• 대한환경공학회지
• /
• 제29권8호
• /
• pp.909-914
• /
• 2007

불소 화합물은 반도체 및 LCD 제조공장의 식각 공정에서 사용되는 필수적인 화학물질이다. 불산폐수 처리를 위한 기존 처리방법의 문제점은 유지비가 많이 들고, 불소 처리효율이 낮은 것이다. 이에 본 연구에서는 고효율, 저비용의 혼합 불산폐수 처리를 위하여 다량의 portlandite, calcium silicate hydrate와 ettringite 등의 칼슘 수화물을 함유하고 있는 시멘트 페이스트를 혼합 불산폐수 처리에 적용하였다. 본 연구의 목적은 시멘트와 물을 혼합하여 양생시킨 시멘트 페이스트의 실제 폐수처리 가능성을 파악하고 불산폐수 처리효율을 평가하고자 하는 것이다. 시멘트 페이스트는 회분식 실험에서 소석회에 상응하는 불소제거효율을 나타내었다. 연속식 컬럼 실험 결과, 불소 농도는 약 0.5 mg/L 이하로 안정적으로 처리되었으며, 칼슘 농도는 800 mg/L로 높게 측정되었다. 폐수 내 nitrate도 처리되었는데, 이는 시멘트 수화물 중 LDHs 계열물질의 interlayer에 존재하는 sulfate와의 이온교환으로 제거되는 것으로 판단된다. Phosphate는 다양한 칼슘화합물 생성으로 10 mg/L 이하로 감소하였다. 따라서 시멘트 페이스트는 기존 처리제인 소석회를 대체할 수 있는 경제적이고 실제 처리공정에 적용 가능한 물질로 판단된다.

• 보존과학회지
• /
• 제18권
• /
• pp.19-32
• /
• 2006

경주 분황사석탑은 암석을 벽돌 모양으로 다듬어 쌓아올린 모전석탑으로서, 모전석을 이루는 암석은 주로 안산암질암이다. 전석은 부분적으로 모서리 마모와 균열이 발생되어 있으며 다중박리와 박락, 양파껍질과 같은 분해, 구열상 균열 및 암편상 탈락이 진행 중이다. 화강암질암으로 구성된 기단부와 동서남북 방향의 감실 및 인왕상은 지의류와 이끼류에 의한 피복오염이 심하며 부분적으로 암흑색 및 황갈색 이차 수화물에 의한 무기오염물도 관찰된다. 또한 강수의 침입에 의한 상대적 수분 유지시간이 긴 감실이나 북쪽 탑신 부분은 매우 습한 상태이다. 이런 부분에서는 방해석, 석고, 점토광물 등과 같은 수화성 이차광물과 염화물의 결정화에 의해 박리와 박락이 촉진되고 있다. 삼층 옥개석의 경우 탑의 전반적인 불균형으로 인해 부재의 균열 및 이탈이 발생되어 있어 전석의 교체와 보강이 필요하다. 동남쪽 사자상과 동북쪽 사자상은 알칼리 화강암이며 . 서남쪽 및 서북쪽 사자상은 암편질 응회암이다. 이 석탑의 총표면부재수는 9,708개이며 균열된 부재는 11.0%, 암편 탈락부재는 6.7%이며 이차적 오염물질이 피복된 부재는 전체의 7.0%에 달한다. 이 석탑은 환경변화와 물리적, 화학적 및 생물학적 요인의 표면풍화에 의해 석재 자체의 기능이 저하되어 있으므로 장기적인 모니터링과 함께 종합적인 보존방안을 연구해야할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권1호
• /
• pp.29-36
• /
• 2007

최근의 탄성파 탐사들은 퇴적층에 메탄 하이드레이트가 존재할 경우 탄성파 진폭 감쇠에 큰 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 이 논문에서는 일본 중부 토카이(Tokai) 해역의 난카이 트러프 (Nankai Trough) 탐사정에서 얻은 수직탄성파자료를 이용하여 30$\sim$110 Hz 주파수 대역에서 메탄 하이드레이트 부존층에서의 P 파 감쇠를 측정하였다. 두 개의 다른 측정방법들 (스펙트럼비 (spectral ratio) 방법과 중심 주파수 이동방법 (centroid frequency shift method))을 이용하여 감쇠 측정의 유효성을 조사하였다. 또한 감쇠 측정의 안정성을 증명하기 위해 측정 심도구간, 시추공의 불규칙 변화, 주파수 구간에 따른 감쇠 분석의 민감도를 조사하였다. 탄성파 주파수 대역에서는 메탄 하이드레이트 부존층에서 P 파의 큰 진폭 감쇠는 발견되지 않았다. 육안으로 보기에는 탄성파 주파수 대역에서의 최대 감쇠는 저포화도의 가스층에 발생한다. 그와는 반대로 같은 시추공에서 얻어진 음파검층의 주파수 대역 $(10{\sim}20\;kHz)$에서는 가장 높은 P 파의 진폭 감쇠가 메탄 하이드레이트 부존층과 관련이 있었다. 그러므로 이 연구는 메탄 하이드레이트 부존 퇴적층의 진폭 감쇠가 주파수에 의존함을 보여주고 있다. 메탄 하이드레이트 부존층은 탄성파 주파수 대역보다는 음파검층 주파수 대역에서 진폭 감쇠를 유발함을 알 수 있다. $30{\sim}110\;Hz$의 탄성파 주파수 대역이 메탄 하이드레이트 부존에 영향을 받지 않는 이유 중의 하나로서 메탄 하이드레이트 지역의 얇은층 들로 이루어진 층서구조의 영향을 제시하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권1호
• /
• pp.37-43
• /
• 2007

MH21 연구 컨소시엄에서는 일본 난카이 트러프 동부의 메탄 하이드레이트 탐사를 위해 고분해능 3 차원 탄성파 탐사와 해저면 지구화학탐사를 수행해 왔다. 메탄 하이트레이트가 존재하는 천부지층을 영상화 하기 위해 수행된 고분해능 3 차원 탄성파탐사 결과, 천부 지층에 대한 훌륭한 지질 정보를 획득할 수 있었다. 이러한 정보들은 지질학적, 지구화학적 모델을 구축하는데 유용하며, 특히 메탄가스 또는 메탄을 포함하는 유체의 이동통로, 지구화학적 메탄 하이드레이트 지시자등을 포함하는 복잡한 해저면 지질구조를 이해하는데 유용하다. 수중잠수정을 이용해 확인된 메탄 유출 지점과 탄성파 단면의 비교 결과, 해저면 하부의 메탄가스층 및 메탄 하이드레이트 저류층과 해저면 메탄 하이드레이트 지시자 사이의 특정적인 관계가 확인되었다. 해저지형도와 해저면 반사파로부터 영상화된 해저면 반사파진폭 영상 역시 넓은 지역에 대한 이들 관계를 이해하는 유용하며, 이러한 자료에 기반한 새로운 지구화학적 해저면 탐사도 요구된다. 메탄 하이드레이트 저류층과 해저면 메탄 하이드레이트 지시자 사이의 관계는 고분해능 3 차원 탄성파탐사 자료의 해석을 통해 점점 더 분명해지고 있다. MH21 연구 컨소시엄은 향후 고분해능 3 차원 탄성파탐사로부터 구축된 지질학적, 지구화학적 모델에 기반하여 해저면 지구화학탐사를 수행할 것이다. 이 논문에서는 3 차원 탄성파 탐사와 해저면 지구화학탐사기술의 융합에 의한 일본에서의 메탄 하이트레이트 탐사에 대해 소개한다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제14권6호
• /
• pp.113-125
• /
• 1998

1997년의 국내 플라이애쉬 발생량은 약 300만톤에 이르고 그 중 약 50만톤이 콘크리트 혼화재료로, 약 30만톤이 시멘트 원료 및 콘크리트 2차제품의 원료로 재활용되었지만 외국에서 재활용율이 높은 지반개량재로는 거의 실적이 없다. 따라서, 본 연구의 목적은 화력발전소의 부산물인 플라이애쉬로 부터 초미분말을 분급하여 부가가치가 큰 초미립자 주입재로 적용할 수 있는지 가능성을 확인하고자 한다. 본 연구를 위해서 블레인 비표면적 6,000$cm^2$/g, 8,000$cm^2$/g의 2수준과, 플라이애쉬 첨가량 30%, 50%, 70%의 3수준 등 총 6가지 조합의 시제품을 만들었으며, 각각에 대해서 시멘트 특성, 주입재 특성을 평가하였다. 시멘트의 물리적 특성, 주입재의 작업시간확보, 주입재 고결체의 내구성 측면에서 분석한 결과, 플라이애쉬계 초미분말 주입재의 플라이애쉬 첨가량의 한계는 50%이하로 하는 것이 요망된다. 또한, 플라이애쉬에 함유되어 있는 미연카본에 의해서 현탁액의 표면에 탄소피막이 형성되고 계면활성제의 소요량이 증가하므로 가급적 미연탄소 함유량이 적은 정제된 플라이애쉬를 사용하는 것이 필요하다. 본 연구를 통해서 화력발전소의 폐기물인 플라이애쉬를 고부가가치 제품인 초미립자주입재로 적용이 가능함을 확인하였으며, 국내의 기술여건에서도 폐기플라이애쉬로 부터 고분말 플라이애쉬를 분급하는 것이 기술적으로 가능하기 때문에 본 연구성과는 현장적용성이 매우 높은 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권12호
• /
• pp.23-32
• /
• 2016

본 연구에서는 각종 구조물 철거 시 발생하는 폐콘크리트를 파쇄 처리하여 발생한 순환골재를 각종 토공 및 보조기 층용에 재활용 시 발생할 수 있는 하중-변위 및 파쇄 특성을 분석하기 위해 단입자 파쇄실험을 실시하였다. 수화물과 골재로 구성된 75mm 이하의 순환골재를 40mm 크기(75-40mm 사이)와 20mm 크기(40-20mm 사이)의 골재로 나누어 실험하였다. 순환골재에 하중이 증가할 경우 단입자의 파쇄 거동은 불규칙한 표면이 가압판에 밀착되면서 초기에 표면이 파쇄되는 '표면파쇄(Surface crushing)', 표면파쇄 이후 골재와 수화물이 분리되는 소규모 부분적 파쇄와 균열이 반복적으로 발생하는 '수화물파쇄(Hydrate crushing)', 수화물파쇄가 단계적으로 반복되다가 최대하중에서 골재가 파쇄되면서 하중이 급격히 감소되는 취성파괴인 '골재파쇄(Aggregate crushing)'의 순서로 파쇄 사이클(crushing cycle)이 진행되었다. 한편, 하중이 지속적으로 증가함에 따라 이러한 파쇄 사이클은 수 차례 반복되는 경향을 보였다. 순환골재의 형상은 둥글거나 사각형에 가깝거나, 삼각형 또는 길쭉한 형태로 표면상태나 형상에 따라 파쇄 형상이 다르게 나타났다. 골재파쇄(최대 파쇄)에서 취성파괴로 하중이 감소되는 비율인 파쇄하중 감소율은 50% 이상인 경우는 63% 정도이며, 90% 이상인 경우도 15% 정도로 나타났다. 40mm 단입자는 최대하중 3.05~4.38kN 정도에서 대부분 파쇄되어 작은 입자로 분리되며, 세립화된 단입자 개수를 기준으로 20mm 이하의 분포비율은 약 70% 정도였다.

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

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.369-375
• /
• 2014

이 연구에서는 RC기둥의 내화실험 후 콘크리트 시멘트 매트릭스의 구성성분의 변화를 조사하였다. 표준화재곡선에 따라 내화실험을 수행하고 상온에서 기둥을 식힌 후, 표면과 깊이 40 mm, 80 mm, 단면중심(175 mm) 지점에서의 샘플을 채취하였다. 수화된 시멘트의 대표적인 구성성분인 칼슘-실리케이트 수화물(C-S-H)와 수산화칼슘의 구성성분 변화를 열중량분석기(TGA)와 X선 회절분석기(XRDA)를 이용하여 분석하였다. 핵자기공명기(NMR)를 이용하여, C-S-H의 실리케이트 중합도변화를 관찰하였다. 세 가지 분석 결과를 종합해 본 결과 내하실험에서 $236^{\circ}C$를 경험한 중심부(175 mm)에서의 시멘트 매트릭스의 상태가 $618^{\circ}C$를 경험한 깊이 40 mm에서의 시멘트 매트릭스의 상태와 유사하며, 가장 건전하다고 판단되는 시멘트 매트릭스는 $419^{\circ}C$를 경험한 깊이 80 mm 지점에서의 시멘트 매트릭스였다. 이는 콘크리트의 경험 온도와 철근의 온도제한에 의한 내화규정은 RC구조물의 내화성능을 과대평가할 수 있음을 나타내며, 향후 내화규정의 마련에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권3호
• /
• pp.307-314
• /
• 2017

콘크리트는 경제적이고 내구성을 가진 건설재료지만, 염해에 노출될 경우 내부 철근부식으로 인한 성능저하를 나타낸다. 콘크리트로 침투하는 염화물 이온은 수화물의 생성, 공극률 감소 등으로 인해 감소하게 되며, 주로 시간에 따라 감소하는 염화물 확산계수를 통하여 염화물 거동이 구현되고 있다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분말(GGBFS: Ground Granulated Blast Furnace Slag)과 보통포틀랜트 시멘트(OPC: Ordinary Portland Cement)를 사용한 고성능 콘크리트를 대상으로 염화물 확산계수, 통과전하, 강도를 재령효과를 고려하여 평가하였다. 이를 위해 물-결합재비를 3가지 수준(0.37, 0.42, 0.47), 치환률을 3가지 수준으로 (0%, 30%, 50%)를 고려한 콘크리트를 제조하였으며, 28일 및 180일 재령에 따라 시험을 수행하였다. OPC를 사용한 콘크리트에서는 물-결합재비가 낮은 배합에서 염화물 확산이 감소하였으며, GGBFS를 50% 혼입한 배합에서는 물-결합재비가 높은 경우 염화물 확산성이 크게 감소하였다. 28일 재령에서 GGBFS 치환률이 50%인 경우 강도의 증가보다 빠르게 염화물 확산계수와 통과전하의 감소가 평가되었으며, 이는 초기재령에서도 효과적으로 염화물 침투에 저항할 수 있음을 나타낸다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권5호
• /
• pp.452-459
• /
• 2002

고로슬래그와 플라이 애쉬의 석회 반응성을 수열조건 하에서 각각 고찰하였다. 수열반응 조건은 CaO-$SiO_2$ 비(C/S), 수열온도($140{\circ}C$와 $180{\circ}C$)및 반응시간(20~60시간)이었다. 수열반응성은 각 수경성 재료에 함유된 $SiO_2$와 (순수)석회 사이의 반응률 및 반응 시편의 압축강도를 측정하여 조사하였다. 그리고 본 반응성 고찰을 위하여 기공률 측정 및 XRD 분석도 수행하였다. 압축강도 물성은 시편의 기공률 및 CaO-$SiO_2$ 반응성과 연계하여 고찰하였으며, XRD 분석으로 수열반응 중 C/S가 변화함을 확인할 수 있었다. 고로슬래그 중의 $SiO_2$는 플라이 애쉬에 함유된 $SiO_2$ 보다 석회반응성이 우수하여 전자의 경우 시편은 훨씬 높은 강도를 나타내었다. 수열반응 온도 $180{\circ}C$ 및 40시간의 조건에서 고로슬래그는 최고 강도 $807kg/cm^2$을 나타냈으며, 플라이 애쉬의 경우 최고 강도는 $397kg/cm^2$ 이었다.