KR102128414B1 - 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법 - Google Patents

흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반층, 쇄석층, 마사토층, 표층 및 표면처리층이 순차적으로 적층되어 구성되는 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물로서, 마사토, 포졸란, 소성황토, 코코넛숯 및 몬모릴로나이트를 포함하여 흙운동장의 배수성을 높이고, 토양 결합력을 향상시켜 견고성을 유지하면서 보습성을 유지하여 비산먼지 발생 저감효과를 갖는, 표층을 이루는 기능성 포장재와, 포졸란과, 고반석류석을 포함하여 살균, 탈취, 원적외선 방사 기능과, 비산먼지 발생 저감 및 눈부심 방지 효과를 갖는, 표면처리층을 이루는 기능성 포장재를 제공하고,
이와 같이 제공되는 포장재 조성물을 이용함으로써, 시공 후 균열 발생이 거의 일어나지 않고, 적갈색 재질로 눈부심이 낮으며, 배수 기능성이 뛰어나 질퍽거리지 않고, 비산먼지가 거의 발생하지 않아 주변을 오염시키지 않을 뿐 아니라, 항균 및 탈취성을 가짐으로써 운동장 사용의 쾌적성, 사용안정성 및 관리용이성을 갖는 흙운동장 시공방법을 제공하는, 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법에 관한 것이다.

Description

흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법{Functional packaging material for soil playground and construction method for soil playground using the same}
본 발명은 지반층, 쇄석층, 마사토층, 표층 및 표면처리층이 순차적으로 적층되어 구성되는 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물로서, 마사토, 포졸란, 소성황토, 코코넛숯 및 몬모릴로나이트를 포함하여 흙운동장의 배수성을 높이고, 토양 결합력을 향상시켜 견고성을 유지하면서 보습성을 유지하여 비산먼지 발생 저감효과를 갖는, 표층을 이루는 기능성 포장재와, 포졸란과, 고반석류석을 포함하여 살균, 탈취, 원적외선 방사 기능과, 비산먼지 발생 저감 및 눈부심 방지 효과를 갖는, 표면처리층을 이루는 기능성 포장재를 제공하고,
이와 같이 제공되는 포장재 조성물을 이용함으로써, 시공 후 균열 발생이 거의 일어나지 않고, 적갈색 재질로 눈부심이 낮으며, 배수 기능성이 뛰어나 질퍽거리지 않고, 비산먼지가 거의 발생하지 않아 주변을 오염시키지 않을 뿐 아니라, 항균 및 탈취성을 가짐으로써 운동장 사용의 쾌적성, 사용안정성 및 관리용이성을 갖는 흙운동장 시공방법을 제공하는, 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법에 관한 것이다.
종래의 흙운동장이나 코트는 비만 오면 질퍽거려 사용이 어렵고 비산먼지로 주변환경을 오염시켰다.
화강암 퇴적토, 마사토와 모래는 백색계열로 빛이 반사되어 눈부심으로 인해 학생들의 시력저하의 원인이 되기도 하며 체육시간이나 방과후의 운동장 사용에 지장을 초래하였다.
이러한 불편을 없애려고 교육부가 학교현대화 사업의 일환으로 인조잔디를 조성하였으나, 화학물질의 재료를 사용하므로 수명이 5년정도 지나면 자외선으로 인하여 노후화되고 파손된다.
특히 인조잔디는 두통이나 피부병을 유발하고 낙상시 마찰로 인한 화상등이 발생하여 친환경적이지 못하며, 고무칩은 인체에 해로운 유해물질이 발생하며 환경오염을 일으켜 문제가 발생하였다.
따라서 각 지역자치단체의 학교에서 인조잔디를 제거하고 흙운동장으로 교체하고 있지만, 많은 관심과 다양한 노력에도 불구하고 운동하기에 쾌적하고 건강에 유익한 운동장조성에 대한 효과적인 해결책을 제대로 제시하고 있지 못하는 실정이다.
일례로, 흙운동장은 비가 오더라도 배수성이 좋아 질퍽거리지 않고 즉시 사용할 수 있어야 하며, 다음과 같은 조건을 만족시켜야 한다.
첫째; 좋은 배수성으로 우천시도 질퍽임 없이 즉시 운동할 수 있어야 한다.
둘째; 비산먼지가 적고 주변의 환경 오염이 없으며 관리가 용이해야 한다.
셋째; 백색마사토 운동장은 난반사와 눈부심이 없는 재료를 사용해야 한다.
넷째; 인체에 해로운 석면 등 유해성분이 없고 환경오염이 없어야 한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제시되는 것으로서, 본 발명과 관련하여 등록특허공보 제10-0866012호(명칭: 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장 시공 방법, 등록일자 2008년10월23일)에는 토양토(마사토, 황토, 점토, 광산의 표층토등) 50~90중량%와 고로슬래그와 메타카올린의 혼합물인 활성필러 10~50중량%로 이루어진 배합토 65~90중량%와 규산소다 75~91중량%, 가성카리 8~24중량% 및 인산카리 1~17중량%로 이루어진 고화제 10~35중량%로 구성되는 흙 포장용 조성물에 대한 기술이 개시되어 있다.
등록특허공보 제10-1248113호(명칭: 체육시설 표층 형성용 조성물, 등록일자 2013년03월21일)에는 0.5~3.0 mm의 입도를 갖는 운모 1~3 중량부, 0.5~2.5 mm의 입도를 갖는 폐점토벽돌분말 2~4 중량부, 황토 4~6 중량부, 소금 1~3 중량부로 중량부를 포함하는, 체육시설 표층 형성용 조성물에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 등록특허공보 제10-0866012호와 등록특허공보 제10-1248113호에 개시되어 있는 기술 구성은 본 발명에서 제시하고자 하는 성분 구성 및 배합비의 차이를 보이고 있으며, 이와 같은 기술 구성의 차이로 인해 본 발명을 통해 제시하고자 하는 발명의 효과를 용이하게 도출하기 어렵다는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1308985호(명칭: 운동장용 표층재 조성물, 등록일자 2013년09월10일)에는 봉화석 모래와 침적토와 진흙으로 조성되며, 상기 봉화석 모래는 입자크기가 10~60메쉬인 입도 모래가 60~64중량%, 입자크기가 4~10메쉬인 굵은 모래가 4~6중량%, 입자크기가 60메쉬를 초과하는 가는 모래가 30~34중량%의 비율로 혼합되어 있다는 기술 구성에 대해 개시하고 있다. 상기 등록특허공보 제10-1308985호 또한 운동장용 표층재 조성물로서 본 발명과는 구성성분이 다르며, 이와 같은 기술 구성의 차이로 인해 본 발명을 통해 제시하고자 하는 발명의 효과를 용이하게 도출하기 어렵다는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1359444호(명칭: 운동장 표층 조성물, 등록일자 2014년01월29일)는 마사토 40~80중량%와; 견운모 10~30중량%와; 적갈색의 소성토 10~30중량%, 표층 조성물의 입경별 분류는 0.074~3.0mm의 입경으로 암석편, 광석편의 총칭인 모래와; 0.005~0.074mm의 입경으로 모래보다는 미세하고 크레이(점토)보다는 거친 실트와; 0.005mm 이하의 입경으로 미세한 흙입자인 크레이(점토)로 구성되며, 상기 운동장 표층 조성물은 상기 모래가 58~75중량%, 상기 실트가 8.3~21중량%, 상기 크레이가 12.5~28중량%이고, 상기 실트와 크레이의 합이 25~42중량%이며, 실트의 중량을 크레이의 중량으로 나눈 값인 실트크레이중량비(SCR : Silt Clay Ratio)가 0.5~1.0 인 기술 구성을 개시하고 있다. 상기 등록특허공보 제10-1359444호에 개시된 기술 구성은 본 발명의 구성성분이 다르며, 이와 같은 기술 구성의 차이로 인해 본 발명을 통해 제시하고자 하는 발명의 효과를 용이하게 도출하기 어렵다는 단점이 있다.
그 밖에 공개특허공보 제10-1997-0074896호(명칭: 토양 개량제 및 이를 채용한 채육시설의 코트, 공개일자 1997년12월10일)에 토양 개량재에 대한 기술이 개시되어 있으며, 상기 토양 개량제는 0.01-0.5 메쉬 산화칼슘 10-55%, 현장토 20-80%, 혼화재로 소금 또는 염화칼슘이 0.1-0.5% 및 물이 소정비율로 배합되는 것이며, 이를 통해 하층, 중층, 표층 및 표면층이 순차적으로 적층 형성된 코트에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 표층은 토양 개량재가 포설되며, 표면층은 다공성이며 산화제이철이 포함된 인공흙가루가 포설되어 토양 개량제는 포졸란 반응으로 토양이 고결화되어 내구성을 증진시키고, 이온교환반응으로 강도를 증가시키며, 흡입작용으로 흡수 및 배수성이 향상되어 강우직후 코트를 사용하는 것이 가능하다.
등록특허공보 제10-0477875호(명칭: 무기질 재료를 이용한 체육시설 코트 포장재, 등록일자 2005년03월10일)는 칼슘화합물로는 생석회와 석고 및 염화칼슘이고, 마그네슘산화물은 경소마그네시아이며, 알루미늄산화물은 알루미나로서 이들을 0.01∼0.5메쉬 크기로 분쇄한 혼합물 4∼7%와 소금 0.1∼0.5%를 자연상태의 토양 입도 4.75 ㎜를 통과한 토양과 혼합한 후, 전압 성형하여 수분을 공급하면 하면 무기질과 수화반응하여 경도와 흡수력이 강해지게 되어 필요한 습도를 유지하는 전천후 체육시설 코트의 표층용 포장재가 된다.
등록특허공보 제10-0829164호(명칭: 액상 세라믹 바인더가 함유된 투수성 도로포장재 및 그 제조방법, 등록일자 2008년05월14일)는 우드칩 또는 볏짚, 왕겨 또는 왕겨분말, 황토 또는 마사토 등 투수성을 갖는 천연자재를 혼합하여 도로포장재의 주재료로 하고, 상기 주재료에 시멘트와 붕산화합물 또는 규불화소다 중 어느 하나인 것으로 구성되는 경화제를 혼합하여 믹싱한 건식 혼합물과, 규산알칼리화합물로 구성되는 결합제와 유동제 및 물을 혼합하여서 만들어진 액상세라믹 바인더를 혼합한 혼합물을 일정시간 양생하고, 이를 일정형태로 가공 및 절삭하여서 되는 것 등이 있으나 본 발명과 기술적 구성 및 조성물이 다른 것들이다.
공개특허공보 제10-2013-0107480호(2013.10.02.) 등록특허공보 제10-0866012호(2008.10.23.) 등록특허공보 제10-0880602호(2009.01.30.) 등록특허공보 제10-0981266호(2010.09.10.) 등록특허공보 제10-1248113호(2013.03.21.) 등록특허공보 제10-1308985호(2013.09.10.) 등록특허공보 제10-1359444호(2014.01.29.) 등록특허공보 제10-1746550호(2017.06.13.)
본 발명은 흙운동장용 기능성 포장재를 이용함으로써, 상기 기능성 포장재를 구성하는 성분간의 높은 결합력으로 인해 시공 후 균열 발생이 거의 일어나지 않고, 적갈색 재질로 눈부심이 낮으며, 배수 기능성이 뛰어나 질퍽거리지 않고, 비산먼지가 거의 발생하지 않아 주변을 오염시키지 않을 뿐 아니라, 항균 및 탈취성을 가짐으로써 운동장 사용의 쾌적성, 사용안정성 및 관리용이성을 갖는, 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 지반층, 쇄석층, 마사토층, 표층 및 표면처리층이 순차적으로 적층되어 구성되는 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물로서,
상기 표층을 이루는 포장재는
마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%를 포함하는 흙운동장용 기능성 포장재 조성물을 제공한다.
그리고,
상기 표면처리층을 이루는 포장재는 평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%를 포함하는 흙운동장용 기능성 포장재 조성물을 제공한다.
또한,
지반층(10) 위로 쇄석층(20)을 형성하는 단계와,
상기 쇄석층(20) 위로 마사토층(30)을 형성하는 단계와,
상기 마사토층(30) 위로,
마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%로 구성되는 포장재를 50.0 ~ 100.0 mm의 두께로 포설하여 표층(40)을 형성하는 단계와,
상기 표층(40) 위로,
평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%로 구성되는 포장재를 1.0 ~ 5.0 mm의 두께로 포설하여 표면처리층(50)을 형성하는 단계를 포함하는 흙운동장 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용하여 조성된 흙운동장은 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 배수 기능성이 뛰어나 질퍽거리지 않는다.
둘째. 비산먼지가 거의 발생하지 않아 주변을 오염시키지 않는다.
셋째. 성분간의 높은 결합력으로 인해 시공 후 균열 발생이 거의 일어나지 않는다.
넷째. 적갈색 재질로 눈부심이 낮으며, 차열 및 열반사 기능을 갖는다.
다섯째. 항균 및 탈취성을 갖는다.
여섯째. 상기 첫째 내지 다섯째 효과가 복합적으로 작용하여 쾌적의 사용조건을 제공하며, 관리용이성 및 사용안정성이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 흙운동장 시공방법에 따라 조성된 흙운동장의 적층구조를 도시한 측단면도.
이하, 본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용한 흙운동장 시공방법에 대한 구체적인 내용에 대해 살펴보도록 한다.
상기한 바와 같이,
본 발명은 지반층, 쇄석층, 마사토층, 표층 및 표면처리층이 순차적으로 적층되어 구성되는 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물에 관한 것으로서,
상기 표층을 이루는 포장재는
마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 표면처리층을 이루는 포장재는 평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물로서, 표층을 이루는 기능성 포장재 및 표면처리층을 이루는 기능성 포장재에 대한 구체적인 기술 구성에 대해 살펴보도록 한다.
1. 표층을 이루는 기능성 포장재
상기 표층을 이루는 기능성 포장재는 흙운동장의 배수성과 토양 결합력에 의한 견고성 및 비산먼지 방지를 위한 보습성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 기능성을 갖는 포장재는
마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%를 포함한다.
[ 마사토 ]
마사토는 흙운동장을 조성함에 있어 기본베이스가 되는 재료이다. 화강암의 풍화작용에 의해 생성된 흙인 화강암 퇴적토이다.
마사토는 입도 8 mm 이하의 자갈과 모래의 중간 정도의 크기로 배수가 잘되므로 운동장이나 코트의 표층(포장)재로서 사용되며, 불순물이나 유해물질이 없다.
농업용 마사토는 굵은 입도로 인하여 토질을 개량할 때 많이 사용하는 흙으로 유기물이나 세균이 거의 없어 식물의 싹을 틔울 때 많이 쓰인다.
상기 마사토의 사용량이 40.0 wt% 미만인 경우에는 다짐성이 떨어져 운동장 시공이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있고, 80.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 배수성과 비산먼지 발생 및 눈부심 발생 문제가 있으므로, 상기 마사토의 사용량은 기능성 포장재 전체 중량에 대해 40.0 ~ 80.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 포졸란 ]
포졸란은 원적외선 방출이 높은 암석으로 게르마늄이 2.0 ppm이 함유되어 황토소재보다 187배의 효과로 탈취성, 곰팡이살균, 음이온 및 원적외선 방출 기능이 있으며, 환경에 무해한 친환경 소재의 광물질이다.
또한 인체활동 에너지와 체세포의 신진대사 효과를 얻을 수 있다. 게르마늄은 인터페론을 생성시키며 혈액순환을 촉진시켜 경기력 및 건강을 증진시킬 수 있다.
포졸란은 분쇄장치와 선별장치를 이용하여 20.0 ~ 150.0 mesh의 입도를 갖는 것을 사용한다.
상기 포졸란이 20.0 mesh 미만이면 입자가 굵어 표층재가 결합성이 부족하고, 150.0 mesh를 초과하게 되면 미립자로 배수성에 문제가 생길 수가 있으므로, 상기 포졸란의 평균 입도는 20.0 ~ 150.0 mesh의 범위 내로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 포졸란의 사용량이 8.0 wt% 미만인 경우에는 탈취성, 곰팡이살균, 음이온 및 원적외선 방출 기능이 약화될 수 있고, 40.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 이상의 사용으로 무의미하고, 다른 성분들과의 균형있는 배합이 이루어지지 않아 다짐성 저하 등의 운동장 품질에 안 좋은 영향을 미칠 수 있으므로, 상기 포졸란의 사용량은 기능성 포장재의 전체 중량에 대해 8.0 ~ 40.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 소성황토 ]
소성황토는 구운 흙으로서 흡수성과 원적외선 발산 기능을 갖는 적갈색 소성토이다.
상기 소성황토는 다공성이 있어야만 배수성과 흡수성이 좋아지므로 입자의 크기가 20.0 mesh 미만이면 너무 굵어서 흡수성이 부족하고, 150.0 mesh를 초과하게 되는 경우에는 미립자로 배수성에 문제가 생길 수 있으므로, 상기 소성황토의 평균 입도는 20.0 ~ 150.0 mesh의 범위 내로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 소성황토의 사용량이 8.0 wt% 미만인 경우에는 배수성 및 흡수성의 개선효과가 크지 않고, 30.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 이상의 사용으로 인한 단가 상승 우려가 있으므로, 상기 소성황토의 사용량은 기능성 포장재의 전체 중량에 대해 8.0 ~ 30.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 코코넛숯 ]
상기 코코넛숯은 습기 흡수 기능으로 인해 흙운동장이 보습성을 갖도록 하고, 비산먼지 발생을 억제한다.
상기 코코넛숯은 코코넛의 단단한 속 껍질을 원료로 하여 만들어진 열탄이다. 기공율이 5~8%, 회분 2~5%, 휘발성물질 10~15%, 탄소 75~85%로 구성되는 것으로서 50.0 ~ 200.0 mesh로 분쇄한 것을 사용한다.
상기 코코넛숯을 사용함으로써, 가뭄 등으로 인한 건조시 보습효과로 인해 운동장의 촉촉함이 유지되어 흙의 비산을 방지하고 운동장 토양의 건조시 균열 발생을 방지한다.
상기 코코넛숯의 사용량이 0.5 wt% 미만인 경우에는 운동장의 균열 방지와 흙의 비산 방지 기능이 제대로 구현되기 어렵고, 10.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 이상의 사용으로 다짐성 문제가 발생하므로, 상기 코코넛숯의 사용량은 기능성 포장재의 전체 중량에 대해 0.5 ~ 10.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 몬모릴로나이트 ]
상기 몬모릴로나이트(montmorillonite)는 우천시 운동장 흙포장에 수분이 흡수되면 팽창되어 미세한 공극이 생겨 모세관 현상에 의한 투수기능을 가짐으로써, 흙운동장의 배수가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh인 것을 사용한다.
상기 몬모릴로나이트(montmorillonite)는 화학성분이 (AI,Mg)2Si4O10(OH)2·4H2O로 점토 광물의 일종이다. 괴상(塊狀) ·토상(土狀)을 이룬다. 굳기 1~1.5, 비중 2~2.5, 굴절률 1.48~1.6이다.
수분을 흡수하여 원래 부피의 7~10배로 팽윤하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높다. 함수량 150 %에서 점착력(粘着力)이 생기고 약 500 %의 함수량에서 점착력을 잃으며, 내부 마찰저항이 작은 점 등 특수한 성질을 가진 점토이다. 백색 ·회색·담홍색인 것이 많고, 때로 청색·녹색을 띠며 광택이 없다. 알루미늄이 풍부한 광물이나 암석의 변질로 인하여 생기며 점토가 함유된다.
상기 몬모릴로나이트는 수분 흡수시 7~10 배로 팽윤하는 광물로 이온성이 높으며 약 150 %에서는 점착력이 생기고 약 500 %의 함수량에서는 점착력을 잃어 비온 후 조밀한 흙 입자 사이에 모세관 혈관처럼 미세한 공극을 발생시켜 배수성을 원활하게 한다. 따라서 비온 후 배수성을 더욱 빠르게 하는 기능성 흙포장 운동장을 제공할 수 있다.
상기 몬모릴로나이트의 사용량이 0.5 wt% 미만인 경우에는 이와 같은 배수 기능성이 떨어지고, 10.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 이상의 사용으로 무의미하므로, 상기 몬모릴로나이트(montmorillonite)의 사용량은 기능성 포장재의 전체 중량에 대해 0.5 ~ 10.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 표층을 이루는 기능성 포장재의 구성 성분 간의 구체적인 배합예는 다음의 표 1과 같다.
구분 배합예 1 배합예 2 배합예 3 배합예 4 배합예 5
마사토 51.44 wt% 57.17 wt% 61.11 wt% 63.83 wt% 67.55 wt%
포졸란 20.02 wt% 21.07 wt% 22.63 wt% 21.25 wt% 18.47 wt%
소성황토 24.04 wt% 16.33 wt% 10.00 wt% 8.02 wt% 6.01 wt%
코코넛숯 1.25 wt% 1.72 wt% 1.62 wt% 1.73 wt% 1.35 wt%
몬모릴로나이트 3.25 wt% 3.71 wt% 4.64 wt% 5.17 wt% 6.62 wt%
합계 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt%
2. 표면처리층을 이루는 포장재
상기 표면처리층을 이루는 기능성 포장재는 흙운동장의 상부 표면에 사용되어 살균, 탈취 기능, 음이온 및 원적외선 방출 기능, 비산먼지 방지 기능 및 눈부심 방지 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 기능성을 갖는 포장재는
평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%를 포함한다.
[ 포졸란 ]
상기 포졸란은 살균 등의 효과를 갖는 기능성 재료로써, 표층 및 표면처리층의 포장재를 구성하는데 사용된다.
상기한 바와 같이, 포졸란은 원적외선 방출이 높은 암석으로 게르마늄이 2.0 ppm이 함유되어 황토소재보다 187배의 효과로 탈취성, 곰팡이살균, 음이온 및 원적외선 방출 기능이 있으며, 환경에 무해한 친환경 소재의 광물질이다.
표면처리층에 사용되는 포졸란은 표층에 사용되는 것과 입도의 차이를 가지며, 보다 상세하게는 3.0 ~ 15.0 mesh의 입도를 갖는 것을 사용한다.
상기 포졸란의 사용량이 40.0 wt% 미만인 경우에는 살균, 탈취 기능과 음이온 및 원적외선 방출 기능이 저감될 수 있고, 60.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 이상의 사용으로 무의미하고, 다른 성분들과의 균형있는 배합이 이루어지지 않아 다짐성 저하 등의 운동장 품질에 안 좋은 영향을 미칠 수 있으므로, 상기 포졸란의 사용량은 표면처리층을 이루는 기능성 포장재의 전체 중량에 대해 40.0 ~ 60.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
[ 고반석류석 ]
상기 고반석류석(苦礬石榴石, pyrope)은 마그네슘과 알루미늄의 네소규산염 광물로 석류석군에 속한다. 명칭은 불과 같다는 의미의 그리스어 purpos에서 유래했다.
조성은 Mg3Al2Si3O12. 분석값 SiO2 40.50, Ti2O 0.10, Al2O3 21.17, Fe2O3 2.14, FeO 11.55, MnO 0.26, MgO 14.56, CaO 9.23, Na2O 0.26, K2O 0.13, 강열 감량 0.15%. 공간군 Ia 3d. a0 11.43Å. 단위 격자 중의 화학식 수 8.이다.
물리적 성질로서, 쪼개짐이 없고, 경도 7~7.5. d 3.5~3.8.이고, 색은 심적색~흑색. 투명. 광학적 등방체. n 1.705.이다.
화학적 성질로서, 산에 녹지 않는다. 분무관에서 쉽게 용해하고 흑색의 공이 된다. 녹니석으로 변질한다. 또 섬유상 각섬석과 장석의 연속 결정으로 이루어진 켈리파이트라 불리는 녹색 물질로 결정의 주위가 변질되어 있는 경우가 많다.
고반석류석은 비중이 7~7.5로 무거워 비산먼지가 없고, 색상이 적갈색으로 눈부심이 발생하지 않는 표면처리재이다.
상기 고반석류석은 상기 포졸란과 혼합하여 포설함으로써 살균, 탈취 기능, 음이온 및 원적외선 방출 기능, 비산먼지 방지 기능 및 눈부심 방지 기능을 갖는다.
상기한 바와 같이, 상기 표면처리층을 이루는 포장재는 몬모릴로나이트와 고반석류석로 구성되는 것으로서, 구체적인 배합예는 다음의 표 2와 같다.
구분 배합예 1 배합예 2 배합예 3 배합예 4 배합예 5
포졸란 50.00 wt% 48.78 wt% 49.61 wt% 50.88 wt% 51.32 wt%
고반석류석 50.00 wt% 51.22 wt% 50.39 wt% 49.12 wt% 48.68 wt%
합계 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt% 100.0 wt%
이때 포졸란과 고반석류석은 1:1 중량비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명에 따른 흙운동장 시공방법에 대해 살펴보도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흙운동장 시공방법은
지반층(10) 위로 쇄석층(20)을 형성하는 단계와,
상기 쇄석층(20) 위로 마사토층(30)을 형성하는 단계와,
상기 마사토층(30) 위로,
마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%로 구성되는 포장재를 50.0 ~ 100.0 mm의 두께로 포설하여 표층(40)을 형성하는 단계와,
상기 표층(40) 위로,
평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%로 구성되는 포장재를 1.0 ~ 5.0 mm의 두께로 포설하여 표면처리층(50)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 쇄석층(20) 지반층(10) 위로 형성되는 하층으로서, 자갈을 포설하여 형성한다. 이때 포설 두께는 150.0 ~ 200.0 mm이다.
상기 마사토층(30)은 상기 쇄석층(20) 위로 형성되는 중층으로서, 마사토를 50.0 ~ 100.0 mm 두께로 포설함으로써 형성된다.
본 발명에 따른 기능성 포장재는 상기 표층(40)과 표면처리층(50)으로 구성되는 것으로서,
상기 표층(40)은 마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%로 구성된다.
그리고 상기 표면처리층(50)은 평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%로 구성된다.
상기 표층(40)은 표 1의 배합예 1 내지 5에 따라 구성하고, 상기 표면처리층(50)은 표 2의 배합예에 따라 조합 구성하여, 상기 표층(40)과, 상기 표층(40) 위로 포설된 표면처리층(50)을 포함하는 기능성 포장재를 대상으로 압축강도 및 투수계수; 음이온 및 원적외선 방사값; 탈취성; 항균성;에 대해 시험하였으며, 그 결과를 다음의 시험예 1 내지 4에 나타내었다.
즉,
실시예 1은 표 1의 배합예 1에 따른 표층과 표 2의 배합예 1에 따른 표면처리층으로 구성된 기능성 포장재이다.
실시예 2는 표 1의 배합예 2에 따른 표층과 표 2의 배합예 1에 따른 표면처리층으로 구성된 기능성 포장재이다.
실시예 3은 표 1의 배합예 3에 따른 표층과 표 2의 배합예 1에 따른 표면처리층으로 구성된 기능성 포장재이다.
실시예 4는 표 1의 배합예 4에 따른 표층과 표 2의 배합예 1에 따른 표면처리층으로 구성된 기능성 포장재이다.
실시예 5는 표 1의 배합예 5에 따른 표층과 표 2의 배합예 1에 따른 표면처리층으로 구성된 기능성 포장재이다.
이때 상기 실시예 1 내지 5에 따른 기능성 포장재의 비교대상으로서, 마사토 73.0 wt%, 소성황토 20.0 wt%, 소성한 굴껍질 5.0 wt%, 코코넛숯 2.0 wt%로 구성되는 포장재를 비교예로 하였다.
[ 시험예 1 ]
[ 압축강도 및 투수계수 측정 ]
본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재의 실시예 1 내지 실시예 5와, 비교예를 대상으로 일축압축강도시험 KSF-2314 및 흙의 투수시험 KSF-2322에 의한 일축압축강도와 투수계수를 시험하였다.
일축압축시험 공시체의 제작은 다짐밀도시험에서 구한 최대건조밀도의 90%를 적용하였고, 포화된 함수비를 적용할 경우에는 공시체를 30분 후 몰드에서 탈형한 후 각각의 공시체를 30분, 60분, 90분 동안 기건양생한 후의 삼축압축시험(배수조건)으로서 일축압축강도를 산정하였다.
투수시험 공시체의 제작은 다짐시험에서 구한 최대건조밀도의 90%를 적용하였다. 공시체의 제작방법은 건조된 시료를 사용하여 투수시험용 몰드에 다진 후 시료를 완전히 포화시킨 후 48 시간 동안 습윤상태에서 양생시킨후 투수시험을 하였다. 그 결과를 다음의 표 3에 나타내었다.
압축강도 및 투수계수(단위: 압축강도; kgf/cm 2 , 투수계수; cm/sec)
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예
압축강도 36.4 35.8 35.0 34.5 34.0 6.98
투수계수 6.18 ×10-2 6.20 ×10-2 6.23×10-2 6.24×10-2 6.25×10-2 4.65 ×10-2
상기의 시험결과로부터 본 발명의 흙운동장용 기능성 포장재는 비교예에 비하여 압축강도와 투수계수가 우수한 것을 알 수 있다. 따라서 운동장용 또는 코트용으로 적합한 기능성 포장재를 제공할 수 있다.
[ 시험예 2 ]
[ 음이온 및 원적외선 방사값 측정 ]
본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재의 실시예 1 내지 5에 따른 음이온 방출량과 원적외선 방출량을 측정하여 그 결과를 다음의 표 4에 나타냈다. 음이온 방출량은 접촉식 음이온측정기 COM-3010PRO를 사용하여 측정하였고, 원적외선 방출량은 FT-IR 스펙트로 미터를 이용하여 흑체(Black body) 대비 원적외선 방사값을 측정하였다.
음이온 및 원적외선 방사값 측정 결과
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예
음이온
(ion/cc)		 76 78 79 80 82 0
원적외선
(㎛)		 0.930 0.937 0.947 0.950 0.951 0
시험 결과, 표 4에서와 같이 포졸란의 첨가량이 많은 순으로 음이온 발생량과 원적외선 방출량이 증가하는 것을 알 수 있었다.
[ 시험예 3 ]
[ 탈취성 측정 ]
본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재(실시예 1 내지 실시예 5)를 대상한 탈취성은 암모니아가스를 사용하였다.
비교예(Blank)와 실시예 1 내지 실시예 5를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 경과시 마다 탈취율을 측정하여 그 결과를 다음의 표 5에 나타냈다.
탈취성 측정 결과(단위; μ mol/mol, %)
구분 잔존농도
탈취율		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예
0분 농도 50 50 50 50 50 50
탈취율 0 0 0 0 0 0
30분
경과		 농도 1 1 1 1 1 49
탈취율 98 98 98 98 98 2
60분
경과		 농도 1 1 1 1 1 49
탈취율 98 98 98 98 98 2
90분
경과		 농도 1 1 1 1 1 49
탈취율 98 98 98 98 98 2
120분
경과		 농도 1 1 1 1 1 49
탈취율 98 98 98 98 98 2
상기의 결과로부터 본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재(실시예 1 내지 5)는 비교예(Blank)와 비교하여 30분 이후부터 98%의 탈취율을 확인할 수 있었다.
[ 시험예 4 ]
[ 항균성 측정 ]
항균성시험은 CFU(Colony Fuorming Unit) 방식(KCL-FIR 1003; 2011)을 적용하여 접종할 세균 농도를 각 각 대장균 3.3×105(CFU/mL), 녹농균 3.5×105(CFU/mL), 황색포도상구균 2.3×105(CFU/mL)을 접종하여 24시간 이후 농도 및 세균 감소율을 측정하여 그 결과를 다음의 표 6에 나타냈다.
구분 항균성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예
대장균 잔존농도 <10 <10 <10 <10 <10 6.4×105
감소율 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 -
녹농균 잔존농도 <10 <10 <10 <10 <10 6.9×105
감소율 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 -
황색포도상구균 잔존농도 <10 <10 <10 <10 <10 4.5×105
감소율 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 -
상기의 결과로부터 본 발명의 흙운동장용 기능성 포장재(실시예 1 내지 5)는 비교예(Blank)와 비교하여 대장균, 녹농균, 황색포도상구균의 감소율이 99.9% 이상으로 우수한 항균성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해 본 발명에 따라 조성된 흙운동장은 천연소재로서 항균성이 우수하여 운동장 사용자의 사용 안정성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제시된 본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재 조성물을 이용한 흙운동장 시공방법에 대해 살펴보고자 한다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 흙운동장용 기능성 포장재 조성물 및 이를 이용하여 조성된 흙운동장은 배수 기능성이 뛰어나 질퍽거리지 않고, 비산먼지가 거의 발생하지 않아 주변을 오염시키지 않으며, 차열 및 열반사 기능을 가지며, 눈부심이 낮고, 결합력이 높아 균열 발생정도가 매우 낮아 쾌적한 운동장 사용 조건을 제공할 수 있어 학생들의 건강과 수업향상으로 교육발전에 이바지 할 가능성이 크다.
10: 지반층
20: 쇄석층
30: 마사토층
40: 표층
50: 표면처리층

Claims (4)

  1. 지반층, 쇄석층, 마사토층, 표층 및 표면처리층이 순차적으로 적층되어 구성되는 흙운동장의 시공에 사용되는 포장재 조성물로서,
    상기 표층을 이루는 포장재는
    마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
    평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
    평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
    평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
    평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%를 포함하는 것에 있어서,

    상기 표면처리층을 이루는 포장재는 평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙운동장용 기능성 포장재 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    표면처리층을 이루는 포장재는 포졸란과 고반석류석의 1:1 중량비로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙운동장용 기능성 포장재 조성물.
  4. 지반층(10) 위로 쇄석층(20)을 형성하는 단계와,
    상기 쇄석층(20) 위로 마사토층(30)을 형성하는 단계와,
    상기 마사토층(30) 위로,
    마사토 40.0 ~ 80.0 wt%와,
    평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 포졸란 8.0 ~ 40.0 wt%와,
    평균입도 20.0 ~ 150.0 mesh의 소성황토 8.0 ~ 30.0 wt%와,
    평균입도 50.0 ~ 200.0 mesh의 코코넛숯 0.5 ~ 10.0 wt%와,
    평균입도 5.0 ~ 150.0 mesh의 몬모릴로나이트 0.5 ~ 10.0 wt%로 구성되는 포장재를 50.0 ~ 100.0 mm의 두께로 포설하여 표층(40)을 형성하는 단계와,

    상기 표층(40) 위로,
    평균입도 3.0 ~ 15.0 mesh의 포졸란 40.0 ~ 60.0 wt%와, 고반석류석 40.0 ~ 60.0 wt%로 구성되는 포장재를 1.0 ~ 5.0 mm의 두께로 포설하여 표면처리층(50)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙운동장 시공방법.

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