• 시멘트 심포지엄
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• 통권49호
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• pp.21-22
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• 2022

본 연구는 시멘트 산업에서 발생하는 이산화탄소 배출량 감축과 시멘트 공장이나 화력발전소와 같은 산업시설 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고, 이를 저장 및 활용하여 부가가치가 높은 자원 전환을 목적으로 한다. 기존의 보통 포틀랜드 시멘트는 수화반응을 통해 경화하는 특징인 반면, 본 연구에서 이산화탄소와 반응하여 탄산염 광물화로 전환하는 시멘트 개발을 위한 기초적인 연구가 진행되고 있다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
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• pp.75-76
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• 2023

In the cement industry, various research initiatives are underway to achieve carbon neutrality. Mineral carbonation is a technology that converts carbon dioxide into minerals for storage, and CO₂ reactive hardening cement is a type of cement that incorporates mineral carbonation technology. In this study, we aimed to manufacture CO₂ reactive hardening cement for reducing carbon emissions in the cement industry by utilizing waste concrete powder generated in the construction sector.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2013년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.101-102
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• 2013

시멘트 및 건설산업은 그 제조과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하기 때문에 지구온난화 문제를 가속화시키고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 시멘트를 대체할 수 있는 재료 개발에 많은 연구가 이루어지고 있으며, 철강산업 부산물인 고로슬래그 미분말은 그 중 하나의 재료라 할 수 있다. 고로슬래그 미분말은 물과 직접 반응하지 않으나 알칼리 환경하에서는 물과 반응하여 CSH 수화물을 생성하게 된다. 본 연구에서는 알칼리 자극제를 첨가한 경우의 무시멘트 경화체에 대한 강도 및 수화 특성에 대하여 분석하고자 하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권6호
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• pp.10-17
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• 2023

칼슘실리케이트 시멘트(Calcium silicate cement, CSC)는 친환경 저탄소 시멘트로써 최근에 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 이산화탄소 반응 활성화와 시료 handling을 위하여 사전경화 단계를 진행하여야하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 CSC에 칼슘설포아루미네이트(Calcium sulfoaluminate, CSA) 속경시멘트를 혼합하여 초기강도 발현으로 사전경화 없이 사용할 수 있는 CSC의 확대적용 가능성을 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 이산화탄소 분위기에서 CSC 와 CSA 속경성 시멘트 혼합비율 변화에 따른 압축강도와 Q-XRD 광물특성 함량 변화를 측정하였다. 압축강도 측정결과, CSC 50% 조건에서 3일과 7일 압축강도가 각 각 14.18MPa과 22.98MPa로 1종시멘트 KS규격을 만족하였다. 광물특성 분석을 통하여 이산화탄소 반응생성물인 calcite 광물이 증가하여 강도발현에 기여했음을 알 수 있었다. 7일 경과 후에도 수화광물인 dicalcium silicate 및 yeelimite광물뿐 아니라, 이산화탄소와 반응하지 않은 rankiniten 및 pseudowollastonite 광물이 다량 관찰되어 7일이후의 강도발현 가능성을 확인하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.181-191
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• 2024

석회석은 시멘트의 주원료로써 90% 이상을 사용하고 있으며, 고온 소성 과정에서 및 석회석의 탈탄산 반응으로 많은 양의 CO₂를 배출한다. 이에 석회석 사용량 저감을 위해 원료를 대체할 수 있는 부산물에 관한 연구들이 진행 중이다. 또한 광물 탄산화는 기체인 CO₂를 탄산염 광물로 전환하는 기술로 산업시설에서 배출되는 CO₂를 포집하여 광물로 저장 및 자원화할 수 있다. 한편, 건설폐기물은 계속적으로 증가하는 추세로, 폐콘크리트는 많은 부분을 차지하고 있다. 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄를 통해 순환골재로써 활용되고 있으나 이때 발생하는 폐콘크리트 미분말은 유효하게 재이용 되지 못하고 대부분 폐기 또는 매립되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐콘크리트를 석회석 대체재로써 활용하여 광물 탄산화 기술을 적용할 수 있는 이산화탄소 반응경화 시멘트 제조 가능성을 확인하고자 한다. 폐콘크리트 미분말 치환율 및 이산화탄소 반응 경화 시멘트의 주요 광물이 생성되는 조건인 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에 따른 광물 분석 결과, 폐콘크리트 미분말 치환율과 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 높을수록 주요 광물인 Pseudowollastonite와 Rankinite 생성량이 증가하였다. 또한 세 가지 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에서 공통적으로 폐콘크리트 미분말을 50% 치환한 경우 Gehlenite가 생성되었으며, 생성량 또한 유사하였다. 이는 콘크리트 미분말에 함유하고 있는 Al₂O₃ 성분이 CaO와 SiO₂와 반응하여 Gehlenite가 합성된 것으로 판단된다. Gehlenite의 경우 Pseudowollastonite와 Rankinite와 같이 광물 탄산화를 통해 탄산염 광물인 CaCO₃를 생성하는 산화물로써 이는 Al₂O₃가 함유된 산업부산물을 원료로 사용하는 경우 이산화탄소 반응경화 시멘트의 광물로써 활용이 가능할 것으로 기대한다.

• 시멘트 심포지엄
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• 통권49호
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• pp.23-24
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• 2022

Wollastonite는 대표적인 이산화탄소 반응경화 물질로서 이산화탄소와 직접적으로 반응하여 탄산칼슘과 실리카겔을 형성한다. 따라서 이는 의심의 여지 없이 이산화탄소 저장 및 활용에 사용될 수 있는 핵심적인 기술이다. 본 연구에서는 실리카 원료로서 고가의 실리카퓸을 대체하기 위해 모래와 폐유리를 사용하여 실험해 보았다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.115-116
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• 2023

This study aims to investigate and improve the carbon dioxide sequestration capability and the mechanical properties of non-hydraulic low calcium silicate cement especially designed for CO₂ reaction and ordinary Portland cement subjected to the carbonation curing facilitating pH swing method. Nitric acid (HNO₃) was utilized as an liquid for the mixing of cement paste to enhance the initial dissolution of Ca ions from the cements by promoting low pH environment and prevent the direct precipitation of Ca with the anion, owing to the high solubility of Ca(NO₃)₂ in water. The results presented that the higher the concentration of HNO₃, the higher the compressive strength and CO₂ sequestration (until 0.1 M). Ca dissolution caused by the harsh acid attack onto the anhydrous cement particle lead to the higher carbonation reaction degree, forming abundant CaCO₃ crystals after the reaction. However, cement paste mixed with excessively high concentration of HNO₃ presented deterioration due to the too harsh pH environment and abundant NO₃- ions which are known to retard the reaction of cement.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.52-59
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• 2022

이산화탄소 반응경화 시멘트(Calcium silicate based cement, CSC)는 제조 전 공정에서 보통 포틀랜드 시멘트 대비 최대 70% 가량의 CO₂ 감축을 기대할 수 있는 저탄소 시멘트로 해외 선진국가에서는 이미 상용화 단계에 도달하였으나 국내에서는 제조특성 및 기초물성연구가 시작되고 있는 단계이다. 이에 본 연구에서는 국내산 원료물질을 활용한 CSC 제조 가능성을 검토하고, 제조한 CSC의 기초물성평가를 통해 CSC의 국산화 가능성을 조사하고자 하였다. 실험결과, 국내산 고품위 석회석과 실리카흄을 활용해 제조한 CSC의 주요광물상은 CS, C₃S₂, C₂S 및 미반응 SiO₂로 이론적인 CSC 주요광물상과 유사한 특성을 나타내며, 국내산 원료물질을 활용한 CSC 제조가능성을 확인할 수 있었다. 제조한 CSC의 경화특성 조사를 위해 양생분위기에 따른 광물상 변화특성을 조사하였으며, TG/DSC 열분석결과, 탄산화양생을 실시한 샘플에서만 탄산화반응 결과생성물로서 다량의 CaCO₃가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 압축강도에서 뚜렷한 차이를 나타내었는데, 습윤양생 시 재령 7일 기준 압축강도 1MPa 이하로 수화반응 및 탄산화반응에 의한 물성발현이 거의 없는 반면에 탄산화 양생 시 재령 7일 기준 압축강도 56MPa 이상으로 조기강도 특성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
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• pp.79-80
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• 2023

After the Second Industrial Revolution, as global warming caused by environmental issues has intensified, the CO₂ emissions from the cement industry have become an urgent challenge. Therefore, this study aimed to reduce and utilize CO₂ emissions by using CO₂-reducing Calcium Silicate Cement.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.152-160
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• 2013

발전소에서 발생되는 산업부산물인 석탄재는 포집방법에 따라 크게 저회와 비산회로 구분되는데, 순환유동층 연소방식에서 발생되는 비산회는 탄산화 반응 인자인 Ca 성분을 다량 포함하고 있다. 탄산화 반응 인자가 풍부한 비산회를 시멘트에 일정량 치환하여 제조한 경화체를 초임계 이산화탄소($CO_2$) 분위기조건에서 반응시켜 제작된 경화체의 기계적 물성향상을 도모하였다. 시멘트 대비 비산회 치환량을 10~40 %까지 10 % 단위로 4수준으로 하여 경화체를 제작하였으며 각각 3, 14, 28일 동안 양생하여 각 양생일 마다 탄산화를 진행하였으며 공정조건 변수로 탄산화 시 발생되는 수분과 미수화 반응물의 추가적인 포졸란 반응을 유도하기 위하여 탄산화 후 7일 동안 추가양생을 실시하였다. 공정조건의 변화를 변수로 둔 경화체의 무게변화율, TG/DTA 분석, 1 % 페놀프탈레인 알칼리성 측정을 통하여 탄산화 진행여부를 확인하였으며, 경화체의 압축강도 측정을 통해 기계적 물성향상을 분석하였다. 임계 탄산화 후 7일간 추가 양생시킨 녹색 건자재의 기계적 물성은 추가 양생하지 않은 시편과 비교해 44 % 향상되었다.