[논문]Bottom Ash를 식생블록으로 활용하기 위한 배합비 연구

문종욱; 오중근; 이태구

[국내논문] Bottom Ash를 식생블록으로 활용하기 위한 배합비 연구
A Research of Bottom Ash as a Lihgtweight Vegetation Block to Take Advantage of the Mixing Ratio 원문보기

生態環境建築 = Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, v.12 no.2, 2012년, pp.125 - 129

문종욱 (한국국제대학교 소방방재학과) , 오중근 (건국대학교 건축대학 건축학부) , 이태구 (세명대학교 건축공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

With the development of the industry, such as homes and industries of electric energy usage and thereby increase the supply of electrical energy for power generation facilities were also increased. Among them an increase in thermal power plants, such as Bottom Ash was accompanied by an increase in industrial waste. If fly ash is recycled, some ten thousand Fly Ash and Bottom Ash Landfill, the recycling rate is low in most. In this study, in order to resolve the problem of fly ash recycling Bottom Ash to take advantage of low physical and chemical characteristics were analyzed. Evaluation of Physical Properties of Bottom Ash In addition, through the evaluation of functional properties of additives chogyeol condensation of 1 hour or more, within 3 hours of closing, Flow has more than 190mm of wheel load resistance value is less than 3mm flooring developed to study the subsequent emphasis on the Properties is based. Through these studies by developing a functional flooring help with the problem of resource depletion, and losses due to reclamation and pollution is to prevent.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 현재 문제되고 있는 건설폐기물 및 산업폐기물을 재활용하여 산업의 녹색화를 도모하며, 함수율과 중량 등의 문제점을 보완하는 식생소재 블록으로 활용하기 위한 배합비를 연구함으로써 기존의 녹지조성 및 옥상녹화를 위해 사용되어지고 있는 수입산 경량 토양을 대체하고 현재의 옥상녹화 공법을 간소화 할 수 있는 친환경 소재개발을 목적으로 한다.
본 연구는 전례가 거의 전무하여 유효한 식재용 콘크리트블록제작을 위한 배합비를 결정하기 위하여 예비실험을 실시하였다. 예비 시험의 콘크리트 배합사항은 표 1과 같다.
본 연구는 매립되어지고 있는 폐기물 중 하나인 바텀애쉬를 식생블록으로 활용하기 위한 최적 배합비에 관한 연구로서, 바텀애쉬 블록의 특성들을 분석하고 그 분석을 통해 옥상녹화 및 벽면녹화 등에 적용 가능한 것으로 나타났으며 다음과 같은 결론을 도출 하였다.

제안 방법

물시멘트비는 옥상용 식재 콘크리트블록에 관한 기준이 없기 때문에 'KS F 4002 속 빈 콘크리트 블록'과 'KS F 4006 콘크리트 경계 블록'의 기준을 참고하여 30% 이하로 기준을 정하고 10%, 20%, 25%, 30% 로 다양하게 설정하였다.
계획한 배합비에 따라 배합을 한 후 50.8㎜ × 50.8㎜ × 50.8㎜ 의 입방형 공시체를 제작하였다.
블록의 단위용적질량, 압축강도 등 물리적·역학적 특성을 파악하기 위해 50.8㎜ × 50.8㎜ × 50.8㎜의 입방형 공시체를 제작하고, 식물 뿌리의 활착을 관찰하기 위한 225 ㎜ × 225㎜ × 65㎜ 블록 공시체를 제작하였다.
또한, 식재용 블록의 물리적·역학적 특성을 파악하기 위하여 단위용적질량, 기건비중, 공극률, 흡수율, 함수율, 압축강도를 측정하여 식생블록으로서의 사용 가능성을 알아보았다.
물시멘트비는 옥상용 식재 콘크리트블록에 관한 기준이 없기 때문에 'KS F 4002 속 빈 콘크리트 블록'과 'KS F 4006 콘크리트 경계 블록'의 기준을 참고하여 30% 이하로 기준을 정하고 10%, 20%, 25%, 30% 로 다양하게 설정하였다. 사용된 바텀애쉬의 입자크기는 체가름시험을 하여 가장 많이 발생하는 4mesh 체에 잔류하는 평균 4.75㎜ 의 입자를 100% 사용한 경우와 발생량의 비율을 고려하여 4mesh 체에 잔류하는 입자 75%, 8mesh(2.36㎜)에 잔류하는 입자 25%를 혼합한 경우로 구분하였다. 혼화제를 식재용 콘크리트에 사용할 경우 식물의 생장에 영향을 줄 가능성이 있기 때문에 본 예비 실험에서는 사용하지 않았다.

성능/효과

식재용 콘크리트 블록을 옥상에 설치하기 위해서는 블록의 경량성과 식물이 생육 가능한 흡수율이 요구되어진다. 예비실험을 실시한 결과 물시멘트비가 작은 5번 공시체와 바텀애쉬의 비율이 높았던 1번, 2번 공시체의 경우 몰드에서 탈형 할 때 깨짐 현상이 발생하였다. 또한 시멘트의 비율이 가장 많았던 10번 공시체는 표면이 시멘트로 덮여 식물이 뿌리내리기에 적당하지 않고 배수도 원활히 되지 않을 것으로 예상되었다.
공시체의 기건비중을 측정한 결과 4번 공시체의 기건 비중이 1.16g/㎤으로 가장 높게 측정되었고 바텀애쉬의 비율이 낮을수록 그 비중은 낮게 측정되었다.
흡수율은 모두 15%이상의 값을 가졌으며 바텀애쉬의 비율이 줄어들면 흡수율 또한 줄어들었다. 물시멘트비가 작을수록, 크기가 다른 두 입자를 혼합하였을 경우 흡수율이 증가하는 것을 확인하였다.
흡수율은 모두 15%이상의 값을 가졌으며 바텀애쉬의 비율이 줄어들면 흡수율 또한 줄어들었다. 물시멘트비가 작을수록, 크기가 다른 두 입자를 혼합하였을 경우 흡수율이 증가하는 것을 확인하였다.
예비실험을 실시한 결과 바텀애쉬 입자를 8mesh와 4mesh의 입자를 1:3의 비율로 혼합하였으며, 시멘트와의 질량비는 1:3, 물시멘트비는 25%와 30%로 하였다.
함수율은 바텀애쉬 블록의 물시멘트비가 25% 의 경우 10.5%, 30% 의 경우 10.7% 로 흡수율 보다 약 10% 정도 낮은 값을 가졌으며 블록의 공극률이 높을수록 함수율도 높게 나타났다.
하지만 관목류의 식물을 식재할 경우 뿌리가 블록을 파괴할 가능성이 있고, 또한 기후변화에 영향을 많이 받는 옥상층에 설치되기 때문에 블록의 내구성을 위하여 일정 수준의 압축강도가 필요할 것으로 판단되어 진다. 물시멘트비 25%의 바텀애쉬블록의 압축강도는 3.038MPa이고, 물시멘트비 30%의 블록의 경우는 1.666MPa으로 배합시 물의량이 감소할수록 압축강도가 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한 그림 7, 8에서 보는 것과 같이 7일 압축강도와 28일 압축강도를 비교해 보았을 때, 압축강도가 약 2배 정도 증가하여 재령기간이 길어질수록 압축강도가 증가하는 것을 알 수 있다.
1) 바텀애쉬를 식생블록으로 활용하기 위한 특성으로서 직경 1∼5㎝의 굵은 입자를 형성하고, 함수율 31.55wt%로 별도의 건조처리 없이 재활용이 가능하다고 판단되며, 석탄회성분의 반을 차지하고 있고 물과 접촉하면 미량의 SiO2 가 용출하며 CaO 와 수화하여 표면에 수화물을 형성한다.
3) 옥상에서 사용이 가능한 경량블록을 제조하기 위한 배합비는 Slag Cement 24%, CSA Cement 2%, Anhydrate 1.5%, Polycarboxlate power 0.2%, Litium Carbonate 01.%, 바텀애쉬 72.2%로 하여 배합한 시험체의 결과 바텀애쉬 입자 5∼10㎝의 결과는 압축강도 5.5272 MPa, 건비중 1.14, 공극률 35.1%, 흡수율 23.4%의 결과를 도출해 내었다.
2) 바텀애쉬를 이용한 식생블록에 관한 연구는 전무하여 본 배합비를 설정하기 전 배합비 예비실험을 통해 바텀애쉬 입자를 8mesh와 4mesh의 입자를 1:3으로 혼합하고, 시멘트와의 질량비 1:3, 물시멘트비는 25%로 하여 특성 분석한 결과 단위용적질량 1,144㎏/㎥, 기건비중 1.14, 흡수율 22.3%, 함수율 10.5%, 연속공극률 35.4%, 전 공극률 39.9%, 압축강도 7일 1.666Mpa, 28일 3.038Mpa의 결과를 도출해 내었다.

후속연구

이를 바탕으로 폐기물의 재활용 및 녹지조성을 통해 온실가스 배출을 감소시킬 수 있을 것으로 예상되며 환경적, 경제적, 사회적인 이점을 가질 것으로 예상된다.
본 연구에서와 같이 바텀애쉬를 활용하여 옥상녹화 및 벽면녹화를 하는데 있어 폐기물로 분류되는 바텀애쉬를 사용하여 경량식생블록 제조가 가능하리라 판단된다. 이러한 경량식생블록을 제조하여 제조단가 및 공정개선을 통한 가격경쟁력을 높이고, 품질의 우수성 및 공법개선이 가능한 도심지 녹화용 블록의 관련기술을 획득할 수 있을 것이라 여겨진다.
본 연구에서와 같이 바텀애쉬를 활용하여 옥상녹화 및 벽면녹화를 하는데 있어 폐기물로 분류되는 바텀애쉬를 사용하여 경량식생블록 제조가 가능하리라 판단된다. 이러한 경량식생블록을 제조하여 제조단가 및 공정개선을 통한 가격경쟁력을 높이고, 품질의 우수성 및 공법개선이 가능한 도심지 녹화용 블록의 관련기술을 획득할 수 있을 것이라 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	플라이애쉬는 어떠한 입자로 이루어져있는가?	플라이애쉬(Fly Ash)는 미세분말의 무정형 또는 구형 입자로 이루어져 있으나 반면 바텀애쉬(Bottom Ash)는 직경 1～5㎝의 비교적 굵은 입자를 형성하고 있다.
	온실가스의 배출이 증가하여 어떠한 환경문제가 발생하는가?	이는 과거에 비해 대기온도가 점차 상승하여 여름철 전력소비가 급증하는 현상으로 나타난다고 볼 수 있다. 또한 온실가스의 배출이 증가하여 지구온난화, 오존층 파괴, 기상재해, 생태계의 파괴 등의 많은 환경문제들이 발생하고 있는 실정이다.
	바텀애쉬를 별도의 건조처리 없이 재활용이 가능하다고 판단되어 지는 이유는?	또한 함수율 31.55wt%로 환경부의 ‘폐기물 관리법 시행규칙’에 따라서 건축·토목 공사에서 성토재, 도로기층재 등으로 매립 가능한 무기성 오니의 수분함량 기준인 70% 이하이기 때문에 별도의 건조처리 없이 재활용이 가능하다고 판단되어진다.

참고문헌 (5)

정상화 외, 저회의 성토재료 활용성에 대한 실험적 연구, 한국건설순환자원학회지 제5권 제4호, 2010. 12 pp.89-98.
재활용 재료를 사용한 친환경 식생블럭의 기초특성에 관한 연구, 한국건설순환자원학회 학술발표 논문집, v.10 n.1, 2010-05, pp93-96.
건축물 옥상녹화의 건축계획 특성 및 개선방안에 관한 연구, 정미숙 ; 오덕성 - 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 : n.2005 v.01, 2005. 11
한국과 중국의 옥상녹화 제도 비교연구, 조홍하(Zhao, Hong- Xia) ; 강태호 - 한국조경학회, 2011. 08
공동주택의 옥상텃밭을 적용한 옥상녹화 활성화 방안에 관한 연구, 이정민 ; 한동훈 ; 함제범 ; 신경호 ; 김창덕 - 전국 대학생 학술발표대회 논문집, 2011. 11

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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