• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.267-275
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• 2023

시멘트 산업은 다양한 가연성 폐기물을 천연자원인 유연탄을 대체하는 연료로 사용함으로써 폐기물 처리 문제 해결에 기여하고 있다. 시멘트 제조공정에서 더 많은 폐합성수지 등 대체연료를 사용하기 위해서는 대체연료를 안정적으로 연소시키고, 특히 NOx와 같은 유해물질의 대기배출을 저감할 필요가 있다. 본 연구는 폐합성수지 등 대체연료의 사용량을 증대시키면서 NOx와 같은 대기배출 유해물질의 발생량을 저감하는 기술의 하나인 다단연소 공정에 대한 사례연구다. 실제 시멘트 제조설비에의 기술 적용 전후 연료 사용량, NOx 배출 등을 비교하여 효과를 평가한 결과, 유연탄의 사용량은 38 % 감소, 폐합성수지 사용량은 122 % 증가하면서 동시에 NOx 배출량은 17 % 저감된 것으로 평가되어 다단연소에 의한 폐합성수지 사용 증대 및 NOx 배출 저감 효과가 유효함을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.64-71
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• 2020

본 연구에서는 대표적인 건설재료인 시멘트를 대상으로 남북한의 시멘트 기준과 성능을 비교 분석하여 북한 시멘트 산업 및 기술 현황을 평가하는 것을 연구의 목적으로 문헌조사와 실험을 병행하였다. 문헌적 연구에서 북한의 시멘트 산업현황과 성능기준에 관한 자료를 통일부의 북한자료센터와 특수자료 취급기관 등을 통해서 수집하여 분석하였다. 이를 토대로 남북한 시멘트의 설비, 분류, 품질기준을 비교하였다. 실험적 연구에서 북한의 시멘트 품질에 관한 조사는 실제 북한의 시멘트를 중국을 통하여 소량 입수하여 물리화학 분석실험을 병행하였고 국내 시멘트와 비교분석을 하였다. 연구결과, 북한 시멘트는 한국 시멘트 보다 품질이 저하되는 것으로 나타났다. 북한 시멘트는 한국 시멘트 보다 C₃S가 낮고 C₂S가 높았으며, 특히 잔사 함량이 월등히 높게 나타났다. 또한 북한 시멘트는 한국의 시멘트보다 약 50% 정도의 압축강도 발현을 하지 못하였다. 이는 북한 시멘트 설비의 낙후 및 전력 문제로 인하여 충분한 온도로 클링커가 소성되지 않았기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권4호
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• pp.323-327
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• 2004

본 연구는 석회석, 셰일, 전로슬래그, 플라이 애쉬를 사용한 혼합원료에 대해 보통 포틀랜드 시멘트 원료로서 하수슬러지 소각재의 사용에 대해 조사하였다. 이와 관련하여 원료 중 셰일에 대한 하수슬러지의 적정 치환 비율을 확인하였으며, 1,300, 1,350, 1,400, 1,450, 1,50$0^{\circ}C$에서 1시간 혼합원료를 소성하였다. 이후 공기중 급냉을 시행하였으며, XRD, SEM을 통하여 합성된 클링커의 특성을 평가하였다. 또한, 클링커의 미반응 산화칼슘을 측정하여 소성성에 대한 결과를 얻었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.133-134
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• 2021

Limestone-calcined clay-Cement (LC3) concrete provides a solution for sustainability, durability, and profitability of concrete industry. This study shows experimental studies of the macro properties (residual compressive strength), the meso properties (mesoscopic images), and micro properties (thermogravimetric (TG) analysis, X-ray powder diffraction (XRD), FTIR spectra, Raman spectra, Mercury intrusion porosimetry, and SEM) of LC3 paste with various mixtures and at high elevated temperatures (20 ℃, 300 ℃, 550 ℃ and 900 ℃). We find (1) Regarding to macro properties, LC3 cementitious materials are at a disadvantage in compressive strength when the temperature is higher than 300 ℃. (2) Regarding to meso properties, when the temperature reached 550 ℃, all samples generated more meso cracks. (3) Regarding to micro properties, first, as the substitution amount increases, its CH content decreases significantly; second, at 900 ℃, for samples with calcined clay, a large amount of gehlenite crystalline phase was found; third, at elevated temperatures (20 ℃, 300 ℃, 550 ℃ and 900 ℃), there is a linear relationship between the residual compressive strength and the cumulative pore volume; fourth, at 900 ℃, a large amount of dicalcium silicate was generated, and damage cracks were more pronounced. The experimental results of this study are valuable of material design of fire resistance of LC3 concrete.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.151-152
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• 2023

This study investigates the effect of nano-silica and nano-calcite on the hydration properties and mechanical performance of limestone calcined clay cement (LC³) paste. The pastes were synthesized by replacing limestone with nano-silica and nano-calcite in order to enhance the mechanical properties in both early and late stages of hydration. The nano-calcite enhanced the strength of LC³ pastes at 1 day of hydration, however, the strength decreased compared to the ordinary LC³ pastes afterwards due to excessive amount of carboaluminate produced in the pastes. On the other hand, nano-silica improved the mechanical properties of LC³ pastes at all ages of hydration. This is mainly due to the nucleation effect and pozzolanic reaction of nano-silica, affecting the early age and late ages of hydration, respectively. The nucleation effect of both nanomaterials were confirmed by the analysis of hydration heat, supporting the enhanced early age strength of nanomaterial incorporated LC³ pastes. Furthermore, the dense matrix was shown in the pore size distribution, and the increased C-S-H due to the pozzolanic reaction evidence the improved compressive and splitting tensile strength of nano-silica incorporated LC³ pastes.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권5호
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• pp.441-450
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• 2022

본 연구에서는 순환자원으로 구성된 비소성 시멘트의 유동성 확보를 위해 감수제의 종류 및 첨가율에 따른 비소성 시멘트 모르타르의 유동성과 강도 특성을 분석하였다. 감수제 첨가에 따른 비소성 시멘트의 유동성은 감수제 첨가비율이 높고 플라이애시 치환 비율이 높을수록 유동성은 향상되는 것으로 나타났다. 특히 폴리카르본산계 감수제 첨가 시 소성 시멘트 모르타르보다 유동성 확보에 유리하며, 비소성 시멘트 모르타르의 적정 유동성 확보와 동시에 강도 확보가 가능한 것으로 판단된다. 또한 감수제 첨가에 따른 비소성 시멘트 모르타르는 고칼슘 애시의 치환 비율이 높고 염기도가 높을수록 반응성이 촉진되는 경향이 있는데 급격한 반응 촉진은 오히려 강도저하를 유발할 수 있으므로 목표한 유동성을 만족하는 범위 내에서 적정 배합조건을 도출하였다.

• 청정기술
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• 제16권3호
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• pp.182-190
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• 2010

시멘트공정 내 청정기술인 폐기물 재자원화 및 에너지회수공정을 이용하여 $CO_2$발생량 저감을 위한 타당성을 연구하였다. 원료투입물 대체방법으로써 용융슬래그를 시멘트 클링커 제조용 주원료로 사용하기 위한 전과정평가(life cycle assessment: LCA)를 실시하였다. 이를 통하여 시멘트소성로 내 탈탄산 과정에서 발생하는 이산화탄소의 양을 60% 이상 줄일 수 있었다. 이전 연구에서 환경영향평가 실시 후 우선순위로 선정된 시멘트 공정의 에너지효율 개선 및 대체에너지를 적용하여 현 시점에서 가장 빠른 시일 내에, 가장 경제적인 방법으로, 탄소중립적 에너지소비체계로의 전환을 위해 화석연료로 분류된 천연가스를 사용하여 가장 효율적인 녹색전략으로 $CO_2$배출량 저감을 위한 연구를 수행하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.286-293
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• 2020

본 연구에서는 시멘트 소성공정에 연료로 사용된 가연성 산업부산물 및 생활폐기물의 사용량와 대기배출가스중 유해성분인 NOx, CO 발생량을 비교함으로써 상관관계를 확인하고자 하였다. 분석은 천연연료로서 유연탄, 대체연료로서 연질 플라스틱류(비닐류 등 풍력에 의해 비산되기 쉬운 성질의 플라스틱류), 경질 플라스틱류(폐고무, PET 등 풍력에 비산되지 않는 성질의 플라스틱류), 재생유를 사용하는 국내 A시멘트 제조사 소성설비의 연료투입량 및 연소온도 등 2019년 공정 데이터를 독립변수로 하고, stack으로 배출되는 NOx, CO량을 종속변수로 하여 반응표면분석(RSM) 기법을 활용해 상관관계를 분석하였다. 분석결과 폐기물마다 배출물질에 미치는 영향이 상이함을 확인하였고, 특히 경질 플라스틱류는 CO 배출은 증가시키지만 NOx를 저감하는 효과가 뛰어난 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.101-115
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• 2016

관정의 시멘팅 재료로 사용될 수 있는 두 시멘트 물질(KS-1 보통 포틀랜드, Class G)의 물/고체(고체=시멘트) 중량비와 첨가제인 비산재의 부피함량 변화에 따른 이들 물질들의 물리역학적 물성 변화를 파악하기 위해 실내물리역학실험을 실시하였다. KS-1 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 물/고체(고체=시멘트) 중량비를 변화시키며, Class G 시멘트의 경우 물/고체(고체=비산재+시멘트)을 고정한 채 비산재:시멘트의 부피비를 변화시키며 시료를 제작하였다. KS-1 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 물/고체 중량비가 증가할수록, Class G 시멘트의 경우 비산재의 함량이 증가할수록, 공극률 증가, 밀도감소, 음파속도(P, S파) 감소. 탄성상수(영율, 포아송비) 감소, 압축 및 인장강도 저하, 열전도도 감소, 비열 증가의 경향을 보였다. 또한 구속압(σ₃)의 증가와 비산재 함량의 증가는 재료의 소성파괴거동을 초래하였다. 이 실내실험결과를 이용하여, 여러 주입공 페라미터(케이싱, 시멘트층의 두께, 주입압, 주입공 경사방향 및 경사각, 주입공 심도)등을 변화 시키면서, 시멘트층의 안정성 분석을 실시하였다. 분석결과 낮은 주입압과 경사정 혹은 수평정에서는 시멘트층이 안정하였으나, 다른 조건에서는 시멘트층에서 주로 인장파괴가 관찰 되었다.

• 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.