KR20120048361A

KR20120048361A - 조립식 주택

Info

Publication number: KR20120048361A
Application number: KR1020100109959A
Authority: KR
Inventors: 탁승호
Original assignee: 탁승호
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-15

Abstract

본 발명은 단층, 2층/3층 등 단독주택의 건물을 전문도구나 전문기술 없이 누구나 쉽고 신속하게 조립하여, 매우 저렴한 비용으로 건물을 건축할 수 있도록 몇개 핵심구성 부품을 공장에서 대량생산하여 현장에서 조립하도록 한 것이다. 파이프 프레임, W-링, Q-프로파일, 특수코팅 공정 외벽 철판, 멀티레이어 단열, 방화, 견고한 내부 블록 등으로 구성된 구조의 샌드위치 팬널과 천정, 지붕, 온돌바닥 등으로 조립주택을 저렴한 비용으로 건축할 수 있도록 한 것이다.

Description

조립식 주택{(Pre-casting fast and easy assembly low cost house}

본 발명은 미리 설계하여 도면대로 대량생산한 기본 골격(프레임) 파이프와 W-링과 Q-프로파일, 멀티레이어 샌드위치판넬 등을 조립하여, 비전문가 누구나 특별한 도구나 연장이 없이 신속하고 저렴하게 건물을 건축하기 위한 것으로 Fast & Easy Assembly Low cost Pre-Casting 의 첫자 약자로 FEALPC라 부른다.

FEALPC는 파이프프레임을 수직으로 세우고 바퀴살(휠) 형태의 링과 1/4 분할 알미늄 등 Q-프로파일 기둥을 조립하고, Q-프로파일에 샌드위치판넬 내부의 최소한 2개 볼트로 벽을 조립하고, 바닥, 천정 등을 특수한 도구나 연장 없이 레고블록보다 쉽게신속하고 견고하게 조립하여 건물을 조립할 수 있도록 한 것이다.

건물을 건축하려면 설계 도면에 따라, 기초를 시공하고, 시멘트와 철근이나 목재로 기둥을 세우는 등 공정 절차에 따라, 오랜 기간이 소요되고 각 공정별 인력과 비용이 필요하다. 시멘트 양생 후, 시멘트가 굳을 때까지의 최소한의 시간과 공정이 필요하기 때문에 전문가에 의해서 건축하는데 최소한 수십일 이상 몇 달의 기간이 소요된다.

공정 절차에 따라 순차적으로 건축자재를 건축현장에 운반하고 현장에서 가공하여 외장 및 내장 공정에 따라 숙련공이 작업하는 등의 절차와 때문에 공정별로 숙련공이나 전문인력의 필요하고, 각 공정별 순서와 소요시간 때문에 막대한 시간과 인력이 필요한 만큼 비용이 소요될 수밖에 없다.

이러한 문제들을 해결하기 위하여 미리 공장에서 생산한 자재를 현장에서 조립하는 PC공법으로, 여러 건축현장에서 다양한 방법으로 적용하고 있으나, PC공법도 건축의 공정별 각 전문가만이 건축할 수 있을 뿐 비전문가 즉 일반인들은 주택용 건물을 건축하기 어렵다.

본 발명은 상하수도와 같은 하부구조를 제외하고, 정화조 물탱크 등 기초공사 포함하여, 건축할 건물의 기본 프레임 파이프를 건설현장에서 특수한 도구나 연장없이 신속하게 조립하여, 비전문가 즉, 일반인이 100평방미터 크기의 건물을 조립하는데 몇 시간 내에 가능하도록 한 것이다.

파이프 프레임 기반에 W-링과 Q-프로파일 기둥 기본구조와 맞물려 견고하게 벽을 형성하는 샌드위치 판넬을 벽체 내부 최소 2개의 볼트로 조립하는데 불과 몇분이면 가능하기 때문에 불과 몇 시간 내에 거물을 조립할 수 있다. 벽체뿐만이 아니라 바닥, 천정 및 창문, 문을 포함한 싱크대, 세면대, 목욕조 등의 실내 각 기능을 미리 준비하여 세트로 공급된 자재를 순차적으로 조립할 수 있다. 건물의 각 세부 기능별 구조가 단열, 내화, 방음, 내 충격, 내 환경성을 갖고 기존 건축물보다 장기간 사용할 수 있는 견고한 주택을 비전문가가 특별한 도구 없이 간단하게 조립하는 방식으로 신속하고 저가격으로 건축할 수 있다.

기본 구조: 도1과 같이 철제 파이프 프레임으로 기본골격을 구성하고, 철제파이프와 Q-Profile(이하 Q-프로파일이라 부른다 2A, 3A)의 간격을 유지시키고 하중이나 충격으로부터 견딜 수 있게 결합시켜 주는 W-Ring(이하 W-링 이라 부른다 3B)으로 1개 이상의 벽면을 구성할 수 있다.

Q-프로파일이 샌드위치 판넬(도9)의 4측면(9D)을 한 측면당 3면을 감싼 상태로 요철구조로 맞물려 조립하는 구조, 즉, 도5와 같이 Q-프로파일을 4개 구성한 8각형 기둥 중 1개의 Q-프로파일의 3면(5D, 5E, 5F)이 샌드위치 판넬의 1개 측면 3면(5G,5H,5I)을 감싸여진 상태로, 샌드위치 판넬 내부 고정장치(5A, 5B)의 볼트를 판넷 실내측 구멍(5K)에 6각렌찌(5L)를 넣고, 시계방향으로 회전하면, 도6의 6B와 같이 고정장치가 지렛대 구조로 Q-프로파일의 홈레일(5J) 내부에서 5B, 6B와 같이 고정되어 샌드위치판넬이 Q-프로파일과 견고하게 조립되기 때문에 외부의 강한 충격에 견딜 수 있다.

이러한 구조의 조립식 주택을 각 부품별로 미리 생산해 두었다가 건설현장에서 적은 인력으로 신속하고 건축하여 저렴한 가격으로 구현하여 기존 주택 건설의 막대한 비용 장기간 공정 문제 등을 해결한 것이다.

예를 들어 한옥 건축물의 경우 주춧돌 위에 기둥을 세우고 기둥과 다른 기둥을 수평으로 결합시킨 대들보와 서까래에 의해 상호 보완적으로 견고한 한옥이 세워진다. 콘크리트 건물의 경우, 시멘트와 철근으로 양생한 기둥으로 건물을 골격을 구성하고 벽돌을 쌓아 벽을 세우기도 한다.

기존 건축물의 이러한 구조물 대신에 가느다란(예를 들어 도15와 같이, 직경이 50mm 정도로 작은) 파이프로 골격 프레임(Frame)을 조립하고, 기본 골격에 20Cm 정도 두께의 샌드위치 판넬을 벽으로 고정시키기 위한 Q-프로파일과 직경을 맞추고 1개의 기둥에 다수개의 벽면을 조립하기 위한 W-링을 구성하여 조립식으로 건물을 신속하고 정밀도를 높여 건축하도록 한 것이다. 간단하고 신속하게 조립하는 구조이지만 오히려 기존 주택건설방식으로 건축하는 것보다 백배 이상 빠르고 1/10 이하의 인력으로 건축하기 때문에 저렴한 비용으로 건물 건축이 가능하다.

근대 건물을 건축하는데 가장 보편적이고 경제적인 방법이 시멘트 몰탈양생기법으로 알려져 있다. 고층건물의 경우 H빔을 사용하여 건축하기도 하고, 2층이나 3층등 주거용 단독주택은 목재를 톱으로 자르고 조립하여 건축하기도 한다. 이러한 대부분의 건물 건축방식은 각 부문별 전문가들이 각 공정별로 일정한 시간이 필요하기 때문에 건물을 건축하는데 오랜 기간이 필요하며 이러한 공정별 시간이 소요비용에 비례하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 PC공법이 있는데, 일부 공정에 필요한 모듈의 제작을 미리 만들어서 현장조립을 할 뿐, 각 공정별로 전문가들이 투입되는 것에는 큰 차이가 없다. 구체적인 예를 들어보면, 샌드위치 판넬을 공장에서 대량생산하여 집을 건축하는 경우 땅을 파고 시멘트로 기초공사를 하여 시멘트가 완전히 굳을 때까지 기다린 후, H빔 프레임을 세우고 샌드위치판넬을 조립하고 바닥, 천정 등 내장공사를 하는 등의 각 공정별로 기능공들이 투입되어 한 공정이 마쳐야만 다음 공정을 진행하는 순차적 건축방식이 불가피하여 미리 샌드위치 판넬을 대량생산한 것을 사용해도 막대한 비용이 소요되었고 만은 인력과 장기간의 공정이 필요했다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해서 대량생산된 파이프와 W-링, Q-프로파일을 기본 골격구조로 사용하기 때문에 설계된 도면 치수의 길이대로 자른것을 현장에서 연결장치를 통해 수십분 내(100평방미터 경우)로 조립하고, 조립시 W-링을 삽입하여 수직 추와 수평조절용 호스와 눈금자를 내장하고, W-링에 Q-프로파일을 조립하여 프레임을 완성하고, Q-프로파일에 미리 제작된 샌드위치 판넬을 볼트 2개를 조여 조립하여 1시간 이내로 벽을 조립하고, 바닥 및 천정도 각 공정별로 1시간 이내로 조립하되 미리 준비된 각 유틸리티(전기, 수도 등) 파이프을 샌드위치판넬 벽의 유틸리티 배관과 단순 조립하는 공정으로 신속하게 결합하여 4시간 이내에 100평방 미터의 집의 기본구조를 신속하고 정밀하게 누구나 건축할 수 있도록 한 것이다.

Q-프로파일은 Quater: 4분의 1이란 뜻, Quick assembly 빠르게 조립한다는 뜻과, Quadrate: 일치시키다, Qualified 조건에 맞춘다, Quality 일정한 품질로 건축한다는 뜻을 복합적으로 함축한 의미의 약어로 사용한 것이다.

건축 현장에서 간단하고 신속하게 조립할 수 있는 구조의 Q-프로파일, W-링 등 각 모듈을 공장에서 미리 생산하여, 기존 건축보다 수십분의 1 기간, 즉 하루 이내에 완성된 건물을 건축하도록 건물의 각 모듈을 공장에서 대량생산하여 현장에서 비전문가도 간단히 조립하여 건축시간을 단축하고 비용을 절감하되 기존 건축보다 오히려 견고한 구조로 건물을 건축할 수 있다.

건물의 기본 크기와 구조를 기반으로 건축면적과 구조를 자유롭게 확장할 수 있도록 모듈화하되 샌드위치판넬 외벽 철판을 특수가공하여 어떠한 환경에서도 부식하거나 산화되지 않고 장기간 사용하며, 내부구조를 허니컴 블록 벽돌구조로 일반 벽돌건물과 같이 견고한 구조가 되도록 했고, 허니컴 단열재, 방음재 충진 구조로 화재가 발생해도 샌드위치판넬에 의해 화재가 번지지않고, 방음 단열의 효과는 높도록 구성했으며, 샌드위치판넬의 측면 요철 철판으로 일종의 철판 박스 외관으로 양 철판이 격리되는 것을 방지하는 결합구조로 기존의 어떠한 건축물 벽보다 견고한 구조로 단열, 방습, 방충, 내구성, 내환경성, 내식성을 가지며, 이러한 샌드위치판넬의 4측면을 Q-프로파일로 한 벽 측면 당 3개 면을 감싼 상태로 조립하여 건물이 완성되면 기존 어떠한 건축물보다 오히려 견고한 구조가 형성될 수 있다. 각 샌드위치판넬 벽 및 문, 창문, 모듈과 바닥, 천정, 싱크대, 화장실 등을 공장에서 미리 대량 생산하여 현장에서 비전문가 누구나 조립도면을 보며 저렴한 비용으로 하루이내에 건축할 수 있다.

건축할 땅을 일정 깊이로 파고, 밑면에 파이프 프레임을 설치하고 그 위에 물탱크, 정화조 등 여러 종류의 플라스틱/FRP/법랑 철 탱크를 상하수도관과 연결하고 각 탱크를 흙으로 묻거나 경화제로 섞은 흙으로 매립하고, 그 위에 파이프 프레임과 바닥온돌 사방연속 모듈을 조립하고 보일러와 연결한다.

지면보다 낮게 땅을 파내고 본 발명의 조립식 주택을 시공할 때, 4 기둥 밑면 파이프 프레임의 W-링에 호스나 파이프를 연결하고 물을 채우고, 그 위에 물의 높이를 확인할 수 있는 눈금이 있는 수평측정장치(1B)를 W-링의 한 공간에 내장시킨 채 조립한다. 건축 당시에 수평을 유지시켜 건축을 한 이후에도 비가오거나 지진 등에 의해 지반의 한쪽이 침식되어 수평균형이 맞지않는 경우 도1 1B 각 기둥의 눈금에서 벗어난 0점 기준 높이 예를 들어 좌측 앞 기둥이 침식되어 +2로 수평을 벗어난 경우 도1의 1A를 시계반대방향으로 조절하면 높이가 올라가서 0점에 맞추어 건물의 기울어짐을 미세조정할 수 있다.

상하측 기둥의 내부 W-링에 추를 매달은 실(1D)을 고정시킨 수직측정장치 (1C)를 설치하여 기둥이 수직으로 조립되도록 하여 건물의 기울어짐을 조절하고 시간이 경과한 후 수직여부를 확인하여 다시 조절할 수 있다.

천정에는 도면으로는 표시하지 않았으나, 조명기구, 환기구 등을 내장하거나매립식 냉난방 장치도 매립할 수 있도록, 미리 프레스나 레이저로 가공하여 조립한다.

천정위에 사람이 올라가서 활동할 수 있는 구조와 아닌 두 구조를 선택하도록 하여 시공하는데, 지붕이 있을 경우와 없을 경우도 구분하여 시공한다. 지붕이 있도록 설계된 주택의 경우 법랑/무기유리질코팅 철판으로 만든 샌드위치 판넬에 태양열 집열판과 태양전지판을 추가하여 조립할 수도 있다.

도1은 파이프 프레임에 W-링과 Q-프로파일을 조립한 예로 수평시공 및 건축 후 장기간 경과 후 수평 수직 미세확인 및 조절장치 포함한 예.
도2는 파이프프레임에 Q-프로파일을 결합하기 위해 W-링을 조합한 상세구조 및 수평, 수직조절 상세구조
도3은 Q-프로파일에 W-링을 조합하기 전 각 모듈과 조립한 투시도의 예
도4는 프레임파이프와 유틸리티(전기, 수도 등) 파이프와 수면 레벨 배관 예
도5는 Q-프로파일과 멀티레이어 허니컴 블록 샌드위치 판넬벽의 조립 결속장치 세부 단면도
도6은 허니컴 단열재 블록 샌드위치 판넬 벽 구조의 일례
도7은 멀티 레이어 단열층 및 허니컴 블록과 목재프레임 샌드위치 판넬 세부구조
도8은 샌드위치판넬 철판 IH 자체발열 무기유리질/법랑 코팅 방법
도9는 샌드위치판넬 내외 벽 철판 분리방지구조와 측면 철판 구조
도10은 다층(Multi layer) 단열 허니컴(Honeycomb)구조와 허니컴 블록 내부구조
도11은 창호, 아웃렛 전기배선 파이프, 차단기 등을 내장한 샌드위치 판넬을 Q-프로파일과 W-링과 결합한 예
도12-1은 샌드위치 판넬의 벽에 출입문과 현관 조명, 인터폰, 검침원 확인용 전력량계, 검침용 수도미터 등을 구성한 예
도12-2는 나무판자 모양의 샌드위치 판넬의 벽에 출입문을 시공한 다른 실시예
도13은 기본 샌드위치 판넬의 두 실시 예
도14는 온돌파이프 바닥체와 온돌파이프 사방연결 구조
도15는 Q-프로파일과 벽두께 상관관계 단면구조 W-링 단면구조 일례
도16은 파이프 프레임에 W-링과 Q-프로파일을 조립 평면도 한 주택의 예
도17은 도16의 측면도 일예와 지하 물탱크 및 정화조 등의 일례
도18은 도15의 정면도 물탱크와 온수탱크의 예
도19는 무기유리질/법랑 코팅 조립식 주택의 일례
도20는 도19 주택에 태양열 집열판과 태양전지를 추가한 예
도21은 19에 소형 풍력발전기를 추가한 예

본 발명은 다음과 같은 각 부분 및 기능별 실시예로 구체적으로 구성된다.

Q-프로파일 구조: Q-프로파일은 영어 단어 여러 개의 첫 글자를 하나로 함축한 의미, 즉, "Quater": 4분의 1이란 의미로, 벽 기둥을 4등분 하여, "Quality" 일정한 품질로 "Quick assembly"; 빠르게 조립한다는 뜻과, "Qualified" 조건에 맞추어 "Quadrate": 일치시킨다 등 복합적인 약어로 여러 의미를 함축하고 있듯이 본 발명의 핵심역할을 한다.

즉 도3과 같이 프레임 파이프(3C)와 W-링(3B)과 Q-프로파일(3A)이 1/4 기둥으로 조립되고 도5와 같이 샌드위치판넬 내부의 고정장치(5A) 볼트(5M)를 6각 렌찌(5L)로 조이면 고정체(5N)가 프로파일 홈레일(5J) 벽안에서 결합되어, Q-프로파일과 밀착조립되어 견고한 벽면이 완성된다.

수평, 수직 조절 및 파이프 프레임 기본구조: 100평방미터 규모의 단층건물 조립을 예로 들면, 지면 밑의 흙을 파내어 도1과 같이 물탱크, 정화조 등 여러 종류의 탱크들을 흙이나 콘크리트로 매립할 때, 기초파이프(1G)를 먼저 설치한 후, 파이프 연결체(1H)와 조립하고, 1A와 같이 기초파이프과 결합된 연결체의 수직 파이프프레임 높이를 조절하여 수평을 맞춘다. 수평을 유지할 수 있는 양방향 반대 볼트(2C)를 파이프 결합부(2B) 밑면의 넛트(2D)와 기초 파이프 넛트(2E)에 시계방향으로 회전시키면 그 높이가 올라가서(시계 반대방향으로 회전시키면 내려감), 여러 개의 파이프 프레임 기둥의 수평을 조절할 수 있다.

그 수평 파이프 프레임에 가로 및 세로 철제 파이프를 조립하여 직육면체 기본 프레임을 도1과 같이 구성한다.

수직 및 수평 조절시공 및 경년 변화 조절: 건물을 처음 조립했을 때, 지반이 그대로 유지되면 문제가 없지만, 건물을 조립한 후, 지반이 침식되거나 지진에 의해 기둥이나 건물이 기울어지는 등의 경우, 기둥 밑면 파이프프레임 W-링 공간에 설치한 호스나 파이프 수로(1F)와 연결된 투명 파이프(1I)에 각 기둥의 높이 차이를 확인하여 조절할 수 있다. 즉, 1B와 같은 수위 확인장치에 표시된 +, - 숫자표시 기준눈금으로 건물이 수평에서 기울어지거나, 침식된 정도를 투명파이프의 외부에 표시한 눈금으로 확인할 수 있다. 1A, 2B 의 높이조절 볼트를 회전하여, 높이를 미세 조정하여 수평을 맞추면, 건물 수명을 장기간 사용할 수 있다. 수직 기둥이 기울어진 각도를 1D 무게 추에 의해 기울어진 각도를 육안으로 확인(1C)하며 미세 조절하여 정확하게 수직으로 세울 수 있다.

W- 링구조 내부 파이프 프레임 선택: W-링의 내부 쪽 링 직경은 건축물의 높이에 따라 달라진다. 즉 단층건물이나 2층 또는 3층 높이에 따라, 또는 지붕에 솔라 판넬이나 물탱크 여부에 따라, 하중을 견딜 수 있는 철강파이프의 직경을 선택하여 하중을 견딜 수 있다. 도15와 같이 단층의 경우 1개로 조립해도 충분하고, 특수 하중이나 다층 건물 등 목적에 따라 굵은 파이프를 프레임으로 사용할 수도 있다.

이층이나 삼층 주택을 조립하는 경우, 최대 하중을 계산하여 철강프레임 파이프의 직경이 큰 것을 사용하거나 가느다란 것 여러 개를 사용하여 하중에 견딜 수 있다.

W-링 세부구조: W링의 외부 링에는 Q-프로파일과 조립하기 위한 "O"모양의 돌출 프로파일(5C) 2개가 Q-프로파일의 요철홈(5K) 2개와 결합되어 1/4기둥을 형성한다. 한 기둥에 벽면이 2개 또는 3개 또는 4개가 맞물리는 다양한 구조의 기둥을 간단하게 조립할 수 있는데, 벽으로 조립이 완성되면 콘크리트 벽돌벽보다 오히려 견고하게 되고 조립할 수 있다.

일 예로 단열, 방음, 하중, 충격 등을 고려한 단층 건물 벽의 경우, 조립식 벽 두께를 20Cm 정도의 샌드위치판넬로 견고하게 감싼 상태로 조립하여 기존 건축물 보다 오히려 견고한 도3-1과 같은 Q-프로파일을 결합할 수 있도록 W-링을 사용한다.

도15, 도5와 같이 W-링은 자전거 바퀴의 살과 같이 6등분 또는 8등분 한, 내경중심에 파이프가 골격을 이루고 있고 외경에 Q-프로파일이 조립되고 샌드위치판멜의 측면 철판 3면이 체결되고, 판멜 4개 측면을 동일한 구조로 조이고 있기 때문에 외부의 어떤 충격이나 하중에 대해서도, W-링의 원호 내부 공간 삼각형/사각형 구조가 힘을 균형 분산시켜 견딜 수 있다.

도4와 같이 W-휠의 1/n 등분 공간을 수도파이프(4A), 온수파이프(4B), 전선케이블(4C), 레벨측정(4E) 등 여러 종류의 파이프를 상하로 통과시키는 통로로 사용하여, 조립식 주택의 배관 공정을 단순화하고 신속하게 조립하여 건물을 건축할 수 있다.

파이프 프레임, W-링, Q-프로파일 조립구조: 철제 파이프 프레임에 Q-프로파일을 결합할 수량(2개/3개/4개)에 맞도록 W-링을 파이프 프레임의 일정 간격에 삽입하고, 도2, 도3, 도5와 같이 W-링 "O"모양 돌출부(5C) 프로파일을 Q-프로파일의 요철 홈 레일(5K)과 조립한다. 도면상으로 표시되어 있지 않으나 W-이 Q-프로파일의 레임홈에서 상하/좌우로 이동하는 것을 방지하기 위하여 W-링 조립 후 Q-프로 파이의 레일에 볼트를 조일수 도 있다.

샌드위치판넬 Q-프로파일 조립 고정구조: Q-프로파일에 도5, 도6, 도7과 같은 샌드위치 판넬의 고정장치(5A) 볼트(5M)를 6각렌찌(5L)로 조이면, Q-프로파일 레일 요철홈(5K) 안에서 고정장치(5N)가 5B와 같이 레일 내부에서 확장되어 Q-프로파일 기둥과 샌드위치판넬이 견고하게 밀착 결합되어 벽이 조립된다.

도5, 도11, 도16과 같이 본 발명의 조립식 주택의 벽을 구성하는 샌드위치 판넬 4개 측면(9D) 상하좌우 홈을 Q-프로파일(도5, 도15) 8각형 중 1면(5D)과 1/2면 (5E, 5F) 각 2개씩 3면이 요철 결합 구조로 4개 측면을 감싼 샌드위치판넬이 한개가 벽으로 세워지기 때문에 외부의 웬만한 충격이나 압력에 견딜 수 있다. 특히, 판넬 내부의 고정장치(5A, 5B) 볼트(5M)를 6각 렌치(5L)로 시계방향으로 회전시키면, 샌드위치 판넬 내부의 고정장치(5A)의 고정자(5N)가 Q-프로파일의 홈 레일(5J) 내부에서 양측으로 벌려져서 Q-프로파일과 샌드위치 판넬이 견고하게 밀착 결합되어 조립된다.

샌드위치판넬 (외벽 및 지붕 철판): 본 발명의 샌드위치판넬 외벽 철판을 조립하기 전에 도8과 같이 철판코일(8A)을 프레스로 절단하고, 도13과 같은 여러 형상을 프레스로 가공(8B)형성한 후, 법랑 재료나 무기유리질 분말을 철판에 바르고, 섭씨 850도의 높은 열로 굽는다. 기존의 법랑 제작 공정은 외부에서 고열을 인가하여 막대한 에너지를 투입해도 무기유리질이 철판의 표면에 균일하게 융착되지 않아서 수명이 짧거나 품질의 균일성에 문제가 있었다.

이러한 공정 대신에 본 발명은 도8과 같이 무기유리질을 바른 철판(8C)을 인덕션코일(8E)에 근접시키고, IGBT를 통해 코일(8E)에 와류(Eddy current)를 흘리면, 와류에 의해 철판자체가 섭씨 1500도 이상으로 발열하는 IH(Induction Heating)기법을 이용하여, 적절한 시간으로 와류를 제어하여 철판에 도포된 무기유리질이 섭씨 850-860도의 고온에 녹아 융착된다. 철판이 자체적으로 고온으로 발열하여 무기유리질이 철판에 융착되기 때문에 기존 외부 발열체를 사용하는 법랑공정보다 강하게 철판과 융착된다.

이와 같은 방법으로 도8과 같이 기존 법랑이나 페인트보다 강한 내구성, 내식성을 갖는 외벽재, 지붕재를 제작하여 샌드위치 판넬로 사용하여 강한 내구성과 오랜 수명을 보장할 수 있게 된다.

샌드위치판넬 내장 철판 및 하네스 전기배선 : 도11과 같이 샌드위치 판넬 실내 측면에 전등 온/오프 스위치, AC 아웃렛, 케이블, 전화 등이 매립되도록 판넬 내부에 파이프를 매립한 상태로 판넬을 조립하여 별도의 전기배선 공사 공정을 없애고 조립할 때 판넬 상부의 하네스 컨넥터만 연결하면 메인 누전차단기로 부터 각 부분별 전선 즉 전원공급 및 전등의 스위치가 동시에 연결되고 동작할 수 있도록 미리 준비된 하네스를 사용한다.

샌드위치판넬 내부 격리방지구조: 도7, 도9와 같이 샌드위치 판넬의 외부 및 내부 철판이 벌어지거나 격리되는 것을 방지하기 위하여, 샌드위치 판넬 철판의 내부에 스폿 용접한 얇은 철판(7H, 9E)을 판넬 내장재와 결합시키고, 내벽 철판과 외벽 철판의 내부에 스폿용접된 얇은 철판(7H, 9E)이 서로 얽히게 해서 분리되지않도록 한다.

샌드위치판넬 측면철판: 샌드위치 판넬의 4측면(9D)은 Q-프로파일과 맞물리는 요철(9A)구조로 외벽 철판과 실내벽 철판의 가장자리에 "" 자 모양의 철판을 스폿용접한 그림9 9A와 같은 구조 또는 측면철판을 접고, 반대방향으로 다시 접은 9B, 9C와 같은 모양으로 샌드위치판넬 외피 철판을 구성하여 0.7mm정도의 얇은 두께 때문에 철판이 휘는 것을 어느 정도 방지하고, 측면철판(9D)의 끝 부분도 9B와 같이 접어서 9B, 9C 홈에 삽입하여 철제박스 형태를 구성하여 분리방지 구조로 조립한다. 측면철판(9D)을 샌드위치판넬 본체와 조립하고, 분리-이탈되는 것을 방지하기 위하여 얇은 철판(7I)을 샌드위치판넬 내부철판에 스포트 용접(9G)하여 측면철판(9D)의 홈까지 연결하여, 측면 철판의 홈(7J, 9F)에서 분리방지 철판(9E)을 S자 형태로 돌려 고정시켜 측면철판이 분리되는 것을 방지한다.

샌드위치판넬 내부구조: 기존건축물은 10A와 같은 구조의 내부가 빈 시멘트블록 벽돌을 10B와 같이 쌓아서 벽을 건축하기 때문에 많은 인력과 시간과 비용이 필요하다. 한편 샌드위치판넬의 내부에 단열재, 방음재로 사용하는 스티로폼을 사용하면 화재가 발생했을 때, 벽 자체가 인화성 물질이기 때문에 화재의 위험성이 큰 문제가 있다.

본 발명의 멀티레이어 샌드위치 판넬 내부는 두개의 허니컴 구조 벽돌(7B, 7F) 층과 2개 단열, 방음층(7C,7E), 내부 골격프레임(6C, 6D, 7D) 층이나 압축갈대 층, 외부 철판(7A) 층을 포함하여 10층의 멀티레이어 구조로 되어 있다. 용도와 비용, 예산에 따라 허니컴 벽돌층(7B)을 1개로 하되 두께를 달리할 수도 있고, 내부 단열재/방음층(7C)의 두께를 배가시키는 등의 구성방법을 달리하여 가격이나 단열도나 방음 등 목적에 따라 조절할 수도 있다.

본질적으로 화재를 방지하고 벽 내부에 벽돌을 쌓은 것과 같이 견고한 벽 구성 효과를 가질 수 있도록, 도10과 같이 샌드위치 판넬 내부에 사방연속 벌집 모양의 시멘트블록 벽돌과 유사한 구조를 구성하기 위해서, 육각형 스티로폼(10C) 또는 난연성 발포제를 일정간격으로 성형 샌드위치 팬널 내부에 배치(10E)하고, 육각형 스티로폼/난연성 발포제 사이를 블록 벽돌재(10E: 시멘트, 모래 와 경화재를 배합한 몰탈니나 흙이나 모래를 경화제와 배합한 것 등)을 채워 경화시키면, 샌드위치 판넬 내부에 허니컴 구조로 내부에 단열재가 채워진 벽돌구조가 형성된다.

단열재를 스티로폼 등 인화성 물질로 사용해도, 불이 붙어도 육각형 단위의 스티로폼만 불에 타고 허니컴 벽돌구조 때문에 옆으로 번지지 않아 화재를 방지할 수 있고 벽돌벽 보다 견고한 조립식 판넬을 제작할 수 있다.

주택의 벽은 외부의 어느 정도 충격에 견뎌야함은 물론 단열, 방수, 방음, 방충 등의 기본 기능을 가져야한다. 기존 주택이나 아파트의 벽은 콘크리트 블록으로 쌓고 또 다른 실내 벽을 쌓고 그 사이에 단열재, 방음재 등을 넣거나 발포하여 벽을 건축하는데, 본 발명의 샌드위치 판넬 외벽은 법랑이나 무기유리재로 코팅한 철판을 사용하고 내부에 이중 허니컴 블록층과 2중 허니컴 단열층을 구성하여 단열, 방음, 내충격, 방충, 방수구조를 저렴한 가격으로 구현한다.

실외 측의 철판은 빗물이나 습기 염기 오염된 공기 등으로 인해 산화되어 녹이 슬거나 부식되는 것을 방지하고 미관을 아름답게 보이기 위한 페인트 등을 사용하는데, 페인트의 경우 오랜 시간이 경과하면 벗겨질 수 있는 짧은 수명의 단점이 있다. 따라서 본 발명의 샌드위치 판넬 외피철판은 법랑이나 유리막이 외피 철판의 최외층에 철판자체의 높은 발열온도 IH공정으로 융착되어 있어서, 미려한 외관은 물론 극고온/극저온, 침수/고습/저습, 염도/NOX/산성비 등 어떠한 환경에서도 산화나 부식을 방지하기 때문에 장수명을 보장하고, 그 내부의 구성요소와 두께에 따라 방탄, 방음, 단열, 내충격, 저렴한 가격으로 견고한 조립식 벽을 공장에서 일정한 품질로 대량생산하여 현장에서 몇분 만에 조립하여 벽을 건축한다.

기둥의 Q-프로파일 당 최소 2개의 볼트를 조이는 것만으로, 즉 1개 벽을 Q-프로파일에 고정시키고 시공을 완료하는데 8개의 볼트만 조이면 벽이 완성될 수 있으므로 - 레고 장난감을 조립하는 것보다 간단하게 - 기존 어떠한 건축공법보다 적은 인력으로 신속하고 경제적이며 견고하고 품질이 균일한 건물을 조립하여 건축할 수 있다.

도11, 12-1, 12-2와 같이 창문, 출입문의 프레임을 견고하게 조립할 수 있도록 일정한 크기와 두께의 문과 창문 크기를 공차범위 내에서 레이저나 프레스로 미리 절단/재단 성형한 샌드위치 판넬을 생산하고, 샌드위치 판넬의 길이가 너무 길면 휘어지거나 구조적으로 취약할 수 있으므로 도13과 같이 일정한 길이단위의 샌드위치 판넬을 생산하여 연결 조립한다. 도16과 같은 6각 결합 프로파일로 연결 결합하여 설계된 도면에 따라 길이를 연장하여 조립할 수 있다.

바닥 온돌 판넬: 샌드위치 판넬구조의 바닥에 도14와 같은 구조의 배관을 내장하고 판넬을 사방 연속으로 확장 연결할 때 내부 배관끼리 일정이상의 압력을 견딜 수 있는 14D와 같은 구조의 더블 O링 커플러 구조로 14B, 14D 온돌 파이프 결합부를 연결시켜 온수를 순환시키면 온돌의 효과를 가질 수 있다.

천정 및 지붕구조: 천정은 공기순환구조 및 조명 장치 등이 내장되어야 하고, 매립식 냉난방 장치를 매립할 수 있도록 프레스나 레이저로 가공하여 벽체 샌드위치 판넬을 제작하는 공정과 유사하게 생산한다. 그러나 천정위에 사람이 올라가서 활동할 수 있는 옥상 구조와 사람이 올라가지 않는 단순 천정, 두 구조를 선택하여 조립하는 방법을 달리한다.

사람이 올라가서 활동하는 옥상구조의 경우 석가래 역할을 할 수 있도록 여러개의 파이프 프레임과 Q-프로파일을 구성하고, 그 사이에 천정재를 조립하여 하중을 견딜 수 있도록 하고, 지붕이 있을 경우와 없을 경우도 구분하여 조립한다.

지붕이 없는 경우에는 비가 올 때 방수구조가 될 수 있도록 방수판 및 연결 결합구조를 채택하고, 지붕이 있는 주택의 경우 일반 법랑철판 대신에 태양열 집열판(20A)과 태양전지판(20B)으로 대체 시공할 수도 있다.

빗물/물 저장탱크 및 정화조 설치구조: FRP나 플라스틱, 철판에 법랑재를 코팅한 것 등의 빗물, 물 저장탱크와 정화조 탱크 등을 건물의 밑 땅속에 파서 설치한 후 매립하거나, 땅위에 설치하고 그 위에 건물을 조립할 수 있다. 건축할 땅을 쉽게 팔 수 있는 흙인 경우에는 하수도 배수관의 기본 높이를 고려하여 땅을 적절한 깊이로 파서 저장 탱크를 매립할 때, 파이프 프레임을 설치하여 건물이 토네이도나 태풍 등 강풍으로 날라가는 것을 방지하고, 땅를 파지 않고 땅위에 본 발명의 건물을 조립할 경우에도 물탱크와 정화조 탱크 등의 무게로 강풍에 견딜 수 있다.

물이 풍부한 지역에 건축하는 본 발명의 조립식 건축의 경우에는 공공상수도를 파이프를 통해 급수받는 구조로 하지만, 물이 부족한 지역에 건설하는 경우 빗물을 받아 빗물 탱크에 저장하도록 하고, 사용한 물도 재활용 장치에 의해 재생사용할 수 있는 구조를 포함할 수 있다.

1A: 수직, 수평 조절장치, 1B: 수평 수위 측정 장치,
1C: 수직 측정장치, 1D: 수직추
1E: 수평, 수직 조절장치와 파이프 프레임, W-링, Q-프로파일 조립구조
1F: 수로 1G: 기초 프레임 파이프
1H: 파이프 연결체
2A: Q-프로파일에 W-링을 조합한 예
2B: 파이프프레임 결합 넛트와 반대 양방향볼트 회전 높이조절 구조
2C: 양방향 반대피치볼트 2D: 수직 프레임 파이프 넛트
2E: 기초 프레임 파이프 넛트
3A: Q-프로파일 3B: W-링
3C: Q-프로파일과 파이프프레임을 W-링을 통해 조립한 투시도의 예
4A:수도파이프 4B:온수파이프 4C:전선, 통신케이블 파이프
4D:프레임파이프, 4E:수면레벨 측정 투명 파이프
5A: 고정장치 Unlock(해제;조립 전) 5B: 고정장치 Lock(조임;조립 후)
5C: W-링의 Q-프로파일 홈 레일 결합부
5D: Q-프로파일과 샌드위치판넬 측면 주 결합면.
5E: Q-프로파일과 샌드위치판넬 측면 부1/2 결합면.
5F: Q-프로파일과 샌드위치판넬 측면 부1/2 결합면
5G: 샌드위치판넬 측면 주 결합면, 5H: 샌드위치판넬 측면 부1/2 결합면
5I: 샌드위치판넬 측면 부1/2 결합면 5J: Q-프로파일 홈 레일
5K: 샌드위치판넬 실내측 고정 구멍 5L: 6각 렌찌
5M: 고정장치 조임 볼트 5N: 고정자
6A: Unlock(해제;조립 전) 상세도 6B:Lock(조임;조립 후) 상세도
6C: 수직 프레임 플라스틱 / 목재 / 금속판; 양측 2개 고정장치 연결
6D: 수평 프레임 플라스틱 / 목재 / 금속판; 양측 2개 고정장치 연결
7A: 두께 t=0.7mm 아연도강판 (일례)의 외벽측에 법랑/무기유리질 코팅
7B: 난연재/스티로폼 등을 6각형으로 사방연속 발포 사출한 것을 넣고 흙/모래와 경화제로 허니컴 블록을 내부에 구성한 판넬의 일부 구조.
7C: 난연재 등의 발포소재를 벌집모양으로 사출한 두장의 단열판으로 내부 기공을 형성한 흡음, 단열층
7D: 고정장치 고정용 나무/합판 등 내부 프레임
7E: 7C와 동일한 이중 흡음, 단열층.
7F: 7B와 같은 구조의 블록층
7G: 실내측 철판
7H:철판 분리방지 스폿용접 철판
7I: 샌드위치판넬 측면 철판 분리방지 철판
7J: 측면 철판 조립 고정 홈.
8A:철판원판, 8B: 철판 프레스 성형 8C:무기유리질 재료 도포
8C-p : 8C 단면도
8D: IH와류 철판 자체발열 무기유리질/법랑 정착 공정
8E: 철판 상하 와류 코일구조
9A: 샌드위치 판넬 철판에 조립용 철판을 스폿 용접한 단면
9B: 0.7mm얇은 철판의 휨방지를 위해 절단면을 두번 접은 판넬철판 단면과 측면철판 조립 단면도.
9C: 9B의 내/외벽 철판을 입체도로 표현한 예
9E: 샌드위치판넬 내/외 철판 분리방지 스폿용접 철판 (7I와 동일)
9F: 측면 철판 조립 고정 홈.(7J와 동일)
10A:기존 내부가 빈 시멘트 블록 10B: 기존 시멘트블록으로 벽을 쌓은 예
10C:스티로폼/발포 단열제 허니컴 사방연결 사이공간에 흙/모래와 시멘트, 경화제 배합 허니컴블록을 구성한 샌드위치판넬의 예
10D: 허니컴 공간구조 스티로폼/난연성발포제 단열재 구조
10E: 육각 사방연속 스티로폼(일례) 단열/방음재
10F: 허니컴 사방연속 블록 벽돌
11A: 천정조명장치 On/Off 스위치,
11B: AC Outlet box, Cable TV, Tel Line Box
11C: 창문 구멍
11D: Circuit Breaker Box
11E: 누전차단기
11F: 전력량계 / 스마트그리드 전력량계 실내용 모니터
11G: 가스미터기 / 스마트 가스미터기 실내용 모니터 / IC카드 가스미터기
11H: 수도미터기 /스마트 수도미터기 실내용 모니터 / IC카드 수도미터기
14A: 온돌파이프 내장 바닥판넬 누수방지 인접 파이프 결합구조
14B: 온돌파이프 내장 바닥판넬 누수방지 인접 파이프 연결장치
14E: 온돌파이프 내장 바닥판넬 누수방지 인접 파이프 결합장치
14D: 14B의 반대측 동일 구조
16A: 샌드위치 판넬 연결 결합 프로파일 구조
17A: 지붕 샌드위치판넬
17B: 온수탱크 , 17C: 물탱크
18A: 정화조 1차 처리탱크, 18B: 정화조 2차 처리탱크 18C: 물탱크
20A: 태양열집열판 20B: 태양전지판
21A: 사보니우스 다리우스 복합 풍력발전기

Claims

대량으로 생산하여 전문도구나 연장이 없이 단순하고 신속하고 정밀하게 경제적으로 조립할 수 있는 Q-프로파일, W-링, 파이프 프레임, 멀티레이어 샌드위치 판넬, 온돌판넬 등으로 구성된 조립식 주택.
외부와 내부의 얇은 철판 끝 부분을 2번 접어 얇은 철판의 휨을 방지하고, 최소한 3면이 Q-프로파일과 요철구조로 조립되는 모서리 철판 끝 부분도 접어서 외부/내부 철판의 접힌 부분에 삽입 결합하는 철판박스구조 멀티레이어 샌드위치 판넬.
무기유리질재료나 법랑 재료 등을 상기 2항과 같이 가공한 철판에 도포하고 자기유도코일에 와류를 흘려 철판자체를 발열시켜 무기유리질이나 법랑재를 철판에 융착한 샌드위치판넬용 철판.
스티로폼이나 난연성 발포 성형체를 사방연속 육각체로 만들어 제2항과 3항의 공정을 거쳐 조립한 샌드위치 판넬 내부에 넣고, 흙이나 모래와 시멘트, 경화제 등을 육각체 사이에 넣어 경화시켜, 육각체 단열재, 방음재 사이에 벌집모양(허니컴) 구조의 벽돌층이 형성하여 구조적으로 시멘트벽돌보다 견고하고, 화재가 발생해도 육각체 단위만 인화되어 화재를 방지할 수 있고, 벽돌시공의 공정이 생략되어 공기를 단축하여 건물을 신속하게 건축할 수 있는 멀티레이어 샌드위치 판넬 내부의 블록구조.
난연성 재질로 육각체 공기층을 형성한 벌집 모양의 사방연속 기공을 성형한 것을 두장 반대방향으로 접합시켜 내부가 육각형을 비어있는 흡음, 단열판넬을 만들어 상기 4항을 제작할 때 함께 넣은 샌드위치판넬.
상기 4항, 5항의 멀티레이어 샌드위치 판넬을 제작할 때, 중심부에 목재나, 난연성 플라스틱이나 금속 등 내부 프레임을 상하, 좌우로 삽입하여 샌드의치판넬의 골격역할을 하도록 하고, 각 4개 측면의 모서리 부분에 6각 볼트를 회전시키면 Q-프로파일의 홈 레일 사이에 밀착 조립되는 고정구조 결합장치를 결합한 샌드위치 판넬.
상기 2,3,4,5,6항의 샌드위치 판넬의 내부 외부 철판을 프레스나 레이저로 절단할 때, 창문, 문 등을 삽입하여 조립하기 용이하고, 내부철판에 전원스위치, 아웃렛 등의 박스를 조립할 수 있도록 절단 가공하여 샌드위치 판넬 내부에 전선 및 관련 배관을 미리 매립하고 조립하는 샌드위치 판넬.
실외 및 실내 양측 철판이 멀티레이어 샌드위치 판넬 조립 후 분리되는 것을 방지하기 위하여 철판에 스폿 용접한 얇은 철판을 일정간격으로 배치하여 청구항 4,5,6의 여러 각층을 관통시켜 엮고, 측면철판을 조립할 때에도 측면철판의 홈에 스포트용접 철판을 관통시켜 S자로 구부려 분리를 방지하는 구조.
파이프 프레임의 외경과 일치하는 내경을 가진 자전거 바퀴모양의 W-링의 외경 요철 프로파일을 8개 갖춘 프로파일 구조와 6각 또는 8각 내경과 외경사의 공간 분할 구조로 충격이나 진동을 견딜 수 있도록 구현한 W-링과 그 공간에 수도, 전기 등 파이프를 배관할 수 있는 구조.
기둥을 4등분 한 모양으로, 1개 2개, 3개 또는 4개의 샌드위치 판넬 벽과 조립하여 기둥을 형성하도록, 샌드위치판넬 측면의 3면을 일치시킨 상태에서 고정장치의 볼트를 회전시켜 Q-프로파일 레일 홈 안에서 확장시키면 고정되어 조립되고, W-링의 2개 요철구조 프로파일과 조립하여 기둥을 형성하도록 한 Q-프로파일
파이프 프레임을 수직으로 세워 조립하고, 다른 수직 프레임 파이프와 기울어지지 않고 수평으로 조립하기 위하 각 수직 파이프의 높이를 조절하는 양방향 볼트와 밑면 관통 수로와 물높이 측정 눈금을 통해 수평을 측정하고, 수직 파이프 프레임에 설치한 W-링을 통해 실에 추를 매달아 수직기둥이 기울어진 각도를 측정하여 시공한 후, 정기적으로 기울어짐을 보정할 수 있도록 한 수평, 수직 측정 및 조절구조 조립식 주택.
기본 길이단위의 멀티레이어 샌드위치 판넬을 연결하여 긴 길이의 벽을 조립하도록 샌드위치판넬의 측면 2개를 맞물려 조립할 수 있는 6각 프로파일.
물탱크, 정화조 등을 땅을 파서 설치한 후 매립한 후 건물을 조립하거나 조립할 건물의 밑에 물탱크, 정화조 등이 건물의 무게중심이 되도록 설치하여 강한 바람에 견딜 수 있도록 한 조립식 건물.
온돌 파이프를 내장한 일정 크기의 바닥재를 상호 연결하여 온수를 관통시켜 온돌바닥을 구성할 수 있는 방수 결합장치를 포함한 온도바닥
조립식 건물 내부에 방을 만들 수 있는 얇은 두께의 샌드위치 판넬과 천정 샌드위치 판넬, 지붕 샌드위치 판넬과 Q-프로파일.
스마트그리드 전력량계 또는 선불카드 전력량계, 스마트그리드 가스미터 또는 선불카드 가스미터, 스마트그리드 수도미터 또는 선불카드 수도미터를 내장하여 실내 및 실외의 표시장치를 구비하고 조립식 주택에 설치한 풍력발전기, 태양전지로 생산한 전기를 실시간 또는 충전했다가 판매할 때, 마이너스로 과금하고 전력을 사용하면 정상 과금하는 유틸리티 미터링 시스템.