[논문]순환골재에 의한 <tex>$CO_2$</tex> 고형화 기술

김하석; 김진만

doi:10.14190/mrcr.2012.7.2.023

[국내논문] 순환골재에 의한 $CO_2$ 고형화 기술
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제안 방법

광물탄산화 실험을 위해 순환골재는 반응성이 비교적 좋은 잔골재를 이용하여 Table 1과 같이 Na₂CO₃의 농도는 5, 10%의 2수준, 교반시간은 3, 6, 9분의 3수준으로 하여 CO₂ 고착에 따른 골재 품질과 광물상의 변화를 검토하였다.
실험은 Fig. 6과 같이 진행하였으며 실험 수준별 동일한 CO₂ 투입량을 위해 유량계를 통한 CO₂ 유량 조절 후 동일 시간 실험하였다.
탄산나트륨에 의한 순환잔골재의 알칼리 제거 효과 ,품질 변화를 평가하기 위하여, 탄산나트륨 반응 전·후의 순환잔골재 pH와 밀도, 흡수율, 입도를 측정하였다. 순환잔골재의 pH는 pH meter를 이용하여 측정하였으며 Fig.

성능/효과

실험결과 발열반응으로 인해 전 시험체에서 평균 40~5 0℃의 온도상승을 나타냈으며 함수율이 높을수록 온도상승 폭은 큰 것으로 나타났다. 또한 광물분석 결과 XRF의 경우 원재료와 반응재료간에 차이가 없었으나 XRD의 경우 함수율이 높아진 시료를 가지고 실험한 결과 원재료에 비해 높은 CaCO₃의 피크를 보여주었다. 이것은 함수율이 높을수록 CO₂의 고정화가 잘되는 것으로 나타났다.
수산화칼슘의 탈수 온도인 450℃에서는 중량의 변화가 거의없어 수산화칼슘이 극소량이라는 것을 알 수 있다.또한, 탄산칼슘의 탈 탄산 온도인 600~700℃ 사이에서 중량의 변화가 가장 심한 것으로 나타나 탄산칼슘이 다량 함유되어 있다는 것을 알 수 있었다.
실험결과 발열반응으로 인해 전 시험체에서 평균 40~5 0℃의 온도상승을 나타냈으며 함수율이 높을수록 온도상승 폭은 큰 것으로 나타났다. 또한 광물분석 결과 XRF의 경우 원재료와 반응재료간에 차이가 없었으나 XRD의 경우 함수율이 높아진 시료를 가지고 실험한 결과 원재료에 비해 높은 CaCO₃의 피크를 보여주었다.
탄산나트륨 농도 및 반응시간에 따른 순환잔골재의 밀도 및 흡수율 결과 밀도는 모든 수준에서 증가하고 흡수율은 탄산나트륨에 반응시키지 않은 순환잔골재의 흡수율과 농도 5%로 3분 교반한 순환잔골재의 흡수율은 비슷한 값을 나타내었으며, 나머지 수준에서는 흡수율이 낮아지는 결과를 나타냈다. 즉 반응 전 순환골재의 밀도보다 탄산나트륨 반응 후 순환골재의 밀도가 약 5~10% 향상되었고 탄산반응 후 교반시간이 늘어나도 일정 수준 밀도가 변한 후 더 이상 변화는 없는 것으로 나타났다. 흡수율은 농도가 높을수록 교반 시간이 길어질수록 흡수율은 하락하였으며 농도 10%는 3분 교반만으로 흡수율이 크게 떨어진 결과를 나타냈다.
탄산나트륨 농도 및 반응시간에 따른 순환잔골재의 밀도 및 흡수율 결과 밀도는 모든 수준에서 증가하고 흡수율은 탄산나트륨에 반응시키지 않은 순환잔골재의 흡수율과 농도 5%로 3분 교반한 순환잔골재의 흡수율은 비슷한 값을 나타내었으며, 나머지 수준에서는 흡수율이 낮아지는 결과를 나타냈다. 즉 반응 전 순환골재의 밀도보다 탄산나트륨 반응 후 순환골재의 밀도가 약 5~10% 향상되었고 탄산반응 후 교반시간이 늘어나도 일정 수준 밀도가 변한 후 더 이상 변화는 없는 것으로 나타났다.
즉 반응 전 순환골재의 밀도보다 탄산나트륨 반응 후 순환골재의 밀도가 약 5~10% 향상되었고 탄산반응 후 교반시간이 늘어나도 일정 수준 밀도가 변한 후 더 이상 변화는 없는 것으로 나타났다. 흡수율은 농도가 높을수록 교반 시간이 길어질수록 흡수율은 하락하였으며 농도 10%는 3분 교반만으로 흡수율이 크게 떨어진 결과를 나타냈다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

화석연료의 장점은?

하지만 이러한 산업 활동을 위하여 에너지원중 약 80~85%에 달하는 화석연료가 주 에너지원으로 사용 되었으며 이는 온실가스를 대량 발생시켜 지구온난화의 문제점을 야기하였다. 전 세계에서 사용되는 화석연료는 고에너지 효율, 저장의 간편성, 사용의 편리와 낮은 비용 등의 장점으로 인해 현재는 물론 미래에도 중요한 에너지 원으로 여겨지고 있으며 이러한 인위적 재앙을 막기 위하여 1977년 12월 일본 교토의정서가 채택되어 국가간 온실 가스의 발생량을 감소시켜야 한다는 세계적인 협조체재가 요구되어졌다.1)

CO₂를 감축하는 방법은?

이에 정부에서는 2020년 BAU 대비 30%로국내온실가스 감축을 목표로 설정하고 있으며 건설 분야 에서도 동일하게 2020년 BAU 대비 30% 감축을 목표로 설정하고 있다. 이에 CO₂를 감축하는 방법으로 크게 ①에너지 생산 및 사용 효율 향상, ②저탄소 연료 또는 무탄소 연료 사용, ③화석연료에서 발생하는 CO₂회수 및 처리, ④자연의 CO₂저장 능력 증진과 같은 방안을 생각할 수있다.

콘크리트에서 탄산화반응이 일어나는 이유는?

일반적으로 콘크리트를 사용한 건축물과 토목구조물은 사용경과 시간이 지남에 따라 탄산화반응을 일으킨다. 이는 시멘트중의 CaO 성분이 물과 결합하여 생성된 수산화 칼슘(Ca(OH)2)이 콘크리트의 공극과 균열로 인해 대기에 노출되어 CO2와 반응하여 CaCO3으로 변환되며 이는 콘크 리트의 중성화 메커니즘으로 잘 알려져 있다. 하지만 구조 물은 대기 노출면이 용적에 비하여 작고 구성 재료인 콘크리트는 투기성이 작기 때문에 실제 사용 중 CO2 재흡수 량은 매우 낮다고 보고되어 지고 있다.

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