KR102301060B1

KR102301060B1 - 황토를 이용한 친환경 세라믹 중합 도로 표지병 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR102301060B1
Application number: KR1020210033293A
Authority: KR
Inventors: 좌운선
Original assignee: 좌운선
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-09-10

Abstract

본 발명은 황토를 이용한 친환경 세라믹 중합 도로 표지병 및 이의 시공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도로 표지병은 압축 강도도 우수할 뿐 아니라, 황토를 기본 구성물질로 포함하고 있어 열팽창과 열수축이 거의 없으며, 이로 인해 설치 후에 천공으로 인해 노면을 구성하는 콘크리트나 아스팔트의 구조에 균열이 발생하는 등 종래 기술이 가졌던 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

황토를 이용한 친환경 세라믹 중합 도로 표지병 및 이의 시공방법{Road stud comprising clay based eco-friendly ceramic components and construction method by using the same}

본 발명은 황토를 이용한 친환경 세라믹 중합 도로 표지병 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

교통사고는 해마다 늘어나고 있고 최근 교통사고 사망자수는 감소하는 추세를 보이고 있지만, 아직도 사고는 빈번하게 발생하고 있고 교통사고로 인해 발생하는 인적, 물적 피해로 인한 사회적 비용은 계속 증가하고 있다.

최근 5년간 교통사고 발생 비율을 살펴보았을 때 사고 발생률 자체는 주간이 높은 반면 치사율은 야간이 높고, 우천 시 야간의 경우 운전자의 시야가 평소보다 더욱 좁아지기 때문에 사고 위험성은 더욱 커지며, 보행 사망자는 야간에 더 많이 발생하는 것으로 보고하였다(교통안전공단, 2015년도 교통문화지수 실태조사 보고서).

따라서, 야간 또는 악천후 시 도로의 시인성 부족으로 속도감이나 공간지각능력이 떨어져 보행자 교통안전에 위협이 높아지기 때문에 도로 안전 시설을 이용한 교통안전 도모가 필요하다.

시선 유도 시설 중 도로 표지병은 야간 및 악천후 시 운전자의 시선을 명확히 유도하기 위하여 도로 표면에 설치하는 시설물이다. 이와 같이 도로 표지병은 노면 표시의 선형을 보완하여 운전자의 시선을 명확히 유도함으로써 교통안전 및 원활한 소통을 도모하기 위하여 도로 표면에 설치하는 시설물이며, 도로의 중앙선, 차로 경계선, 전용차로, 노상 장애물, 안전지대 등에 설치하게 된다.

한편, 차선 표시용 도로 표지병을 시공함에 있어 도로 바닥에 일정한 깊이로 지주 또는 앵커를 박아 고정 부착시키는 지주식과 도로 바닥을 원형으로 천공한 후 몰탈 등으로 고정 부착시키는 천공식이 주로 사용되고 있다.

지주식은 도로 표지병의 높이가 높고 구조가 직사각형이며 설치 후 도로 표지병 몸체와 차량 타이어 사이의 마찰력으로 인한 잦은 흔들림 현상이 발생하고, 이로 인해 쉽게 뽑히거나 도로 표지병의 설치 방향이 돌아가는 등 파손이 잦을 뿐 아니라, 심지어 도로에 나뒹굴다가 타이어에 박혀 2차 교통사고를 유발하는 경우가 많아, 경찰청에서는 도로 차선 경계선에는 설치할 수 없도록 권고하고 있는 상황이다.

이와 달리, 천공식은 일정 깊이로 도로 바닥을 천공한 후 도로 표지병을 삽입하고 몰탈 등으로 고정 부착시키는 방식으로, 설치 후에 천공으로 인해 도로 표지병 주변의 도로 변형에 취약하다는 한계가 있다. 특히, 계절이 바뀌면서 도로 표지병이 열팽창과 열수축을 반복함에 따라 콘크리트나 아스팔트 등 도로 표지병이 매설된 천공면 주변의 노면 구조에 균열이 발생하는 문제가 있다.

1. 한국 등록특허 제10-0837229호 2. 한국 등록특허 제10-1608399호 3. 한국 등록특허 제10-1160583호 4. 한국 공개특허 제10-2005-0006029호 5. 한국 공개특허 제10-2005-0122159호

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 발명으로서, 특히 열팽창과 열수축이 거의 없어 종래 천공식 도로 표지병이 가지는 주변 도로 균열 또는 변형의 문제를 해결할 수 있는 도로 표지병 및 이를 이용한 도로 표지병 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은 (a) 황토 세라믹 바디부, (b) 상기 바디부 상부에 배치되고 중심부에서 외각부로 갈수록 얇아지면서 볼록한 형태를 가지는 재귀반사부, (c) 상기 바디부의 하부에 형성되고 뾰족한 복수 개의 돌기로 구성된 회전 방지용 베이스부를 포함하는 도로 표지병에 관한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 (A) 원료를 혼합하여 몰드에 투입하고 고온에서 사출 성형함으로써 성형체를 수득하는 단계, 및 (B) 상기 성형체의 상면에 복수 개의 반사체 유리알을 포함하는 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계를 포함하는 도로 표지병 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 (A) 일정 면적 및 일정 깊이로 노면에 매설 홈을 형성하는 코어 작업 단계, (B) 상기 매설 홈의 내부에 접착액을 충진하는 단계, (C) 상기 접착액이 충진된 매설 홈에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 도로 표지병을 끼우고 고정하는 단계를 포함하는 도로 표지병 시공방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 도로 표지병은 압축 강도도 우수할 뿐 아니라, 황토를 기본 구성물질로 포함하고 있어 열팽창과 열수축이 거의 없으며, 이로 인해 설치 후에 천공으로 인해 노면을 구성하는 콘크리트나 아스팔트의 구조에 균열이 발생하는 등 종래 기술이 가졌던 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 도로 표지병의 구조와 형태를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 2는 비교예로 사용된 상용 도로 표지병을 보여주는 사진이다.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

이때, 상기 재귀반사부는 복수 개의 우천형 반사체 유리알을 포함하고, 상기 황토 세라믹 바디부는 황토 40-50 중량%, 바인더 40-50 중량%, 알루미나 5-10 중량%, 천연 광물 1-2 중량%로 구성된 혼합 원료를 포함한다.

또한, 상기 천연 광물은 페리클레이스, 돌로마이트, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 석영, 금홍석, 조장석과 같은 그 외의 천연 광물은 반복된 내열 시험에서 효과가 저하될 수 있어 바람직하지 않다.

또한, 하기 실시예 및 비교예 등에서도 일부 구현예에 대해 시험 결과를 제시한 바와 같이, ① 천연 광물을 페리클레이스, 돌로마이트, 또는 이들의 혼합물을 사용하고, 동시에 ② 황토 40-50 중량%, 바인더 40-50 중량%, 알루미나 5-10 중량%, 천연 광물 1-2 중량%라는 혼합비를 충족하는 경우, 내열 반복 시험에서 균열이 전혀 발생하지 않은 반면, 상기 ① 및 ② 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우에는 적지 않은 열팽창과 열수축이 반복되고 축적되어 내열 반복 시험에서 적지 않은 균열이 발생함을 확인하였다.

이와 같은 본 발명에 따른 도로 표지병은 금속 소재 위주의 종래 제품과 달리 황토를 기본적인 구성 성분으로 포함하고 있어, 특히 여름철 등에 열로 의한 변형이 매우 적어 시공 후 도로에 주는 스트레스가 거의 없으며, 도로 표지병의 열팽창으로 인한 아스팔트 균열이나 도로 표지병의 탈리 현상과 같은 문제가 없어 우수하다.

본 발명에서 사용 가능한 바인더는 유기 바인더나 무기 바인더 또는 이들의 혼합 바인더를 모두 사용할 수 있다. 구체적으로 규장토와 같은 천연 물질 유래의 천연 무기 바인더 또는 우레탄 바인더나 C₃-C₉ 수지 바인더와 같은 합성 유기 바인더를 모두 사용할 수 있다.

우레탄 바인더는 일액형 또는 이액형 형태의 우레탄 바인더를 사용할 수 있으며, 수성 또는 유성 타입의 바인더를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 보다 높은 강성이 필요한 경우에는 C₃-C₉ 수지를 바인더로 사용하는 것이 좋다. C₃-C₉ 수지는 상업적으로 구입해서 이용할 수 있으며, 바인더로서의 특성을 유지할 수 있는 한 특별한 제한은 없다.

일 구현예에 따르면, 상기 황토 세라믹 바디부의 상면 및 하면이 직경이 90-110 mm인 원형인 것이 바람직하다.

다른 구현예에 따르면, 상기 황토 세라믹 바디부와 상기 회전 방지용 베이스부의 높이 합이 27-33 mm이다. 높이가 약 30 mm 정도에 불과하여, 도로 표지병이 비정상적인 이탈 시에도 2차 사고를 방지할 수 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼합 원료 100 중량부를 기준으로 시멘트 3-8 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 특히, 실외에서 작업할 경우에 황토가 빗물에 유실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼합 원료 100 중량부를 기준으로 세절된 볏짚 3-8 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 이를 통해 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 원료는 황토 40-50 중량%, 바인더 40-50 중량%, 알루미나 5-10 중량%, 천연 광물 1-2 중량%를 포함하고,

상기 천연 광물은 페리클레이스, 돌로마이트, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도로 표지병 제조방법.

상기 코어 작업은 노면에 코어 드릴을 이용하여 원 형상의 매설 홈을 형성할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 매설 홈은 상기 도로 표지병의 황토 세라믹 바디부와 회전 방지용 베이스부의 높이 합의 80% 내지 85%의 깊이로 형성할 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 도로 파손 최소화 위해 코아 작업 25 mm 깊이로 작업하는 것이 바람직하다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 매설 홈은 상기 도로 표지병의 황토 세라믹 바디부 면적의 105% 내지 110%의 면적으로 형성하는 것이 바람직하다.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.

실시예

천연 광물 분체 제조

에어-제트 밀(싱글 트럭 제트밀, ㈜세이신 기업 제조)을 이용하여 에어 압력 0.5 MPa, 공급량 1.5 kg/시간, 풍량 3.5 m³/분의 조건으로 원료 물질을 1차 분쇄 처리한 후, 에어 압력 1.0 MPa, 공급량 3.0 kg/시간, 풍량 2.0 m³/분으로 분쇄 조건을 변경하여 2차 분쇄 처리함으로써, 천연 광물 분체를 제조하였다.

실시예 1

직경 100 mm 및 높이 27 mm인 바디부와 그 하면에 구성된 높이 3 mm인 회전 방지용 베이스부로 구성된 성형체를 제조하였다(도 1 참고). 황토 : 우레탄 바인더 : 알루미나 : 페리클레이트와 돌로마이트를 같은 중량으로 혼합한 천연 광물을 45 : 45 : 8.5 : 1.5의 중량비로 혼합한 원료 물질을 몰드에 투입하고 600-700 ℃에서 사출 성형하였다.

몰드에서 탈리한 성형체의 평평한 상면에 에폭시 도료에 우천형 유리알(3M사, AWE Bead)이 포함된 코팅액을 코팅하고 건조하여 상면의 재귀반사부를 형성함으로써, 도로 표지병을 제조하였다.

실시예 2

실시예 1의 원료 물질 100 중량부에 시멘트 5 중량부를 추가로 혼합시켜 원료 물질로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도로 표지병을 제조하였다.

실시예 3

실시예 1의 원료 물질 100 중량부에 세절된 볏짚 5 중량부를 추가로 혼합시켜 원료 물질로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도로 표지병을 제조하였다.

비교예 1

상용으로 구매 가능한 도로 표지병을 사용하였다(선광산업, 도 2 참고).

비교예 2

황토 : 우레탄 바인더 : 알루미나 : 페리클레이트와 돌로마이트를 같은 중량으로 혼합한 천연 광물을 45 : 45 : 8.5 : 1.5의 중량비로 혼합하는 대신에 35 : 55 : 5 : 5의 중량비로 혼합한 원료 물질을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도로 표지병을 제조하였다.

비교예 3

페리클레이트와 돌로마이트를 같은 중량으로 혼합한 천연 광물을 사용하는 대신에 석영 : 금홍석 : 조장석을 동일한 중량으로 혼합한 천연 광물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도로 표지병을 제조하였다.

시험예 1

300ㅧ300ㅧ50 mm³의 치수로 제작된 콘크리트 포장체 위에 아스팔트 포장을 50 mm 높이로 포설하였다. 포설된 아스팔트 시편의 노면에 직경이 110 mm인 원형의 매설 홈을 깊이 25 mm 깊이로 형성하는 코어 작업을 수행하였다.

매설 홈에 우레탄 접착액을 충진한 후, 위 실시예 1-3 및 비교예 1-3에서 제조한 도로 표지병을 위치시킨 후 접착액을 경화시켜 각각의 최종 시편을 제조하였다.

이렇게 제조된 시편에 대해서 (1) -20 ℃에서 1 시간 동안 유지, (2) 시간 당 20 ℃의 속도로 80 ℃까지 승온, (3) 80 ℃에서 1 시간 동안 유지, (4) 80 ℃에서 -20 ℃까지 냉각하는, 총 12 시간의 온도 조절을 1 사이클로 하여, 총 168 시간 동안 사이클을 반복함으로써 내열 반복 시험을 수행하였다.

시험을 마치고 나서, 도로 표지병을 제거한 후 아스팔트의 표면 및 매설 홈 내부 등의 균열 상태를 육안으로 관찰하여, 전혀 균열이 관찰되지 않는 양호한 상태에서 상당한 균열이 관찰되는 심각한 상태까지의 균열 정도를 ◎, ○, △, ㅧ의 순서로 평가하였다.

그 결과, 실시예 1-3에서 제조한 도로 표지병이 매설된 시편에서는 균열이 전혀 관찰되지 않은 반면(◎로 평가), 비교예 1-3에서는 정도의 차이는 있지만 모두 균열이 관찰되었다.

특히, 바디부가 금속인 비교예 1의 도로 표지병을 매설한 시편에서는 도로 표지병의 온도 변화에 따른 팽창 및 수축으로 인한 응력이 아스팔트에 가해지고 이로 인한 변형이 누적되어 상당한 수준의 균열이 관찰되었다(ㅧ로 평가).

비교예 2 및 3의 경우에도 비교예 1의 정도까지는 아니지만, 적지 않은 미세한 균열이 관찰되었다(각각 ○ 및 △로 평가).

시험예 2

실시예 1-3에서 각각 제조한 도로 표지병에 대해 압축 강도를 측정하였으며, 또한 금속으로 제작된 실린더(두께 6.3 mm, 내경 76.2 mm, 높이 100 mm)의 상부 중앙에 실시예 1-3에서 각각 제조한 도로 표지병을 올려놓고, 그 중앙에 금속으로 된 원형(직경 25.4 mm)의 압축봉으로 900 kg의 하중을 가하였으며, 육안으로 검사 시 파손이나 뒤틀림 등의 변형이 있는지 육안으로 관찰하였다.

그 결과, 실시예 1-3에서 제조한 도로 표지병이 모두 최소 12 톤 이상 (KS 기준 0.9 톤)의 압축 강도를 가지는 것을 확인하였고, 다만 압축봉 시험에서 실시예 2 및 3에서 제조한 도로 표지병에 비해 실시예 1의 도로 표지병에서 미세하기는 하지만 상대적으로 더 높은 정도의 뒤틀림이 관찰되었다.

Claims

(a) 황토 세라믹 바디부, (b) 상기 바디부 상부에 배치되고 중심부에서 외각부로 갈수록 얇아지면서 볼록한 형태를 가지는 재귀반사부, (c) 상기 바디부의 하부에 형성되고 뾰족한 복수 개의 돌기로 구성된 회전 방지용 베이스부를 포함하는 도로 표지병으로서,
상기 재귀반사부는 복수 개의 우천형 반사체 유리알을 포함하고,
상기 황토 세라믹 바디부는 황토 40-50 중량%, 바인더 40-50 중량%, 알루미나 5-10 중량%, 천연 광물 1-2 중량%로 구성된 혼합 원료를 포함하고,
상기 천연 광물은 페리클레이스, 돌로마이트, 또는 이들의 혼합물이며,
상기 황토 세라믹 바디부의 상면 및 하면이 직경이 90-110 mm인 원형이고,
상기 황토 세라믹 바디부와 상기 회전 방지용 베이스부의 높이 합이 27-33 mm이며,
상기 혼합 원료 100 중량부를 기준으로 시멘트 3-8 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 표지병.
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제1항에 있어서, 상기 혼합 원료 100 중량부를 기준으로 세절된 볏짚 3-8 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 표지병.
(A) 원료를 혼합하여 몰드에 투입하고 고온에서 사출 성형함으로써 성형체를 수득하는 단계,
(B) 상기 성형체의 상면에 복수 개의 반사체 유리알을 포함하는 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계를 포함하는 도로 표지병 제조방법으로서,
상기 원료는 황토 40-50 중량%, 바인더 40-50 중량%, 알루미나 5-10 중량%, 천연 광물 1-2 중량%를 포함하고,
상기 천연 광물은 페리클레이스, 돌로마이트, 또는 이들의 혼합물이며,
상기 도로 표지병은 (a) 황토 세라믹 바디부, (b) 상기 바디부 상부에 배치되고 중심부에서 외각부로 갈수록 얇아지면서 볼록한 형태를 가지는 재귀반사부, (c) 상기 바디부의 하부에 형성되고 뾰족한 복수 개의 돌기로 구성된 회전 방지용 베이스부를 포함하고,
상기 황토 세라믹 바디부의 상면 및 하면이 직경이 90-110 mm인 원형이고,
상기 황토 세라믹 바디부와 상기 회전 방지용 베이스부의 높이 합이 27-33 mm이며,
상기 혼합 원료 100 중량부를 기준으로 시멘트 3-8 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 표지병 제조방법.
(A) 일정 면적 및 일정 깊이로 노면에 매설 홈을 형성하는 코어 작업 단계,
(B) 상기 매설 홈의 내부에 접착액을 충진하는 단계,
(C) 상기 접착액이 충진된 매설 홈에 제1항 또는 제5항에 따른 도로 표지병을 끼우고 고정하는 단계를 포함하는 도로 표지병 시공방법.