KR200230073Y1 - 축구전용 인조잔디운동장의 인조잔디 구조체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 천연잔디 축구장 효능과 가장 가까운 축구전용 인조잔디 구장이 될 수 있도록 폐타이어 칩을 개량된 인조잔디에 충진 하여 충격 흡수층인 완충층을 형성하여 종래의 인조잔디구장의 취약점을 완전히 해소하였으며 유지관리가 매우 쉽고 또한 관리비도 거의 소요되지 아니하며 관리방법에 따라 반영구적으로 사용할 수 있으며 내구연한이 매우 길고 공사비도 절감할 수 있는 축구전용인조잔디운동장의 인조잔디 구조체이다.

1. 반영구적인 완충층 형성 - 폐타이어 칩 사용으로 천연잔디구장에서 요구되는 탄성도 충족

2. 고무 칩의 유동억제 용 인조잔디 개량 - 완충층을 형성하는 폐타이어 칩의 유동을 억제할 수 있는 잔디 제직

3. 흙 위에 직접 잔디를 포설할 수 있는 기층 - 인조잔디를 흙 위에 직접 포설할 수 있도록 한 기층의 변화가 없도록 한 기층조성

4. 가장 경제적인 전천후 축구장 - 천연잔디 축구장 효능을 얻으면서 연중무휴로 전천후구장으로 사용할 수 있으며 관리비가 거의 들지 않으며 관리 방법에 따라 반영구적으로도 사용할 수 있다.

Description

축구전용 인조잔디운동장의 인조잔디 구조체{Rubber Chip Filled artificial lawn Soccer Field}

1. 고안이 속하는 기술분야

본 고안은 천연잔디 축구장 효능과 가장 가까운 축구전용 인조잔디운동장의 인조잔디 구조체로서 가장 과학적이며 전천후 운동장이 될 수 있도록 하기 위하여 흙 위에 직접 인조잔디를 포설할 수 있도록 기층을 조성하였으며 (1)천연잔디구장에서 요구되는 (월드컵 축구) 충격 흡수층의 완충층의 탄성도 85와 가장 근접하는 탄성도 90을 형성하였으며 이는 모래기층의 천연잔디구장의 탄성도 120보다도 우수할 수 있도록 폐타이어 칩(탄성고무)을 개량된 인조잔디 속에 충진 시켜 (4) 거의 반영구적으로 고른 완충층을 형성할 수 있도록 하였으며, 이러한 1.7㎜∼2㎜ 폐타이어 칩의 효과적인 효과를 얻기 위하여 인조잔디를 개량하였다.

즉, 폐타이어 칩 완충층 에서의 고무 칩의 이동을 억제하기 위하여 가늘고 긴 55㎜ 정도의 필라멘트사로 수세미형태로 얼기설기 제직 하였으며 직모로 된 P.P로 약간 넙적한 P.P사 60㎜ 와 함께 제직하였다. 이때 P.P 잔디 술 직모 60㎜ 사이에 필라멘트사는 14∼16개의 원사로 제직 된다.

한편, 경기자의 이동에 따른 가압 시는 주로 55㎜ 필라멘트실과 P.P 60㎜ 사이에 충진된 폐타이어 고무 칩이 이동되어 자연스런 미끄러짐과 작용·반작용의 역할이 천연잔디 구장과 유사하여 화상의 염려나 발목 겹지르기, 무릎 관절의 부담을 현저하게 낮추게 하였다.

경기에 필요한 라인은 잔디 제작시 함께 제직하여 경제적인 것과 번거로움을 없앴다.

또한, 발포 고무패드를 사용하였던 종전 구장에서의 하자 발생과 신체적 무리와 화상의 문제와 짧은 수명과 고유지관리비의 인조잔디구장의 취약점을 모두 해소한 셈이다.

2. 그 분야의 종래기술

종래기술의 공통점은 인조잔디를 접착 포설하기 위한 표층공사로 투수콘 또는 아스콘·콘크리트 150㎜ 두께로 타설 하였으며 충격 흡수층인 완충층을 발포고무 10㎜를 인조잔디에 부착시켜 표층 위에 전면 접착하였으며 인조잔디의 폭은 나이론 실을 이용하여 기계미싱으로 잔디를 꿰매어 사용하였다. 인조잔디는 물을 뿌려 사용하는 (워터필드) 구장은 잔디 술 12㎜∼13㎜, 규사를 충진 하여 사용하는 (샌드필드)구장은 잔디 술 25㎜를 사용한다.

가장 큰 문제는 잔디 폭 벌어짐이다. 발포고무 패드와 인조잔디 수축율이 서로 달라 발포고무의 성능이 저하되는 3년부터 폭 벌어짐이 시작 된다.

5년 이후에는 30㎜, 심한 곳은 50㎜ 벌어지는 곳도 있고 항상 위험이 도사리고 있다. 13㎜를 사용하는 워터필드구장은 하키 경기를 제외하고는 한번도 물을 뿌리고 사용한 적이 없다. 따라서 화상의 염려와 마찰계수가 높아 발의 미끄러짐이 없어 발목 겹 지르기와 특히, 역회전, 급정지 했을 때의 발목부상, 무릎 관절의 큰 부담은 좋은 선수일수록 인조잔디 구장을 꺼리게 하여 주었다.

외국에서는 발포고무의 수명을 5년으로 하여 운동장 사용기간을 5년으로 하고, 다른 것으로 교체하나 우리나라는 경제적인 이유로 8년을 고집하고 있다.

하자발생도 많을 뿐 아니라 유지관리비 특히 보수비가 많이 들고 고도의 기술을 요하는 기사만이 할 수 있게 되어 있다.

1. 흙 위에 직접 인조잔디를 포설하기 위한 기층변화가 없는 기층조성 인조잔디 다목적구장의 지지력 확보 방안에 관한 연구(1999.6)에서 성균관 대학교 지반공학 연구실의 연구결과에서 아래와 같은 결과를 얻어 인조잔디 포설을 위한 투수콘 또는 아스콘·콘크리트등의 타설 없이도 인조잔디 포설에 무리가 없음을 알 수 있었다.

다만 점질성 토양이나 배수 불량지역등에는 맹암거 시설은 필수적이다.

이러한 기층변화가 없는 기층조성을 위하여 지역에 따라 다른점이 있으나 일반적으로 노상토 50㎝에 다짐도 ±95％, 최적함수비 ±2％, 쇄석층 10∼25cm 위에 석분3㎝를 다짐도 ±95％, 최적함수비 ±2％를 적용하여 기층조성이 가능하게 하였다.

짧은 시간에 폭우등의 문제는 운동장 기준의 평활도(0.5∼0.8％)에 따라 측구를 통한 배수가 원활하도록 하여 준다.

2. 폐타이어 칩을 이용한 충격 흡수층인 완충층 형성

천연잔디구장과 거의 같은 완충층 형성을 위하여 다년간 실험한 뒤에 본 고안의 방법을 얻을 수 있었다. 즉, 인조잔디 속에 폐타이어 칩을 충진 시켜 천연잔디운동장(월드컵)의 완충층과 가깝도록 하였다.

발포고무 10㎜ 두께로 사용하던 종래방법에서는 상징적으로 다목적화 하려는운동장에서 경기 목적과 관계없이 사용하여 왔으나 이러한 방법은 그 결함과도 관계없이 축구전용구장에서 생각해볼 수도 없는 일이다.

본 고안은 잔디 밑의 패드가 아니라 잔디 술 속에 폐타이어 칩을 충진시켜 경기장에서의 완충층 탄성도를 조절할 수 있는 좋은 점과 반영구적으로 고른 완충층 역할을 할 수 있다는 좋은 점이있다. 뿐만 아니라 넘어졌을 때나 태클 시에도 찰과상 또는 발목 겹 지르기, 무릎 관절의 부담 줄이기 등에 탁월한 효과를 얻을 수 있어 이러한 점은 천연잔디 구장보다 우수할 수 있다.

특히, 필라멘트사를 이용하여 저층의 폐타이어 칩의 유동성을 억제하여주며 필라멘트사 55㎜와 P.P 직모사 60㎜ 중간의 폐타이어 충진층은 외부의 가압에 의하여 자유로운 이동이 가능하여 마찰계수의 조절로 작용과 반작용의 효과를 극대화할 수 있다.

3. 인조잔디의 개량

고안자의 고안에 필요한 인조잔디는 중요한 역할을 하고있다.

고안에 필요한 완충층 형성은 잔디의 술 길이만 60㎜ 정도로 길게 하면 가능하다 할 수 있겠으나 직모 P.P 60㎜로만 할 때는 외부의 가압 특히 과격한 경기인 축구에서 깊은 태클이 있을 시에는 인조잔디 밑부분까지 그 힘이 다다를 수 있어 잔디 속에 충진된 폐타이어 1.7∼2㎜ 칩들이 불규칙적으로 흩어져 고른 완충층을 형성할 수 없으며 이로 인한 볼의 불규칙 반작용 (바운드)과 경기자의 불편을 크게 할 수 있다.

고안자는 이러한 것을 해결하기 위하여 폐타이어 칩 유동성을 억제하는 방안으로 P.P로 된 잔디 술 60㎜의 술과 술 사이에 가늘고 질긴 필라멘트사 14∼16개의 원사를 수세미형태로 얼기설기하게 제직 하는 방안으로 고안하여 소기의 목적을 달성하였다.

이 과정에서 과학적인 방안은 잔디 술 55㎜의 필라멘트 위와 P.P로 된 잔디 술 직모 60㎜ 사이에 있는 폐타이어 칩은 경기자의 가압에 의하여 자유로이 유동할 수 있어 천연잔디구장의 효능을 따를 수 있게 하는 잔디의 개량을 이루었다.

천연잔디축구 운동장의 완충층 형성을 위하여는 고안자의 잔디 술 길이가 가장 이상적으로 사료된다.

도 1.은 본 고안의 일 실시에 따른 인조잔디 구조체의 부분 절결 사시도

도 2.는 도 1의 1-1 선을 따라 취한 종 단면도

도 3.은 인조잔디 바닥의 뒷면

(일시에 많은 양의 물이 빠질 수 있도록 한 구멍)

도 4.는 도 1의 A부분의 확대 단면도

도 5.는 기존의 인조잔디운동장의 구조체 종단면도

1. 본 고안에 따르면 기층변화가 없도록 하는 과제를 성균관대학교 공과대학 지반공학연구실에 의뢰하여 여러 가지 시험하여 본 결과, 본 고안에 적합한 기층변화가 없도록 한 기층(1)을 형성할 수 있었으며 이러한 기층은 고안자의 창안에 따라 흙 위에 직접 접착제 없이 인조잔디를 포설하는 방법에 부합할 수 있었다.

흙 위에 직접 포설할 수 있는 잔디는 잔디 폭을 최대로 하여 폭 이음수를 최소화할 수 있으며 잔디와 잔디 폭을 연결하는 방식은 잔디 폭 밑에 40㎝의 폭 이음용 테이프(Joint Tape)를 이용하여 폭을 연결하며 운동장 만한 큰 멍석 같은 인조잔디가 된다. 조그만 인조잔디 조각은 외부의 가압에 의하여 움직일 수 있으나 넓은 운동장 같은 인조잔디 속에 충진 된 20Kg/㎡ 의 폐타이어 칩의 고른 하중과 인조잔디 자체의 무게 그리고 인조잔디 바닥의 조직과 흙이 밀착되면 기계의 힘 없이는 움직일 수 없다.

비가 오거나 물을 뿌린 후엔 흙과 잔디의 마찰계수를 매우 높게 만들어 사람만의 힘으로는 움직이지 못한다.

따라서 본 고안은 흙 위에 접착제 사용 없이 직접 인조잔디를 포설할 수 있었다.

2. 본 고안에 따르면 폐타이어 칩(4)을 이용한 충격 흡수층 완충층 형성을 얻기 위하여 폐타이어를 잘게 부순(칩) 크기 3㎜ 또는 2.5㎜ 와 2㎜, 1.5㎜를 각각 현장을 통하여 실험하여 보았다. 입자가 큰 것은 폐타이어의 담합이 잘 형성되지 못하여 잔디 속의 충진 상태가 불량하고 또 고무칩의 이동이 너무 심하여 차례로 실험하였고 입자가 작은 1.5㎜ 이하는 작업의 불량 및 바람등에 의한 소실내지는 침수 되었을 때 물에 뜨는 현상이 생겨 적합치 아니하였음을 확인하였다.

고안에서 사용하는 폐타이어 칩 1.7∼2㎜는 필라멘트 고무 칩 유동억제지역내에도 고무 칩 충진이 자유로웠고 성능도 우수하였다.

폐타이어를 분쇄한 알갱이(칩)는 폐타이어를 재활용한다는 뜻에서도 크게 환영할만하며 고무입자를 생산하는 (E.P.D.M) 탄성고무 1.7∼2㎜ 의 가격의 약 8분의 1의 가격으로 할 수 있으며 고무의 우수성은 폐타이어 칩이 좋다.

3. 본 고안을 완성케 하는 데는 개량된 인조잔디가 필요하였다.

특히 충격 흡수층을 필요로 하는 완충층 형성에 있어 기존에 사용하던 인조잔디 술 25㎜는 고무 칩 자체 안정성이 없어 절대 불가하였고 40㎜, 50㎜ 등도 실험결과 기대치에 미치지 못하였다.

즉 천연잔디 층에서 요구되는 완충층을 유지하는 데는 본 고안에서 나타내는인조자디 술(5)의 길이 60㎜가 가장 이상적 이였으며 인조잔디 술이 더 길면 폐타이어 칩의 소요가 필요 없이 소모됨은 물론 너무 탄성도가 낮아져서 경기자의 활동을 저하시키는 원인이 되었다.

한편 원사 시험에서는 현재의 P.P대신 나이론 사를 사용하였을 시 경기자가 불편함은 불론 원사가 가늘어서 천연잔디 감각과 많이 다르고 폐타이어 칩의 형태 안정성에도 불안하였다.

고안자의 인조잔디의 소재 선택은 비교적 술의 형태가 넙적한 P.P(폴리프로필렌)는 천연잔디에 가깝고 살갗에 직접 닿을 때에도 부드럽고 겨울철에도 나이론과 같이 빳빳하지 아니하고 부드러워 마음 놓고 경기자가 경기할 수 있도록 안정감을 주었다. 오래 사용할수록 천연잔디구장과 같은 형태로 사용할 수 있다.

그러나 P.P 직모 60㎜로만 사용하였던 바, 경기자의 이동 시 특히 급정지 심한 태클에 의한 밀림이 있을 시에는 인조잔디 밑면에 있는 폐타이어 층까지 이동할 수 있어 완충층의 형성이 불안하게 되며 이러한 현상이 자주 일어날 경우 완충층의 불안정성으로 경기장의 안정성이 현저하게 떨어진다.

이를 보완하기 위하여 여러 가지 방법을 강구하여 보았으나 좋은 방법이 없던 중 예전에 사용하던 수세미가 생각나서 그 모양에 가까운 원사와 제직 방법을 오랫동안 강구하였었다.

결국 가늘고 질긴 (약간 빳빳하도록 하였음) 필라멘트사를 열을 가하여 얼기설기 늘여 놓은 상태 같게 하는 방식으로 잔디 술 길이 55㎜로 제직하였다.

제직 방법은 P.P사 60㎜ 사이사이에 55㎜의 필라멘트사 14∼16개가 끼어 있도록 얼기설기 한 모양으로 제직 하여 이 필라멘트 구간에 들어가 있는 폐타이어 칩을 붙들고 있는 역할을 하여 저층의 고무칩 형성층의 유동을 억제하여주는 역할을 하여 줄 수 있었다.

이러한 인조잔디의 부분적인 역할은 경기자의 경기 감 향상에 큰 효험을 주었다. 즉 고무칩의 유동성을 억제하고 있는 55㎜정도의 필라멘트층 위의 고무 칩은 P.P로 된 잔디 술 60㎜ 안에서 경기자의 가압자에 의하여 자유로이 이동될 수 있어, 급정지, 역회전, 태클시에 발목보호와 무릎등의 무리한 힘이 가하지 아니하도록 도와주는 효과적인 역할은 작용·반작용의 효능은 천연잔디 운동장을 능가할 수도 있다.

이러한 좋은 결과는 인조잔디의 개량의 효과다.

4. 부분보수가 간편하고 유지관리가 매우 간단·간편하고 유지비 또한 청결 유지비 정도만 필요하며 하자 발생이 없으며 필요에 따라 부분보수(인조잔디교체)가 간편하여 운동장을 다른 장소로 옮겨 시공하는 것도 용이하다.

천연잔디 운동장 같은 효능으로 연중무휴 전천후 운동장으로 사용할 수 있으며 관리 방법에 따라 반영구적 축구장으로 사용 가능하다.

고안자의 고안 목적은 천연잔디 축구장과 가장 가까운 인조잔디축구전용구장을 달성하는 것이었다. 고안의 목적과 같이 천연잔디구장과 같은 축구전용인조잔디 운동장을 이룰 수 있었다.

즉, 인조잔디 축구장의 취약점인 화상 및 발목부상의 예방, 급정지와 역회전의 자유로운 몸 동작을 조성할 수 있었으며 잔디구장의 하자발생예방, 유지관리의 어려운 점과 과다한 하자보수비등의 문제를 해소하는 효과를 얻었다. 경제적인 면은 고사하더라도 천연잔디 축구장과 가장 가까운 축구전용 인조잔디 운동장을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 기층의 변화가 없도록 한 쇄석다짐층 흙위에 접착제 사용없이 포설된 인조잔디의 술(Pile)속에 채움물(페타이어 알갱이 또는 Rubbr Chip)의 고른 하중을 이용하여 인조잔디의 움직임이 없도록 한 인조잔디의 표층.
2. 1.2mm-1.5mm 크기로 페타이어를 파쇄한 고무알갱이로 운동장에 포설된 인조잔디의 직모로된 술 30mm-60mm과 술 사이에 13-16개의 가늘고 질긴 꼽술한 필라민트사로 직모로된 인조잔디의 술 길이의 5분의 4길이인 26mm-50mm를 주기적으로 함께 제직하여 필라민트길이 만큼에 충진된(Filled) 고무 알갱이가 경기자의 가압 시에도 고무알갱이의 이동을 억제 시켜 반영구적으로 고른 탄성도 를 유지할 수 있도록 한 탄성층
3. 완충층 형성 및 효능을 위한 인조잔디의 개발

   폐타이어 칩을 이용한 유동성을 억제하는 층의 필라멘트사 인조잔디 층과 고무 칩의 유동성을 할 수 있도록 한 P.P(폴리프로필렌)사의 직모 형태의 조직을 결합한 인조잔디.