KR20010079411A - 맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입상의 맥반석과 수지를 적정 비율로 혼합한 맥반석 수지 몰탈을 사용하여 천연 화강석 질감의 친환경적이며 시공이 용이한 고강도의 건축물 바닥과 벽체의 마감 공법이다.

이같은 본 발명은, 바닥면을 전처리하는 바탕처리 공정과, 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합하여 바르는 프라이머 도포 공정과, 에폭시 수지와 경화제 및 라이닝 두께의 1/3의 입도로 분쇄된 맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 혼합하여 도포하는 맥반석 수지 몰탈 도포 공정과, 에폭시 수지와 경화제를 5:1로 배합하여 도포하는 표면 그라우팅 공정, 그리고 에폭시 수지와 경화제를 3:1로 배합하여 도포하는 표면 마감 코팅 공정은 실내와 주차장 등의 바닥 마감 공법이다. 벽체 마감 공법은 위 공정을 중밀도 섬유판(MDF)에 행하여 벽체에 부착하는 공정이 추가된다.

Description

맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감 공법{elvan resin mortar applied building finishing method}

본 발명은 입상의 맥반석과 수지를 적정 비율로 혼합한 맥반석 수지 몰탈을 사용하여 천연 화강석 질감의 친환경적이며 시공이 용이한 고강도의 건축물 바닥과 벽체의 마감 공법에 관한 것이다.

일반적으로 석재의 질감을 갖도록 하는 방식 중에서 석재 가공 방식은 충격, 휨력에 취약한 관계로 최소 25~30mm 이상의 두께로 사용하여야 함으로 건물의 구조하중을 증가시키게 되고, 시공 공정이 복잡하고 공사기간이 길며, 시공가격이 매우 높을 뿐만 아니라 내충격성이나 콘크리트 구조체와의 접착성에 문제가 있어서 고급 마감용 외에는 사용하지 않는다.

석재를 대체하기 위한 테라조 마감은 80년대 초부터 시작되었는데 이것은 종석을 백시멘트와 혼합하여 그 몰탈을 연마 가공한 것이다. 그러나 천연 석재와는 가격 경쟁력이 있고 내충격성이 개선되었으나 마감 품질이 떨어지고 시공 공정이 번거로우며 시공 과정에서 대량의 폐수를 발생시켜 대체 공법이 요구되고 있었다.

그 대체 공법으로 나온 것이 에폭시 수지 마감 공법인데, 이 에폭시 수지는 내염성, 내알카리성, 내유성, 인장력 뿐만 아니라 내구성, 시공성, 경제성이 우수하여 주차장, 공장, 창고 외에 유통시설, 매장 등 일반 용도로 그 사용 영역이 점차 확대되고 있다.

그러나 에폭시 수지를 이용한 건축 마감 공법은 도료를 이용한 마감을 해야 하는 재질상의 한계와 도료의 탈색, 변색의 단점이 있으며, 손상 등에 대한 유지 보수 관리상의 문제 때문에 그 장점에도 불구하고 일반 건축의 마감재로 폭넓게 활용하지 못하고 있다.

특히 지하층의 경우 채광, 환기 조건이 원활하지 못하여 박테리아, 곰팡이 등이 쉽게 번식하고 자동차의 배기가스로 인하여 실내환경이 매우 열악한 편인데 위와 같은 수지 마감재는 이러한 조건을 악화시키는 결과도 얻게 된다.

근래에 들어 원적외선의 기능과 효능이 밝혀짐에 따라 이를 응용한 제품들이 여러 방면에 쓰이고 있는데, 본 발명에서는 다른 여러 재료들과 공급량, 강도, 비수용성, 수지와의 결합성, 바이오 성능의 실효성, 외장성 등을 고려해서 비교 분석한 결과 건축마감재로서 가장 적합하게 활용할 수 있는 맥반석을 주목하게 되었다.

맥반석은 국내의 부존 자원이 풍부하고 천연 화강석 질감을 낼 수 있으며 전방사율이 0.90~0.95(3.3㎛~25㎛일 때)으로 친환경적이다. 맥반석은 무수규산, 산화알루미늄을 주성분으로 하여 생체에 필요한 산화제이철, 칼슘, 망간, 마그네슘, 산화티타늄 등의 무기물이 다량 함유되어 있으며, 1㎠당 약 25,000개의 다공질로 형성되어 있어서 그 흡착능에 따라 중금속과 분진의 제거, 탈취, 항균, 살균 등에도 유리하다. 인체 생리작용에 유익한 원적외선을 상온에서 다량 방사하기도 한다.

본 발명의 목적은 맥반석을 에폭시 수지와 혼합하여 건축마감재로 사용하였을 때 맥반석 본래의 특성을 유지시킬 수 있으며, 보편적인 방법에 의하여 시공할 수 있고 강도, 내구성 등의 물리적 성능이 건축마감재에 부합되도록 하는 동시에 기존 공법에 비해 경제성이 있는 건축 마감 공법을 제공하는데 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 규격에 맞춘 일반적인 형태의 마감면을 나타낸 사진.

도 2는 유색의 맥반석 재료를 혼입하여 색상을 조정한 경우의 사진.

도 3은 기존의 에폭시 수지 마감 공법에 의한 사진

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 건축물, 주차장 등의 바닥 마감을 위한 바닥 마감공법과 건축물의 벽체 마감을 위한 벽체 마감공법으로 구성하였다.

바닥 마감 공법은, 바닥면의 오물을 제거하고 함수율 6% 이하에서 바닥의 균열이나 틈새를 레진 몰탈과 퍼티로 메우는 바탕처리 공정과, 바탕처리된 바닥면에 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합한 프라이머를 고루게 바르는 프라이머 도포 공정과, 프라이머의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제 및 라이닝 두께의 1/3의 입도로 분쇄된 맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 혼합하여 교반한 맥반석 수지 몰탈을 바닥면에 소요 두께 만큼 도포하는 맥반석 수지 몰탈 도포 공정과, 맥반석 수지 몰탈의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 5:1로 배합한 그라우팅재를 바닥면에 도포하는 표면 그라우팅 공정, 그리고 그라우팅재의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 3:1로 배합하여 바닥면에 도포하는 표면 마감 코팅 공정으로 이루어져 있다.

벽체 마감 공법은, 중밀도 섬유판(MDF)의 바닥면에 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합한 프라이머를 고루게 바르는 프라이머 도포 공정과, 프라이머의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제 및 라이닝 두께의 1/3의 입도로 분쇄된 맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 혼합하여 교반한 맥반석 수지 몰탈을 바닥면에 소요 두께 만큼 도포하는 맥반석 수지 몰탈 도포 공정과, 맥반석 수지 몰탈의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 5:1로 배합한 그라우팅재를 바닥면에 도포하는 표면 그라우팅 공정과, 그라우팅재의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 3:1로 배합한 마감 코팅제를 바닥면에 도포하는 표면 마감 코팅 공정과, 마감 코팅제의 경화 상태에서 적정 크기로 절단하고 이음매를 가공하여 마감재 판을 얻는 마감재 판 가공 공정, 그리고 접착제와 펄린재 및 긴결 철물 중에서 선택되는 1종 이상의 부착수단을 사용하여 마감재 판을 건축물의 벽체에 부착하는 부착 공정으로 이루어져 있다.

위에서 에폭시 수지와 경화제의 배합비율과 경화시간, 그리고 맥반석 수지 몰탈 도포 공정에서 쓰이는 맥반석 수지 몰탈의 제조는 본 발명에서 핵심 부분으로서 에폭시 수지와 경화제의 혼합 비율과 경화시간 뿐만 아니라 맥반석 본래의 품질을 얻을 수 있는 맥반석의 분쇄 입도와 혼합 비율, 그리고 공정에서 매우 중요한 에폭시 수지의 경화시간에 대하여 설명한다.

먼저, 맥반석을 맥반석 수지 몰탈 도포 공정에 사용하기 위해서는 맥반 원석을 분쇄 가공하여 세골재의 형태로 사용하는 것이다. 다양한 입도의 경우에 대하여시험한 결과, 입도가 커질수록 표면 기포 발생의 빈도가 증가하고 마감 품질이 저하였다. 너무 미립자로 하는 경우에는 시공성이 떨어지고 맥반석 및 에폭시 수지의 분리 현상이 발생하였다. 결과적으로 최대 분쇄 입도는 라이닝 두께의 1/3 정도가 최적 규격이었으며 이때 마감 품질이 천연 화강석에 가장 근접하였다. 맥반석의 입도 선정은 위 범위 안에서 유동적으로 할 수 있으며 그에 따라 밀도에 대한 질감 연출이 약간씩 변화할 수 있다.

본 발명의 각 공정에서 에폭시 수지와 경화제, 그리고 맥반석의 최적 배합비율과 경화시간을 나타내면 표 1과 같다.

공정 구분	배합비	경화시간
프라이머 도포 공정	1 : 1(에폭시 수지:경화제)	2~6시간
맥반석 수지 몰탈 도포 공정	0.5 : 0.5 : 8(에폭시 수지:경화제:맥반석)	12~24시간
표면 그라우팅 공정	5 : 1(에폭시 수지:경화제)	24시간
표면 마감 코팅 공정	3 : 1(에폭시 수지:경화제)	6시간

경화가 조기에 시작되면 작업성이 떨어질 뿐 아니라 품질관리가 어렵다. 반면에 경화시간이 너무 늦거나 완료가 지연되면 작업의 연속성 및 후속 공정에 지장을 초래하게 된다.

또 본 발명의 맥반석 수지 몰탈 도포 공정에서는 셀프 레벨링(self-leveling) 기능에 의해 표면을 형성하므로 적정한 슬럼프(slump)치를 확보하여야 하는데, 지금까지의 시험에 의하면 맥반석 수지 몰탈의 배합 후 경화시간 12시간,경화 완료 24시간이 가장 적합한 기준으로 설정하였다.

이에 부합하는 배합비는 위의 표 1과 같이 0.5:0.5:8(에폭시 수지:경화제:맥반석)인데 에폭시 수지의 투입량이 적어질수록 조기 경화가 일어나고 품질관리가 어려워진다. 반면에 에폭시 수지의 투입량이 많아지면 셀프 레벨링 기능은 증대되지만 경화가 지연되고 경화 완료 후의 기포 발생 현상이 증가하였다.

본 발명의 효용성에 대한 평가를 행하였다. 위와 같은 배합비율에 의거하여 최종적으로 얻어진 시료를 원적외선 방사 시험을 한 결과, 방사율(5~20㎛)은 0.890이었고, 방사에너지는 3.59×10²W/㎡이었다. 4주간의 항곰팡이 시험을 하였더니 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없었다. 이때 사용된 곰팡이 균주는Aspergillus nigerATCC 9642,Penicillium pinophilumATCC 11797,Chaetomium globosumATCC 6205를 사용하였으며, 항균 시험결과는 표 2에 나타내었는데 24시간의 시험에서 73.7~80.4%의 감소율을 보였다.

시험 항목	시료 구분	초기 농도(CFU/40P)	24시간후 농도(CFU/40P)	세균감소율(%)
대장균에 의한항균시험	무시료	306	798	-
	본 발명의 시료	306	60	80.4
녹농균에 의한항균시험	무시료	300	830	-
	본 발명의 시료	300	79	73.7

표 3은 탈취 성능에 대한 시험 결과를 나타낸 것이다. 밀폐된 공간에 시료의 크기를 40×40×10mm 제작하여 각각 투입한 후, 여기에 암모니아 가스를 주입하고 나서 시간이 경과함에 따른 반응을 각각 측정하였다. 이때, 시험방법은 한국건자재시험연구소의 KICM-FIR-1004에 따랐다. 상기한 조건에서 30분 단위로 120분까지 시험한 결과, 본 발명의 시료는 30분이 경과하였을 때 탈취율이 81%이었고 120분이 경과하였을 때에는 93%까지 도달하는 것임을 알 수 있다.

시험 항목	경과시간(분)	무시료농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	480	90	81
	60	470	60	87
	90	450	40	91
	120	440	30	93

본 발명의 시공성에 대한 평가를 행하였다. 기존의 에폭시 수지 마감 공법에서와 같은 방법으로 셀프 레벨링에 의한 라이닝 시공을 한 결과, 시공상의 별다른 문제점은 발견할 수 없었으며 기대하였던 바의 마감 품질을 얻을 수 있었다.

활용성에 관한 평가를 행하였다. 건축 마감재로 사용하기 위해서는 물리적 필수조건 및 외장 성능에 부합하여야 만 하는 바, 압축강도, 인장강도, 내구성, 내충격성, 내화학성 등의 물리적 조건 및 외장 품질 수준 및 유지보수성을 들 수 있다. 128×65×15.5mm 크기로 제작된 시편에 대한 물리적 성능에서 압축강도는 1,984~2,048㎏/㎠(기존의 에폭시 수지 마감 공법의 경우는 600~800㎏/㎠)으로 보통 콘크리트 강도의 8배까지 가능하였으며, 내충격성 및 인장성은 콘크리트의 압축강도보다 높아 모체인 콘크리트의 파괴시까지 탈락하거나 파손, 균열이 발생하지 않았다.

기타 내알카리성, 내염수성, 내유성 등에도 이상이 없었다. 표 4는 이들 시험 결과를 나타낸 것이다.

압축강도(㎏/㎠)	인장강도(㎏/㎠)	내알카리성	내염수성	내유성
		23±3℃, 5% NaOH48시간	23±3℃, 5% NaCl48시간	23±3℃, 등유1호48시간
2,000	387	이상 없음	이상 없음	이상 없음

본 발명의 외장성에 관한 평가를 행하였다. 천연 암석인 맥반석을 투명한 에폭시 수지 원액과 배합하여 제조함으로 경화 후에는 마감면에 맥반석만 보이게 되어 기존의 에폭시 수지 마감 공법시의 도료에 의한 페인트 마감의 질감과는 달리 화강석 마감류와 매우 유사하며, 마감 코팅 처리의 선택에 따라 광택 및 마감면 연출을 자유롭게 조정할 수 있다.

따라서 기존의 에폭시 수지 마감 공법은 사용 장소가 제한적이었으나, 본 발명의 공법은 다양한 장소 및 용도에 사용할 수 있다. 아울러 거의 모든 자재에 도포 접착이 되므로 공장에서 사전 성형 제작하여 벽마감재로 간편하게 사용할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 규격에 맞춘 일반적인 형태의 마감면을 나타낸 사진이며, 도 2는 유색의 맥반석 재료를 혼입하여 색상을 조정한 경우의 사진을 나타낸 것이다. 그리고, 도 3은 기존의 에폭시 수지 마감 공법에 의한 마감면을 본 발명의 마감면과 비교하기 위하여 나타낸 사진이다.

이와같은 본 발명의 맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감공법을 바닥면에시공한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

1) 바탕처리 공정

바탕 콘크리트 구체는 충분히 양생하고 함수율 6% 이하가 되도록 건조시켰다. 그리고는 바닥면의 레이턴스, 분진 및 오염물을 기계적인 방법(샌드 블라스팅 또는 샷 블라스팅)으로 모두 제거한다. 균열 부위는 V컷팅 후 레진 몰탈 또는 퍼티로 메꾸어 준다. 디럭스 타일, 비닐 시트로 마감되어 있는 경우에는 바탕처리를 위하여 시멘트 몰탈 마감을 별도로 하여야 하기 때문에 이로 인한 들뜸, 크랙 발생이 문제시 되고 있으나 본 발명의 공법의 경우에는 셀프 레벨링 기능에 의해 표면을 형성함으로 별도의 바탕처리 공사를 할 필요가 없이 콘크리트 마감면 위에 시공을 하면 된다. 이에 따라 원천적인 하자방지 및 공사비를 절감할 수 있다.

2) 프라이머 도포 공정

에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합하여 붓, 롤러 또는 스프레이를 이용하여 표면에 빈틈없이 바른다. 프라이머제는 콘크리트 표면을 침투함으로서 접착력을 높이고 콘크리트 표면의 공극을 메꾸어 주는 역할을 한다.

3) 맥반석 수지 몰탈 도포 공정

프라이머의 경화 상태를 확인한 후 수지:경화제:맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 교반기를 이용, 혼합한다. 이때 맥반석의 최대 입경은 약 10mm로 하였다. 쇠흙손, 롤러 등을 이용하여 바닥면에 30mm의 두께로 고르게 도포하였다. 맥반석 수지 몰탈의 자체적인 셀프 레벨링 기능에 의해 표면의 평활 작업은 자연적으로 이루어진다. 분쇄 맥반석의 입도 선택은 라이닝의 두께에 따른 것이고, 유색 재료의 혼입을 하게 되면 표면 질감 및 색상을 선택 조정할 수 있다.

4) 표면 그라우팅 공정

맥반석 수지 몰탈의 경화를 확인한 후 수지와 경화제를 5:1의 비율로 배합하여 롤러 등을 이용하여 바닥면에 도포한다. 표면 그라우팅재는 맥반석 수지 몰탈의 공극 속으로 침투함으로서 압축강도 및 접착강도를 증진시키고, 표면에 피막을 형성하는 역할을 한다. 장소 및 용도에 따라 도포량을 조정함으로써 표면의 질감을 조정할 수 있다.

5) 표면 마감 코팅 공정

그라우팅재의 경화를 확인한 후 수지와 경화제를 3:1로 배합하여 롤러 또는 스프레이 방법으로 표면(바닥면)에 고르게 도포한다. 표면 코팅제는 표면 강도 및 내마모성을 증진시키는 역할을 하며, 마감 광택의 유무 및 정도를 조정할 수 있다. 이상과 같이 시공하게 되면, 콘크리트 구체의 표면으로부터 프라이머층, 맥반석 수지 몰탈층, 표면 그라우팅층, 표면 마감 코팅층이 형성된다.

이하에서는 또한, 본 발명의 맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감공법을 벽체에 시공한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

1) 프라이머 도포 공정

중밀도 섬유판(MDF)의 바닥면(상면)에 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합한 프라이머를 붓, 롤러 또는 스프레이를 이용하여 고루게 바른다.

2) 맥반석 수지 몰탈 도포 공정~표면 마감 코팅 공정

맥반석 수지 몰탈 도포 공정과 표면 그라우팅 공정 및 표면 마감 코팅 공정은 상기한 바닥 마감 공법의 실시예와 동일하다.

3) 마감재 판 가공 공정

마감 코팅제의 경화 후에 필요한 크기로 절단한 후 현장 설치공법에 맞추어 이음매 등을 가공하여 일정한 형태의 마감재 판을 얻는다. 이 공정은 공장에서 기계적인 방법으로 제작함으로 균일한 품질 확보 및 대량 생산이 가능하다.

4) 부착 공정

이 공정은 현장에서 마감재 판의 설치를 위한 공정이다. 그래서 설치면(벽체)의 조건 및 용도에 따라 접착 공법, 건식 설치 공법, 경량 간막이 공법 등의 설치 방법을 택할 수 있다.

접착 공법은 벽체의 표면이 평활할 경우에는 타일 시공시와 같이 접착하는 방법으로서, 접착제(양면 접착제)를 벽체의 표면과 마감재 판의 뒷면에 각각 접착한 후 압착 시공한다. 건식 설치 공법은 벽체가 콘크리트 또는 벽돌일 경우에는 화강석 시공시와 같이 긴결 철물을 사용하는 방법으로서, 설치면에 브래킷을 박고 마감재 판에는 조이너를 장착하여 브래킷과 마감재 판의 후면으로 돌출한 조이너를 서로 고정시키면 된다. 경량 간막이 공법은 벽을 이루는 구조체가 없는 경우에는 경량 간막이 시공시와 같이 펄린(purlin)재를 사용하는 방법으로서, 마감재 판에 조이너를 장착하고 펄린재가 외면에 장착된 스타드(stud)재를 마감재 판과 맞댄 후 마감재 판의 후면으로 돌출하는 조이너를 펄린재에 고정시키면 된다. 기타 상황에 따라 철물보강대를 이용, 용접 설치할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 기존의 에폭시 수지 마감 공법에 비하여 강도가 3배 정도 증가하며 내구성은 반영구적이다. 또 맥반석 자체의 천연 마감으로 천연 화강석 질감을 그대로 나타낼 수 있어서 미려하고 고급스러우며, 원적외선의 방출, 항균, 항곰팡이, 탈취 기능이 있어 친환경적이다.

적용 범위에 있어서도 실내의 바닥과 벽체 뿐만 아니라 주차장 바닥 등 실외에서 광범위하게 사용될 수 있고, 부분 보수를 하여도 원래 품질과 표시가 나지 않아 그 유지 관리가 용이하다. 경제성 면에 있어서도 기존의 에폭시 수지 마감 공법과 차이가 없으며 천연 화강석 마감에 비하면 약 1/3에 불과하여 매우 경제적이다.

Claims (2)

1. 바닥면의 오물을 제거하고 함수율 6% 이하에서 바닥의 균열이나 틈새를 레진 몰탈과 퍼티로 메우는 바탕처리 공정과;

   바탕처리된 바닥면에 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합한 프라이머를 고루게 바르는 프라이머 도포 공정과;

   프라이머의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제 및 라이닝 두께의 1/3의 입도로 분쇄된 맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 혼합하여 교반한 맥반석 수지 몰탈을 바닥면에 소요 두께 만큼 도포하는 맥반석 수지 몰탈 도포 공정과;

   맥반석 수지 몰탈의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 5:1로 배합한 그라우팅재를 바닥면에 도포하는 표면 그라우팅 공정; 그리고,

   그라우팅재의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 3:1로 배합하여 바닥면에 도포하는 표면 마감 코팅 공정; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감 공법.
2. 중밀도 섬유판(MDF)의 바닥면에 에폭시 수지와 경화제를 1:1로 배합한 프라이머를 고루게 바르는 프라이머 도포 공정과;

   프라이머의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제 및 라이닝 두께의 1/3의 입도로 분쇄된 맥반석을 0.5:0.5:8의 비율로 혼합하여 교반한 맥반석 수지 몰탈을 바닥면에 소요 두께 만큼 도포하는 맥반석 수지 몰탈 도포 공정과;

   맥반석 수지 몰탈의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 5:1로 배합한 그라우팅재를 바닥면에 도포하는 표면 그라우팅 공정과;

   그라우팅재의 경화 상태에서 에폭시 수지와 경화제를 3:1로 배합한 마감 코팅제를 바닥면에 도포하는 표면 마감 코팅 공정과;

   마감 코팅제의 경화 상태에서 적정 크기로 절단하고 이음매를 가공하여 마감재 판을 얻는 마감재 판 가공 공정; 그리고,

   접착제와 펄린재 및 긴결 철물 중에서 선택되는 1종 이상의 부착수단을 사용하여 마감재 판을 건축물의 벽체에 부착하는 부착 공정; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 맥반석 수지 몰탈을 사용한 건축 마감 공법.