 확률이 높다.
현재 건강한 주거 환경에 대한 관심이 높아져 한옥 및 황토집의 현대화 및 보급화를 위한 움직임이 일고 있으며, 한옥, 황토집에 사용되는 황토, 점토 등 친환경 재료의 활용 범위도 급속도로 확산되고 있다.
상기 친환경재료는 적은 비용으로도 주변에서 쉽게 다량으로 구할 수 있고 오랜 역사 속에서 우리 전통가옥 주거문화에 핵심재료로서 공해도 없고 인체에 무해한 천연 건축 재료이다.
하지만 일반적인 흙은 공극률이 40 내지 60% 로 열전도율이 낮아 단열재 사용 재료로 구성은 갖추었지만 화학제품에 비해 무게가 엄청나게 무겁고 견고성이 약해 부서지고 습기에 약하다는 단점이 있어 흙 단열재를 구성하기에 다소 어려움이 있었다.
도 1은 한옥을 열화상 카메라로 촬영한 사진으로서, 한옥의 열적 취약부위를 보여준다. 한옥의 기단 및 지붕의 흙벽 부위 등이 대표적인 열교 부위로서 타부재에 비해 단열재 없이 흙으로만 구성된 부분은 열적으로 취약하다. 이러한 열교 부위의 실내측 표면에서는 결로나 콜드드래프트(Cold draft)발생으로 불쾌적이 발생되게 된다.
이에, 무기 흙 단열재의 단점을 보완하고자 유기 접착제 또는 시멘트를 혼합 사용하여 무기 흙 단열재를 구성하였으나 흙의 장점인 습도 조절력, 통기성, 흡음 기능, 탈취기능 등 무기 흙 단열재의 좋은 기능들을 모두 잃어버린 시멘트 단열재에 지나지 않는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제 10-2014-0019693호(친환경 황토 단열 벽체 및 이의 시공방법)는 화학적 단열재를 대신해 내벽과 외벽 사이의 공간에 물을 배합하지 않은 건식 황토조성물을 충진하여 시공이 간단하고 빠르며 천연재료들만을 이용하여 주거환경을 개선할 수 있는 친환경적인 황토 단열 벽체 및 이의 시공방법을 제시하고 있다.
상기 특허문헌은 황토 단열층을 단순히 종래의 외벽과 내벽 사이에 구비한 것으로, 황토의 효능을 발현하기 힘들고, 단열 벽체의 무게가 무거워 시공성이 떨어지는 한계가 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해한 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법은 천연 재료를 배합, 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)와; 제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하는 베이스 모르타르 제조단계(S200)와; 상기 베이스 모르타르와 항균 및 단열 첨가재를 혼합하는 첨가재 혼합단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)는 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 물을 1 : 2.5 내지 3으로 혼합하여 흙 혼합물 반죽을 제조하는 제 1반죽 단계(S110)와; 흙 혼합물 반죽 100 중량%에 대하여 밀가루, 찹쌀가루, 전분 중 어느 하나 이상의 점성 부여 분말을 70 내지 90 중량% 혼합하는 제 2반죽 단계(S120)와; 상기 제 2반죽 단계의 혼합물에 대하여 2 내지 10 cm의 칡뿌리, 닥나무 중 어느 하나 이상의 섬유질을 15 내지 35 중량% 혼합하는 제 3반죽 단계(S130)와; 상기 제 3반죽 단계의 혼합물을 100 내지 130 ℃ 에서 30분 내지 2시간 가열하는 가열단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 모르타르 제조단계(S200)는 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 모래를 1 : 4 내지 5의 중량비로 배합하고, 흙 혼합물과 모래의 배합물에 대하여 석고 5 내지 15%를 혼합하여 제조된 베이스 혼합물 100중량%에 대하여 천연 흙 접착제 30 내지 60 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 첨가재 혼합단계(S300)는 베이스 모르타르에 대하여 항균 및 단열 첨가재를 5 내지 20중량% 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 항균 및 단열 첨가재는 편백나무 칩과 2 내지 10 mm 의 스티로폼 볼을 40 내지 50 : 1의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 첨가재 혼합단계(S300)는 베이스 모르타르에 대하여 0.5 내지 1cm 의 은반사 필름을 3 내지 8 중량% 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재는 상기 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 의하면, 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해함한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 의하면, 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 한옥을 열화상 카메라로 촬영한 사진.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)를 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흙 단열재를 보여주는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)를 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흙 단열재를 보여주는 사진.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해함과 동시에 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법은 천연 재료를 배합, 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)와 제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하는 베이스 모르타르 제조단계(S200)와 상기 베이스 모르타르와 항균 및 단열 첨가재를 혼합하는 첨가재 혼합단계(S300)를 포함한다.
상기 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)는 천연 재료를 배합, 반죽 및 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 단계로서, 도 3은 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)의 순서도를 보여준다.
상기 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)는 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 물을 1:2.5 내지 3으로 혼합하여 흙 혼합물 반죽을 제조하는 제 1반죽 단계(S110)와 흙 혼합물 반죽 100 중량%에 대하여 밀가루, 찹쌀가루, 전분 중 어느 하나 이상의 점성 부여 분말을 70 내지 90 중량% 혼합하는 제 2반죽 단계(S120)와 상기 제 2반죽 단계의 혼합물에 대하여 2 내지 10 cm의 칡뿌리, 닥나무 중 어느 하나 이상의 섬유질을 15 내지 35 중량% 혼합하는 제 3반죽 단계(S130)와 상기 제 3반죽 단계의 혼합물을 100 내지 130 ℃ 에서 30분 내지 2시간 가열하는 가열단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1반죽 단계(S110)는 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 물을 1:2.5 내지 3으로 혼합하여 흙 혼합물 반죽을 제조하게 된다.
이때 가공되지 않은 황토, 점토에는 모래, 자갈 등의 불순물이 섞여있거나 입도 편차가 커 다른 재료와의 유기적인 결합력을 저하시킬 수 있기 때문에 체가름기를 이용하여 불순물을 걸러내고, 1 내지 5 mm 의 크기를 갖는 것을 선별하여 사용하는 것이 바람직하다.
흙 혼합물은 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90%의 중량으로 혼합되는데, 상기 혼합비를 만족할 때 강도, 시공성 등 재료적 특성이 우수하다.
물은 흙 혼합물 대비 2.5 내지 3 중량비로 첨가되는데, 물이 2.5 중량비 미만으로 첨가되면 혼합성이 저하로 인한 흙 접착제를 구성하는 재료들간의 결합력이 떨어져 점착성을 갖기 힘들고, 물이 3 중량비를 초과하여 첨가되면 흙 접착제를 구성하는 재료들간의 분리가 발생되어 이 경우에도 점착성을 부여하기 힘들다.
상기 제 2반죽 단계(S120)에서는 흙 혼합물 반죽 100 중량%에 대하여 밀가루, 찹쌀가루, 전분 중 어느 하나 이상의 점성 부여 분말을 70 내지 90 중량% 혼합한다.
흙 접착제에 보다 점성을 부여하기 위하여 밀가루, 찹쌀가루, 전분을 혼합하는데, 밀가루는 글루텐, 찹쌀가루 및 전분은 아밀로펙틴을 포함하여 수분과 반응시여 결합력 및 점착성을 갖게 된다.
상기 점성 부여 분말은 흙 혼합물 반죽 100중량% 에 대하여 70 내지 90 중량% 혼합되는데, 상기 점성 부여 분말이 70 중량% 미만으로 첨가되면 점성 부여 효과가 미미하고, 90중량% 를 초과하여 첨가되면 고점성으로 인하여 혼합성이 저하되고 곰팡이가 발생될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제 3반죽 단계(S130)는 상기 제 2반죽 단계의 혼합물에 대하여 칡뿌리, 닥나무 중 어느 하나 이상의 섬유질을 혼합하여 인장력을 증진시킬 수 있다.
닥나무, 칡뿌리는 섬유질이 질겨 흙 단열재의 균열을 방지하고, 흙 단열재의 인장력을 증진시킬 수 있다. 이중 칡뿌리의 경우, 열에 잘 견딤과 동시에 갈분(칡 전분)을 포함하고 있어 점성을 부여하는 효과를 갖는다.
이때 닥나무는 보다 혼합성을 가지기 위하여 죽 형태로 첨가할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
닥나무 죽은 닥나무를 용기에 넣어 물을 부은 다음 8시간 내지 12시간 삶은 후 방망이로 섬유가 죽이 될 때까지 두들겨 주거나 분쇄 장치를 이용하여 분쇄를 하여 제조될 수 있다.
상기 섬유질은 2 내지 10cm 이내의 길이를 갖는 것을 사용하는데, 상기 길이 미만이면 인장력 증진 효과가 미미하고, 상기 길이를 초과하면 혼합시 섬유질의 엉김이 발생하여 혼합성을 저하시킬 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 섬유질은 상기 제 2반죽 단계의 혼합물에 대하여 15 내지 35 중량% 혼합되는데, 15중량% 미만으로 첨가되면 인장성 향상 효과가 미미하고, 35중량%를 초과하여 첨가되면 섬유질 과다로 인하여 혼합성 및 점성을 저하시키기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
이때, 상기 섬유질은 닥나무, 칡뿌리 중 어느 하나 이상 첨가될 수 있지만, 보다 바람직하게는 닥나무와 칡뿌리를 1: 1 내지 1.5 로 혼합할 수 있다.
상기 가열단계(S140)는 상기 제 3반죽 단계의 혼합물을 100 내지 130 ℃ 에서 30분 내지 2시간 교반 및 가열하여 상기 제 3반죽 단계의 혼합물들의 서로 간의 결합력 및 점성을 증진시키게 된다.
상기 온도 및 시간 미만으로 가열하면 혼합물들간의 결합력 및 점성이 부여되지 못하여 천연 흙 접착제 제조 후 혼합물들간의 분리가 발생될 수 있고, 상기 온도 및 시간을 초과하여 가열하면 지나친 수분 증발로 인하여 후속 공정에서 혼합성이 저하될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가열단계(S140) 이후에 부유된 이물질 및 가라앉은 혼합물 등의 불순물을 걸러내어 천연 흙 접착제의 순도를 높이는 이물질 제거단계를 더 포함하는 것도 바람직하다.
상기 베이스 모르타르 제조단계(S200)는 제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하게 되며, 보다 상세하게는
상기 베이스 모르타르 제조단계(S200)는 황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 모래를 1 : 4 내지 5의 중량비로 배합하고, 흙 혼합물과 모래의 배합물에 대하여 석고 5 내지 15%를 혼합하여 제조된 베이스 혼합물 100중량%에 대하여 천연 흙 접착제 30 내지 60 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 흙 혼합물과 모래는 균열이 발생되지 않도록 1: 4 내지 5의 중량비로 배합하는 것이 바람직하며, 상기 석고는 응결시간 조절 및 단시간 경화를 위하여 첨가된다.
상기 석고는 상기 흙 혼합물과 모래의 배합물에 대하여 5 내지 15 중량% 첨가되는데, 상기 석고가 5중량% 미만으로 첨가되면 베이스 혼합물과 천연 흙 접착제의 반응이 지연되어 굳는 시간이 오래 걸리게 되고, 15중량% 를 초과하여 첨가되면 반응이 너무 급속하게 진행되어 균열이 발생될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 흙 접착제는 흙 혼합물, 모래, 석고가 혼합된 베이스 혼합물 100중량% 에 대하여 30 내지 60 중량% 혼합하는데, 상기 천연 흙 접착제가 30 중량% 미만으로 첨가되면 충분한 점성 및 수분이 공급되지 못하여 결합력이 떨어져 물성이 저하될 수 있으며, 60 중량%를 초과할 경우에 강도 발현이 어렵기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 첨가재 혼합단계(S300)에서는 베이스 모르타르에 대하여 항균 및 단열 첨가재를 5 내지 20중량% 혼합하여 항균 및 단열성을 부여하게 된다.
이때, 상기 항균 및 단열 첨가재는 편백나무 칩과 2 내지 10 mm 의 스티로폼 볼을 40 내지 50 : 1의 중량비로 혼합하여 첨가한다.
상기 스티로폼 볼은 체적의 약 95 내지 97%가 공기층으로 이루어진 다공성의 발포체로서 경량이면서 단열성이 우수하다. 상기 스티로폼 볼은 2 내지 10 mm 의 평균 입도를 갖는 것이 바람직한데, 평균 입도가 2mm 미만이면 스티로폼 볼 간의 정전기에 의해 응집이 발생되거나 혼합 균일성이 떨어지고, 평균 입도가 10 mm를 초과하면 화재시 고온 노출 및 스티로폼 볼이 용융될 시, 흙 단열재 내부에 큰 공기층이 발생되어 강도가 급격하게 감소될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 스티로폼 볼은 표면에 규산소다 피막을 형성하여 비중을 높임으로써 비산을 방지함과 동시에 혼합성 및 취급성을 높여 사용할 수 있다.
규산소다는 수용성이면서 점도가 높은 액체로서, 베이스 모르타르와 화학반응하여 발열되면서 수분을 증발시키므로 급결되는 특성을 갖는다.
스티로폼 볼과 규산소다(규산 나트륨)를 3분 내지 10분간 혼합한 후 스티로폼 볼 표면에 규산소다가 피막을 형성할 때 베이스 모르타르에 투입하게 되면 발열 (40 내지 50 ℃)반응이 발생되면서 수분이 증발되어 스티로폼 볼에 피막된 규산소다와 시멘트가 급결되어 코팅과 동시에 건조된다.
규산소다가 스티로폼 볼에 피막을 형성하게 되면 0.01의 비중이 0.15 이상으로 높아져 스티로폼 볼 간의 정전기를 방지하여 이로써 혼합성을 증대시킬 수 있다.
한편, 편백나무는 국내 침엽수들 가운데 단위 중량당 피톤치드 방출량이 가장 우수한 것으로 알려져 있으며, 상기 피톤치드는 새집증후군의 원인인 포름알데히드, 휘발성 유기화합물 제거능력이 탁월하고, 불면증을 일으키는 코르티졸을 감소시켜 숙면과 자율신경 안정에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
또한, 상위 10군의 항생제와 비교하였을 때, 항균 효과가 유사하거나 우세하면서 내성을 발생시키지 않아 인체에 무해하며, 피부 질환을 발생시키는 집먼지 진드기와 가려움증에 대한 항진효과가 탁월한 것으로 알려져 있다.
상기 편백나무 칩의 크기는 한정하지 않지만, 혼합성 및 표면적 증대를 위해 5 내지 20 mm을 평균입도를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 항균성 목재 칩은 편백나무 칩 외에 오동나무 볼로 전부 또는 일부 대체하여 사용할 수 있다. 오동나무는 습기에 강하고, 내화성을 가지며, 천연 플라보노이드를 함유하여 항산화 활성이 커 병충해로부터 방어능력이 뛰어난 특성을 갖는다.
또한, 상기 첨가재 혼합단계(S300)는 베이스 모르타르에 대하여 0.5 내지 1cm 의 은반사 필름을 3 내지 8 중량% 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.
상기 은반사 필름은 PET 등의 합성수지 기재 표면에 알루미늄 및 은을 스퍼터링하여 제조된 필름으로서 내부식성, 내습성, 내유성과 뛰어난 열반사 특성을 갖는다.
보다 상세하게는, 상기 은반사 필름은 우수한 내화학성을 가짐과 동시에 화재시 열을 전도시키지 않고 반사시켜 단열재가 열기에 의해 쉽게 파괴 및 손상되는 것을 방지한다.
상기 은반사 필름은 혼합성 및 물성 저하를 방지하기 위하여 가로 및 세로 평균 직경은 0.5 내지 1cm, 혼합 중량%는 베이스 모르타르에 대하여 3 내지 8중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 첨가재 혼합단계(S300)는 베이스 모르타르에 대하여 항균성 식물을 열수추출하여 제조된 천연 항균제를 0.5 내지 3중량% 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 천연 항균제는 계피, 초피, 호두나무 잎, 은행나무 잎, 옻나무 잎, 자몽종자 중 어느 하나 이상인 항균성 식물을 물과 1: 3 내지 4의 중량비로 혼합하여 100 내지 120 ℃에서 2 내지 3시간 동안 열수 추출하여 제조되며, 항균 효과 발현 및 다량 첨가에 따른 곰팡이 생성 등을 고려하여 베이스 모르타르에 대하여 0.5 내지 3중량% 포함한다.
본 발명의 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재는 상기의 제조방법에 의해 제조되며, 천연 재료를 이용하여 친환경적이고 인체에 무해함과 동시에 단열성, 난연성 및 내구성이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
천연 흙 접착제의 제조
하기의 표 1과 같은 배합비로 천연 흙 접착제를 제조하였다.
| 천연 흙 접착제의 배합(g) | |||||
| 황토 | 점토 | 물 | 밀가루 | 칡뿌리 | 닥나무 |
| 150 | 200 | 1000 | 950 | 350 | 450 |
황토와 점토는 체가름기를 이용하여 3mm의 것을 사용하였으며, 점성 부여 분말은 중력분의 밀가루를 사용하였다. 닥나무 섬유는 5cm 이내, 칡뿌리는 10 cm 이내의 것을 사용?E으며, 이들을 가열기에 넣어 100 ℃에서 1시간 30분간 교반 및 가열한 후, 부유되는 이물질을 제거하였다.
베이스 모르타르와
첨가재의
배합
하기의 표 2와 같은 배합비로 베이스 모르타르와 첨가재를 배합하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 황토 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| 점토 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 |
| 모래 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| 석고 | 600 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| 편백나무칩 | 500 | 1000 | 1000 | 2000 | 4000 |
| 스티로폼볼 | 10 | 20 | 20 | 40 | 80 |
| 흙 접착제 | 2000 | 2000 | 2700 | 4000 | 8000 |
황토와 점토는 체가름기를 이용하여 3 mm의 것을 사용하였고, 편백나무 칩은 10mm, 스티로폼 볼은 5 mm의 것을 사용하였다.
도 4(a)는 상기 실시예 4에 따른 조성물을 볼 형상으로 성형한 후, 불을 붙이는 간이 실험 결과를 보여준다.
흙 단열재를 화기에 가까이 하였을 때, 겉부분에 약간의 그을음만 발생한 뿐 연기는 나지 않아 우수한 난연성 및 내화성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
흙 단열재의 압축강도와 휨강도, 인장강도 측정을 위해 가압기를 이용하여 공시체 제작을 하였으며 양생 기간은 28일로 하였다.
하기의 표 3은 표 2에 따른 실시예와 비교예의 압축강도 측정결과이다.
실시예 1 내지 실시예 3은 목표 강도인 6 MPa을 모두 상회하였으나, 비교예 1 내지 2는 미달된 것으로 확인하였다.
하기의 표 4는 표 2에 따른 실시예와 비교예의 휨강도 측정결과이다.
실시예와 비교예 모두 일정한 분포의 휨강도를 나타내었는데, 이는 천연 흙 접착제 제조시 첨가한 닥나무와 칡뿌리와 같은 섬유질의 혼입으로 인한 것으로 사료되었다.
흙 단열재의 단열 성능을 확인하기 위하여 열관류율을 측정하였다. 열관류율 측정기는 Testo435(Germany), 아이스쿨러 K사의 캠플러스 인사이드(내부 370mm × 260mm × 350mm)를 이용하였다.
아이스 쿨러 안에 얼음을 채워 아이스 쿨러 내부의 온도가 낮게 조절한 후, 아이소 핑크를 아이스 쿨러 중간 지점에 고정하고 실리콘을 이용하여 빈 틈이 없도록 설치하였다. 설치가 완성된 후 아이소핑크 틀에 공시체를 설치하고 열관류율 측정기를 이용하여 공시체의 열관류율 및 내외부 온도를 동시에 측정하였다.
하기의 표 5는 외부 온도, 내부 온도(℃), 열관류율(W/m2K) 및 열전도율(W/mK) 측정 결과를 보여준다.
| 항목 | MIN | MAX | AVG |
| 외부 온도 | 19.7 | 22.2 | 19.1 |
| 내부 온도 | -1.3 | 3.3 | 2.0 |
| 열관류율 | 0.202 | 0.806 | 0.726 |
| 열전도율 | 0.0043 | 0.0217 | 0.0189 |
본 단열재의 평균 열전도율은 0.0189 W/mK로 건축물의 에너지 절약 설계기준(2013. 3. 13. 국토해양부고시 제 2013-149호)의 단열재의 등급분류 “가” 등급인 열전도율 0.034 W/mK 이하(20℃)의 제품 규정을 만족하는 한편 단열 성능이 상당히 우수하다는 것을 알 수 있다.
은반사
필름을 혼합한 흙 단열재의 제조
상기 실시예 1에 따른 조성물에 가로, 세로 각각 평균 1cm, 두께 0.05mm를 갖는 은반사 필름을 250g 첨가하여 볼 형상의 흙 단열재를 제조하였다(도 4(b)에 도시).
상기 은반사 필름을 첨가한 흙 단열재의 경우에도 화기를 가까이 하였을 때, 겉부분에 약간의 그을음만 발생한 뿐 연기는 발생되지 않았다. 이로부터 우수한 난연성 및 내화성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
Claims (7)
- 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법에 있어서,
천연 재료를 배합, 가열하여 천연 흙 접착제를 제조하는 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)와;
제조된 천연 흙 접착제와 황토, 점토, 모래, 석고를 혼합하여 베이스 모르타르를 제조하는 베이스 모르타르 제조단계(S200)와;
상기 베이스 모르타르와 항균 및 단열 첨가재, 은반사 필름을 혼합하는 첨가재 혼합단계(S300)를 포함하며,
상기 첨가재 혼합단계(S300)는
베이스 모르타르에 대하여 항균 및 단열 첨가재를 5 내지 20 중량%, 0.5 내지 1cm 의 은반사 필름을 3 내지 8 중량%를 포함시키는 것을 특징으로 하는
친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 천연 흙 접착제 제조 단계(S100)는
황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 물을 1 : 2.5 내지 3으로 혼합하여 흙 혼합물 반죽을 제조하는 제 1반죽 단계(S110)와;
흙 혼합물 반죽 100 중량%에 대하여 밀가루, 찹쌀가루, 전분 중 어느 하나 이상의 점성 부여 분말을 70 내지 90 중량% 혼합하는 제 2반죽 단계(S120)와;
상기 제 2반죽 단계의 혼합물에 대하여 2 내지 10 cm의 칡뿌리, 닥나무 중 어느 하나 이상의 섬유질을 15 내지 35 중량% 혼합하는 제 3반죽 단계(S130)와;
상기 제 3반죽 단계의 혼합물을 100 내지 130 ℃ 에서 30분 내지 2시간 가열하는 가열단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 하는
친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 베이스 모르타르 제조단계(S200)는
황토 10 내지 30%, 점토 70 내지 90% 로 혼합한 흙 혼합물과 모래를 1 : 4 내지 5의 중량비로 배합하고, 흙 혼합물과 모래의 배합물에 대하여 석고 5 내지 15%를 혼합하여 제조된 베이스 혼합물 100중량%에 대하여 천연 흙 접착제 30 내지 60 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는
친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 항균 및 단열 첨가재는
편백나무 칩과 2 내지 10 mm 의 스티로폼 볼을 40 내지 50 : 1의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는
친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법.
- 삭제
- 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재의 제조방법에 의해 제조된 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재.
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|---|---|---|---|
| KR1020160066096A KR101791424B1 (ko) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 친환경 무기 다공성 항균 흙 단열재와 그의 제조방법 |
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| KR101791424B1 true KR101791424B1 (ko) | 2017-11-20 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200079979A (ko) * | 2018-12-26 | 2020-07-06 | 김진태 | 황토를 이용한 친환경 조형물 |
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| KR101416841B1 (ko) | 2012-10-31 | 2014-07-08 | 이신춘 | 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르 |
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2016
- 2016-05-30 KR KR1020160066096A patent/KR101791424B1/ko active IP Right Grant
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