• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.371-379
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• 2018

많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.167-174
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• 2020

순환 골재 활용에 대한 연구가 국내에서도 비교적 많이 이루어져 왔으나, 대부분 순환 골재의 출처가 명확하지 않아, 국내 원자력 발전소와 같이 출처가 분명한 순환 골재를 재활용하는데 직접적으로 연구 결과를 적용하기에는 많은 불확실성이 존재한다. 따라서, 이 연구에서는 국내 원자력발전소 해체 시 발생하는 콘크리트 폐기물로부터 순환 굵은 골재를 생산 및 재활용할 수 있는 가능성에 대해 분석하기 위해, 국내 원자력발전소 모의 콘크리트를 제작 후 순환 굵은 골재를 생산하였다. 생산된 순환 굵은 골재를 활용하여 순환 굵은 골재 혼입률을 고려한 콘크리트를 배합하고, 역학적 특성을 실험적으로 분석하였다. 실험 결과 순환 굵은 골재 혼입률이 증가할수록 콘크리트 압축강도, 인장강도, 탄성계수 모두 전반적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 순환 굵은 골재만을 사용한 경우 일반 콘크리트 대비 각각 최대 36, 37, 27% 정도로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 원자력발전소 해체로부터 생산된 순환 굵은 골재를 활용할 경우 혼입률에 대한 제한이 필요할 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권3호
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• pp.305-326
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• 2022

To realize the recycling utilization of waste concrete and alleviate the shortage of resources, 11 specimens of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube columns were designed and manufactured in this study, and the cyclic loading tests on the specimens of columns were also carried out respectively. The hysteretic curves, skeleton curves and performance indicators of columns were obtained and analysed in detail. Besides, the finite element model of columns was established through OpenSees software, which considered the adverse effect of recycled coarse aggregate (RA) replacement rates and the constraint effect of circular steel tube on internal RAC. The numerical calculation curves of columns are in good agreement with the experimental curves, which shows that the numerical model is relatively reasonable. On this basis, a series of nonlinear parameters analysis on the hysteretic behaviors of columns were also investigated. The results are as follows: When the replacement rates of RA increases from 0 to 100%, the peak loads of columns decreases by 7.78% and the ductility decreases slightly. With the increase of axial compression ratio, the bearing capacity of columns increases first and then decreases, but the ductility of columns decreases rapidly. Increasing the wall thickness of circular steel tube is very profitable to improve the bearing capacity and ductility of columns. When the section steel ratio increases from 5.54% to 9.99%, although the bearing capacity of columns is improved, it has no obvious contribution to improve the ductility of columns. With the decrease of shear span ratio, the bearing capacity of columns increases obviously, but the ductility decreases, and the failure mode of columns develops into brittle shear failure. Therefore, in the engineering design of columns, the situation of small shear span ratio (i.e., short columns) should be avoided as far as possible. Based on this, the calculation model on the skeleton curves of columns was established by the theoretical analysis and fitting method, so as to determine the main characteristic points in the model. The effectiveness of skeleton curve model is verified by comparing with the test skeleton curves.

• 한국환경생태학회지
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• 제29권6호
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• pp.923-928
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• 2015

본 연구에서는 산림생태계 훼손 유형별 표토의 이화학적 특성 비교와 식재기반 조성 재료로서의 활용 여부를 평가하였다. 표토는 산림생태계 훼손 유형별 훼손지역 12개 지역, 36개 지점과 각 훼손지 주변에 위치한 자연지역 12개 지역, 36개 지점, 총 72개 지점에서 채취하여 분석하였다. 분석 결과, 자연지역의 토성은 식양토~사양토, 용적밀도는 $0.95{\sim}1.10Mg/m^3$, 고상률은 $35.7{\sim}44.0m^3/m^3$, 공극률은 $56.0{\sim}64.3m^3/m^3$, 내수성입단율은 8.4~35.8%, 토양경도는 5~13 mm, 토양산도는 5.3~6.1, 전기전도도는 0.14~0.65 dS/m, 전질소량은 0.28~0.42%, 양이온치환용량은 $14{\sim}22cmol^+/kg$, 치환성칼륨함량은 $0.15{\sim}0.31cmol^+/kg$, 치환성칼슘함량은 $2.07{\sim}2.84cmol^+/kg$, 치환성마그네슘함량은 $0.45{\sim}1.97cmol^+/kg$, 유효인산함량은 17~96 mg/kg, 유기물함량은 3.2~5.6%의 범위를 나타냈으며, 훼손지역의 토성은 식양토~양질사토, 용적밀도는 $1.54{\sim}1.75Mg/m^3$, 고상률은 $52.8{\sim}58.0m^3/m^3$, 공극률은 $42.0{\sim}47.2m^3/m^3$, 내수성입단율은 4.2~22.5%, 토양경도는 13~25 mm, 토양산도는 4.8~5.5, 전기전도도는 0.13~0.62 dS/m, 전질소량은 0.02~0.12%, 양이온치환용량은 $5{\sim}15cmol^+/kg$, 치환성칼륨함량은 $0.11{\sim}0.18cmol^+/kg$, 치환성칼슘함량은 $0.45{\sim}2.36cmol^+/kg$, 치환성마그네슘함량은 $0.39{\sim}0.96cmol^+/kg$, 유효인산함량은 15~257 mg/kg, 유기물함량은 0.4~2.2%의 범위를 나타냈다. 자연지역과 훼손지역 표토의 이화학적 특성 비교를 통해 훼손지역 표토가 자연지역 표토에 비해 이화학적 특성이 악화되었음을 확인할 수 있었다. 이에 향후 표토 재활용을 위한 보전 및 관리 대책이 필요한 것으로 판단되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제16권3호
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• pp.19-26
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• 2007

도심지에서 발생하는 생활폐기물들은 재활용 가능한 목재나 iron 등을 분리시킨 후 소각장으로 보내지기 때문에 자기류나 유리류 그리고 가장 많은 양을 차지하고 있는 가연성 물질로 존재하게 된다. 하지만 소각 전 분리 공정에도 불구하고 생활폐기물에서의 iron의 함유량은 약 $3{\sim}11%$에 달하고 있다. 이러한 iron은 소각로에서 소각 처리될 경우 약 $1000^{\circ}C$의 온도(로의 내부 온도)에서 산화반응에 의해 표면에 산화물 층을 형성하게 된다. 소각된 바닥재는 water-cooling냉각 처리를 통해 냉각되며 물과 접촉한 iron 표면의 산화물 층은 심한 붕괴가 일어나 부식작용이 더욱 활발히 일어나며 많은 양의 ferrous material($Fe_3O_4,\;Fe_2O_3,\;FeS_2$)을 생성하게 된다. 이러한 iron과 ferrous material은 산화 환원 작용에 의해 부피변화를 일으키기 때문에 시멘트 골재 등으로의 재활용 시 많은 문제점을 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소각 바닥재를 이용하여 각 입도별 자력선별에 따른 ferrous material의 분리 특성에 대해 연구하였다. 그 결과 전체 바닥재의 약 18.7%(ferrous product; $Fe_3O_4,\;Fe_2O_3,\;FeS_2$, iron)가 자력선별(자력세기:3800gauss)에 의해 분리 되었으며 1.18mm이상의 입도에서 전체 ferrous product의 87.7%가 분포하였다. iron의 경우 전체 바닥재의 약 3.8%의 함유량을 보였으며 1.18mm이상의 입도에서 전체 iron의 99%이상이 존재하였다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.11-19
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• 2018

본 연구는 배 전정지를 사용하여 제조온도와 가열시간별로 바이오차를 제조하여 최적의 바이오차 제조조건을 확립하고 바이오차 시용이 작물 생육과 토양이화학성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 제조온도($300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$), 가열시간(2, 3, 4 시간)별로 전기로에서 바이오차를 제조하여 성분변화를 조사하였다. 바이오차 제조온도가 높을수록 pH, 칼륨, 마그네슘, 양이온교환용량(CEC)은 증가하였고 이러한 성분변화는 $500^{\circ}C$에서 급격히 일어났다. 하지만 제조온도가 증가할수록 회분함량이 증가하고 전탄소(T-C) 함량과 수율은 감소하여 제한요인으로 작용하였다. 또한 가열시간에 따른 성분변화는 크게 나타나지 않아 가열시간보다는 제조온도에 따라 바이오차의 성분변화가 큰 것으로 나타났다. 따라서 바이오차 성분변화 및 회분, 수율을 고려하여 배 전정지 바이오차 제조조건은 $500^{\circ}C$, 2시간으로 설정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 농가 자가제조용 바이오차의 제조조건을확립하기 위해 드럼형 제조장치를 사용하여 배 전정지 바이오차를 대량으로 제조하였을 때에서도 전기로를 사용하여 제조한 바이오차와 주요 성분이 대등함을 확인할 수 있었으며, 이를 사용하여 배추와 토마토를 재배하면서 바이오차의 시용효과를 조사한 결과 무시용 대비 토양의 pH, 유기물(OM), 전탄소(T-C) 함량이 증가하고 EC, NO3-N가 감소하였다. 또한 바이오차 시용시 토양의 용적밀도가 낮아지고 공극률 및 입단율은 높아지는 경향을 보여 토양 물리성이 개선되는 효과가 나타났다. 바이오차를 연용한 결과 바이오차 시용으로 배추 생육 미 및 수량이 증가하였으며, 토마토는 바이오차 연용으로 상품과의 갯수 및 수량이 증가하였다. 드럼형 제조장치를 사용하여 농업부산물 바이오차를 농가에서 자가제조하여 사용할 경우 생산비 절감과 동시에 시설재배지 토양 이화학성 개선에 효과가 있어 친환경 농가의 토양관리에 활용도가 클 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.851-858
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• 2010

이 연구에서는 대부분 폐기 매립되고 있는 산업부산물의 재활용 기술을 확보하고자, 연화점이 $700^{\circ}C$ 수준으로 낮은 폐유리와 에너지 연소물질을 포함하고 있는 바텀애쉬를 모재로 기존 경량골재의 소성온도보다 20~30%가 낮은 $800{\sim}900^{\circ}C$에서 제조가능한 에너지 절감형 저온소성 경량골재를 제조하고자 하였다. 경량골재의 열전도율은 $0.056{\sim}0.105W/m{\cdot}K$ 수준, 기공률은 40.36~84.89% 수준으로 나타났다. 열전도율과 기공률의 상관계수는 -0.97로 매우 높은 음(-)의 상관성을 보였는데, 기공률이 단열특성을 좌우하는 핵심 요소임을 확인할 수 있었다. 각 소성온도별 $CaCO_3$ 첨가량과 바텀애쉬 치환율에 따른 경량골재의 미세구조는 소성온도에 상관없이 $CaCO_3$ 첨가량이 증가할수록 기공크기도 증가하고, 바텀애쉬 치환율이 증가할수록 기공크기는 작아지며 일정하지 못하였다. 특히 바텀애쉬를 30% 치환한 경우 대부분의 기공형태가 구(球)형태의 폐기공이 아닌 불규칙한 형태의 개기공으로 존재했으며 기공크기도 바텀애쉬 0~20% 치환 사용한 경우에 비해 약 1/10~1/5 수준으로 관찰되었다. 또한 바텀애쉬 30% 치환시 소성온도 $900^{\circ}C$의 경우가 $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$에서 보다 더욱 불규칙한 형태의 개기공이 두드러지게 나타났는데, 이는 경량골재의 흡수율 증가, 강도 저하, 단열특성 저하에 일정부분 기여할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.388-395
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• 2016

본 논문에서는 폐수슬러지에서 제조된 재활용 이산화티탄($TiO_2$)을 혼입한 시멘트 모르타르의 NOx 저감 성능에 대해 고찰하였다. 일반적으로, 이산화티탄은 클러스터 형태로 입자가 붙어 있어, 시멘트의 응결과 경화 전에 타설체 하면에 침강하는 특징이 있다. 그 결과로 타설체의 상면과 하면에는 이산화티탄의 분포도가 서로 상당한 차이를 나타내고, 광촉매 효과도 하면에서 우수하게 나타난다. 건물이나 주택과 같은 건축구조물에서는 이를 해결하기 위해, 이산화티탄을 혼입한 프리캐스트 제품을 미리 제작 후, 조립 시에는 타설 시 상면과 하면을 뒤집어 거치하여 상대적으로 높은 이산화티탄 분포면을 대기에 노출시키는 방식을 사용한다. 그러나 콘크리트 도로포장과 같은 현장 타설의 경우, 상면과 하면을 뒤집어 거치할 수 없기 때문에 이산화티탄의 분산성은 중요하다. 이를 개선시키기 위한 본 논문의 결과로 실리카퓸, 고성능감수제, 증점제, 고로슬래그 등 전형적인 시멘트성 재료의 분산에 기여하는 재료는 이산화티탄 클러스터의 분산효과에 미미한 영향을 주었다. 급결제, 발포제, 작은 크기의 잔골재의 조합이 이산화티탄 클러스터의 분산성을 개선하였다. 분산성 개선에도 불구하고, 타설체 상면과 하면의 NOx 제거효율은 하면에 큰 효율을 지속적으로 나타내었고, 이는 표면에 분포하는 공극량에 따라 달라지는 것을 디지털 표면 이미지 분석을 통하여 확인하였다. 많은 공극분포를 갖는 표면은 상대적으로 매끄러운 표면에 비해 NO가스 흡착을 기본적으로 높이게 되고, 이를 기준으로 상대적인 NOx 제거효율이 높아지는 것으로 사료된다.

• 광물과 암석
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• 제37권1호
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• pp.1-11
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• 2024

2021년 세계 석재 생산은 162,500천 톤으로 전년도 155,000천 톤과 비교하여 7,500천톤, 4.8% 증가했다. 석재 생산 순위는 중국, 인도, 튀르키예, 브라질, 이란 및 이탈리아 순서로 나타났으며 상위 6개 국가에서 전 세계 석재 생산량의 72.8%를 생산했다. 석재 수출은 전년도 19,370백만 USD와 비교해 2,310백만 USD 증가한 21,680백만 USD로 나타났다. 원료 및 가공석재 무역은 전년도 51,430천 톤과 비교하여 2,975천 톤 증가한 54,405천 톤으로 나타났다. 골재 수출액은 전년도 천연석 19,370백만 달러, 인공석 10,930백만 USD와 비교하여 천연석은 2,310백만 USD 증가하고, 인공석은 2,660백만 USD 증가해 각각 21,680백만 USD, 13,590백만 USD로 나타났다. 석재(Code: 68.02) 평균 가격은 전년도 2020년 729.62 USD/ton과 비교하여 65.2 USD/ton 증가한 794.82 USD/ton로 나타났다. 또한 건축 재료로 많이 사용되는 가공석재 가격은 전년도 39.44 USD/m²와 비교하여 3.52 USD/m² 증가한 42.96 USD/m²로 나타났다. 총채석량은 333,500천 톤(100%), 완제품은 96,000천 톤(28.8%), 석재채취 및 가공공정에서 발생하는 폐기물이 237,500천 톤(71.2%)으로 석재폐기물에 대한 재활용 문제가 꾸준히 발생하였다. 우리나라 석재 수출액은 전년도 3,195천 USD와 비교하여 38.3% 감소한 1,972천 USD로 나타났다. 반면에 수입액은 전년도 698,496천 USD와 비교하여 8.6% 증가한 758,868천 USD로 나타났다. 2025년 세계 석재 무역량은 66,100천 톤까지 상승할 것으로 전망되고, 석재 사용량은 108,920천 톤, 20억 m²에 도달할 것으로 전망된다.