KR101939707B1 - 친환경 복합 패널 - Google Patents

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KR101939707B1
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유승범
조무현
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정원기계산업(주)
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Abstract

본 발명은 친환경 복합 패널에 관한 것으로, 친환경 소재를 이용한 건축용 복합 패널에 있어서, 제1 서브 패널, 제2 서브 패널 및 상기 제1 및 제2 서브 패널들에 의해 형성된 소음 기공들을 포함하는 제1 패널, 접착 필름을 개재하여 상기 제1 패널의 양측에 부착되는 제2 패널들, 및 상기 제2 패널들의 양측에 구비되는 제3 패널들을 포함하는 친환경 복합 패널을 제공한다.

Description

친환경 복합 패널{Eco-friendly complex panel}
본 발명은 친환경 복합 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경 소재를 이용한 방음 및 단열 기능이 강화된 건축용 복합 패널에 관한 것이다.
일반적인 건축용 복합 패널은 공장이나 창고 또는 조립식건물 등과 같은 각종 건축물의 내외장재나 칸막이 또는 천장재로 널리 사용되고 있다. 그러나 종래의 패널 충전재로 사용되고 있는 스티로폼이나 우레탄 또는 왕겨(식물성) 그리고 광물질을 발포하여 가루를 내어 응고제와 혼합하여 충전한 복합 패널은 화재에 약하고 화재가 발생하면 열에 의해 쉽게 녹아 내리면서 연소하기 때문에 화재가 확산됨은 물론 연소 시에 유독가스가 발생하여 막대한 인적 및 물질적인 피해가 초래되었고, 또한, 합성수지 등을 이용하여 제조되는 것이 통상적이어서 인체에 해로운 여러 문제를 야기하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 자연 친화적 재료인 볏짚을 사용하여 인체에 무해하고, 환경오염을 최소화시킬 수 있게 친환경 소재를 이용한 건축용 패널은 이미 선행 기술에 공지되었다. 그러나, 종래의 친환경 소재를 이용한 건축용 패널은 스스로 습도를 조절할 수 없어 볏짚의 부패 방지를 위하여 방부제를 사용하고, 방음을 위하여 우레탄발포수지를 도포하는 관계로 사용자의 건강을 위협하는 문제가 있다.
또한, 황토를 내외장재로 사용하기 위하여 다양한 황토 미장재와 및 황토 미장법 등이 여러가지 방법으로 제시되었는데, 주로 황토의 주성분이 갖는 성질과 물질적 특징, 즉 낯은 친화성의 항상, 건조 시 나타나는 수축 균열의 보완, 강도의 항상 등을 목적으로 제시되었다. 예를 들면, 대한민국 특허공개 공개번호 2001-0099082호에 소개된 "황토 미장재"는 자연황토에 종이섬유와 분쇄 왕겨를 일정비율로 배합한 황토 미장재로 제조하여 미장 작업과 응고에서 황토의 균열을 방지하고 황토의 강도를 높이도록 한 것이나, 종이와 왕겨로 되는 첨가물이 황토와 혼합될 때 재료들의 친화성이 떨어져 만족할만한 미장재를 얻을 수 없었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 친환경 소재를 이용하여 건축용 복합 패널을 제조함으로써, 인체 유해물질이 방출되지 않아 인체 유익함은 물론 방음 및 단열 기능이 강화된 친환경 복합 패널을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 복합 패널은 친환경 소재를 이용한 건축용 복합 패널에 있어서, 제1 서브 패널, 제2 서브 패널 및 상기 제1 및 제2 서브 패널들에 의해 형성된 소음 기공들을 포함하는 제1 패널; 접착 필름을 개재하여 상기 제1 패널의 양측에 부착되는 제2 패널들; 및 상기 제2 패널들의 양측에 구비되는 제3 패널들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 서브 패널들의 각각은 볏짚, 밀짚 및 보리짚 중 적어도 하나를 포함하는 짚 재료와 쌀겨를 혼합한 바이오매스 재료, 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물, 에탄올, 정제수 및 친수성 수지를 포함하는 제1 친환경 재료를 이용하여 형성되고, 상기 제2 패널들의 각각은 황토 분말, 편백나무 분말, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료, 숯가루, 정제수 및 친환경 수지를 포함하는 제2 친환경 재료를 이용하여 형성되고, 상기 제3 패널들의 외면은 소음을 난반사하거나 다른 방향으로 분산시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 패널들의 각각은: 상기 제2 패널들의 외면에 부착되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일면으로부터 돌출되는 나노 패턴들; 및 상기 나노 패턴들이 형성된 상기 베이스 부재의 일면을 덮는 나노 절연막을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 나노 패턴들의 폭은 50nm 내지 300nm이고, 상기 나노 패턴들의 높이는 50nm 내지 200nm이고, 서로 인접한 상기 나노 패턴들 사이의 이격 거리는 50nm 내지 300nm이되, 상기 나노 패턴들은 이차원적으로 배치되어 복수의 행과 열을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 부재는 세라믹 패널 또는 유리 패널이고, 상기 나노 패턴들은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속 나노잉크, 또는 유기반도체 소재를 포함하고, 상기 나노 절연막은 실리콘옥사이드(SiO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O5), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 서브 패널들의 각각은 상기 바이오매스 재료 100 중량부 당 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물 10 내지 20 중량부, 에탄올 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부, 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 80 내지 120℃의 온도에서 가압함으로써 형성되고, 상기 제2 패널들의 각각은 상기 황토 분말 100 중량부당 편백나무 분말 20 내지 30 중량부, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료 10 내지 20 중량부, 숯가루 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 가압 및 건조하여 패널 형태로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 바이오매스 재료는 1:1 내지 4:1의 중량비로 혼합된 상기 짚 재료와 상기 쌀겨를 포함하며, 1 내지 10mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되고, 상기 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물은 녹차, 도토리, 모링가 및 선인장 중 적어도 하나를 포함하며, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되고, 상기 나뭇잎 재료는 1.5:1.5:1의 중량비로 혼합된 상기 감나무잎, 상기 쑥잎 및 상기 녹차잎을 포함하며, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 소음 기공들은 제1 폭을 가는 제1 소음 기공들 및 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 소음 기공들을 포함하고, 상기 제1 소음 기공들 및 상기 제2 소음 기공들 중 일 방향을 따라 배치되는 것들은 교대 반복적으로 서로 연결되어 관의 형태를 이루되, 서로 인접한 한 쌍의 관들에 있어서, 상기 제1 소음 기공들은 상기 일 방향을 따라 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 패널은 제1 하부 개구부들 및 상기 제1 하부 개구부들보다 큰 폭을 갖는 제2 하부 개구부들을 포함하고, 상기 제2 서브 패널은 제1 상부 개구부들 및 상기 제1 상부 개구부들보다 큰 폭을 갖는 제2 상부 개구부들을 포함하되, 상기 제1 및 제2 소음 기공들은, 상기 제1 서브 패널과 상기 제2 서브 패널이 상기 제1 하부 개구부들과 상기 제1 상부 개구부들이 서로 마주하고, 상기 제2 하부 개구부들과 상기 제2 상부 개구부들이 서로 마주하도록 배치된 상태에서, 접합제를 이용하여 접합되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 친환경 복합 패널은 제1 내지 제3 패널들을 포함한다. 제1 패널이 흡음 및 단열 효과를 위한 친환경 소재로 형성됨과 더불어, 내부에 밀도가 극대화된 제1 및 제2 소음 기공들을 구비함에 따라, 소음 방지 및 단열 효과가 향상될 수 있다. 아울러, 제1 패널 내 함유된 폴리페놀 화합물에 의해 바이오매스 재료의 부패가 방지(또는 지연)됨에 따라 제1 패널의 수명이 증대될 수 있다.
또한, 제2 패널들이 소음 저감과 더불어 항균 및 소취 기능을 수행하기 위한 친환경 재료를 이용하여 형성되고, 제3 패널들의 외면이 소음을 난반사하거나 다른 방향으로 분산시키도록 구성됨에 따라 인체 유해성을 최소화함과 동시에 방음 및 단열 기능이 향상된 친환경 복합 패널이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 복합 패널을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 친환경 복합 패널의 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1 패널의 소음 기공을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 2의 A부분을 나타내는 확대도이다.
도 6은 제3 패널의 외면의 일부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본원 명세서에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 본원 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때, 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 복합 패널을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 친환경 복합 패널의 단면도이다. 도 3은 도 1의 제1 패널을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 제1 패널의 소음 기공을 설명하기 위한 평면도이다. 도 5는 도 2의 A부분을 나타내는 확대도이다. 도 6은 제3 패널의 외면의 일부를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 복합 패널(100)은 친환경 소재를 이용한 건축용 복합 패널에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 친환경 복합 패널(100)은 제1 패널(110), 제2 패널(120), 제3 패널(130) 및 접착 필름(140)을 포함할 수 있다.
제1 패널(110)은 제1 서브 패널(112) 및 제2 서브 패널(114)을 포함하며, 내부에 제1 서브 패널(112)의 하부 개구부들(OP1a, OP2a)과 제2 서브 패널(114)의 상부 개구부들(OP1b, OP2b)에 의해 형성된 소음 기공들(110P1, 110P2)을 구비할 수 있다.
제1 서브 패널(112)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 폭(또는 깊이)를 갖는 제1 하부 개구부(OP1a)와 제2 하부 개구부(OP2a)를 가질 수 있다. 예컨대, 제2 하부 개구부(OP2a)의 폭(또는 깊이)는 제1 하부 개구부(OP1a)의 폭(또는 깊이)보다 클 수 있다. 마찬가지로, 제2 서브 패널(114)은 서로 다른 폭(또는 깊이)을 갖는 제1 상부 개구부(OP1b)와 제2 상부 개구부(OP2b)를 가질 수 있다. 예컨대, 제2 상부 개구부(OP2b)의 폭(또는 깊이)은 제1 상부 개구부(OP1b)의 폭(또는 깊이)보다 클 수 있다. 제1 서브 패널(112)과 제2 서브 패널(114)은 제1 하부 개구부(OP1a)와 제1 상부 개구부(OP1b)가 서로 마주하고, 제2 하부 개구부(OP2a)와 제2 상부 개구부(OP2b)가 서로 마주하도록 배치된 상태에서, 접착제를 이용하여 접합될 수 있다. 그 결과, 제1 패널(110) 내에 서로 다른 높이(또는 폭)를 갖는 소음 기공들(110P1, 110P2)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소음 기공들(110P1, 110P2)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 폭(W1)을 갖는 제1 소음 기공들(110P1)과, 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)을 갖는 제2 소음 기공들(110P2)을 포함할 수 있으며, 일 방향을 따라 배치되는 제1 소음 기공들(110P1)과 제2 소음 기공들(110P2)은 교대 반복적으로 서로 연결되어 관의 형태를 이룰 수 있다. 또한, 서로 인접한 한 쌍의 관들에 있어서, 제1 소음 기공들(110P1)(또는 제2 소음 기공들(110P2))은 관의 길이 방향을 따라 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 다른 관점에서, 서로 인접한 한 쌍의 관들 중 하나의 관을 이루는 제1 소음 기공들(110P1)은 다른 하나의 관을 이루는 제2 소음 기공들(110P2)과 폭 방향으로 중첩될 수 있다. 여기서, 폭 방향은 관의 길이 방향과 직교할 수 있다. 제1 및 제2 소음 기공들(110P1, 110P2)이 서로 다른 크기(예컨대, 높이 또는 폭)를 가지며 교대 반복적으로 배치되는 형태를 가짐에 따라, 제1 패널(110) 내의 소음 기공의 밀도가 극대화될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 제1 서브 패널(112) 및 제2 서브 패널(114)의 각각은 흡음 및 단열 기능을 수행하기 위한 친환경 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 친환경 재료(또는 제1 친환경 재료)는 볏짚, 밀짚 및 보리짚 중 적어도 하나를 포함하는 짚 재료와 쌀겨를 혼합한 바이오매스 재료, 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물, 에탄올, 정제수 및 친수성 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 서브 패널들(112, 114)의 각각은 상기 바이오매스 재료 100 중량부 당 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물 10 내지 20 중량부, 에탄올 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부, 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 80 내지 120℃의 온도에서 가압함으로써 형성될 수 있다.
상세하게, 상기 바이오매스 재료의 짚 분말과 쌀겨는 약 1 내지 10 mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공될 수 있다. 볏짚, 밀짚 및 보리짚 중 적어도 하나를 포함하는 짚 재료는 단열성 및 흡음성이 뛰어나며, 쌀겨와 혼합되어 사용하는 경우 단열 효과가 더욱 향상될 수 있다. 바람직하게, 바이오매스 재료를 구성하는 짚 분말과 쌀겨는 1:1 내지 4:1의 중량비로 혼합될 수 있다. 달리 얘기하면, 바이오매스 재료의 총 중량에서, 쌀겨의 중량비는 25 내지 50 중량%일 수 있다. 쌀겨의 중량비가 25 중량% 미만인 경우 단열 효과가 미미할 수 있고, 50 중량%를 초과하는 경우 패널의 성형이 용이하지 않을 수 있다.
폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물은 예컨대, 녹차, 도토리, 모링가 및 선인장 중 적어도 하나를 포함하며, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공될 수 있다. 도토리에 함유된 탄닌, 모링가에 함유된 클로로겐산, 녹차에 함유된 카테킨, 및 선인장에 함유된 플라보노이드 등은 모두 폴리페놀 화합물에 해당한다. 본 명세서에서 예시되는 건조 식물은 그 식물의 전초 또는 그의 다양한 기관을 의미할 수 있다. 제1 및 제2 서브 패널들(112, 114)의 형성 동안, 상기 건조 식물 분말로부터 폴리페놀 화합물이 추출될 수 있다. 폴리페놀은 산화를 방지하는 작용, 즉 항산화 기능을 갖고 있어 바이오매스 재료의 부패를 방지할 수 있다. 건조 식물에 함유된 폴리페놀 화합물은 80℃ 이상의 고온에서 용출이 잘 되는 반면, 120℃를 초과하는 온도에서는 변형으로 인해 항산화 효과가 감소될 우려가 있으므로, 프레스 성형 공정의 온도는 80 내지 120℃인 것인 바람직할 수 있다. 또한, 건조 식물의 입자 크기가 1mm 미만인 경우 건조 식물의 분쇄 공정이 복잡해져 공정 효율이 저하되고, 입자 크기가 3mm를 초과하는 경우 폴리페놀 화합물의 추출 효율이 감소될 수 있다. 또한, 너무 적은 양의 건조 식물을 첨가하는 경우 폴리페놀 화합물의 추출량이 적어지고, 너무 많은 양의 건조 식물을 첨가하는 경우 추출 효율이 떨어질 수 있으므로, 바이오매스 재료 100 중량부당 10 내지 20 중량부의 건조 식물이 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
에탄올은 건조 식물로부터 추출되는 폴리페놀 화합물의 추출 효율을 증대시킬 수 있다. 이를 위해, 바이오매스 재료 100 중량부당 5 내지 10 중량부의 에탄올이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 정제수는 분말 형태의 바이오매스 재료 및 건조 식물이 고루 섞이도록 하여 패널의 성형성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 바이오매스 재료 100 중량부당 50 내지 80 중량부의 정제수가 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
친수성 수지는 친수 특성을 가져 상온에서도 짧은 건조시간을 가지는 친수성 수지로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 또는 실리콘계 수지를 사용할 수 있다. 친수성 수지는 짚 재료, 쌀겨 및 건조 식물 간의 부착력을 증대시켜 프레스 성형 공정 시의 접착력은 물론 건조 후의 강도를 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 바이오매스 재료 100 중량부당 10 내지 20 중량부의 친수성 수지가 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 친수성 수지가 10 중량부 미만이며 접착력이 떨어지고, 20 중량부를 초과하면 패널의 성형성이 떨어질 수 있다.
소음은 공기를 매질로 전달하게 되므로, 유동하지 않는 소음 기공은 소음을 차단하거나 감소시키는 효과적인 구성이 된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 패널(110)이 흡음 및 단열 효과를 위한 친환경 소재로 형성됨과 더불어, 내부에 밀도가 극대화된 제1 및 제2 소음 기공들(110P1, 110P2)을 구비함에 따라, 제1 패널(110)의 소음 방지 및 단열 효과가 향상될 수 있다. 아울러, 제1 패널(110) 내 함유된 폴리페놀 화합물에 의해 바이오매스 재료의 부패가 방지(또는 지연)됨에 따라 제1 패널(110)의 수명이 증대될 수 있다.
제1 패널(110)의 양측에 제2 패널들(120)이 배치될 수 있으며, 제1 패널(110)과 제2 패널들(120) 사이에 접착 필름(140)이 개재될 수 있다. 즉, 제2 패널들(120)이 접착 필름(140)을 개재하여 제1 패널(110)의 양측에 각각 부착될 수 있다. 접착 필름(140)은 에폭시계 접착 물질로 형성되며, 얇은 필름 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 제2 패널들(120)은 소음 저감과 더불어 항균 및 소취 기능을 수행하기 위한 친환경 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 친환경 재료(또는 제2 친환경 재료)는 황토 분말, 편백나무 분말, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료, 숯가루, 정제수 및 친환경 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 패널들(120)의 각각은 황토 분말 100 중량부당 편백나무 분말 20 내지 30 중량부, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료 10 내지 20 중량부, 숯가루 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 가압 및 건조하여 패널 형태로 형성될 수 있다.
황토 분말은 제2 패널(120)을 구성하는 주요 성분으로서, 황토 자체의 특성에 의해 불연성, 보온성, 방음성, 방습 및 방충효과를 가져 건축물의 내외장재로 널리 이용된다. 편백나무 분말은 편백나무 줄기 및 편백나무 잎이 혼합된 것으로서, 편백나무에 함유된 피톤치드는 우수한 항균특성을 가져 황토 분말과 함께 친환경성을 강화하기 위한 패널 성분으로 이용된다. 패널의 성형성의 향상을 위해 편백나무 분말은 0.01mm 이하의 입자크기를 갖는 분말로 제공될 수 있다. 또한, 성형성 및 항균 성능의 확보를 위해 황토 분말 100 중량부당 20 내지 30 중량부의 편백나무 분말이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 편백나무 분말이 20 중량부 미만인 경우 항균 효과가 떨어질 수 있고, 20 중량부를 초과하는 경우 패널의 성형성이 저하될 수 있다.
감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료는 패널의 항균 및 소취 기능을 더욱 강화하기 위한 것으로서, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게, 황토 분말 100 중량부당 나뭇잎 재료 10 내지 20 중량부가 사용될 수 있다. 나뭇잎 재료가 10 중량부 미만인 경우 소취 효과가 미미할 수 있고, 20 중량부를 초과하는 경우 패널의 성형성이 저하될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 나뭇잎 재료의 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎은 1.5:1.5:1의 중량비로 혼합될 수 있으며, 이 경우 패널의 소취 효과가 극대화 될 수 있다.
숯가루는 습도 조절과 함께 방부 및 향균 작용을 하여 곰팡이의 발생을 막고 악취가 발생하는 것을 억제하기 위해 제공될 수 있다. 바람직하게, 황토 분말 100 중량부당 5 내지 10 중량부의 숯가루가 사용될 수 있다. 정제수는 황토 분말, 편백나무 분말, 나뭇잎 재료 및 숯가루가 고루 섞이도록 하여 성형성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 황토 분말 100 중량부당 50 내지 80 중량부의 정제수가 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
친수성 수지는 예컨대, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 또는 실리콘계 수지를 선택 사용할 수 있다. 친수성 수지는 황토 분말, 편백나무 분말, 나뭇잎 재료 및 숯가루 간의 부착력 증대시켜 가압 시 접착력은 물론 건조 후의 강도를 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 바이오매스 재료 100 중량부당 10 내지 20 중량부의 친수성 수지가 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 친수성 수지가 10 중량부 미만이며 접착력이 떨어지고, 20 중량부를 초과하면 패널의 성형성이 떨어질 수 있다.
제2 패널들(120)의 양측에 제3 패널들(120)이 배치될 수 있다. 제3 패널들(130)은 제2 패널(120)의 외면을 감싸도록 부착될 수 있으며, 패널의 강도 및 방음 효과를 강화하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 패널들(130)의 각각은 베이스 부재(132), 베이스 부재(132)의 일면으로부터 돌출된 나노 패턴들(134) 및 나노 패턴들(134)이 형성된 베이스 부재(132)의 일면을 덮는 나노 절연막(136)을 포함할 수 있다.
베이스 부재(132)는 세라믹 패널 또는 유리 패널일 수 있으며, 접착제를 이용하여 제2 패널들(120)의 외면에 부착될 수 있다.
나노 패턴들(134)은, 베이스 부재(132)의 일면에 페이스트 조성물을 도포 후 나노임프린트 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 예컨대, 페이스트 조성물(110)은 금속 나노잉크 및/또는 유기반도체 소재를 포함할 수 있다. 금속 나노잉크는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 나노 패턴들(134)의 폭(wa)은 50nm 내지 300nm일 수 있고, 높이(ha)는 50nm 내지 200nm 일 수 있다. 또한, 서로 인접한 나노 패턴들(134) 사이의 이격거리(da)는 50nm 내지 300nm 일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 평면적 관점에서, 나노 패턴들(134)은 이차원적으로 배치되어 복수의 행과 열을 이룰 수 있다. 이와 같은 크기 및 배치 관계를 갖는 나노 패턴들(134)은 메타물질 구조체를 이룰 수 있다. 여기서, 메타물질(Metamaterial)이란 아직 자연에서 발견되지 않은 특성을 가지도록 설계된 인공구조물이다. 메타물질은 플라스틱과 금속 같은 일반적인 물질으로 형성된 복합 요소의 집합체로 구성된다. 메타물질은 일반적으로 반복적인 패턴으로 배열되어 있다. 메타물질의 특성은 그를 구성하는 물질의 특성이 아닌 그의 구조에 의해 생긴다. 즉, 메타물질의 정확한 모양, 기하학적 구조, 크기, 방향 그리고 배열이 메타물질의 특성을 결정한다. 적절히 디자인된 메타물질은 전자기파 또는 소리에 의해 관측되지 않을 수 있으며, 특정 파장에서 음의 굴절률을 가질 수도 있다.
나노 절연막(136)은 실리콘옥사이드(SiO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O5), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함할 수 있다. 나노 절연막(136)은 나노 패턴들(134)이 형성된 베이스 부재(132)의 일면을 덮을 수 있다. 나노 절연막(136)은 용액 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 용액공정은 스핀 코팅, 액적 도포(droplet dispensing), 또는 분사(spraying) 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제3 패널(130)의 외면에 메타물질 구조체를 이루는 나노 패턴들(134)이 형성됨에 따라 제3 패널(130)의 외면에서 소음을 난반사하거나 다른 방향으로 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 친환경 복합 패널(100)의 방음 효과가 더욱 강화될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 친환경 복합 패널 110: 제1 패널
120: 제2 패널 130: 제3 패널
140: 접착 필름
132: 베이스 부재 134: 나노 패턴들
136: 나노 절연막

Claims (8)

  1. 친환경 소재를 이용한 건축용 복합 패널에 있어서,
    제1 서브 패널, 제2 서브 패널 및 상기 제1 및 제2 서브 패널들에 의해 형성된 소음 기공들을 포함하는 제1 패널;
    접착 필름을 개재하여 상기 제1 패널의 양측에 부착되는 제2 패널들; 및
    상기 제2 패널들의 양측에 구비되는 제3 패널들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 서브 패널들의 각각은 볏짚, 밀짚 및 보리짚 중 적어도 하나를 포함하는 짚 재료와 쌀겨를 혼합한 바이오매스 재료, 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물, 에탄올, 정제수 및 친수성 수지를 포함하는 제1 친환경 재료를 이용하여 형성되고,
    상기 제2 패널들의 각각은 황토 분말, 편백나무 분말, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료, 숯가루, 정제수 및 친환경 수지를 포함하는 제2 친환경 재료를 이용하여 형성되고,
    상기 제3 패널들의 외면은 소음을 난반사하거나 다른 방향으로 분산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 패널들의 각각은:
    상기 제2 패널들의 외면에 부착되는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일면으로부터 돌출되는 나노 패턴들; 및
    상기 나노 패턴들이 형성된 상기 베이스 부재의 일면을 덮는 나노 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 나노 패턴들의 폭은 50nm 내지 300nm이고,
    상기 나노 패턴들의 높이는 50nm 내지 200nm이고,
    서로 인접한 상기 나노 패턴들 사이의 이격 거리는 50nm 내지 300nm이되,
    상기 나노 패턴들은 이차원적으로 배치되어 복수의 행과 열을 이루는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 세라믹 패널 또는 유리 패널이고,
    상기 나노 패턴들은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속 나노잉크, 또는 유기반도체 소재를 포함하고,
    상기 나노 절연막은 실리콘옥사이드(SiO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O5), 티타늄옥사이드(TiO2) 또는 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브 패널들의 각각은 상기 바이오매스 재료 100 중량부 당 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물 10 내지 20 중량부, 에탄올 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부, 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 80 내지 120℃의 온도에서 가압함으로써 형성되고,
    상기 제2 패널들의 각각은 상기 황토 분말 100 중량부당 편백나무 분말 20 내지 30 중량부, 감나무잎, 쑥잎 및 녹차잎을 포함하는 나뭇잎 재료 10 내지 20 중량부, 숯가루 5 내지 10 중량부, 정제수 50 내지 80 중량부 및 친수성 수지 10 내지 20 중량부를 혼합 후 교반한 다음, 가압 및 건조하여 패널 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이오매스 재료는 1:1 내지 4:1의 중량비로 혼합된 상기 짚 재료와 상기 쌀겨를 포함하며, 1 내지 10mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되고,
    상기 폴리페놀 화합물을 함유한 건조 식물은 녹차, 도토리, 모링가 및 선인장 중 적어도 하나를 포함하며, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되고,
    상기 나뭇잎 재료는 1.5:1.5:1의 중량비로 혼합된 상기 감나무잎, 상기 쑥잎 및 상기 녹차잎을 포함하며, 1 내지 3mm의 입자크기를 갖도록 분쇄되어 분말 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음 기공들은 제1 폭을 가는 제1 소음 기공들 및 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 소음 기공들을 포함하고,
    상기 제1 소음 기공들 및 상기 제2 소음 기공들 중 일 방향을 따라 배치되는 것들은 교대 반복적으로 서로 연결되어 관의 형태를 이루되,
    서로 인접한 한 쌍의 관들에 있어서, 상기 제1 소음 기공들은 상기 일 방향을 따라 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 서브 패널은 제1 하부 개구부들 및 상기 제1 하부 개구부들보다 큰 폭을 갖는 제2 하부 개구부들을 포함하고,
    상기 제2 서브 패널은 제1 상부 개구부들 및 상기 제1 상부 개구부들보다 큰 폭을 갖는 제2 상부 개구부들을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 소음 기공들은, 상기 제1 서브 패널과 상기 제2 서브 패널이 상기 제1 하부 개구부들과 상기 제1 상부 개구부들이 서로 마주하고, 상기 제2 하부 개구부들과 상기 제2 상부 개구부들이 서로 마주하도록 배치된 상태에서, 접합제를 이용하여 접합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 패널.
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