KR101266838B1 - 환경 친화적으로 공기 질 개선효과를 갖는 건축물의 도장용 조성물 - Google Patents

환경 친화적으로 공기 질 개선효과를 갖는 건축물의 도장용 조성물 Download PDF

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Abstract

본원은 환경 친화적으로 공기 질 개선효과를 갖는 건축물의 도장용 조성물에 관한 것으로, 친환경적인 원료의 소재로 황토와 고령토 원료를 30~40중량% 범위로 포함하되 황토와 고령토의 배합비율에 따라 구현되는 색상의 조도를 다르게 할 수 있고, E.V.A(Ethyl Vinyl Acetate)수지가 고착제 역활을 하도록 8~12중량% 범위로 사용되고, 지당(백색)과 알긴산, 곡사이드(엘루우)나 피톤치드를 첨가물로 이용하면서 황토지장수로 배합하여 제공되는 도장 조성물을 통하여 원하는 색상을 얻으며 E.V.A수지가 고착제 역활을 하면서 초산 수지의 발수 시 생겨나는 기포에 의해 단단한 결합력을 유지하는 건축물의 내부 도장용 조성물에 관한 것이다.
본원에서 제공되는 건축물의 내부 도장용 조성물은 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 합량이 30~40중량%를 이루고, 초산 수지인 E.V.A수지가 8~12중량%로 함유되며, 지당(백색)이 0.5~5중량%, 알긴산이 0.1~0.2 중량%, 곡사이드(엘로우)가 0.01~0.05 중량%로 함유되고 잔량으로 황토지장수가 공정수로 추가되어 100중량%를 이루어서 제공된다.

Description

환경 친화적으로 공기 질 개선효과를 갖는 건축물의 도장용 조성물{A green painting composite of structure for air purifying}
본 발명은 환경 친화적으로 공기질 개선효과를 제공하는 건축물의 내부 도장용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 황토와 고령토를 다양한 조성비로 변환하며 도장물의 색상을 조절하도록 사용되는 것으로, 황토와 고령토의 혼합물량이 30~40중량% 범위를 이루고 초산 수지인 E.V.A수지를 8~12중량%로 사용하여 혼화제의 역활을 하게 하며, 지당(백색)과 알긴산 및 곡사이드(엘로우) 및 피톤치드가 첨가제로 함유되어 초산 수지의 발수 시 생겨나는 기포에 의해 사용재료의 결합력을 높여주는 건축물의 내부 도장용 조성물에 관한 것이다.
새집 증후군(Sick House Syndrome) 이란 건물을 새로 지을 때 사용하는 건축자재나 벽지 등에서 나오는 유해물질로 인해 거주자들이 느끼는 건강상 문제 및 불쾌감을 이르는 용어로서, 새집 증후군을 야기하는 물질로 벤젠, 클로로폼, 스타이렌, 포름알데히드 등과 같은 VOCs(Volatile Organic Compounds)라 불리우는 휘발성 유기화합물이 있으며, 이들 물질에는 발암물질이 포함되어 있다.
또 집을 지을 때 발생한 라돈, 석면, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물, 오존, 미세먼지, 부유세균과 같은 오염물질도 있을 수 있으며, 이 밖에 곰팡이, 바이러스 등과 같은 세균, 진드기, 등의 생물도 실내공기를 오염키는 요인이나, 이러한 오염물질이 건물 밖으로 배출되지 못하고 실내에 축적되면 각종 문제를 일으키게 된다.
최근 주거환경에 대한 인식이 웰-빙(well-being)을 추구하면서, 실내 공기 질에 대한 관리방안 및 유해오염물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 건축 자재 자체에 유해 물질을 함유하지 않도록 제작하거나 표면에 도료의 코팅 등의 방법을 통해 상기 VOCs를 제거할 뿐만 아니라, 쾌적한 실내 환경을 만들어주며 탈취력 및 항균력까지 확보할 수 있는 다양한 방법이 제안되고 있다.
대한민국 특허공개 제2005-0093048호 기술에서는 황토와 일라이트, 제올라이트, 규조토를 각각 1:1:1:1로 혼합하여 천연규산알루미늄 조성물을 만들고, 다른 하나의 조성물은 천연석고 60%~90%, 전기석 20%~5%, 음이온석 10%~1%, 참숯 5%~10% 광촉매 이산화티탄(TiO2)을 0.1%~5% 첨가하고 기능성 혼합물과 천연규산 알루미늄 조성물을 다시 1:1~2:1로 배합하여 혼합되는 실내 공기질을 개선하는 미장용 마감재 조성물을 제안하고 있다.
또한, 대한민국 특허공개 제2006-0059110호 기술에서는 천연광물 분말 세라믹을 주 원료로 하여 냉 난방비 절감, 미세먼지 감소, 시멘트 독성 및 접합제의 독성중화 기능을 갖는 건축 마감재를 제공하기 위한 수단으로, 장석과 견운모(일라이트)를 325~400 메쉬로 고분채하여 항균제, 탈취제, 곰팡이제 등을 분말세라믹 과 액체형 천연 향을 수용성 에멀젼을 포함한 액상 바인더를 충분히 혼합하여, 건물의 벽체, 천정 및 바닥에 시공하여 신선한 공기를 공급하여 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있다고 언급하고 있다.
그러나 아무리 이상적인 마감재 조성물을 제안한다 하더라도, 상기와 같이 고급 소재를 사용하는 경우 현실적으로 건설회사나 사용자가 구매 가능한 적절한 제품 단가로 공급할 수 없는 문제점을 가지며, 또한 고가의 제품이라고 하여 내구성을 갖고 장기간에 걸쳐 공기 질 개선효과를 제공하는 부분에서 미흡한 문제점이 발견된다.
이에 본 발명자들은 본원에서 마련되는 건축물 내부 미장용 마감재 조성물로 제공되는 경우 수요자가 부담없이 구매할 수 있고 상대적으로 저가의 제품이면서 내구성을 갖고 장기간에 걸쳐 공기 질 개선효과를 제공하는 효과를 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본원은 친환경적인 원료의 소재로 황토와 고령토 원료를 30~40중량% 범위로 포함하되 황토와 고령토의 배합비율에 따라 구현되는 색상의 조도를 다르게 할 수 있고, E.V.A(Ethyl Vinyl Acetate)수지가 고착제 역활을 하도록 8~12중량% 범위로 사용되고, 지당(백색)과 알긴산, 아이언 옥사이드(엘루우)나 피톤치드를 첨가물로 이용하면서 황토지장수로 배합하여 제공되는 도장 조성물을 통하여 원하는 색상을 얻으며 E.V.A수지가 고착제 역활을 하면서 초산 수지의 발수 시 생겨나는 기포에 의해 단단한 결합력을 유지하는 건축물의 내부 도장용 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
본원에서 제시되는 기술사상의 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 건축물의 내부 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 합량이 30~40중량%를 이루고, 초산 수지인 E.V.A수지가 8~12중량%로 함유되며, 지당(백색)이 0.5~5중량%, 알긴산나트륨(Na-Alginate)이 0.1~0.2 중량%, 아이언 옥사이드(엘로우)가 0.01~0.05 중량%로 함유되고 잔량으로 황토지장수가 공정수로 추가되어 100중량%를 이루어서 제공되는 도장용 조성물을 이용하고자 하는 기술사상의 발명이다.
상기의 도장용 조성물 100 kg을 기준으로 할 때 피톤치드가 10~30 gr이 추가되어 항균성을 높인 도장용 조성물로 제공될 수 있는 발명이다.
본원의 도장용 조성물에서 주 원료로 사용되는 고령토는 석영조면암, 안산암, 화강암 등이 열수작용 또는 풍화작용에 의하여 분해되어 생성된 것으로, 화학식이 Al2O3, 2SiO2, 2H2O 로 표시되며, 이 kaolin 족에 속하는 광물로는 nacrite, dickite, kaolinite, halloysite 등이 있으며, 일반적으로 고령토는 kaolinite와 halloysite로 되어 있는 점토류에 속하는 광물로서 물리화학적으로는 카올린 광물 중에서 가장 활성이 큰 특징을 갖는바, 본원의 도장용 조성물에서 고령토는 점성기능을 갖고 결합력을 유지하도록 사용된다.
또한 본원 도장용 조성물에서 주 원료로 사용되는 황토는 작은 방들을 촘촘하게 연결시킨 벌집 구조를 갖는 것으로 그 주성분은 규소, 알루미늄, 철, 마그네슘과 같은 무기질로서, 전체 성분의 절반 이상이 규소성분으로 이루어지고 규소는 산화 친화력이 높아 그 양이 많은 만큼 산소 흡착률이 높아지므로 황토의 복층 구조 속에는 항상 풍부한 산소가 저장되어 있으며, 고령토의 분자 구조는 단층 구조이지만 황토는 복층 구조이고, 복층 구조에서는 양쪽에 공극이 발생하므로 주변 입자와 결합 가능성이 증대되고 표면적이 일반 흙에 비해 7~10배정도 크기 때문에 흡착 능력이 뛰어나서 더 많은 원적외선을 흡수 및 저항할 수 있게 해주며, 황토의 작고 촘촘한 방에 보다 많은 원적외선을 흡수하고 저장할 수 있는 것은 황토의 표면적이 고령토의 표면적에 비해 약 7~10배에 달하기 때문이다.
본원의 미장용 마감재 조성물에서 황토는 흡착기능성을 향상시켜 탈취와 습도조절 능력을 상승시키는 효과를 높이는 것으로 파악된다.
본원에서 미장용 마감재 조성물을 배합하는데 공정수로 사용되는 황토지장수는 양지 바른 들판이나 깊은 산등성이의 황토 땅속으로 60 이상 구덩이를 파면, 푸른 띠 같은 것이 가로로 연결되어 있는 것을 발견하게 되는바, 이 띠 밑의 흙을 파내어 숯으로 걸러낸 물과 황토를 알맞은 비율로 섞어 여러 번 휘저은 뒤에 24시간 이상 시간이 지나면 엷은 담황색 물이 위에 뜨는데, 이 윗물을 황토지장수로 이용할 수 있으며, 본원의 미장용 마감재 조성물에서 황토지장수는 실내의 유해 미세균을 흡수하여 해독작용을 갖게 된다.
상기의 주 원료 외에 본원에서 사용되는 E.V.A 초산 수지는 도장용 조성물에서 고화재 역할을 수행하게 되고, 지당은 광물의 조성을 갖고 도장용 조성물에서 안료기능을 수행하도록 제공 되며, 알긴산나트륨은 해초 중 갈조류인 곰피, 감태속, 대황속, 미역속, 다시마 등에 포함되어 있는 성분으로, 알긴산은 중합체 단 분자에 카르복실기(-COO-)를 갖고 있어서 수용액 중에서는 산의 성질을 나타내나 다시 알카리성 용액과 만나면 Na+ 이온과 결합하는 등의 양쪽성 성질을 나타내는바, 본원에서는 해초류를 건조, 분해하여 분말로 만든 다음 도장용 조성물에서 겔(gel)역할을 수행하도록 사용될 수 있으며, 아이언 옥사이드(엘로우)는 도장용 조성물에서 착색역할을 하도록 사용되고, 피톤치드는 도장용 조성물에서 도장용 조성물이 건조 후 항균력을 유지하도록 사용될 수 있는 기술사상을 포함한다.
상기의 도장용 조성물에서 황토와 고령토의 배합비율에 따라 구현되는 색상의 조도를 다르게 조절할 수 있는바, 황토와 고령토가 2 : 5 배합비율로 조성되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 A타입은 옅은 아이보리색상을 구현하도록 제공될 수 있고, 황토와 고령토가 3 : 4 배합비율로 조성되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 B타입과, 황토와 고령토가 4 : 3 배합비율로 조성되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 C타입과, 황토와 고령토가 5 : 2 배합비율로 조성되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 D타입은 짙은 아이보리 색상을 구현하도록 제공될 수 있으며, 황토와 고령토가 1 : 6 배합비율로 조성되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 E타입은 순백색을 원할 때 적용될 수 있는바, 따라서 수요자가 구현되기를 원하는 조도의 색상에 따라 A타입 ~ E타입 중에서 선택되는 조성을 붓이나 롤러로 도포되거나 또는 콤프레서에 의해 분무되는 방법으로 시공될 수 있다.
본원의 도장용 조성물이 적용되는 범위는 실내 시멘트 벽면의 외측이나 석고보드면, 목재면, 금속면, 벽지면 등에 본원의 도장용 조성물 20kg 당 50~80 정도의 범위로 도포되는 방법으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 국내 토양에서 채취되는 황토 및 고령토를 주 성분으로 사용하고, 친환경적인 바인더로 인체에 무해한 E.V.A수지를 사용하며, 천연식물의 추출물인 일긴산 및 피톤치드를 사용하고, 국내 토양에서 채취되는 지당(백색)을 사용하여 도장용 조성물로 제공됨으로 환경오염 유발효과를 내는 원료를 사용하지 않고, 실내에서 장기간 동안 탈취, 항균, 소취 효과를 극대화시키는 도장용 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.
이하 본원의 기술사상이 구현되는 실시양태를 하기에서 구체적인 실시예 형식으로 기재하고자 하는바, 본원에서 제시되는 실시예의 상한이나 하한을 나타내는 숫자는 본원의 목적을 달성하기 위한 다양한 시행오차법에 의한 실험결과로 출원인이 원하는 기대치를 달성하는 범위의 실시양태를 제시한 것이고, 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니나 본원에서 제시되는 수치의 상한이나 하한을 벗어나는 경우 최상의 물성이 훼손되고 내구성이 떨어지는 문제점을 나타낼 수 있을 것이다.
또한 본원의 목적을 달성하기 위한 수단으로 제시되는 도장용 조성물은 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 합량이 30~40중량%를 이루고, 초산 수지인 E.V.A수지가 8~12중량%로 함유되며, 지당(백색)이 0.5~5중량%, 알긴산이 0.1~0.2 중량%, 아이언 옥사이드(엘로우)가 0.01~0.05 중량%로 함유되고 잔량으로 황토지장수가 공정수로 추가되어 100중량%를 이루어서 제공되는 도장용 조성물을 이용하고자 하는 기술사상의 발명인바, 각 조성물의 배합순서에 따라서도 다소 영향을 미칠 수 있을 것이나 본 발명의 기술사상에 따른 권리범위는 특허청구범위에 기재된 내용을 기준으로 균등론적으로 해석되어 적용되어야 할 것이다.
이의 구체적인 적용양태는 아래의 실시예 형태로 적용되었는바, 본원의 제조실시예에서 사용된 황토지장수는 출원인의 선출원 10-2010-0014609 호에 출원된 황토지장수 제조방법에 개시된 기술을 통하여 얻은 황토지장수가 이용되었다.
1. 건축내부 도장용 조성물 제조실시예(A 타입)
40 mesh 범위의 체로 걸러진 고령토 5.0 kg과 40 mesh 범위의 체로 걸러진 황토 2.0 kg과, E.V.A수지 1.8 kg, 지당(백색) 500 gr, 알긴산 30 gr에 황토지장수 약 11.5l를 혼합하여 A 타입의 건축물의 내부 미장용 마감재 조성물 약 20 kg을 얻고 도장하기전 피톤치드 2gr을 교반하여 에어컴프레서로 분무 시공하여 짙은 아이보리 컬러의 벽면체를 형성하였다.
2. 건축내부 도장용 조성물 제조실시예(B 타입)
40 mesh 범위의 체로 걸러진 고령토 4.0kg과 40 mesh 범위의 체로 걸러진 황토 3.0kg과, E.V.A수지 1.8kg, 지당(백색) 300 gr, 알긴산 30 gr, 아이언 옥사이드(옐로우) 3 gr을 넣고 황토지장수 약 11.5l를 혼합하여 B 타입의 건축물의 내부 미장용 마감재 조성물 약 20kg을 얻고 도장하기전 피톤치드 2gr을 교반하여 에어컴프레서로 분무 시공하여 아이보리 컬러의 벽면체를 형성하였다.
3. 건축내부 도장용 조성물 제조실시예(C 타입)
40 mesh 범위의 체로 걸러진 고령토 3.0 kg와 40 mesh 범위의 체로 걸러진 황토 4.0 kg과, E.V.A수지 1.8 kg, 알긴산 30 gr에 아이언 옥사이드(옐로우) 5 gr을 넣고 황토지장수 약 11.5l를 혼합하여 C 타입의 건축물의 내부 미장용 마감재 조성물 약 20kg을 얻고 도장하기전 피톤치드 2gr을 교반하여 에어컴프레서로 분무 시공하여 아이보리 컬러의 벽면체를 형성하였다.
4. 건축내부 도장용 조성물 제조실시예(D 타입)
40 mesh 범위의 체로 걸러진 고령토 2.0 kg와 40 mesh 범위의 체로 걸러진 황토 5.0 kg과, E.V.A수지 1.8 kg, 알긴산 30 gr에 아이언 옥사이드(옐로우) 10 gr을 넣고 황토지장수 약 11.5l를 혼합하여 D 타입의 건축물의 내부 미장용 마감재 조성물 약 20kg을 얻고 도장하기 전 피톤치드 2gr을 교반하여 에어컴프레서로 분무 시공하여 옅은 아이보리 컬러의 벽면체를 형성하였다.
5. 건축내부 미장용 마감재의 제조실시예(E 타입)
40 mesh 범위의 체로 걸러진 고령토 6.0 kg과 40 mesh 범위의 체로 걸러진 황토 1.0 kg과, E.V.A수지 1.8kg, 지당(백색) 1.0kg, 알긴산 30 gr에 황토지장수 약 11.5l를 혼합하여 E 타입의 건축물의 내부 미장용 마감재 조성물 약 20 kg을 얻고 도장하기 전 피톤치드 2gr을 교반하여 에어컴프레서로 분무 시공하여 순백색 컬러의 벽면체를 형성하였다.
6. 탈취율 시험 실시 예
제조실시예 A타입을 통하여 얻은 도장용 조성물을 이용하여 가로 30 ㎝ * 세로 30 ㎝ * 두께 2.5 ㎝의 돌판 샘플에 본원의 제조실시예 A타입을 통하여 얻은 도장용 조성물을 균일하게 도포하고 물성 실험을 실시하였는바, 탈취율 시험은 KCL-FIR1004 (가스검지관에 의한 탈취율의 간이 측정방법)에 따라 실시한 결과는 표 1과 같다.
표 1. 결과 시간에 따른 가스농도 및 탈취율 변화

시험항목		 탈취시험(HCHO)
경과시간
(분)		 Blank 농도(ppm) 시료농도
(ppm)		 탈취율
(%)


시험결과		 0 81 81 -
30 78 7 91.0
60 75 4 94.7
90 72 3 95.8
120 70 2 97.1
180 69 N.D N.D
시험방법 KCL-FIR 1085
(비고)N.D : 검출되지 않거나 최소 검출 한계 농도 (1ppm) 미만의 농도.
7. 항 곰팡이 성능 시험 실시예
상기의 탈취율 실험과 같은 방법으로 마련된 돌판 샘플에 대한 항 곰팡이 성능을 평가하기 위하여 ASTM-G21에 의하여 시험한 결과는 표 2와 같다.
표 2 도장용 마감재에 대한 항곰팡이 성능 시험결과
시험항목 배양시험의 기간
항곰팡이
시험		 1주후 2주후 3주후 4주후
0 0 0 0
* 1) 시험방법 : ASTM-G21
2)곰팡이균주 (혼합균주)
Aspergillus niger ATCC 9642
Penicillium Ponophilum ATCC 11797
Chaetomium globosum ATCC 6205
Gliosiadium uirens ATCC 9645
Aureobasidium pullulans ATCC 15233
8. 항균시험 실시예
상기의 탈취율 실험과 같은 방법으로 마련된 돌판 샘플에 대한 항균성능을 평가하기 위하여 KCL-FIR 1003에 따라 실시한 결과는 표 3과 같다.
표 3. 항균시험 결과
측정항목 측정치 검사방법
벤젠 불검출


GC-MS 분석법
톨루엔 94.13/
에틸벤젠 불검출
m.p-자일렌 10.67/
o-자일렌 불검출
1,4-디클로로벤젠 불검출
스틴렌 10.88/
상기의 제조실시예 B, C, D, E 타입을 통하여 얻은 도장용 조성물을 이용하여 상기와 같은 방법으로 가로 30 ㎝ * 세로 30 ㎝ * 두께 2.5 ㎝의 돌판 샘플을 만들어 상기의 탈취율 시험, 항 곰팡이 실험, 항균실험 실시결과에서도 상기와 동일/유사한 범위의 실험결과를 얻을 수 있음으로부터 본원의 기술구성으로 제공되는 건축물 내부 도장용 조성물이 저가의 비용으로 수요자가 부담없이 구매할 수 있고 상대적으로 저가의 제품임에도 장기간에 걸쳐 공기 질 개선효과를 제공하는 효과를 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

Claims (7)

  1. 건축물의 내부 도장용 조성물에 있어서,
    도장용 조성물 중 황토와 고령토의 합량이 30~40중량%를 이루고, 초산 수지인 E.V.A수지가 8~12중량%로 함유되며, 지당(백색)이 0.5~5중량%, 알긴산이 0.1~0.2 중량%, 아이언 옥사이드(엘로우)가 0.01~0.05 중량%로 함유되고 잔량으로 황토지장수가 공정수로 추가되어 100중량%를 이루어서 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 100 kg을 기준으로 할 때 피톤치드가 10~30 gr이 추가되어 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 배합비가 2 : 5 중량비율로 배합되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 배합비가 3 : 4 중량비율로 배합되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 배합비가 4 : 3 중량비율로 배합되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 배합비가 5 : 2 중량비율로 배합되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기의 도장용 조성물 중 황토와 고령토의 배합비가 1 : 6 중량비율로 배합되어 도장용 조성물 중량의 30~40중량% 범위를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내부 도장용 조성물.
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