• 자원리싸이클링
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• 제28권4호
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• pp.15-22
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• 2019

석탄재는 석탄 연소 시 발생하는 것으로 포집 방법에 따라 비산재와 바닥재로 나눌 수 있다. 비산재와 바닥재는 특성에 따라 다양한 용도로 재활용이 가능하다. 호주는 세계에서 네 번째로 석탄을 생산하는 국가이며 석탄재를 시멘트, 콘크리트, 광산 채움재, 농업용 토양 개량제 등으로 활용하고 있다. 비산재는 시멘트, 콘크리트용 보충제로 사용하면 시멘트의 강도와 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 광산 채움재로 석탄재를 활용하면 지반을 안정화시킬 수 있으며 석탄재의 다량 처리가 가능하다. 석탄재는 주로 알카리성이므로 광산 채움재로 사용 시 산성광산배수를 중화시킬 수 있다. 또한, 토양 개량제로 사용하면 산도 개선 효과를 얻을 수 있으며 토양의 물리적 특성 개선이나 식물에 필요한 원소를 공급할 수 있다. 호주 비산재는 식물 독성에 영향을 미치는 미량 원소 함량이 낮으며, 방사성 원소 함량도 토양 배경 농도 범위 내에 존재하기 때문에 재활용 가능성은 더 확대될 것이다. 석탄재의 특성은 연소에 사용한 석탄의 특성과 관련이 있으며 한국은 호주에서 석탄을 수입하기 때문에 한국의 석탄재도 다양한 용도로 재활용이 가능할 것이다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.58-65
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• 2014

본 연구에서는 국내 4개 화력발전소에서 발생되는 석탄 바닥재를 이용하여 유황 고형화 성형물을 제작하였으며, 이를 이용하여 산업용 건자재 제조를 위한 실용적 데이터에 대하여 고찰하였다. 이러한 유황 고형화 성형물 제조를 위하여, 일축 스크류 형태의 연속식 혼합기를 사용하였다. 또한, 혼합기의 운전 특성으로 인하여, 1.2 mm 이하의 잔골재로서 석탄 바닥재가 사용되었다. 15, 20, 25, 30 wt%의 다양한 유황 농도의 성형물을 제조되었을 때, 압축강도 특성이 분석 되었다. 그리고 높은 생석회 함량의 석탄 바닥재가 사용되었을 때, 시제품에서 균열이 발생하였고 침투액의 pH가 12 이상을 나타내었다. 이러한 실험 결과들은 석탄 바닥재의 재활용 기술에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국잔디학회:학술대회논문집
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• 한국잔디학회 2011년도 제24차 정기총회 및 학술발표회
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• pp.25-32
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• 2011

본 연구는 화력발전의 부산물로 발생하는 석탄바닥재가 골프장 사질 토양의 개량재로 사용 적합한지를 평가하기 위해 수행되었으며, 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 석탄바닥재의 화학성을 분석한 결과 총질소 0.34%, 가용성 인산 $52mgL^{-1}$, 치환성 칼륨 $51mgL^{-1}$ 뿐만 아니라 소량의 치환성 칼슘과 마그네슘을 함유하고 있어 식물생육에 이롭고, 유해중금속함량은 Cd, $Cr^{6+}$, Pb, Ni, As는 $1mgL^{-1}$ 이하, Cu 농도는 $1.25mgL^{-1}$ 검출되어 토양환경보전법의 토양오염우려기준 이하이므로 석탄바닥재 재활용으로 인한 토양오염 가능성은 매우 낮은 것으로 판단된다. 2. 모래 토양에 석탄바닥재를 부피비로 0~50% 비율로 혼합한 시료의 투수계수와 유효수분함량을 측정한 결과 석탄바닥재 혼합비율이 증가할수록 투수계수는 유의성 있게 감소하고 유효수분함량은 유의성 있게 증가해 석탄바닥재가 모래 토양의 낮은 수분보유력을 개선하는 효과가 있음을 확인하였다. 3. 모래 토양에 석탄바닥재를 부피비로 0~50% 비율로 혼합한 시료를 잔디식재층으로 조성한 라이시미터에 잔디종자 파종 후 약 4개월 뒤 잔디밀도가 완전히 형성된 후에 시비 후 3일 간격으로 채취한 용탈수를 분석한 결과 1일과 4일 후에 채취한 초기 용탈수에서는 석탄바닥재 혼합비율이 높을수록 $NO_3-N$, $NH_4-N$ 및 K함량이 유의성 있게 감소했으며, 대조구에 비해 석탄바닥재 혼합비율이 높은 처리구일수록 $NO_3-N$, $NH_4-N$ 및 K함량이 용탈수 채취기간 동안 지속적으로 용탈되었다. 이 결과로 석탄바닥재가 모래 토양의 낮은 양분 보유력을 개선하는데 효과적이고 석탄바닥재처리가 대조구에 비해 오랫동안 식물 생육에 필요한 양분을 공급하는 효과가 있음을 확인하였다. 4. 골프장 그린상구조와 동일한 시험포장을 만들고 모래 토양에 석탄바닥재 10%와 20% 그리고 피트, 액시스, 이소라이트를 부피비로 10% 비율로 혼합한 시료를 잔디식재층으로 조성하고 크리핑 벤트그래스(Agrostis paulstris Huds), Penn A-4 $10gm^{-2}$을 파종한 후에 처리구별로 잔디 품질을 평가하기 위해 잔디 밀도, 뿌리길이, 색상 및 시각적 품질을 조사한 결과 석탄바닥재 처리구는 기존에 사용하는 개량제인 피트, 액시스, 이소라이트 처리구와 동등한 잔디생육 촉진 효과가 있는 것으로 조사되었다. 5. 결론적으로 석탄바닥재는 골프장 토양의 물리적 특성과 화학적 특성을 개선하고 잔디생육에 필요한 양분을 공급하는데 효과적인 토양개량재라고 할 수 있다.

• 에너지공학
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• 제27권2호
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• pp.55-60
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• 2018

폐자원으로 분류되는 화력발전소의 석탄재와 제강슬래그(KR슬래그)를 주 재료로 활용하여 저강도 고유동채움재를 제조하였다. 산업부산물의 활용방안을 확대하고 중금속 용출 억제 등의 환경적 안정성을 확보하기 위해 화력발전소 바닥재(bottom ash)와 KR슬래그는 7:3으로 혼합하여 탄산화반응($CO_2$고정화)을 실시하였다. 연구결과 석탄바닥재의 기공이 많아 $CO_2$고정화 물질 함량이 증가할수록 물비율이 증가하였다. 배합 중 분체함량이 증가할수록 블리딩율이 저하되는 것을 확인하였다. 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)함량이 감소할수록 수화반응의 활성화가 저하되어 압축강도는 감소하였다. 하지만 배합 조성을 적절히 조절할 경우 저강도 고유동 채움재가 요구되는 2.0MPa의 압축강도는 충족시킬 수 있는 결과를 확보하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권4호
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• pp.67-75
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• 2015

국내 석탄화력발전소 11곳의 석탄회(비산재, 바닥재 및 매립회) 및 매립장 상등수를 채취하여 희유금속의 함량분포를 살펴보았다. 주요 전략광물인 이트륨(Yttrium) 및 네오디뮴(Neodymium)의 경우 약 23 ~ 75 mg/kg 범위로 나타났으며 별도의 회수기술 개발에 대한 가치가 충분한 것으로 판단되었다. 연간 발생하는 비산재 및 바닥재와 더불어 매립회의 양을 감안하면 국내 석탄화력발전소가 보유하고 있는 희유금속은 약 1.67조 원의 가치가 있는 것으로 조사되어 도시광산으로서 충분한 경제적 가치가 있는 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.3-11
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• 2014

화력발전소 바닥재는 입자크기의 범위가 넓고 미연탄소 함량이 높아 지오폴리머의 원료로 잘 사용되지 않는다. 지오폴리머의 원료로서 바닥재가 대부분인 매립 석탄재를 대량 재활용하기 위한 가공공정을 평가하기 위하여 로드밀과 유성볼밀로 분쇄하여 지오폴리머의 강도에 미치는 영향을 알아보았다. 기계적 분쇄가 바닥재의 비정질 함량 변화에 미치는 영향은 거의 없었다. 이는 석탄재의 주요 결정질 상인 뮬라이트가 침상으로 존재하는데, 침상의 뮬라이트는 높은 강도와 인성을 갖기 때문에 비정질화되기 어렵기 때문으로 판단된다. 그러나 분쇄 효과는 입자크기를 감소시켰으며 매립 석탄재 입자의 크기 분포를 보다 균일하게 하여 알칼리와의 반응성을 증가시켰다. 로드밀은 상대적으로 입자크기의 범위를 좁게 만들었지만 입자크기 감소효과는 적었다. 그럼에도 불구하고 로드밀의 분쇄는 최대 약 37%의 압축강도를 증가시켰으며, 이는 유성볼밀의 효과와 동일하였다. 로드밀 분쇄는 매립 석탄재의 반응성을 증가시켜 지오폴리머의 원료로 대량 재활용하기에 적합한 공정이다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.460-463
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• 2012

인류의 문제점 중 하나는 환경 및 자원고갈의 문제에 직면해 있는 상황이다. 자원 고갈과 환경 문제를 조금이나마 해소하는 방법으로 폐자원을 이용하는 방법이 있으며 그 중 재활용 방안으로 화력발전소에서 사용 후 폐기물로 분류되는 석탄회를 이용하는 것이다. 국내 석탄회의 발생량은 2004년 현재 500만 톤으로, 2011년 약 700만 톤 이상일 것으로 추정되며, 이중 보일러 저부에서 채취되는 Bottom Ash가 약 20%로 100만 톤 이상 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 자원고갈과 환경오염문제를 해결하기위해 석탄회를 재활용하여 불연성능을 가진 기능성 바닥재 개발을 연구하고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권6호
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• pp.277-282
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• 2007

화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재(bottom ash)와 점토를 혼합하여 성형 후, 소성하여 인공경량골재를 제조하고, 소성온도와 조성 변화에 따른 물성을 분석하였다. 바닥재는 입경이 4.75mm 이상인 입자가 13wt% 정도로 거친 분말로 압출성형을 위하여 미분쇄 공정이 필요하였다. 또한 바닥재는 미연탄소(C)를 다량 함유하고 있어 소결 시 C의 산화반응과 이에 따른 가스발생으로 소결체의 경량화를 유도하였다. 점토에 바닥재 첨가량이 증가할수록 소성 지수가 감소하였고 이에 따라 성형체의 성형성이 저하되었으나 바닥재 첨가량이 40wt% 까지의 성형체는 소성 지수 및 소성 한계값이 각각 약 10과 22로서 압출성형이 가능하였다. 바닥재가 $30{\sim}50wt%$ 첨가되고 $1150{\sim}1200^{\circ}C$ 범위에서 소결된 골재는 부피비중 $1.3{\sim}1.5$, 흡수율 $14{\sim}16%$를 나타냈고 따라서 고층빌딩이나 교량 등의 골재대체재로써의 가능성이 확인되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권5호
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• pp.223-230
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• 2007

화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재를 효과적으로 재활용하기 위해 여러 가지 폐기물을 함유한 점토소지와 바닥재를 첨가한 점토소지의 가소성 지수를 Atterberg 한계를 이용하여 측정하였다. 그리고 압출 성형을 통하여 가소성 지수가 실제 성형공정에 적용 가능한지를 확인하였다. 수분, 바닥재 함유량, 그리고 석분과 하수오니의 첨가 조성을 달리해 성형이 가능한 조성을 찾았으며, 골재를 만들어 가소성에 따라 성형체의 물성이 어떻게 바뀌는지 조사하였다. 가소성 지수로 압출성형이 가능한 조성을 찾을 수 있으며, 실제로도 압출 성형이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 그리고 가소성과 골재 성형체의 물성을 관찰한 결과 첨가 폐기물의 종류에 따라 차이는 있었지만 일반적으로 가소성 지수가 낮아지면, 소지의 비중은 낮아졌으며, 흡수율은 증가하는 경향이 있음을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권6호
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• pp.305-311
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• 2012

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.