KR102467084B1 - 건축용 석재의 표면 처리 방법 - Google Patents

건축용 석재의 표면 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본원에서는 건축용 석재의 표면 처리 방법이 개시된다. 일실시예에 따르면, 요철 형성 단계 및 광택 형성 단계를 포함한다. 실시예의 건축용 석재 표면은 미끄럼 방지 효과가 우수할 뿐만 아니라, 광택에 의한 심미성을 갖추었으며, 나아가 물 흐름성이 우수하여 관리의 용이성이 우수하다.

Description

건축용 석재의 표면 처리 방법 {Method of Surface-Treating Building Stone}
아래 실시예들은 건축용으로 사용되는 석재 분야에 관련된 것으로서, 좀더 구체적으로는 화강암이나 대리석을 판상으로 가공함에 따라 얻어진 석재의 표면 처리에 관한 것이다.
일반적으로 화강암이나 대리석 등은 일반 암석에 비해 단단하면서도 윤기가 있어 건축물의 내외장재로 아주 적합하게 사용되는 암석이다.
상기한 화강암이나 대리석을 건축용 내외장재로 사용하기 위해서는 원석을 일정한 두께로 가공하여 석판재를 얻어야 하는 선행 과정을 거쳐야 하는데, 이 과정에서 얻어진 석판재는 그 표면이 매끄러울 수밖에 없다.
하지만 표면이 매끄러운 석판재는 그대로 사용하기도 하지만 때에 따라서는 그 매끄러운 표면을 다시 거칠게 처리하는 이차적인 과정을 거치는데, 상기 표면을 거칠게 처리하기 위해서는 요철을 형성하고 있음이 보편적이다.
종래에는 미끄럼 방지를 위해 버너 브러쉬 또는 샌드 블러스터 등의 잔다듬 방식을 이용하여 요철을 형성하는 것이 보편적이다(등록특허 제10-0309112호). 그러나, 심미성이 떨어지기에 유광 코팅이 수반되지 않고 사용이 어려우며, 물의 흐름성이 좋지 않아 청소 관리의 어려움이 문제되고 있다.
한편 최근 제품은 친환경 내추럴 제품으로 유행이 변화하고 있으며 이에 혼드(honed; 천연광) 효과의 제품이 은은한 느낌으로 고가의 제품군으로 형성되어 가고 있다. 혼드 효과를 갖는 마감 가공은 대리석 자체광을 그대로 유지하여 내츄럴한 미감을 갖게 하는 가공 방법으로, 연마 작업을 통해 무광의 대리석 자체광을 유지케 한다. 연마 작업에 의한 마감 가공은 통상적으로 연마기를 사용하거나 폴리싱 쎄라믹 판을 사용하고 있는데 이들 장비는 고가이면서도 설치비용, 넓은 공간의 필요성, 작업 시간이 많이 소요되는 등이 단점이 있다.
이에, 본 발명자는 미끄럼 방지 효과가 우수하며 관리의 용이성과 심미성을 모두 갖춘 석재 표면 처리 방법으로서 저비용의 체계화된 공정을 개발하고자 노력하여 본 발명을 완성하였다.
등록특허 제10-0309112호 - 석재의 표면에 대한 요철 처리 방법
실시예들은 저비용의 효율적인 건축용 석재의 표면 처리방법으로서, 미끄럼 방지 효과가 우수하며 관리의 용이성과 심미성을 모두 갖춘 석재 표면 처리 방법을 제공하고자 한다.
본원의 하나의 실시양태는, 건축용 석재의 표면 처리방법을 제공한다.
상기 건축용 석재의 표면 처리방법은, 석재 표면에 쇼트볼 또는 와이어 브러시를 이용하여 1.0 내지 2.0mm 너비 및 0.8mm 내지 1.2mm 깊이의 홈을 파내는 요철 형성 단계; 및 상기 요철이 형성된 석재 표면의 돌출편을 연마하는 광택 형성 단계를 포함하되, 상기 연마는 연마 전의 홈의 깊이를 기준으로 홈의 깊이가 50 내지 80% 가 되도록 수행하는 것일 수 있다.
본원의 하나의 실시양태로서, 상기 요철 형성 단계는 쇼트볼을 입사시키는 임펠라를 향해 석재를 일정 속도로 이동시키는 것이며, 이 때 상기 임펠라는 주기적으로 작동하여 쇼트볼을 석재 표면에 타격하되, 작동 기간 동안 회전 속도는 점차 빨라졌다 느려짐에 따라 석재 표면에 오목한 홈을 일정하게 형성하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본원의 하나의 실시양태로서, 상기 광택 형성 단계에 의해 형성된 홈의 너비(w1) 대비 깊이 (d1)는 1: 0.5 내지 0.7인 것일 수 있다.
본원의 하나의 실시양태로서, 상기 석재는 분당 100 내지 200cm의 속도로 이동하며, 상기 임펠라는 4.5 내지 5.5초 작동 후 2.5 내지 3.5초 작동이 멈추는 것을 반복하며, 작동 기간 동안 최대 5,000RPM의 속도로 0.8 내지 1.2mm의 크기의 쇼트볼을 타격하는 것일 수 있다.
본원의 하나의 실시양태로서, 상기 광택 형성 단계에 의해 형성된 홈의 너비(w1) 대비 돌출편의 너비(s1)는 1: 0.8 내지 1.2인 것일 수 있다.
일실시예에 따른 장치는 하드웨어와 결합되어 상술한 방법들 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어될 수 있다.
실시예의 건축용 석재 표면 처리방법은 광택에 의한 심미성과 우수한 미끄럼 방지 효과를 제공한다. 나아가, 물 흐름성이 우수하기 때문에 물 청소에 의한 관리의 용이성이 우수하므로 지속적인 사용이 가능하다. 또한, 종래의 고비용의 작업이 불필요하며, 공정의 체계화에 따라 경제성을 확보할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 생성된 석재 표면을 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 건축용 석재의 표면 처리방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 일실시예에 따른 건축용 석재의 표면 처리방법 단계에 의한 표면의 형상을 이론적으로 표현한 도이다. (a)는 표면 처리 이전의 건축용 석재를 나타내며, (b)는 요철 형성 단계에 의해 홈이 형성된 표면을 나타낸다. 여기에서, w는 홈의 너비, s는 돌출편의 너비, d는 홈의 너비를 나타낸다. (c)는 광택 형성 단계에 의해 돌출편이 연마된 상태의 표면을 나타낸다. 여기에서, w1는 홈의 너비, s1는 돌출편의 너비, d1는 홈의 너비를 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
하나의 실시양태로서 본원은 건축용 석재의 표면 처리방법을 개시한다.
상기 건축용 석재 표면 처리방법은,
석재 표면에 쇼트볼 또는 와이어 브러시를 이용하여 1.0 내지 2.0mm 너비 및 0.8mm 내지 1.2mm 깊이의 홈을 파내는 요철 형성 단계(S20); 및
상기 요철이 형성된 석재 표면의 돌출편을 연마하는 광택 형성 단계(S30)를 포함하되, 상기 연마는 연마 전의 홈의 깊이를 기준으로 홈의 깊이가 50 내지 80% 가 되도록 수행하는 것이다.
건축용 석재는 화강암 또는 대리석의 원석일 수 있으며, 이를 일정 규격으로 절단 가공한 것일 수 있다. 구체적으로, 화강암이나 대리석의 원석을 석재 절단기를 이용해 그 두께가 적정하게 유지되도록 절단하여 판상의 석판을 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 건축용 석재는 10cm의 두께를 갖는 판상의 석판일 수 있다.
요철 형성 단계는 석재 표면의 미끄럼을 방지하기 위해 마찰력을 부여하는 단계이다. 이는 석재 표면에 일정한 홈을 파내는 것으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 쇼트볼 또는 와이어 브러시를 이용하여 홈을 파낼 수 있다.
쇼트볼은 석판의 표면을 침식할 수 있는 작은 크기의 입자이다. 임펠라가 모터의 구동력을 받아 고속으로 회전하면서 쇼트볼을 석재의 표면에 입사시킬 수 있다. 쇼트볼의 크기는 0.8 내지 1.2mm의 크기, 또는 0.9 mm 내지 1.1mm의 크기일 수 있다. 쇼트볼은 스테인리스 스틸의 재질일 수 있다. 와이어 브러쉬는 쇼트볼을 대체하여 석재 표면의 홈을 파낼 수 있는 도구로서, 브러쉬의 두께는 0.8 내지 1.2mm의 크기, 또는 0.9 mm 내지 1.1mm일 수 있다.
요철 형성 단계에서 홈은 1.0 내지 2.0mm 너비 (w) 및 0.8mm 내지 1.2mm 깊이(d)일 수 있다. 이 때 돌출편은 0.7 내지 0.9mm의 너비 (s)를 가질 수 있다. 홈은 오목한 형태일 수 있으며, 홈이 각진 경우에는 물의 접촉각이 높아져서 표면의 관리가 어려워질 수 있다.
요철 형성 단계는 쇼트볼을 입사시키는 임펠라를 향해 석재를 일정 속도로 이동시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 이 때 상기 임펠라는 주기적으로 작동하여 쇼트볼을 석재 표면에 타격하되, 작동 기간 동안 회전 속도는 점차 빨라졌다 느려짐에 따라 석재 표면에 오목한 홈을 일정하게 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 석재는 분당 100 내지 200cm의 속도, 구체적으로 분당 120 내지 180cm의 속도로 이동하는 것일 수 있다. 상기 임펠라는 4.5 내지 5.5초 작동 후 2.5 내지 3.5초 작동이 멈추는 것을 반복하는 것일 수 있다. 구체적으로 5초 작동 후 3초 작동이 멈추는 것일 수 있다. 작동 기간 동안 최대 5,000RPM의 속도로 쇼트볼을 타격하는 것일 수 있다. 쇼트볼의 속도가 점차 빨라져서 최대 속도를 나타낸 후 다시 속도가 느려짐을 반복함으로써 각지지 않은 오목한 홈을 형성할 수 있다.
상기 광택 형성 단계는 광택 형성을 위한 것일 뿐만 아니라, 표면을 매끄럽게 함에 따라 물의 접촉각을 낮추어 흐름성을 높여 관리를 용이하기 위한 단계이다. 광택을 위한 연마는 연마 전의 홈의 깊이를 기준으로 홈의 깊이가 50 내지 80% 가 되도록 수행하는 것일 수 있다. 연마를 과도하게 할 경우 요철이 줄어들어 마찰력을 나타내기 어렵고, 연마를 조금만 할 경우에 원하는 정도의 광택을 나타내지 못하며, 물의 흐름성을 높이기 어렵다.
상기 광택 형성 단계에 의해 형성된 홈의 너비(w1) 대비 깊이 (d1)는 1: 0.5 내지 0.7인 것일 수 있다. 상기 비율보다 홈의 너비가 긴 경우 마찰력이 달성되기 어려우며, 깊이가 긴 경우에는 물의 흐름성이 낮아 관리가 어려울 수 있다. 또한, 상기 광택 형성 단계에 의해 형성된 홈의 너비(w1) 대비 돌출편의 너비(s1)는 1: 0.8 내지 1.2일 수 있다. 상기 비율에서 최적의 광택을 나타낼 수 있으며, 동시에 마찰력을 가질 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 생성된 석재 표면을 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 건축용 석재의 표면 처리방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 일실시예에 따른 건축용 석재의 표면 처리방법 단계에 의한 표면의 형상을 이론적으로 표현한 도이다. (a)는 표면 처리 이전의 건축용 석재를 나타내며, (b)는 요철 형성 단계에 의해 홈이 형성된 표면을 나타낸다. 여기에서, w는 홈의 너비, s는 돌출편의 너비, d는 홈의 너비를 나타낸다. (c)는 광택 형성 단계에 의해 돌출편이 연마된 상태의 표면을 나타낸다. 여기에서, w1는 홈의 너비, s1는 돌출편의 너비, d1는 홈의 너비를 나타낸다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
화강암의 원석을 돌 톱을 이용하여 10cm의 두께를 갖는 석재를 준비하였다. 상기 석재를 분당 150cm의 속도로 쇼트볼을 입사시키는 임펠라를 향해 이동시켰다. 상기 임펠라는 5초 작동 후 3초 작동이 멈추는 것을 반복하며, 0.8mm 내지 1.2mm의 크기의 스테인리스 스틸로 된 다수의 쇼트볼을 타격시켰다. 작동 기간 동안 임펠라의 회전속도는 0RPM에서 최대 5,000RPM 로 일정하게 빨라졌다가 느려지는 것을 반복하였다.
이에 따라 석재 표면에 약 1.5 mm의 너비 (w) 및 약 1.0mm 깊이(d)의 오목한 홈이 약 0.8mm 너비(s)의 돌출편과 함께 형성되었다.
이후 요철이 형성된 석재 표면의 돌출편을 연마기로 연마하여 광택을 나타내도록 하였다. 최종 표면 처리된 석재 표면을 촬영하여 도 1에 나타내었다. 광택이 과도하지 않으며 심미성이 우수함을 알 수 있었다. 연마 후 석재 표면의 홈이 0.6mm의 깊이(d1) 및 1.2mm의 너비(w1)를 갖게 되었으며, 1.1mm의 돌출편(s1) 길이를 갖게 되었다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 광택 형성을 하지 않는 것을 비교예 1로 하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 임펠라는 4초 작동 후 4초 작동이 멈추며, 회전속도는 최대 4,000RPM으로 조정한 것만 달리하고 동일하게 표면 처리하였다. 연마 후 석재 표면의 홈이 0.4mm의 깊이(d1) 및 1.5mm의 너비(w1)를 갖게 되었으며, 0.8mm의 돌출편(s1)길이를 갖게 되었다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 임펠라는 5초 작동 후 2초 작동이 멈추며, 회전속도는 최대 6,000RPM으로 조정한 것만 달리하고 동일하게 표면 처리하였다. 연마 후 석재 표면의 홈이 1.0mm의 깊이(d1) 및 0.8mm의 너비(w1)를 갖게 되었으며, 1.5mm의 돌출편(s1)길이를 갖게 되었다.
실험예
실시예 1, 비교예 1 내지 3의 마찰계수 및 물과의 접촉각을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 마찰계수는 BPN(British Pendulum Number)에 의해 수치화될 수 있는데, 국토교통부의 "보도설치 및 관리지침"에 따르면, 보도가 설치된 경우 보도 포장의 미끄럼 저항은 40 BPN 이상이어야 한다. 물과의 접촉각은 낮을수록 빗물이나 물청소에 의해 석재 표면의 오물들이 쉽게 제거될 뿐만 아니라 항균 효과를 나타낼 수 있다.
BPN(British Pendulum Number) 물과의 접촉각
실시예 1 51 15o
비교예 1 56 35 o
비교예 2 35 16 o
비교예 3 51 36 o
상기와 같이 실시예 1의 석재 표면은 40 이상의 우수한 표면 마찰력을 가져 미끄럼을 방지할 뿐만 아니라, 물과의 접촉각이 20o이하로 낮아 관리의 용이성을 갖춘 우수한 표면으로 확인되었다. 나아가 광택 효과에 의해 깔끔한 느낌을 주어 심미성을 갖춘 것으로 평가되었다.

Claims (3)

  1. 건축용 석재의 표면 처리방법으로서,
    화강암 표면에 쇼트볼을 이용하여 1.0 내지 2.0mm 너비 및 0.8mm 내지 1.2mm 깊이의 홈을 파내는 요철 형성 단계; 및
    상기 요철이 형성된 화강암 표면의 돌출편을 연마하는 광택 형성 단계를 포함하되,
    상기 요철 형성 단계는 스테인리스 스틸로된 0.8 내지 1.2mm의 크기의 다수의 쇼트볼을 입사시키는 임펠라를 향해 화강암을 분당 100 내지 200cm의 속도로 일정 속도로 이동시키는 것이며, 이 때 상기 임펠라는 4.5 내지 5.5초 작동 후 2.5 내지 3.5초 작동이 멈추는 것을 반복하며 주기적으로 작동하여 최대 5,000RPM의 속도로 화강암 표면에 타격하되, 작동 기간 동안 회전 속도는 점차 빨라졌다 느려짐에 따라 화강암 표면에 오목한 홈을 일정하게 형성하는 것이고,
    상기 광택 형성 단계에서 상기 연마는 연마 전의 홈의 깊이를 기준으로 홈의 깊이가 50 내지 80% 가 되도록 수행하는 것이고, 상기 광택 형성 단계에 의해 형성된 홈의 너비(w1) 대비 깊이 (d1)는 1: 0.5 내지 0.7이고, 형성된 홈의 너비(w1) 대비 돌출편의 너비(s1)는 1: 0.8 내지 1.2인 것인, 건축용 석재의 표면 처리방법.


  2. 삭제
  3. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100309112B1 (ko) 1999-05-19 2001-09-29 남덕현 석재의 표면에 대한 요철 처리 방법
KR20040001308A (ko) * 2002-06-27 2004-01-07 박애경 건축용 석판재의 요철 형성방법
KR100942191B1 (ko) * 2009-07-07 2010-02-11 주식회사 비케이티 석판 가공 장치 및 가공 방법

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