산 침지법을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 알칼리 용출특성 저감

국문 초록 (Abstract)

국내 건설폐기물 발생량과 이의 처리비용은 매년 증가 추세에 있다. 건설폐기물중 60%를 차지하는 폐콘크리트는 파쇄, 선별 등 중간처리를 거쳐 순환골재로 생산, 재활용되나, 순환골재의 60% 이상이 성･복토용으로 단순 재활용되고 있어, 다양한 고부가가치로의 재활용 방안 연구가 요구된다. 현재까지 순환골재의 물리･구조적 특성을 활용하는 방안으로 도로기층용이나 콘크리트용 골재로 재활용 하는 방안이 연구되고 고품질 순환골재 제조 방법으로 가열방법, 코팅방법, 산처리방법 등이 시도되었다. 또 순환골재의 화학적 특성을 이용하는 방법으로 산성수 중화 및 중금속 흡착에 관한 연구도 보고되었다. 그러나, 순환골재는 사용 용도나 환경에 따라 알칼리 용출 등 환경에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 재활용 기술개발에 선행하여 순환골재의 화학적 특성이 환경에 미치는 영향을 규명하고, 이에 따른 품질기준 마련과 영향 저감을 위한 기술개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 페콘크리트 순환골재를 대상으로 알칼리 용출특성과 산성중화능력 등 순환골재의 화학적 특성을 규명하고 환경에 미치는 영향 정도를 예측하며, 여러 가지 산으로 침지법을 이용하여 이의 저감방안을 모색함으로써, 순환골재의 고부가가치 재활용을 위한 기술 개발과 사용 용도에 맞는 품질 기준 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 폐콘크리트 순환골재는 D사에서 25 mm 이하로 도로보조기층용 순환골재 기준에 맞게 생산한 것을 입도별로 세분하여 실험하였고, 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 알칼리 용츨 특성 조사를 위해, 순환골재 구성 화학성분을 XRF로 분석하였고, 물과 접촉하여 발생하는 수산화기 농도를 측정하였다. 또한 적정법으로 알칼리도를 측정하였으며, 순환골재에서 용출되는 알칼리 성분을 산을 연속적으로 투입하여 중화하면서 소비된 산의 양으로 산 중화능력을 직접 측정하였다. 순환골재의 중금속 용출특성은 폐기물공정시험방법(KLT)과 EPA의 폐기물 용출시험방법(TCLP)에 따라 비교 실험하였다. 이를 바탕으로 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 순환골재 크기별로 황산, 질산, 아세트산 등 여러 가지 산용액에 산의 농도(0.2 N, 2 N)와 접촉시간(12 hr, 48 hr)을 달리하면서 침지 처리하여 순환골재에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화함으로써 알칼리용출량 저감 효과를 분석하였다. 연구결과 순환골재 구성성분중 알칼리 용출 특성과 관련이 큰 CaO 성분은 순환골재 크기가 작을수록 함량이 높았으며, 대체로 25.3 ~ 50.4% 범위였다. 순환골재를 증류수와 접촉시키면 pH가 빠르게 상승하며, 순환골재에서 용출되는 알칼리도 유발물질은 대부분 수산화물(OH-)에서 기인하였다. 순환골재의 산성중화능력은 연속식 반응기에서 누적 발생 총알칼리도를 측정하는 방법에 비해 회분식 반응기에서 알칼리도를 중화하는데 소요되는 산의 양을 측정하는 방법이 순환골재에서 용출되는 알칼리 양이 더 높게 평가되었으며, 단위 질량(g)당 발생하는 알칼리도는 최대 90.83 mg 정도였다. 중금속 용출은 TCLP법이 더 높은 용출농도를 나타내었고, 입경이 작을수록 용출 농도가 대체로 높았으나 유해폐기물 기준에는 미치지 못하였다. 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 2 N의 황산 혹은 질산에서 12시간 이상 전처리한 경우, 알칼리 용출량을 61.3 ~ 82.3%까지 저감시킬 수 있었다.