• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.195-201
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• 2011

이 연구에서는 나선 철근으로 횡 구속된 전기로 산화 슬래그 골재를 사용한 콘크리트의 구조적 성능을 평가한다. 전기로 산화 슬래그는 철강 산업의 부산물로서, 그동안 유리석회와 유리마그네슘의 팽창성질 때문에 저부가가치적인 용도로만 이용되어 왔지만 최근 제강 기술의 발달에 힘입어 안정화된 전기로 산화 슬래그 골재의 생산이 가능하여 졌다. 구조용 콘크리트에 대한 전기로 산화 슬래그 골재의 적용성을 검증하기 위하여, 직경이 150 mm이고 높이가 300 mm인 실린더형 실험체를 총 27개 제작하고 횡 구속 실험을 수행하였다. 실험 변수는 골재의 종류와 나선 철근의 항복 강도로 하였다. 실험 결과, 전기로 산화 슬래그 골재를 사용한 실험체의 구조적 성능이 천연골재를 사용한 횡 구속된 콘크리트와 비교하여 동등 이상인 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3A호
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• pp.407-415
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• 2008

슬래그의 팽창성 붕괴는 주로 Free-CaO의 수화 반응이 주된 원인으로 분석되고 있으며, 이 문제의 해결 방안을 마련하기 위해 여러 기관에서 연구가 진행되고 있고, 더불어 콘크리트용 골재로의 활용 방안을 지속적으로 연구하고 있다. 현재, 국내에서는 고로 슬래그에 대한 연구는 많이 이루어지고 있지만, 전기로 및 전로 슬래그와 같은 제강 슬래그에 대한 연구는 극히 미비한 실정이다. 이에, 본 연구의 주재료인 전기로 산화 슬래그의 기초적인 물성 분석뿐만 아니라, 화학적인 메커니즘을 규명하여 콘크리트용 잔골재로서의 활용 가능성을 분석하고, 실생활에 응용하는데 그 목적이 있다고 하겠다. 그렇기 때문에, 본 연구의 진행 방향으로 전기로 산화 슬래그의 성분 분석과 함께 기본 물성을 측정하고, 이후에 중/장기 강도 및 세부적인 내구성 분석을 실시하여, 시멘트 콘크리트 적용의 적합성 평가 후, 규격을 제안하는 절차를 밟았다. 본 연구에 대한 기대 효과는 산업 부산물의 활용에 따른 환경 보전 및 재활용이라는 측면 이외에도, 전기로 산화 슬래그의 시멘트 콘크리트용 잔골재서의 상용화에 있다고 하겠다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.97-103
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• 2017

본 논문은 전기로 산화슬래그 골재를 사용하여 콘크리트를 제작하여 물리적 성능을 평가하였다. 실험은 전기로 산화슬래그 골재를 치환하여(잔골재-굵은골재) 0%-0%, 0%-100%, 50%-100%, 100%-100%으로 각 4수준으로 일반강도영역 W/C 45%와 고강도영역인 W/C 30%의 2수준으로 제작하여 진행하였다. 굳지 않은 콘크리트에서는 공기량, 플로우 및 슬럼프, 단위용적질량 실험을 진행하였으며, 경화 콘크리트에서는 압축강도 및 휨강도, 단위용적질량 실험을 통하여 물리적 특성을 검토하였다. 본 연구의 실험결과 전기로 산화슬래그의 혼입량이 증가함에 따라 콘크리트의 강도 증진 효과가 나타났으며, 이는 전기로 산화슬래그 골재 내에 ${\beta}-C2S$로 인하여 골재 내외부에서 강도 증진 효과를 발휘한 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.68-77
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• 2020

본 논문은 전기로 산화 슬래그를 굵은 골재로 적용하여 제작된 콘크리트에 대하여 초기 재령 시기에 동결 피해를 받았을 때 발생하는 성능 저하에 대한 콘크리트의 역학적 특성과 공극 구조를 평가하고자 하였다. 본 연구에 따르면, 전기로 산화 슬래그 골재를 혼입한 콘크리트의 초기동결 피해가 발생할 경우, 100~150 ㎛ 영역에 존재하던 공극의 피크점이 큰 영역으로 이동하며, 24시간을 초과하지 않도록 해야 200 ㎛ 미만의 공극이 유지되고 500 ㎛ 이상의 공극이 증가하지 않으므로 동결 저항성 개선이 가능한 것으로 판단된다. 또한, 전기로 산화 슬래그와 BFS를 함께 사용하면, 천연골재를 사용한 경우에 비해 상대 압축강도가 증가하였다. 한편, 탄성계수 및 공명진동수의 경우, 압축강도와 비교하여 초기동결로 인해 크게 변화하지 않으므로, 초기동결 피해에 관한 성능 저하를 평가하기 위해서는 각 실험 요소간의 상호관계를 분석해야 할 필요가 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.514-520
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• 2021

본 연구에서는 건설현장에서 가장 많이 사용되는 재료 중 콘크리트에 EMP차폐 성능을 부여하기 위해 전기로 산화슬래그를 사용하여 EMP차폐 성능 평가를 실시하였다. 평가 결과 전기로산화슬래그의 성분은 Fe₂O₃ 함량 34%로 나타났으며 MgO 성분 또한 4.8%가량 포함하는 것으로 나타났다. 또한 MgO 성분으로 인한 팽창우려로 골재안정성 평가를 실시한 결과 KS기준에 적합한 것으로 사료된다. EMP 차폐성능 평가결가 압축강도에 따른 EMP차폐성능은 상관성이 없었으며 일반골재는 EMP차폐가 되지 않은 것으로 나타났다. 그러나 전기로산화슬래그를 사용한 골재는 EMP 차폐성능이 우수 했으며 두께가 증가할수록 차폐성능은 향상되는 것을 알 수 있었다. 내구성 평가결과 EMP 차폐 콘크리트는 일반 콘크리트와 유산한 내구성을 보유하는 것으로 나타났다. 이를 통해 향후 EMP차폐 구조물 구축시 전기로 산화슬래그를 사용하여 콘크리트를 제조한다면 차폐율 향상에 좋을 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.33-39
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• 2012

철강 생산량이 증가함에 따라 부산물로 발생하는 슬래그의 재활용에 대한 관심이 커지고 연구가 활발히 진행되어 왔다. 현재 국내에서는 고로 슬래그에 대한 연구는 많이 이루어지고 있지만, 제강 슬래그에 대한 연구는 미비한 실정이다. 또한 제강슬래그 중에서도 전기로 산화슬래그에 대한 콘크리트 골재로의 활용에 관한 연구가 진행되고 있을 뿐 전기로 환원슬래그에 대한 연구실적은 거의 없는 실정이다. 최근 전기로 환원슬래그에 대한 토목용 성토 및 뒤채움 재료로서의 활용가능성 여부에 관한 연구가 진행된바 있고, 점토지반 개량재로서의 가능성을 확인한 바 있다. 따라서 본 연구의 목적은 전기로 제강 환원슬래그를 연약지반개량을 위한 토목재료로서 활용 가능성을 검토하고 최적의 혼합비를 찾는데 있다. 환원슬래그에 대한 SEM, XRF, XRD 시험 등을 통해 성분 분석을 하고 또한 환원슬래그 혼합점토에 대한 일축압축강도 시험을 통해 점토지반에 환원슬래그를 혼합하였을 때의 강도증진 효과에 대한 검토를 하였다. 이 시험을 통해 환원슬래그 혼합에 따른 뚜렷한 강도증진 효과를 확인하였으며, 이를 바탕으로 연약지반처리에 있어 환원슬래그의 활용가능성을 판단할 수 있었다. 본 연구에 대한 기대효과는 산업 부산물의 활용에 따른 환경보전 및 재활용 측면과 전기로 환원슬래그의 연약지반개량용 토목재료로서의 활용에 있다고 하겠다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.23-29
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• 2011

산화슬래그는 토목분야에 널리 활용되어 왔으나 전기로 제강 환원슬래그는 거의 활용되지 않고 있는 실정이다. 따라서 토목 분야에서의 재활용 방법을 모색하기 위하여 환원슬래그의 성분을 분석하고 이를 바탕으로 토목현장에서 흔히 볼 수 있는 풍화토와 환원슬래그를 중량비 0% 내지 30%로 혼합한 후, 폐합시스템의 Lysimeter에서 1주, 2주, 4주의 주기로 환원슬래그 혼합토의 환경적 특성을 고찰하기 위한 시험을 수행하였다. 환원슬래그를 XRD, XRF를 이용하여 정성 정량적으로 분석한 결과, calcium silicate의 일종인 $Ca_2(SiO_4)$가 주요 결정 광물로 나타났다. 그리고 ICP-OES에 의한 중금속 분석결과 철강 생산 공정에 의한 영향으로 Al, Fe, Mn이 환원슬래그에 포함된 주요 중금속으로 확인되었다. 이를 폐기물관리법에 의한 오염물질 배출허용기준과 비교한 결과 중금속에 의한 오염가능성은 거의 없을 것으로 사료된다. 또한 환원슬래그 혼합토 침출수는 0% 혼합토에서 pH 6.9로부터 30% 혼합토에서 pH 10으로 측정되어 문제가 없음을 확인하였다. 침출수의 순환주기에 의한 pH 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.29-37
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• 2024

본 연구는 산화칼슘 개질제로 제강슬래그를 사용하여 연약점토와 혼합 시 발생하는 화학적 성분의 변화가 수경성 및 양생시간에 따른 압축강도 발현 특성을 파악하고자 XRF시험과 SEM 촬영, 베인전단강도, 일축압축강도시험을 수행하였다. 제강슬래그로부터 용출되는 칼슘(Ca)은 점토 내 Ca 함량을 증가시키고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 성분과의 화학적 반응으로 칼슘실리카게이트 수화물 (CaO-SiO₂-H₂O) 반응으로 점토의 피막층이 형성되어 결정체 입자수를 증가시킨다. 따라서, 중량혼합비 Rss 30%(제강슬래그 30% + 점토 70%) 상태에서 초기 비활성영역의 베인전단강도는 4.4~18.4kN/m²로 나타났다. 활성영역의 경우 양생시간 480시간 경과 시 최대일축압축강도는 431.8kN/m²까지 증가되었으며, 이는 포졸란 반응에 의해 점토의 겉보기 점착(Attraction) 강도를 증가시킨다. 본 연구를 통해 토목현장에서 제강슬래그의 재활용을 위해 연약점토와 혼합 시 제강슬래그의 혼합율(Rss)에 따라 연약점토는 강도발현이 되므로 활용성을 높일 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권2호
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• pp.95-104
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• 2005

TRIGA 연구로의 해체 시 발생하는 금속성 폐기물의 용융기술을 확립하기 위한 기초연구로 전기로 내에서 방사성 핵종(Co, Cs, Sr)을 포함한 알루미늄의 용융 시 용융온도, 용융시간 및 플럭스(flux)의 종류가 핵종의 분배 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 플럭스의 종류에 따라 다소 차이는 있으나, 플럭스의 첨가로 알루미늄 용융체의 유동성이 증가됨을 확인할 수 있었다 용융 후주괴(ingot) 및 슬래그(slag) 시료의 XRD분석을 통해 핵종이 주괴에서 슬래그 상으로 이동하고 슬래그를 구성하고 있는 산화알루미늄과 결합하여 안정한 화합물을 형성함을 알 수 있었다. 슬래그의 발생량은 용융온도와 용융시간이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, 증가속도는 플럭스의 종류에 따라 차이를 보였다. 핵종 중 Co는 용융온도가 증가함에 따라 주괴 내 에서는 감소하였으나 슬래그 상에서는 증가하는 경향을 보였으며, 실험조건에 따라 최대 90$\%$까지 주괴에서 슬래그로 이동하였다. 휘발성이 강한 Cs과 Sr은 대부분이 슬래그와 분진으로 이동하여 매우 높은 제염계수를 얻을 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권1호
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• pp.33-40
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• 2006

한국원자력연구소 내의 연구용 원자로(TRIGA II, III) 해체 시 발생한 방사성 알루미늄 해체 폐기물의 감용 및 제염 특성을 평가하기 위해 아크로에서 알루미늄의 용융 특성 및 방사성 핵종의 분배 특성에 대한 연구를 수행하였다. 알루미늄 폐기물은 흑연전극(graphite electrode)을 이용한 전기아크로에서 4가지 종류의 플럭스$(A:NaCl-KCl-Na_3AlF_6,\;B:NaCl-NaF-KF,\;C:CaF_2,\;D:LiF-KCl-BaCl_2)$를 함께 첨가하여 용융시켰다. 또한 알루미늄의 용융 시 방사성 핵종의 분배 특성을 고찰하기 위해 알루미늄 시편에 방사성 모의 핵종인 코발트, 세슘, 스트론튬의 화합물을 오염시킨 후 혹연도가니에 넣어 알루미늄 용융실험을 수행하였다. 전기아크로에서 알루미늄의 용융실험을 수행한 결과 플럭스의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 플럭스의 첨가에 의해 알루미늄 용융체의 유동성이 증가됨을 확인할 수 있었다. 아크 용융에 의해 생성된 슬래그의 발생량은 플럭스 A와 B를 첨가한 알루미늄 용융실험에 비해 플럭스 C와 D를 첨가한 실험에서 상대적으로 많은 양이 생성됨을 알 수 있었으며, 첨가된 플럭스의 양이 증가할수록 이에 비례하여 슬래그의 발생량이 증가함을 알 수 있었다. 슬래그(slag)의 XRD 분석을 통해 방사성 핵종이 주괴에서 슬래그 상으로 이동한 후 슬래그를 구성하고 있는 산화알루미늄과 결합하여 안정한 화합물로 슬래그 상에 포집됨을 알 수 있었다. 알루미늄 폐기물의 용융시 Co의 분배율은 플럭스를 첨가한 경우에 보다 높은 제염계수를 나타냈으며, 모든 플럭스에서 40% 이상의 제염 효과를 나타내었다. 반면에 휘발성 핵종인 Cs과 Sr은 주괴로부터 98% 이상이 제거되어 대부분이 슬래그상과 분진으로 이동되는 특성을 확인할 수 있었다.