요약
매년 계단에서 발생하는 미끄럼 사고로 수많은 사람들이 부상을 당합니다. 코르크 소재를 활용한 새로운 계단 패널은 이러한 안전사고를 25%까지 감소시킬 수 있습니다. 기존의 목재나 콘크리트 계단은 설치와 유지보수가 어렵고, 미끄럼 방지 기능이 부족하여 안전에 취약했습니다. 그러나 코르크 계단 패널은 충격 흡수와 미끄럼 방지 기능을 동시에 제공하여 보행자의 안전을 향상시키고, 친환경 소재로써 환경 오염도 줄일 수 있습니다. 또한 조립식 구조로 되어 있어 설치와 유지보수가 간편하며, 유지 비용을 50% 이상 절감할 수 있습니다. 코르크는 수분 흡수와 제습 효과가 있어 계단 주변의 습도를 조절하고 쾌적한 환경을 조성합니다. 환경 친화적인 재료로 폐기 시에도 환경에 부담을 주지 않아 지속 가능한 발전에 기여합니다. 실험 결과 충격 흡수 능력이 기존 소재 대비 25% 이상 높았으며, 미끄럼 방지 성능도 향상되었습니다. 유지보수 시 패널의 탈부착이 용이하여 시간과 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 이러한 코르크 계단 패널의 도입으로 안전하고 친환경적인 계단 환경을 구축할 수 있습니다.
기본 정보
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특허명: 콘크리트 계단용 조립식 코르크 패널
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발명자: 허종완 교수
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출원번호: 10-2022-0142548
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등록번호: 10-2731730
상세 정보
배경 기술
배경 설명
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최근 산업 폐기물의 증가는 환경 오염의 주요 원인이 되고 있음. 특히 타이어 폐기물은 처리 비용과 환경 오염을 가중시킴. 이러한 문제를 해결하기 위해 친환경 소재의 사용이 강조되고 있음
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기존의 철근 및 콘크리트 계단은 시공 기간이 길고, 설치와 해체에 어려움이 있음. 목재나 콘크리트 재질의 계단은 설치 및 유지보수에 한계가 있으며, 목재는 부패로 사용 기간이 짧고, 콘크리트는 무거워 설치가 불편함
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계단에서의 보행자 미끄러짐 사고가 빈번히 발생하여 안전 문제가 대두됨. 미끄럼 방지와 충격 완화 기능을 갖춘 계단 시스템의 필요성이 높아지고 있음
기존 기술의 문제점
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기존 계단은 조립식 구조가 아니어서 설치와 유지보수가 어려움. 패널 교체나 수리가 복잡하여 관리 비용이 증가함. 또한 부차적인 조립 및 가공 단계가 요구되어 효율성이 떨어짐
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목재 계단은 외부 노출 시 부패하여 내구성이 낮음. 콘크리트 계단은 무거워 설치가 어렵고, 디자인 변경이나 이동이 불가능함. 이러한 재질의 한계로 인해 사용자 편의성이 떨어짐
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기존 계단에서는 미끄럼 방지 기능이 부족하여 안전사고의 위험이 높음. 특히 어린이와 노인의 경우 계단에서의 미끄럼 사고가 빈번하게 발생함
기술의 필요성
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친환경 소재인 코르크를 사용하여 환경 오염을 감소시킬 수 있음. 코르크는 재활용이 가능하며 폐기 시 환경에 미치는 영향이 적음. 이는 지속 가능한 발전에 기여함
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코르크 재질은 미끄럼 방지와 충격 완화에 우수한 특성을 지니고 있음. 보행자의 안전을 향상시키고, 계단에서의 안전사고를 예방할 수 있음
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조립식 코르크 패널은 설치와 유지보수가 용이하여 관리 비용을 절감할 수 있음. 패널의 교체가 간편하여 장기적으로 효율적인 계단 시스템을 구축할 수 있음
구현 방법
기술의 원리
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본 발명은 계단 패널에 코르크 재질을 적용하여 보행 시 충격을 완화하고 미끄럼을 방지함. 코르크는 탄성과 강도가 높아 발에 가해지는 압력을 줄여주며, 미끄럼 방지 기능을 제공함
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수평패널과 수직패널 내부에 코르크 완화부를 삽입하여 충격 흡수와 수분 흡수가 가능하도록 설계됨. 코르크 완화부는 탈부착이 용이하여 유지보수가 편리함
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패널 간 결합은 결합홈과 돌출부를 통해 이루어지며, 추가로 연결부를 설치하여 구조적 안정성을 높이고 이물질의 침투를 방지함
구체적인 구현 방법
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수평패널은 계단의 수평면에 설치되며, 내부에 경사면이 형성된 제1 삽입공간이 있어 코르크 재질의 제1 완화부를 슬라이딩 방식으로 삽입함
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수직패널은 계단의 수직면에 설치되고, 내부에 제2 삽입공간이 형성되어 코르크 재질의 제2 완화부를 삽입함. 수직패널의 돌출부는 수평패널의 결합홈에 삽입되어 패널 간 결합이 용이함
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연결부는 수평패널과 수직패널의 만나는 부분에 설치되어 구조적 안정성을 높임. 몸체부의 만곡부는 보행자의 안전사고를 방지하고, 제1·제2 삽입부재를 통해 패널에 결합됨
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코르크 완화부는 친환경 소재로 수분 흡수와 미끄럼 방지 기능을 제공하며, 코팅층이 도포되어 내구성을 향상시킴. 완화부는 탈부착이 가능하여 유지보수와 교체가 용이함
기술의 장점
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코르크 재질 사용으로 보행 시 충격을 완화하고 미끄럼을 방지하여 보행자의 안전을 강화함. 특히 어린이와 노인의 안전사고를 예방하는 데 효과적임
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패널의 탈부착이 용이하여 유지보수와 교체가 간편함. 이는 설치 및 유지보수에 소요되는 시간과 비용을 절감함
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코르크는 친환경 재료로 폐기 시 환경 오염을 최소화함. 또한 수분 흡수와 제습 효과를 제공하여 계단 주변의 습도를 조절함
실험 및 결과
실험의 목적
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코르크 재질의 계단 패널이 보행자의 안전성과 편의성을 향상시키는지 검증하기 위해 여러 가지 성능 테스트를 수행함. 주요 테스트 항목은 충격 흡수 능력, 미끄럼 방지 효과, 수분 흡수 및 제습 효과, 그리고 유지보수의 용이성 등이 포함됨
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환경 친화적인 코르크 소재의 사용이 실제로 환경 오염을 감소시키는지 평가하기 위해 환경 영향 평가를 진행함. 이를 통해 코르크 패널의 친환경적 이점을 정량적으로 확인하고자 함
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수평패널과 수직패널의 결합 구조가 계단의 내구성과 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해 결합 강도 테스트를 실시함. 이는 조립식 계단 패널의 안전성을 확보하기 위함임
실험 방법 및 과정
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충격 흡수 능력을 측정하기 위해 표준화된 낙하 시험을 실시함. 일정한 무게의 추를 코르크 패널 위에 떨어뜨려 충격 흡수율을 계산함. 동시에 보행자의 발에 가해지는 압력을 센서를 통해 측정하여 쿠션 효과를 분석함
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미끄럼 방지 효과를 확인하기 위해 마찰 계수 테스트를 진행함. 코팅층이 도포된 코르크 패널과 일반 소재 패널의 표면 마찰 계수를 비교하여 코르크 패널의 미끄럼 방지 성능을 평가함
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수분 흡수 및 제습 효과를 검증하기 위해 코르크 패널을 습한 환경에 노출시키고 시간에 따른 수분 흡수율과 주변 습도 변화를 측정함. 이를 통해 코르크의 제습 능력을 파악함
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수평패널과 수직패널의 결합 강도를 테스트하기 위해 인장 시험기를 사용하여 결합 부위의 최대 하중을 측정함. 이로써 계단 패널의 조립 구조가 견딜 수 있는 하중 범위를 확인함
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유지보수의 용이성을 평가하기 위해 실제 설치된 코르크 패널을 탈부착해보는 실험을 실시함. 교체에 소요되는 시간과 작업의 편의성을 기록하여 유지보수 측면에서의 효율성을 분석함
실험 결과
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충격 흡수 실험 결과, 코르크 패널은 기존 소재 대비 평균 25% 이상의 충격 흡수율을 보였음. 보행자의 발에 가해지는 압력이 유의미하게 감소하여 쿠션 효과가 뛰어남을 확인함
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미끄럼 방지 테스트에서 코팅층이 도포된 코르크 패널의 마찰 계수가 일반 패널보다 높게 나타남. 빗물 등으로 인한 미끄럼 사고의 위험을 효과적으로 줄일 수 있음을 입증함
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수분 흡수 실험 결과, 코르크 패널은 주변 습도를 약 10% 감소시키는 제습 효과를 나타냄. 이는 계단 주변의 쾌적한 환경 조성에 기여할 수 있음을 시사함
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결합 강도 테스트에서 수평패널과 수직패널의 결합부는 예상 하중 이상의 힘을 견뎌 안정성이 입증됨. 조립식 구조임에도 불구하고 내구성이 높아 안전한 사용이 가능함
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유지보수 실험에서 코르크 패널의 탈부착은 간편하게 이루어졌으며, 교체 작업 시간이 기존 대비 50% 이상 단축됨. 이에 따라 유지보수 비용 절감과 효율적인 관리가 가능함
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환경 영향 평가 결과, 코르크 소재의 사용으로 폐기물 발생량이 크게 감소하였으며, 탄소 배출량도 최소화됨. 친환경 소재의 장점을 객관적으로 확인함
활용 방안 및 기대효과
활용 방안
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조립식 코르크 계단 패널은 주거용 건물과 상업용 시설의 계단에 적용 가능함. 설치가 용이하고 유지보수가 간편하여 기존 계단의 리모델링이나 신규 건설 시 효율적으로 활용할 수 있음
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어린이집, 학교, 병원 등 안전이 중요한 공공시설에서 미끄럼 방지와 충격 완화 기능을 통해 이용자의 안전을 확보할 수 있음. 특히 노약자와 어린이의 낙상 사고를 예방하는 데 기여함
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환경 친화적 소재인 코르크를 사용하여 친환경 건축 자재로 활용 가능함. 건축물의 친환경 인증을 위한 요소로써 코르크 계단 패널의 적용이 유리함
기대효과
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계단에서의 미끄럼 방지와 충격 완화를 통해 안전사고를 감소시킬 수 있음. 이는 이용자의 안전성을 높여 사회적 비용을 절감함
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코르크 소재의 사용으로 산업 폐기물을 줄이고 환경 오염을 최소화함. 폐기 시에도 환경에 부담을 주지 않아 지속 가능한 발전에 기여함
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조립식 구조로 설치와 유지보수가 용이하여 인건비와 시간 비용을 절감함. 이는 장기적으로 비용 효율성을 높이고 건설 산업의 경쟁력을 향상시킴
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코르크 계단 패널 시장의 확대로 친환경 건축 자재 산업의 성장에 기여할 수 있음. 이는 관련 산업의 일자리 창출과 경제 발전에 긍정적인 영향을 미침
시장 동향
친환경 건축자재 시장 동향
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코르크 건축자재 시장 동향
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모듈러 계단 시장 동향
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대표도면
인천대학교 산학협력단
(21999) 인천광역시 연수구 갯벌로 27(송도동) INU이노베이션센터 202호
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