• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.856-863
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• 2018

순산소 순환유동층 보일러에서 탈황을 위해 이용되는 석회석의 재탄산화 거동을 분석하기 위하여, 상용 순환유동층 보일러에서 이용되는 석회석 4종의 재탄산화 반응 특성을 열중량분석기(TGA-N1000)에서 고농도의 $CO_2$ 가스를 이용하여 분석하였다. 생석회의 재탄산화 반응은 반응온도($600{\sim}900^{\circ}C$), 석회석의 $CaCO_3$ 함량(77~95%) 등의 조건에 따른 질량 변화를 통해 고찰되었다. $600{\sim}800^{\circ}C$의 온도 영역에서는 반응 온도가 증가함에 따라 전환율이 증가하였고, $850{\sim}900^{\circ}C$ 에서는 반응 온도가 증가함에 따라 전환율이 감소하는 경향이 발견되었다. $CaCO_3$ 함량의 경우, $870^{\circ}C$의 반응온도에서 뚜렷한 전환율의 차이를 보였다. 또한 기-고체반응속도 모델들에 적용하여 석회석의 재탄산화 반응을 모사하는 반응속도식을 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.52-59
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• 2022

이산화탄소 반응경화 시멘트(Calcium silicate based cement, CSC)는 제조 전 공정에서 보통 포틀랜드 시멘트 대비 최대 70% 가량의 CO₂ 감축을 기대할 수 있는 저탄소 시멘트로 해외 선진국가에서는 이미 상용화 단계에 도달하였으나 국내에서는 제조특성 및 기초물성연구가 시작되고 있는 단계이다. 이에 본 연구에서는 국내산 원료물질을 활용한 CSC 제조 가능성을 검토하고, 제조한 CSC의 기초물성평가를 통해 CSC의 국산화 가능성을 조사하고자 하였다. 실험결과, 국내산 고품위 석회석과 실리카흄을 활용해 제조한 CSC의 주요광물상은 CS, C₃S₂, C₂S 및 미반응 SiO₂로 이론적인 CSC 주요광물상과 유사한 특성을 나타내며, 국내산 원료물질을 활용한 CSC 제조가능성을 확인할 수 있었다. 제조한 CSC의 경화특성 조사를 위해 양생분위기에 따른 광물상 변화특성을 조사하였으며, TG/DSC 열분석결과, 탄산화양생을 실시한 샘플에서만 탄산화반응 결과생성물로서 다량의 CaCO₃가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 압축강도에서 뚜렷한 차이를 나타내었는데, 습윤양생 시 재령 7일 기준 압축강도 1MPa 이하로 수화반응 및 탄산화반응에 의한 물성발현이 거의 없는 반면에 탄산화 양생 시 재령 7일 기준 압축강도 56MPa 이상으로 조기강도 특성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권1호
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• pp.1-6
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• 2016

In this year, Koreans have a shortage in agricultural and drinking water due to severe algal blooms generated in major lakes. Waste oyster shells were obtained from temporary storage near the workplace at which oysters were separated from their shells. Heating ($1000^{\circ}C$ for 1 h in air) was employed to convert raw oyster shell powders into calcium oxide powders that reacted efficiently with phosphorus and nitrogen to remove algal blooms from eutrophicated wastewater. As the dispersed amount of heated oyster shell powders was increased, water clarity and visual light penetration were improved. Coagulation, precipitation and carbonation process of the heated oyster shell powders in a water purifier facilitated removal of eutrophication nutrient such as phosphorus and nitrogen, which is both beneficial and economically viable. $CO_2$ implantation by carbonation treatment not only produced thermodynamically stable CaO in oyster shells to derive precipitated calcium carbonate (PCC) but also accelerated algal removal by activation of coagulation and precipitation process. The use of oyster shell powders led to a mean reduction of 97% in total phosphate (T-P), a mean reduction of 91% in total nitrogen (T-N) and a maximum reduction of 51% in chemical oxygen demand (COD), compared with the total pollutant load of raw algal solution. Remarkable water quality improvement of algal removal by heated oyster shell powders and PCC carbonation treatment will allow utilization as water resources to agricultural or industrial use.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.701-706
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• 2007

본 연구는 장기간 숏크리트의 강도를 유지할 수 있는 영구지보재로서 알칼리 프리계 및 시멘트 광물계 급결제를 사용한 적정 배합비의 고성능 숏크리트의 내구성을 평가하였다. 내구성 실험은 염소이온 투과 시험, 동결융해 반복 시험, 촉진 중성화 시험 및 숏크리트에 염해의 영향 실험을 실시하였다. 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 낮은 투과성을 나타내었다. 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 모두 낮은 투과성을 나타내었다. 또한 동결융해 300회 반복 후에 상대동탄성계수가 85% 이상을 초과하는 우수한 동결융해 저항성을 보였다. 촉진 중성화 시험 결과 급결제에 따른 영향은 나타나지 않았으며 실리카퓸을 사용한 배합에서 중성화 깊이가 약간 깊게 나타났다. 염해 환경에서는 어떠한 영향도 없었다. 따라서 본 연구에서의 고성능 숏크리트 배합은 우수한 내구 성능을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.623-631
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• 2018

공용중인 콘크리트 구조물의 내구성 연구는 한 가지 원인에 대한 단독열화 연구를 주로 연구하였지만 실제 구조물의 공용시기에는 두 가지 이상의 환경에 노출되어 있어 이러한 복합열화에 대한 관심이 최근 증가하고 있는 실정이다. 복합열화에 대해 일반적으로 염해와 동결융해에 대해서는 일부 연구가 진행되어 있지만 콘크리트의 양생 직후부터 발생하는 탄산화와 다른 내구성능저하에 대한 복합열화 연구는 매우 미흡한 실정이다. 특히, 탄산화를 중심으로 하는 복합열화는 탄산화의 경우 탄산화 진행시 콘크리트 조직이 치밀해진다는 문헌고찰에 따라 조직의 치밀해지는 이유로 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 콘크리트의 탄산화 및 동결융해에 대한 복합열화를 평가 분석한 결과이다. 평가를 위하여 탄산화된 콘크리트를 동결융해 300싸이클까지 복합열화 시험을 실시하여 동탄성계수와 압축강도를 측정하였다. 그 결과 물-결합재비에 대한 영향 평가에서 35 %의 콘크리트가 55 %의 콘크리트에 비해 복합열화 성능이 낮은 것을 확인하였고, 광물질혼화재료를 사용한 경우 플라이애시와 고로슬래그미분말을 사용한 경우 동일 물-결합재비에서 보통포틀랜드 시멘트 사용 콘크리트보다 복합열화에 대한 성능이 개선되는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권1호
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• pp.64-71
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• 2013

지구온난화 원인으로 지목되고 있는 $CO_2$가스를 저감시키기 위한 방안 중의 하나로 칼슘이나 마그네슘 등을 함유하는 천연규산염 광물의 탄산염화가 제안되고 있다. 전기로제강슬래그는 칼슘, 마그네슘 등 을 주성분으로 하는 규산염들로 구성되고 있어, 이 슬래그를 천연규산염 광물 대신에 탄산염화의 대상원료로 사용하면 $CO_2$가스저감은 물론 탄산칼슘과 같은 산업원료를 제조, 활용할 수 있는 가능성이 있다. 전기로제강슬래그 탄산염화에 의한 탄산칼슘 제조공정은 칼슘성분의 분리단계와 분리된 칼슘성분의 탄산염화단계로 구성된다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위한 초산침출 연구결과는 이미 보고되어 있으며 분리된 침출용액 중의 칼슘이온의 탄산염화는 고압의 $CO_2$가스 하에서도 반응속도가 매우 느린 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 보다 효율적인 침출 및 탄산염화 공정의 개발을 위하여 염산수용액 침출에 의한 칼슘성분 분리에 관한 실험을 수행하였으며 그 침출결과를 초산침출 실험결과와 비교, 분석하였다. 용액 중의 $Ca^{2+}$의 $CO_2$가스에 의한 탄산염화 반응에 대한 열역학적 자료를 통하여 용액의 pH에 따른 $Ca^{2+}$과 $CaCO_3$의 phase boundary를 고찰하였다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위해서는 염산이 초산에 비하여 더욱 효율적인 침출용매이며, 염산을 침출용매로 사용 시는 침출용액 중의 미반응산의 회수 및 재순환이 유리할 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.999-1009
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• 2014

본 연구에서는 실제 지하구조물에 사용되었던 제원과 배합에 대하여, 자재생산단계, 운송단계, 시공단계, 탄소저장량, 보수단위 탄소배출량을 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 내구수명에 따라 평가하였다. 혼화재료를 포함한 4가지 배합이 고려되었고, 마이크로 모델을 이용하여 이산화탄소 확산계수를 도출하였다. 탄산화 내구한계상태를 고려하여 탄소 배출 및 흡수량을 평가하였는데, 단위 시멘트량이 높은 배합에서 초기탄소배출량이 높게 평가되었으며, 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 이산화탄소 저장량은 증가하였다. 또한 대기 중의 이산화탄소 농도인 실측치(600ppm)이외에 다양한 이산화탄소 농도를 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 평가하였다. 이산화탄소 농도의 증가로 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 보수횟수가 증가하여 탄소배출량이 높게 평가되었다. 사용수명동안 전체 탄소 발생량을 감소하기 위해서는 OPC사용을 통해 탄소 흡착량을 늘리는 것보다 플라이애쉬와 같은 혼화재료를 치환하여 초기 탄소배출량을 줄이는 것이 결정적이다. OPC 생산시 과다한 $CO_2$가 발생하고 사용중의 탄소 흡착은 피복콘크리트에 국한하여 큰 효과를 나타내지 못하기 때문이다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.654-657
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• 2003

We obtained amorphous calcium carbonate through the carbonation reaction of $Ca(OH)_2$, and through this reaction, observed changes in particle shape and phase by electric conductivity, XRD and TEM analysis. According to the result of the analysis, in the first declining stage of electric conductivity, amorphous calcium carbonate that has formed is coated on the surface of $Ca(OH)_2$ and obstructs its dissolution, and in the first recovery stage of electric conductivity, amorphous calcium carbonate is dissolved and re-precipitated and forms chains of fine calcite particles linearly joined. In the second decline of conductivity, viscosity increases due to the growth of chains of calcite particles, and finally the calcite particles are dissolved and separated into colloidal crystalline calcite, thereby increasing electric conductivity again.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.253-256
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• 2004

Recently, construction works of scale are getting larger with economic growth. Shotcreting is one of major processes in tunnels construction. Accelerator is used in tunnel and underground structures to ensure early strength of shotcrete. Silicate based accelerator and aluminate based accelerator is getting widely in the field. But these accelerators have many problems due to decesase of long-term strength and low quality of the hardened shotcrete. in order to solve these problems, recently developed powder types cement mineral accelerator. In this study, we tested chloride permeability, freezing and thawing and accelerated carbonation of shotcrete. As a result of the test, wet-mixed shotcrete with powder types cement mineral accelerator exhibited durability improvement compared to the conventional shotcrete accelerator.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.425-433
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• 2006

Sepiolite was selected as a mineral carbonation candidate ore for carbon dioxide sequestration. Carbonation salt formation from alkaline earth metal ingredient needs to dehydroxylation of sepiolite at high temperature. An evident dehydroxylation was observed over $800^{\circ}C$ and the variations of sepiolite characteristics after high temperature treatment was synthetically evaluated. Remarkable weight loss were measured after high temperature thermochemical reaction then crystallographic and spectroscopic changes were analyzed. The resulted alkaline earth metal oxides could explained by dehydroxylation based on thermochemical reaction.