석탄 바닥재를 이용한 인공경량골재의 제조 및 경량 콘크리트에 적용

김강덕,강승구,Kim, Kang-Duk,Kang, Seung-Gu 한국결정성장학회 2008 한국결정성장학회지 Vol.18 No.5

The artificial lightweight aggregate (ALA) was manufactured in a rotary kiln at $1125^{\circ}C$ using green body formed by pelletizing the batch powder composing of coal bottom ash (CBA) produced from power plant, clay and dredged soil (DS). The TCLP (Toxicity characteristic leaching procedure) results showed that the dissolution concentration of heavy metal ions of ALA fabricated in this study was below the limitation defined by the enforcement regulations of wastes management law in Korea. The ALA containing 60$\sim$70 wt% CBA had a bulk density of 1.45$\sim$1.49 and a water absorption of 17.2$\sim$18.5 %. The impact values for oven-dry state and saturated-surface dry state of ALA were 27.4$\pm$1.3 and 23.4$\pm$2.6 % respectively. The 28-days compressive strength of concrete made with various ALA was $22.7\sim27.8 N/mm^2$. The slump of concrete with ALA containing CBA 60 and 70 wt% were 7.9 and 14.3 cm respectively. The unit weight of concrete made with any ALA fabricated in this study was satisfied with the standard specifications of lightweight concrete for the civil engineering and construction presented by Korea as below $1.84 ton/m^3$. 화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재(Coal bottom ash)를 준설토(Dredged soil) 및 적점토(Clay)와 혼합하여 조립기(Pelletizer)로 성형 후, 이를 로타리 킬른에서 $1125^{\circ}C$에서 소성하여 인공경량골재를 제조였다. 제조된 인공경량골재에 대한 중금속 용출 실험(TCLP) 결과, 폐기물 관리법 시행규칙의 중금속 검출량 기준치 이하로 나타났다. 바닥재가 60$\sim$70 wt% 첨가된 인공경량골재는 부피비중 1.45$\sim$1.49, 흡수율 17.2$\sim$18.5%의 값을 나타냈으며, 골재충격시험결과 건조 상태와 표건 상태의 충격값이 각각 27.4$\pm$1.3 및 23.4$\pm$2.6%를 나타내었다. 인공경량골재를 이용하여 제조된 콘크리트 공시체의 28일 압축강도는 첨가된 골재종류에 따라 $22.7\sim27.8 N/mm^2$ 이었다. 바닥재가 60 및 70% 첨가된 골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프 값은 각각 7.9와 14.3 cm를 나타내었고, 단위용적질량은 골재조성에 상관없이 $1.84 ton/m^3$ 이하를 나타내어 토목 건축공사 표준시방서에 제시된 경량콘크리트 특성을 만족하였다.

자력선별법을 이용한 화력 발전소 매립회의 지오폴리머 원료화 연구

김강덕,Kim, Kangduk 한국결정성장학회 2017 한국결정성장학회지 Vol.27 No.5

화력발전소에서 발생되는 매립회의 지오폴리머 원료화를 위하여 자력선별 공정을 이용하여 자성체와 비자성체로 분리하였으며, 매립회의 입도 및 자석의 세기에 따른 미연탄소의 선별 특성을 관찰하였다. 3000 G 자석을 이용한 세립(0.15~0.84 mm)과 조립(0.84~2.4 mm) 매립회의 자력선별 결과, 매립회는 입도에 상관없이 비자성체의 무게분율과 강열감량이 자성체보다 높게 나타났으며, 세립 매립회의 경우 자석의 세기를 3000 G에서 10000 G로 증가시키면, 약한 자성을 띠는 물질들도 자성체로 분리됨에 따라 자성체의 무게 분율이 급격히 증가되면서 낮은 강열감량에도 불구하고 전체 강열감량의 32.6 wt%의 66.9 %(22.8 wt%)를 차지하였다. 자력 선별된 조립 매립회로 제조된 지오폴리머의 재령일별 압축강도 측정결과, 미연탄이 적게 포함된 자성체로 제조된 지오폴리머의 압축강도가 20 MPa를 나타내었다. Using a magnetic separation process, pond ash generated in thermoelectric power plants was separated into magnetic materials and nonmagnetic materials in order to make it into a raw material of geopolymers and unburned carbon; screening characteristics according to the particle sizes and magnet strength levels of the pond ash were observed. Based on the results of magnetic separation into fine particle (0.15~0.84 mm) and rough particle (0.84~2.4 mm) pond ash using 3000 G magnets, the weight fraction and ignition loss of nonmagnetic materials were found to be higher than those of magnetic materials, regardless of the particle size. In the case of fine particle pond ash, when the magnet strength was increased from 3000 G to 10000 G, even those materials that were weakly magnetic were separated into magnetic materials, leading to drastic increases in the weight fraction of magnetic materials, such that the ignition loss accounted for 66.9 % (22.8 wt%) of the entire ignition loss of 32.6 wt%, despite of the low ignition loss. Based on the results of measurement of the compressive strength levels of geopolymers made of magnetic-separated rough particle pond ash, the compressive strength of geopolymers made of magnetic materials containing small amounts of unburned carbon was found to be 20 MPa.

SnO₂가 코팅된 ZnS:Ag의 형광특성에 미치는 열처리온도의 영향

김강덕,강승구 경기대학교연구교류처 1998 산업기술종합연구소 논문집 Vol.16 No.-

鎖의 圖式을 이용한 Noetherian Module의 정리들에 대한 또다른 증명

김강덕 圓光大學校大學院 1982 學位論叢 Vol.8-2 No.-

單位元을 갖는 可換環R上외 加群이 그의 部分加群들에 對하여 또는 R이 이데랄들에 對하여 昇鎖律 또는 降鎖律을 滿足할때 鎖외 圖式을 利用하여 그와 關聯뒨 몇가지 定理들을 考寮한바 그 主要定理는: 1. Let 0→L→M→K→0 be an exact sequence of R-modules. Then M is Noetherian resp. Artiiuan if and only if L and K are both Noetherian resp. Artinian. 2. Let N₁,…, Ns be submodules of an R-moduleM. Then M/(N₁∩…∩N₁) is Noetherian reap. Artinian on submodules if M/N_(i), is Noetherian resp. Artinianon submodules. 3. R is a Noetherian ring if and only if every submodule of the finitelygenerated R-module M is finitely generated. 4. An R-module M has a composition series if and only if M is both Noetherian and Artinian. 5. Let C be a submodule of an R-module. Then there exists a composition series from B to C if and only if B/C is both Noetherian and Artinian.

직화소성법으로 제조된 인공골재의 특성 분석

김강덕,강승구,Kim, Kang-Duk,Kang, Seun-Ggu 한국결정성장학회 2011 韓國結晶成長學會誌 Vol.21 No.1

The bulk density, water absorption and microstructure of the artificial aggregates were controlled as a function of sintering temperature (1100 and $1200^{\circ}C$) and time (10~60 min) in the fabrication process of the artificial aggregates by the direct sintering process using dredged soil, the inorganic wastes. Also, the physical properties of the artificial aggregates fabricated according to the different sintering methods such as the direct sintering method used in this study and the increasing temperature sintering method used in the previous report, were compared and analysed. The bulk density of aggregates sintered at $1200^{\circ}C$ by the direct sintering method showed below 1.0, and the thickness of a shell and the pore size of the black core were increased with sintering temperature. Also, in the same sintering temperature, the area of black core was decreased, the thickness of shell was increased and the water absorption was decreased with sintering time. The black core of artificial aggregates of bulk density below 1.0 had the similar microstructure, regardless of sintering methods. In contrast, the shell of aggregates fabricated by the increasing temperature sintering method showed more dense microstructure than that by direct sintering method, hence the water absorption of aggregate sintered using direct sintering was relatively high. Thus, the direct sintering method is suitable for fabrication of artificial aggregates in ceramic carriers or absorbents applications. 무기성 폐기물인 준설토를 원료로 인공골재를 제조함에 있어, 직화소성법을 이용하여 소성온도(1100 및 $1200^{\circ}C$)와 시간(10~60 min)을 변수로 하여 인공골재의 부피비중, 흡수율 그리고 미세구조를 제어하였다. 또한 직화소성과 기존에 발표된 승온소성의 방법 차이에 따른 인공골재의 물성을 비교 분석하였다. 직화소성 시, 소성온도가 $1100^{\circ}C$에서 $1200^{\circ}C$로 증가하면, 껍질의 두께가 증가함과 동시에 블랙 코어 부분의 기공크기가 증가하면서 골재의 부피비중이 1.0 이하를 나타내었다. 또한 같은 소성온도에서 소성시간이 증가할수록 블랙코어의 단면적이 감소하고, 껍질의 두께가 증가하면서 흡수율이 감소하였다. 부피비중 1.0 이하의 인공골재는 직화소성이나 승온소성으로 제조된 경우 모두 블랙 코어부분의 미세구조가 서로 비슷한 경향을 나타내었다. 반면, 껍질(shell)의 미세구조는 승온소성된 경우에 더 치밀한 구조를 나타냈으며, 따라서 직화소성된 골재의 흡수율이 상대적으로 높았다. 이로서 직화소성법은 세라믹 담체 또는 흡착제등에 적용될 인공골재 제조에 적합한 방법임을 알 수 있었다.

폐톱밥을 이용한 다공성 세라믹 담체 제조 및 특성평가

김강덕,김유택,이기강,김정환,강승구 한국폐기물자원순환학회 2010 한국폐기물자원순환학회지 Vol.27 No.2

석탄(石炭) 바닥재와 준설토(浚渫土)를 이용한 다공성(多孔性) 소결체(燒結體)의 제조 및 특성 평가

김강덕,강승구,Kim, Kang-Duk,Kang, Seung-Gu 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.1

화력발전소에서 배출되는 바닥재와 준설토를 70:30(wt%)로 혼합하고 이를 $6{\pm}2mm$ 크기 구형으로 성형 및 로터리 킬른에서 $1125^{\circ}C$/15 min으로 소성한 뒤, 그 물리적 특성을 평가함으로써 오염 토양을 복원하는데 사용되는 흡착제로의 적용 가능성을 분석하였다. 제조된 소결체(BD)는 100 ${\mu}m$ 이상의 거대 기공 및 10 ${\mu}m$ 이하의 미세기공을 모두 가지고 있었으며, 비표면적, 기공율 그리고 공극율은 각각 $12.0m^2/g$, 30.1%그리고 38.2%이었다. BD 소결체를 한번 분쇄한 시편(BD-C)은 종횡비$\fallingdotseq$2의 부정형이었으나, 부피비중 및 기공크기 분포는 BD와 비슷한 값을 나타내었다. 한편 BD-C 시편의 비표면적, 기공율 그리고 공극율은 BD에 비해 더 우수한 값을 나타내었는데 이는 내부에 존재하던 폐기공(closed pores)이 분쇄과정에서 개기공(open pores)으로 변환되면서 겉보기 부피가 감소했기 때문이다. 제조된 소결체의 영 전하점(IEP)는 약 pH=5이었고 따라서 미생물을 소결체에 결합시킬 때 반응용액의 최적 pH를 알 수 있었다. 본 연구에서 제조된 소결체는 오염 토양 복원에 사용되는 흡착제로의 적용이 가능하며, 더구나 측정된 데이터를 이용하여 BD와 BD-C를 적절한 비율로 혼합하면 적용 상황에 따라 다른 공극율, 기공율 등의 요구 조건을 최적으로 맞출 수 있을 것으로 기대된다. The spheric sintered body with $6{\pm}2mm$ diameter was manufactured in a rotary kiln at $1125^{\circ}C$/15 min using green body formed by pelletizing the batch powder composing of coal bottom ash produced from power plant and dredged soil by 70:30, wt%. And the physical properties of sintered body (BD) were analyzed to confirm the possibility for applying to an absorbent to restore a contaminated soil. The sintered body had a giant pore above 100 ${\mu}m$ and a fine pore below 10 ${\mu}m$, and bulk density was 1.4. Also its specific surface area, porosity and void proportion were $12.0m^2/g$, 30.1% and 38.2% respectively. The crushed body (BD-C), produced by crushing a BD specimen into an irregular shape with a aspect ratio of about 2, was similar to BD specimen at bulk density and pore size distribution. But it had superior values of specific surface area, porosity and void proportion compared with BD specimen owing to a decreased apparent volume due to conversion of closed pore existed at interior of BD to open pore during a crushing process. The IEP of sintered body occurred at about pH=5, so the optimum pH condition of reacting aqueous solution could be known before bonding a microbe to the sintered body. Hence, the optimum void proportion and porosity of an absorbent can be obtained by appropriate mixing a BD with BD-C from the base data calculated in this study.

발전소 매립회를 이용한 인공경량골재의 제조

김강덕,김정환,김유택,강승구,이기강,Kim, Kang-Duk,Kim, Jung-Hwan,Kim, Yoo-Taek,Kang, Seung-Gu,Lee, Ki-Gang 한국세라믹학회 2010 한국세라믹학회지 Vol.47 No.6

In this paper, the properties of reclaimed ash(RA) from various domestic thermal power plants(S, D and H) were analyzed, and the possibility of fabricating the artificial lightweight aggregate(ALA) using RA was studied. The chemical compositions of RA are similar to the clay, but it had higher concentrations of alkali earth metal oxides(CaO, MgO) and unburned-carbon. The TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure) results showed that the dissolution concentrations of heavy metal ions of RA were below the limitation defined by the enforcement regulation of wastes management law in Korea. The results of IC analysis showed that leaching concentration of $Cl^-$ ion was 124 ppm for RA of HN and ${SO_4}^{2-}$ ion was leached a few hundreds ppm for all RA in this study. The ALAs with various mass ratio of clay to reclaimed ash(RA:Clay = 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7) were sintered with a electric muffle furnace at the temperature of $1050{\sim}1200^{\circ}C$. The specific gravity and water absorption(%) of the sintered ALAs were 1.1~1.8 and 10~30% respectively. The ALA sintered in the rotary kiln at $1125^{\circ}C$ showed a bulk density of 1.7 and water absorption of 15.2%.

석탄 저회로 제조한 인공토양의 기능성 건설재 적용 가능성

김강덕,이영생,Kim, Kangduk,Lee, Yeongsaeng 한국세라믹학회 2014 한국세라믹학회지 Vol.51 No.4

To recycle coal bottom ash(denoted here as CBA) generated from thermal power plants as a functional construction material, artificial soil(denoted as AS) containing CBA with dredged soil(denoted as DS) at a ratio(wt%) of 70 : 30 was manufactured by means of material engineering with sintering in a rotary kiln at $1125^{\circ}C$ using a green body formed via extrusion processing. The properties of the soil mechanics of the AS and the as-received CBA were analyzed and compared. Compaction testing results determined an optimum moisture content of the AS and CBA at 18%. During these tests, the maximum dry unit weights of the materials were similar, at 1.57 and 1.58 $t/m^3$, respectively. The compressive strength levels of the AS and CBA concrete specimens were 5.1 and 5.4 $t/m^3$, respectively, both of which increased after materials engineering processing. In a consolidation test, the compression index of the AS and CBA was found to be $0.114{\pm}0.001$ in both cases. The values were similar regardless of the materials engineering processes, but during the consolidation of AS, its coefficient was higher than that of the CBA materials.

석탄바닥재-적점토계 인공골재의 특성평가

김강덕,강승구,Kim, Kangduk,Kang, Seunggu 한국결정성장학회 2012 韓國結晶成長學會誌 Vol.22 No.6

화력발전소에서 발생되는 석탄 바닥재(이하 바닥재로 칭함)를 재활용하기 위하여 이를 적점토와 혼합, 소성하여 인공골재를 제조함에 있어, 바닥재의 입도와 배합비를 실험변수로 하여 인공골재의 특성을 제어하였다. 채취된 바닥재는 2 mm 이상의 입자들이 38 wt% 존재하는 거친 입도를 나타내었으며, 미연탄 덩어리들과 다공성 슬래그들이 혼재하였으나, 이를 체가름 및 분쇄공정을 통하여 세립(100 ${\mu}m$ 이하) 및 조립(2 mm 이하) 입도를 갖는 2가지 바닥재로 분리하였다. $1100{\sim}1200^{\circ}C$의 조건에서 직화 소성된 인공골재의 물성 측정 결과, 세립 바닥재로 제조된 인공골재는 조립 바닥재로 제조된 경우보다 높은 부피비중과 낮은 흡수율을 나타내었다. 또한 조립 바닥재로 제조된 인공 골재는 내부에 다공성 슬래그와 미연탄 덩어리로 인해 불균일하고 치밀하지 못한 구조를 나타낸 반면, 세립 바닥재로 제조된 인공골재는 상대적으로 치밀하고 균일하였다. 본 연구를 통해 바닥재의 입도 및 조성변화를 통해 인공골재의 비중 및 흡수율을 각각 1.2~1.7 및 13~21 % 범위로 제어할 수 있음을 확인하였고, 따라서 바닥재 인공골재는 향후 건축/토목 등의 재료로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. In order to recycle the coal bottom ashes (denoted as BA) produced from a thermal power plant, the artificial aggregates (denoted as AAs) containing BA and red clay were manufactured, and the physical properties of AAs were studied as a function of particle size of BA and batch compositions. As-received BA had 38 wt% coarse particles of above 2 mm and many unburned carbon mass and porous slag particles were co-existed. So the two particle sizes of BA, the fine (< 100 ${\mu}m$) and coarse (< 2 mm), were prepared by milling and screening process. The AAs containing fine BA sintered at $1100{\sim}1200^{\circ}C$ had the higher bulk density and lower water absorption compared to the specimen made of coarse BA. The inside core of AAs manufactured by using coarse BA showed nonuniform and porous microstructure, while the AAs made of fine BA had a uniform and dense microstructure. In this research, the AAs containing BA and red clay with various bulk density (1.2~1.7) and water absorption (13~21 %) could be manufactured by controlling the particle size of BA and batch compositions, so the AAs of various physical properties could be applied to the wide fields such as construction/building materials in near future.