KR20180109235A

KR20180109235A - 노출 콘크리트 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20180109235A
Application number: KR1020170038528A
Authority: KR
Inventors: 김재홍
Original assignee: 김재홍
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-08
Also published as: KR101908609B1

Abstract

본 발명은 노출 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EM원액 및 EM발효액을 혼합하여 만든 미생물 혼합물과 콘크리트 혼합물을 혼합하여 제조한 콘크리트 조성물을 포함하는 노출 콘크리트 패널에 관한 것이다.

Description

노출 콘크리트 패널 및 그 제조방법 {EXPOSED CONCRETE PANEL AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 노출 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 건물 외벽 및 실내인테리어 마감용 내장재로 설치되어 노출 콘크리트와 같은 표면을 연출하도록 하는 노출콘크리트 마감패널 및 그 노출콘크리트 마감패널의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 노출 콘크리트 공법은 건축물을 구성하는 기본 골조재인 콘크리트 물성을 그대로 드러나게 하는 마감기법으로 골조가 되는 콘크리트를 더욱 정밀하게 타설해 거푸집이 탈형된 콘크리트면을 그대로 마감으로 대체하는 건축 공법으로 철근 또는 와이어 매쉬(뼈대)등을 활용하여 자유로운 형태를 만들 수 있기 때문에 조형적인 건축물에 적합한 공법이며, 작은 공간의 시각적 확장성뿐만 아닌 큰 구조물을 이음새 없이 하나로 성형해 낼 수 있는 장점이 있어서 주거 및 생활공간 건축물의 기본 특성 외에 도시계획과 맞물려 조형적인 예술성이 강조되고 있는 요즘 더욱 그 적용사례가 널리 이용되고 있다.

그러나, 시공과정이 어렵고 힘들어 다른 마감공법보다 시간과 비용이 많이 들며 단열이 매우 취약하다는 단점이 있어서 건축시공회사 및 건축주에게 있어서는 가장 큰 난점으로 작용하고 있다.

이를 대체하기 위한 방법으로 사용되는 것이 노출 콘크리트 패널로, 외부 노출되는 전면이 깔끔하게 마감되도록 콘크리트 소재로 사각판재상으로 성형되는 건축 마감재이다. 노출 콘크리트 패널은 강도, 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 외관도 수려하므로, 건축용 내/외장재로서 각광을 받고 있다.

이러한 노출 콘크리트 패널에 사용되고 있는 일반 콘크리트는 단지 건설현장의 콘크리트 구조물을 만들기 위한 단순한 용재에 불과하며, 타설 경화 후 구조물 이외의 기능성이 전혀 없을 뿐 아니라 자체 독성으로 인하여 환경과 관련한 문제가 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.

특히, 콘크리트의 골재의 성분에 따라 유해 중금속인 Pb, As, Cd, Sb 및 Hg 와 같은 중금속 이온들이 소량 포함되어 있을 수 있으며, 실제 시공하는 경우에는 중금속이 외부로 용출될 수 있다는 문제점이 있다.

특허출원번호 10-2007-0129861 특허출원번호 10-1997-0065544

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 중금속이 검출되지 않는 친환경 노출 콘크리트 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 몰드로부터 성형된 노출 콘크리트 패널을 탈형하였을 때 미생물 곰팡이가 패널 표면에 발생하지 않는 내구성이 강한 노출 콘크리트 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 EM원액 및 EM발효액을 혼합하여 만든 미생물 혼합물 및 콘크리트 혼합물을 혼합하여 제조한 콘크리트 조성물을 포함한다.

상기 EM원액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함할 수 있다.

또한, 상기 EM발효액은 상기 EM원액을 쌀뜨물, 쌀겨, 당밀, 설탕 및 천일염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가지 이상을 이용하여 발효시켜 만든 발효액일수 있다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널 조성물의 미생물 혼합물은 EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널의 콘크리트 조성물은 콘크리트 혼합물 98 내지 99 중량%, 상기 미생물 혼합물 1 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법은, EM원액 및 EM발효액을 혼합하는 미생물 혼합물 제조단계; 콘크리트 혼합물에 미생물 혼합물을 혼합하는 콘크리트 조성물 형성단계; 몰드에 상기 혼합된 콘크리트 조성물을 공급하여 타설하는 콘크리트 타설단계; 상기 타설된 콘크리트에 진동을 가한 후 양생하는 콘크리트 양생단계; 상기 양생된 콘크리트를 탈형하는 콘크리트 탈형단계; 및 상기 탈형된 콘크리트 내의 미생물을 비활성화 시키는 미생물 비활성화 단계를 포함할 수 있다.

상기 미생물 혼합물 제조단계의 상기 EM원액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함할 수 있으며, 상기 EM발효액은 상기 EM원액을 쌀뜨물, 쌀겨, 당밀, 설탕 및 천일염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가지 이상을 이용하여 발효시켜 만든 발효액일 수 있다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법 중 상기 미생물 혼합물 제조단계는 EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%를 포함하도록 제조하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법 중 상기 콘크리트 조성물 형성단계는 상기 콘크리트 혼합물 98 내지 99 중량%에 상기 미생물 혼합물 1 내지 2 중량%를 포함하도록 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법 중 상기 콘크리트 양생단계는 상기 몰드에 타설된 상기 콘크리트 혼합물을 증기양생실 40℃ 내지 80℃에서 습윤양생하는 것일 수 있으며, 상기 콘크리트 강도향상단계는 온도 20 내지 35℃, 습도 20% 내지 60%에서 25 내지 30일동안 건조하는 것을 포함 할 수 있다.

본 발명에 의한 노출 콘크리트 패널은 유용 미생물에 의해 콘크리트 조성물에 포함되어 있는 미량의 중금속이 검출되지 않으며, 유용미생물 원액과 발효액의 함량, 양생 온도를 조절함으로써 미생물 곰팡이가 패널 표면에 발생하지 않고, 내구성 또한 양호한 노출 콘크리트 패널을 제조할 수 있다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법에 사용되는 몰드를 도시한 분해사시도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법에 사용되는 몰드에서 본체판과 측판간의 결합상태를 도시한 부분상세도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법으로 제조되는 노출 콘크리트의 사시도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법으로 제조되는 노출 콘크리트의 단면도이다.
도5는 본 발명의 실험예 2에 따른 노출 콘크리트 패널의 중금속 검출 시험성적서이다.

이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 유용 미생물 (effective microorganism, 이하 EM)의 원액 및 발효액의 함량을 조절함으로써 중금속이 검출되지 않도록 할 수 있으며, 미생물 곰팡이가 패널 표면에 생기는 것을 억제하고 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 EM원액 및 EM발효액을 혼합하여 만든 미생물 혼합물과 콘크리트 혼합물을 포함하여 이루어지는 콘크리트 조성물을 양생하여 제조되는 것으로, EM원액 및 EM발효액을 혼합하여 만든 미생물 혼합물은 제조되는 콘크리트 패널의 중금속을 불검출 되게 하는 역할을 한다.

이때, 상기 미생물 혼합물의 EM원액 및 EM발효액은 시중에 시판되고 있는 어떠한 상용제품을 사용하여도 무방하나, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 EM발효액은 상기 EM원액을 이용하여 발효시킨 것이면 어떤 것이든 무방하나, 쌀뜨물, 쌀겨, 당밀, 설탕 및 천일염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가지 이상을 이용하여 발효시켜 만든 발효액인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널의 콘크리트 조성물 중 상기 미생물 혼합물은 EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. EM발효액 없이 EM원액만 사용한 경우 콘크리트가 전혀 양생되지 않으며, EM발효액만 사용한 경우 미생물의 함유량이 적어 곰팡이 반응이 일어나지 않기 때문이다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 상기 미생물 혼합액과 콘크리트 혼합물을 혼합하여 제조된다.

상기 콘크리트 혼합물은 시멘트, 골재, 모래, 물, 혼화제 등이 혼합된 것으로 그 성분이 한정되지 않으며, 콘크리트의 내구성과 향균성, 강도조절을 위해 다른 첨가제들도 첨가될 수 있다.

시멘트는 결합재로서 콘크리트 혼합물에 사용되는 모든 시멘트가 사용 가능하며, 전체투입양의 15 내지 25%가 혼합된다. 시멘트의 함량이 15% 미만으로 혼합되면 굵은골재 등 재료의 결합력이 약해지고, 25중량%를 초과하여 혼합되면 결합력이 너무 강하여 작업성이 떨어지게 된다.

골재는 굵은골재는 13 내지 20mm의 입도로서, 13mm 이하이면 공극률을 맞추기 어렵고, 20mm 이상이면 단일 공극의 크기가 커서 강도가 떨어질 수 있다. 이러한 입도의 굵은골재는 60 내지 70중량% 혼합되며, 60중량% 이하 혼합되면 강도가 약하고 70중량% 이상 혼합되면 강도에 큰 변화가 없으며 재료간의 결합력이 약하다.

굵은골재는 부순골재, 부순골재와 순환골재의 혼합물, 부순골재와 철강슬래그의 혼합물, 부순골재와 석탄재골재의 혼합물 중 어느 한 가지가 사용될 수 있다.

물은 재료들의 혼합을 위하여 사용되며, 3중량% 이하 혼합되면 재료 혼합물의 묽기가 진하여 재료들의 혼합이 이루어지지 못하고 10중량% 이상 혼합되면 재료 혼합물의 물기가 너무 묽어 작업성이 좋지 못하다.

혼화제는 시멘트의 분산작용과 미세공기의 연행으로 단위수량 저감, 워커빌리티 내동해성을 개선시키는 폴리카본산계 고성능 AE감수제나 나프탈렌계 고성능 유동화제를 사용한다. 이와 같은 혼화제는 0.05 내지 1.5중량%혼합되며, 0.05중량% 이하 혼합되면 시멘트 페이스트의 유동성이 급격히 저하되어 콘크리트의 소요 작업성을 확보할 수 없으며, 1.5%중량 이상 혼합되면 과도한 반죽질기로 인하여 콘크리트 제조시 시멘트 페이스트의 하부 침하로 인하여 강도가 저하된다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널에 사용되는 콘크리트 혼합물은 노출 콘크리트 패널의 두께를 얇게 유지하면서 강도발현이 양호하도록 섬유보강재를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 섬유보강재는 콘크리트 패널의 기계적 특성을 개선할 수 있도록 사용되는 단섬유상의 보강재를 말하며, 이러한 보강재가 균등히 분산된 콘크리트 패널(섬유보강콘크리트 패널)은 일반 콘크리트 패널에 비해 인장강도, 휨강도가 우수하고, 소성수축, 건조수축 균열을 일반 콘크리트 패널에 비하여 상대적으로 적게 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 혼합물에 포함되는 섬유보강재는 그 굵기가 매우 얇은 섬유의 구조를 가지므로 콘크리트 패널의 두께를 충분히 얇게 하더라도 철근 사용시 발생할 수 있는 녹물발생과 같은 문제가 전혀 유발되지 않으므로 외장재로 사용될 콘크리트 패널에 가장 적합한 재료라 할 수 있는 것이다.

이러한 섬유보강재로는 탄소강과 스테인리스강을 원료로 한 강섬유, 합성섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등을 선택적으로 사용할 수 있으며, PP(Poly-Propylene) 섬유를 적용하는 것이 작업성, 강도, 건조수축에 대한 저항성 등 모든 측면에서 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 상기 콘크리트 혼합물이 98내지 99.2 중량%, 상기 미생물 혼합물이 0.8 내지 2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 상기 콘크리트 혼합물이 98 내지 99 중량%, 상기 미생물 혼합물이 1 내지 2 중량%로 포함된다. 상기 미생물 혼합액이 1 중량% 미만으로 포함되면 중금속 용출 저해 효과가 떨어지며, 2 중량%를 초과하여 포함되면 미생물이 패널표면에 생길 우려가 있으며, 콘크리트 패널이 부서지는 등 내구성이 떨어질 수 있기 때문이다.

이하, 본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서,

EM원액 및 EM발효액을 혼합하는 미생물 혼합물 제조단계;

콘크리트 혼합물에 미생물 혼합물을 혼합하는 콘크리트 조성물 형성단계;

몰드에 상기 혼합된 콘크리트 조성물을 공급하여 타설하는 콘크리트 타설단계;

상기 타설된 콘크리트에 진동을 가한 후 양생하는 콘크리트 양생단계;

상기 양생된 콘크리트를 탈형하는 콘크리트 탈형단계; 및

상기 탈형된 콘크리트 내의 미생물을 비활성화 시키는 미생물 비활성화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 상기 미생물 혼합물 제조단계는 EM원액 및 EM발효액을 혼합하는 단계로써, EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. EM원액 및 EM발효액은 시중에 시판되고 있는 어떠한 상용제품을 사용하여도 무방하나, 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물 형성단계는 콘크리트 혼합물과 미생물 혼합물을 적정비율로 혼합하는 단계로써, 상기 콘크리트 혼합물이 98 내지 99.2 중량%, 상기 미생물 혼합물이 0.8 내지 2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 상기 콘크리트 혼합물이 98 내지 99 중량%, 상기 미생물 혼합물이 1 내지 2 중량%로 포함된다. 상기 미생물 혼합액이 1 중량% 미만으로 포함되면 중금속 용출 저해 효과가 떨어지며, 2 중량%를 초과하여 포함되면 미생물이 패널표면에 생길 우려가 있으며, 콘크리트 패널이 부서지는 등 내구성이 떨어질 수 있기 때문이다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 콘크리트 타설단계는 노출 콘크리트 패널용 몰드에 상기 혼합된 콘크리트 혼합물을 공급하여 타설하는 단계를 지칭한다.

상기 노출 콘크리트 패널용 몰드는 구조와 형상이 제한되는 것은 아니나 본 발명의 일 실시예에 따르는 노출 콘크리트 패널용 몰드는 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본체판(110)과, 복수개의 측면형성용 측판(120)을 구비하는바, 상기 본체판(110)은 제조하고자 하는 콘크리트 패널의 전면과 대응하는 상부면에 일정깊이의 음각부(112)를 함몰형성한 대략 시각판상의 금속판재로 이루어진다. 상기 본체판(110)의 외측테두리에는 일정간격을 두고 체결공(114)을 복수개 관통형성하고, 상기 체결공(114)은 상기 측판(120)에 형성되는 체결공(124)과 서로 일치되도록 한다. 그리고, 상기 음각부(112)의 바닥면과 상기 측면형성용 측판(120)이 고정설치되는 고정설치면사이에는 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제조하고자 하는 콘크리트 패널(200)의 전면(201)과 측면(203)사이에 일정각도로 경사진 모서리면(204)을 형성할 수 있도록 일정각도로 경사진 경사면(113)을 형성한다. 여기서, 상기 경사면(113)은 상기 음각부의 바닥면에 대하여 대략 45도의 각도를 갖도록 구비되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 몰드(100)를 이용하여 제조완성된 콘크리트 패널(200)의 전면과 측면사이에는 경사진 경사면(113)에 의해서 모서리면(204)을 형성함으로써, 상기 콘크리트 패널의 모서리부에 전달되는 외력에 의해서 모서리부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 상기 음각부(112)는 상기 본체판(110)의 전체 두께에 대하여 1/4 내지 1/5정도의 깊이로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 음각부의 형성깊이가 상기 본체판(110)의 전체 두께(T)에 대하여 1/4 이하로 깊어져 본체판의 판두께가 얇아지게 되면, 콘크리트 타설을 위한 진동부여시 콘크리트에 균일하고 안정적인 진동을 부여할 수 없어 제조되는 패널의 표면상태가 불량해질 수 있고, 상기 음각부의 형성깊이가 상기 본체판(110)의 전체 두께(T)에 1/5 이상으로 얕아져 본체판의 판두께가 두꺼워지면, 본체판과 측판사이의 조립부위를 통하여 콘크리트에 포함된 물이 누출되면서 제조되는 패널의 측면에 물샘자국과 같은 표면불량을 유발하기 때문이다. 또한, 상기 음각부(112)의 바닥면에는 제조하고자 하는 콘크리트 패널의 전면에 일정깊이로 함몰형성되는 복수개의 요홈(205)을 구비할 수 있도록 복수개의 융기부(115)을 구비한다. 상기 융기부(115)는 상기 본체판(110)으로부터의 패널분리시 탈형작업이 원활하게 이루어지도록 상단으로부터 하단으로 갈수록 외경이 작아지는 단면상으로 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 융기부(115)는 상기 음각부(112)의 바닥면에 일체로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 음각부(112)의 바닥면에 조립식으로 구비될 수도 있다. 그리고, 상기 측면형성용 측판(120)은 상기 본체판(110)의 외측테두리에 복수개의 체결부(125)에 의해서 고정설치되는 'ㄴ' 단면상의 금속앵글부재로 이루어지며, 이러한 측판(120)은 상기 본체판(110)에 형성된 체결공(114)과 일치되는 다른 체결공(124)을 복수개 관통형성하여 본체판(110)의 상부면에 올려지는 수평부와, 상기 수평부의 단부로부터 직각방향으로 절곡되어 일정높이를 갖추어 제조하고자 하는 콘크리트 패널의 측면을 형성하는 수직부를 포함한다. 이에 따라, 상기 측면형성용 측판(120)은 상기 본체판(110)의 외측테두리마다 체결볼트(125a)와 너트(125b) 및 와셔(125c)로 이루어지는 복수개의 체결부(125)를 매개로 복수개 고정설치됨으로써, 상기 본체판(110)과 복수개의 측면형성용 측판(120)간의 조립에 의해서 콘크리트가 타설되어 채워지도록 상부로 개방된 일정크기의 캐비티를 형성하는 몰드(100)를 구비하게 된다. 이때, 상기 체결부(125)에 의해서 고정설치되는 측면형성용 측판(120)은 상기 본체판(110)에 인가되는 진동에 의해서 체결상태가 풀어지지 않도록 고정설치되어야 한다. 상기 측면형성용 측판(120)에는 제조되는 콘크리트 패널(200)의 측면에 일정깊이의 끼움홈(206)을 형성하기 위한 적어도 하나의 끼움홈 형성용 철물(126)을 구비한다. 이러한 끼움홈 형성용 철물(126)은 측판(120)의 외부면에 고정설치되는 수직한 고정부(126a)와, 상기 고정부(126a)의 하부단으로부터 직각으로 절곡되어 캐비티측으로 일정길이 연장되는 돌출부(126b)를 포함한다. 상기 돌출부(126b)는 선단으로 갈수록 폭이 좁아지는 단면상으로 구비됨으로써, 상기 측면형성용 측판(120)의 분리시 상기 끼움홈 형성용 철물(126)의 분리이탈이 끼움홈(206)과의 걸림없이 원활하게 이루어지도록 한다. 또한, 상기 끼움형성용 철물과 대응하는 콘크리트 패널(200)의 측면(203)에 형성되는 끼움홈(206)에는 상기 고정부에 의해서 상기 콘크리트 패널(200)의 후면(202)과 연결되는 배치홈(206a)을 형성한다. 이에 따라, 상기 콘크리트 패널(200)의 측면에 배치홈(206a)을 갖는 끼움홈(206)을 형성함으로써 상부걸림턱(211)과 하부걸림턱(212)을 갖는 정착구(210)를 이용하여 건물벽체에 콘크리트 패널을 연속하여 시공하는 공정에서 상,하측 끼움홈(206)에 상부걸림턱과 하부걸림턱이 각각 삽입된 정착구(210)를 상,하측 배치홈(206a)에 의해서 형성되는 공간에 배치할 수 있기 때문에 상하배치되는 콘크리트 패널간의 간격을 발생을 최소화할 수 있는 것이다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 상기 콘크리트 양생단계는 상기 몰드에 타설된 상기 콘크리트 혼합물에 진동을 가한 후 증기양생실에서 습윤양생하는 것을 특징으로 한다.

상기 양생단계에서 상기 콘크리트 혼합물에 진동을 가하는 것은 제조되는 콘크리트 패널 제품의 전면을 고르게 형성시킬 수 있기 때문이며, 기포와 공극을 제거하는 효과도 가져온다. 진동을 주는 방식은 콘크리트 몰드에 고르게 진동을 주는 것이라면 어떤 것이든 무방하나, 고주파와 저주파를 구분하여 각각 30초 동안 일정주기의 진동을 몰드에 인가함으로써 상기 콘크리트가 타설된 본체판 전체를 고르게 진동시키는 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 양생단계는 콘크리트 혼합물에 포함되어 있는 미생물이 활성화 하는데 최적온도 조건을 제공하는 단계로 예열 과정을 거쳐 양생을 하는 것이 바람직하다. 상기 예열 과정은 미생물이 발효하기 시작하는 38℃에서 시작하는 것이 바람직하며, 상기 양생은 40 내지 80℃의 온도에서 5 내지 7시간 동안 습윤양생하는 것이 바람직하다. 이는 상기 콘크리트 양생단계에서 예열 과정이 없으면 양생시간이 오래 걸리며, 양생 온도가 40℃ 미만이거나 80℃를 초과 할 경우 미생물의 생장속도가 더뎌 미생물이 효과를 발휘하기 어렵기 때문이다.

본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 상기 미생물 비활성화단계는 상기 콘크리트 양생단계를 거쳐 탈형한 콘크리트 패널 내부의 미생물을 비활성시킴으로써 콘크리트 패널의 강도를 향상시키기 위한 단계로, 온도 20 내지 35℃, 습도 20% 내지 60%에서 25 내지 30일동안 건조시키는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 하기의 제조예 및 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 : 미생물 혼합물 제조

EM 원액과 EM 발효액 및 물을 하기 [표 1]의 비율로 혼합하여 미생물 혼합물을 제조하였다. 상기 EM 발효액은 상기 EM 원액에 당밀, 쌀겨, 설탕, 쌀뜨물을 혼합하여 발효시킨 발효액을 말한다.

	혼합비율(부피%)
구분	EM 원액	EM 발효액	물
제조예 A	0.2	0.6	99.2
제조예 B	0.5	1.5	98.0
비교제조예 C	2.0	-	98.0
비교제조예 D	-	2.0	98.0

[ 노출 콘크리트 패널 제조 ]

실시예 1

노출 콘크리트 패널을 제조하기 위하여 하기 [표 2]에 나타낸 바와 같이 미생물 혼합물과 콘크리트 혼합물을 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.

- 미생물 혼합물 : 상기 [표 1]의 제조예 A의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 1% 포함되게 사용하였다.

- 콘크리트 혼합물 : 시멘트 17중량%, 골재 63중량%, 모래 12중량% 및 물 8중량%를 혼합하여 제조한 콘크리트 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 99 중량% 포함되게 사용하였다. 여기에는 첨가제(혼화제와 섬유보강재)는 사용하지 않았다.

상기 실시예 1의 콘크리트 조성물을 교반기에 넣고 약 5분간 혼합하였다. 다음으로, 상기에서 얻은 조성물을 성형틀에 붓고, 고주파와 저주파를 각각 30초동안 진동을 주어 기포와 공극을 제거하고 쇠흙손을 이용하여 마감 미장을 하였다. 상기에서 미장을 마친 성형물을 최초 38℃에서 예열한 후, 약 6시간 동안 50℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하고, 온도 25℃, 습도 50%에서 28일간 건조시켜 콘크리트 패널을 제조하였다.

실시예 2

하기 [표 2]에서 보여지는 바와 같이 실시예 2는 상기 [표 1]의 제조예 A의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 0.5% 포함되게 사용하였으며, 시멘트 17중량%, 골재 63중량%, 모래 12중량%, 첨가제(혼화제와 섬유보강재) 1중량% 및 물 7중량%를 혼합하여 제조한 콘크리트 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 99.5% 포함되게 사용한 것 외에는 실시예 1과 모든 조건을 동일하게 사용하였다.

실시예 3

하기 [표 2]에서 보여지는 바와 같이 실시예 3은 미생물 혼합물(제조예A)을 1중량%로 포함되게 하여 제조한 콘크리트 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 모든 조건을 동일하게 사용하였다.

실시예 4

하기 [표 2]에서 보여지는 바와 같이 실시예 4는 미생물 혼합물(제조예A)을 2중량%로 포함되게 하여 제조한 콘크리트 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 모든 조건을 동일하게 사용하였다.

실시예 5

하기 [표 2]에서 보여지는 바와 같이 실시예 3은 미생물 혼합물(제조예A)을 16중량%로 포함되게 하여 제조한 콘크리트 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 모든 조건을 동일하게 사용하였다.

조건		실시예
조건		1	2	3	4	5
콘크리트 조성물의 조성 (중량%)	미생물 혼합물 (제조예A)	1	0.5	1	2	12
콘크리트 조성물의 조성 (중량%)	콘크리트 혼합물	99 (첨가제 무첨가)	99.5	99	98	88
습윤양생		예열, 50℃, 6h
건조		25℃, 28일

실시예 6

노출 콘크리트 패널을 제조하기 위하여 하기 [표 3]에 나타낸 바와 같이 미생물 혼합물과 콘크리트 혼합물을 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.

- 미생물 혼합물 : 상기 [표 1]의 제조예 B의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 0.5% 포함되게 사용하였다.

- 콘크리트 혼합물 : 시멘트 17중량%, 골재 63중량%, 모래 12중량%, 첨가제(혼화제와 섬유보강재) 1중량% 및 물 7중량%를 혼합하여 제조한 콘크리트 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 99.5 중량% 포함되게 사용하였다.

상기 실시예 6의 콘크리트 조성물을 교반기에 넣고 약 5분간 혼합하였다. 다음으로, 상기에서 얻은 조성물을 성형틀에 붓고, 고주파와 저주파를 각각 30초동안 진동을 주어 기포와 공극을 제거하고 쇠흙손을 이용하여 마감 미장을 하였다. 상기에서 미장을 마친 성형물을 예열과정 없이 약 9시간 동안 50℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하고, 온도 25℃, 습도 50%에서 28일간 건조시켜 콘크리트 패널을 제조하였다.

실시예 7

하기 [표 3]에서 보여지는 바와 같이 실시예 7의 콘크리트 조성물 조성은 실시예 6과 모두 동일하게 사용하였으며, 예열과정 없이 약 12시간 동안 30℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하였다는 것만 다르게 실시하였다.

실시예 8

하기 [표 3]에서 보여지는 바와 같이 실시예 8의 콘크리트 조성물 조성은 실시예 6과 모두 동일하게 사용하였으며, 습윤양생시 최초 38℃에서 예열한 후, 약 6시간 동안 50℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하였다는 것만 다르게 실시하였다.

실시예 9

하기 [표 3]에서 보여지는 바와 같이 실시예 9의 콘크리트 조성물 조성은 실시예 6과 모두 동일하게 사용하였으며, 습윤양생시 최초 38℃에서 예열한 후, 약 6시간 동안 90℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하였다는 것만 다르게 실시하였다.

실시예 10

하기 [표 3]에서 보여지는 바와 같이 실시예 10의 콘크리트 조성물 조성은 실시예 6과 모두 동일하게 사용하였으며, 습윤양생시 최초 38℃에서 예열한 후, 약 6시간 동안 50℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하고, 온도 40℃, 습도 50%에서 15일간 건조시켜 콘크리트 패널을 제조하였다.

조건		실시예
조건		6	7	8	9	10
콘크리트 조성물의 조성 (중량%)	미생물 혼합물 (제조예B)	1	1	1	1	1
콘크리트 조성물의 조성 (중량%)	콘크리트 혼합물	99	99	99	99	99
습윤양생		예열없음, 50℃, 9h	예열없음, 30℃, 12h	예열, 50℃, 6h	예열, 90℃, 6h	예열, 50℃, 6h
건조		25℃, 28일				40℃, 15일

비교예 1

노출 콘크리트 패널을 제조하기 위하여 하기 [표 4]에 나타낸 바와 같이 콘크리트 조성물을 제조하였다.

- 콘크리트 혼합물 : 시멘트 17중량%, 골재 63중량%, 모래 12중량%, 첨가제(혼화제와 섬유보강재) 1중량% 및 물 7중량%를 혼합하여 제조한 콘크리트 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 100 중량% 포함되게 사용하였다.

상기 비교예 1의 콘크리트 조성물을 교반기에 넣고 약 5분간 혼합하였다. 다음으로, 상기에서 얻은 조성물을 성형틀에 붓고, 고주파와 저주파를 각각 30초동안 진동을 주어 기포와 공극을 제거하고 쇠흙손을 이용하여 마감 미장을 하였다. 상기에서 미장을 마친 성형물을 최초 38℃에서 예열한 후, 약 6시간 동안 50℃에서 습윤 양생(steam curing)한 다음 9시간 후 탈형하고, 온도 25℃, 습도 50%에서 28일간 건조시켜 콘크리트 패널을 제조하였다.

비교예 2

하기 [표 4]에서 보여지는 바와 같이 비교예 2는 상기 [표 1]의 비교제조예 C의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 1% 포함되게 사용하였다는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 제조하였다.

그러나 습윤 양생과정에서 콘크리트 패널이 전혀 양생이 되지 않아 콘크리트 패널 제조에 실패하였다.

비교예 3

하기 [표 4]에서 보여지는 바와 같이 비교예 3은 상기 [표 1]의 비교제조예 C의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 2% 포함되게 사용하였다는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 제조하였다.

그러나, 비교예 3도 비교예 2와 마찬가지로 습윤 양생과정에서 콘크리트 패널이 전혀 양생이 되지 않아 콘크리트 패널 제조에 실패하였다.

비교예 4

하기 [표 4]에서 보여지는 바와 같이 비교예 4는 상기 [표 1]의 비교제조예 D의 미생물 혼합물을 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 1% 포함되게 사용하였다는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 콘크리트 패널을 제조하였다.

조건		비교예
조건		1	2	3	4
콘크리트 조성물의 조성 (중량%)	미생물 혼합물 (비교제조예C)		1	2
	미생물 혼합물 (비교제조예D)				1
	콘크리트 혼합물	100	99	98	99
습윤양생		예열, 50℃, 6h
건조		25℃, 28일

[실험예 1 : 중금속 검출 시험(콘크리트 조성물)]

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 콘크리트 조성물의 중금속 용출 여부를 알아보기 위하여 시료 100g을 칭량한 후 증류수에 염산을 가하여 pH 5.8 내지 6.3으로 조정한 용매를 1 : 10 [W(g) : V(㎖))]의 비율로 혼합하고 혼합액의 부피가 1,000 ㎖ 가 되도록 하였다. 혼합액을 상온 상압하에서 진탕 횟수를 매분 약 200회, 진폭이 4 내지 5 cm 인 진탕기를 사용하여 6시간 연속 진탕후 1 ㎛ 의 유리섬유지로 여과하여 여과액을 적당히 취하여 이를 기반으로 중금속의 양을 검출하였다. 유해 중금속 Pb, Cd, Cu, Hg, As, Cr6+, CN- 에 대한 용출 함량은 ICP (Inductively Coupled Plasma Emunission Spectroscopy, Labtam, Australia)를 사용하여 분석하였으며, 그 결과 측정된 중금속의 용출량을 하기 [표 5]에 나타내었다.

구분

실시예

비교예

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

Pb

N.D

0.3

N.D

0.1

N.D

0.2

N.D

0.8

0.1

0.2

0.7

Cd

N.D

0.007

0.001

0.002

0.004

Cu

N.D

0.02

N.D

0.01

N.D

0.06

0.032

0.002

0.001

Hg

N.D

As

N.D

Cr6+

N.D

0.009

N.D

CN-

N.D

[실험예 2 : 중금속 검출 시험(노출콘크리트 패널)]

실시예 1 및 실시예 3 내지 5에서 제조한 노출 콘크리트 패널의 중금속 검출 여부를 알아보기 위하여 한국화학융합시험연구원에 의뢰하였고, 그 시험결과를 도 5에 나타내었다. 검출 시험한 중금속의 종류는 5가지로 Pb, Hg, Cd, As, Sb 이다.

Pb, Cd 및 Sb의 검출 시험방법은 EPA Method 3050B(Acid Digestion of Sediments, Sludges, and Soils), 6010C(Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry)로 하였으며, Hg, As의 검출 시험방법은 EPA Method 3051A(Microwave Assisted Acid Digestion Of Sediments, Sludges, Soils, And Oils), 6020A(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry)로 하였다.

도5의 Test report 시험결과에서시료구분은 0, 0.5, 1, 6으로 나뉘어지며, 각 시험에서 사용되는 시료의 성분은 각각 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 콘크리트 패널을 가리킨다.

[ 실험예 3 : 외관 시험 ]

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4의 노출 콘크리트 패널의 외관 형태를 관찰하여 하기 표 6에 기재한 기준으로 평가하였다.

표시	설 명
○	패널 표면에 미생물 곰팡이가 관찰되지 않고, 기포나 크랙이 발견되지 않음
△	패널 표면에 미생물 곰팡이가 관찰되거나 또는 기포나 크랙이 발견됨
X	패널 표면에 미생물 곰팡이가 관찰되고, 기포나 크랙이 발견됨

[ 실험예 4 : 내구성 시험 ]

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4의 노출 콘크리트 패널의 내구성을 확인하기 위하여 압축강도(시험방법 KS F 2519 : 2000) 및 흡수율(시험방법 KS F 2518 : 2005)을 측정하였다.

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4의 노출 콘크리트 패널의 외관시험 및 내구성 시험의 결과는 아래의 [표 7]과 같았다. 압축강도 및 흡수율은 3회 측정한 값의 평균값을 나타내었다.

구분	실시예										비교예
구분	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	4
외관 시험	△	○	○	○	△	△	△	○	△	△	X	△
압축 강도 (MPa)	30.2	42	48	46	44	38	40	48	41	35	25.8	30.7
흡수율 (%)	13.8	12.1	7.1	7.2	8.2	10.2	9.2	7.5	11.1	14.3	18.2	15.3

100 : 몰드 110 : 본체판
112 : 음각부 113 : 경사면
115 : 융기부 120 : 측면형성용 측판
125 : 체결부 126 : 끼움홈 형성용 철물
200 : 콘크리트 패널 201 : 전면
202 : 후면 203 : 측면
204 : 모서리면 205 : 요홈
206 : 끼움홈 206a : 배치홈

Claims

미생물 혼합물; 및 콘크리트 혼합물이 혼합된 콘크리트 조성물을 포함하며,
상기 미생물 혼합물은 EM원액 및 EM발효액이 혼합된 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널.
제1항에 있어서,
상기 EM원액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널.
제1항에 있어서,
상기 EM발효액은 상기 EM원액을 쌀뜨물, 쌀겨, 당밀, 설탕 및 천일염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가지 이상을 이용하여 발효시켜 만든 발효액인 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널.
제1항에 있어서,
상기 미생물 혼합물은 EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널.
제1항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물은 상기 콘크리트 혼합물 98 내지 99 중량%, 상기 미생물 혼합물 1 내지 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널.
EM원액 및 EM발효액을 혼합하는 미생물 혼합물 제조단계;
콘크리트 혼합물에 미생물 혼합물을 혼합하는 콘크리트 조성물 형성단계;
몰드에 상기 혼합된 콘크리트 조성물을 공급하여 타설하는 콘크리트 타설단계;
상기 타설된 콘크리트에 진동을 가한 후 양생하는 콘크리트 양생단계;
상기 양생된 콘크리트를 탈형하는 콘크리트 탈형단계; 및
상기 탈형된 콘크리트 내의 미생물을 비활성화 시키는 미생물 비활성화 단계를 포함하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 미생물 혼합물 제조단계의 상기 EM원액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균 및 사상균으로 이루어진 유용 미생물군으로부터 선택되는 1종 이상의 미생물을 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 미생물 혼합물 제조단계의 상기 EM발효액은 상기 EM원액을 쌀뜨물, 쌀겨, 당밀, 설탕 및 천일염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가지 이상을 이용하여 발효시켜 만든 발효액인 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 미생물 혼합물 제조단계는 EM원액 0.2 내지 0.5 중량%, EM발효액 0.6 내지 1.5 중량% 및 물 98 내지 99.2 중량%를 포함하도록 제조하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물 형성단계는 상기 콘크리트 혼합물 98 내지 99 중량%에 상기 미생물 혼합물 1 내지 2 중량%를 포함하도록 제조하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 콘크리트 양생단계는 상기 몰드에 타설된 상기 콘크리트 혼합물을 증기양생실 40℃ 내지 80℃에서 습윤양생하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 미생물 비활성화 단계는 온도 20 내지 35℃, 습도 20% 내지 60%에서 25 내지 30일동안 건조하는 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널 제조방법.