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문제 정의
- 본 연구에서는 폐 LCD를 재활용하여 건축자재로 이용함으로써 무분별한 자원개발에 따른 환경피해를 줄이고 원자재 수입 대체 효과를 가져 올 수 있는 경제적이고 효율적인 재활용 방안을 마련하고자 하였다.
제안 방법
- 혼화제는 첨가하지 않았으며, LCD비율이 높아질수록 수분을 흡수하는 량이 적어져 LCD량에 따라 시멘트와 물의 비율을 1:0.6∼1:0.55까지 달리하여 제작하였다(그림 3).
- 시료 제작 시 배합비당 시료를 세 개씩 제작하였으며 몰드는 5×5×5cm 크기의 큐브형태를 사용하였다.
- 이중 마사토의 비율을 폐 LCD로 대체하여 마사토:폐LCD:시멘트 비율을 6:1::3∼0:7:3으로 달리하여 벽돌을 제작하였다.
- 폐 LCD 유리를 이용한 재활용 벽돌은 일반벽돌과 동일한 비율과 동일한 방법으로 제작하였다. 재활용 벽돌에 사용된 재료는 포틀랜드 시멘트, 마사토, 폐 LCD가 사용되었으며, 폐 LCD는 경북 구미의 L사로부터 공정상 불량품인 폐 LCD를 제공받아 사용하였다.
- 재활용 벽돌에 사용된 재료는 포틀랜드 시멘트, 마사토, 폐 LCD가 사용되었으며, 폐 LCD는 경북 구미의 L사로부터 공정상 불량품인 폐 LCD를 제공받아 사용하였다. 폐 LCD panel은 벽돌제작 전 XRF를 이용한 성분분석을 통하여 유해물질 존재여부를 확인하였다(표 2). 분석결과 유해물질은 분석되지 않았으며 SiO2 함량이 64.
- 양생 후 KS F 4004 시험법(지식경제부, 2010)에 따라 압축강도 시험을 실시하였다. 시험법에 따라 시험체를 평활하게 성형하였고 성형후 2시간 이상 맑은 물속에 담가 흡수시켜 시험체에 물이 흡수되도록 하였다. 그 후 초당 0.
- 3.1절에서는 5×5×5cm 크기의 큐빅형 시료를 제작하여 단순히 압축강도 측정만을 실시하였으나 최종 시제품에서는 실제 규격에 맞는 크기로 제작하여 압축강도와 흡수율을 측정함으로써 일반벽돌과의 비교를 실시하였다.
- 폐 LCD를 재활용하기 위한 방법의 일환으로 건설용 골재를 대체한 재활용 벽돌 제작을 실시하였고 KS F 4004 시험법에 다라 시험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 벽돌의 원료로 사용되는 마사토는 입경 3∼13mm 크기의 마사토가 사용된다.
- 시멘트 벽돌은 시멘트와 자갈, 모래 등의 골재를 물과 혼합 후 압축, 성형하여 양생과정을 거쳐 제작한다. 시멘트벽돌의 주원료는 마사토(화강풍화토), 포틀랜드 시멘트가 사용된다. 마사토는 화강암, 화강섬록암, 석영섬록암 등의 결정성 심성암 및 이와 동질의 편마암이 풍화하여 그 장소에 잔류하고 있는 잔적토 및 이들이 운반된 붕적토 등으로 풍화정도에 따라서 암과 비슷한 것부터 실트, 점토와 같은 세립분을 포함한 것까지 넓은 범위의 것이 포함된다.
- 폐 LCD 유리를 이용한 재활용 벽돌은 일반벽돌과 동일한 비율과 동일한 방법으로 제작하였다. 재활용 벽돌에 사용된 재료는 포틀랜드 시멘트, 마사토, 폐 LCD가 사용되었으며, 폐 LCD는 경북 구미의 L사로부터 공정상 불량품인 폐 LCD를 제공받아 사용하였다. 폐 LCD panel은 벽돌제작 전 XRF를 이용한 성분분석을 통하여 유해물질 존재여부를 확인하였다(표 2).
- 폐 LCD를 이용한 벽돌을 제작하기 위하여 폐 LCD를 표준체 #10, #20, #40 크기의 입도로 파쇄하여 사용하였으며, 일반벽돌의 제작과정에서 사용되는 혼합비(마사토7:시멘트3)를 이용하였다. 이중 마사토의 비율을 폐 LCD로 대체하여 마사토:폐LCD:시멘트 비율을 6:1::3∼0:7:3으로 달리하여 벽돌을 제작하였다.
- 재활용 벽돌 시제품은 3.1절에서 제작한 크기와는 다르게 실제 건축용 벽돌로 사용될 수 있도록 규격에 맞게 길이 190mm, 폭 90mm, 두게 57mm로 제작하였으며, 목재형틀을 제작하여 성형하였다. 성형 후 40℃에서 7일간 양생하였으며, 양생 후 KS F 4004 시험법에 따라 일반벽돌과 비교분석을 실시하였다.
- KS F 4004에서는 벽돌을 A, B, C(1급, 2급)의 네 종류로 구분하고 있는데 일반 건축용으로 사용되는 벽돌은 C종 1급 벽돌이다. C종 1급 벽돌은 압축강도 16N/mm2을 기준으로 하고 있으며 흡수율은 7%이하를 기준으로 하고 있다. 3.
이론/모형
- 시료는 몰드에서 24시간이 지난 후 탈형 하여, 40℃ 수조 에서 7일 동안 양생하였다. 양생 후 KS F 4004 시험법(지식경제부, 2010)에 따라 압축강도 시험을 실시하였다. 시험법에 따라 시험체를 평활하게 성형하였고 성형후 2시간 이상 맑은 물속에 담가 흡수시켜 시험체에 물이 흡수되도록 하였다.
- 1절에서 제작한 크기와는 다르게 실제 건축용 벽돌로 사용될 수 있도록 규격에 맞게 길이 190mm, 폭 90mm, 두게 57mm로 제작하였으며, 목재형틀을 제작하여 성형하였다. 성형 후 40℃에서 7일간 양생하였으며, 양생 후 KS F 4004 시험법에 따라 일반벽돌과 비교분석을 실시하였다.
성능/효과
- 폐 LCD panel은 벽돌제작 전 XRF를 이용한 성분분석을 통하여 유해물질 존재여부를 확인하였다(표 2). 분석결과 유해물질은 분석되지 않았으며 SiO2 함량이 64.4%, Al2O3 함량이 16.2%로 높게 나타났다.
- 압축강도를 측정한 결과(표 3) 제작한 모든 시료가 일반벽돌 기준인 16N/mm2 이상의 강도를 나타냈으며, 각 입도에서의 평균 압축강도는 #10에서 22.9, #20에서 24.5, #40에서 25.9로 입도가 작아질수록 압축강도가 좋아지는 것을 확인하였다. 시료들 중 가장 높은 압축강도를 나타내는 혼합비는 #10의 입도에서 2:5:3, #20의 입도에서 5:2:3, #40의 입도의 1:6:3 비율에서 나타났으며, 이중 가장 높은 압축강도를 지닌 것은 #40에서 1:6:3으로 압축강도 31.
- 재활용 벽돌 시제품과 일반벽돌의 KS F 4004 시험결과(표 5) 재활용벽돌(1:6:3)의 압축강도가 26.51N/mm2로 나타났으며, C종 1급 벽돌의 압축강도 기준 16N/mm2을 만족하였다. 또한 흡수율이 6.
- 82%로 흡수율 역시 기준 값 7%이하를 만족하는 결과를 나타냈다. 일반벽돌은 압축강도 17N/mm2로 기준 강도값을 만족하였으나 재활용 벽돌보다는 낮은 강도값을 나타냈으며, 흡수율도 6.99%로 기준 값을 만족하지만 재활용 벽돌보다 낮은 값을 나타냈다.
- 1. 최적혼합비율을 산정하기 위하여 제작한 모든 재활용벽돌 시료의 강도값이 KS F 4004에서 제시한 16N/mm2 이상으로 나타났다.
- 2. 최적혼합비에 따라 제작한 재활용 벽돌이 기존의 골재를 사용한 벽돌보다 높은 압축강도값을 나타냈으며 흡수율도 일반벽돌의 흡수율보다 우수한 것으로 나타났다.
- 추가적으로 재활용 벽돌과 일반벽돌의 표면을 비교하였을 때 일반벽돌보다 재활용 벽돌의 표면이 매끈한 단면을 나타냈으며 투명한 유리광택을 보여 미적인 측면에서도 일반벽돌보다 우수한 것으로 나타났다.
후속연구
- 3. 외관상의 미적 효과도 우수하므로 타일 등의 외장재로도 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
- 4. 일반 벽돌에 비해 재활용 벽돌이 우수한 성능을 지닌 것은 확인 되었으나, 경제성 판단을 위해서 폐 LCD패널을 분리하여 파쇄하는 공정비용을 고려할 필요가 있을 것으로 판단된다.
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