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문제 정의
- 본 실험은 일반적으로 건축물 외부 도장공사에 적용되는 수성페인트에 발수제의 종류 따라 다양한 혼합비율을 적용하였을 때의 물리적 성능을 파악하고자 일반 수성페인트에 혼입되는 발수제의 종류, 혼입률 및 색상을 요인으로 하였다. 실험수준은 Table 1과 같이 구분하였으며, 일반 수성페인트에 기존의 시판용 발수제 A, B형과 새로운 발수제 C형을 수성페인트 무게(g) 대비 2, 5, 8% 혼입한 형태의 시료와 100% 발수제만 사용한 시료를 제작하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 수성페인트에 발수제를 직접 혼입한 발수페인트의 색 변화를 통한 시공 적정성을 파악하기 위하여 3종류의 발수제를 선정하여 색차, 명도, 색도 변화에 관한 실험을 실시한 결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
- 이에 본 연구에서는 기존에 사용되고 있는 수성페인트에 발수제를 직접 혼입한 발수페인트의 색을 분석하여 발수제가 수성페인트의 색에 미치는 영향을 파악하여 발수제 사용에 대한 기초적 자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서 제시한 발수제는 현장의 특성에 따라 수성페인트에 적절하게 혼합하여 사용할 수 있게 될 경우, 각 제품의 색상 및 제조 물량 또한 손쉽게 조절 가능하여 경제성, 시공성, 내구성 측면에서 그 활용성이 높을 것으로 사료된다.
제안 방법
- 먼저 실험에 사용된 흰색 수성페인트와 A, B, C 발수제 각각의 색 변화를 측정하여 재료 자체의 변화폭을 살펴본 후, 수성페인트에 비율을 달리하여 각각의 발수제를 혼입하여 색 변화를 측정하였다.
- 발수제를 직접 혼입한 수성페인트 도장 마감면의 색도 변화를 측정하기 위해 각 시료의 마감면에 수성페인트 및 발수제를 다양한 형태로 도장하여 인공광원을 이용한 자외선에 3,000시간 노출시킨 후 촉진 값을 측정하였다. 일반적으로 측색은 명도의 변화량인 색차(ΔC, color difference), 명도(Y, brightness), 색도(x, y, chromaticity), 색상(x, hue), 채도(y, chroma)로 구분하여 파악할 수 있으며, 종합적인 색의 변화량은 색차를 통해 구분할 수 있었다.
- 실험에 사용된 발수제의 물리적인 성질은 Table 2와 같으며, 3종류 모두 수성페인트에 혼입하기 쉬운 액상형으로 선정하였다. 수성페인트에 발수제를 혼입시 균질한 혼합 및 현장에서도 손쉽게 사용할 수 있도록 하기 위해 1,500rev/min의 회전력을 갖는 휴대용 교반기를 이용하였다.
- 본 실험은 일반적으로 건축물 외부 도장공사에 적용되는 수성페인트에 발수제의 종류 따라 다양한 혼합비율을 적용하였을 때의 물리적 성능을 파악하고자 일반 수성페인트에 혼입되는 발수제의 종류, 혼입률 및 색상을 요인으로 하였다. 실험수준은 Table 1과 같이 구분하였으며, 일반 수성페인트에 기존의 시판용 발수제 A, B형과 새로운 발수제 C형을 수성페인트 무게(g) 대비 2, 5, 8% 혼입한 형태의 시료와 100% 발수제만 사용한 시료를 제작하여 분석하였다. 실험체의 바탕면은 젖빛유리(100mm×100mm×2mm)로 하여 제작하였으며, 바탕면에 각각의 도장재료(수성페인트, 발수제, 발수페인트)를 일정한 두께로 도포하여 건조 후 촉진 과정을 거쳐 색변화(초기 및 3,000시간 기준 촉진)를 측정하였다.
- 실험체의 바탕면은 젖빛유리(100mm×100mm×2mm)로 하여 제작하였으며, 바탕면에 각각의 도장재료(수성페인트, 발수제, 발수페인트)를 일정한 두께로 도포하여 건조 후 촉진 과정을 거쳐 색변화(초기 및 3,000시간 기준 촉진)를 측정하였다.
- RGB 색체계는 3개의 단색광의 원자극을 등색함수로 나타내면 이 스펙트럼으로 모든 색을 표시할 수 있게 된다. 이때 물체의 색은 조명 광원의 분광 특성을 규정하여 물체색을 구하는 색체계인 XYZ 색체계를 규정하였다. X는 적색, Y는 녹색, Z는 청색을 감지하나 양적인 표시인 XYZ 표색계로는 색의 느낌을 알기 어렵고 밝기의 정도를 판단할 수 없으므로 이에 대한 단점을 보완하여 XYZ 표색계의 수식을 변환한 Yxy 표색계가 활용되고 있다.
- 측색실험은 시료의 마감면에 각 종류별 수성페인트를 도장한 후 초기값과 인공광원을 이용한 자외선에 마감면을 3,000시간 노출시킨 후 촉진값을 측정하였다. 인공광원은 1개당 300W의 에너지를 발산하는 램프를 사용하였으며, 1.
대상 데이터
- 실험에 사용된 수성페인트는 국내 K사에서 제조한 것으로 색상은 수성페인트 자체의 색 변화량이 작은 백색(흰색)으로 한정하였다. 실험에 사용된 발수제의 물리적인 성질은 Table 2와 같으며, 3종류 모두 수성페인트에 혼입하기 쉬운 액상형으로 선정하였다. 수성페인트에 발수제를 혼입시 균질한 혼합 및 현장에서도 손쉽게 사용할 수 있도록 하기 위해 1,500rev/min의 회전력을 갖는 휴대용 교반기를 이용하였다.
- 실험에 사용된 수성페인트는 국내 K사에서 제조한 것으로 색상은 수성페인트 자체의 색 변화량이 작은 백색(흰색)으로 한정하였다. 실험에 사용된 발수제의 물리적인 성질은 Table 2와 같으며, 3종류 모두 수성페인트에 혼입하기 쉬운 액상형으로 선정하였다.
- 인공광원은 1개당 300W의 에너지를 발산하는 램프를 사용하였으며, 1.5m×1.5m 수평면에 4행×4열로 전체 16개를 배치하여 총 4,800W 광원을 발산하게 제작하였다.
데이터처리
- 바탕면을 젖빛유리면으로 한 시료의 도장마감면 색분포(色分布)를 측정하기 위해 Minolta 측색기(Japan) 장비를 사용하였으며, 측정값의 정리는 DASYLab와 Microsoft Office Excel 2010 Program을 활용하였다.
성능/효과
- 1) 백색 수성페인트와 A, B, C형 발수제 모두 촉진실험 시작 후 1,000시간까지 색차, 명도, 색도의 변화가 급격하게 나타났으며, 2,000시간 이후에는 큰 변화가 없는 것으로 측정되었다. 발수제만으로 마감 처리된 경우, A 발수제의 색변화 폭이 가장 작은 것으로 나타났으나 이는 발수제를 혼입하지 않은 수성페인트와 비교했을 때 성능이 현저히 저하된 것을 확인 할 수 있었다.
- 2) 백색 수성페인트에 발수제를 혼입하여 촉진실험에 따른 색상 반응성을 측정한 결과, 발수제를 혼입한 수성페인트가 발수제를 혼입하지 않은 일반 수성페인트에 비해 색 변화량이 작게 나타났다. 수성페인트에 혼입된 발수제의 종류와 혼입률에 따른 편차는 크지 않았으나 혼입 유무에 따라 색변화의 편차가 크게 측정되었다.
- 3) 발수제 혼입에 의해 수성페인트의 색이 변화되는 속도를 지연시키고 변화량도 감소시키는 등의 효과를 가지므로 발수제를 혼입한 수성페인트의 적용은 가능할 것으로 판단된다. 일부 B 발수제(혼입량 2%)의 경우 발수제를 혼입하지 않은 형태에 대비해서 색차 및 명도의 변화량이 커서 실제 적용하기에는 다소 무리가 있을 것으로 사료된다.
- 3,000시간 촉진 후 A 발수제 혼입률에 따른 색차의 변화량은 혼입률이 낮을수록 변화량이 큰 것으로 측정되었으나, 육안으로 구별되지 않을 정도로 그 차이는 미미하게 나타났다. 명도와 색도의 변화량 또한 혼입률에 따른 차이는 거의 나타나지 않았다.
- C 발수제를 백색 수성페인트에 혼입한 경우도 앞의 A, B 발수제와 마찬가지로 촉진 초기부터 1,000시간까지의 변화가 큰 것으로 나타났으며 색도 변화의 경우, 3종류의 발수제 모두 거의 흡사한 양상으로 측정되었다.
- 발수제를 혼입한 수성페인트를 유리시료에 마감 처리하였을 경우 A, B, C 발수제 모두 색에 대한 변화의 추이가 유사하게 나타났으며, 발수제의 종류에 따른 색 변화 편차는 크지 않은 것으로 측정되었다. 그리고 각 발수제의 혼입 비율에 따른 편차 또한 차이가 없는 것으로 측정되었으며, 발수제를 혼입하지 않은 수성페인트 마감의 경우와 비교하여도 색의 변화에 수치적으로 큰 차이는 발생하지 않았다. 그러나 촉진 시간에 의한 색차, 명도, 색도의 변화는 다소 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 반면 수성페인트와 발수제만으로 표면 마감을 한 시료와 발수제를 혼합한 수성페인트로 표면을 마감한 시료의 촉진 후 색 변화량을 비교하였을 때 발수제를 혼합한 경우의 색 변화량이 현저히 낮게 측정되었다. 뿐만 아니라, 촉진 실험 후 도장 마감면에서 발생되는 미분(손으로 표면을 문지를 경우, 수성 페인트 색상에 따른 미분말이 묻어나옴) 또한 현저히 개선되는 것으로 나타났다.
- 발수제를 혼입한 수성페인트를 유리시료에 마감 처리하였을 경우 A, B, C 발수제 모두 색에 대한 변화의 추이가 유사하게 나타났으며, 발수제의 종류에 따른 색 변화 편차는 크지 않은 것으로 측정되었다. 그리고 각 발수제의 혼입 비율에 따른 편차 또한 차이가 없는 것으로 측정되었으며, 발수제를 혼입하지 않은 수성페인트 마감의 경우와 비교하여도 색의 변화에 수치적으로 큰 차이는 발생하지 않았다.
- 1) 백색 수성페인트와 A, B, C형 발수제 모두 촉진실험 시작 후 1,000시간까지 색차, 명도, 색도의 변화가 급격하게 나타났으며, 2,000시간 이후에는 큰 변화가 없는 것으로 측정되었다. 발수제만으로 마감 처리된 경우, A 발수제의 색변화 폭이 가장 작은 것으로 나타났으나 이는 발수제를 혼입하지 않은 수성페인트와 비교했을 때 성능이 현저히 저하된 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 발수제만으로 표면 도장처리 하는 것은 바람직하지 않은 것으로 사료된다.
- 반면 수성페인트와 발수제만으로 표면 마감을 한 시료와 발수제를 혼합한 수성페인트로 표면을 마감한 시료의 촉진 후 색 변화량을 비교하였을 때 발수제를 혼합한 경우의 색 변화량이 현저히 낮게 측정되었다. 뿐만 아니라, 촉진 실험 후 도장 마감면에서 발생되는 미분(손으로 표면을 문지를 경우, 수성 페인트 색상에 따른 미분말이 묻어나옴) 또한 현저히 개선되는 것으로 나타났다. 이는 수성페인트에 혼합된 발수제가 수성페인트 도장면의 보호 피막 기능을 하여 색 변화를 지연시키기 때문인 것으로 사료된다.
- 색 변화에 있어 발수제를 혼입하지 않은 백색 수성페인트와 비교했을 때 발수제를 혼입함으로 해서 발생되는 특이사항은 없는 것으로 보이며 변화의 양상은 유사하나 변화량의 크고 작음은 발수제의 종류 및 양에 따라 다소 발생하는 것으로 나타났다. 오히려 발수제를 혼입하지 않은 일반 수성페인트 보다 3종류의 발수제를 혼입했을 때 촉진실험으로 인한 명도 변화량이 더 작은 것으로 측정되었다.
- 색차와 명도의 변화를 살펴보았을 때 1,000시간 까지 3종류의 발수제 모두 현저한 변화를 가지는 것으로 나타났으며, B형, C형, A형 순으로 변화의 편차는 크게 측정되었다. 즉 색차와 명도의 변화만 고려하였을 때 A 발수제의 성능이 우수한 것으로 사료된다.
- 2) 백색 수성페인트에 발수제를 혼입하여 촉진실험에 따른 색상 반응성을 측정한 결과, 발수제를 혼입한 수성페인트가 발수제를 혼입하지 않은 일반 수성페인트에 비해 색 변화량이 작게 나타났다. 수성페인트에 혼입된 발수제의 종류와 혼입률에 따른 편차는 크지 않았으나 혼입 유무에 따라 색변화의 편차가 크게 측정되었다.
- 색 변화에 있어 발수제를 혼입하지 않은 백색 수성페인트와 비교했을 때 발수제를 혼입함으로 해서 발생되는 특이사항은 없는 것으로 보이며 변화의 양상은 유사하나 변화량의 크고 작음은 발수제의 종류 및 양에 따라 다소 발생하는 것으로 나타났다. 오히려 발수제를 혼입하지 않은 일반 수성페인트 보다 3종류의 발수제를 혼입했을 때 촉진실험으로 인한 명도 변화량이 더 작은 것으로 측정되었다. 따라서 본 실험에 이용된 A, B, C형 발수제를 일반 수성페인트에 직접 혼입하여 사용 가능할 것으로 사료된다.
- 촉진시간 경과에 따라 A 발수제를 2, 5, 8% 혼입한 수성페인트의 경우 색차, 명도, 색도의 변화가 Figure 6, 7, 8과 같이 나타났다. 촉진실험 초기부터 1,000시간 촉진시까지 색차, 명도 및 색도의 변화가 현저하게 나타났으며, 그에 비해 2,000시간의 이후의 변화는 크지 않은 것으로 나타났다.
- 그러나 촉진 시간에 의한 색차, 명도, 색도의 변화는 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 촉진 전부터 1,000시간에 이르기 까지는 2,000시간과 3,000시간에 비해 그 변화량이 다소 차이를 가지는 것으로 측정되었다. 촉진실험 초기 1,000시간까지의 변화량이 전체 색 변화량 대비 80% 이상인 것으로 나타났다.
- 하지만 수성페인트 대비 3종류의 발수제 모두 촉진실험 시작 후 1,000시간까지의 변화량이 다소 큰 것으로 나타났으며 색도, 색상, 채도의 변화에 있어서 변화 수치는 0.08 미만으로 측정되었다. 하지만 발수제 종류에 따른 편차는 크게 발생하지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이는 수성페인트에 혼합된 발수제가 수성페인트 도장면의 보호 피막 기능을 하여 색 변화를 지연시키기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 발수제를 혼입함으로써 수성페인트의 색이 변화되는 속도를 지연시키고 그 변화량도 감소시키는 등의 효과를 가지므로 발수제를 혼입한 수성페인트 마감면 처리는 적용 가능할 것으로 판단된다.
- 오히려 발수제를 혼입하지 않은 일반 수성페인트 보다 3종류의 발수제를 혼입했을 때 촉진실험으로 인한 명도 변화량이 더 작은 것으로 측정되었다. 따라서 본 실험에 이용된 A, B, C형 발수제를 일반 수성페인트에 직접 혼입하여 사용 가능할 것으로 사료된다.
- 하지만 수성페인트를 이용한 도장마감은 자외선으로 인해 쉽게 노화되거나 변색되어 미관상 효과가 저하된다[2]. 또한 수성페인트 자체가 가지고 있는 발수성 및 방수성의 한계성으로 인한 피막의 내구성과 오염 측면에서 추가적인 대책이 필요하다[3,4]. 이를 보완하기 위해 건축물의 외부 표면을 수성페인트로 마감 처리한 후 추가로 발수제를 도포하는 방법 등이 현장에서 적용되어 왔다.
- 이에 본 연구에서는 기존에 사용되고 있는 수성페인트에 발수제를 직접 혼입한 발수페인트의 색을 분석하여 발수제가 수성페인트의 색에 미치는 영향을 파악하여 발수제 사용에 대한 기초적 자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서 제시한 발수제는 현장의 특성에 따라 수성페인트에 적절하게 혼합하여 사용할 수 있게 될 경우, 각 제품의 색상 및 제조 물량 또한 손쉽게 조절 가능하여 경제성, 시공성, 내구성 측면에서 그 활용성이 높을 것으로 사료된다.
- 실제 현장에서는 원하는 색상으로 필요한 양만큼 제조하여 사용할 수 있으며, 전문 인력이 필요하지 않아 손쉽게 활용 가능할 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 일반 수성페인트에 직접 혼입하여 사용하는 공법이므로 후속작업 없으며 공정단축도 가능하고 작업의 간소화로 인해 공사기간도 단축할 수 있을 것이다.
- 종합적으로 고려해 볼 때 본 연구에서 제안한 발수제를 혼입한 수성페인트 마감공법은 건축물의 외부 표면을 수성페인트로 칠한 후 추가로 발수제를 도포하는 등의 기존 표면 마감방법에 비해 공사내용이 간편하며 시공성도 양호하여 폭넓은 활용이 기대된다. 실제 현장에서는 원하는 색상으로 필요한 양만큼 제조하여 사용할 수 있으며, 전문 인력이 필요하지 않아 손쉽게 활용 가능할 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 일반 수성페인트에 직접 혼입하여 사용하는 공법이므로 후속작업 없으며 공정단축도 가능하고 작업의 간소화로 인해 공사기간도 단축할 수 있을 것이다.
- 종합적으로 고려해 볼 때 본 연구에서 제안한 발수제를 혼입한 수성페인트 마감공법은 건축물의 외부 표면을 수성페인트로 칠한 후 추가로 발수제를 도포하는 등의 기존 표면 마감방법에 비해 공사내용이 간편하며 시공성도 양호하여 폭넓은 활용이 기대된다. 실제 현장에서는 원하는 색상으로 필요한 양만큼 제조하여 사용할 수 있으며, 전문 인력이 필요하지 않아 손쉽게 활용 가능할 것으로 기대된다.
- 0mm이상, 단 건축용은 제외) 등이 있다. 하지만 발수제를 적용함에 있어 발생될 수 있는 변색, 즉 색변화에 대한 기준은 다소 부족한 실정이므로 이에 대한 보완이 요구될 것으로 사료된다.
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