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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 또한, 산업폐기물의 매립에 따르는 환경적, 경제적 부하를 감소시킬 수 있다. 이러한 배경을 바탕으로 환경부하를 큰 폭으로 감소시킬 수 있는 무기계 비소성 시멘트의 개발 및 이를 건설재료로 활용하기 위한 방안을 기술하고자 한다.

제안 방법

• 이러한 문제점을 해결함과 동시에 기존 시멘트 및 생석회를 활용한 슬러지 고화재를 대체하고자, 이산화탄소 무 배출형 Cement Zero 비소성 시멘트의 제조 기술을 적용한 저가의 분말형 고화재를 제조하여 적용하였다.

성능/효과

• 이산화탄소 무배출형 Cement Zero 비소성 시멘트는 20~60Mpa 범위의 압축강도를 발현할 수 있으며, 비표면적 8,000㎠/g 이상으로 초미립화시켜 활성도를 키울 경우에는 100MPa이상의 강도발현도 가능하다. 또한, 경화체는 C-S-H겔 구조의 치밀한 생성으로 인한 고강도화로 수밀성 확보가 용이하고 수화반응시 Ca(OH)₂ 성분을 거의 생성하지 않음에 따라, 동결융해저항성, 내화학성, 저수축성 등이 향상되므로 우수한 내구성 확보가 가능하다. 콘크리트 2차 제품 적용시, 기존 시멘트와 비교하여 낮은 pH특성을 갖고 있어 수생 식생물의 생태환경에 적합한 환경을 제공할 수 있고, 제품제조 설비에도 응용이 가능하다.
• 기존 생석회 및 시멘트 사용 대비 pH를 낮추어 강알칼리일 경우에 발생하는 암모니아 반응에 따른 악취의 방출을 낮추고 암모니아를 흡착할 수 있는 기능을 가진 재료를 첨가함으로써 암모니아 방출 문제 해결하여 매립장 주변지역 민원피해를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 유해중 금속을 흡착하는 기능의 제품을 첨가하여 중금속의 용출을 최소화하였고, 특히 고함수 유기성 슬러지와의 반응성을 향상시켜 혼합 초기부터 함수율의 저감효과가 있다.

후속연구

• 기존 시멘트 및 생석회를 대체하기 위해 기존의 재료를 단순 혼합/가공하는 수준에서 벗어나 순환자원을 활용하여 각각의 특성을 가진 원료를 공정처리를 통해 가공하고 최적비율로 조합하여 고기능성 소재로 개발하는 단계로 진보가 기대된다. 즉, 순환자원을 복합적으로 사용하고 단순한 물리적 치환이 아닌 이들의 화학적 결합을 유도하였기 때문에 다양한 방면으로 적용성의 확대가 기대된다.
• 또한, 고로슬래그와 순환자원을 활용한다면 클링커 생산에 필요한 석회석 등의 광물자원 고갈을 방지하고, 클링커 제조에 소모되는 연료/동력을 절약할 수 있다. 더 나아가서는 석회석 채광 및 운송에 따른 비산분진, 진동, 소음 등 환경부하를 줄일 수 있으며 석회석 채굴에 따른 산림자원의 훼손 방지에도 도움을 줄 것으로 생각된다. 또한, 산업폐기물의 매립에 따르는 환경적, 경제적 부하를 감소시킬 수 있다.
• 저알칼리성 및 내화학성, 내해수성의 특성을 활용하여, 고함수 슬러지 고화재 외에 말뚝 관입용, 지하수의 유동 및 침출수의 유출을 방지하기 위한 차수용, 연약한 지반 보강용, 공동을 충전하거나 뒷채움을 위한 저강도 기포혼합 고화재 등 지반재료로도 적용이 가능하다. 또한 향후 하천, 농로, 해안 간척지 등의 연약지반의 고화 및 터널 그라우팅, 하수관, 전기배선관 등 다양한 구조물의 뒷채움재 등으로의 용도 확대가 가능하다.
• 그러나 적절한 자극제를 선택하여 고로슬래그의 반응성을 향상시킨다면 대량 활용이 가능하고, 더욱이 자극제로 산업부산물 및 산업폐기물을 적절히 사용한다면 성능개선 및 경제성 확보가 가능하다. 또한, 고로슬래그와 순환자원을 활용한다면 클링커 생산에 필요한 석회석 등의 광물자원 고갈을 방지하고, 클링커 제조에 소모되는 연료/동력을 절약할 수 있다. 더 나아가서는 석회석 채광 및 운송에 따른 비산분진, 진동, 소음 등 환경부하를 줄일 수 있으며 석회석 채굴에 따른 산림자원의 훼손 방지에도 도움을 줄 것으로 생각된다.
• 또한, 비소성 무기결합재의 활용으로 지반재료인 천연 무수석고, 칼슘설퍼알루미네이트(CSA), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC) 등의 수입대체가 가능하고, 최근 지반공사에 적용이 확대되는 시멘트계 무기질 지반고화재의 가격을 낮추어, 제품의 대중화에 기여할 뿐만 아니라, 외화절감 효과 및 장기적으로는 수출에 의한 외화획득도 기대된다. 비소성 무기결합재는 국가의 “저탄소 녹색정장”에 기여할 뿐만 아니라 국제 환경규제에 적극 대응하고, 친환경 건설에 일조할 것이다.
• 비소성 무기결합재는 국가의 “저탄소 녹색정장”에 기여할 뿐만 아니라 국제 환경규제에 적극 대응하고, 친환경 건설에 일조할 것이다.
• 또한, 경화체는 C-S-H겔 구조의 치밀한 생성으로 인한 고강도화로 수밀성 확보가 용이하고 수화반응시 Ca(OH)₂ 성분을 거의 생성하지 않음에 따라, 동결융해저항성, 내화학성, 저수축성 등이 향상되므로 우수한 내구성 확보가 가능하다. 콘크리트 2차 제품 적용시, 기존 시멘트와 비교하여 낮은 pH특성을 갖고 있어 수생 식생물의 생태환경에 적합한 환경을 제공할 수 있고, 제품제조 설비에도 응용이 가능하다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
무기결합재	고로슬래그 시멘트 등의 무기결합재가 보통 포틀랜드시멘트에 비하여 저열, 고강도, 고유동, 내산성, 염화물 침투 저항성 등이 우수한 성질을 갖고 있음에도 사용실적은 미비한 이유는 무엇인가?	일례로 고로슬래그 시멘트 등의 무기결합재는 보통 포틀랜드시멘트에 비하여 저열, 고강도, 고유동, 내산성, 염화물 침투 저항성 등이 우수한 성질을 갖고 있음에도 사용실적은 미비한 편이다. 이는 고로슬래그 시멘트가 보통 포틀랜드시멘트에 비해 응결지연, 낮은 초기 강도 발현, 큰 건조수축량, 중성화 등의 성상 등을 가지고 있기 때문 이다. 그러나 적절한 자극제를 선택하여 고로슬래그의 반응성을 향상시킨다면 대량 활용이 가능하고, 더욱이 자극제로 산업부산물 및 산업폐기물을 적절히 사용한다면 성능개선 및 경제성 확보가 가능하다.
이산화탄소 무배출형 Cement Zero 비소성 무기결합재	이산화탄소 무배출형 Cement Zero 비소성 무기결합재는 무엇을 주원료로 하는가?	이산화탄소 무배출형 Cement Zero 비소성 무기결합재는 고로슬래그, 폐석고, 폐석회를 주원료로 하여 혼합ㆍ분쇄과정으로 제조되는 클링커 무(無)함유 무기결합재이다.
무기성 슬러지	소다공장을 비롯한 화학공장, 폐수처리장, 제철소 등에서 부산물로 국내에서 연간 약 20만톤 정도 배출되고 있는 무기성 슬러지는 무엇인가?	폐석회는 소다공장을 비롯한 화학공장, 폐수처리장, 제철소 등에서 부산물로 발생되는 무기성 슬러지로서 pH가 약 12.0~12.

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