KR102200452B1 - 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재 - Google Patents

Abstract

고온 영역에서 사용하는 솜과 같은 부드러운 고온 단열재에 마감재를 사용하여 동일한 두께에서도 더 좋은 단열 성능 향상을 도모하도록 한 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재에 관한 것으로서, 고온 단열재의 마감 부분을 계단 형태로 절단하고, 고온 단열재의 마감재 소재를 설정한 후 설정한 마감재 소재를 절단한 고온 단열재의 형상과 동일한 형상으로 외부 마감재를 제작하며, 제작한 외부 마감재의 내부에 계단 형태로 절단된 고온 단열재를 삽입하여 고온 단열재를 마감처리 함으로써, 단열재가 서로 맞닿는 부분의 열 손실을 제거하여 동일한 두께에서도 단열 성능 향상을 도모한다.

Description

고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재{Finishing method of high temperature insulation and high temperature insulation manufactured using the same}

본 발명은 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재에 관한 것으로, 특히 고온 영역에서 사용하는 솜과 같은 부드러운 고온 단열재에 마감재를 사용하여 동일한 두께에서도 더 좋은 단열 성능 향상을 도모하도록 한 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재에 관한 것이다.

현재 사용되는 고온 단열재는 세라크울(Cerakwool)과 같은 울 종류의 단일 소재를 이용한다. 단일 소재로 구성된 단열재는 소재의 온도에 따른 저항 특성에 의해 단열 성능이 결정된다. 단열재가 서로 맞닿는 부분은 열의 손실이 발생하기 때문에 이런 문제를 해결하기 위한 여러 가지 노력이 있었다.

예를 들어, 단열재가 닿는 부분에 요철을 두거나 계단 형상을 만들어 열의 이동 경로를 길게 하는 방식을 택해왔다.

세라크울과 같은 솜과 같은 형상의 고온 단열재는 고온 단열재가 서로 만나는 부분 또는 끝단의 처리가 쉽지 않다. 이유는 솜은 형상이 없고 고정을 하려 할 때 자체적으로 지지하는 힘이 없어 체결구를 사용하여 고정하는 것이 어렵기 때문이다.

따라서, 고온에서 블랭킷(Blanket) 형태의 단열재를 마무리할 경우 스테인리스 와이어를 사용하여 와이어링을 하거나, 열의 유출을 막기 위해 여러 겹의 단열재를 포개면서 시작 위치를 다르게 하는 방식을 취해 왔다.

고온 단열재가 대규모로 사용되는 발전소와 같은 경우 배관 단열재를 하기 위해 현장에서 사용하고자 하는 두께만큼 단열재를 포개고 적용하는 배관의 치수에 맞춰 잘라내야 했다. 배관에 적용하는 단열재의 두께가 두꺼우면 두꺼울수록 내경과 외경의 차이가 커지고 그에 따라 원주 길이가 달라져 동일한 크기의 단열재를 포갤 경우 버려지는 단열재가 많아질 수밖에 없다.

단열재 원 소재의 손실량을 줄이기 위해서는 미리 재단하는 과정이 필요한데 기존의 블랭킷 형상의 단열재는 미리 절단할 경우 운반이나 보관에 어려움이 따라 제품이 출고되는 박스를 현장으로 가져가 직접 작업할 수밖에 없다.

세라크울과 같은 단일 소재의 단열재에 대한 종래의 기술이 대한민국 등록특허 10-1981004호에 개시되었다. 개시된 종래기술은 화산석 위에 내화 벽돌로 돔 부분을 형성하여 피자를 구울 수 있는 공간을 확보한 다음, 차례로 화산석 타일과 세라크울(Cerakwool)을 부착함으로써, 피자를 굽는 공간의 내부가 높은 온도 상태를 유지할 뿐 아니라 피자 화덕 외부로 열전달을 차단하여 안전하게 피자를 만들도록 한다. 화산석 아래에 일반 모래를 깔고 일반 모래 아래에 레미칼 시멘트를 타설하므로, 화산석 아래로 열전달이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.

그러나 이러한 종래기술도 단일 소재(세라크울)의 고온 단열재를 화산석 타일에 부착하여 단열 성능을 향상할 뿐, 고온 단열재의 마감 방법이 제시되지 않아 고온 단열재가 맞닿는 부분에서 열 손실이 발생하는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1981004(2019.05.15. 등록)(피자 화덕)

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 단일 소재의 고온 단열재 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고온 영역에서 사용하는 솜과 같은 부드러운 고온 단열재에 마감재를 사용하여 동일한 두께에서도 더 좋은 단열 성능 향상을 도모하도록 한 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고온 단열재의 마감방법은, (a) 고온 단열재의 마감 부분을 계단 형태로 절단하는 단계; (b) 고온 단열재의 마감재 소재를 설정하는 단계; (c) 상기 설정한 마감재 소재를 절단한 고온 단열재의 형상과 동일한 형상으로 외부 마감재를 제작하는 단계; (d) 제작한 외부 마감재의 내부에 계단 형태로 절단된 고온 단열재를 삽입하여 고온 단열재를 마감처리 하는 단계; (e) 마감된 고온 단열재로 단열 대상을 둘러싼 후 서로 포개어 결합 수단을 이용하여 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 단열 대상의 온도 영역에 따라 글라스 계열 섬유 또는 실리카 계열 섬유 중 하나를 고온 단열재의 마감재 소재로 설정하고 상기 마감재 소재의 두께는 0.5mm ~ 1.2mm를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는 마감재 소재를 바느질을 통해 원하는 형상으로 제작하고, 실은 단열 대상의 온도 영역에 따라 다르게 적용하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계의 외부 마감재의 크기는 고온 단열재의 가운데 부분이 삽입되는 부분은 고온 단열재의 크기보다 크게 형성하고, 서로 포개지는 부분은 고온 단열재의 단부 벌어짐 현상을 방지하고 밀착력을 높이기 위해 고온 단열재의 크기보다 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 고온 단열재의 마감방법을 이용하여 제작된 고온 단열재를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 고온 영역에서 사용하는 솜과 같은 부드러운 고온 단열재에 외부 마감재를 사용하고, 고온 단열재의 단부를 서로 포개어 결합수단을 이용하여 결합하는 방법을 사용함으로써, 동일한 두께에서도 더 좋은 단열 성능 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고온 단열재의 마감방법을 보인 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 마감방법을 이용하여 고온 단열재를 제작하는 예시 도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고온 단열재의 마감방법 및 이를 이용하여 제작된 고온 단열재를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고온 단열재의 마감방법의 공정도로서, (a) 고온 단열재의 마감 부분을 계단 형태로 절단하는 단계(S10), (b) 고온 단열재의 마감재 소재를 설정하는 단계(S20), (c) 상기 설정한 마감재 소재를 절단한 고온 단열재의 형상과 동일한 형상으로 외부 마감재를 제작하는 단계(S30), (d) 제작한 외부 마감재의 내부에 계단 형태로 절단된 고온 단열재를 삽입하여 고온 단열재를 마감처리 하는 단계(S40), (e) 마감된 고온 단열재로 단열 대상을 둘러싼 후 서로 포개어 결합 수단을 이용하여 결합하는 단계(S50)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고온 단열재의 마감방법을 첨부한 도면 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

여기서 고온 단열재는 세라크울과 같은 솜 형상의 고온 단열재, 블랭킷 단열재를 의미하며, 이하, 설명의 편의를 위해 블랭킷 단열재에 대해서만 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며 자체적으로 지지하는 힘이 없는 모든 고온 단열재에 적용됨을 당해 분야의 통상의 기술을 가진 사람이라면 자명하다 할 것이다.

먼저, 단계 S10에서 고온 단열재(1)의 마감 부분(단부)을 계단 형태로 절단한다(도 2a 참조). 이후, 절단한 고온 단열재(1a, 1b)를 적층할 경우 고온 단열재의 구조를 유지하고, 고온 단열재가 서로 만나는 부분 또는 끝단에서의 고정을 용이하게 하기 위함이다. 여기서 적층이라 함은 고온 단열재의 길이는 무한정 길게 만들 수 있으나, 그 폭은 한계가 있으며, 단열할 단열 대상의 폭이 매우 넓은 경우, 일정한 폭을 갖는 고온 단열재를 폭 방향으로 쌓는 것을 말한다.

다음으로, 단계 S20에서 고온 단열재의 마감재 소재를 설정한다.

마감재 소재의 설정은 단열 대상의 온도 영역에 따라 글라스 계열 섬유 또는 실리카 계열 섬유 중 하나를 고온 단열재의 마감재 소재로 설정하는 것이 바람직하며, 마감재 소재의 두께는 0.5mm ~ 1.2mm를 사용할 수 있다.

예컨대, 단열 온도가 450℃ 미만이면 글라스 계열 섬유를 마감재 소재로 설정하고, 450℃ 이상이면 실리카 계열 섬유를 마감재로 설정한다.

고온 단열재(1)의 마감을 위해 사용할 마감재 소재를 설정한 상태에서, 단계 S30과 같이 설정한 마감재 소재를 절단한 고온 단열재(1a, 2b)의 형상과 동일한 형상으로 외부 마감재(도 2의 2a, 2b)를 제작한다.

외부 마감재(2a, 2b)의 제작은 바느질을 통해 원하는 형상으로 제작하고, 실은 단열 대상의 온도 영역에 따라 다르게 적용한다. 공업 미싱을 사용한 바느질은 600℃까지 사용 가능한 실이 사용되고 있으며, 600℃ 이상은 공업 미싱을 사용한 바느질이 불가능하여 작업자가 직접 수작업을 한다.

제작되는 외부 마감재(2a, 2b)의 크기는 고온 단열재(1a, 1b)의 가운데 부분이 삽입되는 부분은 고온 단열재(1a, 1b)의 크기보다 크게 형성하고, 서로 포개지는 부분(도 2의 3a, 3b)은 고온 단열재(1a, 1b)의 단부 벌어짐 현상을 방지하고 밀착력을 높이기 위해 고온 단열재(1a, 1b)의 크기보다 작게(예를 들어, 고온 단열재의 크기 대비 5% 정도 작게) 형성한다.

외부 마감재(2a, 2b)의 바느질은 외부 바느질 방법과 내부 바느질 방법이 있으며, 외부 바느질을 이용하는 경우 마감부가 10mm 정도 밖으로 나와있어 서로를 결합할 때 주의가 필요하다. 내부 바느질은 외부로 마감부가 나오지 않는 장점이 있으나, 단열재를 마감재 안쪽으로 넣을 때 주의가 필요하다. 마감재에 적용하는 바느질 방법은 자체 공정서를 통해 관리한다.

상기와 같은 과정으로 외부 마감재(2a, 2b)를 제작한 후, 단계 S40과 같이 제작한 외부 마감재(2a, 2b)의 내부에 계단 형태로 절단된 고온 단열재(1a, 1b)를 상호 대응하게 삽입하여 고온 단열재(1a, 1b)를 마감처리 한다. 즉, 외부 마감재(2a)에는 고온 단열재(1a)를 삽입하여 마감처리를 하고, 외부 마감재(2b)에는 고온 단열재(1b)를 삽입하여 마감처리를 한다.

이렇게 외부 마감재(2a, 2b)에 의해 마감 처리된 고온 단열재를 실제 단열 대상(4)에 사용할 경우, 단계 S50과 같이 마감된 고온 단열재로 단열 대상(4)을 둘러싼 후 서로 포개어 결합 수단을 이용하여 결합한다. 도 2d는 마감처리가 이루어진 고온 단열재를 서로 포개어 결합한 상태 도이다.

서로 포개어 결합한 고온 단열재는 도 2d에 도시된 볼트 및 너트로 이루어진 체결 기구(5)나 리벳 등과 같은 일반적으로 알려진 결합 기구를 이용하여 고정하거나, 실을 이용한 바느질을 통해 외부 마감재끼리 결합을 하여 고정할 수 있다. 결합 기구를 이용한 고정 방식이나 바느질을 이용한 고정 방식은 이미 알려진 공지의 기술이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기와 같이 고온 단열재는 롤 형태이므로 길이는 무한정 길게 만들 수 있으나, 그 폭은 한계가 있다. 따라서 단열할 단열 대상의 폭이 매우 넓은 경우, 일정한 폭을 갖는 고온 단열재를 폭 방향으로 적층하여 사용해야 한다.

이 경우 고온 단열재가 서로 만나는 부분은 동일한 크기의 고온 단열재를 일정 길이(예를 들어, 50mm) 이상 한쪽으로 이동시켜, 서로 어긋나게 적층하여, 단열 성능 향상을 도모하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 발명에 따른 고온 영역에서 사용하는 솜과 같은 부드러운 고온 단열재에 외부 마감재를 사용하여 마감을 함으로써, 마감 부실로 인해 고온 단열재가 서로 맞닿는 부분의 열 손실을 제거하여 동일한 두께에서도 좋은 단열 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 기존 단열재를 포개어 사용할 때 단열재의 두께가 두꺼우면 두꺼울수록 내경과 외경의 차이가 커지고, 그에 따라 원주 길이가 달라져 동일한 크기의 단열재를 포갤 경우 버려지는 단열재가 많았으나, 본 발명은 외부 마감재의 적용으로 포개어 사용할 때도 버려지는 단열재를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능함은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 자명하다 할 것이다.

1: 고온 단열재
1a, 1b: 절단된 고온 단열재
2a, 2b: 외부 마감재
3a, 3b: 포개지는 부분
4: 단열 대상
5: 체결 기구

Claims (5)

1. 고온 단열재를 마감하는 방법으로서,
   (a) 고온 단열재의 마감 부분을 계단 형태로 절단하는 단계;
   (b) 고온 단열재의 마감재 소재를 설정하는 단계;
   (c) 상기 설정한 마감재 소재를 절단한 고온 단열재의 형상과 동일한 형상으로 외부 마감재를 제작하는 단계;
   (d) 제작한 외부 마감재의 내부에 계단 형태로 절단된 고온 단열재를 삽입하여 고온 단열재를 마감처리 하는 단계; 및
   (e) 마감된 고온 단열재로 단열 대상을 둘러싼 후 서로 포개어 결합 수단을 이용하여 결합하는 단계를 포함하고,
   상기 (c)단계의 외부 마감재의 크기는 고온 단열재의 가운데 부분이 삽입되는 부분은 고온 단열재의 크기보다 크게 형성하고, 서로 포개지는 부분은 고온 단열재의 단부 벌어짐 현상을 방지하고 밀착력을 높이기 위해 고온 단열재의 크기보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 고온 단열재의 마감방법.
   
2. 청구항 1에서, 상기 (b)단계는 단열 대상의 온도 영역에 따라 글라스 계열 섬유 또는 실리카 계열 섬유 중 하나를 고온 단열재의 마감재 소재로 설정하고, 상기 마감재 소재의 두께는 0.5mm ~ 1.2mm를 사용하는 것을 특징으로 하는 고온 단열재의 마감방법.
   
3. 청구항 1에서, 상기 (c)단계는 마감재 소재를 바느질을 통해 원하는 형상으로 제작하고, 실은 단열 대상의 온도 영역에 따라 다르게 적용하는 것을 특징으로 하는 고온 단열재의 마감방법.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 기재된 고온 단열재의 마감방법을 이용하여 제작된 고온 단열재.
   
   
   
   

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