KR20200007433A - 유리분말을 섞은 소일시멘트 블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질정화를 주목적으로 하는 환경 친화 블록 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단순히 물과 흙, 시멘트만으로 배합된 소일시멘트(soil cement)에 수질 정화에 탁월한 기능이 있는 유리분말를 일정 비율로 배합하여 다양한 모양으로 만들어 건조 시킨 후 사용용도에 따라 도색 하여 자연 친화 적인 인공 습지나 생태공원, 아파트내의 인공연못, 하천 등지에 널리 쓰일 수 있는 친환경적인 수질정화 블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한 별도의 전처리 과정 없이 많은 형태의 파유리들을 비롯한 폐유리들을 효율적으로 재생 고안된 발포유리를 사용하여 수질정화와 쓰레기 재활용의 두 가지 장점을 살리고 재활용 할수 있다는 장점을 갖으며 비용면에서도 저렴하고 친환경적이며 사용 목적에 맞게 성형할 수 있고 수질정화 능력이 탁월한 수생식물을 심은 식생 블록으로도 활용할 수 있는 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

유리분말을 섞은 소일시멘트 블록 제조방법{CONCRETE COMPOSITION HAVING IMPROVED DURABILITY}

본 발명은 수질정화를 주목적으로 하는 환경 친화 블록 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단순히 물과 흙, 시멘트만으로 배합된 소일시멘트(soil cement)에 수질 정화에 탁월한 기능이 있는 유리분말를 일정 비율로 배합하여 다양한 모양으로 만들어 건조 시킨 후 사용용도에 따라 도색 하여 자연 친화 적인 인공 습지나 생태공원, 아파트내의 인공연못, 하천 등지에 널리 쓰일 수 있는 친환경적인 수질정화 블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.

또한 별도의 전처리 과정 없이 많은 형태의 파유리들을 비롯한 폐유리들을 효율적으로 재생 고안된 발포유리를 사용하여 수질정화와 쓰레기 재활용의 두 가지 장점을 살리고 재활용 할수 있다는 장점을 갖으며 비용면에서도 저렴하고 친환경적이며 사용 목적에 맞게 성형할 수 있고 수질정화 능력이 탁월한 수생식물을 심은 식생 블록으로도 활용할 수 있는 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

급속한 산업화와 인구증가에 따라 현저히 증가한 하천과 대부분의 호소의 질소와 인의 농도 및 유기영양염과 각종 유기물의 함량은 자연의 자정능력 상실로 부영양화 기준을 초과 하여 남조 및 적조현상을 야기 시켰고 수질오염을 증가 시켰다. 또한 철제 및 콘크리트에 대한 부식의 원인이며 어류에 대한 독성을 갖는 고농도 축산폐수성분 중에 하나인 암모늄이온은 인과 함께 부영양화를 유발하여 수중 생태계를 변질시킨다. 분뇨처리를 중심으로 하는 국내 오, 폐수처리 시설은 대규모 폐수 방류 시설이나 대도시에 먼저 건설 되었으나 최근 들어 수질오염원의 질적인 다양화와 양적인 증가에 대처하고 폐수방류시설의 인, 질소 처리에 기준이 강화됨으로써 보다 나은 처리방법이 필요한 실정이다. 또한 호소, 하천에서의 질소, 인등을 제거하기 위한 노력이 크게 대두되고 있으며 쓰레기 매립지를 자연친화적인 생태 공간으로 재탄생 시키면서 인공습지 조성이 활발히 진행 중에 있다.

이러한 노력들에 일환으로 여러 가지 방법들이 연구되어 왔으나 운영에 따른 경제적, 기술적인 어려움 때문에 수월한 운영체계를 갖는 자연 수질 정화 방법 즉 부레옥잠과 같은 인산염, 질산염, 중금속 등 각종 오염물질을 흡수하는 수생식물을 활용하는 방안이 진행되고 있다. 그러나 부레옥잠은 수온이20이상이라야 잘 자라며 되면 동해를 입게 되므로 우리나라의 대부분 지역에서는 부레옥잠의 보존과 증식이 어렵고 폐수정화에 이용한 뒤에 거두어들여야 하는 엄청난 양의 부레옥잠을 어떻게 처리 할 것인가 하는 문제는 폐기물처리에 못지않게 중요하다. 그리고 수생식물을 키우는 공간 확보에도 어려움이 있으며 생육에도 어느 정도 조건과 시간이 필요하다. 그리고 현재 수질정화에 효과적인 여재로 사용하는 재료로는 섬유질, 광물질, 플라스틱 등 그 수 및종류가 많지만 미생물과 식물의 흡수에 의한 정화 원리에 기반을 두는 수질자연정화 재료들의 식물 생육 전제 때문에 다양하게 적용되지 못하였다. 그 외의 환경 친화적 재료들을 살펴보면 뛰어난 흡착력을 갖고 있는 활성탄이 있는데 이는 비용 면에서 경제적이지 못한 단점이 있다.

일반적으로 건설공사에서 기본적으로 사용되는 재료로서는 암석, 자갈, 모래, 흙 등의 천연재료와 여기에 첨가되는 시멘트 등이 있다. 이런 재료들은 건설공사 시 반드시 필요한 재료들이지만 한편으론 대량생산에 따른 생태파괴, 자원고갈, 자연환경 훼손 등의 문제점을 발생 시킬 수 있다. 그리고 현재 건설시장에서 골재와 같은 건설재료의 부족현상이 문제시 되고 있으며 이것을 대체할 만한 재료의 개발이 시급한 실정이다.

한편 폐유리 또한 관리를 특별히 받는 폐기물로서 특히 파손된 유리병을 재활용 하는데 많은 어려움이 있다.

대한민국 특허등록 제10-1292181호

본 발명은 상기와 같은 기존의 여러 문제점들을 보완하고 자칫 쓰레기로 버려져 환경을 오염시킬 수 있는 폐유리들을 활용하여 저렴한 비용으로 커다란 효과를 누릴 수 있는 수질정화 블록을 제작하기 위하여 이루어진 것으로 아래와 같은 내용을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

본 발명은 상기의 문제점을 보완할 수 있도록 수생식물의 생육에 전혀 영향을 받지 않고 만들기 쉽고 안정적이며 제작비용이 경제적이고 필요 용도에 따라 성형 가능한 자연 친화적인 수질정화 블록 조성물 및 그 제조 방법을 제공함으로써 하천 및 호소, 습지나 인공 연못의 수질을 개선하고 주변 경관과 어울림과 동시에 사람들의 쾌적하고 건강한 휴식공간을 형성할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 삼는다.

본 발명은 상기에서 열거한 과제를 해결하기 위해 아래와 같은 수단을 사용한다.

분쇄 폐유리는 국내에 무수히 많은 산업 폐기물인 파손된 판유리나 병 유리를 사용하는 것으로 모래, 시멘트와 배합하여 사용한다. 이렇게 잔 입자를 사용하지만 분쇄 폐유리를 혼합사용 시 유리에 의한 기포발생과 다짐 및 양생과정에서 기포가 공극으로 환원되면서 투수성이 한층 증대되어 투수성이 좋은 친환경적인 콘크리트 기반 재를 만들 수 있게 된다.

소일시멘트는 시멘트, 흙과 혼합수를 배합하여 만든 것으로 일반적인 콘크리트와는 달리 경제적일 뿐만 아니라 상대적으로 높은 탄성 복원력을 갖으며 자연 상태의 흙을 사용하기 때문에 표층의 색을 유지 하면서 주변 환경과도 조화롭게 잘 어울리는 내구성이 뛰어난 자연 친화적인 재료이다.

본 발명에 의한 수질정화를 위한 유리분말을 섞은 소일시멘트 블록 조성물 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

저렴한 비용으로 재활용 폐기물들을 안정하게 만든 친환경 블록은 하천, 호수, 강, 연못 등 환경오염으로 인해 점점 악화되고 있는 수질을 개선하고 정화하는데 큰 효과가 있다. 더군다나 식생 콘크리트 블록으로도 제조할 수 있어 수질정화 능력의 증대 효과를 기대 할 수 있다.

폐기물의 하나인 다양한 종류의 폐유리는 별도로 전처리를 거치지 않고 발포유리로 만들어 재활용 효과를 극대화 할 수 있다. 이런 발포유리는 발포 시 생성되는 균질한 독립기공 조직의 공극으로 팽창계수 및 열전도도가 현저히 작아 단열재나 흡음재로 사용될 수 있고 내산성, 내알칼리성, 내열 효과가 뛰어 나고 성형 방법과 형태에 따라 미생물의 담체, 촉매의 담체 등 그 활용도가 다양한 효과를 낼 수 있다. 그리고 수중 미생물의 부착을 용이하게 해 오염된 수질의 오염원인 질소나 인, 부유물을 제거하고 COD, BOD의 수치를 낮게 하는 효과를 거둘 수 있다.

단순히 물, 흙, 시멘트를 재료로 중다짐으로 만든 소일시멘트는 시멘트의 수화반응으로 배합된 혼합물이 경화되면서 내구성을 갖는다. 소일시멘트의 효과는 점착성이 없는 흙의 점착력을 발생시키고 점착성이 있는 흙은 더욱 그 능력을 증대시켜 계속 유지하게 함으로써 물이나 하중, 동결작용 등에 대한 안정성을 확보하게 한다. 또한 시멘트 배합에 따른 강성과 연성을 조절 할 수 있으며 탄성 복원성이 좋다. 그리고 자연친화적인 흙을 사용하므로 경제적일 뿐만 아니라 흙이 주는 자연스런 색깔로 주변 자연환경과도 잘 어울려 미적인면에서도 효과가 좋다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 수질정화를 위한 유리분말을 섞은 소일시멘트 블록 조성물 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

발포 유리의 원료 유리로는 소성온도를 낮출 수 있고 실투온도와 연화점이 낮으며 소성, 냉각 과정에서 실투가 발생하지 않는 것 등이 적당하다. 분쇄 유리의 입자가 크면 부풀림이 적어지고 입자가 작으면 발포제의 혼합이 어려워지므로 보통 -325mesh가 적당하다.

발포제는 carbonate 또는 C가 주로 쓰이고 발포유리 내균질한 독립기공을 형성하는 것은 발포제의 발포온도와 유리의 점성을 일치시키는 것으로 매우 중요하다.

소성온도 750~950정도이며 소성 시 로의 소성시간, 온도배정에 대한 세심한 주의가 필요하다.

서냉하여 응고 시킬때는 서서히 냉각시켜 외부와 내부의 온도차가 생기지 않도록 주의해야 실투가 적게 생기거나 전혀 생기지 않게 된다.

냉각 후 발포유리는 용도에 맞게 성형하여 사용한다. 발포유리 조성물은 강도를 고려하여 폐유리60wt.%와 발포제로 제올라이트25wt.%, 탄산칼슘4wt.%, 규산소다5wt.%, 물4wt.%, 가성소다2wt.%로 구성한다.

본 발명의 수질정화 블록의 조성물은 압축강도25.34kgf/가 나오는 황토40wt.%, 패그마타이트25wt.% 유리분말25wt.%, 소일시멘트10wt.%로 소일시멘트를 구성하여 물을 전체 혼합토의 100wt.%로 혼합하여 배합 후 몰드에 채우고 여러 차례 다짐을 실시하여 건조시킨다.

이상과 같이 제조된 본 발명의 수질정화 블록은 오염된 수질 속에 주 오염원인 질소, 인의 양을 감소시키고 부유 물질과 중금속 등을 제거하며 오염수의 BOD, COD의 수치를 낮추게 하는 효과가 탁월하다. 그리고 수질정화 블록의 재료들이 인공 화학적인 재료들이 아닌 자연 물질들이라 수질의 제2차 오염을 걱정할 필요가 없다.

더군다나 이 블록은 넓게는 자연친화 생태 공원이나 주거환경 주변에 하천, 인공 연못 등에 쓰일 수 있고 좁게는 집안 내 어항이나 수조 등에 쓰일 수 있다. 게다가 사용 장소와 어울리게 성형하거나 안료를 사용하여 색을 염색할 수도 있어 활용도 폭이 넓다. 그리고 수질정화 식물을 심을 수 있게 군데군데 구멍을 뚫어서 식생 콘크리트로도 이용할 수 있어 자연친화적인 수질정화 시스템으로 그 역할을 충분히 다 할 것으로 기대된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. 유리분말을 일정 비율 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수질 정화 블록
2. 제 1항에 있어서,
   황토, 패그마타이트, 유리분말, 시멘트가 각각 40wt%, 25wt%, 25wt%, 10wt%의 비율로 배합되는 것을 특징으로 하는 친환경 수질 정화 블록