본 연구는 시멘트 산업에서 발생하는 이산화탄소 배출량 감축과 시멘트 공장이나 화력발전소와 같은 산업시설 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고, 이를 저장 및 활용하여 부가가치가 높은 자원 전환을 목적으로 한다. 기존의 보통 포틀랜드 시멘트는 수화반응을 통해 경화하는 특징인 반면, 본 연구에서 이산화탄소와 반응하여 탄산염 광물화로 전환하는 시멘트 개발을 위한 기초적인 연구가 진행되고 있다.
Wollastonite는 대표적인 이산화탄소 반응경화 물질로서 이산화탄소와 직접적으로 반응하여 탄산칼슘과 실리카겔을 형성한다. 따라서 이는 의심의 여지 없이 이산화탄소 저장 및 활용에 사용될 수 있는 핵심적인 기술이다. 본 연구에서는 실리카 원료로서 고가의 실리카퓸을 대체하기 위해 모래와 폐유리를 사용하여 실험해 보았다.
화력발전소에서 발생하는 석탄회의 경우 콘크리트용 혼합재 용도 이외 잔재물은 대부분 폐기/매립되고 있는 실정이다. 매립되고 있는 석탄회도 시멘트용 원료로 대체 사용이 가능하나, 해수접촉에 의한 염소함량 및 수분 제어가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 매립 석탄회의 시멘트 원료 활용을 위한 제반 공정 기술개발을 추진 중에 있다.
시멘트 산업은 많은 양의 CO2를 배출하며, 60~65%는 원료 소성과정에서 발생한다. 따라서, 석회석을 대체하여 비탄산염 원료를 사용하면 시멘트 산업의 CO2를 감축할 수 있다. 본 연구에서는 3종류 철강슬래그의 화학성분 및 피분쇄성을 평가하였으며, 저열시멘트 생산에 적용하는 것을 검토할 예정이다.
기후 문제의 심각성이 대두되면서 탄소중립에 세계적인 관심이 커지고 있다. 석회석 미분말은 충전재로써 시멘트 혼합재로 사용할 경우 긍정적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 석회석 미분말 혼합재의 화학특성이 모르타르 플로우와 압축강도에 미치는 영향을 평가하려고 한다. 결과적으로 모든 석회석 종류와 치환량 수준에서 OPC 수준의 강도보다 저하하는 경향을 나타내었지만 석회석 혼합재를 사용할 경우 유동성이 향상되는 것을 확인하였다. 추후 석회석 시멘트의 단위수량 저감 효과를 이용해 강도 저하를 개선하는 연구를 진행할 계획이다.
본 연구는 비탄산염 순환자원을 원료로 활용하여 석회석 사용량을 최소화할 수 있는 저열 시멘트 제조기술 개발을 위하여 일반 포틀랜드 시멘트(OPC)와 시중의 저열 포틀랜드 시멘트(LHC)의 물성을 비교하여 차이를 분석하기 위하여 모르타르를 배합비에 차이를 두고, 슬럼프, 강도, 내구성, 단열 특성 등의 물성평가를 실시하여 검토를 진행하고 있다.