KR102406555B1 - 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 굴패각을 준비하는 준비단계와 상기 준비단계에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계와 상기 탈염단계 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계와 상기 세척단계 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계와 상기 세척단계에서 세척된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계와 상기 분쇄단계에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계 및 상기 생석회제조단계에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계를 포함하여 구성됨에 따라 굴패각의 주성분인 탄산칼슘(CaCO3)을 소석회(Ca(OH)2)로 가공하여 도료에 혼합하여 사용함에 따라 폐자원을 활용할 수 있는 용도를 확대하고 항균, 항곰팡이와 같은 화학적 물성을 동시에 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법{Environmentally friendly paint manufacturing method using oyster shells}
본 발명은 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 굴패각의 주성분인 탄산칼슘(CaCO3)을 소석회(Ca(OH)2)로 가공하여 일반적으로 사용되는 소석회를 대체하여 도료에 혼합하여 사용함에 따라 폐자원을 활용할 수 있는 용도를 확대하고 항균, 항곰팡이와 같은 화학적 물성을 개선할 수 있는 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법에 관한 기술 분야이다.
우리나라의 남해 및 서해 연안에서 이루어지는 굴 양식은 주면 어민의 주요 소득원이 되고 있으며, 국내 굴 수요의 원활한 공급원이 되고 있다. 그러나 양식된 굴의 출하 시 대부분 굴의 껍질을 제거한 후에 내용물만을 판매하고 있으며, 폐기된 굴패각이 폐기물로 남게 되는 실정이다. 이러한 굴패각은 매년 25 내지 30만톤이 배출되고 있으며, 주요 해양오염원 및 주거오염원으로 등장하고 있다.
굴패각은 양식방법과 방치기간에 따라 조성이 약간 다르지만 탄산칼슘이 95 중량 퍼센트(wt%) 정도이고 나머지는 단백질, 지방, 키틴 등 유기물로 구성되어 있다. 키틴은 갑각류의 외골격을 이루는 주요 구성물질로서 엔-아세틸-디-글루코사민(N-Acetyl-D-glucosamine)이 β-1, 4 로 결합한 무코다당의 일종이며, 이 키틴을 탈아세틸화하면 키토산이 된다. 이러한 키틴 및 키토산은 무독성일 뿐만 아니라, 생물의 합성과 분해에 관여하여 환경오염을 초래하지 않는 천연 고분자 양이온이다. 최근 이들 물질은 잠재적 이용자원으로서 환경폐수 응집제, 중금속 흡착제, 및 단백질 회수제 등 여러 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 또한 키틴 및 키토산 계열의 유도체를 이용한 천연 항균제로서의 기능 역시 키토산의 응용부분의 하나로 대두되고 있다. 이와 관련하여 Sudarshan 등은 일반 대장균에 대하여 키토산 유도체인 키토산 유산염(chitosan lactate)과 키토산 수산화 그루타메이트 (chitosan hydroglutamate) 등이 우수한 항균성 물질이라고 보고한 바 있다.
그러나 상기한 우수한 특성이 있음에도 불구하고 부피나 무게에 따른 과도한 처리비용과 낮은 처리 효율로 인해 상기한 굴패각이 제대로 활용되지 못하고 폐기물로 버려지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0392163호(2003년 07월 08일)
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 상세하게는 굴패각의 주성분인 탄산칼슘(CaCO3)을 소석회(Ca(OH)2)로 가공하여 도료에 혼합하여 사용함에 따라 폐자원을 활용할 수 있는 용도를 확대하고 항균, 항곰팡이와 같은 화학적 물성을 개선할 수 있는 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 굴패각을 준비하는 준비단계; 상기 준비단계에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계; 상기 탈염단계 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계; 상기 세척단계 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계; 상기 세척단계에서 세척된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계; 상기 생석회제조단계에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 탈염단계는, 자연광을 이용하여 20 내지 60 시간동안 탈염하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 세척단계는, 담수, 수돗물 및 정제수 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수 개의 세척제를 이용하여 1 내지 10회 세척하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 건조단계는, 500 내지 800℃에서 10 내지 30시간 동안 가열하여 불순물 및 악취를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 분쇄단계는, 100 내지 400 메쉬 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 생석회제조단계는, 1,000 내지 1,500에서 1 내지 10시간동안 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 소석회제조단계는, 생석회와 물의 조성비를 각각 0.1 내지 1 : 1 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법은 굴패각을 준비하는 준비단계와 상기 준비단계에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계와 상기 탈염단계 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계와 상기 세척단계 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계와 상기 세척단계에서 세척된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계와 상기 분쇄단계에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계 및 상기 생석회제조단계에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계를 포함하여 구성됨에 따라 굴패각의 주성분인 탄산칼슘(CaCO3)을 소석회(Ca(OH)2)로 가공하여 도료에 혼합하여 사용함에 따라 폐자원을 활용할 수 있는 용도를 확대하고 항균, 항곰팡이와 같은 화학적 물성을 동시에 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법을 나타낸 순서도.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 굴패각을 준비하는 준비단계(S10); 상기 준비단계(S10)에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계(S20); 상기 탈염단계(S20) 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계(S30); 상기 세척단계(S30) 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계(S40); 상기 세척단계(S30)에서 세척된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계(S50); 상기 분쇄단계(S40)에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계(S60); 상기 생석회제조단계(S50)에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계(S70); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법에 관한 기술이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명을 달성하기 위한 구성요소인 굴패각은
경남 통영, 거제, 고성군 연안 일대에 연간 약 24만톤의 굴패각이 발생하고 있으며, 그 중 약 6만톤이 굴채묘종과 패각비료 등으로 재활용되고 있으며, 약 6만톤은 공유수면 매립에 사용되고 있다고 한다. 따라서 전체의 50%에 달하는 약 12만톤 정도가 미처리되어 주변연안에 야적되어 있는 실정으로 미관상뿐만 아니라 여러 가지 환경오염의 요인이 되고 있다.
상기 굴패각의 성분은 탄산칼슘(97.24%)과 석고 및 기타(2.76%)로 이루어져있고, 예로부터 비료, 사료로 소량 사용되어 왔고, 현재에는 탄산칼슘 성분만을 추출하여 각종 충전재, 종이코팅제, 안료, 화장품 및 의약품 등으로 많이 사용되고 있다.
또한, 상기 굴 패각은 양식방법과 방치기간에 따라 조성이 약간 다르지만 탄산칼슘이 95 중량 퍼센트(wt%) 정도이고 나머지는 상술한 인 이외에 단백질, 지방, 키틴 등 유기물로 구성되어 있다. 키틴은 갑각류의 외골격을 이루는 주요 구성물질로서 엔-아세틸-디-글루코사민(N-Acetyl-D-glucosamine)이 β-1, 4 로 결합한 무코다당의 일종이며, 이 키틴을 탈아세틸화하면 키토산이 된다. 이러한 키틴 및 키토산은 무독성일 뿐만 아니라, 생물의 합성과 분해에 관여하여 환경오염을 초래하지 않는 천연 고분자 양이온이다. 최근 이들 물질은 잠재적 이용자원으로서 환경폐수 응집제, 중금속 흡착제, 및 단백질 회수제 등 여러 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 또한 키틴 및 키토산 계열의 유도체를 이용한 천연 항균제로서의 기능 역시 키토산의 응용부분의 하나로 대두되고 있다. 이와 관련하여 Sudarshan 등은 일반 대장균에 대하여 키토산 유도체인 키토산 유산염(chitosan lactate)과 키토산 수산화 글루타메이트(chitosan hydroglutamate) 등이 우수한 항균성 물질이라고 보고한 바 있다.
본 발명은 상기와 같은 굴패각의 장점에 주목하여 굴패각의 주요성분인 탄산칼슘을 소성하여 소석회로 제조하여 이를 도료에 혼합하여 사용 시, 항균 및 항곰팡이 기능을 발현한다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
또한, 본 발명은 키조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수 개의 조개패각을 더 포함하여 구성되는 것으로서, 다공질 구조로 이루어진 조개패각에 의해 여러 가지 세균에 대한 항균기능을 가질 수 있다.
상기 키조개 패각은 회록갈색 또는 짙은 회색으로 겉면에는 얇은 줄모양의 성장맥과 방사륵을 가지고 있으며, 각질층(periostracum), 능주층(prismatic layer), 진주층(nacreous layer)으로 구분되고, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다.
상기 바지락 패각은 줄무늬, 산 모양의 방사무늬, 물결무늬 등 다양한 문양을 가지고 있고, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다.
상기 꼬막 패각은 대체로 난형을 이루며, 전배연과 후배연은 직선이다. 전연은 둥글고 후연은 타원형을 그리며, 복연은 부채꼴 모양을 그린다. 좌우 양각은 둥글게 부풀어 있고 17~18 줄의 방사륵이 있으며, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다.
상기 가리비 패각은 붉은색, 자색, 오렌지색, 노란색, 흰색 등 다양한 색깔을 띠며, 부채형태를 가지며, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다. 공예품의 재료, 장신구로 사용되기도 한다.
상기 전복 패각은 단단하며, 가볍고, 무지개 색상을 띠며, 칼사이트층, 아라고나이트층으로 구분되고, 탄산칼슘 95%, 단백질 및 기타로 이루어져 있다.
상기 소라 패각은 난형이고 회백색, 갈색 등 다양한 색상을 띠며, 두껍고 단단하며, 탄산칼슘 36 내지 38%, 인산칼슘, 탄산마그네슘 및 기타로 이루어져 있다.
상기 대합 패각은 가는 성장선이 일정한 간격으로 배열되어 있으며, 회백갈색에 적갈색의 세로무늬가 있으며, 안쪽은 흰색을 띠고, 삼각형에 가까운 계란 형태를 가지며, 탄산칼슘 90%, 인산칼슘 및 기타로 이루어져 있다.
상기 모시조개 패각은 검은색, 회백색, 갈색 등 서식지에 따라 다양한 색상을 띠며, 원형에 가까운 형태를 가지며, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다.
상기 동죽조개 패각은 황갈색, 회백색, 검은색, 흰색 등 다양한 색상을 띠며, 가장자리에 검은 선이 있고, 높은 삼각형 형태를 가지며, 탄산칼슘 89 내지 99%, 인산칼슘 1 내지 2% 및 기타로 이루어져 있다.
본 발명을 달성하기 위한 세척수는
담수, 기수 및 정제수 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수 개를 혼합하여 사용하는 것으로서, 굴패각의 이물질 및 불순물을 제거할 수 있다.
이때, 상기 세척수는 흐르는 상태로 사용하거나 세척수가 담긴 통에 굴패각을 투입하여 굴패각의 이물질 및 불순물을 제거할 수 있다.
상기 담수(freshwater)는 물 1L 속에 염분 35g 함유하는 바닷물, 물 1L 속에 염분 0.5g 함유하는 함수호(salt lake)와 같은 염수와 비교하여 염분의 함유량이 적은 물을 말한다. 즉, 강, 호수, 지하수와 같이 염분의 함유량이 낮은 물을 사용할 수 있다.
상기 기수(Brackish water)는 물 1L 속에 염분 17 내지 19g 함유하는 물을 말하는 것으로, 담수에 비해 염분이 높으나 바닷물 보다는 염분의 함유량이 적은 물을 말한다.
상기 기수는 담수와 바닷물을 혼합하여 제조하거나 바닷물과 강물이 섞여 있는 곳에서 채취한 것을 사용할 수 있다.
상기 정제수는 각종 무기물 및 유기물을 모두 제거한 순수한 물을 의미하고, 이온 교환법, 역삼투 방식 등을 이용하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
상기 이온 교환법은 물을 양이온과 음이온으로 분리한 후, 이것을 다시 재결합시키는 방법으로, 순도가 높은 정제수를 얻을 수 있기 때문에 가장 많이 쓰이고 하나의 탱크에서 양이온과 음이온을 분리하는 혼상식 방법과 두 개의 탱크에서 양이온과 음이온을 각각 분리하는 방식인 복상식을 사용하여 정제수를 제조할 수 있다.
상기 역삼투 방식은 농도가 낮은 용액이 높은 쪽으로 이동하는 현상을 역으로 이용하여 정제수를 만드는 방법으로, 고농도의 용액과 저농도의 용액 중간에 투과막을 설치한 후, 고동도 용액쪽에 높은 압력을 가하게 되면 고농도 용액쪽으로 저농도의 용액이 빨려 들어가지 않고 저농도에 정제수가 투과되도록 하여 정제수를 제조할 수 있다.
바람직하게 높은 순도의 정제수를 얻기 위하여 이온 교환법을 사용하여 제조된 정제수를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 연관하여, 상기 세척수는 구하기 쉽고 가격이 저렴한 담수를 사용하는 것이 가장 좋다.
이하, 도면 1에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 본 발명의 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 굴패각을 준비하는 준비단계(S10); 상기 준비단계(S10)에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계(S20); 상기 탈염단계(S20) 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계(S30); 상기 세척단계(S30) 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계(S40); 상기 세척단계(S30)에서 세척된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계(S50); 상기 분쇄단계(S40)에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계(S60); 상기 생석회제조단계(S50)에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계(S70);를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 준비단계(S10)는 양식 굴패각, 자연 굴패각 등 다양한 굴패각을 준비한다.
또한, 상기 준비단계(S10)는 키조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 준비하는 조개패각준비단계(S11)를 더 포함하여 구성되는 것으로서, 폐기되는 다양한 조개패각을 재활용할 수 있다.
상기 탈염단계(S20)는 상기 준비단계(S10)에서 준비된 굴패각을 탈염하는 것으로서, 굴패각에 붙어있는 염분을 제거하여 강도를 높일 수 있게 된다.
덧붙여 설명하면, 상기 탈염단계(S20)는 굴패각을 자연광(햇빛)을 이용하여 20 내지 60시간동안 탈염한다.
이때, 굴패각은 자연광(햇빛)을 사용하여 탈염과정을 거치는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것이 아니라 굴패각의 탈염을 위해 사용되는 빛은 모두 사용가능하다.
상기 탈염단계(S20)는 굴패각을 통풍이 잘되고 자연광이 잘드는 곳에 겹치지 않도록 넓게 펼친 후, 20 내지 60시간 동안 탈염과정을 거치는 것이 바람직한데, 20시간 미만으로 탈염할 경우, 굴패각의 탈염이 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 60시간을 초과하여 탈염할 경우, 제조시간만 상승되는 문제점이 발생하여 상기 범위 내의 시간만큼 탈염하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탈염단계(S20)는 상기 조개패각준비단계(S11)에서 준비된 조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 탈염하는 조개패각탈염단계(S21)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 세척단계(S30)는 상기 탈염단계(S20) 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 것으로서, 굴패각에 붙어있는 이물질 및 불순물을 제거함과 동시에 굴패각에 남아있을 수 있는 염을 한번 더 제거할 수 있게 된다.
덧붙여 설명하면, 상기 세척단계(S30)는 담수, 수돗물 및 정제수 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수 개를 혼합한 세척수를 이용하여 1 내지 10회 세척한다.
상기 세척단계(S30)는 세척수를 이용하여 2 내지 10회 세척하는 것이 바람직한데, 2회 미만으로 세척할 경우, 굴패각에 붙어있는 이물질 및 불순물이 제대로 제거되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 10회를 초과하여 세척할 경우, 소요되는 시간만 상승되는 문제가 발생할 수 있어 상기 범위 내의 횟수만큼 세척하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 담수를 사용하여 세척하는 것이 가장 좋다.
또한, 상기 세척단계(S30)는 상기 조개패각탈염단계(S21)에서 준비된 조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 세척수를 이용하여 굴패각과 동일한 조건으로 세척하는 조개패각세척단계(S31)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 건조단계(S40)는 상기 세척단계(S30) 이후, 이물질 및 불순물 또는 염분이 세척된 굴패각을 건조하여 굴패각에 남아있는 불순물과 굴패각의 악취를 제거할 수 있다.
상기 건조단계(S40)는 500 내지 800℃에서 10 내지 30시간 동안 가열하는 것이 바람직한데, 500℃ 미만, 10시간 미만으로 가열할 경우, 굴패각에 남아있는 불순물과 이물질이 제대로 제거되지 않을 수 있고, 800℃ 초과, 30시간 초과하여 가열할 경우, 굴패각이 탈 수 있기 때문에 상기 범위 내의 온도 및 시간으로 가열하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조단계(S40)는 상기 조개패각세척단계(S31)에서 세척된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 건조하는 조개패각건조단계(S41)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분쇄단계(S50)는 상기 건조단계(S40)에서 건조된 굴패각을 분쇄한다.
부가하여 설명하면, 상기 분쇄단계(S50)는 상기 건조단계(S40)에서 건조된 굴패각을 100 내지 400 메쉬(mesh) 크기로 분쇄하여, 이후 생석회제조단계(S60)에서 굴패각을 표면적을 넓힘에 따라 소성반응이 향상되도록 한다.
상기 분쇄단계(S50)는 100 내지 400 메쉬 크기로 분쇄하는 것이 바람직한데, 100 메쉬 크기 미만으로 분쇄할 경우, 분쇄되는 과정에서 미세하게 분쇄된 굴패각 분말이 공기중에 흩어질 수 있고, 400 메쉬 크기를 초과하여 분쇄할 경우, 소성반응이 제대로 이루어지지 않을 수 있는 문제점이 발생할 수 있어 상기 범위내의 크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄단계(S50)는 상기 조개패각건조단계(S41)에서 건조된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 분쇄하는 조개패각분쇄단계(S51)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 생석회제조단계(S60)는 상기 분쇄단계(S50)에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조한다.
이때, 생석회제조단계(S60)는 로타리 방식을 킬른 장비를 사용하여 분쇄된 굴패각을 가열하여 굴패각의 주성분인 탄산칼슘이 생석회로 제조되게 된다.
상기 생석회제조단계(S60)는 1,000 내지 1,500℃에서 1 내지 10시간동안 가열하는 것이 바람직한데, 1,000℃ 미만, 1시간 미만으로 가열할 경우, 소성반응이 제대로 이루어지지 않아 굴패각의 탄산칼슘 성분이 생석회로 변하지 않을 수 있고, 1,500℃ 초과, 10시간을 초과하여 가열할 경우, 굴패각이 탈 수 있기 때문에 상기 범위 내의 온도 및 시간으로 가열하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 생석회제조단계(S60)는 상기 조개패각분쇄단계(S51)에서 분쇄된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 소성하여 생석회를 제조하는 조개패각생석회제조단계(S61)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 소석회제조단계(S70)는 상기 생석회제조단계(S60)에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조한다.
부가하여 설명하면, 상기 소석회제조단계(S70)는 생석회 0.1 내지 1 : 물 1 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하는 것이 바람직한데, 생석회 0.1 중량비 미만, 생석회 1 중량비를 초과하여 혼합할 경우, 물과 제대로 반응하지 않아 생석회가 제대로 제조되지 않는 문제점이 발생할 수 있어 상기 범위내의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 생석회 0.4 내지 0.6 : 물 1 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하는 것이 좋다.
또한, 상기 소석회제조단계(S70)는 상기 조개패각생석회제조단계(S61)에서 제조된 조개패각생석회를 물과 0.1 내지 1 : 물 1 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하는 조개패각소석회제조단계(S71)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 소석회제조단계(S70)는 상기 소석회제조단계(S70)에서 제조된 소석회와 조개패각소석회제조단계(S71)에서 제조된 소석회를 혼합하는 소석회혼합단계(S72)를 포함하여 구성될 수 있다.
부가하여 설명하면, 상기 소석회혼합단계(S72)는 상기 소석회제조단계(S70)에서 제조된 소석회와 조개패각소석회제조단계(S71)에서 제조된 소석회를 혼합하여 사용함에 따라 다양한 패각을 재활용 할 수 있다.
상기 완성단계(S80)는 상기 소석회제조단계(S70)에서 제조된 소석회를 일반적인 도료에 사용되는 소석회를 대체하여 혼합함에 따라 굴패각을 이용한 친환경 도료를 제조한다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 상기 실시예 및 비교예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.
(생석회 순도측정)
탈염된 굴패각을 1kg을 준비하여 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄한 후, 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 1,000℃에서 1시간 동안 소성하여 제조된 생석회(CaO)의 무게를 측정하여 순도를 백분율로 나타내었다.
(항균 측정)
소석회제조단계(S70)로 제조된 소석회를 일반적으로 사용되는 도료에 혼합하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.
접종균 세균농도(CFU/ml) : 1.6 x 106 : 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)에 의한 항균 시험에 따른 세균감소율을 측정하였다. 또한, 접종균 세균농도(CFU/ml) : 1.6 x 106 : 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)에 의한 항균 시험에 따른 세균감소율을 측정하여 하기 표 2에 백분율로 나타내었다.
(항곰팡이 측정)
소석회제조단계(S70)로 제조된 소석회를 일반적으로 사용되는 도료에 혼합하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.
항곰팡이 특성의 확인을 위하여 사용한 균주는 다음과 같이 5종으로서, 곰팡이 균주(혼합균주 : Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Chaetomium globosum ATCC 6205, Gliocladium vitens ATCC 9645, Aureobasidium pullulans ATCC 15233)에 의한 항곰팡이 시험 후, 시험편을 육안으로 판정하였다.
○ : 시험편의 접종 부분에 균사의 발육이 인지됨
X : 시험편의 접종 부분에 균사의 발육이 인지되지 않음
(실시예 1)
탈염된 굴패각 1kg을 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄한 후, 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 500℃에서 30분, 1시간, 24시간 동안 각각 소성하여 제조된 생석회를 물과 0.5 : 1 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하였고, 이를 일반적으로 사용되는 도료의 소석회를 대체하여 혼합하였다.
(실시예 2)
탈염된 굴패각 1kg을 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄한 후, 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 1,000℃에서 30분, 1시간, 24시간 동안 각각 소성하여 제조된 생석회를 물과 0.5 : 1의 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하였고, 이를 일반적으로 사용되는 도료의 소석회를 대체하여 혼합하였다.
(실시예 3)
탈염된 굴패각 1kg을 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄한 후, 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 1,500℃에서 30분, 1시간, 24시간 동안 각각 소성하여 제조된 생석회를 물과 0.5 : 1의 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하였고, 이를 일반적으로 사용되는 도료의 소석회를 대체하여 혼합하였다.
(실시예 4)
탈염된 굴패각 1kg을 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄한 후, 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 2,000℃에서 30분, 1시간, 24시간 동안 각각 소성하여 제조된 생석회를 물과 0.5 : 1의 중량비로 혼합하여 소석회를 제조하였고, 이를 일반적으로 사용되는 도료의 소석회를 대체하여 혼합하였다.
(비교예 1)
일반적으로 시중에 판매되는 소석회를 도료에 혼합하였다.
소성온도 패각종류 30분 1시간 24시간
실시예 1 500℃ 굴 76% 81% 76.8%
실시예 2 1,000℃ 굴 84.5% 97.3% 89.2%
실시예 3 1,500℃ 굴 83.7% 96.4% 88.3%
실시예 4 2,000℃ 굴 80.6% 89% 74.9%
상기 표 1과 같이, 본원발명에 사용되는 굴패각은 소성온도 및 소성시간에 따라 굴패각의 탄산칼슘 성분이 생석회로 제조될 때의 순도가 변하는 것을 알 수 있다. 구체적으로 실시예 2 내지 실시예 3과 같이 소성온도가 1,000℃, 1,500℃ 일 때 전체적으로 순도가 높은 것을 알 수 있으나, 30분 또는 24시간 소성할 경우 1시간 소성할 때 보다 순도가 저하되는 것을 알 수 있다. 따라서 굴패각을 1,000℃ 또는 1,500℃에서 1시간 소성할 때 순도가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
한편, 실시예 1과 실시예 4와 같이 본원발명 보다 낮거나 높은 온도에서 소성할 경우, 제조되는 생석회의 순도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본원발명의 굴패각은 1,000℃에서 1시간 소성한 실시예 2이 제조되는 생석회의 순도가 가장 좋은 것을 알 수 있다.
대장균 세균감소율(%) 녹농균 세균감소율(%)
실시예 1 71.6% 70.9%
실시예 2 99.4% 99.3%
실시예 3 99.1% 98.8%
실시예 4 88.2% 88.5%
비교예 1 0% 0%
1일 후 1주 후 2주 후 3주 후
실시예 1 X X X X
실시예 2 X X X X
실시예 3 X X X X
실시예 4 X X X X
비교예 1 ○ ○ ○ ○
표 2 내지 표 3과 같이 본원발명에 따라 제조된 소석회를 도료에 혼합하여 사용하는 실시예 1 내지 실시예 4의 경우 항균성과 항곰팡이성이 있음을 확인하였다. 구체적으로 1,000℃에서 1시간 소성한 후, 물과 0.5 : 1의 중량비로 혼합하여 제조된 소석회를 일반적으로 사용되는 소석회를 대체하여 혼합한 도료가 대장균 및 녹농균의 세균감소율이 좋음을 알 수 있다.
한편, 실시예 1 및 실시예 4는 1,000 내지 1,500 ℃ 보다 낮은 온도 또는 높은 온도에서 소성한 굴패각을 사용할 경우 대장균 및 녹농균의 세균감소율이 실시예 2 내지 실시예 3 보다 저하된 것을 확인 할 수 있다.
즉, 본 발명의 굴패각을 이용한 친환경 도료의 제조방법은 1,000℃에서 1시간 소성한 후, 물과 0.5 : 1의 중량비로 혼합하여 제조된 소석회를 일반적으로 사용되는 소석회를 대체하여 사용할 경우, 대장균 및 녹농균의 세균감소율이 즉, 항균성이 가장 좋음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S10 : 준비단계
S20 : 탈염단계
S30 : 세척단계
S40 : 건조단계
S50 : 분쇄단계
S60 : 생석회제조단계
S70 : 소석회제조단계

Claims (7)

  1. 굴패각을 준비하는 준비단계(S10);
    상기 준비단계(S10)에서 준비된 굴패각을 탈염하는 탈염단계(S20);
    상기 탈염단계(S20) 이후, 탈염된 굴패각을 세척하는 세척단계(S30);
    상기 세척단계(S30) 이후, 세척된 굴패각을 건조하는 건조단계(S40);
    상기 건조단계(S40)에서 건조된 굴패각을 분쇄하는 분쇄단계(S50);
    상기 분쇄단계(S50)에서 분쇄된 굴패각을 가열하여 생석회를 제조하는 생석회제조단계(S60);
    상기 생석회제조단계(S60)에서 제조된 생석회를 물과 혼합하여 소석회를 제조하는 소석회제조단계(S70); 및
    상기 소석회제조단계(S70)에서 제조된 소석회를 도료와 혼합하는 완성단계(S80);
    를 포함하여 구성되고,
    상기 준비단계(S10)는,
    키조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 준비하는 조개패각준비단계(S11);를 포함하여 구성되며,
    상기 탈염단계(S20)는,
    상기 조개패각준비단계(S11)에서 준비된 조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 탈염하는 조개패각탈염단계(S21);를 포함하여 구성되고,
    상기 탈염단계(S20)는,
    자연광을 이용하여 20 내지 60 시간동안 탈염하는 것을 특징으로 하고,
    상기 세척단계(S30)는,
    상기 조개패각탈염단계(S21)에서 준비된 조개 패각, 바지락 패각, 꼬막 패각, 가리비 패각, 전복 패각, 소라 패각, 대합 패각, 모시조개 패각, 동죽조개 패각 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 조개패각을 세척수를 이용하여 굴패각과 동일한 조건으로 세척하는 조개패각세척단계(S31);를 포함하여 구성되며,
    상기 세척단계(S30)는,
    담수, 기수 및 정제수 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수 개의 세척수를 이용하여 1 내지 10회 세척하는 것을 특징으로 하고,
    상기 건조단계(S40)는,
    상기 조개패각세척단계(S31)에서 세척된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 건조하는 조개패각건조단계(S41);를 포함하여 구성되며,
    상기 건조단계(S40)는,
    500 내지 800℃에서 10 내지 30시간 동안 가열하여 불순물 및 악취를 제거하는 것을 특징으로 하고,
    상기 분쇄단계(S50)는,
    상기 조개패각건조단계(S41)에서 건조된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 분쇄하는 조개패각분쇄단계(S51);를 포함하여 구성되며,
    상기 분쇄단계(S50)는,
    100 내지 400 메쉬 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하고,
    상기 생석회제조단계(S60)는,
    상기 조개패각분쇄단계(S51)에서 분쇄된 조개패각을 굴패각과 동일한 조건으로 소성하여 생석회를 제조하는 조개패각생석회제조단계(S61);를 포함하여 구성되며,
    상기 생석회제조단계(S60)는,
    1,000 내지 1,500℃에서 1 내지 10시간동안 가열하는 것을 특징으로 하고,
    상기 소석회제조단계(S70)는,
    소석회제조단계(S70)에서 제조된 소석회와 조개패각소석회제조단계(S71)에서 제조된 소석회를 혼합하는 소석회혼합단계(S72);를 포함하여 구성되며,
    상기 소석회제조단계(S70)는,
    생석회와 물의 조성비를 각각 0.5 : 1 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 친환경 도료 제조방법.
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