고로슬래그를 사용한 습식 순환 잔골재 모르타르의 강도 특성에 관한 연구

심종우 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.5

고로슬래그 미분말을 순환골재 모르타르 및 콘크리트의 제조에 활용할 경우, 순환골재에서 용출된 Ca(OH)2가 고로슬래그에 대한 자극제 역할을 수행하여 수화반응을 개선할 수 있을 것으로 판단되고 고로슬래그를 통해 알칼리 저감 효과를 얻을 것으로 예상되어 본 연구를 진행하게 되었다. 그 결과 고로슬래그 미분말을 혼입․사용한 순환 잔골재 모르타르는 재령 3일에서는 고로슬래그 혼입율에 따라 강도가 감소하는 결과를 나타냈다. 이는 고로슬래그의 수화반응이 일어나지 않았기 때문으로 판단되며 또한, 순환 잔골재 혼입률에 관계없이 고로슬래그 미분말의 혼입률이 증가함에 따라 재령 3일 측정한 수화활성도도 저하되는 것으로 나타났다. 재령 7일에서는 순환 잔골재에서 용출된 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 자극제 역할을 수행하여 고로슬래그 미분말을 혼입한 배합의 압축강도 발현이 천연 잔골재를 사용한 모르타르보다 서서히 증가하는 결과를 보이기 시작하였으며 이로 인해 재령 7일 측정한 고로슬래그 미분말을 단계별로 혼입한 배합의 수화활성도가 고로슬래그를 혼입하지 않은 배합보다 높아지는 것으로 나타났다. 재령 28일에서는 고로슬래그 미분말 혼입률 30% 배합에서는 고로슬래그의 수화반응으로 인해 천연 잔골재를 사용한 배합보다 높은 압축강도를 보이기 시작하였으며 이때 측정한 수화활성도는 천연 잔골재를 사용한 배합과 특별한 차이를 보이지 않았으며, 이는 지속적으로 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 공급되지 못하였기 때문으로 판단된다. This study aims to obtain technical data for improvement of utilization of Blast Furnace Slag(BFS), recycled aggregate in the future by complementing fundamental problems of BFS such as manifestation of initial strength and excessive alkali quantity as well as weakness of recycled fine aggregate through manufacturing of recycled fine aggregate mortar using BFS. The recycled aggregate includes the cement paste hardened as the surface and the type of the aggregate, which contains plenty of calcium hydroxide(Ca(OH)2) as well as the unhydrated cement. Accordingly, the objectives of this study are to inspect the manufacturing the recycled fine aggregate mortar used with blast furnace slag, to consider the effects of the recycled aggregate on the strength development of ground granulated blast furnace slag, and then to acquire the technical data to take into consideration the further usages of the recycled aggregate and blast furnace slag. In eluted ions from recycled aggregate, it showed that there were natrium(Na+) and kalium(K+), expected to be flown out of unhydrated cement, as well as calcium hydroxide(Ca(OH)2). Application of this water to mix cement mortar with ground granulated blast furnace slag was observed to expedite hydration as calcium hydroxide(Ca(OH)2) and unhydrated cement component were expressed to give stimuli effects on ground granulated blast furnace slag. The results of the experiment show that the recycled aggregate mixed with blast furnace slag has comparatively higher hydration activity in 7 day than the mortar not mixed with one in 3 day mortar does, causing the calcium hydroxide in the recycled fine aggregate to work on as a stimulus to the hydration of ground granulated blast furnace slag.

고로슬래그를 사용한 다공성 식생콘크리트 블록의 CO₂ 저감 효과 연구

김황희 ( Hwang-hee Kim ),김춘수 ( Chun-soo Kim ),김영준 ( Yeong-jun Kim ),전종찬 ( Jong-chan Jeon ),전상민 ( Sang-min Jeon ),김효동 ( Hyo-dong Kim ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

최근 지구온난화에 따른 CO₂ 배출량 감축을 위한 세계적 공감대의 형성과 함께 콘크리트 산업 및 건설 산업에서도 저탄소 기술이 중요하게 고려되고 있으며, 지구환경 보존을 위한 노력이 요구되고 있는 실정이다. 선진국에서는 콘크리트의 CO₂ 배출량 및 에너지 절약형 콘크리트 생산에 관한 연구가 진행되고 있으나 국내에서는 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 고로슬래그 시멘트 및 골재를 사용한 다공성 식생콘크리트의 CO₂ 배출량을 분석하였다. 다공성 식생콘크리트의 생산과정 단계를 자재, 운송단계로 구분하여 각 단계별로 CO₂ 배출량을 정량적 평가기법을 사용하여 분석하였다. CO₂ 배출량 분석 결과 자재단계에서 99 %이상의 CO₂ 배출량이 발생하였으며, 운송단계에서는 1 % 이내의 CO₂ 배출량을 나타내어 CO₂ 배출량은 자재단계에서 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 포틀랜드시멘트를 사용하였을 경우 4,138.24(kg-CO₂)의 배출량을 나타내었으나, 고로슬래그 시멘트를 사용한 배합은 1,114.99~1,180.55(kg-CO₂)로 나타나 고로슬래그 시멘트를 사용할 경우 70 % 이상의 CO₂ 배출량을 감소시키는 결과를 나타냈다. 고로슬래그 골재 사용량에 따른 CO₂ 배출량 분석 결과 고로슬래그 골재 사용량이 증가할수록 CO₂ 배출량이 감소하는 결과를 나타냈다. 이 결과는 고로슬래그 골재의 경우 일반 부순 굵은골재에 비하여 생산단계에서 CO₂ 배출량이 적기 때문에 나타난 결과로 고로슬래그 골재를 사용함으로써 CO₂ 배출량 감소효과를 볼 수 있었다. 고로슬래그 골재로 100% 대체하였을 경우 약 6 %의 CO₂ 배출량 감소효과가 나타났다. 다공성 식생콘크리트의 배합별압축강도별 CO₂ 배출량 추이를 분석하였다. 압축강도가 감소할수록 CO₂ 배출량도 감소하는 결과를 나타냈다. 고로슬래그 골재 사용량이 증가할수록 압축강도가 낮아지는 결과를 나타냈으며, 고로슬래그 골재 사용량이 증가할수록 CO₂ 배출량이 감소하는 결과를 보여주었기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 모든 결과를 종합하면 CO₂ 배출량 감소시키기 위해서는 포틀랜드시멘트 사용량을 줄이고 산업부산물인 고로슬래그 미분말 활용할 경우 상당한 CO₂ 배출량을 감소시키는 효과를 볼 수 있으며, 또한 산업부산물인 고로슬래그 골재를 사용할 경우 고로슬래그 시멘트 보다는 CO₂ 배출량 감소효과가 크게 나타내지 않지만 CO₂ 배출량이 감소하는 효과가 나타났다. 이는 추후 일반 콘크리트에서 적용함에 있어서 산업부산물을 적극 활용할 경우 CO₂ 배출량의 감소효과를 기대할 수 있다.

고로슬래그를 혼입한 콘크리트 수로관의 구조 성능

유성원(Sung-Won Yoo),양인환(In-Hwan Yang) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.4

이 연구에서는 고로슬래그를 혼입한 콘크리트를 사용하여 제작한 콘크리트 수로관의 구조성능을 파악하였다. 고로슬래그 혼입 콘크리트의 재료특성 실험과 고로슬래그 혼입 콘크리트 수로관의 구조거동실험을 수행하였다. 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 기본 바인더로 하여 고로슬래그 혼입량에 따른 콘크리트의 물성을 파악하였다. 콘크리트의 역학적 특성으로써 압축강도, 탄성계수 및 파괴계수를 측정하였다. 고로슬래그 혼입 콘크리트의 역학적 특성은 OPC 콘크리트의 역학적 특성과 거의 대등한 수준으로 나타난다. 또한 고로슬래그를 45%까지 혼입한 콘크리트의 구조 강도는 KS 기준의 강도 하한값보다 크게 나타난다. 연구결과는 고로슬래그 혼입 콘크리트를 사용한 수로관의 구조성능 평가의 유용한 연구자료로 활용될 수 있다. Structural capacity of water channel fabricated of concrete including blast furnace slag were investigated in this paper. An experimental study was consisted of materials test and structural test of concrete water channel. The mechanical properties of concrete including blast furnace slag were investigated. Ordinary Portland cement (OPC) was used as basic binder and the effect of the replacement of blast furnace slag for OPC was investigated. Experiments were performed to measure mechanical properties including compressive strength, elastic modulus and modulus of rupture. Test results show that the compressive strengths and modulus of ruptures of mixtures containing blast furnace slag were equivalent to those of OPC concrete. In addition, the structural capacity of concrete water channel with up to the replacement ratio of blast furnace slag of 45% was greater than the required strength in KS specification.

PHC 파일용 콘크리트 원재료로서 서냉 고로 슬래그 굵은 골재의 활용 가능성 검토

민경산,박용규,윤기원 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

최근 골재 채취는 환경적 규제로 인해 부순골재, 세척사 등의 수급이 어려운 반면 골재의 수요량은 증가하여 원활한 골재 수급이 어려워 다양한 부산물을 이용한 골재 대체 자원으로의 연구가 지속적으로 진행되고 있는 실정이다. 특히, 철강 산업에서 발생되는 다양한 부산물 중 고로 슬래그는 KS F 2544 ‘콘크리트용 고로 슬래그 골재’ 에 콘크리트용 골재로써 활용할 수 있도록 규정하고 있으나, 고로 슬래그 중 서냉 고로 슬래그의 경우 KS 표준에 콘크리트용 굵은 골재로서 활용이 가능하도록 규정되어 있음에도 불구하고 부가가치가 낮고 활용범위가 적은 노반재 등으로 재활용되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서냉 고로 슬래그의 기본적인 물성을 검토하고 미나마타 조약 등과 같이 국내외의 환경 규제가 엄격해짐에 따라 부산물의 활용에 따른 2차적인 환경 피해 가능성에 대한 검토를 실시함으로써 PHC 파일용 굵은 골재로 서냉 고로 슬래그를 활용하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 서냉 고로 슬래그 골재의 기본 물성을 검토한 결과, 물리적 특성으로는 밀도 2.52 g/㎤, F.M 6.45, 흡수율 3.74%, 단위용적질량 1596 ㎏/L, 미분량 5.88 wt%이며, 화학적 특성으로는 CaO 43.8%, S 0.57%, SO₃ 0.24%, FeO 0.34%로 KS F 2544 표준에 적합한 물리/화학적 특성을 나타내었다. 또한, 환경 영향 평가를 위해 수질오염공정시험법과 EPA 7473에 의거하여 실시한 결과 수용성 물질(Mn, Zn, Fe, Se)은 0.00~0.01 ppm, 총수은은 검출이 되지 않았으며, 중금속 함유량 평가를 위해 폐기물공정시험을 통해 6대 중금속(Hg, Pb, As, Cu(VI), Cd, Cu) 함유량 측정시 모든 유해물질은 불검출로 나타났다. 다만, 선행 연구에서 서냉 고로 슬래그 굵은 골재를 사용한 시편에서 고온고압 양생시 팝아웃 현상이 관찰되어 골재 안정성 검토를 위해 서냉 고로 슬래그 골재 5 kg씩 0, 1, 3, 5, 7 일 침수시켜 에이징 처리 후 고온고압(180℃, 10 atm) 양생을 거쳐 골재 파괴를 관찰한 결과, 침수시키지 않은 골재에서 1개의 파괴가 관찰되었고, 그 외에는 나타나지 않았다. 구성 광물 분석을 위해 XRD 분석 결과 대부분 Gehlenite로 이루어져 안정된 광물 구성을 나타내었고, 습식분석을 통한 Free-CaO 분석시 골재 자체에서는 0.08%로 낮게 나타났으나, 골재 표면 미분의 경우 0.14%로 나타나 팝아웃 현상이 골재 자체보다 표면 미분의 영향이 있는 것으로 사료되어 추가적인 검토를 실시중에 있다. 본 연구의 결론으로 서냉고로 슬래그 골재의 물리/화학적 특성은 KS F 2544 표준을 만족하였고 이를 사용함에 따른 환경적 피해도 없을 것으로 판단된다. 다만, 골재 표면의 미분이 다량 함유되어 있어 콘크리트의 배합적인 요인 및 팝아웃 현상의 원인 제거를 위해 표면 세척에 대한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

다공성 생태블록 생산을 위한 고로슬래그 활용 네트워크 구축

한재구,김광렬,윤주열,조경민 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

우리나라는 경제성장에 따른 건설물량의 급증과 치수사업 등으로 골재 부존자원이 급격히 감소되어 이미 강자갈이나 강모래는 거의 고갈되어 있는 실정이며 이를 부순돌, 부순모래, 바다모래, 수입모래 등으로 충당하고 있으나 이러한 골재자원마저도 부존량의 한계가 있을 뿐만 아니라 석산 개발에 따른 훼손 및 바다모래 채취에 따른 바다 생태계 파괴 등을 방지하기 위한 인허가 제한 등의 환경 규제 강화로 생산이나 공급에 어려움이 가중되고 있다. 최근 산업부산물인 고로슬래그 골재를 사용하는 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 일반 강자갈을 사용한 콘크리트에 비해 압축강도는 유사하지만 초기강도는 평균적으로 7일 강도에서 10~20%. 28일에서는 5~10%정도 높으며(고로 슬래그 골재의 형상과 표면상태의 영향) W/C 가 낮아질수록 더 효과적이라고 보고되고 있다. 또한 인장강도는 비슷하고 휨강도는 약간 높고 건조수축은 작으며 동결융해 저항성은 좋은 품질의 쇄석이나 자갈 사용 콘크리트와 동등하다고 한다. 이에 콘크리트용 대체 골재 자원으로써 순환골재에 비해 고로슬래그 골재가 품질이 우수하여 활용 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 현재 수재슬래그의 경우 전량 시멘트 대체재 및 슬래그 파우더 용도로서 시멘트사 및 레미콘사로 판매가 되고 있다. 서냉 고로슬래그는 발생량 대비 약 98%가 성토/도로노반재로 당진 인근지역 산업단지 개발과 도로건설 등에 사용되고, 나머지 약 2%는 콘크리트 2차 제품 골재용으로 전량 활용되고 있는 실정이나 향후 주변의 건설/토목공사의 감소뿐만 아니라 국내 산업경기의 전반적인 위축으로 인한 충분한 수요시장의 확보와 슬래그의 원활한 처리가 어려울 것으로 예상되기 때문에 기존 보다 훨씬 부가가치가 높은 활용처의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 고로슬래그 골재는 골재로써 특별한 문제점이 없어 인근지역에 있어서 골재부족의 완화, 혼합사용에 의한 천연산 골재의 품질개선에 효과적인 장점이 있다. 그러나 생산지가 주 소비 도시와는 거리가 멀어 수송비가 높아진다는 가장 큰 문제점으로 인하여 골재로서의 활용도가 제한적이므로 고로슬래그 골재를 활용한 옥상녹화블록의 특허 및 기술인증 취득, 사업화 성공 등의 충분한 노하우와 경험을 토대로 고로슬래그를 이용하여 다공성 생태블럭 생산에 대한 현장적용 가능성 등을 검증하여 사업화를 할 계획이다. 본 사업을 통해 참여기업에서 발생되는 서냉 고로슬래그 골재를 지역적으로 근접한 주관기관에서 사용하고자 한다. 당사에서 생산하는 다공성 생태블록에 고로슬래그 골재 적용성을 검토함으로써 참여기업은 서냉 고로슬래그 골재의 수요처를 확보하고 동시에 폐기물 처리 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 주관기관은 근거리 및 저가의 골재 활용을 통해 안정적인 골재 수급과 원가절감 효과를 기대할 수 있고, 최종 성과활용 기관으로 참여하는 참여기업은 저가의 제품을 구입하여 공사비용을 저감할 수 있음으로써, 공급처, 수요처, 활용처 모든 참여업체가 WIN-WIN 할 수 있는 네트워크를 구축하는 사업이다.

슬래그부산물을 자극제로 활용한 고활성 고로슬래그 미분말모르타르의 압축강도 발현 특성

이보경,김규용,구경모,신경수 한국건축시공학회 2014 한국건축시공학회지 Vol.14 No.1

건설산업에서는 탄산가스 저감을 위해 산업부산물을다량 활용하는 기술개발을 위한 연구가 이루어지고 있다. 산업부산물 중 특히 고로슬래그 미분말은 잠재수경성에기인하여 장기강도는 우수하나 초기강도가 낮기 때문에많은 양을 대체하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는철강공정 중 용선예비처리 공정에서 발생하는 슬래그부산물을 활용하여 고활성 고로슬래그 미분말을 시험 제조후 고활성 고로슬래그 미분말의 모르타르 압축강도 강도발현 특성을 검토하였다. 또한, 고활성 고로슬래그 미분말 단독으로도 경화가 가능한 특징을 고려해서 2차 콘크리트 제품용 결합재로서 활용 가능성을 검토하고자 배합조건에 따른 콘크리트 제조 및 압축강도 발현특성을 검토하였다. 실험변수로써 슬래그부산물의 분말도, 치환율,양생조건 및 W/B를 설정하였다. 그 결과 슬래그부산물을자극제로 활용한 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르의압축강도 향상을 확인하였으며 고활성 고로슬래그 미분말이 단독으로도 경화가 가능하기 때문에 양생 및 배합조건을 고려하면 고활성 고로슬래그 미분말을 콘크리트 2차제품용 결합재로서 활용 가능할 것으로 판단된다. Recently, many efforts related to the utilization of industrial by-products have been made to reduce carbon dioxide emissions in the construction industry. Of these various efforts, concrete incorporating ground granulated blast furnace slag (BFS) provides many advantages compared to conventional concrete, such as high long-term compressive strength, improved durability and economic benefits because of its latent hydraulic property, and low compressive strength at early curing age. This paper investigates the compressive strength of high-activated ground granulated blast furnace slag blended mortar with slag by-product S type(SBP-S). The results of the experiment revealed that incorporating high-activated ground granulated blast furnace slag would affect the compressive strength of mortar. Itwas found that increasing the Blaine fineness and replacement ratio of slag by-product S type shows highcompressive strength of mortar at early curing age because of its high SiO2 and CaO contents in the slag. It is confirmed that an increase of curing age does not affect the compressive strength of mortar made with slagby-product S type at a high curing temperature. Moreover, it is possible to develop and design concrete manufactured with high-activated ground granulated blast furnace slag as binder considering the acceleration curing conditions and mix proportions.

고로슬래그 인공토양의 상추 생육 평가

이지은 ( Ji-eun Lee ),남성현 ( Sung Hyeon Nam ),이준규 ( Jun Gyu Lee ),정재영 ( Jae Young Jung ),김혁수 ( Hyuck-soo Kim ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0

고로슬래그는 철 생산을 위해 고로에서 암석을 녹인 후 발생하는 부산물 중 급속도로 냉각된 비정질의 슬래그를 지칭하며, 제철 산업의 발전에 따라 그 발생량은 점차 증가하고 있다. 현재까지 고로슬래그는 규산질 비료, 시멘트 원료, 성토 및 도로용 골재 등으로 활용되었는데, 최근 고로슬래그는 규소, 칼슘 성분을 기반으로 CO₂를 포집할 수 있다는 가능성이 제시되고 있다. 따라서 본 연구는 고로슬래그를 대기 중의 이산화탄소를 다량 포집할 수 있는 인공토양의 원료로 선택하여 새로운 재활용 방안으로 활용하고자 수행되었다. 고로슬래그의 이화학성 분석 결과, CaO와 SiO₂가 전체 성분 중 약 77%를 차지하였으며, pH 및 모래 입자 크기(>0.05 mm) 분포 함량이 높았다. 국토교통부 조경설계기준에 따라 점토 함량과 pH 조절을 위해 점토광물 중 pH 3.5 규조토를 혼합하여 상급 수준으로 하였으며, 식물체에 유기물을 공급을 위해 탄소 중립 소재인 바이오차와 피트모스를 1:1(W/W)로 혼합하여 총 무게의 10%를 혼합하였다. 상추 생장 시험을 위해 일반 토양 처리구, 상토 처리구, 인공토양 처리구로 하여 시험을 수행하였다. 인공토양의 이화학성 및 상추 생육을 분석한 결과, 이화학성은 상급으로 조경설계기준에 부합하였으며, 인공토양 처리구와 상토 처리구의 생중량 및 건물중이 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 상추의 엽록소 함량과 엽각 측정 결과, 인공토양 처리구에서 가장 높은 것으로 나타났다. 이는 고로슬래그에 포함된 규산이 식물체를 직립시켜 광합성 효율이 증진된 것으로 판단된다. 결과적으로 고로슬래그를 혼합한 인공토양은 작물 생산에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단되며, 다양한 환경 분야에 탄소중립을 목적으로 활용 가능할 것으로 판단된다.

고로슬래그 미분말 치환율에 따른 콘크리트의 단열온도상승 평가

김주형,이도헌,정상화,Kim, Joo Hyung,Lee, Do Heun,Jung, Sang Hwa 한국건설순환자원학회 2013 한국건설순환자원학회지 Vol.8 No.1

최근 친환경 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 산업부산물인 고로슬래그 사용이 확대되고 있으며, 이에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 고로슬래그는 콘크리트 내부의 치밀화를 통해 내구성 향상에 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 물-결합재비별 다양한 고로슬래그 치환에 따른 단열온도상승시험을 통해 고로슬래그 사용 콘크리트의 발열 및 수화 특성을 알아보려 한다. 콘크리트 배합은 물-결합재비를 각각 0.35, 0.45 0.55 3종류로 하였으며, 치환율은 변수별로 0, 15, 30, 45%를 하여 영향 특성을 파악하기 위한 배합을 선정하였으며, 압축강도 및 단열온도 상승시험을 진행을 실시하였다. 또한, 실험결과를 통해 콘크리트 표준시방서에 있는 단열온도상승식의 회귀분석 계수를 제시하였으며, 고로슬래그 치환율에 영향을 분석하였다. 실험결과에 따르면 압축강도는 고로슬래그 치환율이 높아질수록 약간의 저하 혹은 동등의 결과를 나타내었으며, 단열온도상승시험은 고로슬래그 치환율이 높아질수록 최종온도상승값은 저하하였으며, 회귀분석을 통해 상승계수값도 저하함을 확인할 수 있었다. 추후 좀 더 다양한 고로슬래그 치환율 및 결합재에 따른 단열온도상승식을 제시하는 연구가 필요할 것으로 판단된다. Recently, the interest is increasing about the eco-friendly concrete. Accordingly, the blast furnace slag(BFS), a by-product of industry is known for improving the durability through compaction in concrete and is expanding the use. The research about BFS in concrete be accomplished frequently. In this study, we should know the hydration characteristic of BFS concrete the through the adiabatic temperature rise test due to the replacement of a variety of BFS. In addition, we produced the regression analysis factors through the test result and analyzied the effect for the replacement of BFS. According to test results, the compressive strength showed a slight degradation or equal and the the adiabatic temperature rise figure and rising factors are went down for rising replacment of BFS. In the future, the study about the adiabatic temperature rise equation for the various replacement of BFS and binder is considered necessary.

생산지별 고로슬래그미분말이 굳지 않은 모르타르의 레올로지 성질에 미치는 영향

정재호,윤승조,이건철,이건영,김우재 대한건축학회지회연합회 2014 대한건축학회연합논문집 Vol.16 No.6

최근 건축 구조물에서 고성능 콘크리트가 필수적으로 사용되고 있다. 고성능 콘크리트에는 수화열 감소, 장기강도 증진 등의 특징으로 고로슬래그미분말이 사용되고 있다. 본 연구에서는 고로슬래그미분말 생산지에 따른 품질이 굳지 않은 콘크리트의 유동성에 어떠한 영향을 미치는지 레올로지 관점에서 정량적으로 검토하였다. 고로슬래그미분말은 국내 대형 철강 생산 공장에서 발생하는 3가지의 고로슬래그를 이용하였다. 실험결과 고로슬래그미분말은 치환율이 높을수록 유동성능을 현저히 높여준다는 것을 알 수 있었지만, 생산지별 분말도의 차이는 크게 나지 않아 유동성능에는 차이가 미비한 것으로 나타났다. Recently, high-performance concrete has been used for building structure. Thanks to the reduced heat of hydration, and increased long-term strength, blast furnace slag is used for high-performance concrete. In this research, in aspect of rheology, influence of different sources of blast furnace slag on fluidity fresh state mortar was quantitatively assessed. The blast furnace slags used in this research were obtained from three different sources of domestic iron plants. For the results, as the replaced rate of blast furnace slag was increased, workability of fresh state mortar was increased while there is no significant difference between different blast furnace slags from various sources because of the similar particle sizes for blast furnace slags.

산업폐기물을 활용한 탄소 포집용 알칼리 흡수제의 이산화탄소 흡수 특성 평가

조현지,안해영,송지현 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

최근들어 화력발전소나 철강 산업에서 발생하는 산업폐기물의 재활용 방법 및 사용처에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 기존의 산업폐기물 처리 방법으로는 해안 및 육상 매립으로서 매립지 확보에 어려움이 있고, 매립시 발생하는 침출수 및 분진에 의한 2차적인 환경적 문제가 발생하는 단점이 있다. 이에 산업폐기물을 자원으로써 재활용하려는 방안에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 국내외에서 화력 발전소에서 대량으로 발생하는 플라이애쉬나 철강 산업에서 발생하는 고로슬래그와 같은 폐기물을 주로 활용되는 시멘트를 대신할 수 있는 재료로써 적용하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 이는 최근에 국제적으로 주목을 받고 있는 이산화탄소 방출량을 감소하기 위한 방안 중 하나로 주목받고 있다. 일반적으로 1 ton의 시멘트를 생산할 때 0.8 ton의 이산화탄소가 발생하는 것으로 알려져 있다. 현재 발생하는 석탄회 중 58% 정도를 시멘트 대체물 혹은 콘크리트용 혼화재 등으로 재활용하고 있고, 고로슬래그의 경우는 발생하는 양의 대부분을 재활용하고 있다. 본 연구에서는 활성화시킨 산업폐기물을 적용한 알칼리 흡수제의 탄소 흡수 특성을 확인하였으며, 압축강도를 측정하여 실제 시멘트 대체용으로 활용 가능성을 확보하고자 하였다. 콘크리트 제조 시에 첨가되는 시멘트를 고로슬래그 및 플라이애쉬로 대체함으로써, 시멘트 사용량 저감을 통해 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄이고, 활성화시킨 고로슬래그를 활용하여 직접적으로 이산화탄소를 포집하였다. 탄소 포집용 알칼리 흡수제를 제작함에 있어 시멘트의 역할을 하는 바인더로 고로슬래그 및 플라이애쉬를 적용하였고, 바인더의 수경성 확보를 위해 필요한 활성화제로 수산화칼슘 및 규산나트륨을 투입하였다. 바인더와 활성화제, 증류수를 투입하여 혼합한 알칼리 흡수제는 질소 충진한 항온 챔버에서 24시간 동안 보관하였다. 제조된 알칼리 시멘트의 이산화탄소 흡수 특성은 실험실 규모의 column test를 통해 흡수 실험을 진행하였고, 각 흡수제별로 이산화탄소 흡수량을 산정하여 비교하였다. 또한 시멘트 대체용으로 추후 건설재료로써의 활용가능성을 확인하기 위해 압축강도를 측정하여 대조군인 시멘트를 활용한 시료의 압축강도와 비교하였다. 흡수제별 이산화탄소 흡수량은 플라이애쉬를 활용한 알칼리 흡수제의 경우 43.9 mg-CO₂/kg-흡수제 이상, 고로슬래그의 경우는 51.5 mg-CO₂/kg-흡수제로 고로슬래그를 활용한 알칼리 흡수제의 이산화탄소 흡착능이 15% 높았고, 대조군인 시멘트를 활용한 시료의 경우 4.3 mg-CO₂/kg-흡수제로 흡수가 거의 진행되지 않았다. 추후 건설재료로써의 활용 가능성을 확보하기 위한 압축 강도 실험 결과 플라이애쉬의 경우 10.2 MPa, 고로슬래그의 경우 13.9 MPa의 압축강도를 나타내었다. 본 연구결과 고로슬래그 및 플라이애쉬는 이산화탄소 흡수제 및 시멘트 대체재로써도 활용이 가능할 것으로 사료된다.