• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.8-16
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• 2024

포틀랜드 시멘트, 철강 산업 등에서 원료로 사용되는 석회석(CaCO₃, calcium carbonate)은 고온에서 탈탄산 분해 반응에 의해 CO₂를 배출한다. 석회석 사용에 의한 CO₂ 배출을 저감하기 위해 CO₂ 배출의 원인이 되는 carbonate 광물을 함유하지 않거나 함유량이 적으면서도 CaO를 함유한 산업부산물로 석회석을 대체하려는 기술이 제안되었다. 이들 산업부산물에 함유된 CO₂를 정량 측정하는 방법으로 Loss of Ignition(LOI), Thermo-Gravimetric Analysis(TG), Infrared Spectroscopy(IR) 등이 사용되나, 산업부산물의 특성에 따라 CO₂ 배출량을 과대 또는 과소 평가할 우려가 있다. 본 연구에서는 CaCO₃ 시료와 고온에서 산화반응에 의해 중량이 증가하는 시료 각각에 carbonate 형태로 함유된 CO₂의 함량을 측정하는 방법으로 LOI, TG, IR 및 DTG(Differential Thermo-Gravimetric Analysis) 방법의 신뢰도와 시험방법별 측정결과를 비교 검토하였다. CaCO₃ 시료에 대해서는 검토한 모든 시험결과는 충분한 수준의 신뢰도를 나타내었다. 반면, 고온에서 중량이 증가하는 시료의 CO₂ 함량에 대해서는 LOI와 TG는 시료의 CO₂ 함량을 제대로 평가하지 못했으며, IR은 예측값에 비해 CO₂ 함량을 과대평가하는 경향을 나타내었으나, DTG에 의한 평가 결과는 예측값에 근사하였다. 이로부터 수 % 미만 수준의 미량의 CO₂를 함유하고, carbonate 광물의 분해 배출 온도에서 CO₂ 배출에 의한 중량 감소 외에도 중량이 변화하는 시료의 경우 DTG를 이용하여 CO₂ 함량을 구하는 것이 LOI나 TG, IR을 이용한 평가보다 합리적이라고 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권4호
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• pp.301-307
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• 2014

본 연구는 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않고 산업부산물인 고로슬래그를 기반으로 제지애시와 알칼리 자극제를 사용하여 기포를 발생시킴으로써 경량 패널의 심재 및 충전재 등에 사용할 수 있는 무시멘트 경량 경화체를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 먼저 제지애시의 적정 치환율을 도출하기 위한 기초실험을 실시하였다. 기초 실험을 바탕으로 제지애시와 반응하여 수소기체를 발생시킬 수 있는 알칼리 자극제의 종류 및 첨가율에 따라 본 실험을 실시하였으며, 제조된 시험체를 대상으로 재령별 겉보기 밀도와 강도를 측정하였다. 그 결과 제지애시의 적정 치환율은 5%이며, 알칼리 자극제는 NaOH를 12.5% 첨가한 경화체의 겉보기 밀도가 $1.13g/cm^3$, 감소율 40.45%로 가장 낮은 겉보기 밀도를 나타내었으며, 겉보기 밀도와 비교하여 비교적 높은 강도를 발현하였다. 따라서, 알칼리 자극제로써 NaOH를 적정량 사용하고 제지애시와의 반응시간을 늦출 수 있는 방법을 강구한다면 보다 높은 강도와 경량성을 겸비한 무시멘트 경량 경화체를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.13-21
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• 2014

혼화재로서 고로슬래그가 콘크리트의 전과정 환경영향에 미치는 효과를 정량적으로 평가하기 위하여, 3395개의 실내 배합 및 1263개의 레미콘 배합을 분석하였다. 콘크리트의 환경영향을 평가하기 위한 전 과정 평가 방법을 요약하면, 1) 고려된 시스템 경계는 요람에서 시공 전단계까지이며, 2) 재료, 운송 및 콘크리트 생산에서의 환경부하 평가는 국가 생애주기 데이터목록을 주로 기반으로 하였으며, 3) 환경부하는 분류화, 특성화, 정규화 및 가중치 단계를 거쳐 정량적인 환경영향 지표로 환산되었다. 콘크리트 전과정 환경영향은 주로 지구 온난화, 광화학 산화생성물 및 무생물 자원고갈의 세 범주로 분류될 수 있었다. 또한, 콘크리트의 환경영향 지표들은 주로 보통 포틀랜드 시멘트의 양에 의해 결정되었으며, 고로슬래그 치환율의 증가와 함께 감소하였다. 이를 고려하여, 콘크리트의 환경영향 지표들은 단위 결합재 양 및 고로슬래그 치환율의 함수로 간단하게 모델링 될 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.521-528
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• 2004

일반적으로 폐 PET 폴리머콘크리트는 일반포틀랜드시멘트 콘크리트에 비해 뛰어난 역학적 성질과 내구성을 가지고 있지만 열에 민감하고 변형이 큰 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 단기크리프 실험을 이용하여 폐 PET 폴리머콘크리트의 장기크리프거동을 예측하고 재료적 변수와 실험적 변수에 대한 폐 PET 폴리머콘크리트의 장기크리프거동의 특성을 정의하였다. 단기크리프 실험을 이용하여 장기크리프거동을 예측한 방법에서는 $5\%$이내의 작은 오차를 보여 높은 정확도를 나타냈다. 크리프변형률과 비 크리프 모두 중탄산칼슘을 충전제로 사용한 경우가 플라이에쉬를 사용한 경우보다 더 작은 값을 나타내었다. 응력비의 증가에 따라 크리프변형률, 비 크리프 모두 증가하였지만 비례하여 증가하지 않았다. 이는 폐 PET 폴리머콘크리트의 크리프거동은 비선형 점탄성거동을 하는 것으로 나타났다. 충전재 함량이 $10\%$ 증가할수록 크리프변형률, 비 크리프 모두 약$10\%$ 감소하였다. 하지만 충전재를 사용하지 않은 경우 그 값이 충전재를 $10\%$ 사용한 경우보다 크리프변형률은 약 $40\%$, 비크리프는 약 $100\%$ 이상 큰 값을 나타내었다. 이는 폐 PET 폴리머콘크리트에서 충전재의 사용이 크리프거동에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.201-210
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• 2014

이 연구는 콘크리트 구조물의 전과정 $CO_2$ 평가를 위한 단계적 모델을 제시하였다. 고려된 시스템 경계는 원료채취에서부터 재활용까지로서, 구성재료, 운송, 레미콘 공장에서의 계량 및 배합, 구조물의 사용 및 해체, 폐콘크리트의 파쇄 및 재활용까지를 포함한다. 구조물의 운영(40년) 및 재활용(20년) 단계에서 탄산화에 의한 $CO_2$ 포집양은 탄산화 깊이를 예측하기 위해 제시된 모델로부터 산정하였다. 제시된 $CO_2$ 평가모델에 기반하여 콘크리트 구조물의 전과정 $CO_2$양을 직접적으로 평가할 수 있는 성능평가표를 구체화하였다. 제시된 성능평가표를 이용한 사례분석 결과 보통포틀랜드 시멘트(OPC)가 콘크리트 구조물의 전과정 $CO_2$ 양에 미치는 기여비율은 약 85%이었다. 탄산화에 의한 $CO_2$ 포집양은 콘크리트 구조물의 전과정 $CO_2$ 양에 약 15~18%로 평가되었는데, 이는 OPC 생산으로부터 배출된 양의 약 19~22%에 해당된다. 결국, 제시된 $CO_2$ 성능평가표는 콘크리트 구조물의 각 단계에서 $CO_2$ 배출 또는 포집을 쉽게 결정할 수 있는 가이드라인으로서 설계 또는 시공 시 효율적으로 이용될 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.114-119
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• 2013

본 연구에서는 공동주택의 난방시스템을 위한 단열재로서 지속가능한 알카리활성 기포콘크리트 배합설계를 제시하기 위한 5배합을 실험하였다. 알카리활성 결합재를 위해 73.5%의 고로슬래그와 15%의 고로슬래그가 5%의 수산화칼슘과 6.5%의 규산나트륨에 의해 활성화되었다. 주요 실험변수인 단위 결합재양은 $325kg/m^3$에서 $425kg/m^3$까지 $25kg/m^3$ 단위로 증가하였다. 실험결과 AA 기포콘크리트는 단위 결합재양이 $375kg/m^3$일 때 KS F 4039에서 제시하는 최소 강도조건 및 경제성을 만족시켰다. 또한 보통포틀랜드시멘트 기포콘크리트 대비 알카리활성 기포콘크리트의 환경영향 저감율은 광화학산화물의 경우 99%, 지구온난화의 경우 87~89%, 자원고갈의 경우 78~82%, 그리고 산성화와 인간독성의 경우 70~75% 수준으로서 매우 높았다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권2호
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• pp.3-9
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• 2006

용융전로슬래그로부터 일반 포틀랜드 시멘트로의 전환에 관한 기초 연구의 일환으로, 전로슬래그의 $Al_{2}O_{3}$ 농도에 따를 고체 CaO 입자와 용융슬래그간의 계면반응을 알아보고자 하였다. 염기도($B=CaO/SiO_2$)를 1과 2로 조정한 전로슬래그에 소정의 $SiO_2$와 $5{\sim}15wt%\;Al_{2}O_{3}$를 첨가제로 첨가하여 MgO도가니에 넣고 $1500^{\circ}C$에서 30분간 가열 용해하여 균질화 한 후, 같은 온도의 소결 CaO펠렛을 투입하여 $10{\sim}30$분간 반응시켰다. 반응 후 급냉한 시편을 도가니의 직경방항으로 절단해서 펠렛 단면의 CaO직경 변화를 측정하여 슬래그중 $Al_{2}O_{3}$첨가에 따른 CaO의 용해속도를 조사하고, 계면 생성층을 SEM/EDX로 관찰하였다. 그 결과, 슬래그의 염기도가 2인 경우, 염기도가 1인 경우 보다 생성층 $C_{3}S$상의 두께는 $Al_{2}O_{3}$를 15wt.%까지 첨가함에 따라 3.5배 증가하였으며, $C_{6}AF_{2}$ 또는 $C_{4}AF$양도 2배 정도 증가됨을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.139-148
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• 2011

국내의 경우 노후화된 콘크리트 포장에 대한 일반적인 유지보수 공법으로 아스팔트 덧씌우기 공법이 사용되고 있다. 그러나 기존 콘크리트 포장의 수명을 연장시키기 위한 아스팔트 덧씌우기 공법의 경우, 기존 포장과의 물리적 특성이 상이하여 반사균열, 포트홀 및 소성변형 등의 다양한 포장 파손이 발생하고 있는 실정이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 아스팔트 덧씌우기 공법을 대처하기 위한 방안으로 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용이 요구되고 있는 실정이다. 콘크리트 덧씌우기 공법은 사용 연한이 길고, 중차량에 대한 지지력이 우수하며, 소성변형이 발생하지 않으므로 유지보수 빈도 및 유지관리비를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다. 하지만 비교적 긴 양생기간으로 인하여 우회도로 가설 및 교통통제 등의 기술적인 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 충분한 작업성 확보 및 신속한 교통개방을 위하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트를 사용하여 작업성, 내구성 및 환경저항성에 대한 평가를 통한 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용성을 검토하였다. 조기 교통개방 특성 평가를 위한 강도측정 결과 재령 4시간 후 압축강도 21MPa, 부착강도 1.4MPa를 상회하는 결과를 확인하였다. 또한 환경하중 저항성 실험 결과 일반 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비해 매우 우수하여 내구성을 확보할 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구를 통하여 초속경 아크릴계 폴리머 개질 콘크리트는 대규모 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 적합한 재료로써, 충분한 작업성 및 신속한 조기 교통개방을 요구하는 유지보수 공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.589-594
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• 2006

산업발전에 따른 인구의 증가와 대량생산은 매년 엄청난 양의 도시폐기물을 발생시키고 그 양은 매일 49,902톤에 이른다. 현재, 매일 발생량의 14.5%인 5,440톤이 소각처리되고 있는데 여기서 발생되는 소각재는 대부분 매립되어지고 있는 실정이다. 그러나 매년 그 양이 증가하고 상대적으로 매립지의 부족현상이 나타나면서, 쓰레기 소각재의 처리 문제는 환경적, 경제적으로 우리사회를 위협하는 문제가 되고 있다. 도시쓰레기 소각재는 $850{\sim}1,000$의 온도에서 쓰레기를 소각하여 발생하는 부산물로서 플라이애쉬와 바텀애쉬로 나뉘어지고, 그 주성분은 $SiO_2,\;CaO,\;Al_2O_3$등의 산화물이다. 본 연구에서는 수세공정을 거친 쓰레기 소각재를 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르를 제조하고, 알칼리 활성제와 양생조건에 따른 강도발현 특성을 파악하였으며, XRD분석과 SEM-EDS 분석을 통하여 반응 생성물 및 반응 메커니즘을 분석하였다. 실험 결과, 주요 생성물은 포틀랜드시멘트의 수화생성물과 유사한 C-S-H겔 형태의 화합물이었고, ettringite 및 C-A-H 화합물도 생성됨을 확인할 수 있었다. 재령 28일의 압축강도는 고온양생 조건에서 NaOH+물유리를 알칼리 활성제로 사용한 경우 40.5MPa로 가장 높게 나타났으며 잔골재의 50%를 바텀애쉬(bottom ash)로 치환하였을 경우, 19.3MPa의 강도발현을 보였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.641-644
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• 2008

본 고에서는 부산 제2롯데월드 현장에 공급이 가능한 부산지역의 레미콘사를 선정하여 플랜트 및 원재료의 현황에 대하여 조사한 것으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 조사한 레미콘 공장은 대부분 횡치형으로, 210m$^3$/hr용량의 Twin shaft 믹서를 주로 사용하고 있고, 결합재 및 혼화제 사일로보유대수는 각각의 공장마다 차이를 보이나, 원재료 종류별로 구분하여 사용하고 있었다. 결합재는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 플라이 애쉬 2종, 고로슬래그 미분말 3종을 주로 사용하고 있는데, 양호한 레미콘 품질관리를 위해 각각의 재료별 동일 공급사를 지정하여 사용하고, 품질 모니터링 기준을 마련하여 관리해야 할 것으로 판단된다. 굵은 골재는 다양한 산지의 부순 골재를 사용하고 있는데, 산지에 따른 품질차를 해결하기 위해 Y산지 골재를 사용하도록 하였고, 잔골재는 부순 잔골재, 세척사, 강사를 주로 사용하고 있는데, 혼합방법에 따라 실험을 실시하여 안정한 품질로 지속적인 공급이 가능한 잔골재를 선택하는 것으로 하였다. 혼화제는 배합 및 현장별로 별도 관리하고 있는데, 본연구에서는 2시간 유지성능 및 15시간 10MPa를 발현을 만족시킬 수 있는 폴리카르본산계 고성능감수제를 개발하여 사용하는 것으로 하였다.