녹색주택 특허공개 내용, 특모시멘트(2)

2010. 8. 31. 19:10일상/녹색주택 일상

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특별히 필요하신 분에게 공개하는 자료입니다.
공개된 내용을 간략하게 정리하여 올립니다.



처음 실험으로 만든 셈풀로 외형을 타 재료와 비교하는 사진




특모시멘트 벽체를 우레탄폼으로 접착합니다.



2009년 10월경 마무리 단계의 녹색주택

1. 10부피%에서는 중량이 감소되어 강도가 약하므로 양면을 강판으로 보강하는 샌드위치판넬의 제작에 적합하며 1㎥
중량은 197㎏으로 경량이다.
2. 25부피%에서는 중량과 강도가 적당하여 건축물의 슬라브 단열콘크리트 일회용 거푸집으로 사용이 가능하고 1㎥ 중
량은 250㎏으로 거푸집으로 적당한 제품이다.
3. 35부피%에서는 강도가 강하여 콘크리트 경량블럭 및 다용도 복합단열재 제품으로 쓸 수 있으며 1㎥ 중량은 314㎏으
로 경량 블럭으로 적합한 제품이다.

상기와 같은 혼합물을 교반 혼합회전드럼(3)에 투입하여 혼합교반을 할 때 혼합물이 된반죽상태, 즉 겔(gel)상태로 물의
양을 조절하여 투입한 후 10분간 회전시킨 후 혼합물압축장치(4) 위에 형틀을 올려 혼합물을 넣고 125kg/Cm²압력으로 압
축한다.
이 때 형틀진동장치(11)를 구동시켜 혼합물의 공기배출과 입자간에 강한 결합을 유도하고 형틀진동장치 구동과 혼합물
압축장치(4)을 정지시키고 형틀의 압축부분까지 고정한다.

본 발명에 형틀의 구성과 기능을 더욱 상세하게는 가로 220Cm 세로75Cm에 장방형의 6면이 분리되는 조립식 형틀로 세
로로 세운 후 220Cm까지 혼합물을 채우고 180 Cm까지 진동을 가하면서 혼합물압축장치(4)에서 진동압축한다.
이러한 압축과정에서 40Cm여분의 혼합물이 압축되면서 입자 사이의 공기가 배출되며 시멘트혼합물의 액이 겔(gel)상태
로 조성하는 것은 파쇄입자의 부력으로 떠오르는 것을 방지하고 입자가 홉합물과 균일한 배열을 이룰 수 있고 압축시 형틀
밖으로 시멘트액이 누출되지 않도록 하는 것을 특징으로 이것을 압축고정시켜 콘크리트 양성과정을 거치게 되는 공정이
다.

물리적인 결합이 이루어진 후 콘크리트의 특유의 특성인 수화과정이 이루어 진다.

포틀렌트 보통 1종 시멘트(Portland cement)의 화학성분은 점판암과 같으며 점판암은 매우 높은 강성을 가졌으며 이론
적으로는 더 강해 질 수 있다는 것이다. 그런데 이러한 강성의 저해요소는 입자간에 서로 붙기 때문이고 시멘트와 반응할
물의 양이 많으면 수화반응시 결합하지 않고 남은 물이 증발 후 기공이 생겨 강도저하 및 수축과 균열 등의 원인이 되기도
하며 물로 갤때 입자밀도가 엉성하게 되거나 혼합할 때 공기가 혼입되어 강도가 낮아진다는 시멘트 제조업체의 일반적인
이론이다.

또한 수화 과정에서 생긴 수화열도 콘크리트 강도의 저해 요소인데 본 발명에서 이러한 저해 요소들의 문제점을 해결하

고자 적은 양의 시멘트를 사용하였는데, 사용된 시멘트는 일반적으로 알려진 포틀렌트 보통1종 시멘트(Portland cement)
이다. 포틀렌트 시멘트(Portland cement)의 적은 양으로 최대한의 강도를 발현 하자면 수화작용에 필요한 최소한의 물이
강도에 큰 영향을 주므로 이것들의 혼합량의 형태는 액이 흐르지 않은 된 반죽인 겔(gel)상태로 하였으며 혼합할 때 공기
가 혼입되어 강도가 낮아지는 것을 막기 위해 혼합물의 입자사이에 공기가 배출 되도록 형틀 진동장치(11)를 구동압축하
여 고정하였다.

적은 양의 수분은 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼이 수분증발을 억제하므로 콘크리트의 강도발현에 큰 영향을 주며, 수분의
양은 시멘트 무게의 약 25%∼32%가 필요하므로 최소한에 물의 양을 알 수가 있었으나 첨가제인 방수제, 조광제, 에폭시
수지, 라텍스수지, 피치 등의 물질은 첨가하지 않는 것이 오히려 강성에 좋은 영향을 주었으나 방수제는 입자의 피막형성
이 부드러워져 압축효과가 있고 흡수율 감소를 위해 시멘트 혼합물의 부피%로 0.3%를 첨가하여 사용하였다.

포틀렌트 시멘트(Portland cement)에서 수화열은 강도 발현에 문제가 있어서 댐등 두꺼운 구조물에서는 시멘트를 저열

포틀렌트(Portland cement) 보통 4종을 사용하여 수화열을 최소화하여 사용는데 반하여, 본 발명에서는 조성물의 두께가
큼에도 불구하고 수화열로 인한 강도 저해요소에 문제가 되지 않는다. 그것은 폐스티로폴입자와 시멘트혼합물의 부피의
비가 35%이하이기 때문에 적은 양의 시멘트 혼합물이 스티로폴 입자에 피막이 형성되어 수화작용을 일으키기 때문인 것
으로 오히려 적당한 수화열이 강도 발현에 좋은 영향을 준다.

이러한 콘크리트 양성과정을 거친 후 형틀에서 3일이 지난후 분리하여 충분한 수분을 공급한다, 그리고 일반콘크리트 제

품과 같은 포틀렌트 시멘트(Portland cement)가 20일 간의 수화 과정을 거치면서 경화하는데 이 기간이 길어 제품화에 장
시간이 소요되나 대량 생산체재를 갖추고 자동화 하면 제품의 저장성이 매우 우수하기 때문에 경제성이 있다.
이렇게 생산된 단열재 복합재료를 석재산업에서 사용하는 절삭장치인 여러개의 다이아몬드 비트날(12)을 사용하거나,
초 고수압 워터제트 절삭기를 사용하여 20일간 상온에서 콘크리트 고유의 양성과정을 거친 콘크리트 단열재 복합재료 제
품을 절삭물 이동장치(13) 위에 올려 놓고 각종 단열재의 구비조건에 적합한 단위를 정하여 절삭하여 제품을 생산하며, 이
때 발생되는 절삭폐수는 침전조(8)로 이송되어 침전처리되는 단계로 이루어진다.

절삭장치(5)에서 생산된 각제품의 구체적인 실시예는 다음과 같다.


1. 10부피%에서는 중량이 감소되어 강도가 약하여 양면을 강판으로 보강하는 샌드위치판넬의 제작에 적합하며 이 제품

을 사용하면 샌드위치 판넬의 화재 취약성을 해결 할 수 있다. 즉 파쇄입자가 콘그리트로 피막이 형성되어 화제발생시 발
화가 용이 하지 않아 방화판넬로 제작이 가능하다.

2. 25부피%에서는 강도와 중량이 적당하여 건축물의 슬라브 단열 콘크리트 일회용 거푸집으로 사용이 가능하며 이 경우

건축자재의 절감은 물론 인건비도 절감을 할 수 있으며 화재발생시 발화가 용의 하지 않아 유독가스의 발생량을 줄일 수
있으며 콘크리트조성물이 벌집구조를 이루고 있기 때문에 공명현상의 저감으로 아파트 위층의 소음 진동을 줄일 수 있다.
바닥 단열재로 사용 할 경우 아파트 아래층의 소음 ,진동, 공명현상을 최소화하고 단열을 겸 할 수있는 복합제품으로 사
용 할 수 있고 보일러 배관시는 제품배관의 크기에 따라 기계로 홈을 파면서 먼지 제거를 위해 물을 뿌려주는데 배관 후 시
멘트 모르타르로 바닥마감을 하면 바닥 콘크리트의 두께가 8Cm~5Cm에서 3Cm~2Cm로 줄이는 효과가 있어 건축재 자
제비와 인건비의 절감효과와 아파트에 있어서 층고를 줄 일 수있다.

3. 35부피%에서는 강도가 강하여 콘크리트 경량블럭으로 사용 할 수 있고 철골 구조물 건축에서는 일반 콘크리트블럭에

비해 60%로 건물이 경량화되고 외벽과 내벽을 다양한 방법으로 마감처리하여 건축물의 개성을 살릴 수 있는 다용도 복합
단열재 제품으로 쓸 수 있다.
그 중 외벽을 드라이비트공법으로 마감하거나 고급금속, 비금속강판을 접착, 흡착, 부착하여 마무리하거나, 내 외벽과 천
정의 표면을 가열하여 스치로폴, 경질우레탄폼의 파쇄입자를 용융시키면 표면에 깊은 굴곡이 생기는데 콘그리트의 높은
비열로 인해 파쇄입자의 조성물이 연소되지 않고 콘크리트에 강하게 용융 접착되어 강도는 높아 지고 수분의 흡수율을 낮
아진다.

그 표면에 순황토만을 모르타르로 만들어 내외벽을 미장 마감하여 순황토방의 기능을 할 수 있는데 깊게 패인 구

멍으로 순황토 모르타르가 치환되어 건축물의 천정 내외벽을 황토로 마감 건조한다.
황토 내벽은 황토에서 발산하는 원적외선과 황토미생물의 작용에 의하여 악취제거와 실내공기의 정화효과을 얻을 수 있
어 건강생활에 도움을 주며 황토외벽은 마무리는 건조 후 방수액분사로 마감처리 하면 빗물에 의한 표면유실을 막을 수 있
다.

이러한 순황토벽 마감에서 건조 후 표면이 균열이 발생하지 않는 것을 볼 수 있는데 불규칙적으로 치환된 황토입자에 의

해서 수축현상을 감소시키고 깊게 치환되어 있기 때문에 천정이나 벽에서 순황토가 잘 분리되지 않는 기능 때문이다.

발명의 효과


상술한 바와 같이 본 발명은 환경물질인 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼의 재활용은 물론 스치로폴 등의 취약성인 가연성을

획기적으로 해결하였기 때문에 내부 단열재로 사용하면 화재시 유독가스의 발생과 화재현장의 열을 차단하는 방화소재로
쓸 수 있다는 것을 실험을 통하여 알게 되었다.
먼저 실험의 소재는 상기에서 소개한 25부피%제품을 두께 10Cm로 절삭하여 건조시킨 후 가정용 가스렌지에 최고의 화
력으로 5분간 가열하여 제품의 물성을 조사하여 보았는 바 스치로폴 입자가 연소되지 않고 용융되어 콘크리트 입자에 흡
수되는 현상과 5분간 가열하고 연소직후에 육안으로 볼 수 있는 연기가 발생하지 않았으며, 가열된 표면은 불에 노출된 부
분만 1cm의 깊이로 하얗게 용융되에 구멍속에 도포되었고 가열되지 않은 반대편은 전혀 열이 전달되지도 않았으며 물성
의 변화도 없었다.

이 것은 콘크리트의 높은 비열로 발화점에 이르지 못하고 용융상태가 지속되면서 피막으로 형성되어 진

콘크리트에 흡수되어 결과적으로 연소 될 수 있는 물질이 없는 것과 같은 효과로 유독성 매연이 발생하지 않는다.
따라서 본 발명에 의한 단열재를 실내에 사용하게 되면 발암성 물질로 알려진 암면의 대체효과를 거둘 수 있고 화재초기
의 유독가스 발생과 열의 이동을 억제는 방화단열재로 사용하여 화제로 손실되는 인명과 재산피해를 감소시키는 획기적인
제품이다.

또한 두께 10Cm로 절삭한 제품을 주택슬라브 콘크리트 일회용 거푸집으로 사용하여 건축 자재비와 인건비의 절감 효과

가 있으며 긴밀한 밀착과 시멘트혼합제 사용으로 흡수율이 10% 이하로 낮으며 경량 콘크리트블럭과 같은 크기로 절삭하
여 경량블럭으로 사용하고 외벽은 드리비트공법을 사용하고 내벽은 시멘트 재질이기 때문에 시멘트, 황토 등으로 미장 마
감하면 벽에 균열을 방지 할 수 있으며 완벽한 단열, 방음, 방수처리와 함께 경량의 철골 건축구조물을 축조 할 수 있다.
또한 7Cm로 절삭한 표면에 강판, 동판, 알류미늄 등으로 외벽을 처리하거나 내외벽 모두 드라이비트공법으로 처리하여
스치로폴 샌드위치 판넬이 사용되는 곳이면 어떤 곳이나 사용이 가능한 제품이다.

상기 제품들에 절삭장치의 사용은 제품의 용도에 따라 자유롭게 크기를 조절하여 절삭하거나 개별형틀을 만들지 않고 큰

형틀을 만들어 저감되는 제작비용과 작업능률을 향상시키고 제품의 균질화와 절삭면의 평활도를 얻을 수 있다.
또한 기존의 폐스치로폴 재생방법은 열에 의한 축소화나 분쇄하여 재생골재로 만들거나 가루로 만들어 토양에 투입하여
토양개량제로 쓰이고 매립하는 등 이들의 원래의 물성을 파괴시켜 사용하는 방법이 주를 이루고 있고 토분이나 오염이 심
한것은 세척후 건조하여 접착하거나 축소화 시키기 때문에 경제성이 낮은 반면에 본 발명은 500년 동안 자연분해되지 않
는다는 스치로폴 등 재생한 것을 다시 재생하여 쓰는 재재생 가능한 단열재 생산으로 새로 만들어지는 기존의 스치로폴 단
열재 생산을 그 만큼 줄이면서 휘발성유기화합물(VOC)의 발생량도 줄일 수 있으며 효과적인 회수방법과 더불어 본 발명
으로 생산된 재생단열재 사용으로 얻어지는 직 간접적 냉난방에 소요되는 에너지인 유류절감을 가져온다. 이로써 본 발명
이 효과적인 환경친화적 재생방법이라 할 수 있다.

(57) 청구의 범위

청구항 1

폐스치로폴, 폐경질우레탄폼을 각각 분리세척하여 파쇄한 후 수분을 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼 입자에 흡수시
키는 공정과,
상기 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼 입자에 시멘트, 모래, 물이 각 3 : 2 : 1로 혼합된 시멘트혼합물을 혼합하고, 상
기 시멘트혼합물에 대한 0.3부피%의 방수제를 첨가하여 시멘트 액이 흐르지 않는 겔(gel)상태로 혼합물을 혼합하는 공정
과,
상기 겔 (gel)상태의 혼합물을 일정한 형틀에 넣고 진동압력으로 압축고정하는 공정과,
상기 양성된 혼합물을 형틀에서 분리한 후 일정 크기로 절삭가공하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐스치로
폴, 폐경질우레탄폼을 이용한 단열재 제조방법.

청구항 2.

제1항에 있어서,
상기 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼 입자의 입도는 5mm~35mm이고,
상기 시멘트혼합물은 상기 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼에 대한 10부피%, 25부피%, 35부피%에서 선택되어 혼합
되고,
상기 혼합물의 진동압력은 125kg/㎠인 것을 특징으로 하는 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼을 이용한 단열재 제조방법.

청구항 3.

제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 단열재.

청구항 4.

제2항에 있어서,
상기 절삭가공 공정 후에 금속 또는 비금속 제재를 접착, 흡착, 부착, 가열 용융하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 표면에
결합시키는 결합공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼을 이용한 단열재 제조방법.

청구항 5.

제2항에 있어서
상기 시멘트혼합물이 상기 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼에 대한 10부피%로 혼합되는 경우에 상기 절삭가공 공정
후의 양면을 강판으로 보강하여 판넬을 형성하는 판넬형성공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐스치로폴, 폐경질우
레탄폼을 이용한 단열재 제조방법.

청구항 6.
삭제

청구항 7.

제2항에 있어서,
상기 시멘트혼합물이 상기 파쇄된 폐스치로폴, 폐경질우레탄폼에 대한 35부피%로 혼합되는 경우에 상기 절삭가공 공정
후에 표면을 가열 용융하여 황토 또는 시멘트몰탈을 부착하는 부착공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐스치로폴, 폐
경질우레탄폼을 이용한 단열재 제조방법.

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