• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.305-312
• /
• 2017

본 연구에서는 국내 화력발전소에서 발생되고 있는 산업부산물을 활용하여 아스팔트 콘크리트용 채움재를 개발 및 혼합물에 적용하여 함량에 따른 특성 및 소성변형 저항성에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험결과 석탄회 기반 채움재를 사용할 경우 최적아스팔트함량(OAC)는 기존 채움재 대비 0.1% 낮은 값을 나타내었다. 도출된 최적아스팔트함량에서 채움재 함량에 따른 간접인장강도 및 인장강도비 측정 결과 함량 증가에 따라 높은 성능을 발현하였고, 2.0% 이상의 함량에서 국내 단체표준 품질관리 기준 각 0.8 이상과 0.75 이상을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 동적안정도는 채움재 2.5%의 함량에서 가장 높은 저항성을 나타내었으며, 함량이 2.5%를 넘어설 때 오히려 성능발현이 저하되는 결과를 나타내었다. 과도한 채움재의 혼입은 상대적으로 아스팔트 함량이 감소되기 때문에 취성파괴를 유발할 수 있으므로 최적의 채움재/아스팔트 의 비율을 찾아 적용하는 방안이 필요할 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제27권4호
• /
• pp.582-590
• /
• 1995

우리 나라에서 건설될 중저준위폐기물 처분장의 기본설계개념에 따르면, 중준위폐기물 동굴에는 점토질 뒷채움재가 설치될 예정이다. 이 뒷채움재의 후보물질로는 원료 입수의 용이성 및 경제성 측면에서 천연점토와 분쇄암석의 혼합물이 고려되고 있다. 그러나 이 혼합물이 폐기물처분장의 뒷채움재로 사용되기 위해서는 주요특성들이 뒷채움재의 요구사항을 만족시켜야한다. 이 보고서에서는 경상북도 연일지역에서 산출되는 천연점토와 분쇄암석 혼합물에 대해 핵종유출저지 관점에서 가장 중요한 특성인 수리특성과 방사성핵종 확산특성 및 역학적 특성을 측정하여 뒷채움재료로서의 사용 가능성을 평가하였다. 혼합물의 수리전도도는 동일 밀도에서 점토함량이 감소함에 따라 증가되었으나, 점토함량이 적은 경우에도 상당히 낮은 값을 유지하여 뒷채움재를 통한 핵종이동의 주요 메커니즘은 확산이 될 것이라는 것을 보여주었다. 압축점토에 대한 방사성핵종 복산계수 측정결과, 동일밀도의 나트륨벤토나이트에서 측정된 값의 범위 내에 있었으며, 점토-분쇄암석 혼합물의 액소성한계, 다짐특성, 압축강도및 압밀계수등의 역학적 특성도 나트륨벤토나이트-모래 혼합물에서 얻어진 값과 유사하였다. 이러한 결과들로부터 연일산 천연점토-분채암석 혼합물을 고가의 나트륨벤토나이트 대용으로 처분장 뒷채움재로 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.32-38
• /
• 2023

본 연구에서는 매립석탄재를 활용한 유동성 채움재 실용화 기술개발의 일환으로서 매립석탄재의 입도 분포 및 미립분 함량등의 물성에 따른 유동성 채움재의 유동성 및 재료분리 저항성, 강도발현성 등의 특성을 검토하고자 하였으며, 채취된 매립석탄재의 물성 분석 결과 밀도 및 입도 분포의 특성은 상이한 것으로 나타났다. 3종의 매립석탄재를 대상으로 유동성 채움재 배합 및 특성을 평가한 결과 ACI 229R에서 규정하는 품질을 충족시키기 위한 배합조건은 상이한 것으로 나타났다. 배합요인별에 따라 유동성 채움재의 특성을 평가한 결과 매립석탄재의 입도분포 특성 및 미립분 함량에 주로 영향을 받는 것으로 확인되었으며, 조립질의 매립석탄재(PA-3)의 경우 ACI 229R에서 규정하는 요구성능을 충족시키는 배합 조건은 도출되지 않았으나, 입도 전처리를 통한 미분 함량 증가 및 세립질의 입도분포 구성을 통한 유동성 채움재의 배합성 평가에 대해 검토할 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 에너지공학
• /
• 제27권2호
• /
• pp.55-60
• /
• 2018

폐자원으로 분류되는 화력발전소의 석탄재와 제강슬래그(KR슬래그)를 주 재료로 활용하여 저강도 고유동채움재를 제조하였다. 산업부산물의 활용방안을 확대하고 중금속 용출 억제 등의 환경적 안정성을 확보하기 위해 화력발전소 바닥재(bottom ash)와 KR슬래그는 7:3으로 혼합하여 탄산화반응($CO_2$고정화)을 실시하였다. 연구결과 석탄바닥재의 기공이 많아 $CO_2$고정화 물질 함량이 증가할수록 물비율이 증가하였다. 배합 중 분체함량이 증가할수록 블리딩율이 저하되는 것을 확인하였다. 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)함량이 감소할수록 수화반응의 활성화가 저하되어 압축강도는 감소하였다. 하지만 배합 조성을 적절히 조절할 경우 저강도 고유동 채움재가 요구되는 2.0MPa의 압축강도는 충족시킬 수 있는 결과를 확보하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제37권2호
• /
• pp.497-505
• /
• 2017

TDF (Tire derived fuel) Fly ash는 폐타이어를 발전소의 연료원으로써 사용하고 발생된 분말형태의 산업 부산물이다. TDF Fly ash는 현재까지 국내에서 사업장 폐기물로 분류되어 적절하게 활용되지 못하고 있다. 새로운 활용 방안 모색을 위해 TDF Fly ash를 아스팔트 혼합물용 채움재(Mineral filler)로써 적용하여 사용 가능성을 알아보는 아스팔트 혼합물 기초 물성 시험을 실시하였다. TDF Fly ash는 국내 KS F 3501의 아스팔트 혼합물 채움재 기준을 만족하였으며 마샬 배합설계를 진행하여 4.5%최적아스팔트함량을 결정하였다. 채움재 함량은 3%로 결정하였으며 채움재로써 석분을 사용하여 비교 분석 하였다. 아스팔트 혼합물 기초 물성 시험은 국토교통부에서 발간한 "아스팔트 혼합물 생산 및 시공지침"에서 제시된 규정으로 평가하였다. 시험은 마샬안정도 시험, 동적수침 시험, 인장강도비 시험, 휠 트랙킹 시험을 실시하였다. 실험결과, 마샬안정도와 동적안정도는 국토교통부에서 제시된 기준에 만족하여 안정성을 확인하였고 동적수침과 인장강도비 시험은 TDF Fly ash가 석분보다 박리저항성 및 수분저항성에 효과가 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 TDF Fly ash의 다각적 활용이 예상 되며 긍정적인 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제24권6호
• /
• pp.405-417
• /
• 2014

고준위폐기물처분장에서 갭채움재는 완충재와 뒷채움재의 성능을 좌우하는 중요한 공학적방벽의 구성요소이다. 본 논문에서는 갭채움재에 대한 해외 기술현황을 조사하고, 이를 통하여 갭채움재의 개념, 제조기술, 성형특성, 설치기술에 대한 연구결과들을 정리하였다. 갭채움재 개념은 처분방식과 처분개념에 따라서 나라마다 약간씩 차이가 있었다. 갭채움재 물질로는 대부분 벤토나이트를 사용하였고, 충전제로 점토를 사용하였다. 갭채움재는 펠렛, 과립상, 또는 펠렛-과립상 혼합물의 형태로 사용되었다. 갭채움재 펠렛 제조에는 정압축, 롤러압축, 압출-컷팅 방법 등이 사용되었으며, 이 중, 실험과 실제 현장에서의 펠렛 소요량을 감안하여 많은 나라들이 롤러압축방법과 압출-컷팅방법에 대한 기술 확보에 집중하였다. 펠렛 성형특성 실험결과, 펠렛의 건조밀도와 건전성은 수분함량, 구성물질, 제조방법, 펠렛 크기에 민감하였고, 제작 시 압축하중에는 상대적으로 덜 민감하였다. 갭채움재의 설치방법으로는 수직처분공 완충재 갭에서는 부어넣기(pouring) 방법, 붓고 다지기(pouring and tamping) 방법, 진동을 주며 부어넣기(pouring with vibration) 방법 등이 시도되었으며, 수평처분공 완충재와 처분터널의 뒷채움재 갭에서는 숏크리트 기술을 이용한 불어넣기(blowing by use of shotcrete technology) 방법과 오거를 이용한 정치 및 다지기(auger placement and compaction) 방법 등이 시도되었다. 그러나 이 방법들은 아직 기술적으로 초기단계에 있어 앞으로도 계속적인 연구가 이루어질 것으로 예상되었다.

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.315-322
• /
• 2018

탄산칼슘($CaCO_3$) 형태의 천연 굴패각을 포졸란 반응 물질인 생석회(CaO)로 전환하기 위해서는 고온(> $800^{\circ}C$)의 소성 공정이 필요하다. 이로 인한 과도한 에너지 비용 투입이 굴패각의 산업적 이용에 큰 걸림돌로 작용하였다. 본 연구의 목적은 소성과정 없이 굴패각을 뒷채움용 고화재 소재로 개발하는 것이다. 본 연구팀은 굴패각을 황산칼슘 형태로 전환하고, 이를 수산화나트륨 및 황토와 혼합하여 고화물을 생성시키는 방법을 제안하였다. 굴패각을 황산칼슘으로 전환시키기 위한 황산용액과 황산칼슘을 소석회($Ca(OH)_2$)로 전환하는 데 필요한 수산화나트륨 용액의 최적 농도를 결정하였다. 신규 고화재, 천연 굴패각, 석탄회 비율을 변화시켜 뒷채움재를 제조하고 양생한 후 공시체의 일축압축강도를 비교하였다. 고화재 함량 비율이 증가할수록 공시체의 일축압축강도는 증가한 반면 동일한 고화재 함량에서 석탄회 대비 천연 굴패각 함량이 증가할수록 공시체의 일축압축강도가 증가하였다. 본 결과는 천연 굴패각과 석탄회를 이용한 뒷채움재 제조에 있어서 황산처리 굴패각, 황토, 수산화나트륨 용액으로 구성된 고화재가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다. 황산처리 굴패각 기반 고화재는 기존에 개발된 바 없고, 굴패각을 활용한 경제성 있는 뒷채움용 소재 개발과 굴패각의 산업적 활용도를 높이는데 커다란 기여를 할 것이다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제28권4호
• /
• pp.15-22
• /
• 2019

석탄재는 석탄 연소 시 발생하는 것으로 포집 방법에 따라 비산재와 바닥재로 나눌 수 있다. 비산재와 바닥재는 특성에 따라 다양한 용도로 재활용이 가능하다. 호주는 세계에서 네 번째로 석탄을 생산하는 국가이며 석탄재를 시멘트, 콘크리트, 광산 채움재, 농업용 토양 개량제 등으로 활용하고 있다. 비산재는 시멘트, 콘크리트용 보충제로 사용하면 시멘트의 강도와 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 광산 채움재로 석탄재를 활용하면 지반을 안정화시킬 수 있으며 석탄재의 다량 처리가 가능하다. 석탄재는 주로 알카리성이므로 광산 채움재로 사용 시 산성광산배수를 중화시킬 수 있다. 또한, 토양 개량제로 사용하면 산도 개선 효과를 얻을 수 있으며 토양의 물리적 특성 개선이나 식물에 필요한 원소를 공급할 수 있다. 호주 비산재는 식물 독성에 영향을 미치는 미량 원소 함량이 낮으며, 방사성 원소 함량도 토양 배경 농도 범위 내에 존재하기 때문에 재활용 가능성은 더 확대될 것이다. 석탄재의 특성은 연소에 사용한 석탄의 특성과 관련이 있으며 한국은 호주에서 석탄을 수입하기 때문에 한국의 석탄재도 다양한 용도로 재활용이 가능할 것이다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권2호
• /
• pp.71-79
• /
• 2017

순환유동층(CFBC) 보일러 방식의 석탄화력발전소에서 발생하는 석탄재는 유리 석회와 무수석고의 함량이 풍부하고 자경성을 가지는 것을 특징으로 하는 물질로서 유용하게 활용해야 할 자원 중 하나이다. 최근 CFBC 석탄재를 포함하여 석탄화력발전소 부산물을 활용한 광산 채움 기술 및 광해 관리에 대한 관심이 점차 증가하고 있는 가운데, CFBC 석탄재를 광산 채움 분야에 적용하기 위해서는 기술에 대한 검토와 함께 관련 규격에 대해 향후 충분히 논의를 거쳐야 할 여지가 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 CFBC 석탄재의 유효 활용 기술에 대한 연구동향을 소개하고, 광산 채움 분야의 활용을 위해 국외의 규격 동향을 고찰한 후 연구방향 및 시사점에 대해 정리하였다.

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