• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.443-450
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• 2015

본 연구에서는 플라이애시 기반 지오폴리머에 황산나트륨을 첨가제로 사용하여 이에 대한 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시 중량에 대해 0, 2, 4 및 6%를 황산나트륨으로 치환하였으며, 수산화나트륨과 액상규산나트륨(물유리)을 알칼리 활성화제로 사용하여 시편을 제작하였다. 재령 28일에 대한 압축강도, XRD, SEM 및 MIP 시험을 실시하였다. 황산나트륨 2wt% 및 4wt% 첨가는 플라이애시 기반 지오폴리머의 강도를 증진시켰지만, 6wt% 첨가는 강도 향상에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 강도 증진에 대한 황산나트륨의 적정 치환율이 있는 것으로 나타났으며, 압축강도에 대한 황산나트륨의 최적의 치환율은 4wt%인 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환율이 증가함에 따라, 강도 증진 효과가 다름에도 불구하고 시편 내에 비결정질(amorphous phase) 뿐만 아니라 결정질(crystalline phase)에서 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 황산나트륨으로 치환하였을 경우, 플라이애시 기반 지오폴리머 내의 공극의 분포를 변화시킴에 따라 강도증진에 효과가 있는 것으로 판단된다. 황산나트륨 첨가는 시편 내의 생성된 반응생성물의 형상 및 Si/Al를 다르게 하여 강도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환에 따른 지오폴리머 내에 생성된 반응생성물의 Si/Al가 낮을수록 지오폴리머의 강도가 큰 것으로 나타났다. 황산나트륨 적정치환량은 지오폴리머의 반응생성물을 효과적으로 변화시켜 물리적 성질 향상에 기여를 하지만, 적정량 이상의 치환율 사용으로 변화된 지오폴리머 생성물은 matrix 내에서 불순물로 존재하여 강도 증진을 방해할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.33-40
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• 2014

본 논문에서는 준설토를 친수공간 조성과 같이 친환경적으로 재활용하기 위하여 고화준설토를 제작하였고, 역학적 특성과 식생 발아 특성을 분석하였다. 사용된 고화제는 고로슬래그 미분말을 기본재료로 고칼슘플라이애시 및 알칼리 복합 활성화제를 이용하여 제작한 고화제(Non Sintering Binder, NSB)이며, 비교 분석을 위해 포틀랜드 시멘트도 사용하였다. 고화준설토의 지반공학적인 개량 효과를 검토하기 위하여 유동성 시험, 단위중량 시험, 일축압축시험 등과 같은 다양한 실내 시험을 실시하고, 환경에 미치는 영향을 분석하기 위하여 중금속 용출과 식생 발아 실험을 실시하였다. 일축압축강도를 통하여 고화제의 함량이 증가할수록 모든 고화준설토의 강도가 증가하는 경향을 볼 수 있으며, NSB 고화준설토가 OPC 고화준설토보다 높은 강도를 나타냈다. 식생발아 실험 결과 OPC 고화준설토보다 NSB 고화준설토에서 발아 시기와 발아율이 우수하게 나타났다. 고화준설토의 pH와 7일 강도가 클수록 발아율과 발아 시기는 감소하는 경향을 보인다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.17-26
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• 2016

본 연구에서는 등급 외 플라이애쉬 중 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬를 저강도 유동화 채움재(controlled low strength material, CLSM)의 바인더로써 활용 가능성을 알아보았다. 사용된 플라이애쉬는 상대적으로 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬를 배출하는 유동층형 보일러(circulating fluidized bed combustion boiler, CFBC)에서 시료를 채집하여 사용하였다. 배합한 시료의 유동성, 일축압축강도, 단위중량 등을 파악하여 CLSM 시료의 공학적 특징을 알아보았으며, 미세구조관찰과 X선 회절분석을 통한 CLSM 시료의 경화 메커니즘을 파악하였다. 실험 수행 결과 유동성을 만족하는 함수비는 42에서 85%의 범위를 보였으며, 유동성 시험 결과 골재의 종류와 관계없이 골재율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 일축압축강도는 0.3MPa에서 1.9MPa의 분포를 보였다. 규사를 골재로 사용한 경우 골재율이 증가함에 따라 일축압축강도는 증가하였으나, 바텀애쉬를 골재로 사용한 경우 골재율이 증가함에 따라 일축압축강도는 감소하였다. 미세구조관찰 결과와 X선 회절분석을 통해 CLSM 시료는 고분자 중합반응과 시멘트 수화반응을 통해 강도를 발현하는 것으로 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬의 자체 경화성을 이용하여 저강도 유동화 채움재로써 활용이 가능하다고 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권1호
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• pp.15-20
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• 2014

본 연구에서는 도시 쓰레기 소각재 슬래그에 알칼리 활성화제로서 NaOH를 첨가하여 지오폴리머를 합성하고 그 물성을 평가하였다. 특히 NaOH의 몰농도, 원료의 입도 그리고 액체/고체 비율이 제조된 지오폴리머의 압축강도에 미치는 영향을 조사하였다. 원료의 입도가 미세할수록 합성된 지오폴리머의 강도는 증가하였으며, 액체/고체 비율의 최적 값은 0.13으로 나타났다. 합성된 지오폴리머의 압축강도는 첨가된 NaOH의 몰농도가 증가함에 따라 함께 증가하는 경향을 나타내었으나, 20 M 이상의 농도에서는 일정 값에 수렴하였다. 20 M 이상의 NaOH 농도로 제조된 지오폴리머에는 sodium aluminum silicate 및 sodium aluminum silicate hydrate 형태의 2종류 zeolite 결정상이 생성되었다. 20 M NaOH 및 $70^{\circ}C$ 양생조건으로 제조된 시편에서 가장 높은 압축강도, 163 MPa이 발현되었으며, 이것은 고농도의 NaOH가 지오폴리머 반응 및 치밀한 미세구조 형성을 촉진시켰기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서 제조된 고강도의 지오폴리머는 향후, 도시쓰레기 소각재 슬래그의 재활용율 제고는 물론 시멘트 대체 분야 발전에 일조할 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.720-727
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• 2017

본 연구에서는 화산재 기반 지오폴리머의 최적배합을 도출하기 위하여 유동성, 응결 및 압축강도를 분석하였다. 알칼리 활성화제로 $Na2SiO_3$와 NaOH를 사용하였고, NaOH는 2, 4, 6, 8M을 사용하였으며, A/B 비는 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 화산재와 고로슬래그의 결합재 비는 7:3, 6:4, 5:5를 사용하여 진행하였다. 상기의 실험 결과, NaOH의 몰농도가 증가할수록 유동성은 떨어지고, 응결시간은 짧아졌으며, 압축강도는 증가하여 NaOH의 최적 몰농도는 4M인 것으로 나타났다. A/B 비의 변화에 따른 특성도 검토하였는데 A/B 비가 증가할수록 응결시간은 짧아지는 경향을 보였고, 압축강도 발현은 높은 것으로 나타났지만 응결시간의 확보와 압축강도 발현에 유리한 A/B 비는 0.35인 것으로 확인되었다. 화산재의 비율이 증가할수록 응결시간이 길어지는 것으로 확인되었고, 강도발현에는 불리한 것으로 나타났으며, 실험 결과를 종합했을 때, 6:4의 결합재비를 사용하는 것이 응결과 압축강도에 가장 적합한 것으로 판단된다. 따라서, 화산재 기반 지오폴리머는 NaOH 4M을 사용하고, A/B 비는 0.35, 결합재 비는 6:4를 사용하는 것이 유동성, 응결시간 확보 및 압축강도 발현에 적정할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권6호
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• pp.73-81
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• 2016

지오폴리머는 메타카올린 혹은 석탄재와 같은 알루미노실리케이트 원료를 알칼리 활성화제와 반응시켜 제조된 비정질 무기 폴리머로서 포틀랜드 시멘트보다 우수한 내열성을 보인다. 지오폴리머의 고온 수축률은 $600^{\circ}C$까지는 0.5 %이하 ~ 3 %정도이며 용융되기 전까지 총 수축률은 5 ~ 7 %정도이다. 본 연구는 Si/Al비 1.5인 지오폴리머 페이스트에 탄소 나노 섬유, 탄화규소, 파이렉스 유리, 질석 및 ISO 표준사를 첨가하여 지오폴리머의 압축강도와 고온 수축에 미치는 효과를 알아보았다. 탄소 나노 섬유, 탄화규소, 파이렉스 유리와 질석이 첨가된 지오폴리머의 압축강도는 35 ~ 40 MPa범위로 유사하였다. ISO 표준사를 30 wt.% 첨가한 지오폴리머 모르타르의 평균 압축강도는 28 MPa로 가장 낮았다. ISO 표준사를 첨가하면 압축강도는 감소하였고 고온 수축률은 페이스트 수축률의 약 25 %까지 감소되었다. 이는 석영이 대부분인 잔골재 입자가 팽창하여 지오폴리머 겔 조직의 수축을 보상하였기 때문이다. 충전재의 종류와 관계없이 $900^{\circ}C$ 가열 후 지오폴리머 겔 조직은 소결현상에 의해 치밀해졌다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.257-263
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• 2019

분쇄되지 않은 IGCC 슬래그와 Si 슬러지를 발포제로 사용하여 경량 지오폴리머를 제조하였다. 이때, Si 슬러지 첨가량에 따른 경량 지오폴리머의 물리/화학적 특성을 파악하고자 하였다. IGCC 슬래그, 알칼리활성화제, 그리고 Si 슬러지를 5 wt.% 이상 혼합하여 지오폴리머 페이스트를 제조하면 발열반응에 의해 페이스트의 온도가 수분내에 90℃ 이상 도달하였고, 이 발열반응으로 인해 지오폴리머 반응이 가속화되어 경화되었으나 너무 격렬한 발포반응 때문에 시편성형이 어려웠다. 시편의 압축강도와 밀도는 Si 슬러리의 첨가량이 증가할수록 모두 감소하는 경향을 보였으나, 10 wt.% 이상의 첨가에서는 압축강도와 밀도 모두 큰 변화를 보이지 않았다. 단순히 Si 슬러지의 첨가량 증가만으로 낮은 밀도를 달성하는 것에는 한계가 있으며 W/S 비의 조절을 통해 페이스트의 유동성을 조절하여 기공을 비교적 균일하게 제어하는 것이 중요하다고 판단되었다. 따라서, Si 슬러지 첨가량의 조절보다는 작업조건 및 기포형성에 적절한 W/S 비를 찾는 것이 중요하며, Si 슬러지 0~30 wt.% 첨가시에는 W/S 비를 0.2로, 실제 적용 가능성은 없으나 Si 슬러지 30 wt.% 이상 첨가시에는 0.28 이상으로 조절하는 것이 바람직한 것으로 사료되었다.

• 공업화학
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• 제32권5호
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• pp.532-540
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• 2021

4-도데카노일옥시벤젠술폰산나트륨(sodium dodecanoyl-4-oxybenzenesulfonate; DOBS) 염은 저온에서도 효과적인 표백력과 살균력을 나타내는 물질이다. 본 연구에서는 물(W)-극성 비양자성 용매 계를 사용하는 알칼리 조건하에서 dodecanoyl chloride와 sodium 4-hydroxybenzene sulfonate로부터 DOBS의 온화하고 효율적인 합성방법을 조사하였다. 먼저 물만을 용매로 사용하고 온도 또는 시간을 변화시키며 반응한 결과, 수율은 30 ℃와 1 h 이상의 반응 조건에서 대부분 약 5% 정도로 낮게 나타났다. 효율적인 용매 계를 발견하기 위하여 극성 비양자성 용매의 종류를 변화시키며 물과 혼합하여 제조한 다양한 용매계에서 수율에 미치는 영향을 평가하였다. 수율은 아세톤(acetone; AC)과 물을 혼합한 용매 계에서 가장 우수하였으며, 온화한 반응조건(30 ℃, 1 h 및 상압)의 반응에서 약 82%의 높은 값을 나타냈다. 제조한 DOBS는 높은 표백력 및 살균력을 보여 표백활성화제로서 활용이 가능함을 확인하였다.