• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.87-95
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• 2023

최근 원도심을 대상으로 한 재개발이 이루어짐에 따라 구조물의 대형화 및 초고층화로 인한 인접 위치에서의 시공 필요성이 높아지고 있다. 하지만 밀집화된 도심지에서의 굴착공사는 다양한 원인에 의해 지반 문제가 유발되기 때문에 이를 최소화할 수 있는 재료 및 공법의 활용이 요구되고 있다. 일반적인 흙막이공법으로는 시멘트를 사용하여 지하연속벽, CIP공법 등 다양한 방법이 적용되고 있다. 그러나 흙막이공법의 시공을 위해서는 많은 양의 시멘트가 사용되기 때문에 온실가스 배출량을 획기적으로 감축시키기 위해서는 새로운 시멘트 대체 재료의 개발을 위한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그 미분말과 탈황석고 및 고칼슘 플라이애시의 알칼리 자극 반응에 따른 경화반응을 활용하여 SCW공법에 적용하고자 하였다. 연구결과, 개발 고화재를 사용한 고화토의 경우, 재령 28일 압축강도는 OPC 대비 96.2 ~ 106.3%를 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 압축강도 증가율은 사질토의 경우 2.06, 점성토의 경우 2.41로 OPC의 1.85 보다 높은 값을 나타내어 장기강도 측면에서 유리한 것으로 분석되었다. 그리고 환경성 측면에서 중금속 용출은 없고, 온실가스 발생량을 획기적으로 감소시킬 수 있어 추가적인 검토가 이루어진다면 SCW공법으로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.144-151
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• 2010

본 연구에서는 고비용의 실리카흄의 대체재로서 인산부산석고와 카올린을 활용한 시멘트매트릭스의 화학적, 기계적 성질에 대하여 분석하였다. 실험을 위하여 인산부산석고는 이수석고 형태인 건조석고, 반수석고, III형 무수석고, II형 무수석고로 실험용시료를 제조하였으며, $900^{\circ}C$에서 소성된 카올린은 서냉과 급냉의 형태로 제조된 메타카올린의 형태로 제조하였다. 또한 이재료를 활용하여 혼합시멘트를 제조하였으며, 제조된 시멘트를 사용하여 실리카 흄을 혼입한 시멘트 매트릭스와 재료적 성능을 비교 평가하였다. 실험결과 급냉 제조된 메타카올린이 다른 재료에 비하여 성능이 우수한 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.635-642
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• 2008

건설구조물에서 보통철근의 부식을 방지하기 위하여 에폭시 도장 철근이 널리 사용되고 있다. 그러나 에폭시 도장철근은 성능과 코스트 면에서 불리하며, 특히 취성적이고, 부착성 및 현장 가공성 등의 취약점 때문에 현장에서 사용상의 제약을 받고 있다. 본 연구는 에폭시 도장 철근을 대체할 수 있는 도장재료로서 유기계 폴리머와 시멘트의 무기계를 혼합한 하이브리드 (hybrid)형 폴리머 시멘트 슬러리를 개발하기 위한 것으로서, 특히 인장특성과 접착성에 관한 연구이다. 폴리머 시멘트 슬러리는 4종류의 폴리머 디스퍼션과 혼화재로서 플라이애쉬와 실리카퓸을 혼입하여 제작되었으며, 도장두께, 인장특성, 접착성 및 내굴곡성 시험을 실시하였다. 연구결과, 폴리머 시멘트 슬러리의 점도는 폴리머 디스퍼션의 종류에 따라 크게 영향을 받았으며, 플라이애쉬를 혼입함에 따라 약간 감소하였다. 또한 폴리머-결합재비 100%에서 폴리머 시멘트 슬러리의 적정 도장두께가 확보되었으며, 도장두께는 물-결합재비와 폴리머-결합재비에 의해 다양화 할 수 있었다. 철근의 도장을 위한 적정 도장 두께는 부착강도, 접착성 및 내굴곡성을 고려할 때, 보통 $150{\sim}250{\pm}50{\mu}m$ 범위였다. 본 연구에서 폴리머 시멘트 슬러리의 인장특성 및 접착성, 그리고 도장강의 내굴곡성은 양호하게 평가되어, 향후 에폭시 도장철근을 대체할 수 있는 재료로 사용가능성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.87-92
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• 2001

주물공장에서 발생하는 플라이애쉬는 현재까지 그 전부가 매립에 의존하고 있는 상태로 자원절약 및 산업폐기물의 유효이용이라는 측면에서 국가적인 손실이 아닐 수 없다. 따라서 산업폐기물의 유효이용, 콘크리트 제품 제조시 원가 절감, 콘크리트 제품의 품질개선 및 환경보존의 측면에서 플라이애쉬를 시멘트 대체재료로 사용할 수 있도록 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 주물공장의 폐기물인 플라이애쉬를 건설산업에 활용하는 방안을 수립하는 데 그 목적이 있다. 이를 위하여 주물공장에서 발생하는 플라이애쉬를 시멘트 대체재로 사용한 속빈 콘크리트 블록 및 콘크리트 벽돌을 제작하여, 한국산업규격에 규정한 요구조건에 대한 실험을 실시하였고 제반 특성을 조사하여 콘크리트 제품에 활용할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.252-260
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• 2015

본 연구의 목적은 석탄회 중 바텀애시를 이용하여 시멘트압출성형 패널에 잔골재대체재(보형성 유지)의 용도로 적용을 함으로써 산업 부산물을 처리함과 동시에 새로운 용도를 창출하기 위한 기초자료를 제시하는 것이다. 선행연구에서는 건식벽체로 사용되는 시멘트 압출성형 패널에 비정제 플라이애시를 시멘트계 재료로 대체하여, 최대 80%까지 대체가 가능하였다. 하지만, 압출성형체는 압출 직후 자중에 의해 약간의 침하가 발생을 하게 되는데, 이는 반응성이 느린 플라이애시를 대량 사용한 경우에 늦은 경화로 인한 것이다. 본 연구에서는 자중에 의한 침하에 저항하기 위한 용도로 바텀애시를 잔골재대체재로의 사용가능성과 최적사용량을 검토하였다. 그 결과 바텀애시의 대체율이 증가함에 따라 압출경화체의 압출성은 저하 되었지만 관입저항성은 증가하였다. 그러므로 기존의 자중에 의한 패널의 침하현상은 잔골재 대체재를 사용함으로써 보완이 가능하였다. 또한 바텀애시 대체율 20%, 최대 입자 크기 0.6mm, 오토클레이브 양생에서 적절한 강도특성을 발현하고 있다. 본 연구의 결과를 통해 차후 바텀애시의 활용방법이 확대되고, 바텀애시를 잔골재로 활용함으로서 부가가치 상승에 기여할 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1705-1710
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• 2008

본 연구에서는 외기 온도의 변화를 반영하여 수화열에 의한 열전달 및 열응력 해석이 가능한 프로그램을 개발하고, 재료적 측면에서 수화열에 의한 균열 발생 가능성을 최소화하기 위하여 제5종포틀랜드시멘트를 사용하는 경우, 제5종포틀랜드시멘트와 플라이애쉬를 같이 사용하는 경우, 제5종포틀랜드시멘트와 강섬유를 같이 사용하는 경우를 실험하여 비교 검토하였다. 플라이애쉬를 대체하여 사용하면 콘크리트의 최고 온도를 낮추는 효과를 기대할 수 있지만, 인장응력의 감소 효과는 온도의 감소 효과만큼 크게 나타나지 않았다. 또한 강섬유를 혼입하여 사용하면 온도 및 인장응력의 저감 측면에서 매우 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.200-207
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• 2019

토목 및 건설업에서 시멘트는 대표적인 재료로써 가장 많이 쓰이며 생산되고 있다. 시멘트의 생산에 따른 이산화탄소의 배출로 인해 지구온난화 및 환경오염 문제는 오래 전부터 해결하지 못한 문제이다. 이러한 시멘트의 대체재로써 철강사업의 산업부산물인 고로슬래그를 활용하여 건설재료 및 토목재료로써 활용하기 위해 많은 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 대한 일환으로 이 연구에서는 고로슬래그 분말을 활용하여 친환경 그라우트의 개발 및 활용성을 위하여 물리화학적 특성을 규명하는 것을 연구목적으로 정하였다. 고로슬래그는 분말자체가 가지고 있는 잠재수경성으로 인해 시멘트 그라우트 대체 재료로 활용되며 장기강도의 증진과 내부조직의 치밀화 등이 가능하다는 장점을 가지고 있으며, 매년 대량 생산되는 산업부산물인 고로슬래그를 그라우트재로 활용한다면 친환경성과 더불어 큰 경제성을 확보 가능하다는 장점이 있다. 그라우트재로서 고로슬래그의 물리화학적 특성을 알아보기 위해 겔화타임 측정 실험, 일축압축강도실험과 내구성 실험, 중금속 용출시험 등을 통하여 환경성 평가실험을 진행하여 고로슬래그를 활용한 무시멘트 그라우트의 최적 배합비 및 물리적 특성에 대하여 고찰하였다.

• 청정기술
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• 제6권1호
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• pp.61-69
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• 2000

본 연구에서는 시멘트 산업에서 이용 가능한 무기질 산업폐기물의 발생현황 및 물성을 조사하여 시멘트원료, mineralizer/flux, 시멘트 혼합재, 특수시멘트 제조원료 등 용도별 재활용 방안을 결정하고 적용실험을 하였다. 산업폐기물의 시멘트 원료로의 이용에 있어, 철질원료 대체용으로는 Cu-slag, Zn-slag, 전기로 슬래그 및 전로 슬래그 등이, 규석질 원료의 대체용으로 폐주물사가 사용되었다. 제당회사에서 발생되는 $CaF_2$가 주성분인 폐소석회와 아연제련 공정에서 부산되는 폐기물인 jarosite를 mineralizer/flux로 사용하여 클린커의 소성온도를 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 낮출 수 있었다. 혼합재료의 이용에 있어, Cu-slag와 STS sludge를 혼합 첨가한 경우 시멘트 혼합재로서의 충분한 물성을 얻을 수 있었고, fly ash 및 석회석도 시멘트의 혼합재로 적당량 첨가함으로서 시멘트의 성능을 향상시킬 수 있었다. 특수 시멘트의 원료로의 이용에 있어서는, 알루미늄 폐슬러지를 원료로 속경성 클린커를 제조하고 이를 이용하여 2시간내에 $300kg/cm^2$강도를 발현하는 초속경 시멘트를 제조하였고, 두 종류의 도시쓰레기 소각회를 원료로 이용하여 $C_3S(3CaO{\cdot}SiO_2)$와 $C_{11}A_7{\cdot}CaCl_2(11CaO{\cdot}7Al_2O_3{\cdot}CaCl_2)$가 주요 광물인 시멘트를 제조할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.440-448
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• 2023

시멘트 산업의 원료대체 기술의 하나인 혼합재 활용 기술은 다른 기술에 비해 접근성이 상대적으로 좋아 쉽고 빠르게 실적용이 가능할 것으로 기대된다. 시멘트 혼합재 중 석회석 분말은 핵형성효과, 화학적효과, 충전효과를 통해 시멘트 성능을 향상시킬 수 있다고 보고하고 있어 시멘트 혼합재로써 적합성이 기대되는 재료이다. 한편, 전 세계적으로 양질의 석회석이 고갈되면서 점토질 또는 마그네시아(MgO) 함량이 높은 석회석의 사용이 점차 불가피해지는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 흔히 사용되는 서로 다른 품질의 석회석을 혼합한 석회석 시멘트의 기초 물성을 측정하여 혼합재로서의 적합성을 평가하고자 하였다. 결과적으로 석회석 혼합재 화학성분과 상관없이 알라이트 반응촉진 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 화학성분보다 치환량에 따른 희석효과가 크게 나타났다. 본 연구범위 내에서 석회석의 함량이 15 % 이내의 범위에서 중품위의 석회석도 혼합재로 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 추후 시멘트 화학성분에 따른 추가적인 실험을 통하여 석회석 혼합재의 화학성분이 미치는 영향을 평가할 예정이다,

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.9-15
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• 2023

시멘트는 대표적인 이산화 탄소 배출 산업이다. 에너지 소비와 CO₂ 배출 저감을 위해 제조 공정 개선 및 대체 재료의 사용확대가 필요하다. 따라서 본 연구는 CO₂ 흡착형 재료인 CAF을 저온 소성하여 시멘트에 적용하여 시멘트 수화의 기본 특성을 확인하였다. 합성 CAF의 수화 생성물에 대한 결정상 분석과 공극 분포, 그리고 구조 이미지를 확인하고, 압축강도를 측정하였다. SCAF는 치환율은 10, 20, 100 %으로 하였으며, 치환율의 증가에 따라 압축강도는 저하되는 경향을 보인다. 또한, SCAF 치환율 100%인 경우, 초기 재령의 수화 생성물은 calcium aluminum oxide hydrate (Ca₃Al₂O₆·xH₂O)와 calcium iron hydroxide (Ca₃Fe(OH)₁₂)이며, 치환율 10, 20 %에서는 일반적인 시멘트 수화물 외에 CAF 화합물인 Brownmillerite가 관찰되었다. 또한, 공극율은 치환율의 증가에 따라 공극 크기가 크고 공극율이 높았다. 본 연구 결과 저온 소성으로 제조된 CAF는 CO₂ 흡착형 재료로 활용을 위해 단독 사용 및 일반 양생은 어려울 것으로 보인다.