• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.23-29
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• 2011

산화슬래그는 토목분야에 널리 활용되어 왔으나 전기로 제강 환원슬래그는 거의 활용되지 않고 있는 실정이다. 따라서 토목 분야에서의 재활용 방법을 모색하기 위하여 환원슬래그의 성분을 분석하고 이를 바탕으로 토목현장에서 흔히 볼 수 있는 풍화토와 환원슬래그를 중량비 0% 내지 30%로 혼합한 후, 폐합시스템의 Lysimeter에서 1주, 2주, 4주의 주기로 환원슬래그 혼합토의 환경적 특성을 고찰하기 위한 시험을 수행하였다. 환원슬래그를 XRD, XRF를 이용하여 정성 정량적으로 분석한 결과, calcium silicate의 일종인 $Ca_2(SiO_4)$가 주요 결정 광물로 나타났다. 그리고 ICP-OES에 의한 중금속 분석결과 철강 생산 공정에 의한 영향으로 Al, Fe, Mn이 환원슬래그에 포함된 주요 중금속으로 확인되었다. 이를 폐기물관리법에 의한 오염물질 배출허용기준과 비교한 결과 중금속에 의한 오염가능성은 거의 없을 것으로 사료된다. 또한 환원슬래그 혼합토 침출수는 0% 혼합토에서 pH 6.9로부터 30% 혼합토에서 pH 10으로 측정되어 문제가 없음을 확인하였다. 침출수의 순환주기에 의한 pH 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.5-13
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• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.387-394
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• 2020

본 연구에서는 다량의 산업부산물 및 폐기물을 안전하게 유효 활용할 수 있는 CLSM의 기초적 물성시험을 통해 FA 및 잔골재의 대체 재료로써 GBFS 및 FNS, FGB의 적용가능성을 검토하였다. 나아가, 도로 및 노면하부, 포토홀 등의 공동충전재로서의 현장적용 가능성에 대해서도 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, GBFS 및 FNS, FGB를 활용한 CLSM의 경우 GBFS 및 FNS는 각각 30% 이상, FGB는 5% 이내에서 적정 혼합하면 현장적용을 위한 유동성 개선에 유효한 것으로 나타났다. 둘째, GF15B5는 Base 대비 동등 정도의 블리딩율이 GF30B5는 Base 대비 0.17% 정도 블리딩을 억제할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, Base 대비 GF15는 0.2%, GF30 및 GF45는 각각 0.26% 및 0.3% 정도 블리딩을 억제할 수 있는 것으로 확인되었다. 셋째, GF15B5 및 GF30B5 모두 7일 강도가 0.4MPa을 초과하여 현장적용을 만족하였고 또한, 초기강도의 증가비율이 Base 대비 각각 323% 및 233% 높게 나타나는 것으로 파악되었다. 또한, GF의 경우도 현장적용을 위한 7일 강도가 0.2MPa 이상을 모두 만족하였고 Base 대비 GF15는 160%, GF30 및 GF45는 각각 237% 및 185% 정도의 높은 강도증가비율이 확인되었다. 넷째, GBFS 및 FNS, FGB를 복합적으로 활용한 CLSM의 경우 Cr의 농도가 비교적 높게 용출되는 것으로 파악되어 대량의 지하수 및 침투수가 유입되는 환경하에서는 Cr의 용출에 의한 환경적 안전성 검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.26-32
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• 2021

분말형 견운모는 폐기물 재활용 차원에서 화학, 광물 분야에서 활발하게 연구가 이루어지고 있고, 비교적 저렴하게 구할 수 있는 재료이며, 일반 운모와 마찬가지로 낮은 열전도율을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 분말형 견운모를 활용하여 모르타르의 열전도율을 개선하고, 이를 통해 시멘트 복합체용 내화재료로서와 활용가능성을 확인하고자 하였다. 분말형 견운모를 혼입한 시멘트 모르타르를 제작하고, 이의 열전도율 및 고온 노출 전후의 압축강도를 비교 평가하여 내화성능을 규명하고자 하였다. 실험 결과에 따르면, 분말형 견운모를 혼입하는 경우 압축강도가 감소하는 것으로 나타났으며, 혼입량 증가에 따른 압축강도의 감소는 미미하였다. 분말형 견운모를 혼입하면, 열전도율이 감소하며, 600℃, 900℃, 1,200℃에 소성된 모르타르 시험체의 잔존강도가 플레인 모르타르에 비해 높게 나타났다. 실험 결과를 종합적으로 평가해 볼 때, 분말형 견운모는 시멘트 복합체용 내화 재료로서의 활용가능성이 존재한다고 결론지을 수 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.877-888
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• 2021

본 연구는 2008년 원촨(汶川) 지진 이후 중국 정부가 이재민들을 위해 제공한 임시 집중 안치소와 텐트와 이동식 판자가옥 등 3가지의 임시대피소를 대상으로 그 특성에 대해 연구하였다. 문헌조사를 통해 지속가능성 측면에서 사회적, 경제적, 환경적 요소 중 12개 평가항목을 선정해 임시대피소를 분석하고 평가함으로써 각각의 특성과 문제점을 도출하였다. 분석 결과 임시 집중 안치소와 텐트는 기반시설이 미비하고 위생상태가 나쁘며, 주거공간이 협소하고 개인 공간이 없어 기본 생활조차 불편하다는 문제가 있었다. 이동식 판자가옥은 건축비가 비싸고 건축자재가 친환경적이지 않고 농경지를 차지하며 자재가 재활용률이 낮으며 폐기물이 환경을 오염시키는 등의 문제가 있었다. 3가지 임시대피소의 공통적인 문제점은 우선 정부가 대피소 건설과 배치를 주도하고 이재민들은 정부의 지원을 받는 바람에 임시 커뮤니티의 건설과 관리에 대한 참여 의욕이 떨어진다는 점이었다. 다음으로 3가지 임시대피소가 모두 설계상 이재민들의 심리적 수요를 충분히 고려하지 못했으며, 특히 안전하고 위생적인 개인 공간에 대한 기본 요구를 전혀 충족하지 못하고 있었다. 마지막으로 본 연구는 3가지 임시 대피소의 지속가능한 디자인과 임시 커뮤니티의 건설 및 관리 문제에 대한 개선 방안을 제안하였다.

• 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.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.71-77
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• 2022

바이오매스 활용을 높이기 위하여, 쌀겨 기반 활성탄소(RHAC)를 제조한 뒤 질소 플라즈마 표면처리를 수행하여 전기이중층 커패시터(EDLC) 성능을 고찰하였다. 질소 플라즈마 표면처리를 통하여, RHAC 표면에 최대 2.17%의 질소가 도입되었으며 특히, 5 min 동안 반응한 샘플의 경우 pyrrolic/pyridine계 N 작용기의 형성이 우세하였다. 또한, 실리카 제거에 의해 쌀겨 기반 탄소재에 메조기공이 형성되었고 질소 플라즈마 표면처리에 의해 탄소재 표면 거칠기가 증가하여 미세기공이 많이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 순환전압전류법 측정 실험으로부터, 5 mV/s의 전압 주사 속도에서 질소 플라즈마 처리된 RHAC의 비정전용량은 최대 200 F/g로, 미처리 RHAC (111 F/g)에 비교하여 80.2% 향상된 값을 나타내었다. 이러한 결과는 질소 플라즈마 표면처리로 인해 탄소재 표면에 도입된 pyrrolic/pyridine계 질소 작용기 도입과 탄소재 표면 미세기공 부피 향상으로 인한 시너지 효과인 것으로 판단된다. 본 연구는 폐기 자원을 재활용하고, 플라즈마 표면처리법을 통해 이종원소 도입을 한다는 점에서 환경적으로 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권4호
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• pp.10-21
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• 2022

In the South Korea, 47% of abandoned mines are suffering from the mining hazards such as the mine drainage (MD), the mine tailings and the waste rocks. Among them the mine drainage which has a low pH and the high concentration of heavy metals can directly contaminate rivers or soil and cause serious damages to human health. The natural/artificial treatment facilities by using neutralizers and coagulants for the mine drainage have been operated in domestic and most of heavy metals in mind drainage are precipitated and removed in the form of metal hydroxide, alumino-silicate or carbonate, generating a large amount of mine drainage treated sludge ('MDS' hereafter) by-product. The MDS has a large surface area and many functional groups, showing high efficiency on the fixation of heavy metals. The purpose of this study is to develop a ingenious heavy metal stabilizer that can effectively stabilize arsenic (As) and heavy metals in soil by recycling the MDS (two types of MDS: the acid mine drainage treated sludge (MMDS) and the coal mine drainage treated sludge (CMDS)). Various analyses, toxicity evaluations, and leaching reduction batch experiments were performed to identify the characteristics of MDS as the stabilizer for soils contaminated with As and heavy metals. As a result of batch experiments, the Pb stabilization efficiency of both of MDSs for soil A was higher than 90% and their Zn stabilization efficiencies were higher than 70%. In the case of soil B and C, which were contaminated with As, their As stabilization efficiencies were higher than 80%. Experimental results suggested that both of MDSs could be successfully applied for the As and heavy metal contaminated soil as the soil stabilizer, because of their low unit price and high stabilization efficiency for As and hevry metals.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.529-533
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• 2023

우리 일상에서 대량으로 생성되는 리그노셀룰로즈(lignocellulose) 물질인 커피 찌꺼기(coffee grounds)를 탄화하여 얻어지는 탄소 소재의 전기화학적 특성과 흡착 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기를 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 얻어지는 탄소의 형태적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 고찰하였다. Raman 분석을 통하여 얻어진 탄소 재료의 결정성 정보를 얻었다. 기본적인 전기적 특성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 초기 음극재의 비용량은 약 520 mAh/g으로 나타났다. 이어서, 커피 찌꺼기 탄화로 얻어진 탄소 소재의 다공성 구조로 인해 분자를 흡착할 수 있음을 자외선(ultraviolet, UV) 흡광도(absorption) 측정을 통해 확인하였다. 탄소 소재의 표면 개질을 통해 극성이 다른 분자들의 선택적으로 흡착할 수 있음을 추가로 확인하였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.188-195
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• 2024

최근 환경문제와 골재난의 해결방안으로 건설폐기물을 재활용한 순환골재의 사용이 주목받고 있다. 순환골재의 재활용을 촉진하기 위해 마련된 여러 다양한 방안에도 불구하고, 순환골재는(특히 순환잔골재) 일반골재에 비하여 품질이 떨어지기 때문에, 구조체용 골재로서의 사용은 제한되고 있어, 순환골재 품질 향상에 관한 연구가 시급하다. 본 연구에서는 순환잔골재 품질 향상을 위해 1시간이라는 짧은 시간 동안 다양한 농도의 아크릴 수지 수용액에 순환잔골재의 침지를 진행하였고, 침지가 종료된 순환잔골재의 흡수율 및 진밀도 측정을 통해 적정 침지농도를 선정한 후, 모르타르 시험체를 제작하고 이의 역학적 성능을 평가하여 순환잔골재 재활용을 촉진시키는 처리방법을 제시하고자 하였다. 실험 결과에 따르면, 아크릴 수지 농도가 높아질수록 순환잔골재의 흡수율과 진밀도는 감소하였으며, 흡수율의 경우 아크릴 수지 농도 6~8 % 수준에서 가장 낮게 나타났으나, 아크릴 수지에 침지시킨 순환잔골재 모르타르의 압축강도는 이보다 낮은 농도인 4 %에서 가장 높게 나타나, 높은 농도의 아크릴 수지 사용이 모르타르 압축강도를 오히려 저하시킬 수 있음을 확인하였다.