KR20220006762A

KR20220006762A - 스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 구들장 및 구들장 제조방법

Info

Publication number: KR20220006762A
Application number: KR1020200084551A
Authority: KR
Inventors: 강기병
Original assignee: 강기병
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2022-01-18
Also published as: KR102445964B1

Abstract

본 발명은 스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 구들장 및 구들장 제조방법에 관한 것으로서,
스코리아 원석을 분쇄하여 분말화하고 50~150메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 제1원료 준비단계와
황토를 50~100메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 제2원료준비단계와 금속 메쉬망을 준비하는 제3원료준비단계와 압착공정으로 프레스 금형의 바닥면에 압착홈 형태로 원하는 규격의 구들장 크기 오목홈이 마련되고 200~350메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움되는 전처리 공정과 상기 전처리공정이 수행된 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 금속 메쉬망 상부로 50~150메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움된 후 프레스 압착이 진행되는 공정을 포함하여 이루어지는 스코리아 구들장의 제조방법을 특징으로 하는 기술이다

Description

스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 구들장 및 구들장 제조방법{KOREAN ONDOLEFLOOR HEATING SYSTEM MADE OF SCORIA AND YELLOW SOIL}

본 발명은 스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 구들장 및 구들장 제조방법에 관한 것으로서, 스코리아 원석분말과 황토분말이 적정 중량비율로 혼합되고 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스 금형의 오목홈에서 압착될 때 오목홈 금형 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움재로 채워진 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 그 상부에 다시 스코리아 분말과 황토분말 및 천연식물바인더가 혼합되어 2차 채움재가 채워진 후 프레스 압착이 수행되어 견고한 결합력 및 경감된 무게를 갖는 스코리아 구들장 관련 기술이다

온돌은 따듯하게 데운 돌이란 뜻으로 우리나라 고유의 난방 방식으로 온돌을 빼고는 우리 역사 속 주거문화를 말할 수 없을 정도로 우리의 주거문화와 밀접히 연결되어 있다.

온돌은 방바닥에 돌을 깔고 아궁이에 불을 지펴서 돌(구들)을 달구어 방을 데워 난방하는 구조를 뜻하며 장갱(長坑), 화갱(火坑), 난돌(暖?), 연돌(烟?), 구들 등 다양한 이름으로 불리다가 19세기 이후 온돌이란 이름으로 정착되었으며 온돌은 불을 때는 아궁이, 아궁이에서 나온 열을 전달받은 구들장, 그리고 열기가 빨리 빠져 나가는 것을 막는 개자리, 연기가 통하는 연도, 연기를 배출하는 굴뚝으로 구성되는데 옛 당나라에는 고구려시대로부터 온돌문화가 있었음을 기록하고 있다.

본원에서는 제주도의 화산분출물로 인해 생성된 스코리아(Scoria)라고 불리우는 물질을 이용한 구들장을 제공하고자 하는 것으로, 스코리아란 화산의 마그마분출 시 700도에서 1200도까지 높은 온도로 올라가며 폭발하였을 때 분출된 여러 물질 가운데서 다공질의 화산암 및 화산 모래, 기타 화산회 등이 혼합되어 이루어진 화산성토로 전세계 화산지역에서 산출되고 있는 광물을 말하는 것으로, 스코리아는 입자가 수 cm 정도의 조립질이 주를 이루며, 기공이 많고 가벼우며 광물 금속 성분의 함량에 따라 색깔은 적갈색을 비롯한 여러가지의 색깔을 띤다.

특히 제주도에서만 나오는 스코리아는 일부의 오름 지역에 산재되어 있으며, 제주도 방언으로 "제주화산송이"라 지칭되고 있으며 제주도에서 나는 스코리아의 경우 다른 지역에서 나는 스코리와는 달리 황성분이 없고, 전세계에서 유일하게 친환경 소재라는 특징을 갖는다.

아래 표 1은 "제주화산송이"의 구성비율을 나타낸 것으로서, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃의 함량이 75%에 달하며 유기 불순물의 함량이 비교적 적게 나타나는 안정된 화학 조성을 갖고 있는 광물로 알려져 있다.(제주도 제공자료)

화학적 조성(중량%)						pH	표면적 (㎡/g)
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	기타	pH	표면적 (㎡/g)
47.48	16.93	13.0	7.45	4.37	잔량	7.16	63

"제주화산송이"의 물리적 특성으로, 흡수율은 제주도 지역 산지에 따라 17%에서 32%의 높은 값을 보이고 있으며, 마모율은 조직의 치밀, 강약, 균질, 기공의 과다 등 여러 요인에 기인하여 47%에서 67%로 자갈이나 모래보다 높고, 비중은 0.65g/㎤에서 0.65g/㎤로 가벼우며, "제주화산송이"의 주요 특징 중 하나인 기공 내의 수분의 함유량과 연관되는 절대 건조 비중(기공 내부의 빈틈에 포함되어 있는 수분을 전부 제거한 상태이 비중)은 1.31g/㎤에서 1.9g/㎤을 보이고 있으며, 표면 건조 비중(스코리아의 기공 표면에는 수분이 없으나 기공 내부에 수분이 차 있는 상태의 비중)은 1.85g/㎤에서 2.45g/㎤ 로 낮은 특성을 나타낸다.

또한 아래 표 2에 나타낸 바와 같이, "제주화산송이"는 원적외선 방사율은 92~93%(5~20㎛), 방사에너지는 3.74x10²W/㎡, 암모니아 탈취율 84~89%, 항균성은 99.97%로써 다른 광물보다 우수한 특징으로 가지고 있다. 그리고 주변의 수분의 양을 조절해주는 친환경 기능을 가지고 있다.(제주도 제공자료)

구 분	pH	porosity (%)	흡수성(%)	원적외선 방사율	방사에너지(W/㎡)	암모니아탈취율(%)	향균성(%)
스코리아	7.1~7.3	44~46	25.3	92~93	374	84~89	99.07
맥반석	7.0~9.0			90		85	85
비취	-			91		57~72
황토	8.5~9.5	50~55	20~25	93	355	-	-
숯	-			97.6	353	-	-
시멘트	9.0~13.0			84		35	-

특히, 대한민국의 제주도에서 나오는 스코리아인 "제주화산송이"의 경우 타지역의 스코리아와 달리 황성분이 포함되어 있지 않다는 특징이 있어 그 활용가치가 매우 높다고 할 수 있는바 제주화산송이는 전세계 어떤 지역의 스코리아 보다 우수한 특성을 가지며, 적절한 가공을 통해 친환경적이고 인체 무해한 소재로 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것이다.

특히, 대한민국의 제주도에서 나오는 스코리아인 "제주화산송이"의 경우 타지역의 스코리아와 달리 황성분이 포함되어 있지 않다는 특징이 있어 그 활용가치가 매우 높다고 할 수 있다.

즉, 제주화산송이는 전세계 어떤 지역의 스코리아 보다 우수한 특성을 가지며, 적절한 가공을 통해 친환경적이고 인체 무해한 소재로 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있는데 그동안 제주화산석인 스코리아(Scoria)를 이용하는 기술로 등록특허 10-0791053에서 스코리아를 주재료로 이용하는 필터와 그를 이용한 공기청정기 관련 기술과 등록특허 10-0567122호에서 제주 스코리아를 주성분으로 하는 화장품 조성물이 제시되어 있는바, 상기와 같은 제주화산송이의 우수한 물성에도 불구하고 그 활용가치를 찾지 못하는 것은 화산의 마그마 분출 시 700도에서 1200도에 이르는 높은 온도까지 올라갔던 화산재가 타 물질과의 결합력을 갖지 못하기 때문이다.

본원에서는 우수한 특성을 갖는 제주화산석 스코리아를 활용하여 항균, 항바이러스 효과가 우수하고 유해 가스의 발생우려가 없는 상태로 스코리아 + 황토 + 금속메쉬망 형태로 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

또한 본원은 결합력을 갖지 못하는 제주화산석 스코리아를 구들장으로 활용하되 높은 결합력을 확보하면서 무게를 경감시키기 위한 구성을 이루기 위해 스코리아 원석분말과 황토분말을 특정 중량비율로 혼합하고 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스 금형에서 압착될 때 2단계의 채움구조를 이루고 제1채움재와 제2채움재 중간 위치에 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하도록 하여 높은 결합력과 강도를 확보하는 스코리아 구들장 제조방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본 발명은 스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장이 높은 결합강도를 확보하는 제조수단을 강구하는 기술로서, 스코리아 원석을 분쇄하여 분말화하고 굵은입도로 50~150메쉬 통과 규격과 미세입도로 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(1)준비단계와 구운황토를 분쇄하여 50~150메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(2)준비단계와 금속 메쉬망을 준비하는 원료(3)준비단계를 이루고, 프레스 금형의 바닥면에 압착홈 형태로 원하는 규격의 구들장 크기 오목홈이 마련되고 200~350메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움되는 전처리 공정과 상기 전처리공정이 수행된 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 금속 메쉬망 상부로 50~150메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움된 후 프레스 압착이 진행되는 공정을 포함하여 이루어지는 스코리아 구들장의 제조방법에 의해 본원 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원의 스코리아 구들장의 제조방법에서 상기 금속메쉬망은 일반 금속메쉬망이 사용될 수 있지만 더욱 바람직하게는 4각형 구조를 이루는 철재 매쉬망의 4각형 구조의 좌측부는 저부 바닥면에 위치하고 우측은 인접한 측면 4각형 구조의 철재 매쉬망 상부면에 위치하도록 연속적으로 경사연결면을 형성하도록 압착된 메쉬망이 사용되도록 구성되는 경우 외부에서 해머망치로 해체하려고 하는 경우에도 좀처럼 부서지지 않는 높은 결합력 및 강도를 확보하는 스코리아 구들장을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

또한 본원의 스코리아 구들장의 제조방법에서 상기 프레스 금형의 바닥면에는 70~90℃ 범위의 가온구조를 이루도록 바닥면이 제공되는 경우 작업의 원활성을 도모할 수 있으며, 본원에서 제공하고자 하는 물품이 사람의 주거공간에 설치되는 구들장이므로 유해한 접착제가 사용되어서는 아니되므로 인체에 무해한 천연접착제가 사용되는 것이 바람직하고 천연접착제로는 아교나 셀락 등 인체에 무해한 천연접착제 제품이 이용될 수 있다.

또한 본원 기술사상은 스코리아와 황토만을 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장을 제공하기 위한 기술로, 화산의 마그마 분출 시 700도에서 1200도까지 높은 온도로 올라가며 폭발하여 생성된 "제주화산송이"는 원적외선 방사율은 92~93%(5~20㎛), 방사에너지는 3.74x102 W/㎡, 암모니아 탈취율 84~89%, 항균성은 99.97%의 특성을 갖고 또한 황토원료도 대표적인 원적외선 방사물질로써, 본원에서 적용되는 스코리아 + 황토로 이루어진 구들장은 스코리아의 사용량을 가능한 많게 사용하여 구들장 자체의 무게를 가능한 경감시키도록 적용되는 것이 바람직하나 황토의 중량비가 30중량% 미만이 되면 결합력이 떨어지고 황토의 중량비가 50중량% 이상이 되면 구들장 자체의 무게가 너무 중량화 되는 경우에는 구들장의 취급, 운반, 현장 설치 시 어려움을 겪을 수 있으므로 상기 구성비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

따라서 본원은 스코리아 및 황토가 혼합/압착되어 제공되는 스코리아 구들장에 있어서, 스코리아 원석분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스 금형의 오목홈에서 압착될 때 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움재로 채워진 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 그 상부에 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움재가 채워진 후 프레스 압착이 수행되어 제공되는 스코리아 구들장을 특징으로 한다.

상기의 스코리아 구들장을 얻을 때 상기 1차 채움재는 200~350메쉬 통과의 미세분말이 사용되어 구들장의 표면부로 사용되고 상기 2차 채움재는 50~150메쉬 통과의 분말이 사용되어 구들장 저부로 사용되도록 적용되는 경우 방바닥 기준에서 외부로 들어나면 표면부는 말끔하고 깨끗하며 외부로 들어나지 않는 바닥면 또는 측면부 하부부분은 꺼실꺼실한 부분으로 바닥면 및 측면부와 높은 결합력을 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명은 스코리아와 황토만을 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장을 제공하고자 하는 것으로, 본원에서 제공되는 스코리아 + 황토로 이루어진 하나의 단위 스코리아 구들장이 가로 * 세로 * 높이가 400㎜ * 400㎜ * 30㎜ 규격으로 제공되는 경우 그 중량이 7.5~7.8 kg 정도의 무게로 운반에 큰 부담이 없는 가벼운 중량으로 제공될 수 있다.

더욱 본원에서는 서로 이질적인 원료인 스코리아와 황토의 결합력을 높이기 위해 4각형 구조를 이루는 철재 매쉬망을 기준으로 4각형 구조의 좌측부는 저부 바닥면에 위치하고 우측은 인접한 측면 4각형 구조의 철재 매쉬망 상부면에 위치하도록 연속적으로 경사연결면을 형성하도록 압착좌측은 바닥면에 위치되도록 하고 우측은 측면 4각형 구조의 철재 매쉬망 상부면에 위치하도록 연속적인 경사연결면을 형성하도록 압착된 메쉬망이 사용되는 경우 서로 다른 입도크기의 스코리아및 황토조성물 사이에 본원 구조의 메쉬망이 중간에 개제되어 100~300톤 규격의 프레스로 압착되어 제공되는 경우 외부에서 해머망치로 해체하려고 하는 경우에도 좀처럼 부서지지 않는 높은 결합력 및 강도를 확보하는 스코리아 구들장으로 제공되는 효과를 갖는다.

따라서 본원기술로 제공되는 스코리아 구들장은 국민들이 보다 건강한 삶을 영위할 수 있도록 주거공간의 바닥면에 항균성 및 탈취효과를 제공하며 동시에 쾌적한 원적외선 방사효과를 누리며 삶의 웰빙을 누리는 구들장을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 현재 제주 화산석의 우수한 물성에도 그 활용처를 찾지 못해 방치되고 있는 황성분이 포함되지 않는 세계 유일의 스코리아인 제주화산송이의 활용도를 높이고 부가가치를 창출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스코리아 및 황토를 이용한 스코리아 구들장의 제조공정도를 나타낸 것이다;
도 2는 본원 기술에 적용되는 철재매쉬망의 사진도를 나타낸 것이다.
도 3은 본원 기술에 적용되어 건물의 구들장 상태로 적용가공성을 확인하기 위한 현장 사진도를 나타낸 것이다.

이하 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하고자 하며, 발명의 기술적 사상에 대한 구체적인 예를 도면을 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다.

단, 본원에 제시되는 구체적인 실시양태는 본 발명의 기술적 사상으로부터 도출 가능한 하나의 실시 가능한 예시를 나타낸 것에 불과하므로 본 발명의 기술적 범위가 본원 기재 실시양태나 도면으로 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 의한 스코리아 및 황토, 철재 매쉬망을 이용한 스코리아 구들장의 제조공정도를 나타낸 것이다.

본 발명은 제주산 스코리아 원석을 이용하여 건물의 온돌로 사용되는 구들장을 제공하고자 하는 것으로, 제주산 스코리아 원석(화산송이)는 원적외선 방사율은 92~93%(5~20㎛), 방사에너지는 3.74x102 W/㎡, 암모니아 탈취율 84~89%, 항균성은 99.97% 범위로 다른 광물에서는 찾기 힘든 우수한 물성의 특징을 활용하되 제주화산의 마그마분출 시 700도에서 1200도까지 높은 온도로 올라가며 폭발하였을 때 분출된 여러 물질 가운데서 다공질의 화산암 및 화산 모래 화산회 등의 혼합으로 이루어진 화산석이 결합력을 제공하지 못하므로 역시 원적외선 방사기능을 갖는 대표적 물질인 구운황토와 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장이 높은 결합력 및 결합강도를 확보하기 위한 수단으로서, 아래와 같은 준비 및 제조공정이 필요하다

제1단계로 스코리아 원석을 먼저 분쇄하여 분말화하는 제1분말화단계(S 10)가 필요하고 분말화된 스코리아 원석을 미세입도 규격으로 200~350 메쉬 범위의 체를 통과한 규격과 굵은 입도 규격으로 50~150메쉬 범위의 체를 통과한 규격으로 분리하는 제2선별단계(S 20)가 필요하며, 인체에 무해한 천연접착제 제품이 준비되고 입도별로 분류된 1차채움재와 2차채움재 사이의 결합력을 높이기 위한 금속메쉬망이 준비되는 제3단계(S 30)의 준비공정이 필요하다.

상기와 같이 원료가 준비되면 압착공정이 수행되는데, 스코리아 원석이나 황토를 미세입도 및 굵은입도 규격으로 분리하여 적용하고자 함은 최종제품인 구들장의 표면돌출부에 미세입도 분말이 사용되어 구들장 표면부가 매끈하고 예쁘게 만들어 제공하고자 하는 것이고 굵은입도로 이루어진 부분은 외면이 꺼실꺼실한 상태로 인접한 측면의 구들장 및 바닥면과의 높은 결합력을 제공하기 위함이나 아무리 스코리아와 황토를 동일한 입도별로 분류하여 혼합한다 하더라도 이미 700~1200℃의 높은 온도에서 분화된 스크리아 분말과 350~550℃ 범위를 유지하는 소성로에서 소성시킨 구운황토가 용이하게 결합되지 않으므로 바인더가 필요하게 되며, 화학제품으로 제공되는 바인더류는 인체에 위해를 가져올 수 있으므로 천연접착제로 아교나 셀락 등 인체에 무해한 천연접착제 제품이 본원의 스코리아 분말과 황토분말의 접착력을 제공하게 된다.

또한 스코리아와 혼합되는 황토도 생황토를 그대로 사용하는 경우 화산재인 스코리아 원석과 이질감으로 인해 완전한 결합력을 제공하지 못하므로 인해 350~550℃ 범위를 유지하는 소성로에서 소성시킨 구운황토를 스코리아분말과 같이 미세입도 규격으로 200~350 메쉬 범위의 체를 통과한 규격과 굵은 입도 규격으로 50~150메쉬 범위의 체를 통과한 규격으로 분리시켜 적용하는 것이 결합력을 높이기 위해 필요하며 또한 스코리아 원석분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 상태로 1차채움재가 만들어져 먼저 프레스 금형의 오목홈에서 적치되는 단계(S 40)에서 금형의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움재로 채워진 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고(S 50) 그 상부에 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움재가 채워지는 적치단계(S 60)를 거친 후 프레스 압착공정(S 70)이 수행되고 40~70℃ 범위를 유지하는 숙성실에서 3~4일 건조(S 80)된 후 스코리아 구들장 완제품(S 90)을 얻을 수 있음을 나타낸 것이다.

본원의 제조공정에서 상기와 같이 스코리아 원석이나 황토를 미세입도 및 굵은입도 규격으로 분리하여 적용하는 것은 최종제품이 구들장의 표면돌출부에 미세입도 분말이 사용되어 구들장 표면부가 매끈하고 예쁘게 만들고자 하는 것이고 굵은입도로 이루어진 부분은 외면이 꺼실꺼실한 상태로 인접한 측면의 구들장 및 바닥면과의 높은 결합력을 이루기 위함이나 아무리 스코리아와 황토를 동일한 입도별로 분류하여 혼합한다 하더라도 이미 700~1200℃의 높은 온도에서 분화된 스크리아 분말과 350~550℃ 범위를 유지하는 소성로에서 소성시킨 구운황토가 용이하게 결합되지 않으므로 바인더가 필요하게 되며, 화학제품으로 제공되는 바인더류는 인체에 위해를 가져올 수 있으므로 천연접착제로 아교나 셀락 등 인체에 무해한 천연접착제 제품이 본원의 스코리아 분말과 황토분말의 접착력을 제공하게 된다.

더욱, 입도별로 분류된 1차채움재와 2차채움재 사이에 금속메쉬망이 개제되어 100톤 내지 300톤 범위의 높은 프레스압력이 가해지는 경우 높은 결합력 및 강도를 확보하는 스코리아 구들장을 얻을 수 있는바, 예를 들어 단위 스코리아 구들장 크기가 가로 * 세로 * 높이 400㎜ * 400㎜ * 30㎜ 규격으로 제공되기 원할 경우 내경기준으로 가로 * 세로 * 높이 400㎜ * 400㎜ * 30㎜ 크기의 오목홈 형태의 성형틀 내부에 먼저 미세입도의 1차채움재를 12㎜ 높이로 적치하고 그 상부에 가로 * 세로 * 두께(높이) 400㎜ * 400㎜ * 3.5㎜ 크기의 금속메쉬망을 1차채움재 상부로 적치하고 그 상부에 다시 굵은입도의 2차채움재를 24㎜ 높이로 적치하고 100톤 이상의 고압프레스로 압착하여 5분정도 숙성시켜 꺼내는 경우 가로 * 세로 * 높이 400㎜ * 400㎜ * 30㎜ 규격으로 중량이 7.5~7.8 kg 정도의 무게로 운반에 큰 부담이 없는 구들장을 얻을 수 있다..

따라서 본원 기술은 스코리아 원석이나 황토분말이 입도별로 분리된 것은 1차채움재로 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움되는 전처리 공정과 상기 전처리공정이 수행된 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 금속 메쉬망 상부로 50~150메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움된 후 프레스 압착이 진행되는 공정을 포함하여 이루어지는 스코리아 구들장의 제조방법이 구현될 수 있다.

도 2는 본원 기술사상이 적용되어 제공되는 하나의 단위 구들장의 적층구조를 나타낸 것으로, 먼저 구운황토와 스코리아분말을 분쇄하여 300메쉬 범위의 체를 통과한 미세입도 규격의 스코리아 원석분말과 황토분말을 7 : 3 중량비율로 혼합되고 혼합물의 10 중량% 비율로 셀락을 넣고 혼합하여 얻은 1차채움재(10)를 약 90℃ 가온상태를 유지하는 금형의 오목홈 바닥면에 넣고 1차채움재(10) 상부에 약 2.5㎜ 직경의 철재매쉬망(20)을 재치하고 그 상부에 50 메쉬 범위의 체를 통과한 굵은입도 규격의 스코리아 원석분말과 황토분말이 7 : 3 중량비율로 혼합되고 혼합물의 10 중량% 비율로 셀락을 넣고 혼합하여 얻은 2차채움재(30)를 넣고 200톤 압력으로 압착시켜 본원에서 원하는 스코리아 구들장(100)을 얻을 수 있음을 나타낸 것이다.

도 3은 본원의 스코리아 구들장(100)의 중간재로 사용되는 철재매쉬망(20)의 일적용예를 나타낸 것으로, 대부분의 철재매쉬망(20)이 가로*세로 규격이 동일하게 제공되고 있으나 본원에서 스코리아분말과 구운황토 및 천연접착재와 혼합하여 100 톤 범위의 고압프레스로 압착공정을 수행하고 40℃ 범위를 유지하는 숙성실에서 건조하여 완제품을 얻은 후 실험을 위하여 귀통이 부분을 망치로 두드렸을 때 크랙이 발생하는 사실을 확인하고 더욱 완전한 제품을 얻기 위해 연구하는 과정 중 도 3에 제시되는 바와 같이 4각형 구조를 이루는 철재 매쉬망의 4각형 구조의 좌측부는 저부 바닥면에 위치하고 우측은 인접한 측면 4각형 구조의 철재 매쉬망 상부면에 위치하도록 연속적으로 경사연결면을 형성한 철재메쉬망이 사용되고 프레스 압력을 200톤 이상의 압력을 적용하고 40℃ 범위를 유지하는 숙성실에서 건조하여 완제품을 얻은 후 실험하는 과정에서는 해머망치로 해체하려고 하는 경우에도 좀처럼 부서지지 않는 높은 결합력 및 강도를 확보하는 사실을 확인하게 되었다.

이상의 설명을 통하여 본원기술에서 스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장을 얻기 위한 수단으로, 스코리아 원석을 분쇄하여 분말화하고 50~150메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(1)준비단계와 구운황토를 50~100메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(2)준비단계와 금속 메쉬망을 준비하는 원료(3)준비단계로 사전준비가 이루어지고 프레스 금형의 바닥면에 압착홈 형태로 원하는 규격의 구들장 크기 오목홈이 마련되고 200~350메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움되는 전처리 공정과 상기 전처리공정이 수행된 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 금속 메쉬망 상부로 50~150메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움된 후 프레스 압착이 진행되는 공정을 포함하여 이루어지는 공정을 통하여 스코리아 구들장을 얻고자 할 때 새롭게 개시되는 부분을 중심으로 설명한 것으로, 기존의 구들장 제조공정에 관용적으로 사용되는 장치들이 얼마든지 추가되어 적용될 수 있음은 당 분야에서 통상을 지식을 가진 자에게 자명한 사항이라 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 청구범위 해석은 균등론에 입각하여 해석되어야 할 것이고 청구범위에 기재된 기술사상의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10 : 스코리아 및 황토의 분말화단계
S20 : 입도별 선별단계
S30 : 철재매쉬망 준비단계
S40 : 금형의 성형홈에 1차채움재 적치단계
S50 : 철재매쉬망 적치단계
S60 : 금형의 성형홈에 2차채움재 적치단계
S70 : 압착단계
S80 : 건조단계
S90 : 스코리아 구들장
10 : 1차채움재 20 : 철재매쉬망
30 : 2차채움재 100 : 구들장

Claims

스코리아 및 황토를 혼합/압착하여 제공되는 스코리아 구들장의 제조방법에 있어서,
스코리아 원석을 분쇄하여 분말화하고 50~150메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(1)준비단계;
황토를 50~100메쉬 통과 규격과 200~350메쉬 통과 규격 별로 분리하는 원료(2)준비단계;
금속 메쉬망을 준비하는 원료(3)준비단계;
프레스 금형의 바닥면에 압착홈 형태로 원하는 규격의 구들장 크기 오목홈이 마련되고 200~350메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움되는 전처리 공정과
상기 전처리공정이 수행된 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 금속 메쉬망 상부로 50~150메쉬 통과 규격의 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움된 후 프레스 압착이 진행되는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스코리아 구들장의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속메쉬망은 4각연결면을 기준으로 일측은 저부로 타측은 상부로 연속적인 경사연결면을 형성하도록 압착된 메쉬망이 사용되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 스코리아 구들장의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 프레스 금형의 바닥면에는 70~90℃ 범위의 가온구조를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 스코리아 구들장의 제조방법.
스코리아 및 황토가 혼합/압착되어 제공되는 스코리아 구들장에 있어서,
스코리아 원석분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스 금형의 오목홈에서 압착될 때 오목홈 높이의 1/2 ~ 1/3 깊이로 1차 채움재로 채워진 후 금속 메쉬망이 올려져 중간층을 형성하고 그 상부에 스코리아 분말과 황토분말이 7±2 : 3±2의 중량비율로 혼합되고 혼합물의 5~15 중량%의 천연식물바인더가 혼합된 후 프레스의 오목홈 높이의 1/2 ~ 2/3 깊이로 2차 채움재가 채워진 후 프레스 압착이 수행되어 제공되는 것을 특징으로 하는 스코리아 구들장.
제4항에 있어서,
상기 1차 채움재는 200~350메쉬 통과의 미세분말이 사용되어 구들장의 표면부로 사용되고 상기 2차 채움재는 50~150메쉬 통과의 분말이 사용되어 구들장 저부로 사용되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 스코리아 구들장.