KR101093041B1 - 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 200 메쉬의 체를 통과한 0.07㎜ 이하의 입도를 갖는 황토 100중량부에 대하여, 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 10∼20중량부, 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트 5∼30중량부, 0.3∼0.7㎜의 두께 및 5∼30㎜의 길이를 갖는 마섬유 0.1∼1.0중량부, 및 발포제 3∼10중량부를 포함하는 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 건축 자재용 황토보드는 석고보드에서 발현되는 단열성, 방균성, 차음성, 경제성, 방화성, 치수안정성, 시공성, 내진성, 환경친화성 등과 같은 여러 가지 건축재로서의 유용한 물성을 보유하면서, 본래 황토가 지니는 실내습도조절, 탈취성, 원적외선 방출 등의 황토고유의 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 현장에서 절단작업 등이 수월하고, 또한 성형공정을 단순화하여 원가절감을 실현할 수 있다.

황토, 보드, 내장재, 전분, 펄프, 초경량제, 발포, 단열

Description

건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법{Loess board composition for construction materials and method for preparing the same}

도 1은 절단 후 절단면이 고르지 않은 순수한 황토로 제조된 시편(a)와 본 발명의 실시예 2에 따른 절단 후 매끄러운 파단면을 보이는 황토보드(b)의 절단면 사진이다.

도 2는 외부충격에 의해 파괴된 순수한 황토만으로 제조된 시편(a)와 본 발명의 실시예 2에 따른 파이버에 의해 완전파괴가 일어나지 않고 변형만 동반된 황토보드(b)의 사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 발포공정을 거쳐 제조된 황토보드의 파단면 사진이다.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 황토보드의 원적외선 복사특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 석고보드에서 발현되는 여러 가지 건축재로서의 유용한 물성을 보유하면서, 황토고유의 특성을 나타내는 동시에, 현장에서 절단작업 등이 수월하고, 또한 성형공정을 단순화하여 원가절감을 실현할 수 있는 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

한반도를 비롯한 중국의 화북지방 황하 연안 등 주로 동북아에 집중적으로 분포되어 있는 황토는 주로 석영을 함유하면서 그 밖에 휘석, 각섬석 등을 함유하는 황갈색 석회질로서, 실리카(SiO₂) 60∼65%, 철분 5∼6%, 알루미나(Al₂O₃) 10∼13%, 마그네슘(Mg)과 나트륨(Na) 각 2% 내외, 칼리 1.5%, 석회 8% 내외의 화학적 조성을 가지며, 분해력, 자정력, 흡수력 등이 뛰어나며 인체에 유익한 약성을 갖는 것으로 알려져 왔다. 이에, 예로부터 가옥의 재료로서 중요하게 쓰여졌으며, 식기나 기구로 만들어져 생활의 도구로도 활용되었다. 그 뿐 아니라, 황토는 해독과 질병 치료에도 탁월한 약효를 가지고 있어 동양의학에서는 중요한 약제로 쓰여졌다.

대표적인 동양 의서들인 본초강목(本草綱木), 동의보감(東醫寶鑑) 및 향약집성방 등에는 황토가 본디 색을 지닌 흙으로 약성이 가장 뛰어나 널리 중요하게 쓰이는 것으로서, 맛은 달고 독이 없으며 부인병(婦人病)과 소아병(小兒病)에 탁월한 효능이 있다고 기록되어 있다. 또한, 본초강목의 중수부편에는 황토에 물을 부어 우러나온 물을 지장(地漿) 또는 토장(土漿)이라 하며, 이는 각종 독을 해독하고 마음을 안정시키는 효능이 있다고 기록되어 있다.

최근에 들어서는 황토에 대한 과학적 규명에 많은 연구가 이루어져 황토가 많은 양의 원적외선을 방출하고 유해 전자파를 차단할 수 있으며, 황토 한 숟갈에는 수 억 마리의 미생물과 다양한 효소들이 촘촘히 들어 있어 이들이 순환작용을 하여 여러 면에서 인체에 매우 유익한 영향을 준다는 것이 과학적으로도 입증되었다. 이에, 황토가 침구용 매트, 황토 침대 등의 생활가구나 음식 조리용 용기 또는 건축용 내, 외장재나 온돌 등과 같은 생활용품의 소재로서 각광받고 있으며, 그 활용범위도 급속히 늘어나는 추세에 있다.

한편, 순수한 황토는 열전도성과 축열성이 떨어지는 데다 물에 혼합된 상태에서는 점도(粘度)가 너무 커서 특정한 형상으로 성형하기 어렵고, 양생 후에는(수분이 증발되고 나면) 표면에 균열이 생기기 때문에 그 자체만으로는 제품화되기 어렵다는 문제점이 있다.

이에, 종래에는 황토에 시멘트, 석회, 모래 또는 기타의 돌가루 등과 같은 다른 재료들과 혼합하여 반죽한 다음 그것을 특정한 틀에 넣은 다음 양생한 황토 제품(예: 황토 매트, 각종 음식용기, 건축 내장재(황토보드) 등)들이 사용되어 왔다.

이와 같이, 건축재료로서 황토는 인간에게 유리한 많은 장점을 가지고 있다. 따라서, 이를 이용하여 무공해성, 인간 친화적인 건축자재용 황토보드를 저가의 비용으로 제조할 수 있는 기술이 요구된다. 또한, 황토를 이용하여 건축재료를 제조할 경우, 기존의 석고보드에 비해 무겁고, 깨지기 쉬우며, 단열성이 저하되고, 작업현장에서의 용이한 절단 작업 등이 문제가 되기 때문에 이러한 문제점을 극복할 수 있는 기술이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 거듭한 결과, 첫째, 황토의 경화과정 조절, 둘째, 우수한 단열성 확보와 경량화를 위한 저 비중, 저 열전도율을 갖는 세라믹 재료와의 복합화, 셋째, 단열성과 경량화를 위한 발포공정, 및 넷째, 절단작업의 용이성 및 크랙 방지를 위한 내부구조 조절 및 보조재료의 응용 등에 중점을 두어 새로운 황토보드를 개발하였다. 또한, 넓은 면적을 갖는 건축용 보드의 성형에 있어서, 비용절감과 공정의 단순화를 위하여 압력을 가하지 않고 발포에 의한 부피팽창에 의해 몰드를 채운 후 경화되는 성형방법을 이용하여 건축 자재용 황토보드를 제조할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 통상의 석고보드에서 발현되는 단열성, 방균성, 차음성, 경제성, 방화성, 치수안정성, 시공성, 내진성, 환경친화성 등의 여러 가지 건축재로서의 유용한 물성을 보유하는 동시에, 실내습도조절, 탈취성, 원적외선 방출 등의 황토고유의 특성을 나타내는 건축 자재용 황토보드 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 황토보드 조성물을 이용하여 현장에서 절단작업 등이 수월하고, 성형공정을 단순화하여 원가절감을 실현할 수 있는 건축 자재용 황토보드의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축 자재용 황토보드 조성물은 200 메쉬의 체를 통과한 0.07㎜ 이하의 입도를 갖는 황토 100중량부에 대하여, 에틸렌 비닐아세테이트 에멀젼 10∼20중량부, 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트 5∼30중량부, 0.3∼0.7㎜의 두께 및 5∼30㎜의 길이를 갖는 마섬유 0.1∼1.0중량부, 및 발포제 3∼10중량부를 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 건축 자재용 황토보드의 제조방법은:

200 메쉬의 체를 통과한 0.07㎜ 이하의 입도를 갖는 황토 100중량부에 대하여, 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 10∼20중량부, 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트 5∼30중량부, 0.3∼0.7㎜의 두께 및 5∼30㎜의 길이를 갖는 마섬유 0.1∼1.0중량부, 및 발포제 3∼10중량부를 혼합하는 단계;

상기 혼합물에 전체 고형분에 대하여 40∼60중량부의 물을 첨가하여 1∼3시간 동안 혼련기를 이용하여 혼합한 후 일정한 모양의 몰드에 채우는 단계;

상기 몰드내의 혼합물을 150∼180℃의 온도에서 1∼2시간 동안 발포시키는 단계; 및

상기 발포물을 150∼180℃의 온도에서 2∼4시간 동안 건조 양생시키는 단계;

를 포함한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 통상의 석고보드에서 발현되는 여러 가지 건축재로서의 유용한 물성을 갖는 동시에 황토고유의 우수한 특성을 갖는 건축 자재용 황토보드 조성물 및 이의 제조방법이 제공된다.

본 발명에서는 상술한 특성을 얻기 위하여, 첫째, 황토의 경화과정 조절(강도의 측면에서 볼 때 석고보드의 강도치와 비슷하거나 더 우수한 수준), 둘째, 단열성(석고보드의 단열성에 비하여 뛰어난)과 경량화(석고보드의 비중과 거의 차이가 나지 않는)를 위한 저 비중 및 낮은 열전도율을 갖는 세라믹 재료와의 복합화, 셋째, 단열성(석고보드의 단열성에 비하여 뛰어난)과 경량화(석고보드의 비중과 거의 차이가 나지 않는)를 위한 발포공정, 및 넷째, 절단작업의 용이성 및 크랙의 방지를 위한 내부구조의 조절 및 보조재료의 응용 등에 중점을 두어 황토보드를 개발하였다.

아울러, 넓은 면적을 갖는 건축용 보드의 성형에 있어서, 비용절감과 공정의 단순화를 위하여 압력을 가하지 않고 발포에 의한 부피팽창에 의해 몰드를 채운 후 경화되는 성형방법을 이용하여 경제적이고 간단한 공정을 통해서 건축 자재용 황토보드를 제조할 수 방법을 개발하였다.

간략하면, 전술한 건축재료로서의 황토의 문제점을 보완하고, 기존의 석고보드와 필적하는 물성을 갖도록 다음과 같은 크게 4가지 영역에 의한 방법을 모색하였다.

1. 황토의 경화과정 조절

2. 단열성과 경량화를 위한 저 비중 세라믹 재료와의 복합화

3. 발포공정

4. 크랙의 방지 및 절단작업의 용이성을 위한 보조재료의 이용

우선, 본 발명에서 사용되는 황토는 약 200메쉬의 체를 통과시켜 약 0.07㎜ 이하의 입경을 갖는 황토로서, 상기 황토의 입경이 0.07㎜를 초과하면 발포가 원활히 발현되지 않고 압축강도가 감소하는 단점이 있다.

여기에, 황토의 경화 및 강도 향상을 위하여 EVA(Ethylenevinylacetate) 에멀젼(고형분 함량 약 60%)을 사용하고, 수축, 균열 방지 및 점결성 향상을 위하여 메틸셀루로오즈를 첨가한다. 이때, 상기 구성성분들의 사용량은 각 성분들의 특성 발현을 위하여 각각 상기 황토 100중량부에 대하여 EVA 에멀젼 10∼20중량부, 및 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부인 것이 좋다.

또한, 본 발명에서는 우수한 단열성과 경량화를 확보하기 위한 저 비중 세라믹 재료로서, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트를 상기 황토 100중량부에 대하여 5∼30중량부의 양으로 사용한다. 이때, 상기 팽창 버미큘라이트의 사용량이 5중량부 미만이면 만족할 만한 단열성 및 경량성을 얻을 수 없고, 30중량부를 초과하면 황토의 성질 발현이 저하되는 단점이 있다.

한편, 본 발명에서는 크랙 방지 및 절단작업의 용이성을 위한 보조재료로서, 0.3∼0.7㎜의 두께를 갖는 마끈을 5∼30㎜의 길이를 갖도록 잘라 만든 마섬유를 상기 황토 100중량부에 대하여 0.1∼1.0중량부의 양으로 사용한다.

상술한 혼합물에 최종적으로 발포제, 바람직하게는 OBSH(p-p'-oxybis(bezene sulfonyl hydrazide)를 상기 황토 100중량부에 대하여 3∼10중량부를 첨가한 후, 전체 고형분에 대하여 40∼60중량부의 물을 첨가하고 혼련기를 이용하여 1∼3시간 동안 혼합한다.

다음으로, 혼합된 반죽상태의 소지를 일정한 모양의 틀에 넣고 소정의 형상 으로 성형하는데, 예를 들어, 위, 아래가 평행하며 약 12㎜ 정도의 간격을 갖는 몰드에 약 8㎜의 두께로 채워 위쪽으로 빈 공간을 남겨 채운 후, 150∼180℃의 온도에서 1∼2시간 동안 발포시킨다. 발포 시 부피팽창에 의해 몰드의 윗 공간이 완전히 채워지면 2∼4시간 정도 같은 온도에서 건조 양생하여 황토보드를 제조한다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이, 넓은 면적을 갖는 건축용 보드의 성형에 있어서, 압력을 가하지 않고 발포에 의한 부피팽창에 의해 몰드를 채운 후 경화하는 성형방법을 이용함으로써 비용절감과 공정의 단순화를 통해서 건축 자재용 황토보드를 경제적으로 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이 제조된 황토보드의 건조 양생 후 EVA 에멀젼 첨가에 따른 압축강도와 발포정도의 변화, 및 발포제 첨가량, 발포온도, 혼합도, 물의 첨가량에 따른 발포정도를 고찰하였다. 그 결과를 각각 하기 표 1∼5에 나타내었다.

EVA 에멀젼 첨가량에 따른 압축강도 및 발포정도

EVA 에멀젼 첨가량 (황토에 대한 중량부)	13	14	15	16
압축강도 (kgf/cm2)	20	27	30	32
발포정도	양호	뛰어남	뛰어남	뛰어남

불량 : 발포 전 부피의 20% 미만의 부피팽창

양호 : 발포 전 부피의 50% 정도의 부피팽창

뛰어남 : 발포 전 부피의 50% 이상의 부피팽창

발포제 첨가량에 따른 발포정도

발포제 첨가량 (황토에 대한 중량부)	2	4	6	8
발포정도	불량	양호	뛰어남	뛰어남

발포 온도에 따른 발포정도

발포온도 (℃)	140	150	160	170
발포정도	불량	양호	뛰어남	뛰어남

혼합도에 따른 발포정도

혼합시간 (분)	20	40	60	120	180
발포정도	불량	불량	양호	뛰어남	뛰어남

물의 첨가량에 따른 발포정도

물의 첨가량 (전체 고형분에 대한 중량부)	30	40	50	60
발포정도	불량	뛰어남	뛰어남	뛰어남

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, EVA 에멀젼 첨가량에 따라 발포 전 소지의 점도가 어느 정도 영향을 받았으며, 이는 소지의 발포정도와 건조 후 최종 제품의 압축강도를 좌우하였다. 원활한 발포를 위해서는 소지가 어느 정도의 점성을 유지하여야 하는데, 대체로 13중량부 정도 이상의 EVA 첨가량에서 발포에 적합한 점도를 유지하였다. 발포, 건조 후 압축강도는 13중량부 첨가량에서 그 수치가 확연히 낮아 졌으나, 석고보드의 압축강도와 비슷한 수치를 보였으며, 그 이상에서는 석고보드에 비하여 약 50% 이상의 압축강도 증가를 보였다. 황토보드 제조를 위한 최 적의 EVA 첨가량은 15중량부였다.

한편, 상기 표 2∼4를 참조하면, 발포제 첨가량에 따른 발포정도의 변화는 약 4중량부 이상부터 원활한 발포가 발현되었으며, 최적의 발포제 첨가량은 6중량부였다. 발포온도도 발포에 중요한 요인으로 작용하였으며, 최소 150℃ 이상부터 발포가 원활히 발현되었다. 최적의 발포온도는 160℃였다. 혼합도의 경우는 주로 발포제와 EVA의 균질한 혼합을 위하여 중요한 요인으로 작용하고 있으며, 충분치 않은 혼합에 의하여 혼합도가 떨어질 경우, 발포가 일어나지 않았다. 혼련기를 통하여 최소 1시간 이상 혼합하여 줄 경우, 원활한 발포가 발현되었으며, 혼합시간을 길게 할수록 혼합도가 좋아져 발포정도도 향상되었다. 2시간 이후부터는 거의 비슷한 발포정도를 보였으며 최적의 혼합시간은 2시간이었다.

표 5를 참조하면, 물의 함량은 소지의 점도에 영향을 미치는 인자로서 혼합도 뿐만 아니라, 발포정도에도 영향을 미쳤다. 이 경우, 물의 첨가는 소지의 점도변화 혹은 혼합도에 의한 발포정도에 영향을 미쳤으나, 그 보다는 발포온도에서의 수분의 증발이 발포에 더 큰 요인으로 작용하였다. 즉, 불충분한 물의 첨가량은 160℃에서의 발포 시, 빠른 수분의 증발에 의해 소지가 경화되어 버려, 발포에 필요한 충분한 시간을 제공하지 못하여 불완전한 발포를 유발하였다. 40중량부의 물의 첨가량부터 발포에 필요한 충분한 시간(1∼2시간 정도)동안 경화가 지연되어 원활한 발포가 발현되었다. 혼합도와 발포도 등을 고려할 때 물의 최적 혼합량은 40중량부였다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

200메쉬의 체를 통과시켜 약 0.05㎜의 평균 입경을 갖는 황토 100중량부에 15중량부의 EVA, 3중량부의 메틸셀룰로오즈를 혼합하고, 0.07∼0.20㎜의 팽창 버미큘라이트((주) 신성미네랄, 실버 컬러) 5∼30중량부, 및 발포제((주)동진세미켐, OBSH:p-p'-oxybis(bezene sulfonyl hydrazide) 6중량부를 첨가한 후, 전체 고형분에 대해서 약 40중량부의 물을 첨가한 다음, 혼련기를 이용하여 2시간 동안 혼합하였다. 혼합된 소지는 위, 아래가 평행하며 약 12㎜ 정도의 간격을 갖는 몰드에 약 8㎜의 두께로 채워 위쪽으로 빈 공간을 남겨 채운 후, 약 160℃의 온도에서 2시간 동안 발포시켰다. 발포 시 부피팽창에 의해 몰드의 윗 공간이 완전히 채워지면 약 3시간 동안 같은 온도에서 건조 양생하여 황토보드를 제조하였다.

이로부터 얻은 황토보드의 버미큘라이트의 혼합량에 따른 밀도변화 및 열전도율 변화를 측정하여, 그 결과를 각각 하기 표 6 및 표 7에 나타내었다.

버미큘라이트 혼합량에 따른 밀도변화

버미큘라이트 혼합량 (중량부)	5	10	20	30
밀도 (g/cm3)	1.01	0.78	0.62	0.59

버미큘라이트 혼합량에 따른 열전도율 변화

버미큘라이트 혼합량 (중량부)	5	10	20	30
열전도율 (kcal/m.h.℃)	0.24	0.18	0.09	0.08

상기 표 6∼7을 참조하면, 밀도의 경우 버미큘라이트의 첨가량이 증가할수록 낮아지지만, 최대한 황토의 양을 높이고 석고보드의 밀도에 큰 차이를 보이지 않는 20중량부가 버미큘라이트 첨가의 최적조건으로 보인다. 이 경우, 황토만으로 제조된 보드에 비하여 그 무게가 상당히 감소되었으며, 석고보드의 밀도에 거의 접근하는 가벼운 황토보드 제조가 가능하였다. 한편, 열전도율의 경우, 버미큘라이트 첨가량이 증가할수록 감소하여 단열성능이 향상되지만, 20중량부의 버미큘라이트 첨가 시, 석고보드보다 낮은 열전도율을 나타내어 석고보드에 비해 뛰어난 단열성을 보였다.

실시예 2

200메쉬의 체를 통과시켜 약 0.05㎜의 평균 입경을 갖는 황토 100중량부에 15중량부의 EVA, 3중량부의 메틸셀룰로오즈를 혼합하고, 0.07∼0.20㎜의 팽창 버미큘라이트((주) 신성미네랄, 실버 컬러) 20중량부, 발포제((주)동진세미켐, OBSH:p-p'-oxybis(bezene sulfonyl hydrazide) 6중량부, 및 약 0.5㎜의 두께 및 20㎜의 길이를 갖는 마섬유를 첨가한 후, 전체 고형분에 대해서 약 40중량부의 물을 첨가한 다음, 혼련기를 이용하여 2시간 동안 혼합하였다. 혼합된 소지는 위, 아래가 평행하며 약 12㎜ 정도의 간격을 갖는 몰드에 약 8㎜의 두께로 채워 위쪽으로 빈 공간을 남겨 채운 후, 약 160℃의 온도에서 2시간 동안 발포시켰다. 발포 시 부피팽창에 의해 몰드의 윗 공간이 완전히 채워지면 약 3시간 동안 같은 온도에서 건조 양생하여 황토보드를 제조하였다.

한편, 순수 황토로 제조된 시편(a) 및 상기 실시예 2에 따른 황토보드(b)를 절단한 후의 절단면 상태와, 외부충격에 따른 상태변화를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다. 또한, 도 3에 본 발명에 따른 황토보드의 파단면 사진을 나타내었다.

도 1∼3을 참조하면, 본 발명에 따라 마섬유를 함유한 황토보드의 경우, 이를 함유하지 않은 황토에 비하여 충격특성과 내균열성 특성에서 매우 우수한 물성을 보였다. 또한, 마섬유 혼합 후, 외부 충격에 의해 발생한 크랙의 전파가 억제되었으며, 세라믹의 단점인 취성이 억제되어 파괴가 일어나도 파손되어 떨어져 나가는 현상없이 첨가한 파이버에 의해 원래의 모양을 유지하는 결과를 보였다. 통상적으로, 석고보드의 경우 건설현장에서의 간편한 시공을 위하여 절단이 용이한데, 본 발명에 따른 황토보드의 경우, 절단정도를 알아보기 위하여 면도날에 의한 절단실험 결과, 석고보드와 유사하게 쉽게 절단이 가능하였다. 한편, 마섬유를 첨가하지 않은 경우, 절단부위에 작은 조각으로의 부서짐 현상이 나타났으며 절단면이 고르지 않았으나, 마섬유 첨가시는 이 같은 현상은 나타나지 않았으며, 절단면이 매우 매끄러웠다.

실시예 3

상기 실시예 2에서 얻은 황토보드의 항곰팡이 특성, 탈취성 및 원적외선 방사율 실험결과는 다음과 같다.

1. 항곰팡이 특성

일반적으로 곰팡이류는 사방으로 뻗은 실과 같은 균사체를 가지고 있으며, 포자에 의해 증식되며 비교적 저온에서도 성장을 하는 것으로 알려져 있다. 황토보드에 곰팡이 혼합균주의 4주 후 항곰팡이 실험결과, 시편 표면에서의 곰팡이 서 식부위가 관찰되지 않았다. 그러나, 통상 종이로 코팅된 석고보드의 경우, 종이표면에서 곰팡이균의 서식이 관찰되었다. 실제 곰팡이균의 경우, 약산성의 생육조건을 좋아하는 것으로 보도되고 있고, 또한 생육속도도 느린 것으로 알려져 있지만, 황토와 같은 세라믹은 구성된 원소자체가 약알카리성이 많고, 황토보드 제조시 보조재료로 사용된 버미큘라이트도 항곰팡이 특성이 우수하여 황토보드 자체에서의 곰팡이 서식은 거의 없는 것으로 판단된다.

2. 탈취성

황토보드의 시공에 의하여 건물내의 여러 냄새 등을 제거하는 능력정도를 평가하기 위해 가스점검관법을 이용하여 암모니아수 탈취 능력 시험을 하였다. 경과시간이 증가할수록 탈취율은 증가하는데, 90% 이상의 높은 탈취율을 보이고 있다. 이와 같은 탈취효과는 가스의 압력구배, 삼투효과 등과 연관이 있으나, 황토보드의 높은 탈취율은 황토보드의 구조에 형성되어 있는 기공과 밀접한 관계가 있다. 이것은 황토보드의 높은 흡수율 결과에서도 볼 수 있는데, 앞에서 언급한 바와 같이 높은 흡수율은 대기중의 수분을 잘 흡수하여 습도를 조절하고, 냄새를 흡수하는 기능을 향상시킨다. 황토보드의 경과시간에 따른 탈취율을 하기 표 8에 기재하였다.

경과시간 (분)	30	60	90	120
탈취율 (%)	90.4	92.7	93.4	94.6

3. 원적외선 복사특성

황토보드의 원적외선 복사특성은, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 40℃, 5∼20㎛ 파장영역(우리 몸이 가장 잘 흡수하는 원적외선 영역)에 있어서 전 복사율 은 이상 흑체 대비 약 92.7%를 나타내었다. 이것은 황토의 원적외선 복사특성과 거의 비슷한 결과이다. 즉 제조된 황토보드는 원적외선 방사율이 매우 높아 인간 친화적인 재료임을 확인할 수 있었다.

이외에도 황토보드는 석고보드와는 달리 물에 젖어도 반응하거나 풀리는 속도가 매우 느리다는 장점이 있다. 실험에 의하면 황토보드를 물에 약 1시간 담가 놓아도 전혀 어떠한 형태의 변화나 반응이 일어나지 않았다.

한편, 최종적으로 제조된 황토보드의 건조수축율, 압축강도, 흡수율, 밀도 및 열전도율을 하기 표 9에 나타내었다.

압축강도(kgf/cm2)	흡수율 (%)	밀도 (g/cm3)	열전도율 (kcal/m.h.℃)
30	28	0.62	0.09

(참조: 석고보드의 압축강도: 20 kgf/cm², 밀도: 0.63 g/cm³, 열전도율: 0.14 kcal/m.h.℃)

본 발명에 따른 황토보드의 물성 측정 결과에서 알 수 있듯이, 강도 측면에서는 석고보드의 강도에 능가하는 결과를 보였으며, 밀도는 거의 비슷한 수치를 보였다. 열전도율의 경우 석고보드에 비하여 낮은 경향(발포에 의한 기공의 영향에 의하여)을 보여 단열면에서는 석고보드를 능가하는 물성을 보였다. 또한, 황토의 건축재료로서의 고유한 특성인 실내의 습도조절, 냄새의 흡수능 등에 큰 영향을 미치는 흡수율의 경우는 약 28%의 높은 흡수율을 보여 타 건축재료에 비하여 월등히 높은 수치를 보이고 있으며, 이 같은 높은 수치는 실내의 습도조절, 냄새의 흡수능 등을 향상시키는 요인이 된다. 제조된 황토보드는 타 재료와의 복합화에도 불구하고 항곰팡이 특성, 탈취성, 원적외선 방사율 등의 실험결과는 거의 순수한 황토가 나타내는 결과치와 거의 비슷한 수준을 유지하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 황토의 경화과정 및 발포를 통한 기술개발을 이용하여 건축물의 내부는 물론 외부조건에서도 견딜 수 있는 외장용 황토자재의 개발이 가능하며, 버미큘라이트 및 섬유질 파이버의 복합화 기술에 의하여 건축용 보드로서의 황토의 단점을 보완할 수 있었다. 또한, 발포공정에 의하여 비중을 낮추고, 기공의 영향에 의하여 단열효과를 극대화시킨 점이 석고보드를 대체할 수 있는 부각되는 기술이라 볼 수 있다. 아울러, 황토 고유의 성질을 저해하지 않는 부가재료를 사용함으로써 황토의 이점을 그대로 살리는 황토보드의 제조가 가능하였다. 성형을 통한 제조 공정 상에서도 높은 압력이나 그 외의 어려운 공정을 피하고 혼련된 소지를 그대로 몰드에 채워 굳히는 간단한 공정을 응용하였다. 이 같은 타 재료와의 복합화 기술 및 황토의 발포 기술과 간편한 성형 기술에 의하여 석고보드에 필적하며, 황토 고유의 특징을 살려낸 새로운 인간 친화적인 황토보드를 적은 비용으로 제조할 수 있으리라 본다. 이러한 기술을 상품화함으로써, 환경 및 인간 친화적인 건축재료를 보급할 수 있으며, 가격면에서도 경쟁력을 높일 수 있다.

이와 같은 황토의 경화기술과 경량화 기술은 황토보드의 제조 외에도 또 다른 건축재료의 제조, 특히 부서지기 쉬운 세라믹 자재에 그 응용이 가능하다. 또 한 이 같은 기술을 응용한다면, 방습, 방취, 원적외선 방사와 같은 성질을 보유한 인간 친화적인 황토재료를 건축 이외에도 여러 다른 새로운 분야에 폭 넓게 활용할 수 있다.

Claims (2)

1. 200 메쉬의 체를 통과한 0.07㎜ 이하의 입도를 갖는 황토 100중량부에 대하여, 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 10∼20중량부, 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트 5∼30중량부, 0.3∼0.7㎜의 두께 및 5∼30㎜의 길이를 갖는 마섬유 0.1∼1.0중량부, 및 발포제 3∼10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 자재용 황토보드 조성물.
2. 200 메쉬의 체를 통과한 0.07㎜ 이하의 입도를 갖는 황토 100중량부에 대하여, 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 10∼20중량부, 메틸셀룰로오즈 1∼5중량부, 0.05∼1.0㎜의 크기의 팽창 버미큘라이트 5∼30중량부, 0.3∼0.7㎜의 두께 및 5∼30㎜의 길이를 갖는 마섬유 0.1∼1.0중량부, 및 발포제 3∼10중량부를 혼합하는 단계;

   상기 혼합물에 전체 고형분에 대하여 40∼60중량부의 물을 첨가하여 1∼3시간 동안 혼련기를 이용하여 혼합한 후 일정한 모양의 몰드에 채우는 단계;

   상기 몰드내의 혼합물을 150∼180℃의 온도에서 1∼2시간 동안 발포시키는 단계; 및

   상기 발포물을 150∼180℃의 온도에서 2∼4시간 동안 건조 양생시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 자재용 황토보드의 제조방법.

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