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[국내논문] 플라이애시와 슬래그 부산물을 혼합한 지오폴리머 연구 및 활용 사례
Research and Case Study on Geopolymer Made with Combination of Fly Ash and Slag by-Products 원문보기

Magazine of RCR = 한국건설순환자원학회지, v.10 no.1, 2015년, pp.27 - 32  

이남곤 (한국과학기술원)

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문제 정의

  • 따라서, 본고에서는 부산물을 활용한 지오폴리머를 부산물의 화학적 성분에 따라 세가지로 구분하고, 각각의 물리적, 역학적 특징을 비교, 서술하며, 특히, 최근 많은 연구가 수행되고 있는 하이브리드형 지오폴리머 콘크리트의 국내외 적용사례를 살펴보고자 한다.
  • 본 고에서는 활용되는 부산물에 따라서 지오폴리머 종류를 분류하였고, 각각의 특성을 화학적, 역학적 관점에서 소개하였다. 칼슘계 부산물 활용 지오폴리머, 규소/알루미늄계 부산물 활용 지오폴리머, 이 두 가지를 혼합한 형태의 하이브리드형 지오폴리머 총 세가지로 나누었고, 각각의 반응생성물, 특성과 장단점에 대하여 기술하였다.
  • 또한, 일반적인 지오폴리머 제조 방법보다 하이브리드형 지오폴리머에서는 상대적으로 낮은 알칼리도에서도 제조가 가능하므로, User-friendly한 장점이 있으며, 내구성 및 역학적 성능도 우수한 것으로 보고된다. 해외 사례를 중심으로 이러한 하이브리드형 지오폴리머의 적용사례를 살펴보았고, 그 가능성을 확인하였다. 하지만 여전히 복잡한 반응 매커니즘으로 인하여 제품으로의 개발이 어려운 점이 존재하며, 특히 화학적 반응 특성에 대한 연구 및 데이터의 부족은 지오폴리머를 실제 현장에 적용하는데 걸림돌로 작용할 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하이브리드형 지오폴리머의 제조 방법의 장점은 무엇인가? 이와 같이 두 가지 물질을 혼합한 하이브리드형 지오폴리머는 기존의 칼슘계 지오폴리머와 규소/알루미늄계지오폴리머의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 우수한 성능을 발현할 수 있는 가능성이 있다. 일반적인 지오폴리머 제조 방법보다 하이브리드형 지오폴리머에서는 상대적으로 낮은 알칼리도에서도 제조가 가능하므로, Userfriendly 한 장점이 있으며, 내구성 및 역학적 성능도 우수한 것으로 알려져 있다.[표 3 참조] 하지만 복잡한 반응 매커니즘으로 인하여 제품으로의 개발이 어려운 점이 존재하며, 특히 화학적 반응 특성에 대한 연구 및 데이터의 부족은 지오폴리머를 실제 현장에 적용하는데 걸림돌로 작용할 수 있을 것이다.
플라이애시를 활용한 지오폴리머의 단점은 무엇인가? 그러나, 플라이애시를 활용한 지오폴리머 제조기술은 우수한 역학적 성능을 얻기 위해서 일반적으로 60도 이상의 고온양생이 필요하다5). 그러한 고온양생은 제조과정에서 추가적인 에너지가 소모되므로 시멘트 대채재로서 지오폴리머를 사용하는 주된 이유인 CO2 저감이라는 본래의 취지에는 맞지 않으며, 또한, 지오폴리머를 건설재료로 활용하기에는 현장 적용성이 떨어지는 문제점도 존재한다.
기존 시멘트를 지오폴리머로 대체할 경우 환경과 관련해 어떠한 장점이 있는가? 그 후, 지오폴리머의 우수한 역학적 성능 및 내구성과 함께 포틀랜드 시멘트의 환경적 문제가 대두되면서, 1990년대부터 시멘트를 대체하는 재료로 주목받기 시작하였다. 기존 시멘트의 대체재로서 가능성이 알려진 지오폴리머는 시멘트 대신에 산업부산물을 활용하기 때문에 약 80% 이상의 CO2 절감효과가 있다고 알려져 있다4).
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