KR200386395Y1 - 제오라이트 호안블록 - Google Patents

Abstract

본 고안은 식물의 생육을 가능케 하여 자연생태환경을 보전하기 위한 호안 블록에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 호안 블록을 천연 제오라이트로 구성하여 제오라이트가 보유하는 다양한 물리 화학적 기능을 통해 우수한 수질 정화는 물론 식생조건을 유지할 수 있도록 하여 보다 환경 친화적인 기능을 가질 수 있도록 한 제오라이트 호안 블록에 관한 것이다.

Description

제오라이트 호안블록{Zeolite Revetment block}

본 고안은 식물의 생육을 가능케 하여 자연생태환경을 보전하기 위한 호안 블록에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 호안 블록을 천연 제오라이트로 구성하여 제오라이트가 보유하는 다양한 물리 화학적 기능을 통해 우수한 수질 정화는 물론 식생조건을 유지할 수 있도록 하여 보다 환경 친화적인 기능을 가질 수 있도록 한 제오라이트 호안블록에 관한 것이다.

우리나라의 경우 하천의 호안이나 도로의 절개지 등은 토양안정과 경사면보호라는 측면을 최우선으로 중요시하여 콘크리트 옹벽이나 콘크리트 블록을 이용하여 구축한 토목구조물이 주류를 이루어 왔다.

이와 같은 콘크리트구조의 토목구조물은 도회경관을 해칠 뿐만 아니라 생태계의 파괴가 일어나고, 특히 하천 제방을 기존 콘크리트 제품으로 시공한 경우 식물의 정착이 어렵고 물고기나 수서곤충 등의 생육환경이 조성되기 어려워 매우 단조로운 환경이 조성되며, 이에 따라서 하천의 물이 자연정화 작용을 거치지 못하므로 수질오염이 가속화되었다.

이를 해결하기 위한 여러 가지 방안이 모색되었는데, 자연재료와 식생을 위주로 한 유럽식의 하천공법이 90년대 중반에 도입되었으나 여름에 장마가 집중되는 우리나라의 기후에서는 제방의 보호에 문제점이 많아 홍수에 대한 문제가 없는 지역에 제한적으로 밖에는 사용되지 못하는 실정이다.

한편으로, 종래 콘크리트 호안블록에 일부 공간을 만들어 식물이 식재되도록 한 콘크리트 호안블록이 출시되고 있으나, 개구된 부분에 한정적으로만 식물이 생육가능하며, 자연생태복원의 한계성을 나타내고 있다.

최근에 이르러 전면에 물과 공기가 통과되고 식물의 식재가 가능한 다공성 콘크리트 식재블록의 개발과 보급으로 제방의 보호와 생태복원의 두가지 과제를 모두 해결할 수 있는 방안이 모색되고 있다.

이러한 기존의 콘크리트제 다공성 식재블록의 경우 물과 공기가 투과될 수 있고 식물의 뿌리가 내려 정착될 수 있으므로 생태적으로 다양한 환경이 조성될 수 있는 장점을 가지고 있다.

그러나, 이 역시 pH를 중화시키는 등의 노력을 통하여 어느 정도 중성에 가깝도록 하고는 있으나, 골재의 결합재로서 시멘트를 사용하고 있기 때문에 결국 콘크리트의 문제점 즉 콘크리트는 토양과는 달리 공극이 적고 알칼리성이 강하며, 수분 및 비료성분을 축적할 수 없기 때문에 자연의 흙보다는 생태계에 불리할 수밖에 없으며, 완벽한 개념의 자연하천 복원의 목표를 달성하기에 어려움이 있다.

본 고안은 상기와 같은 기존의 콘크리트제 블록에서 기인될 수 있는 제반 악영향과 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로,

호안 블록 자체를 제오라이트 소재로 구성토록 하여 제오라이트가 보유하는 다양한 물리 화학적 기능을 통해 우수한 수질 정화는 물론 식생조건을 유지할 수 있도록 하여 보다 환경 친화적인 기능을 가질 수 있는 호안 블록을 제공함에 목적이 있는 것이며,

이하 첨부되는 도면에 의거하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안이 적용되는 호안블록의 일 구성 예를 보이는 사시도로서,

본 고안은 천연 제오라이트를 소재로 하여 호안블록(10)을 구성토록 한 것이다.

통상적으로 제오라이트(Zeolite)는 장석(feldspar)류 광물의 일종으로서 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물(水化物)인 광물의 총칭을 말하며, 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하고, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있기 때문에 다른 미립물질을 흡착할 수가 있어 흡착제로 사용하거나 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로 사용하기도 한다.

또한 제오라이트는 내부에 있는 나노 크기의 세공 속에 보통 물분자들이 가득 채우고 있는데 이 광석을 가열하면 내포된 물분자가 증발하여 수증기를 발생하는 것으로 미세한 다공질의 암석으로 물리적 흡착력(질소, 인산 가리 등 각 90~95%)과 화학적 양이온 치환작용(70~140meq/100g)이 뛰어나 수분 외 다른 물질, gas등을 20배까지 흡수, 흡착하여 보관하고 있다가 서서히 배출하는 특이한 능력과 습도 조절 및 탈취의 특성을 나타내며 특히 중금속의 경우 수은, 아연, 카드뮴 등을 잘 흡착하며 암모니아에 대한 선택적 흡착성을 갖는 것이며, 제오라이트 원적외선 방사능력은 황토. 맥반석에 필적하는 0.93이기 때문에 원적외선 방사소재로서의 용도 등 다양한 용도를 개발 사용되어 지는 것으로, 제오라이트의 용도를 좀 더 구체적으로 알아보면 다음과 같다.

1.이온 교환제

제오라이트 세공 속에 존재하는 양이온들은 수용액 중에서 다른 여러 가지 금속 및 유기 양이온으로 용이하게 교환되므로 이러한 성질을 이용하여 물 속의 칼슘(Ca2+)과 마그네슘(Mg2+)을 소디움(Na+) 이온으로 교환시켜 주어 경수(hard water)를 연수(soft water)로 변환시켜주는데 널리 사용되고 있다.

이러한 목적으로 제오라이트는 합성세제의 40~50%를 차지하는 첨가제 즉, 빌더(builder)로 사용되고 있다.

특히 유기물로 된 기존의 이온교환수지는 핵발전소에서 방출되는 세슘(Cs-137)과 스트론튬(Sr-90)등 방사성 동위원소에서 발생되는 방사능에 의해 쉽게 분해가 되나 제오라이트는 장석(feldspar)류의 돌과 같은 성분 이므로 방사능에 의해서도 기능과 구조가 손상되지 않는다.

따라서 제오라이트는 핵폐기물을 제거하는데도 사용되는 등 양이온 교환제로 널리 사용되고 있다.

2. 촉매

제오라이트의 양이온을 양성자(H+)로 교환시켜 얻은 제오라이트는 98% 황산의 산성도와 유사한 강한 산성을 지닌 고체산이 된다. 한편 황산은 300℃이상의 고온에서 쉽게 분해되지만 제오라이트 고체산은 800~900℃ 이상의 높은 온도에서도 견뎌낸다

이처럼 강한 산성과 고온에서의 안정성으로 말미암아 제오라이트는 원유를 절단하여 가솔린 등 작은 탄화 수소 분자를 생성하는 크래킹 촉매 등 다양한 반응의 산촉매로 활발하게 쓰이고 있다. 그 밖에도 제오라이트 세공 내부에 미세한 금속 나노입자들을 내포시켜 이들을 이용한 다양한 촉매 반응도 널리 이용되고 있다.

특히 제오라이트 세공 속의 표면적은 보통 1000㎡/g에 이르며 이렇게 넓은 표면적은 활성점(active site)을 넓은 면적에 분포시키는데 매우 유리하여 제오라이트를 유용한 촉매로 사용하는데 크게 기여하고 있다.

또한 제오라이트 세공 속으로 들어갈 수 있는 분자들만이 선택적으로 반응하고 또한 세공 속에서 생성된 분자들 중 세공 밖으로 빠져 나온 분자들만이 생성물로 얻어지므로 제오라이트 크기 선택적(size slective) 또는 형상선택적(shape selective)인 흥미로운 촉매 반응을 일으키고 있다.

3.흡착제 및 탈수제

한편 제오라이트를 고온에서 진공 탈수시키면 세공 내에 세공입구를 통과할 수 있는 다양한 분자들을 흡착 시킬 수 있게 되는데 1000㎡/g에 이르는 내부의 넓은 표면을 이용한 흡착제로서도 활발히 사용되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 기능과 효과를 보유하고 있는 천연의 제오라이트를 직접 재단하여 블록으로 구성하거나 또는 일정 메쉬로 분쇄한 상태에서 소정의 결합제와 혼합한 상태에서 금형을 통해 사출 성형하는 방식으로 구성할 수 도 있는 것으로 특정의 것으로 한정되지는 않는다.

이상과 같이 제오라이트로 구성되는 호안블록(10)은 접촉되고 있는 호안의 토양 산성화를 방지할 수 있을 뿐 아니라 미세한 다공질의 암석으로 물리적 흡착력(질소, 인산 가리 등 각 90~95%)과 화학적 양이온 치환작용(70~140meq/100g)이 뛰어나고 다공성의 구조적 특성에 의해 물과 공기가 자유롭게 통과할 수 있고 식재에 필요한양분과 뿌리가 침입할 수 있으며 공극이 많아 외부 표면에 미생물을 부착시킬 수 있는 것이어서 부착된 미생물을 이용하여 수처리 즉 수질 정화의 기능을 발휘하게 되는 것이다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상과 같은 본 고안은 호안 블록 자체를 제오라이트 소재로 구성함으로써 제오라이트가 보유하는 다양한 물리 화학적 기능을 통해 우수한 수질 정화는 물론 식생조건을 유지할 수 있도록 하여 보다 환경 친화적인 기능을 가질 수 있는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 고안이 적용된 호안블록의 일 구성 예를 보이는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 호안블록

Claims (1)

1. 천연 제오라이트를 소재로 하여 호안블록(10)을 구성토록 함을 특징으로 하는 제오라이트 호안 블록.