• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제35권7호
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• pp.179-186
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• 2019

Air lime is a traditional building material of Korea. It had been used in roofs, walls, floors and masonry joints of traditional buildings until the advent of Portland cement. However, due to its low strength and durability, the lime is currently avoided as a repair or restoration material for the preservation of architectural heritage. Furthermore, due to the current practice of using hydraulic materials such as Portland cement, understanding of the material characteristics of air lime is very poor in practice. In this context, this study intended to improve the mechanical properties of the air lime mortar by reducing water contents, and also the carbonation reaction of the mortar was quantitatively evaluated to clearly understand the characteristics of this material. Accordingly, air lime mortar with a water-to-binder ratio of 0.4 was manufactured using polycarboxylate-type superplasticizer. During the 7 days of sealed curing period, the mortar did not harden at all. In other words, there was no reaction required for hardening since it could not absorb carbon dioxide from the atmosphere. However, once exposed to the air, the compressive strength of the mortar began to rapidly increase due to the carbonation reaction, and the strength increased steadily until the 28th day; after then, the strength development was significantly slowed down. On the 28th day, the mortar exhibit a compressive strength of about 5 MPa, which is equivalent to the European standard regarding strength of hydraulic lime used for preservation of architectural heritage.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.112-118
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• 2012

철강 산업에서는 고로 슬래그, 전기로 슬래그, 전로 슬래그 등 많은 부산물이 발생한다. 그 중 제강 슬래그는 일반 골재와 달리 높은 CaO와 낮은 $SiO_2$가 존재하며, 이를 시멘트와 콘크리트에 적용하게 되면 일부 알칼리 반응을 발생시키는 원인이 된다. 한편, 국내외적으로 제강 슬래그 중 전기로 산화슬래그의 콘크리트 구조용 골재로 사용하는 기준이 제정되어 사용을 장려하고 있지만, 슬래그에 대한 체적 안정성은 해결하지 못하였다. 최근에 이런 문제점을 해결하기 위하여 제강 슬래그의 고속의 공기로 냉각하는 방법이 국내에서 개발되었으며, 이를 적용할 경우 슬래그의 체적 붕괴를 야기시키는 유리 석회의 함유량을 최소화시키고 철 산화물에 대한 안정성을 갖는 것으로 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 철강 산업에서 발생되는 제강슬래그의 고속의 공기로 냉각한 급냉 전기로 산화슬래그의 콘크리트용 골재로서 활용하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 품질 특성을 검토하였으며, 골재의 입도별에 따른 모르타르 특성을 검토하였다. 실험 결과 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 특성은 아토마이저 공정에 의한 특성을 반영하고 있으며, 기존 콘크리트용 골재 입도 분포 범위에 비해 작은 입도 분포 범위를 가지는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제34권3호
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• pp.211-225
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• 2018

원주 법천사지 지광국사탑(국보 제101호)은 고려시대(11세기 경)에 조성된, 양식과 기법이 매우 뛰어난 승탑이다. 1912년에 일본 오사카로 무단 반출되었다가 반환되었으며, 한국전쟁기간에 큰 손상을 입었다. 이후 모르타르와 같은 재료를 사용하여 보수되었으며, 이 과정에서 국립고궁박물관 옆으로 이건되었다. 지광국사탑의 표면오염은 대부분 보수재료를 중심으로 나타난다. 변색 등급이 높은 흑화는 북측면과 앙시에서 비교적 높은 점유율을 보였다. 이는 상대적인 수분유지시간에 따른 것으로 해석된다. 표면오염물은 대부분 방해석과 석고이며, 특히 흑화부위는 2차적으로 대기오염물질의 영향을 받았다. 상대적으로 변색도가 낮은 석재에서도 조암광물사이에서 염결정이 확인되며 부분적으로 표면을 피복하고 있다. 지광국사탑은 보수과정에서 사용된 모르타르가 열화되면서 용해된 석회물질의 영향으로 탑신 전반에 걸쳐 변색에 의한 손상이 넓게 나타난 것으로 해석된다. 따라서 보존처리 과정에서 표면오염물 제거와 세정 및 탈염처리를 통해 염에 의한 물리화학적 손상을 제어할 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.365-370
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• 2013

이 연구에서는 시멘트 생산공정에서 석회석 원료에 따른 $CO_2$ 배출량 및 그에 따른 물리적 특성을 파악하기 위해 국내 6개사의 보통포틀랜드시멘트에 대한 CaO 함유량 및 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 탈탄산반응 시 발생되는 CaO와 각각의 시멘트에 함유된 석회석의 손실량에 대하여 CaO 함유량 및 압축강도, $CO_2$ 배출량과의 관계를 비교분석하였다. 단위 시멘트에 대한 $CO_2$ 배출량 산정 결과 석회석의 탈탄산에 따른 $CO_2$ 배출량이 전체 배출량의 67%가량 차지하였고, 시멘트 제조 시 공정관리에 따라 $CO_2$ 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 또한 $CO_2$ 배출의 주요 인자로 화석연료의 사용 및 재료 손실률이 지대한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 시멘트 내의 CaO 함유량이 증가함에 따라 압축강도 역시 증가하였으며, CaO 손실량이 클수록 CaO 함유량 및 압축강도는 감소하였으나 $CO_2$ 배출량은 증가함에 따라 시멘트 제조 시 CaO 생성량보다는 재료 및 공정관리가 $CO_2$ 배출에 더 영향력이 있음을 알 수 있었다. 그리고 포졸란계 혼화재인 PFA, GGBS를 사용함으로서 이에 따른 가격, $CO_2$ 배출 및 강도증진 효과가 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.713-718
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• 2009

21세기에 접어들면서 IT, BT, NT, ET 등 첨단 산업은 하루가 다르게 발전하고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 시멘트 산업에서도 많은 변화가 진행되고 있다. 또한 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 석회석을 원료로 하고 있어 지구온난화의 주범인 $CO_2$를 배출하여, 환경문제로 인해 가까운 시기에 큰 어려움을 겪을 것으로 예상되고 있다. 이 연구에서는 시멘트 제조과정 중 소성과정에서의 $CO_2$ 발생을 방지하고, 나노 크기의 입자를 시멘트화 함으로써 구조적 치밀성을 유지하여, 고강도화내구성에 유리한 건설재료를 개발하기 위한 일환으로 기존 소성과정을 통한 시멘트 제조방식과 달리, 화학적 방법을 통해 Bottom-up 방식으로 나노 크기의 새로운 개념의 건설재료를 개발하는데 그 목적이 있다. 시멘트 화학성분비에 착안하여 실리카, 알루미나 그리고 Ca 이온을 주재료로, 인공적으로 나노시멘트 분말을 합성하여 입도분석, SEM, EDX를 통해 그 재료적 특성을 파악하고, 모르타르를 제조하여, 강도특성을 측정하였다. 그 결과 평균 168 nm 크기의 나노 입자를 제조 할 수 있었으며, 적정 배합비의 모르타르의 7일 압축강도가 53.9 MPa로 측정되는 등 충분히 건설용 재료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었으나, 건설 분야로 응용을 위한 기초연구로써 보다 많은 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.545-552
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• 2021

본 연구에서는 산업부산물인 탈황석고 및 페로니켈슬래그 미분말을 혼합한 진동전압방식 모르타르의 강도 및 내구성의 평가를 실시한다. VR관 제작시 사용되는 석회석미분말 25% 치환을 기준으로 탈황석고 및 페로니켈슬래그 미분말을 복합치환하고, 진동전압방식을 사용하여 시편을 제작하였다. 강도발현 특성을 평가하기 위해 휨 및 압축강도를 실시하였으며, 내구성을 평가하기 위해 염소이온침투저항성 및 내황산저항성 시험을 실시하였다. 휨 및 압축강도에서 혼화재 중 탈황석고의 비율이 20~60% 범위에서 강도가 향상되었으며, 탈황석고의 비율이 20~80% 범위에서 염소이온침투저항성 시험에서 통과 전하량이 감소하는 경향을 보였다. 내황산저항성은 탈황석고의 비율이 40%인 경우 침지기간에 따른 강도 및 질량 감소율이 줄어들었다. 강도 및 내구성 실험결과를 기초로 탈황석고 및 페로니켈슬래그 미분말을 적절하게 혼합해서 사용한다면 강도 및 내구성에서 성능 개선 효과를 기대할 수 있다고 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.103-114
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• 2023

공주제일교회 기독교박물관은 1931년에 초축되었으며 한국전쟁으로 상당 부분 파손되었으나 벽체와 굴뚝 등이 보존되었다. 이 건물은 1956년 예배당을 재건하며 신축이 아닌 파손된 부분의 보수를 통해 원형을 유지하고 있다는 점에서 건축학적으로 높은 가치가 있다. 스테인드글라스는 1979년에 설치하였으며, 덩어리유리를 사용하는 달드베르(Dalle de Verre) 방식으로 큰 의미가 있다. 그러나 일부 스테인드글라스에서는 다양한 균열과 쪼개짐이 나타나고 색유리를 지지하는 줄눈에는 수직 및 수평균열이 확인되는 등 부분적인 손상을 입었다. 스테인드글라스의 구조재로는 철제 틀과 이를 충전한 시멘트 모르타르가 사용되었으며, 부분적으로 풍화작용에 따라 철제의 부식과 모르타르의 균열 및 입상분해가 나타난다. 줄눈재에서는 Ca과 S의 함량이 높아 석고를 혼화재로 사용하였음을 지시하며, 석고는 능형으로 성장하며 다발모양을 이루고 있는 것으로 보아 재결정작용을 거친 것으로 판단된다. 줄눈재의 초음파속도 모델링 결과, 입구 좌우창의 속도는 800~1,600㎧ 범위로 상대적으로 취약하며, 제단의 좌창 우측 하단과 중앙창 좌측 상단도 1,000~1,800㎧로 나타나 상대적으로 낮은 물성을 보였다. 또한 줄눈재와 표면오염물에서는 석회 모르타르의 중성화에서 생성되는 석고화합물이 검출되었다. 이와 같은 염류는 동결 및 융해작용에 따라 줄눈재의 손상을 일으킬 수 있어 적절한 예방보존이 필요하다. 스테인드글라스와 줄눈재에는 다양한 손상유형이 복합적으로 나타나고 있어 임상실험을 통해 맞춤형 보존처리를 검토해야 할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.369-374
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• 2004

$C_4A_3S$ 합성은 천연원료인 석회석과 산업폐기물 및 부산물인 수산화알루미늄, 이수석고를 일정혼합비로 균일하게 혼합하여 20, 400, 600, $1200^{\circ}C$에서 1시간 소성 후 급냉하여 $C_4A_3S$ 클링커를 합성하였다. 합성한 클링커를 보통 포틀랜드 시멘트에 10 wt%치환하여 수중 양생하에서 수화반응 및 물성특성을 조사하였다. $1200^{\circ}C$에서 $C_4A_3S$ 클링커가 합성됨을 X-Ray diffraction pattern으로 관찰할 수 있었다 $1200^{\circ}C$에서 소성된 시료는 급결성을 띠었으며, 압축강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 20~30% 정도 높게 나타났다. 주요 수화생성물은 ettringite, 수산화 칼슘이며, ettringite의 팽창으로 인하여 모르타르의 건조수축이 보통 포틀랜드 시멘트보다는 낮게 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제27권4호
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• pp.451-458
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• 2011

이 연구에서는 문헌조사와 광학적 및 과학적 분석조사를 토대로 송산리 6호분 벽화의 제작기법에 대해 고찰하였다. 연구결과, 송산리 6호분의 전축방식은 공적법이 아닌 모르타르를 이용하여 전(塼)을 축조하였고 줄눈(masonry joint) 재료로 석회, 모래 및 석고를 이용하였다. 전돌 표면에는 전체적으로 흑색을 칠한 다음 백색 회(灰)칠을 하였다. 그 위에 벽화제작을 위한 점토 바탕 층을 조성하였는데 수비가 잘된 점토를 흙손 등의 도구를 이용하지 않고 붓으로 바르듯이 완성하였다. 바탕층에 사용된 점토의 재료적 특성은 $30{\mu}m$ 실트질 크기 이하의 광물입자들로 구성되어 있다. 현재까지 고대의 고분벽화에서 사신도의 채색 부위에만 점토 바탕층을 조성하여 제작된 고분벽화는 송산리 6호분이 유일하다. 이 송산리 6호분은 동양을 비롯한 한국의 다른 벽화에서 볼 수 없는 제작기술이라 할 수 있으며 1933년 발굴 당시에 벽화는 이미 심각하게 훼손된 상태였다고 가정하더라도 종합적으로 볼 때 미완의 벽화라고 추정할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.87-97
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• 2020

암석의 파괴인성은 발파, 굴착 등으로 인한 균열의 개시와 전파를 나타낼 수 있는 상수이다. 터널의 거동, 석회석 광산의 안정성 평가 등에 축소모형실험이 다양하게 적용되고 있다. 축소모형을 통해 발파로 인한 손상영역평가도 이뤄지고 있는데, 파괴 관련 인자에 대한 축소율 적용은 이뤄지지 않고 있다. 본 연구에서는 DCT(diametral compression test) 값과 유한요소법인 ATENA2D 수치해석 결과를 비교하여 암석의 파괴인성에 축소율을 적용할 수 있는지 확인하였다. 암석의 파괴인성에 이론적으로 계산된 축소율을 적용한 값과 DCT 시험결과 및 수치해석 결과가 각각 0.21~0.46, 0.40, 0.99MPa ${\sqrt{m}}$ 로 편차가 있으므로 암석의 파괴인성에 축소율을 적용 시에는 이 세 가지 값을 고려하여 적합한 축소율을 도출해야 하고, 축소모형 제작 시 축소율 적용 대상이 되는 길이, 시간, 질량과 함께 이로부터 산출되는 일축압축강도, 밀도 등의 주요 설계인자들의 축소율이 적용된 값을 함께 검토해야 할 것이다.