KR102556902B1 - 자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질 제거가 가능한 벽면 타일의 제조기술 - Google Patents

자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질 제거가 가능한 벽면 타일의 제조기술 Download PDF

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Abstract

대기환경에서 발생하는 대기전구물질을 상시적으로 제거할 수 있는 벽면 타일의 제조기술로서, 자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조가 개시된다. 본 발명은 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서, 망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백; 상기 망사형 티백이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및 복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 1 이상의 시공 홈이 형성되어 벽면에 고정되는 프레임;을 포함하는 벽면 타일 구조를 제공한다.

Description

자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질 제거가 가능한 벽면 타일의 제조기술{Manufacturing technology of wall tiles to remove atmospheric precursors in a ultraviolet radiation-free environments}
본 발명은 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 제조기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 제조기술에 관한 것이다.
지하 주차장 등 실내 공기질을 쾌적하게 할 수 있는 광촉매를 지하 주차장의 벽면 등 실내 인테리어 내장재의 표면에 코팅하여 사용하는 기술이 개시되고 있다.
TiO2와 같은 광촉매는 안정성, 가격, 강한 산화력 등의 장점으로 많이 사용되고 있으나, 이러한 광촉매는 자외선 영역의 빛에서만 반응하는 한계가 있다.
한편, 광촉매를 내장재 등에 직접 코팅하는 경우 시공 과정 및 시공 후 광촉매의 성능 저하, 소실 등의 문제로 내구성이 좋지 않은 문제가 있다.
[선행특허문헌]
- 한국 등록특허 제1823178호(2018.01.28. 등록)
- 한국 등록특허 제1942261호(2019.01.21. 등록)
본 발명은 대기환경에서 발생하는 대기전구물질을 상시적으로 제거할 수 있는 벽면 타일의 제조기술로서, 자외선이 없는 환경에서도 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조를 제공하고자 한다.
또한 실내 벽면에 설치 및 교체가 용이하여 자외선이 없는 상시적인 실내 환경에서 대기전구물질을 효율적으로 제거할 수 있는 벽면 타일 구조를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 제1 양태로서, 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서, 망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백; 상기 망사형 티백 이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및 복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 1 이상의 시공 홈이 형성되어 벽면에 고정되는 프레임;을 포함하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 망간계 촉매제는 Mn(NO3)2, Mn(CH3COO)2, KMnO4 및 MnSO3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 다공성 소재는 인공경량골재, 바텀애시골재, 펄라이트, 팽창질석, 제올라이트, 야자각 분말, 코르크 분말, 활성탄 및 실리카겔로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 코팅은 상기 다공성 소재가 진공 상태에서 상기 망간계 촉매제에 침지되어, 상기 다공성 소재의 표면 또는 표면에 인접한 기공에서 상기 망간계 촉매제가 코팅된 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 키트는 일측면이 개방되어 상기 망사형 티백이 삽입되도록 하고, 상기 개방된 측면의 인접 상면 또는 하면에 결착홈이 형성되고, 상기 일측면에 대응되어 연장 형성된 커버에 상기 결착홈에 대응되는 갈고리가 형성되어, 상기 키트와 상기 커버가 결착되도록 하는 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 프레임은 복수의 상기 키트가 내입되도록 복수의 구획부가 형성되고, 상기 각 구획부는 내측에 결착홈이 형성되고, 하부에 상기 시공 홈이 구비된 지지 리브가 형성되고, 상기 키트는 측면에 상기 결착홈에 대응되는 V자형 갈고리가 형성되어, 상기 프레임과 상기 키트가 결착되도록 하는 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
또한 상기 시공 홈을 통한 고정은 못이 관통됨과 동시에 에폭시가 투입되는 타카 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 제2 양태로서, 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서, 망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백; 상기 망사형 티백이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및 복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 상하 방향으로 프레임을 끼움 고정시키도록 연결철물이 설치된 철재 각관이 구조체 벽에 고정되어, 상기 연결철물에 끼움 고정되는 프레임;을 포함하는 벽면 타일 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 다공성 소재와 망간계 전구체를 촉매제로 이용한 코팅, 그리고 이들을 포함하는 프레임, 키트 및 망사형 티백을 제조하는 방법을 제공하여, 망간계 전구체 촉매제로 코팅된 다공성 소재는 나노급의 입자 크기를 가지고 있어 자외선이 없는 환경에서 질소산화물(NOX)과 황산화물(SOX)을 효과적으로 흡착 및 제거할 수 있다.
또한 프레임, 키트 및 망사형 티백은 코팅된 다공성 소재를 포함하면서 벽면에 부착할 수 있고 유지관리가 용이한 시스템을 갖도록 한다.
최종적으로 본 발명은 자외선이 없는 상시적인 실내 환경에서 대기전구물질을 효율적으로 제거할 수 있는 타일로서 대구전구물질의 제거가 어려운 건축물 내부의 마감재 분야에 다양하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에서 코팅된 다공성 소재를 설명하는 사진이다.
도 2는 다공성 소재의 코팅 기술 및 그 기능을 설명하기 위한 사진 및 모식도이다.
도 3은 대기전구물질의 제거 효율성 향상을 위한 망사형 티백을 설명하는 사진이다.
도 4는 본 발명에서 유지관리가 용이한 키트를 일례를 들어 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명에서 시공성이 용이한 프레임을 일례를 들어 나타낸 설명도이다.
도 6은 본 발명에서 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조를 일례를 들어 나타낸 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서, 망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백; 상기 망사형 티백이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및 복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 1 이상의 시공 홈이 형성되어 벽면에 고정되는 프레임;을 포함하는 벽면 타일 구조를 개시한다. 이하, 다공성 소재의 코팅 기술, 망사형 티백 제조 기술과, 키트 및 프레임의 조립 기술 순서로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
다공성 소재의 코팅 기술
도 1은 본 발명에서 코팅된 다공성 소재를 설명하는 사진이고, 도 2는 다공성 소재의 코팅 기술 및 그 기능을 설명하기 위한 사진 및 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에서 다공성 소재는 내부에 다량의 공극을 포함하고 있는 인공경량골재, 바텀애시골재, 펄라이트, 팽창질석, 제올라이트, 야자각 분말, 코르크 분말, 활성탄 및 실리카겔 중에서 1종 이상이 선택될 수 있다. 다공성 소재의 크기는 직경 0.1 내지 10 mm일 수 있고, 내부 기공은 0.1 내지 1.3 nm의 크기를 가질 수 있다.
본 발명에서 코팅층은 망간계 촉매제로 형성되는데, Mn(NO3)2, Mn(CH3COO)2, KMnO4 및 MnSO3 중에서 1종 이상이 사용될 수 있다. 망간계 촉매제는 졸-겔 합성법을 이용하여 1 내지 100 mM의 농도 범위를 갖는 수용액으로 제조될 수 있다. 상기 농도의 범위 내에서 다공성 소재의 코팅 두께를 조절할 수 있으며, 코팅층의 두께는 1 nm 내지 300 ㎛일 수 있다.
상기 다공성 소재의 코팅층은 진공 상태에서 망간계 촉매제에 침지하는 방법을 통해 형성될 수 있다. 진공은 5 내지 1,100 mbar의 범위를 갖는 챔버가 이용될 수 있고, 진공 챔버를 이용한 코팅은 다공성 소재의 외부 및 내부의 기공에 존재하는 공기의 제거를 가능하게 하여, 표면에 인접 내지 근접한 기공이나 외부 표면에서 촉매제의 코팅이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
이후, 코팅된 다공성 소재는 건조 후 소성로를 이용하여 200 내지 500 ℃에서 외부 표면의 코팅층이 효과적으로 융착되도록 할 수 있다. 이와 같이 융착된 코팅층은 대기전구물질을 외부 표면에서부터 내부 기공으로 연결시키는 촉매 역할을 한다. 이러한 촉매제로 코팅된 다공성 소재(골재)는 표면 및 내부의 미세공극을 통해 나노급의 입자 크기를 갖는 대기전구물질이 효과적으로 흡착 및 제거되도록 하게 된다.
대기전구물질 제거 효율성 향상을 위한 망사형 티백 제조 기술
도 3은 대기전구물질 제거 효율성 향상을 위한 망사형 티백을 설명하는 사진이다.
도 3을 참조하면, 상기 코팅된 다공성 소재는 판 형상을 갖는 망사형 티백에 삽입되는데, 이때, 대기전구물질 제거 효율성을 향상시키기 위해서 일정한 두께를 갖도록 코팅된 다공성 소재를 넓게 배열할 수 있다. 다공성 소재의 배열은 망사형 티백의 두께에 따라 다공성 소재를 여러 층 겹친 방식으로 설명될 수 있다.
망사형 티백의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리에스테르 또는 나일론일 수 있다.
또한 망사형 티백의 크기 및 두께는 설계조건에 따라서 자유롭게 조정될 수 있으며, 예컨대, 25 × 25 mm 내지 1,990 × 1,990 mm의 크기와 5 내지 90 mm의 두께를 가질 수 있다. 망사형의 티백으로 인해 대기전구물질이 잘 유입될 수 있도록 하고, 층으로 배열된 다공성 소재가 포함된 망사형 티백은 넓은 면을 형성하고 있으므로 대기전구물질이 쉽게 관통될 수 있도록 하게 된다.
시공성과 유지관리가 용이한 키트 및 프레임의 조립 기술
도 4는 본 발명에서 유지관리가 용이한 키트를 일례를 들어 나타낸 설명도이고, 도 5는 본 발명에서 시공성이 용이한 프레임을 일례를 들어 나타낸 설명도이고, 도 6은 본 발명에서 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조를 일례를 들어 나타낸 설명도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에서 벽면 타일은 구조적으로 키트 및 프레임으로 구성된다. 키트는 코팅된 다공성 소재가 삽입된 망사형 티백을 담는 역할을 한다.
키트의 크기 및 두께는 설계조건에 따라서 자유롭게 조정될 수 있으며, 예컨대, 50 × 50 mm 내지 2,000 × 2,000 mm이고, 두께는 5 내지 100 mm로서 망사형 티백의 크기와 비슷하다. 키트 양면에는 1 내지 4 mm의 직경을 갖는 여러 개의 홀이 형성되어, 대기전구물질이 효과적으로 유입되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 키트는 일측면이 개방되어 상기 망사형 티백이 삽입되도록 하고, 상기 개방된 측면의 인접 상면 또는 하면에 결착홈이 형성되고, 상기 일측면에 대응되어 연장 형성된 커버에 상기 결착홈에 대응되는 갈고리가 형성되어, 상기 키트와 상기 커버가 결착되도록 할 수 있다.
상기 커버의 크기 및 두께는 설계조건에 따라서 자유롭게 조정될 수 있으며, 예컨대, 30 × 30 mm 내지 1,980 × 1,980 mm이고, 두께는 1 내지 95 mm로서 상기 결착홈 및 갈고리를 이용하여 고정될 수 있다. 또한 도면을 참조하면, 키트의 커버 중앙에는 길이 방향으로 홈이 형성되고, 키트에 내입되는 면에는 키트 내부에 형성된 결착홈에 고정이 가능하도록 3개의 갈고리가 형성되어 있다.
상기 프레임은 복수의 상기 키트가 내입되도록 복수의 구획부가 형성되고, 상기 각 구획부는 내측에 결착홈이 형성되고, 하부에 상기 시공 홈이 구비된 지지 리브가 형성되고, 상기 키트는 측면에 상기 결착홈에 대응되는 V자형 갈고리가 형성되어, 상기 프레임과 상기 키트가 결착되도록 할 수 있다.
즉, 키트의 측면에는 프레임과 연결을 위한 2 내지 4개의 V형의 갈고리가 구비되고, 이 갈고리는 프레임에 내측에 형성된 결착홈에 끼우는 형태로 고정된다. 끼워진 키트는 V형 갈고리를 이용하여 다시 탈착되도록 할 수 있다. 결과적으로 키트는 탈착과 부착이 매우 용이하므로 손상된 키트나 코팅된 다공성 소재가 충진된 내부의 망사형 티백의 교체에 따른 손쉬운 유지관리가 가능하다.
또한 상기 프레임은 키트를 벽면에 고정시키는 역할을 한다. 프레임의 크기 및 두께는 설계조건에 따라서 자유롭게 조정될 수 있으며, 예컨대, 203 × 203 mm 내지 4,500 × 4,500 mm이고, 두께는 1 내지 100 mm로서, 도면을 참조하면 4개의 키트를 한 번에 고정시킬 수 있는 크기를 갖도록 할 수 있다.
또한 프레임의 각 구획부에는 하부에 지지 리브가 형성되고, 지지 리브 중앙에는 구조체 벽면과의 고정을 위해 4 × 4 mm 내지 16 × 16 mm 크기의 콘크리트 못 시공을 위한 시공 홈이 형성될 수 있다. 구조체 벽과의 연결은 콘크리트 못이 프레임의 중앙부 시공 홈을 관통시킴과 동시에 에폭시 투입이 가능한 타카 공정이 이용될 수 있다(도 5, 설치방법 1 참조).
또한 철재 각관과 연결철물을 이용하여 프레임을 구조체 벽에 연결시킬 수 있다. 즉, 철재 각관을 케미컬 앵커 공법을 이용하여 구조체 벽에 완전히 고정시킨 후 철재 각관에 상하 방향으로 프레임을 끼움 고정시키는 연결철물을 설치하고, 연결철물에 프레임을 끼움 고정하여 프레임을 구조체 벽에 연결시킬 수 있다(도 5, 설치방법 2 참조).
프레임과 구조체 벽면의 연결 이후 망사형 티백이 내입된 키트를 프레임에 결착하여 최종 벽면 타일 제작 및 설치가 완료될 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서,
    망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백;
    상기 망사형 티백이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및
    복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 1 이상의 시공 홈이 형성되어 벽면에 고정되는 프레임;
    을 포함하되,
    상기 다공성 소재는 인공경량골재, 바텀애시골재, 펄라이트, 팽창질석, 제올라이트, 야자각 분말, 코르크 분말, 활성탄 및 실리카겔로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로서, 상기 다공성 소재는 직경 0.1 내지 10 mm 및 내부 기공 크기가 0.1 내지 1.3 nm이고,
    상기 망사형 티백은 크기가 25 × 25 mm 내지 1,990 × 1,990 mm 및 두께가 5 내지 90 mm이고,
    상기 키트는 일측면이 개방되어 상기 망사형 티백이 삽입되도록 하고, 상기 개방된 측면의 인접 상면 또는 하면에 결착홈이 형성되고, 상기 일측면에 대응되어 연장 형성된 커버에 상기 결착홈에 대응되는 갈고리가 형성되어, 상기 키트와 상기 커버가 결착되도록 하고,
    상기 프레임은 복수의 상기 키트가 내입되도록 복수의 구획부가 형성되고, 상기 각 구획부는 내측에 결착홈이 형성되고, 하부에 상기 시공 홈이 구비된 지지 리브가 형성되고, 상기 키트는 측면에 상기 결착홈에 대응되는 V자형 갈고리가 형성되어, 상기 프레임과 상기 키트가 결착되도록 하는 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 망간계 촉매제는 Mn(NO3)2, Mn(CH3COO)2, KMnO4 및 MnSO3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅은 상기 다공성 소재가 진공 상태에서 상기 망간계 촉매제에 침지되어, 상기 다공성 소재의 표면 또는 표면에 인접한 기공에서 상기 망간계 촉매제가 코팅된 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시공 홈을 통한 고정은 못이 관통됨과 동시에 에폭시가 투입되는 타카 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조.
  8. 대기전구물질의 제거가 가능한 벽면 타일 구조로서,
    망간계 촉매제로 코팅된 다공성 소재가 충진된 판형의 망사형 티백;
    상기 망사형 티백이 삽입되고, 양면에 대기전구물질의 유입이 가능하도록 홀이 형성된 판형의 키트; 및
    복수의 상기 키트가 결착수단에 의해 고정 내입되도록 하고, 상하 방향으로 프레임을 끼움 고정시키도록 연결철물이 설치된 철재 각관이 구조체 벽에 고정되어, 상기 연결철물에 끼움 고정되는 프레임;
    을 포함하되,
    상기 다공성 소재는 인공경량골재, 바텀애시골재, 펄라이트, 팽창질석, 제올라이트, 야자각 분말, 코르크 분말, 활성탄 및 실리카겔로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로서, 상기 다공성 소재는 직경 0.1 내지 10 mm 및 내부 기공 크기가 0.1 내지 1.3 nm이고,
    상기 망사형 티백은 크기가 25 × 25 mm 내지 1,990 × 1,990 mm 및 두께가 5 내지 90 mm이고,
    상기 키트는 일측면이 개방되어 상기 망사형 티백이 삽입되도록 하고, 상기 개방된 측면의 인접 상면 또는 하면에 결착홈이 형성되고, 상기 일측면에 대응되어 연장 형성된 커버에 상기 결착홈에 대응되는 갈고리가 형성되어, 상기 키트와 상기 커버가 결착되도록 하고,
    상기 프레임은 복수의 상기 키트가 내입되도록 복수의 구획부가 형성되고, 상기 각 구획부는 내측에 결착홈이 형성되고, 하부에 시공 홈이 구비된 지지 리브가 형성되고, 상기 키트는 측면에 상기 결착홈에 대응되는 V자형 갈고리가 형성되어, 상기 프레임과 상기 키트가 결착되도록 하는 것을 특징으로 하는 벽면 타일 구조.
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