KR101828165B1 - 라돈 차폐용 도막방수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상도·중도·하도로 구성되며, 일반적인 우레탄 및 에폭시 수지에 차폐성능이 뛰어난 이소시아네이트 실란, 불소 수지 성분을 배합한 합성수지를 기반으로 하고, 나노파우더 충진제를 함유한 고밀도의 도막을 형성하여 라돈 발생을 억제하거나 차단하는 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것이다.
본 발명은 자재 및 구조물의 표면을 코팅하여 근본적으로 오염물질이 방출되는 것을 방지하는 기술로 지하철, 지하상가 및 터널 등의 시설물 자체에 적용할 수 있어 라돈 차폐 및 방수기능을 동시에 구현 가능하며, 라돈 기준치가 초과되는 국내 주택의 환경개선으로 거주자의 폐암 발생률을 저감하여 삶의 질을 향상시킬 수 있다.

Description

라돈 차폐용 도막방수재{The waterproofing coating for reducing radon radiation}

본 발명은 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라돈 방출을 차단하며, 건물의 누수를 방지할 수 있는 방수재용 조성물을 포함하는 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것이다.

라돈은 자연방사능 물질로 지구상 어디에나 존재하는 무색, 무취, 무미의 기체이다. 세계보건기구(WHO)는 전 세계 폐암발생의 3~14%가 라돈에 기인하는 것으로 평가했으며, 폐암 발병 주요 원인 물질로 규정하고 있다.

그러나 아파트 고층에서도 라돈이 기준치 이상 검출되는 사례가 매체를 통해 보도되면서, 라돈이 방출되는 건축자재(석고보드, 시멘트벽돌) 및 이의 골재를 사용하는 콘크리트 구조물, 도로포장재에 대한 조사가 실시되었다. 환경부와 국립환경과학원이 전국 7,800여 주택을 대상으로 실시한 전국 주택 라돈 조사 결과, 조사대상 주택 전체의 22.2%가 라돈에 관한 환경부의 다중이용시설 권고기준인 148 Bq/m³을 초과한 것으로 확인되었다. 이에 심각성을 깨닫고 라돈 저감화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.

현재 국내에서 사용하고 있는 라돈 저감기술은 라돈을 방출하기 위한 환기시스템과 관련된 기술이 대다수이다. 그러나 라돈은 토양으로부터 건물의 균열, 틈새를 통해 유입되기 때문에, 상기 환기시스템을 통한 라돈 저감에는 한계가 있다는 문제가 있다.

또한, 근본적으로 건물의 균열 및 틈새를 막아 라돈을 저감하는 기술이 연구 개발 중이지만, 아직까지 그 효율이 낮다는 문제점이 있다. 예를 들어. 콘크리트 벽면 및 건자재에 바르는 마감재(대한민국 등록특허 10-65004호)를 통한 라돈 차폐율은 30%를 넘지 않으며, 라돈 저감을 위한 백색도료(대한민국 공개특허 10-2011-0096777호)를 사용하더라도 라돈 저감율은 51.4%밖에 되지 않는다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 라돈 차폐용 도막방수재로서, 라돈을 80% 이상 저감하며, 건물의 누수를 방지할 수 있는 라돈 차폐용 도막방수재를 제공하는 것이다.

전술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 우레탄 수지 22.0중량부에 대하여, 에폭시 수지 2.0~5.0중량부, 불소계 수지 0.1~1.0중량부와 이소시아네이트 실란 2.0~5.0중량부로 구성되는 방수재용 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한 상술한 방수재용 조성물을 포함하는 도막 방수재를 제공하며, 상기 도막방수재는 상도, 중도, 하도로 포함하며, 상기 중도는 상술한 방수재용 조성물 및 나노파우더형태의 충진제를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 라돈 차폐용 도막방수재의 상도는, 상기 중도를 보호하기 위한 표면강화코팅을 위해 도료 72.0중량부에 대하여 알리파틱 합성수지 20.0~35.0중량부 또는 이소시아네이트계 합성수지 20.0~35.0중량부를 함유한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 라돈 차폐용 도막방수재의 중도는, 상기 방수재용 조성물 60.0중량부에 대하여 제 3항에 따른 충진제를 30.0~50.0중량부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 라돈 차폐용 도막방수재의 하도는, 상기 이소시아네이트 실란을 가수분해한 수지로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 라돈 차폐용 도막방수재의 하도에 상기 수지 95.0중량부에 대하여 충진제 0.1~10.0중량부를 포함한다.

상기 과제 해결 수단에 따른 본 발명의 라돈 차폐용 도막방수재는 실내환경에서 80%의 라돈 차폐율을 보이며, 지하철, 지하상가 등의 다중이용시설을 비롯한 아파트, 병원, 학교 및 유치원 등의 건물의 누수를 방지하는 방수재로서의 역할 수행도 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 제품 구상도를 도시한 도면이다.
도 2는 ACF와 CF의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.
도 3은 촉매필터의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.
도 4는 국내 일반 수성도료의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 충진제 함량이 0중량부, 30중량부인 우레탄 합성수지의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 충진제 함량이 60중량부인 우레탄 합성수지의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.
도 7은 국내 일반 수성도료와 우레탄 합성수지의 SEM 분석 결과이다.

본 발명은 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라돈 방출을 차단하며, 건물의 누수를 방지할 수 있는 방수재용 조성물을 포함하는 라돈 차폐용 도막방수재에 관한 것이다.

이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 실시예가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상기 방수재용 조성물은 우레탄 수지 22.0중량부와 에폭시 수지 2.0~5.0중량부, 불소계 수지 0.1~1.0중량부 및 이소시아네이트 실란 2.0~5.0중량부로 구성되며, 상기 라돈 차폐용 도막방수재는 상기 방수재용 조성물을 포함한다.

상기 우레탄 수지는 방수 및 부식 저항력이 우수한 것이 특징으로, 20.0 ~ 28.0중량부를 사용하는 것이 적절하며, 특히 22.0중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 28.0중량부 이상 사용시 고분자 수지이므로 침투력이 떨어지며, 20.0중량부 이하로 사용할 경우에는 방수 및 부식저항력이 낮아진다는 문제가 있다.

또한, 상기 에폭시 수지는 내열성, 전기 절연성, 접창성 등이 뛰어나 본 발명에 사용되었으며, 상기 우레탄 수지 22중량부에 대하여, 2.0~5.0중량부의 범위에서 사용하는 것이 적합하며, 특히 3.0중량부가 바람직하다. 상기 에폭시수지를 5.0중량부 이상 사용할 경우 단가가 고가여서 비경제적며, 2.0중량부 이하로 사용할 경우 내열성, 접착성이 떨어진다.

상기 불소계 수지로는 불소 실란를 이용하며, 비점착성, 유전특성, 난연성, 내후성, 발수성, 내화학성, 내부식성이 우수한 것이 특징으로, 상기 우레탄 수지 22.0중량부에 대하여, 0.1~1.0중량부를 적용하는 것이 바람직하며, 특히 0.5중량부가 바람직하다. 첨가된 불소계 수지가 1.0중량부 이상일 경우, 고가여서 비경제적인 문제점이 있으며, 0.1중량부 이하일 경우 발수효과의 저하로 방수재의 성능이 저하되는 문제로 작용한다.

상기 이소시아네이트 실란은 내열성, 내후성, 내한성, 전기절연성 및 내수성이 우수하여 안료 분산성이 좋고, 장기간의 침수에도 잘 견디는 성질이 있어 본 발명에 사용된다. 상기 우레탄 수지 22.0중량부에 대하여, 상기 이소시아네이트 실란은 2.0~5.0중량부가 첨가되는 것이 적절하며, 특히 3.0중량부가 바람직하다. 5.0중량부 이상 첨가될 경우 단가가 높아 비경제적이며, 2.0중량부 이하로 첨가될 경우 내열성 및 내한성, 내수성이 떨어진다는 문제가 발생한다.

상기 도막방수재는 나노파우더형태의 충진제를 포함한다. 상기 충진제의 종류는 탈크, 탄산칼슘, 이산화티탄, 그라파이트 등 다양하게 사용할 수 있다. 즉, 충진제의 종류보다 충진제의 형태가 더 중요하며, 충진제로 나노파우더 형태를 사용하면 도막의 밀도를 더욱 향상시켜 라돈이 반감기 동안 배출되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 기재의 미세한 표면에 침투력을 높여 공극을 매울 수 있다.

또한, 상기 도막방수재는 상도, 중도, 하도로 구성된 것이 특징인 라돈 차폐용 도막방수재이다.

상기 라돈 차폐용 도막방수재의 상도는 상기 중도를 보호하기 위한 표면강화코팅을 위한 도료 72.0중량부에 대하여 알리파틱 합성수지 23.0~33.0중량부 또는 이소시아네이트계 합성수지 23.0~33.0중량부를 포함한다.

상기 라돈 차폐용 도막방수재의 중도는 차폐효과를 극대화하기 위해 상기 방수재용 조성물을 포함하며, 상기 방수재용 조성물 95중량부에 대하여 30~50중량부의 상기 충진제를 함유하며, 특히 40.0중량부가 바람직하다.

상기 라돈 차폐용 도막방수재의 하도는 상기 이소시아네이트 실란을 가수분해한 수지로 구성되며, 상기 수지를 단독으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 수지 95.0중량부에 상기 충진제 0.1~10.0중량부를 포함하여 사용할 수도 있으며, 특히 5.0중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

(실험예) 라돈 측정 실험

연속라돈측정장치(RAD-7: Durridge Co.)와 기밀성을 갖춘 스테인레스 스틸 소재의 20L 쳄버를 이용하여 내부 공기를 순환시키며 일정한 시간간격으로 라돈을 측정하였다. 콘크리트 블록의 측정값을 초기값으로 설정하여 시험편의 측정값과 대비하여 결과를 도출하였다. 시멘트, 모래, 골재 등으로 이루어진 콘크리트 블록은 시료의 크기를 (10 Ⅹ 10 Ⅹ 10) ㎝로 제작하여 실험을 진행하였으며, 콘크리트 블록의 측정값은 150~350Bq/㎥이었다.

ACF(Active Carbon Filter)는 비표면적이 1,500 ㎡/g, 시료 두께는 3~4mm, 시료크기는 (200 Ⅹ 200)㎜으로 제작되어 실험을 진행하였으며, CF(Carbon Filter)는 활성탄 20g을 함침하고, 시료 두께 5mm, 시료 크기는 (200 Ⅹ 200)㎜으로 제작되어 실험을 진행하였다. 실험 결과는 도 2에 도시되었다.

허니컴 타입 촉매필터는 활성탄과 촉매를 혼합하여 압출 제조된 것으로. 시료 크기는 (100 x 100 x 50) ㎜로 제작하여 실험을 진행하였으며, 도 3에서 실험 결과를 확인할 수 있다.

국내 일반 수성도료는 3회의 롤러도장을 통해 최종 두께가 500㎛~2mm(평균 1mm이상)인 상태로 실험을 진행하였으며, 상기 수성도료의 라돈 차폐 효과는 도 4에 도시되었다.

본 발명에 따른 라돈 차폐용 도막방수재의 기본 수지인 우레탄 합성수지는 폴리올과 TDI를 80℃에서 3시간 반응시켜 주제 : 경화제를 1:2로 혼합 후 도포하여 건조하였다. 충진제로는 입도가 10㎛인 탄산칼슘을 나노파우더 형태로 사용하였다.

도 5는 상기 충진제 함량이 0.0중량부, 30.0중량부인 상기 우레탄 합성수지의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.

도 6은 상기 충진제 함량이 60.0중량부인 상기 우레탄 합성수지의 라돈 차폐 효과를 나타낸 것이다.

따라서, 도 2 내지 도 6으로부터 상기 우레탄 합성수지가 라돈을 차폐하는 효과가 가장 큰 것을 알 수 있다.

또한, 도 7는 국내 일반 수성도료와 우레탄 합성수지의 표면을 SEM 분석 결과로, 상기 수성도료보다 우레탄 합성수지의 표면에 공극이 더 적음을 알 수 있으며, 이로부터 우레탄 합성수지가 라돈을 차폐하는데 더욱 효과적임을 알 수 있다.

10: 상도 20: 중도 30: 하도

Claims (7)

1. 도막방수재는 상도, 중도, 하도를 포함하며
   상기 중도는 우레탄 수지 22.0중량부에 대하여, 에폭시 수지 2.0~5.0중량부, 불소계 수지 0.1~1.0중량부와 이소시아네이트 실란 2.0~5.0중량부로 구성되는 방수재용 조성물; 및 나노파우더형태의 충진제를 포함하며,
   상기 하도는 상기 이소시아네이트 실란을 가수분해한 수지로 구성되는 라돈차폐용 도막방수재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 라돈 차폐용 도막방수재의 상도는,
   상기 중도를 보호하기 위한 표면강화코팅을 위해 도료 72.0중량부에 대하여 알리파틱 합성수지 20.0~35.0중량부 또는 이소시아네이트계 합성수지 20.0~35.0중량부를 함유하는 것이 특징인 라돈 차폐용 도막방수재.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 라돈 차폐용 도막방수재의 중도는,
   상기 방수재용 조성물 60.0중량부에 대하여 제1항에 따른 충진제를 30.0~50.0중량부를 포함하는 라돈 차폐용 도막방수재.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 라돈 차폐용 도막방수재의 하도에 상기 수지 95.0중량부에 대하여 충진제 0.1~10.0중량부를 포함하는 라돈 차폐용 도막방수재.

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