KR20200120179A - 나노 무기조성물이 부착된 판재 및 판재시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 특성이 우수하고, 도막 물성이 우수한 무기 도막을 포함하는 이끼 및 조류 방지뿐만 아니라 곰팡이와 세균 등의 번식을 방지할 수 있는 판재에 관한 것으로서, 무기도막 조성물의 평균입자크기를 원하는 수준으로 조절함으로써 조성물의 분산성이 향상되어 무기 도막 표면 특성이 우수할 뿐만 아니라 도막 물성이 우수하여 상하수처리장의 수로 또는 물이 많은 공간 등에 부착되어 문제를 발생시키는 이끼, 조류, 곰팡이 또는 세균의 부착과 번식을 방지하는 특성이 우수한 판재에 관한 것이다.

Description

나노 무기조성물이 부착된 판재 및 판재시스템{Plate and Plate system with nano inorganic coating}
본 발명은 표면 특성이 우수하고, 도막 물성이 우수한 무기 도막을 포함하는 이끼 및 조류 방지뿐만 아니라 곰팡이와 세균 등의 번식을 방지할 수 있는 판재에 관한 것으로서, 무기도막 조성물의 평균입자크기를 원하는 수준으로 조절함으로써 조성물의 분산성이 향상되어 무기 도막 표면 특성이 우수할 뿐만 아니라 도막 물성이 우수하여 상하수처리장의 수로 또는 물이 많은 공간 등에 부착되어 문제를 발생시키는 이끼, 조류, 곰팡이 또는 세균의 부착과 번식을 방지하는 특성이 우수한 판재에 관한 것이다.
우리나라는 수천개의 정하수장과 관련 취수장을 갖추고 있으며 그 시설용량은 하루 30,000천톤 정도이며, 이중 하천표류수가 전체 수량의 70% 이상을 차지하며 하천복류수는 7.0%, 저수지는 18% 정도이고, 용천수 등을 포함한 지하수는 2% 정도를 차지한다. 또한 30,000천톤의 수량 중 대부분을 약품에 의하여 응집시키고 분리하는 방식의 급속여과식로 대부분 정수하고 있다.
국내의 호수와 하천에는 조류가 과다하게 발생하여 수질이 악화됨으로서 상수원의 수질관리 뿐 아니라 취수정수 공정의 운전을 어렵게 하고 있다. 조류는 정수 과정에서 탁도 뿐 아니라 응집침전 장애를 일으키고, 여과지를 조기에 폐색시켜 여과 지속시간의 단축에 따른 역세척 횟수를 증가시킨다.
조류의 증식으로 수체의 pH가 상승하면 응집지에서 응집효율이 떨어져 플럭의 형성이 저하되고, 조류세포의 높은 표면전하와 많은 조류 부산물로 인해 응집제 소요량이 늘어나며, 조류세포의 비중이 낮기 때문에 조류 플럭의 침강성이 저하되거나 재부상 되어 침전효율을 떨어뜨리고 있다. 침전지에서 제거되지 못한 조류는 여과지로 넘어가 수두손실을 가져와 여과지속시간을 단축시키는데, 정상상태에서 여과지 지속시간은 30～100시간 범위이나 조류가 대량 발생하는 기간에는 10시간 이하로 떨어져 역세척 주기가 짧아지게 된다. 결과적으로 조류의 대발생은 정수효율을 저하시키고 식수원 수질을 악화시키는 주원인이 되고 있다.
따라서 심각해지는 상수처리장의 조류발생 문제에 대해 보다 효율적으로 대처하기 위해서는 기존의 상수처리장 공정을 향상시키는 기술 개발과 더불어 조류발생을 억제하거나 제거하는 기술개발이 필요하다. 이를 위해서는 기존 공정에 별다른 추가시설 없이 적용할 수 있으면서도 보다 경제적인 기술이 필요하다.
따라서 종래에는 상수처리장의 상기와 같은 문제들을 해결하기 위하여 친수성 유기도료와 에폭시와 같은 고분자 소재를 도포시켜 사용하여 왔다. 상기 친수성 유기도료와 고분자 재료는 여러 가지 유기 재료들을 물이나 유기 용매와 혼합시킨 도막 조성물을 도포시켜 제조할 수 있는데, 상기 유기 재료들은 상기 용매들에 대한 분산성이 양호하지 못한 경우 도막 표면이 균일하지 못하고, 이에 따라 최종 제조된 도막에 불량이 생겨 상수처리장 등에 사용되기 위하여 도포된 친수성 유기도료는 역할을 수행할 수 없고 인체에 유해한 성분을 포함하고 있어 먹는 물을 제조하는 상수 또는 정수처리장에 사용하는 것은 문제가 있었다.
따라서 심각해지는 상하수처리장의 조류발생 문제에 대한 보다 효율적으로 대처하기 위해서는 기존의 상하수처리장 공정을 향상시키는 기술 개발과 더불어 조류발생을 억제하거나 제거하는 기술개발이 필요하다. 이를 위해서는 기존의 공정에 별다른 추가시설 없이 적용할 수 있으면서도 보다 경제적인 기술이 필요하다.
따라서, 상하수처리장 침전지 등의 수로나 경사지에 이끼 및 조류의 부착성장을 방지하는 친수성 고경도 무기 도막이 코팅되어 도막의 표면 특성이 우수하고 이끼나 조류, 곰팡이 또는 세균 등이 서식할 수 없도록 표면이 깨끗하고, 도막 물성이 우수한 판재의 제조가 시급한 실정이다.
또한, 상·하수처리 시설뿐만 아니라 및 폐수·분뇨 처리용 수조, 수로, 대용량 탱크류, 주거시설의 화장실 또는 샤워시설이 설치된 공간 등의 콘크리트로 형성되는 시설의 구조물은 물 또는 약품의 침투로 인하여 구조물의 내구성을 저하시켜 수명이 단축되고 시공 과정에서 발생된 미세 균열은 지속적으로 성장되어 구조물을 손상시킴으로써 물 또는 약품의 누수 등을 초래할 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 구조물 시설의 벽체, 바닥 및 천장을 소정의 재료를 이용하여 보강하고 있으나 보강재만으로 이끼, 조류, 곰팡이, 세균 등의 인체에 유해한 문제의 해결하는 것은 어려움이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1735383호 대한민국 등록특허 제10-1414019호
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본원 발명에서는 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 매우 평활도가 높고 코팅 도막 내부에 결함이 없는 나노 무기 도막이 형성된 판재를 제공하고 상기 판재를 이용하여 구조물이 물에 노출되는 것을 방지하고 무기도막이 형성된 보강재를 구조체와 일체화하여 내구성을 향상시키는 것이 목적이다.
또한 무기도막이 형성된 판재를 사용하지 않고 벽에 직접 도포할 때는 콘크리트와 같이 수분을 쉽게 흡수할 수 있는 벽재의 경우 방수기능을 확보하기 위하여 마이크로미터 크기의 무기소재를 이용하여 먼저 도포한 후 나노미터 크기의 무기소재를 이용하여 도포하고 타일 또는 유리와 같은 흡수가 어려운 벽재의 경우 나노미터 크기의 무기소재만을 도포하여 이끼, 조류, 곰팡이 또는 세균의 번식을 방지하는 기능을 포함하도록 하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서 방수를 위한 마이크로미터 크기의 나노소재와 기능성을 갖는 나노미터 크기의 무기소재를 상도와 하도순으로 사용하거나 단독으로 사용하여 이끼, 조류, 곰팡이 또는 세균의 번식을 방지하는 기능성을 갖도록 할 수 있으며, 금속, 유리 또는 타일 등과 같은 모재표면에 나노크기의 무기소재를 도포하여 벽재에 부착시키며 넓은 구조물의 경우 다수의 고정 찬넬; 상기 고정 찬넬에 결합되는 결합 찬넬; 상기 구조물에 소정 간격 이격되도록 상기 결합 찬넬에 결합되는 판재; 및 상기 구조물과 상기 판재 사이에 충전되는 충전재; 를 이용하여 연결시킴으로서 시공된다
특히 금속, 유리 또는 타일 등과 같은 판재에 도포하여 사용할 경우 도포된 판재를 벽재의 모양과 형태에 맞추어 가공 및 절삭하거나 가공 및 절삭 후에 도포하여 벽의 크기에 따라 가공된 판재를 쉽게 연결할 수 있는 시공 공법을 이용한다.
하기 화학식으로 표시되는 알칼리 금속산화물(M2O)인 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화리튬(Li2O) 중 적어도 하나 이상 포함되고; 무기산 화합물; 및 물(H2O);을 포함하며;
하기 화학식에서, 알칼리 산화금속들의 몰수인
Figure pat00001
고, 실리카의 몰수인
Figure pat00002
며;
[화학식]
Figure pat00003
상기 화학식의 나노무기조성물 100중량부에서 (M2O+ySiO2)은 0.1~10 중량부이고 무기산 화합물 0.01 ~ 2 중량부와 나머지의 물을 포함하도록 하여 제조한다.
전술한 본 발명에 따른 본 판재는 조절된 평균 입자 크기를 가지는 무기 재료를 사용함으로써 유기질 항균 페인트로 처리할 수 없는 분야에 널리 적용할 수 있으며, 제조와 사용에 있어서 공해물질이나 유해물질을 배출해낼 영향은 없다. 특히, 상하수처리장 수로에 부착되어 성장한 이끼와 조류의 제거를 위한 청소작업의 빈도를 현저히 줄이게 되어 청소작업에 따른 인력과 비용의 낭비를 줄이게 되어 운영비 감소와 운영의 효율화를 꾀할 수 있다. 이는 이끼 및 조류 등의 부착성장이 어렵고, 부착되어도 가벼운 압력이나 충격에 쉽게 탈리됨으로써 청소나 배수로관리가 용이하다.
또한, 내구성이나 작업성 등이 우수하여 상하수처리장 뿐만 아니라 상수관, 수조 또는 주거용 건물 등의 사용에도 기술을 확대 보급 하여 환경개선을 이루고 확립된 처리기술의 해외수출에 크게 기여할 것이다.
시공에 있어서도 구조물의 크기에 따라 판재를 소정 간격 이격되도록 설치한 후 시설물과 판재 사이에 충전재를 충전함으로써 수처리 시설의 구조물을 견고하게 보강할 수 있고, 이로 인하여 구조물의 내구성을 향상시킴과 동시에 공기(工期) 단축 및 유지, 관리 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 수처리 시설의 수로 구조물을 나타낸 사시도이다.
도 2는도 2는 종래 수처리 시설의 수로 구조물의 폭방향 단면도이다.
도 3 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 수로 구조물의 폭방향 단면도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설 수로구조물의
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설 수로 구조물의 실제 제작사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설 수로 구조물의 실제 연결사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 구조물 보호 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일시예에 따른 수처리 시설의 구조물 보호 시스템을 나타내는 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 구조물 보호 시스템의 고정 찬넬을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 구조물 보호 시스템의 결합 찬넬을 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 구조물 보호 시스템의 주입구를 나타낸 측면도이다.
도 15는 본 발명의 이지크린(Easy-Clean) 특성 실시예이다.
이하, 본 발명의 무기조성물을 도포한 판재와 이를 이용한 시공에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 다양한 특성을 갖는 무기 조성물은, 마이크로미터 크기의 무기조성물과 나노미터 크기를 갖는 무기조성물(나노무기조성물)로 나누어 볼 수 있으며 마이크로미터 크기의 무기소재는 일반적인 통칭되는 모든 규소(Si)기반의 무기소재인 세라믹 소재를 사용할 수 있다.
또한, 나노무기조성물은 하기 화학식으로 표시되는 알칼리 금속산화물(M2O)인 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화리튬(Li2O) 중 적어도 하나 이상 포함되고 ; 무기산 화합물; 및 물(H2O);을 포함하며;
[화학식]
Figure pat00004
상기 화학식 (x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2에서는,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
를 만족한다.
상기 화학식으로 표기되는 나노무기조성물((x1Na2O+x2K2O +x3Li2O)·ySiO2·nH 2O) 100 중량부에서 (M2O+ySiO2)은 0.1~10 중량부이고 무기산 화합물 0. 01 ~ 2 중량부와 나머지의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화학식으로 표현된 조성물은 요구되는 기능성과 코팅방법 및 코팅장치 에 따라 분산제와 촉매제 그리고 계면활성제 등이 추가로 포함될 수 있다.
상기의 코팅장 치에 따른 조성물의 변경은 전처리장비에 따라 달라질 수 있으며 특 히, 모재 표면의 친수여부에 따라 계면활성제를 포함시켜 부착특성을 개선시 키고, 색상을 위한 칼라안료의 분산을 향상시키기 위해 분산제를 더 포함할 수 있 으며 조성물의 생산시간 단축 및 화학반응의 촉진 등을 위해 촉매제를 추가로 포함 시킬 수 있다.
상기 첨가되는 용매(물+무기산화합물)의 양은 첨가 되는 알칼리 산화금속 의 용매에 대한 용해도 보다 크며, 무기산 화합물은 주로 인산 또는 붕산을 사용한다.
본 발명의 나노 무기 조성물은 상기 화학식으로 표시되는 x1 Na2O, x2K2O, x3 Li2O 중 1종 또는 2종 그리고 3종을 모두 포함하여 제조할 수 있다. 즉, 본 발명 은 상기 화학식에 나타난 산화 알칼리 금속 중 적어도 하나 이상을 포함함으로써, 모재와의 접착력 또는 부착력을 높이면서도 코팅박막의 이지클린(easy-clean) 특 성, 방오성, 내수성 및 기계적 및 화학적 특성을 포함한 다양한 고기능성을 향상시 키는 나노 무기 조성물을 구현할 수 있다.
본 발명의 상기 화학식에서 X는 나노 무기조 성물에 포함되는 알칼리 산화금속(M2O)들의 몰수이며 y는 실리카(SiO2)의 몰수로서 실리카의 몰수는 항상 알칼리 금속의 몰수보다 크거나 같은 것으로
Figure pat00007
를 만족하여야 하며, 산화 나트륨(Na2O)의 몰수 x1, 산화칼륨(K 2O)의 몰수 x2, 산화리튬(Li2O)의 몰수 x3중에서 상기 X(X=x1+x2+x3)는 항상 0보다 큰 수로서 X〉0를 만족하며, 각각의 알칼리 산화금속들은 0보다 크거나 같은 수로서
Figure pat00008
와 같이 표현할 수 있다.
또한 기존 발명에서는
Figure pat00009
와 같이 Na2O를 50% 이상 포함하는 나노무기조성물로 제조 되어 도막두께가 일정 이상이 될 경우 도1과 도8에 관찰되는 것처럼 백화현상의 원인이 되고 소성시 공기층을 발생시키는 원인이 되는 물질로서 본 발명의 제조예 4와 제조예 5를 통하여
Figure pat00010
의 식을 만족시킬 수 있도록 제조할 경우 광학특성, 친수특성 및 내수성(내구성)에서 만족스러운 결과가 나타났으며 Na2O의 최적의 함량은 X(X=x1+x2+x3)와 대비하여 30±10% 임을 실시예를 통하여 알 수 있었다.
또한, 실시예에서 산화 알칼리 금속을 혼합하기 위해 산화 알칼리 금속과 실리카의 몰비(y/X)는 3~4에서 가장 안정적이며 백화현상에 강하고 내수성 및 내열성을 갖게 됨을 알 수 있다.
나노 무기조성물의 고형분(M2O+ySiO2)과 용매(물+무기산화합물)의 비율은 제조예 4, 5에서 나타난 바와 같이 고형분이 10wt% 이하에서 광학특성과 내구특성이 매우 향상되는 것을 실시예를 통하여 알 수 있다.
특히, 용매(물+무기산화합물)의 경우 인산과 붕산을 요구되는 특성에 따라 포함시켜 사용할 수 있으며 2% 이상 첨가할 경우 젤 형태화되어 요구되는 나노무기조성물의 특성에 부합되지 않는다.
상기 나노무기조성물((x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2)은 화학식에 나타난 바와 같이, 중심금속 원자에 다른 비금속 원소가 치환하여 규소(Si)와 다른 원자 간의 단일결합(Single bond)을 이중결합(Double)으로 만들고 망목 구조가 생성되어 규산염과 축합반응을 함으로서 규산염에 붙어 있는 수산화이온(-OH)이 다른 이온으로 치환 및 해리되는바 물의 침투를 막아주어 내수성을 향상시키는 메커니즘으로 예상된다.
또한, 금속산화물의 부피변화를 포함한 각각의 금속산화물의 서로 다른 특성에 따라 또는 요구되는 기능성에 따라 첨가되는 금속산화물의 함량을 직접적으로 제어함으로서 요구되는 기능성의 최적화를 이루고자 하였다.
또한, 상기 나노 무기조성물의 PH는 11이하일 경우 고형화가 진행되어 제조에 어려움이 있으며 13이상이면 다양한 기능성이 감소되어 11~13사이의 PH가 가장 적합하다.
또한, 상기 나노 무기조성물의 박막 표면의 접촉각은 20° 이하의 친수특성을 나타내며 이지클린(Easy-Clean) 특성을 갖는다.
또한, 상기의 나노 무기조성물은 헤이즈(탁도)를 제어하여 광택도를 유광 또는 무광형태로 할 수 있으며 투명기판의 경우 반투명과 불투명 등 다양하게 헤이즈(탁도)를 구현시킴으로서 소비자의 요구를 만족시킬 수 있다.
본 발명에서 산란도와 헤이즈 그리고 탁도는 동일한 의미를 갖는 것으로 투명기판의 투명도에 따라 달라지는 투명상태를 나타내는 것이며 유광 또는 무광등과 같이 코팅 표면의 광택도를 나타내는 의미로 사용될 수도 있다.
본 발명에서는 유리와 같은 투명기판에 상기의 나노 무기조성물을 이용하여 코팅 도막을 형성할 경우 일반적인 맑고 깨끗한 유리와 같이 광투과도가 80%이상의 헤이즈가 없는 투명한 헤이즈 1단계와 70%의 투과도를 헤이즈 2단계, 60%의 투과도를 헤이즈 3단계, 50%의 투과도를 헤이즈 4단계, 40%의 투과도를 헤이즈 5단계, 30%의 투과도를 헤이즈 6단계, 20%의 투과도를 헤이즈 7단계, 10%의 투과도를 헤이즈 8단계, 완전불투명을 헤이즈 9단계로 정의하여 나타내면 헤이즈 1에서 헤이즈 9단계에 이르기 까지 전 영역에 코팅 박막을 형성할 수 있다.으로서 규산염에 붙어 있는 수산화이온(-OH)이 다른 이온으로 치환 및 해리되는바 물의 침투를 막아주어 내수성을 향상시키는 메커니즘으로 예상된다.
200g 제조 시
구분 제조예 1
(중량부)		 제조예 2
(중량부)		 제조예 3
(중량부)		 제조예 4
(중량부)		 제조예 5
(중량부) G

고형분



 ySiO2 (몰수) 0.3327 0.3216 0.3206 0.105 0.206
x1+x2+x3 (몰수) 0.0916 0.0847 0.0818 0.027 0.051
M2O 몰분율 Na2O 0.5151 0.416 0.417 0.338 0.28
K2O 0.3031 0.334 0.214 0.397 0.38
Li2O 0.1818 0.25 0.369 0.265 0.34
몰분율 합계 1 1 1 1 1
Molar ratio (y / x) 3.63 3.7968 3.9213 3.885 4.0179
고형분 함량 wt% (M2O+SiO2) 13.01 12.4 11.96 4.04 7.8
용매 H2O 186.39 186.6 187.14 194.76 191.6
무기산화합물
(인산 or 붕산)		 0.6 1 0.9 1.2 0.6
합 계 186.99 187.6 188.04 195.96 192.2
총 합 (고형분 + 용매) 200 200 200 200 200
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예 5
연필경도 9H 9H 9H 9H 9H
부착력 5B 5B 5B 5B 5B
이지클린성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
광투과도 1% 이내 향상 1% 이내 향상 1% 이상 향상 2% 이상 향상 2% 이상 향상
접촉각 23.2
친수		 20.7
친수		 12.4
친수		 7.8
초친수		 9.3
초친수
내수성 ○ ○ ○ ◎ ◎
상기 화학식으로 표현된 조성물은 요구되는 기능성과 코팅방법 및 코팅장치에 따라 분산제와 촉매제 그리고 계면활성제 등이 추가로 포함될 수 있다.
본 발명에 이용되는 모재는 금속 및 비철금속재, 기타 플라스틱(고분자 재료), 필름, 도자기, 타일, 석재, 목재 등의 다양한 소재가 사용 가능하며, 기타 도료의 코팅이 필요한 다양한 모재들이 모두 이용 가능하다.
상기 제조된 조성물을 이용하여 코팅 도막을 형성하는 공정을 살펴보면 상기 화학식의 조성물을 제조하는 단계(S100)에 이어 코팅이 필요한 모재의 전처리(세정)하는 단계(S200)가 매우 중요하다. 세정은 나노 무기 조성물을 코팅하기 위해서는 어떠한 표면의 이물질도 결함을 유발할 수 있기 때문에 매우 중요한 공정으로 일반적인 알칼리 혹은 중성세제 등으로 세정을 할 수 있으며 필요에 따라 알코올 또는 아세톤과 같은 물질을 이용하거나 산세정 등을 활용하여 세정할 수 있다.
또한, 연마와 같은 방식을 이용하여 코팅 전에 전처리로서 세정을 할 수도 있다.
특히 투명기판(유리 등)의 경우 모재에 잔재하는 이물질에 의한 결함은 코팅 도막 형성 후 품질에 매우 큰 영향을 미칠 수 있어 중요한 공정이다.
세정이 끝나면 표면에 형성된 물 또는 습분을 제거하기 위한 건조단계(S300)를 진행한 후 다양한 코팅 방법을 이용하여 상기의 나노 무기조성물을 부착하는 코팅 조성물 부착단계(S400)을 진행한다. 세정 시 사용한 물 또는 기타 매체에는 이물질이 잔존할 수 있으며 이러한 이물질이 건조되면서 표면에 그대로 잔존할 수 있어 이를 제거하기 위하여 공기(바람), 열 등을 활용하여 표면을 깨끗하게 건조할 필요가 있으며 열 또는 높은 온도를 이용할 경우 증류수와 같은 물이나 기타 순도가 높은 물질을 이용하여 코팅 표면에 이물질이 남겨지지 않도록 한다.
특히 석재, 목재 또는 콘크리트와 같은 흡습이 가능한 매체의 경우 상기의 건조단계는 매우 중요하다고 할 수 있다. 건조단계에서 완전히 건조가 되지 않은 상태에서 다음단계인 조성물 부착단계로 넘어가게 되면 내구성에 문제를 발생시킬 수 있기 때문이다.
상기와 같이 건조단계(S300) 후 코팅 조성물 부착과정에서 목재, 석재 또는 콘크리트의 경우 흡습이 발생하기 때문에 흡습이 발생하지 않는 모재보다 더 많은 원료양을 주입하거나 마이크로미터 크기의 입자를 갖는 무기소재를 이용하여 먼저 도포한 후 상기의 나노무기조성물을 도포하고 바로 100℃미만(상온건조 포함)으로 온도를 상승시켜 모재 표면에 코팅제의 흡습이 완전하게 일어나기 전에 건조를 통하여 모재 표면에 1차 무기 도막을 형성하는 단계(S400)가 요구된다.
코팅 조성물 부착 직후 바로 소성을 위해 100℃ 이상의 높은 온도를 가열하면 조성물에 포함된 대부분의 물이 증발하면서 기포와 같은 결함을 발생시킬 수 있기 때문에 100℃ 미만으로 일정시간 건조하는 것이다.
또한 모재 표면에 주입된 나노 무기코팅제가 모두 흡습이 된 후 건조를 하면 흡습과 용매의 증발로 인하여 모재표면의 도막이 온전히 형성되지 않기 때문에 가능한 빨리 건조과정을 진행하는 것이 도막형성에 유리하며 이러한 문제점을 해결하기 위하여 석재, 목재 또는 콘크리트처럼 흡습이 가능한 모재의 경우 폴리싱 또는 연마 또는 일시적으로 발수특성을 나타낼 수 있는 방법 등을 통하여 모재 표면에 소수(발수)특성을 갖도록 함으로서 무기 코팅제의 흡습으로 인한 도막형성 방지를 해결할 수도 있다. 상기와 같이 모재 표면이 발수특성을 갖게 되면 무기 코팅제가 흡습되지 않고 표면에 남아 있게 되어 방수를 위한 무기도막 형성에 매우 유리하게 작용할 수 있다.
상기 과정을 통하여 일단 도막이 형성되면 이후 코팅 조성물을 다시 부착하는 2차 나노 무기조성물 부착단계(S500)가 필요할 수도 있다. 2단계의 나노 무기조성물 부착(S500)은 흡습을 차단하는 방수기능이 활성화되어 있어 1단계의 원료양보다 적게 주입하여 표면의 기능성과 균일도 및 두께 등을 제어하여 내구성과 품질을 높이는 단계이다.
상기의 무기 도막을 형성하는 1단계(S400)에서는 코팅 조성물 부착 후 1분 이하에서 건조를 시작하고 원료의 주입량은 3000ul/min이상이며 건조시간은 수초이상으로 모재의 도막이 형성되는 시간을 포함하며 2단계(S500)에서의 나노무기 조성물 부착은 시간과 관계 없이 100℃미만에서 건조하고 원료의 주입량은 두께에 따라 100ul/min ~ 3,000ul/min로 제어한다.
다만 목재, 석재 또는 콘크리트 구조물과 같이 넓은 면적에 직접 1단계(S400)의 코팅 조성물 부착시에는 상온에서 건조하는 경우에 있어서는 짤은 시간에 넓은 면적에 대해 건조가 어렵기 때문에 건조가 자연스럽게 이루어질 수 있는 일정시간동안 유지할 필요가 있다.
상기의 2단계 나노무기 조성물 부착단계(S500)가 진행된 후에는 코팅된 표면을 다시 건조할 필요가 있다. 이 시기에도 코팅 조성물 부착 직후 바로 소성을 위해 100℃ 이상의 높은 온도를 가열하면 조성물에 포함된 대부분의 물이 증발하면서 기포와 같은 문제점을 발생할 수 있기 때문에 코팅 조성물 부착 직후에는 자연적인 상온 건조 또는 100℃ 미만으로 일정시간 건조하는 단계(S600)이 필요하다. 이러한 건조시간과 연이어 코팅의 내구성을 확보하기 위하여 100~1000℃의 열처리를 위한 소성하는 단계(S700)가 필요하다. 상기 소성단계(S700)은 건조단계(S600)와 연결되어 온도제어기를 이용하여 연속적으로 제어한다.
일반적으로 열처리 과정은 300℃ 미만에서 이루어지나 특별히 사용온도가 높고 매우 열악한 환경에 사용되는 모재의 경우에는 500℃이상에서 열처리를 수행할 수 있으며 구조물에 직접 도포하는 경우에는 상기의 소성단계(S700)은 생략할 수 있다.
본 발명의 조성물은 완전한 무기물로 구성되어 있어 일반적으로 높은 온도에서 열처리를 할 경우 내구성이 높아지는 현상이 있으며 우리가 일상적으로 생활하는 실내와 같은 온습도가 조절되는 매우 좋은 환경에서는 S700의 열처리 과정 없이 S600과정 이후 사용이 가능하다.
열처리를 위한 소성은 코팅된 조성물과 모재의 부착력을 열(온도)에너지를 이용하는 것으로 자외선, 적외선, 마이크로웨이브 등을 이용할 수 있으며 자연경화로서 상온에서 경화하여 부착할 수 있다. 다만 상온에서 경화를 진행할 경우 다소 많은 시간이 소비되며 내구성 등의 기능성면에서 열처리를 진행한 경우와 비교하여 다소 떨어질 수 있다.
상기 소성단계(S700)가 진행되었다면 열처리 시간은 승온 시간을 제외한 10분 이상의 열처리(소성) 유지 시간이 필요하다. 또한 소성이 끝난 후 냉각하는 경우에 있어서도 유리 또는 석재와 같이 온도에 매우 민감한 모재의 코팅 시 냉각시간을 충분히 할 필요가 있으며 고온 열처리를 진행했을 경우 100℃ 미만에서 자연 상태인 상온의 외부로 나올 수 있도록 하는 것이 좋다. 특히 유리와 석재 등 냉각온도에 민감한 소재에 코팅할 경우 필요에 따라 강제로 냉각시간을 제어하는 냉각단계(S800)가 필요할 수 있다.
다만 구조물에 직접 도포하는 경우와 같이 소성로와 같은 열처리 장치를 이용할 수 없어 열풍건조기 등과 같은 이동용 열처리 장치를 이용하는 경우에는 열처리시간에 제약은 없다.
또한, 강판, 유리, 타일 등과 같이 방수기능을 이미 갖추고 있는 모재에 대해 나노무기조성물을 도포할 경우에는 상기의 건조단계(S300) 진행 이후 무기 도막을 형성하고 건조하는 1단계(S400)과정은 불필요한 과정이다.
더 구체적으로 코팅 도막을 형성하는 공정을 설명하면, 상기 화학식의 조성물을 제조하는 단계(S100)에 이어 코팅이 필요한 모재의 전처리(세정)하는 단계(S200)는 일반적으로 코팅을 하기 위한 모재의 표면을 가공하는 과정에서 많은 유기물 및 기름 등과 같은 이물질을 포함하고 있어 이를 제거하기 위하여 일반적으로 습식세정인 수세정을 하고 있으며 수세정 환경이 어려운 경우 플라즈마와 같은 방법을 이용한 건식세정을 이용할 수 있다.
습식세정인 수세정에 비하여 건식세정은 비교적 공정이 간단하고 코팅 도막 형성을 위한 모재의 표면을 친수화시키는 등의 장점이 있고 경우에 따라 모재와 나노 무기조성물의 부착을 용이하게 하기 위하여 표면처리할 필요가 있을 때 상기의 플라즈마 공정은 매우 유익하지만 모재의 표면에 궁극적으로 이물질이 잔존할 수 있는 단점이 있어 모재에 따라 표면의 이물질을 완벽하게 제거할 수 있는 세정방법을 선택할 필요가 있다.
세정에는 표면의 이물질 제거를 위하여 세정제를 사용할 수 있으며 세정제 사용 후 세정제 내의 계면활성제 또는 이물질이 표면에 남아 있지 않도록 공기(Air) 등을 이용하여 완전히 제거하여야 하며 상기의 공기는 열에너지를 더 포함할 수 있다.
또한 모재의 표면 거칠기 상태 또는 모재에 부착된 이물질의 상태에 따라 모재 표면의 폴리싱 또는 연마 등을 할 수 있다. 이는 코팅 모재의 평활도를 높이거나 표면의 오염이 심하거나 이물질이 모재에 스며들어 세정이 어려운 경우 이를 제거할 목적으로 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 나노 무기조성물을 활용하여 무기 도막을 형성하기 전에 본 발명의 나노 무기조성물이 용매로서 물을 사용하는 관계로 모재와 부착을 용이하게 할 목적으로 친수특성을 갖도록 플라즈마(plasma), 샌딩(sanding), 에칭(etching), 산처리 등 전처리하는 단계를 더 포함하여 무기계 코팅막의 형성이 보다 효율적으로 이뤄질 수 있도록 할 수 있다.
상기 모재 표면을 세척하는 과정의 하나로서 이용할 수 있는 초음파 세척은 모재를 초음파 탱크 안에 잠기도록 담근 후, 초음파를 발생시켜 모재 표면의 미세 부분까지도 세척할 수 있도록 한다. 초음파는 28 ~ 48 kHZ인 것이 바람직하다. 상기 초음파 세척과정에서는 무기염이 포함된 수용성 세척제를 사용할 수 있다. 무기염이 포함된 수용성 세척제를 사용하면, 모재의 표면에 형성되는 코팅막인 무기계 코팅 도막과의 밀착도를 높일 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 초음파 세척과정 이전에, 유분 및 불순물을 제거하는 침적 및 증기 세척단계를 더 포함할 수 있다. 이는 모재 표면이 깨끗한 경우에는 별도로 진행할 필요가 없으나, 불순물 제거가 어려운 경우, 예를 들어 목재 또는 석재와 같은 경우에는 특히 바람직하게 적용할 수 있다.
상기 침적 및 증기 세척단계는 모재의 표면에 부착되어 있는 광물성 합성유 등과 같은 각종 유분을 제거하기 위하여 진행되며, 모재를 탱크 안에 넣고 용제에 침적하여 세척하거나, 용제를 증발시켜 증기를 응축하여 모재 표면에 흐르도록 하여 흐르는 응축수에 의하여 유분 및 불순물을 깨끗이 세척되도록 한다. 증기의 응축에 의한 세척은 탱크에서 꺼낸 즉시 건조되므로 별도의 건조 단계를 거치지 않고서도 다음 단계로 넘어갈 수 있어 생산 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 세정이 끝나면 표면에 형성된 물 또는 습분을 제거하기 위한 건조단계(S300)를 진행하는데 건조시 공기나 열을 이용하여 건조할 경우 소정의 온도로 예열된 공기를 활용하여 건조할 수 있다.
이는, 모재표면의 습기를 제거하는 과정으로 여름철은 공기 중 습분을 제거한 후 이용할 수 있으나 겨울철과 같이 주변온도가 낮고 습도가 낮을 경우 약 50±20℃ 정도의 온도로 공기를 예열하여 사용할 수 있다. 이때 모재 표면에 전이된 상온 이상의 온도를 활용하여 코팅시 광택도를 유광 또는 무광과 같이 선택적으로 적용할 수 있도록 하며 나노 무기 조성물이 효율적으로 코팅되도록 할 수 있다.
물론 예열된 공기를 활용하지 않고 상기의 유, 무광이나 헤이즈(탁도)를 의도적으로 구현하기 위하여 모재표면 온도를 상온 이상으로 전이하여 원하는 정도의 광택도를 구현할 수 있으며 모재 표면의 온도가 높을수록 광택의 단계는 높아진다.
상기 모재의 표면 전처리 및 예열건조처리가 종료되면, 상기 무기 조성물을 모재의 표면에 부착시키기 위한 코팅 1단계(S400)를 수행한다.
상기 조성물의 코팅방법은 특별히 제한되지 아니하는바 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 딥핑(Dipping)코팅 또는 스프레이코팅, 롤코팅, 스핀코팅, 바코팅, 플로우코팅, 커튼코팅, 나이프코팅, 스크린프린팅, 붓이나 스폰지 등을 비롯한 부드러운 천등을 이용하여 바르는 등의 방법들 중 어느 하나의 방법을 이용하거나 하나 이상의 방법을 동시에 사용함으로서 모재 표면에 무기 조성물을 코팅할 수 있다. 상기의 모재의 표면에 부착시키기 위한 코팅 1단계(S400)는 방수기능을 확보하기 위한 것으로 본 발명의 나노무기조성물을 이용하거나 마이크로미터 크기의 무기소재를 이용하여 방수기능을 확보할 수 있으며 강판, 유리 또는 타일과 같이 이미 방수기능을 가지고 있는 모재의 경우 불필요한 단계이다.
이때, 모재 표면에 코팅되는 나노 무기 조성물의 코팅막은 100nm ~ 50㎛의 두께로 코팅되도록 함이 바람직하다. 상기의 모든 코팅 방법은 용도에 따라 상기 범위 내에서 코팅두께로 제어가 가능할 것이다.
경우에 따라, 상기 코팅단계는 상기의 S400과정에서 방수기능이 있는 도막형성이 이루어지지 않았다고 판단되면 S400을 반복하여 도막형성을 시킬 수 있으며 S500 및 S600단계의 과정을 반복적으로 진행하여 코팅 도막의 두께를 높게 형성함으로서 모재 표면의 화학적 안정성과 기계적 특성 및 불연특성을 높일 수도 있다.
상기 단계에 의하여 나노 무기 조성물을 모재의 표면에 코팅한 후에는 나노 무기 조성물을 완전히 경화시키기 위하여 소정 온도에서 소정 시간 동안 소성하는 단계(S700)를 수행한다.
상기 건조된 모재를 소성하는 단계(S700)는 100℃ ~ 1000℃의 온도에서 10분 ~ 3시간 동안 소성하는 것이 모재의 종류에 따라 차이는 있지만 모재 자체에 큰 영향을 주지 않으면서도 코팅막의 경도 및 매끄러운 표면 거칠기 구현을 위하여 바람직하다. 예로서 목재의 경우 300℃이상이면 모재인 목재에 영향을 줄 수 있어 바람직하지 않다. 석재, 강판, 유리, 타일을 포함한 점토 등의 경우에 있어서도 소성온도는 300℃미만에서 열처리를 하지만 특별히 열악한 환경(물내부, 염수, 강산 등에 노출)하에서 코팅된 모재가 사용되는 경우는 500℃이상에서 소성하거나 3시간 이상 충분히 열처리를 진행하여 내수성과 내구성을 높일 수 있다.
구체적으로는, 먼저 코팅 도막이 형성된 모재를 소성로에 투입하고, 소성로 내부의 온도를 3~5℃/min정도로 서서히 상승시킨다. 소성로 내부 온도가 제1 소성 온도(100±20℃)에 도달하면 온도를 더 이상 상승시키지 않고, 소성로 내부 온도를 제1 소성 온도로 유지하면서 1차 소성 공정을 소정 시간 동안 진행한다. 이때 제1 소성 온도는 100±20℃인 것이 바람직하다.
장치와 모재의 종류에 따라 시간단축을 위하여 10℃/min이상으로 급속으로 온도를 상승시킬 수 있다.
상기와 같은 S600단계를 진행하는 목적은 본 발명의 나노 무기조성물의 용매로서 물을 사용하고 있는 관계로 100℃ 이상의 너무 높은 온도에서 급하게 온도를 상승시키거나 100℃이상이 환경에 용매인 물이 노출되면 나노 무기조성물을 구성하고 있는 물이 기화하여 코팅 도막에 물의 증발로 인해 도1에 나타난 바와 같이 공기층이 형성되거나 열처리과정에서 결함이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지할 목적으로 승온 속도를 낮추거나 100±20℃정도에서 수분~수십분 정도의 건조 과정을 진행함으로서 나노 무기조성물 상에 존재하는 용매를 외부로 방출시킴으로서 열처리를 진행하는 것이다.
그리고, S600단계가 완료되면 다시 소성로 내부의 온도를 서서히 상승시켜 모재를 소성하는 단계(S700)를 진행하며 구조물에 직접 도포하거나 모재의 온도특성이 100℃이상에 문제가 될 수 있다면 모재를 소성하는 단계(S700)는 생략할 수 있다. 소성로 내부 온도가 일정 온도에 도달하면 온도를 더 이상 상승시키지 않고 소성로 내부 온도를 유지한다. 이때 소성 온도는 100℃ ~ 1000℃인 것이 바람직하다. 1000℃이상의 온도 상승은 나노 무기조성물은 1000℃ 이상의 온도에서도 물리적, 화학적인 문제가 발생하지 않지만 대부분 모재의 종류에 따라서 열(온도)에 의한 열화가 발생할 수 있기 때문에 모재의 온도특성을 주의 깊게 살펴 진행할 필요가 있다.
이렇게 소성 공정이 완료되면 소성된 모재를 상온으로 식히는 냉각 공정(S800)이 진행된다. 이 냉각 공정에서는 모재에 특별한 처리를 하는 것이 아니고 모재의 온도를 상온으로 낮추는 과정이다. 이때 이 냉각 공정을 소성 공정과 마찬가지로 온도를 일정속도로 제어하면서 하강시키거나 자연적으로 냉각이 될 수 있도록 진행할 수도 있다.
상기 소성 온도는 모재의 재료에 따라 모재와 코팅도막 사이의 열팽창 특성에 차이가 있어 냉각에 의한 열 충격을 줄이기 위해 달리 선택할 수 있음은 물론이다.
특히 점토 또는 석재와 같이 온도에 매우 민감한 모재의 경우 100℃이상에서 상온으로 바로 노출시키게 되면 표면에 마이크로 크랙 등 결함이 발생하거나 깨어지는 현상이 발생할 수 있어 모재에 따른 주의가 필요하다.
본 발명의 나노 무기조성물을 이용한 도막형성을 위해 모재에 따라 서로 다른 코팅방법을 이용한 실시예를 통하여 설명하면 아래와 같다.
강판, 유리, 타일 등과 같이 방수기능을 가지고 있는 모재의 경우 스프레이 방식의 코팅방법이 가장 효율적이다.
또한, 주로 석재, 목재 또는 콘크리트 등과 같이 판재이자 흡습이 발생하는 모재의 경우 스프레이, 디핑 또는 도구를 이용하여 바르는 방식의 코팅방법이 가장 일반적이라 할 수 있으며 양산을 위한 자동화에도 가장 적합할 수 있다.
또한, 석재와 목재, 세라믹소재 등과 같이 흡습이 발생하는 모재의 경우 본 발명의 나노사이즈의 무기 조성물이 아닌 규소(Si)기반의 일반적인 무기소재를 이용하여 본 발명의 코팅 및 열처리 과정을 실행함으로서 방수기능을 확보할 수도 있다.
스프레이 코팅의 경우 최적의 두께로 코팅도막을 형성하기 위하여 노즐의 높이, 유량, 이동속도, 고형분 함량, 공기압 등을 제어함으로서 이를 달성할 수 있다.
노즐의 높이가 높아지면 단위 면적당 모재표면에 부착되는 조성물의 양이 감소하여 도막 두께가 감소하고 반대로 노즐의 높이가 낮아질수록 모재에 부착되는 조성물의 양이 증가하여 도막두께는 증가될 것이며 모재의 이동속도가 증가하면 부착되는 조성물의 양은 감소하고 이동속도가 감소하면 부착되는 조성물의 양은 증가하는 것은 당연한 물리적인 법칙이다. 또한 고형분의 함량이 낮으면 코팅 두께가 감소하고 고형분 함량이 많으면 코팅 두께가 두꺼워진다. 조성물의 분출되는 공기압을 제어함으로써 표면 탁도를 조절할 수도 있다.
이외에 조성물의 유량을 직접 제어하여 도막의 상태와 두께를 조절할 수 있음은 당연하다.
상기의 판재에 대해 전처리를 위한 세정(S200)단계 진행 후 100*100mm 면적에 대하여 노즐의 높이는 100mm, 유량 1,000ul/min, 모재의 이동속도 0.25m/min, 노즐의 이동속도를 20m/min로 진행하며 이때 주변온도 25±5℃와 습도 40~60%를 기준으로 할 경우 200~500nm 정도의 두께로 도막형성을 할 수 있으며 도막 두께를 높이기 위해서 동일 조건으로 코팅 횟수를 늘리는 것으로 가능하다.
본 발명에서 단위면적은 100*100mm을 나타낸다.
상기의 기준은 습도가 40%이하일 경우 유량이 증가하며 60%이상일 경우 유량을 감소시켜 코팅도막의 두께와 도막의 표면상태가 유니폼하고 일정하게 유지될 수 있도록 제어하며 석재 또는 목재와 같이 물을 흡수하는 표면을 가지고 있을 경우 이를 감안하여 유량을 증가시켜 코팅도막을 형성함으로서 가장 최적의 도막두께를 형성할 수 있도록 하여야 한다.
스프레이 방식을 통한 실시예를 구체적으로 설명하면 하기의 식과 같다.
스프레이 방식의 코팅에 따른 실시예는 코팅 도막두께를 기준으로 하여 코팅도막을 형성할 경우 아래와 같은 계산식을 활용하여 실시한다.
스프레이 방식의 코팅도막 형성을 위한 조건들의 관계식은 다음과 같다.
Figure pat00011
Ht : 코팅 두께
Q : 유량(ul/min)
C : 점도 또는 농도(고형분 함량)
U : 모재의 이동속도(m/min)
t : 코팅 횟수
W : 스프레이 면적 (m2)
h : 노즐의 높이(m)
0.1m x 0.1m 평판 코팅의 경우, 유량(100 ul/min ~ 10,000ul/min), 점도(1~10cp), 모재의 이동속도 (0.1~5m/min), 노즐의 이동속도 (10~50m/min),노즐의 높이(0.05 ~ 1m), 코팅 횟수 등의 조건들을 통해 다양한 두께의 코팅 층을 만들 수 있다. 상기 식에서 유량을 제어하기 위한 공기압은 정압으로 일정한 값을 기준으로 정하고 코팅을 실시하며 0.5Mpa 이상일 경우 투명한 유리의 경우 헤이즈(탁도)가 생길 수 있으며 불투명한 모재의 경우 투과도를 낮추어 반투명 또는 불투명하게 할 수 있다.
본 발명에서는 유리와 같은 투명기판에 상기의 나노 무기조성물을 이용하여 코팅 도막을 형성할 경우 일반적인 맑고 깨끗한 유리와 같이 광투과도가 80%이상의 헤이즈가 없는 투명한 헤이즈 1단계와 70%의 투과도를 헤이즈 2단계, 60%의 투과도를 헤이즈 3단계, 50%의 투과도를 헤이즈 4단계, 40%의 투과도를 헤이즈 5단계, 30%의 투과도를 헤이즈 6단계, 20%의 투과도를 헤이즈 7단계, 10%의 투과도를 헤이즈 8단계, 완전불투명을 헤이즈 9단계로 정의하여 나타내면 헤이즈 1에서 헤이즈 9단계에 이르기 까지 전 영역에 코팅 박막을 형성할 수 있다.
하기의 식은 상기의 산란도(헤이즈)와 관련된 비례식이다.
Figure pat00012
S : 일정한 유량에서의 산란도(헤이즈 또는 탁도)
C : 점도 또는 농도(고형분 함량)
P : 공기압
U : 모재의 이동속도(m/min)
T : 모재의 표면 온도
t : 코팅 횟수
W : 스프레이 면적
h : 노즐의 높이
0.1m x 0.1m 평판 유리 코팅의 경우, 주변온도 25±5℃와 습도 40~60%를 기준으로 하며 모재의 표면온도 역시 상온으로 가정할 경우 공기압(0.1Mpa ~ 1Mpa), 점도(1~10cp), 모재의 이동속도 (0.1~5m/min), 노즐의 이동속도 (10~50m/min), 노즐의 높이(0.1 ~ 0.5m), 의 조건들을 통해 다양한 헤이즈(탁도)를 나타내는 코팅 층을 만들 수 있다. 상기의 조건들일 때, 유량이 일정량(예 : 3,000ul/min 이상) 이상이면 다시 투명해질 수 있어 정밀한 제어가 필요하며 공기압이 높아질수록 압력에 의한 액상원료의 분해도가 높아져 헤이즈(탁도)가 높아지고 조성물이 점도 또는 농도 역시 산란도와 비례관계에 있다는 것을 알 수 있다.
모재가 유리의 경우 스프레이 코팅방식은 헤이즈를 위한 코팅방식으로 적합하지만 맑고 깨끗한 유리상태로 코팅을 위해서는 슬롯다이 또는 바코팅 방식이 스프레이 방식의 코팅과 비교시 일정한 표면거칠기를 유지할 수 있어 유리하다.
또한, 헤이즈를 제어하기 위해서는 모재 표면의 온도를 제어하거나 주변 환경(온도 및 습도)을 제어함으로서도 가능하다.
즉 모재의 표면온도를 상온 이상으로 높일수록 동일한 조건에서 산란도(헤이즈 또는 탁도)를 높일 수 있으며 주변 온도를 높임으로서 동일한 효과가 가능할 수 있다. 그러나 유리의 맑은 특성을 살리기 위해서는 스프레이 방식으로 제어가 어렵기 때문에 상기의 슬롯다이 또는 바코팅 방식을 활용하는 것이 용이하다.
슬롯다이 또는 바코팅 방식은 슬롯과 바를 피 코팅 표면에 수십에서 수백마이크로미터 이격시켜 메니스커스(meniscus)를 형성하여 피 코팅표면에 조성물을 부착시키는 것으로서 실시예는 아래와 같으며 피 코팅표면의 코팅을 위해서는 100mm x 100mm 크기의 유리샘플을 기준으로 100nm 두께의 코팅 도막층을 고려했을 때, 바 또는 슬롯다이의 높이를 100±50㎛ 정도로 이격시키고 바 또는 슬롯에 주입되는 유량을 50~500ul/min, 모재의 이동속도 1~10 mm/sec로 진행한다. 이때 도막의 두께는 바 또는 슬롯다이의 높이, 유량, 이동속도, 조성물 고형분 함량 등을 제어함으로서 조절할 수 있다.
바 또는 슬롯다이 코팅을 위한 조건들의 관계식의 경우 다음과 같다.
Figure pat00013
: 바의 길이
Figure pat00014
: 매니스커스 끝단에서 실제 코팅이 되어지는 두께
Figure pat00015
: 모재의 이동속도
Figure pat00016
: 유량 (코팅 시 매니스커스에서 소모되는 용액의 양)
Figure pat00017
: 용액 주입용 주사기 니들의 개수
Figure pat00018
: 매니스커스의 곡률반경
Figure pat00019
: 표면장력
Figure pat00020
: 용액의 점도
Figure pat00021
: 바의 높이
tdry : 건조 후 도막두께
코팅 시 메니스커스에서 소모되는 용액의 양과 새로 주입되는 양이 같다고 가정할 때, 아래의 식으로 나타낼 수 있으며,
Figure pat00022
189
코팅 면적 증가에 따라 추가 될 조성물을 주입할 니들 개수를 넣으면 아래의 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
: 주사기의 내경
Figure pat00026
: 조성물 주입 속도
Landau Levich theory에 따라 아래의 식을 활용하면,
Figure pat00027
,
여기서
Figure pat00028
이고, 상 기의 식을 응용하면
Figure pat00029
임으로 최종적으로 아래의 식을 유추할 수 있다 .
Figure pat00030
즉, 매니스커스 끝단에서 실제 코팅이 되어지는 두께인 Twet는 니들의 개수와 유량에 비례하고 바의 길이와 조성물의 주입속도와 반비례관계임을 알 수 있으며 C1은 Dynamic meniscus curvature와 관계된 상수이다.
스프레이 코팅과 달리 바 또는 슬롯다이 코팅의 경우 고형분 함량을 제외한 조건들로 두께를 두배 이상 올리기는 쉽지 않다. 반면 광학특성 중 투과도 향상을 위한 코팅 방법으로서는 얇은 박막두께와 상대적으로 균일한 표면을 구현할 수 있는 바 또는 슬롯다이 코팅이 더 용이하다.
상기와 같이 나노 무기조성물의 부착을 위한 코팅단계(S400)끝나면 소성단계를 진행한다.
상기에 기술한 바와 같이 1차와 2차로 구분되어 소성을 진행하며 모재에 따라 1,2차의 구분 없이 소성을 진행할 수 있으며 소성온도 역시 조정할 수 있다.
예를 들어 온도에 민감한 필름 또는 석재, 목재 등의 모재에 따라 모재를 소성로 내부에 입고하여 모재 전체를 열처리하는 방식보다는 코팅도막이 형성되는 표면에만 열처리를 하는 것이 더 효과적인 모재에 대해서는 마이크로웨이브, UV경화 또는 적외선(중적외선) 등을 이용하여 모재 표면에만 열처리하는 방식으로 진행할 수 있다.
또 다른 목적으로는 고분자 재료로 구성된 필름과 기판형태에 따라 롤코팅, 스프레이 코팅 또는 디핑(dipping)코팅과 같은 방식을 활용하는 경우에는 단면 혹은 양면 코팅이 가능하며 코팅물질을 고분자 재료에 부착시키고 바로 마이크로웨이브를 이용하여 소성함으로서 다양한 사이즈의 두께로 고분자 재료에 코팅이 가능함으로서 다양한 형태를 유지하면서 무기소재가 가지고 있는 다양한 특성을 활용할 수 있어 이미 설치되어 있는 산업재에 직접 부착함으로서 활용범위를 다양화할 수 있다.
1. 연필경도(Pencil hardness)
ASTM D3363의 기준에 따라 측정하였다.
측정용 연필을 끼우고, 일정 하중(1Kg)을 가함으로써 측정하였다. 측정결과는 9H ~ 1H, F, HB, 1B ~ 6B로 나타내었으며, 9H의 경우 최고로 단단한 것이며, 6B의 경우 가장 약한 경도를 나타낸다.
2. 부착력 내지 접착력(Adhension)
ASTM D3359의 기준에 따라 측정하였다.
나노 무기 조성물을 이용한 코팅막에 cutter로 바둑판 모양의 흠을 낸 후, 그 위에 3M 테이프를 완전 밀착시킨 후 일정한 힘으로 떼어내어 코팅층과 기재와의 밀착 정도를 관찰하였다. 측정결과는 0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B로 기재하였으며, 수치는 아래와 같다.
0B: 측정 후 코팅 막이 65% 이상 손실된 경우.
1B: 측정 후 코팅 막이 35 ~ 65% 정도 손실된 경우.
2B: 측정 후 코팅 막이 15 ~ 35% 정도 손실된 경우.
3B: 측정 후 코팅 막이 5 ~ 15% 정도 손실된 경우.
4B: 측정 후 코팅 막이 5% 미만 손실된 경우.
5B: 측정 후 코팅 막의 손실이 없는 경우.
3. 클린성(Pollution resistant)
코팅막에 유성 매직을 칠한 다음, 물(수돗물)을 뿌린 후 매직이 지워지는 정도로 측정하였으며, 한 포인트에 10회 연속 실시한 결과에 대해 아래와 같이 기재하였다. ◎ : 아주 좋음, ○ : 좋음, △ : 보통, X : 나쁨
4. 접촉각(Contact angle)
코팅막에 물 한 방울을 떨어뜨린 후 코팅 막 위의 물의 형태가 어떻게 변하는지 관찰하였다. 이는 코팅막의 친수성 정도를 알 수 있는 실험으로 초친수성 또는 친수성인 경우 클린성이 더 좋게 나온다. 접촉각이 20±5도인 경우는 친수성, 10±2도인 경우에는 초친수성이라 할 수 있다.
5. 내수성
90℃의 온도에서 모재를 12시간 동안 방치한 결과 코팅막의 상태를 측정하였다.
◎ : 아주 좋음, ○ : 좋음, △ : 보통, X : 나쁨
6. 투과율
UV-Visible Spectrometer를 이용하여 가시광선 영역부터 자외선 영역까지에서 유리판에 코팅된 코팅막의 투과율을 측정하였다.
상기의 무기조성물이 부착된 판재에 대하여 구조물에 시공하는 방법에 대하여 도면을 통하여 구체적으로 설명하면, 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 벽에 코팅된 판재가 부착된 시스템을 나타낸 평면도이며, 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 벽에 코팅된 판재가 부착된 시스템을 나타낸 측단면도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 벽에 코팅된 판재를 부착시기키 위한 고정 찬넬을 나타낸 사시도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 벽에 코팅된 판재를 부착하기 위한 결합 찬넬을 나타낸 사시도이며, 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 벽과 코팅된 판재 사이의 충진시 충전재 주입구를 나타낸 측면도이다. 도 10 내지 도 14를 참조하여 상기 구조물 벽에 코팅된 판재를 부착시키기 위한 구체적인 구조, 형상 및 결합 관계 등에 대하여 설명한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 통상 콘크리트로 형성되는 수처리 시설의 구조물(S)의 벽체, 바닥 및 천장 등의 손상을 방지하고 이끼 및 조류의 부착과 번식을 방지하기 위한 것으로서, 다수의 고정 찬넬(100), 결합 찬넬(200), 판재(300) 및 충전재(400) 등을 포함하여 구성된다.
상기 고정 찬넬(100)은 다수개 마련되어 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 앵커 볼트(110)에 의하여 고정 설치된다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 고정 찬넬(100)은 그 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성되고, 상기 결합 찬넬(200)의 길이 방향을 따라 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 소정 간격으로 이격되도록 배치된다.
즉, 상기 고정 찬넬(100)은 상기 결합 찬넬(200)을 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 고정하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 고정 찬넬(100)은 800mm를 간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
상기 결합 찬넬(200)은 상기 고정 찬넬(100)에 결합되어 상기 판재(300)을 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 고정하기 위한 것으로서, 도 13을 참조하면 상기 결합 찬넬(200)의 횡단면은 'ㄷ'자 형성으로 형성되고, 상기 고정찬넬(100)의 홈부에 삽입되어 용접 결합되거나 수축 또는 팽창에 의한 문제 해결을 위해 볼트 혹은 기타 방법을 활용하여 결합된다.
한편, 상기 결합 찬넬(200)은 상기 고정 찬넬(100)의 홈부(120)에 삽입되어 용접 결합되므로, 상기 결합 찬넬(200)의 너비는 상기 홈부(120)의 너비에 대응되도록 형성된다.
그리고, 상기 결합 찬넬(200)의 일면(230)에는 상기 판재(300)이 결합되므로 상기 결합 찬넬(200)은 상기 고정찬넬(100)보다 더 길게 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르며 상기 결합 찬넬(200)의 양측 단부(240)의 높이를 경사지게 형성하여 상기 수처리 시설의 구조물(S)의 경사를 일정하게 유지 또는 조절함으로써 배수처리를 원활히 할 수 있다.
상기 판재(300)은 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 소정 간격 이격되도록 상기 결합 찬넬(200)에 결합된다. 즉, 상기 판재(300)은 콘크리트 등으로 형성되는 상기 수처리 시설의 구조물(S)이 물에 직접 노출되지 않도록 상기 수처리 시설의 구조물(10) 표면을 감싸도록 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 결합 찬넬(200)의 양측 단부(240)가 대략 10 내지 30mm의 두께를 가지도록 형성되므로, 상기 판재는 상기 수처리 시설의 구조물(S)에서 상기 결합 찬넬(200) 두께의 간격에 대응되도록 이격된다.
여기서, 상기 수처리 시설의 구조물(S)은 상·하수 및 폐수·분뇨 처리용 수조, 수로 또는 대용량 탱크류 등 물이 흐르거나 저장되는 구조물을 모두 포함하는 개념이다.
상기 판재(300)은 금속, 유리, 타일 또는 고분자소재의 플라스틱을 포함한 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 그 표면에는 무기조성물로 코팅도막이 형성된다. 즉, 상기 판재(300)의 표면을 무기조성물로 코팅함으로써 상기 판재(300)의 부식을 방지하여 위생 상태를 향상시킬 수 있으며, 상기 판재(300)에 접촉하는 물에 의하여 이끼 또는 조류가 표면에 발생하는 것을 방지한다.
한편, 상기 판재(300)은 상기 결합 찬넬(200)과 결합 볼트(310)에 의하여 결합되며, 상기 결합 볼트(310)의 머리부와 상기 판재(300) 사이에는 실리콘 와셔(312) 및 링 와셔(314)가 마련되어 상기 판재(300)과 상기 결합 찬넬(200) 사이를 더 긴밀하게 연결시킬 수도 있다.
상기 충전재(400)는 상기 수처리 시설의 구조물(S)과 상기 판재(300) 사이에 충전되는 것으로서, 시멘트 모르타르(cement mortar) 또는 발포성 우레탄(urethane), 시멘트 밀크 등으로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 시멘트 모르타르 또는 시멘트 밀크는 상기 수처리 시설의 구조물(S)을 강도 등을 보강하기 위한 용도이며, 상기 발포성 우레탄은 상기 수처리 시설의 구조물(S)의 보온용으로 사용된다. 그러나, 상기 수처리 시설의 구조물(S)을 보강 또는 보온할 수 있는 재질이면 어느 것이든 사용 가능하며 상기 충전재(400)의 재질에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 13 및 도 14을 참조하면, 상기 판재(300)의 일면에는 주입구(210)가 형성되고, 상기 주입구(210)를 통하여 상기 결합 찬넬(200)의 내부로 충전재(400)가 주입된다.
그리고, 상기 결합 찬넬(200)의 양측 단부(240)에는 다수개의 주입공(220)이 상기 결합 찬넬(200)의 길이 방향을 따라 형성되고, 상기 주입구(210)를 통하여 주입되는 충전재(400)는 상기 주입공(220)을 통하여 상기 수처리 시설의 구조물(S)과 상기 판재(300) 사이에 충전된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 판재(300)을 먼저 상기 수처리 시설의 구조물(S)에 고정시킨 후에 상기 충전재(400)를 충전할 수 있으므로 물이 상기 충전재(400)로 스며드는 것을 방지하며, 이로 인하여 상기 수처리 시설의 구조물(S)의 내구성이 향상되고, 공기(工期) 단축 및 유지, 관리 비용이 절감되는 효과가 발생한다.
상기 충전재(400)주입 시 공기에 대한 저항 등을 저감하기 위하여 매쉬 망을 함께 삽입하거나 사방이 밀폐된 곳의 경우 하부 혹은 측부에 공기가 빠져 나갈 수 있는 공간을 확보할 필요도 있으나 일반적으로 상하 혹은 측방이 완전 밀폐되어 있지 않은 구조로서 충전시 완전충전 문제는 해결될 것이다.
한편, 상기 주입구(210)를 통하여 충전재(400)의 주입이 완료되는 경우에는 상기 주입구(210)를 마개 볼트(212)로 폐쇄시킨다. 그리고, 상기 마개 볼트(212)의 머리부와 상기 주입구(210) 사이에는 실리콘 와셔(214) 및 링와셔(216)를 마련하여 상기 주입구(210)를 더 긴밀하게 밀폐시킬 수 있다.
또한, 상기 수처리 시설 벽면 구조물과 달리 수로의 경우에 대해 도면을 통하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 수처리 시설의 수로 구조물에 따른 물의 흐름을 나타내는 사시도이며, 도2는 수처리 시설의 수로 구조물의 폭방향 단면도이고, 도 3 ~ 도 6은 본 발명에 따른 수로 상의 길이 방향으로 설치된 코팅 판재를 나타내는 다양한 단면도를 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설 수로 구조물의 실제 제작사진이며 도 9은 본 발명에 따른 코팅 판재의 수로상에 설치되어 연결된 사진을 나타낸다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 본 실시예는 물(W)이 흐르는 수로(10)의 내벽(10a)에 코팅 판재(20)를 설치하여 수로 상에 이끼 및 조류 발생을 방지하게 하는 것으로서 상기 코팅 판재(20)는 수로 내벽을 감쌀 수 있는 수평 판재(20a)와 수직 판재(20b)로 이루어진다.
상기 코팅 판재(20)을 도 5에 도시된 바와 같이 수로의 폭 방향에서 수로 내벽에 대해 물 진행 방향의 상부에서 하부로 경사각을 갖도록 수직 판재(20b)을 설치되게 한다. 이는 수로 상에서 물(W)이 진행하는 과정에 와류 발생 구역 측까지 수직 판재를 경사지게 하여 진행하는 물이 와류 발생 구역에서 와류 발생을 억제하여 물의 정체를 방지함으로써 물의 정체로 인하여 이끼 및 조류가 코팅 판재에 형성되는 것과 이물질이 쌓이는 것을 사전에 방지할 수 있게 한다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이 수로의 길이 방향에서 수로 내벽에 대해 물 진행 방향 상부에서 하부로 경사지게 수직 판재(20b) 및 수평 판재(20a)를 설치하여 수로 내벽의 직교하는 위치에서 물이 정체되는 것을 방지하여 코팅 판재에 이끼 및 조류가 발생하는 것을 방지하게 한다.
예컨대 수로는 내벽이 수직, 수평 상태이므로 진행하는 물이 수직, 수평이 서로 직교하는 구간에서 정체되어 내벽을 코팅한 코팅 판재에 이끼 및 조류가 형성됨으로 이를 방지하기 위해 수로 폭 방향 길이 방향 모두에 코팅 판재가 경사지도록 설치함으로써 수로의 물 정체를 방지할 수 있어 이끼 및 조류가 코팅 판재에 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 수로에 설치되는 수직 판재(20b) 및 수평 판재(20a)가 다각을 이루도록 하거나 "V"자 또는 라운드 형태 또는 "U"자 형태 등 흐르는 물이 수로 내에서 정체되지 않게 하기 위한 다양한 설치가 가능하다.
본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 화학식(x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2·nH2O 으로 표시되는 알칼리 금속산화물(M2O)인 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화리튬(Li2O) 중 적어도 하나 이상 포함되고; 무기산 화합물; 및 물(H2O);을 포함하며;
    알칼리 산화금속들의 몰수인
    Figure pat00031
    ,
    Figure pat00032
    ,
    Figure pat00033
    ;를 만족하고,
    실리카의 몰수인
    Figure pat00034
    를 만족하는 나노무기조성물의 (M2O+ySiO2)은 0.1~10 중량부이고 무기산 화합물 0.01 ~ 2 중량부와 나머지의 물이 포함된 나노 무기도막이 형성된 판재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판재는 전처리(세정)과정과 열처리과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판재는 금속, 유리, 타일, 목재, 석재 또는 콘크리트 중 하나인 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  4. 제1항 내지 3항에 있어서,
    나노 무기 조성물의 부착방법은 스프레이, 바, 디핑, 스폰지 또는 브러쉬를 이용한 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  5. 제4항에 있어서,
    스프레이에 의한 무기도막 형성은 하기의 수 식과 비례하여 도막 두께(Ht)를 제어하는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
    Figure pat00035

  6. 제5항에 있어서,
    도막 두께(Ht)는 단위 면적당 유량(Q)은 100 ~ 10,000ul/min, 점도(C)는 1~10cp, 모재의 이동속도 U은 0.1~5m/min, 노즐의 높이는 0.05 ~ 1m 조건에 비례하는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  7. 제2항에 있어서,
    열처리과정은 100℃이하에서 선처리 후 승온시키는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  8. 모재의 전처리(세정)하는 단계(S200);
    모재의 습분을 제거하기 위한 건조단계(S300)
    1차로 마이크로미터 크기의 입자를 갖는 무기소재를 부착하는 단계;
    100℃ 미만에서 1분 이내 동안 부착된 상기의 무기소재를 건조하여 방수기능을 갖는 무기도막을 형성하는 공정을 통하여 형성되는 나노 무기도막이 형성된 판재.
  9. 제 24항에 있어서,
    상기 마이크로미터 크기의 입자를 갖는 무기소재를 부착하는 단계;과
    100℃ 미만에서 1분 이내 동안 부착된 상기의 무기소재를 건조하여 방수기능을 갖는 무기도막을 형성하는 단계를 1회 이상 반복하는 것을 포함 하는 나노 무기도막이 형성된 판재.나노 무기도막이 형성된 판재시스템.는 다수의 고정 찬넬;
    상기 고정 찬넬에 결합되는 결합 찬넬;
    상기 구조물에 소정 간격 이격되도록 상기 결합 찬넬에 결합되는 판재; 및 상기 구조물과 상기 판재 사이에 충전되는 충전재; 를 포함하되, 상기 판재의 표면에는 화학식(x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2·nH2O 으로 표시되는 알칼리 금속산화물(M2O)인 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화리튬(Li2O) 중 적어도 하나 이상 포함되고; 무기산 화합물; 및 물(H2O);을 포함하며;
    알칼리 산화금속들의 몰수인
    Figure pat00036
    ,
    Figure pat00037
    ,
    Figure pat00038
    ;를 만족하고,
    실리카의 몰수인
    Figure pat00039
    를 만족하는 나노무기조성물의 (M2O+ySiO2)는 0.1~10 중량부이고 무기산 화합물 0.01 ~ 2 중량부와 나머지의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 찬넬은, 그 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성되고, 상기 결합 찬넬의 길이 방향을 따라 상기 구조물에 소정 간격으로 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 결합 찬넬은, 그 횡단면이 'ㄷ'자 형성으로 형성되고, 상기 고정 찬넬의 홈부에 삽입되어 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  12. 제9항 또는 제10에 있어서,
    상기 판재의 일면에는 주입구가 형성되고, 상기 주입구를 통하여 충전재가 주입되는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  13. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 결합 찬넬의 양측 단부에는 다수개의 주입공이 상기 결합 찬넬의 길이 방향을 따라 형성되고, 상기 주입구를 통하여 주입되는 충전재는 상기 주입공을 통하여 상기 구조물과 상기 판재 사이에 충전되는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 충전재는 시멘트 모르타르(cement mortar), 발포성 우레탄(urethane), 시멘트 밀크(cement milk) 중 하나인 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  15. 수로 구조물의 형태에 따라 화학식(x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2·nH2O 으로 표시되는 알칼리 금속산화물(M2O)인 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화리튬(Li2O) 중 적어도 하나 이상 포함되고; 무기산 화합물; 및 물(H2O);을 포함하며;
    알칼리 산화금속들의 몰수인
    Figure pat00040
    ,
    Figure pat00041
    ,
    Figure pat00042
    ;를 만족하고,
    실리카의 몰수인
    Figure pat00043
    를 만족하는 나노무기조성물의 (M2O+ySiO2)는 0.1~10 중량부이고 무기산 화합물 0.01 ~ 2 중량부와 나머지의 물을 포함하는 조성물이 도포된 판재를 가공하고 가공된 판재를 수로의 길이방향으로 연결하는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 수로의 길이방향으로 연결된 판재는 물 진행 방향의 상부에서 하부로 경사가 이루어지고 수직(20b) 및 수평판재(20a)로 구성되어 와류가 발생되지 않는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 나노 무기도막이 형성된 판재시스템.

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