• 자원리싸이클링
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• 제27권6호
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• pp.59-67
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• 2018

백화는 시멘트 콘크리트의 표면에 흰 가루 물질이 생성되는 것으로 이 현상은 지오폴리머에서도 나타난다. 지오폴리머의 백화는 알칼리 자극제의 나트륨과 대기 중 이산화탄소가 반응하여 나트륨 탄산염 물질이 지오폴리머 표면에 나타나 발생한다. 본 연구에서는 비산재 기반 지오폴리머의 Na/Al 비를 조절하거나 양생온도와 가열 양생 기간을 변화시켰을 때 2차 백화를 억제할 수 있는지 검토하였다. 지오폴리머의 28일 압축강도는 Na/Al 비가 0.8인 시료보다 Na/Al 비가 1.0인 시료에서 높게 나타났으며, 양생온도가 높고 가열 양생 기간이 길수록 강도는 높게 나타났다. 한편 백화는 Na/Al 비가 1.0인 시료의 경우 양생온도가 높고 가열 양생 기간이 길수록 적게 나타났다. Na/Al 비가 0.8인 시료에서는 Na/Al 비가 1.0인 시료에서 보다 백화가 더 빠르게 나타났다. 비산재 기반 지오폴리머의 2차 백화 발생을 억제하기 위해서는 Na/Al 비를 1.0으로 유지하는 것과 양생온도를 높이고 가열 양생 시간을 길게 하는 것이 유리할 것으로 생각된다.

• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.141-142
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• 2023

In this study, the strength development characteristics of calcium silicate cement mixed mortar according to carbonation hardening conditions were evaluated. As a result of measuring the compressive strength, the strength increased according to the carbonation hardening time, and the strength increase rate was higher for the specimen with a CO₂ concentration of 20%.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.766-771
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• 2016

본 연구에서는 저심도 도시철도시스템 구축시 건설비용의 절감을 위하여 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애쉬로 결합재의 일부를 대체하고, 급냉 전기로 산화슬래그를 잔골재의 대체재료로 사용한 저탄소 친환경 콘크리트와 우수한 조기강도 확보와 양생비용 절감을 위한 마이크로웨이브 발열거푸집으로 제작한 PC BOX의 장기내구성 평가를 수행하였다. 평가결과, 초기강도는 발열양생 조건이 증기양생 조건에 비해 다소 높게 나타났지만 장기재령 강도는 거의 대등한 것으로 나타났다. 또한 화학저항성 및 동결융해 저항성 평가 결과, 재령별 발열 및 증기양생을 통해 제작된 PC BOX의 성능차이는 없는 것으로 나타났으며, 염소이온침투성 평가 결과 역시 발열 및 증기양생 PC BOX 모두 매우 낮은 등급의 수준을 확보하는 것으로 나타났다. 따라서 저탄소 친환경 콘크리트와 발열양생시스템을 적용하여 저심도 철도시스템용 PC BOX를 제작할 경우, 기존 증기양생방법과 대등한 내구성능을 확보할 수 있어 저비용의 저심도 철도시스템 콘크리트 인프라 구축에 기여할 수 있으며, 또한 증기양생 시 사용되는 화석연료의 사용량을 제로화해 이산화탄소 배출 및 환경부하를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.416-424
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• 2023

콘크리트는 전 생애주기에서 막대한 양의 이산화탄소를 배출하며, 이산화탄소 감축을 위한 사회적인 요구에 따라 콘크리트에 이산화탄소를 광물형태로 저장하려는 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하여 탄산칼슘으로 고정하는 남세균(Cyanobacteria)을 다공성 콘크리트 기질에 도포하였으며, 이의 특수 환경 양생에 따른 콘크리트 기질의 특성 변화를 분석하였다. 실험 결과 미생물에 의한 탄산칼슘 석출은 빛이 닿는 표면부에서 집중되어 있는 것을 확인하였으며, 대부분의 석출이 골재가 아닌 페이스트 부분에서 발생하였다. 이러한 미생물에 의한 탄산칼슘 석출은 페이스트의 역학성능을 강화하였으며, 양생 재령의 경과에 따라 전체 압축강도가 향상되는 효과를 보였다. 또한 미생물 막과 탄산칼슘의 증가로 공극구조가 개선되어 투수량 감소에도 영향을 끼쳤다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.307-315
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• 2023

이 연구에서는 CO₂ 반응경화 시멘트인 CSC와 일반 시멘트인 OPC의 혼합비율에 따라 모르타르 시험체를 제작하고 1차 양생온도 및 2차양생 CO₂ 압력을 제어하여 역학적 특성과 탄산화 특성에 대해 평가하였다. 모든 양생조건에서 CSC 비율이 높을수록 역학적 특성이 감소하는 것으로 나타났다. 1차 양생온도가 60 ℃인 경우가 20 ℃인 경우보다 더 높은 역학적 특성을 나타냈으며 탄산화 침투 깊이 또한 더 큰 것으로 나타났다. 2차 CO₂ 양생의 양생압력과 휨 강도는 반비례하였으나 압축강도는 비례하는 관계로 나타났다. 이는 과도한 탄산화가 오히려 역학적 특성을 감소하는 것에 기인한 것과 휨 강도가 압축강도에 비해 이러한 특성에 더 민감하기 때문인 것으로 판단된다. 다만, 제한 양생조건에 대한 평가결과로 향후 시험조건을 확장하여 면밀한 검토가 필요하다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권3호
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• pp.281-289
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• 2015

본 연구에서는 $CO_2$ 양생 효과를 극대화 할 수 있는 ${\gamma}-C_2S$와 MgO와 같은 $CO_2$ 흡수 물질을 혼입한 시멘트 페이스트의 $CO_2$ 양생 효과에 관한 연구를 위하여 W/B를 40%로 설정하고 혼화재료 ${\gamma}-C_2S$와 MgO를 90% 다량 치환하여 혼화재료, $CO_2$ 양생 유무에 따른 압축강도 측정, 미세 화학분석을 실시하였다. 그 결과 $CO_2$ 양생으로 인해 Plain의 경우 약 1.08배~1.26배의 압축강도 증가 효과가 나타났으며 ${\gamma}-C_2S$와 MgO를 90% 치환한 ${\gamma}-C_2S$, MgO 실험체의 경우, 각각 14.56배~45.7배, 6.5배~10.37배 향상 효과가 나타났다. 이에 따라 미세 화학분석을 실시하여 다량의 $CaCO_3$, $MgCO_3$가 생성된 것을 확인하고 공극 감소의 효과를 확인하였다. 따라서 $CO_2$ 흡수물질 ${\gamma}-C_2S$, MgO를 다량 혼입한 시멘트 페이스트의 $CO_2$ 양생에 의한 압축강도 발현효과가 검증됨을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권3호
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• pp.285-295
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• 2024

본 연구에서는 500℃·hr의 증기양생을 실시한 OPC 페이스트에 대하여 1atm 20% 농도의 CO₂와 5atm 99% 농도의 고농도 CO₂ 조건 하의 촉진 탄산화의 영향평가를 수행하였다. 이를 위하여 XRD, FT-IR을 통한 화학적 분석과 SEM, 압축강도 측정을 통한 물리적 특성 분석을 실시하였다. 그 결과 CO₂ 20% 농도의 상압 탄산화를 수행하는 경우 뚜렷한 내부 조직구조 치밀화 및 압축강도 증진 효과를 관찰할 수 있었고, CO₂ 99% 농도의 5atm 가압 탄산화를 실시할 경우 표면조직구조가 빠르게 치밀해지며 CO₂ 확산침투율이 크게 떨어지게 되어 압축강도 등 유의미한 수준의 물리적 특성 개선이 일어날 정도의 탄산화를 진행할 수 없었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.349-354
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• 2023

본 연구는 시멘트 산업의 CO₂ 저감을 위한 가장 핵심적인 기술 중 CCU(Carbon Capture, Utilization)를 적용하여 이산화탄소의 활용을 극대화 시키기 위한 일환으로 이산화탄소 양생 환경에서의 보통 포틀랜드 시멘트 페이스트를 대상으로 하여 탄산화 반응 촉진제의 혼입 유·무에 따른 재령 별 탄산화 깊이 변화와 이에 따른 기초 물리 특성변화를 검토하고자 하였으며, 콘크리트 분야에서 CO₂ 고정량을 평가하기 위하여 가장 범용적으로 사용하는 벙법인 고온에서의 CaCO₃ 탈탄산을 평가하는 열분석 방법을 적용하여 중량 감소율에 따른 결과를 평가하였다. 평가결과, 시멘트 페이스트에 CRA 혼입에 따라 두 가지의 환경조건에서 모두 압축강도 성능이 소폭 감소하는 경향이 나타났지만, 탄산화 깊이 확산성능에 있어서 CRA의 혼입으로 경화체 내의 탄산화 깊이가 상당 부분 증가하는 경향을 확인하였다. 또한, 항온항습기 양생 조건, 탄산화챔버 양생 조건의 순서로 Plain 대비하여 각각 23.8 %, 40.77 %만큼의 중량 감소율이 증가한 경향을 확인하였기에 CRA 첨가에 따른 우수한 CaCO₃의 생성량을 확인할 수 있었으며 CO₂의 농도가 증가할수록 그 생성량 또한 증가하는 것으로 확인하였다. 이는 소요성능 수준 이상의 성능을 만족할 수 있을 것으로 사료되며, 탄산화 저감을 목표로 하는 모든 CCU 기술에 재료적 측면으로 접목 및 활용이 가능할 것으로 판단된다.