• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.302-308
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• 2005

질산성 질소는 강변여과수에서 가장 흔히 발견되는 오염물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양탈질 공정을 강변여과수의 질산성 질소제거를 위한 반응벽체 기법에 도입하였다. 본 연구의 목적은 현장에서의 실제 강변여과수를 이용한 주 파일럿 실험을 통해 반응벽체 시스템에서 미생물 접종의 영향과 대체 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 영향을 알아보고, 유량변화 및 체류시간 변화에 따른 질산성 질소 제거효율을 평가하는 것이다. 황과 석회석 또는 굴패각으로 구성된 준 파일럿 규모의 투수성 반응벽체(PRB) 6기를 경남 낙동강 유역 강변여과수 취수 현장에 설치하여 운전한 결과, 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 분리배양된 황탈질미생물 콘소시움 뿐만 아니라 굴패각의 자생미생물의 활성에 의해서 강변여과수의 질산성 질소가 제거됨을 확인하였고 석회석뿐만 아니라 굴패각도 시스템의 pH 조절을 위한 알칼리도 공급원으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 이용은 높은 황산이온의 농도와 고형물의 농도를 야기하였다. 80 cm의 반응벽체 두께에서, 유량을 66에서 132 mL/min까지 증가시킴으로써 체류시간을 15에서 7.5시간으로 감소시킴에 따라 질산성 질소 제거효율은 75에서 58%로 감소하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.1-10
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• 2013

본 연구에서는 OPC 및 BFS 혼입 콘크리트의 초기재령 압축강도 향상을 위해 산업부산물인 티탄석고, 정수오니를 활용하여 경제성을 만족하면서 콘크리트의 조기강도(재령 1, 3일)를 향상시킬 수 있는 촉진제(이하 HSB) 개발을 위한 기초적 연구를 실시하였다. 조강형 분체의 제조를 위한 산업부산물의 조합 비율은 기초 실험 및 성분분석을 통해 티탄석고(4) : 석회석(3) : 정수오니(3)의 비율로 조합을 확정하였으며, HSB의 혼입률은 사전시험을 거쳐(7~9) %가 적정한 것으로 나타났다. 페이스트 경화체의 SEM 촬영 결과 HSB 혼입을 통한 자극으로 인해 수화반응이 촉진되어 수화생성물이 다량 분포한 것을 SEM 측정을 통해 확인 할 수 있었으며, HSB 혼입 콘크리트 압축강도 측정결과 HSB를 혼입함에 따라 Plain 배합에 비해 초기재령에서 높은 압축강도 발현율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 GHSB에 비해 FHSB 배합이 더욱 우수한 강도를 나타내었으며, FHSB 치환율이 증가함에 따라 압축강도는 소폭 상승하는 결과를 나타내었다. 한편, HSB 및 혼합시멘트를 사용한 콘크리트의 경우 촉진재 종류에 관계없이 촉진재 치환율 9 %에서 Plain 배합 이상의 조기강도를 발현하는 것으로 나타났으며, 촉진재 종류에 따른 영향을 알아본 결과, GHSB에 비해 FHSB가 재령 1, 3일에는 더욱 우수한 조기강도 발현성능을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.181-186
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• 2010

Since it was developed by Joseph Aspdin, cement has been a common construction materials up to the present time. However, there are trace constituents in cement clinker. One of the trace constituents included in cement clinker, chromium, has become prominent and highly noticed lately as a social issue both inside and outside of this country because it affects the human body negatively. The aim of the present study was to investigate the concentration of water-soluble hexavalent chromium in cement clinker by using industrial by-products. For that reason, raw materials were prepared to add different $SiO_2$, $Al_2O_3$, and $Fe_2O_3$ sources. After the raw materials such as the limestone, the sand and the clay, iron ore was pulverized and mixed, and the raw meal was burnt at about $1450^{\circ}C$ in a furnace with an oxidizing atmosphere. The part in the raw materials of the clinker was substituted with slag, sludge, etc. and this was used to manufacturing cement clinker. To investigate the water-soluble hexavalent chromium content in clinker, raw meal was prepared by changing the modulus, the type, and the content of clinker materials and tested concentrations of hexavalent chromium in the clinkers. To determine $Cr^{+6}$ formation of the clinker, tests were done with raw meals adding chromium by using different industrial by-products. Consequently because the chromium was to be included in the raw materials of the clinker, production of Portland cement clinker was included with the chromium. Also, the chromium was converted into hexavalent chromium in the burning process.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.549-552
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• 2008

시멘트는 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, 등을 주요 성분으로 이루어져 있으며, 시멘트는 천연의 원료인 석회석, 규석, 점토, 철질 원료를 분쇄 및 혼합하여 고온의 킬른에서 소성 공정을 거쳐 제조된다.산화분위기의 소성과정을 거치면서 원료에 포함되어진 크롬 중 일부는 6가 크롬으로 용출된다. 또한 클링커의 원료 중 일부는 슬래그, 슬러지 등으로 대체되어 사용되고 있어 소성 공정중 원료에 포함되어져 있는 크롬은 6가 크롬으로 전환되어져 최종의 제품인 시멘트에도 6가 크롬은 포함되어진다. 원료에 함유된 중금속중 수용성 6가 크롬은 접촉시 알레르기를 발생시키는 원인으로 보고되고있다. 따라서 시멘트 중 6가 크롬의 저감 방법으로는 시멘트 공장에서 사용되어지는 대체원료의 사용량을 줄이고, 크롬 함량이 낮은 원료를 사용해야 하며, 클링커가 제조되는 분위기를 제어하여 크롬의 전환율을 낮추는 방법이 있을 수 있다. 따라서 클링커 원료의 종류 및 함량을 변화시켜 제조된 클링커의 6가 크롬의 용출특성을 검토하였으며, 대체원료의 사용이 증가함에 따라 6가 크롬의 용출량은 증가하였으며, 클링커의 소성온도가 낮아짐에 따라 6가 크롬의 용출도 증가함을 확인할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제5권1호
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• pp.3-8
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• 1996

석회석슬럿지, 폐주물사, 석탄회 및 폐유리병 등의 산업폐기물을 용융처리하여 시멘트 클링커 상의 일부인 $C_2$S(2CaO.$SiO_2$)를 얻고, 폐기물 원료의 배합비율을 변화시킬 때 각 폐기물의 최종 생성물에 미치는 영향을 조사하였다. 일정한 염기도를 갖도록 혼합된 폐기물을 $1370^{\circ}C$에서 용융 처리한 결과 $\beta$-C$_2$S 및 $C_2$AS(2CaO.$Al_2$$O_3$.$SiO_2$)상으로 이루어진 용융물을 얻을 수 있었고, 2가지 상의 분율은 폐기물 원료의 조합방법에 따라 변하였다. 직교배열표를 이용하여 각 폐기물의 함량이 최종 용융물의 상에 미치는 영향을 조사한 결과, $\beta$-$C_2$S 상의 분율을 증가시키기 위해서는 석탄회의 함량을 감소시키고 폐유리병의 함량을 증가시켜야 함이 밝혀졌다. 분산분석을 행한 결과 석탄회의 함량조절이 최종 용융물의 상을 조절하는데 있어서 가장 중요한 인자임을 알 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권1호
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• pp.64-71
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• 2015

Soil contamination with arsenic and heavy metals is a worldwide problem. Main objective of this research was to evaluated effects of reducing heavy metal leaching under reduced soil condition amended with industrial by-products. The contaminated soil was amended with 3% (w/w) of limestone (Ls), steel slag (SS) and acid mine drainage sludge (AMDS). Synthetic acid rain ($H_2SO_4:HNO_3=6:4$, pH 5.5 fixed) was used for feeding solution with flow rate of $0.78{\sim}0.88mL\;min^{-1}$. Results showed that similar pH and EC of leachate was observed in all treatments regardless of applied industrial by-products. However, arsenic concentration of leachate increased when industrial by-products were mixed. Meanwhile, concentration of heavy metal in the leachate decreased from 11.3 to 4.59 mg for Cd, from 92.3 to 7.93 mg for Pb, and from 11,716 to 1,788 mg for Zn via immobilization in soil with AMDS amended, respectively. Overall, application of industrial by-products can be an environmentally-friendly way to remediate soil and(or) leachate contaminated with metal(loid)s in metal mine site.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.21-33
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• 2021

국내 오염시나리오별 안정화 효율과 경제성이 뛰어난 안정화제를 선택하여 적용할 수 있도록, 국내외에서 연구된 대표적인 안정화제를 대상으로 국내 중금속 오염 현장 부지 특성별 중금속 안정화 효율이 높은 안정화제 순위를 결정하였다. 총 5종류의 오염시나리오를 가정하여 각각 해당되는 국내 오염부지 토양을 확보하였다. 국내외 활용도와 안정화 효율 연구 결과, 오염특성별 부지 시나리오에 적용 가능성 등을 고려하여 기존에 연구되었던 안정화제 13가지를 선정하였다. 선정한 오염 토양과 안정화제의 오염 가능성과 현장 적용 가능성을 평가하기 위하여 XRD/XRF 분석, 독성용출시험과 인공강우용출시험 등을 실시하였다. 부지 오염시나리오를 대표하는 5종류 오염 토양에 대하여 선정된 13종의 안정화제에 의한 비소, 수은, 납, 6가 크롬, 아연, 니켈, 구리 등 총 8종의 중금속(반금속인 비소 포함) 용출 저감 효과를 규명하는 용출 배치실험을 수행하였다. 총 5개 오염 토양에 대하여 13개 안정화제 주입 비율 3%, 5%, 7% 적용 시, 각 중금속(비소 포함)에 대한 중금속 용출 저감 효율이 안정화제를 주입하지 않은 토양 대비 20% 이상을 나타내는 안정화제 중에서 저감 효율이 높은 순위부터 5개 안정화제(Top 5)를 선택하였다. 각 안정화제에 대하여 안정화제 주입비율, 중금속 종류, 부지별 조건에 따라 수행된 배치실험 결과에 대하여 Top 5에 해당하는 총 횟수를 합산하여, 다양한 국내 부지 오염시나리오에 적용할 수 있는 안정화제의 순위를 결정하였다. 5개 오염 토양에 대하여 8개 중금속 항목별 용출 저감 효율이 20% 이상인 경우, 가장 안정화 효율이 높은 순위는 광산배수처리 슬러지(mine drainage treatment sludge), 산화철, 생석회, 소석회-석회석, 황화철, 바이오차 순으로 나타났다. 위 안정화제들에 대하여 안정화제의 효율대비 단가를 산정한 결과, 광산배수처리 슬러지, 석회석, 제강슬래그(비소의 경우), 생석회, 소석회 순으로 경제성이 높게 나타나 현장 적용성이 뛰어난 것으로 밝혀졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권2호
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• pp.194-199
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• 2016

Presently, for the cement industry, studies that seek to reduce $CO_2$, because of the development of the plastic industry and demand for reduction of energy use, have been actively conducted among them, studies attempting to use Gamma-$C_2S({\gamma}-C_2S)$ to fix $CO_2$ have been actively conducted. The ${\gamma}-C_2S$ compound has an important function in reacting to $CO_2$ and stiffening through carbonatization in the air. The ${\gamma}-C_2S$ compound, reacting to $CO_2$ in the air, generates $CaCO_2$ within the pore structure of cement materials and densifies the pore structure this leads to an improvement of the durability and to the characteristic of resistance against neutralization. Therefore, in this experiment, in order to synthesize ${\gamma}-C_2S$, limestone sludge and waste foundry sands are used these materials are plasticized for 30 or 60 minutes at $1450^{\circ}C$, and are prevented from being cooled in the temperature range of $30{\sim}1000^{\circ}C$ when they are about to be cooled. XRD analysis and XRF analysis are used to determine the effects of this process on ${\gamma}-C_2S$ synthesization, the temperature at which a thing is plasticized, and the conditions for cooling that obtain in the plasticized clinker also, in order to confirm the $CO_2$ capture function, analysis of the major hydration products is conducted through an analysis of carbonatization depth and compressive strength, and through MIP analysis and XRD Rietveld analysis. As a result of these analyses, it is found that when ${\gamma}-C_2S$ was synthesized, the clinker that was plasticized at $1450^{\circ}C$ for one hour demonstrated the highest yield rate the sample with which the ${\gamma}-C_2S$ was mixed generated $CaCO_3$ when it reacted with $CO_2$ therefore, carbonatization depth and porosity were reduced, and the compressive strength was increased.

• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.527-537
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• 2018

황산염 함량이 높은 광산배수를 대상으로 황산염환원균(Sulfate reducing bacteria, SRB)을 이용한 생물반응기의 설계인자를 도출하고자 컬럼실험을 수행하였다. 생물반응기의 기질물질로 우분을 기본으로 하여 버섯퇴비를 혼합하고, 보조제로써 볏짚, 석회석을 각각 혼합하여 적용하였다. 우분(70%), 버섯퇴비(10%), 볏짚(20%)을 기질물질로 사용하였을 때 최대 82%의 용존된 총 황 제거효율을 보였고, 체류시간은 2일 일 때 높은 효율을 보였다. 생물반응기 내 광산배수의 흐름이 상향류 일 때 배출수 내 환원형태의 황이 산소와 직접 접촉하면서 재산화되어 제거효율이 감소하는 것으로 나타났다. 황산염환원에 따른 금속 황화물 형성을 유도하기 위한 무기성 슬러지의 주입은 비소의 환원성 용해 및 SRB에 독성을 발현하여 생물반응기의 장기적 운영을 저해할 수 있다. 연구결과, 우분을 포함한 혼합기질물질을 활용한 하향류의 생물반응기가 황산염 및 용존된 총 황을 효과적으로 제거하였고, 이는 황산염 함유량이 높은 염수의 광산배수에서 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권5호
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• pp.418-428
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• 2007

본 연구는 골재 부산물의 용토재로서 활용을 위한 기초 특성 분석으로서 전국 21개소의 골재 업체를 대상으로 골재 생산시 생하는 슬러지나 석분 등 골재 부산물의 화학성과 물리성 및 광물 조성을 알아 보는데 있다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 골재 부산물의 pH는 전라도 지역의 JH, DA 업체를 제외하고 모두 8.41~10.97 정도로 높았으며, EC는 평균 $167.9{\mu}S\;cm^{-1}$ 이고 전라도 지역은 대부분 $33.0{\sim}122.4{\mu}S\;cm^{-1}$ 정도로 상대적으로 낮은 수치를 보였으나, 경상도 지역은 $169.5{\sim}639.0{\mu}S\;cm^{-1}$ 정도로 상대적으로 높은 수치를 나타냈다. 2. 유기물 함량은 대부분 $2.9{\sim}5.0g\;kg^{-1}$ 이며, 강원도 지역의 GG 업체의 경우 $11.27g\;kg^{-1}$ 로 상대적으로 높았다. T-N의 경우, 0.01~0.11 % 정도이고 $NH_4{^+}-N$의 경우, 대부분 지역은 $14.0{\sim}67.2mg\;kg^{-1}$ 수준이었으나 전라도 지역은 $1.03{\sim}3.00mg\;kg^{-1}$ 수준을 보였다. $NO_3{^-}-N$의 경우, 대부분 지역은 $14.0{\sim}67.2mg\;kg^{-1}$ 수준이었으나 전라도 지역은 $1.0{\sim}3.2mg\;kg^{-1}$ 수준을 보였다. $P_2O_5$ 의 경우, 강원도의 $10.2mg\;kg^{-1}$ 에서 전라도 $24.8mg\;kg^{-1}$ 까지 비슷한 수준을 나타냈다. $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$ 및 $Na^+$ 의 각 평균은 $2.299cmol_c\;kg^{-1}$, $0.472cmol_c\;kg^{-1}$, $0.021cmol_c\;kg^{-1}$, $0.055cmol_c\;kg^{-1}$ 이며 $Ca^{2+}$의 경우, 최고값인 경상도 DE 업체의 $6.385cmol_c\;kg^{-1}$ 부터 최저값인 전라도 JH 업체의 $0.742cmol_c\;kg^{-1}$ 사이의 범위를 보였다. $Mg^{2+}$의 경우 최고값인 전라도 YS 업체의 $1.850cmol_c\;kg^{-1}$ 부터 최저값인 충청도 JK 업체의 $0.006cmol_c\;kg^{-1}$ 사이의 범위를 보였다. 양이온교환용량은 평균 $7.6cmol_c\;kg^{-1}$으로 경상도에서 $17.3cmol_c\;kg^{-1}$으로 가장 높았으며, 전라도에서 $2.2cmol_c\;kg^{-1}$ 으로 가장 낮았다. 3. 중금속 함량은 모든 항목에서 환경부에서 고시한 농경지 오염 우려 기준을 초과하지 않았다. Cd의 경우, 평균 $0.011mg\;kg^{-1}$ 이며 최저 값인 강원도 DM 업체의 $0.003mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 경상도 DH 업체의 $0.062mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. $Cr^{6+}$의 경우, 평균 $0.068mg\;kg^{-1}$ 이며 최저 값인 강원도 DM 업체와 SS 업체의 $0.037mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 경기도 KG 업체의 $0.169mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Cu의 경우, 평균 $0.419mg\;kg^{-1}$ 이며 최저 값인 강원도 DM 업체와 SS 업체의 $0.000mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 충청도 SB 업체의 $1.072mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Ni의 경우, 평균 $3.513mg\;kg^{-1}$ 이며 최저 값인 전라도 DA 업체의 $0.045mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 강원도 GG 업체의 $11.980mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Zn의 경우, 평균 $0.588mg\;kg^{-1}$이며 최저 값인 경상도 SU 업체의 $0.014mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 충청도 SB 업체의 $1.086mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Pb의 경우, 평균 $0.467mg\;kg^{-1}$이며 최저 값인 강원도 DM 업체의 $0.008mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 충청도 SB 업체의 $1.261mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Fe의 경우, 평균 $33.815mg\;kg^{-1}$이며 최저 값인 경상도 SU 업체의 $0.805mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 경기도 KG 업체의 $106.400mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. Mn의 경우, 평균 $18.427mg\;kg^{-1}$이며 최저 값인 강원도 SS 업체의 $0.703mg\;kg^{-1}$ 에서부터 최고 값인 충청도 SB 업체의 $49.140mg\;kg^{-1}$ 사이의 값을 보였다. 4. 골재 부산물의 토성은 평균적으로 대부분 모래가 50 % 이하이며 미사가 50 % 이상인 미사질양토(SiL)인데 비해 전라도의 경우, 양토(L)였다. 유효수분은 평균 2.58 % 로 매우 낮은 수준이며, 액성한계의 경우, 최저 값인 전라도 JS 업체의 5.9 % 에서 최고 값인 경상도의 DH 업체의 39.1 % 사이의 값을 보이며 평균 24.4 %로 일반 밭 토양의 액성한계와 유사한 수치를 보였다. 대부분 시료에서 점착성 및 가소성 모두 그 성질이 약하거나 없는 C나 D 등급이었다. 5. 골재 부산물의 투수성은 경기도 KG 업체의 경우, $2.8{\times}10^{-6}m\;sec^{-1}$, 강원도 CC 업체의 경우, $0.4{\times}10^{-6}m\;sec^{-1}$, 그리고 전라도 KS 업체의 경우, $1.4{\times}10^{-6}m\;sec^{-1}$ 로 상당히 느린 투수성을 보여준다. 6. 골재 부산물의 X선 회절분석 결과, 석영(Quartz)과 단사녹니석(Clinochlore)이나 금운모(Phlogopite)가 주요 피크로 대부분 시료에서 화강암 또는 화강 편마암 지역의 광물 조성을 보였으며, 강원도 지역의 DM 업체에서 석회암을 모암으로 하는 방해석(Calcite)과 백운석(Dolomite)이 주요 피크였다. 7. 골재 부산물의 화학 조성 분석 결과(X선 형광분석), 대부분 시료는 원암을 화강암이나 화강편마암으로 하고 있기에 대표적인 원소는 $SiO_2$이며 그 다음으로 $Al_2O_3$가 대부분을 차지한다. 강원도의 SS, DM 업체의 $SiO_2$의 함량은 30 %이하로 낮은 반면에 CaO의 함량은 45 % 이상으로 높은 수치를 보여준다. 골재 부산물의 규반비는 1.70~3.42 이며, 이는 골재 부산물이 화학적 풍화 보다는 원암에서 기계적인 파쇄에 의한 단순 입자 크기의 축소로 보이며, 원암 가루, 즉 1차 광물로서 2차 광물이 거의 없기 때문이라 판단된다. 8. 골재 부산물의 시차 열분석 결과, 열변화 곡선이 안정적이며 주요 천이점이 $550^{\circ}C$에서 $610^{\circ}C$ 부근에 석영의 천이를 보이는 것과 열변화 곡선이 불안정적이며 여러 천이를 보이는 것으로 나뉘며, 골재 부산물의 경우는 흡 발열피크를 검토할 때 점토광물이 거의 없는 것으로 보인다.