일반골재인 자갈, 모래와 중량골재인 산화슬래그 및 자철광을 이용하여 5 종류의 콘크리트를 제작하여 감마선 차폐특성과 압축강도를 살펴보았다. 골재는 평균적인 크기에 따라 비교적 작은 크기의 잔 골재와 큰 크기의 굵은 골재로 구분하여 사용하였다. 실험 결과 산화 슬래그 잔 골재와 굵은 골재를 사용한 콘크리트가 일반 골재만을 이용하여 배합한 콘크리트 시편보다 $^{137}Cs$ 감마선에 대해 2% 향상된 감쇠계수인 $0.37cm^{-1}$을 기록하였다. 각 시편들의 단위중량을 측정한 결과 자철광 잔 골재와 산화 슬래그 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량이 가장 높은 $3,175kg{\cdot}m^{-3}$이었다. 산화슬래그를 잔 골재와 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량은 $3,052kg{\cdot}m^{-3}$으로 최대 단위중량 조건보다 $123kg{\cdot}m^{-3}$ 낮았지만 감쇠계수는 오히려 $0.012cm^{-1}$ 향상되었다. 골재들의 화학성분 분석결과 산화 슬래그는 자철광에 비해 마그네슘의 비율은 낮고 칼슘의 비율은 높아 구성에 있어서 차이를 보였다. 따라서 산화슬래그 만을 골재로 사용한 경우 자철광을 잔 골재로 사용한 경우보다 단위중량은 낮았지만 마그네슘과 비교하여 원자번호가 큰 칼슘의 비율이 높아서 감마선 차폐성능이 향상된 것으로 생각된다. 중량골재가 배합된 모든 시편들은 일반 골재를 이용한 콘크리트보다 압축강도가 높았고, 산화슬래그와 자철광의 잔 골재만을 사용한 경우 4주 양생 후 압축강도가 일반 콘크리트에 비해 45% 향상된 50.2 MPa을 기록하였다.
일반골재인 자갈, 모래와 중량골재인 산화 슬래그 및 자철광을 이용하여 5 종류의 콘크리트를 제작하여 감마선 차폐특성과 압축강도를 살펴보았다. 골재는 평균적인 크기에 따라 비교적 작은 크기의 잔 골재와 큰 크기의 굵은 골재로 구분하여 사용하였다. 실험 결과 산화 슬래그 잔 골재와 굵은 골재를 사용한 콘크리트가 일반 골재만을 이용하여 배합한 콘크리트 시편보다 $^{137}Cs$ 감마선에 대해 2% 향상된 감쇠계수인 $0.37cm^{-1}$을 기록하였다. 각 시편들의 단위중량을 측정한 결과 자철광 잔 골재와 산화 슬래그 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량이 가장 높은 $3,175kg{\cdot}m^{-3}$이었다. 산화슬래그를 잔 골재와 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량은 $3,052kg{\cdot}m^{-3}$으로 최대 단위중량 조건보다 $123kg{\cdot}m^{-3}$ 낮았지만 감쇠계수는 오히려 $0.012cm^{-1}$ 향상되었다. 골재들의 화학성분 분석결과 산화 슬래그는 자철광에 비해 마그네슘의 비율은 낮고 칼슘의 비율은 높아 구성에 있어서 차이를 보였다. 따라서 산화슬래그 만을 골재로 사용한 경우 자철광을 잔 골재로 사용한 경우보다 단위중량은 낮았지만 마그네슘과 비교하여 원자번호가 큰 칼슘의 비율이 높아서 감마선 차폐성능이 향상된 것으로 생각된다. 중량골재가 배합된 모든 시편들은 일반 골재를 이용한 콘크리트보다 압축강도가 높았고, 산화슬래그와 자철광의 잔 골재만을 사용한 경우 4주 양생 후 압축강도가 일반 콘크리트에 비해 45% 향상된 50.2 MPa을 기록하였다.
We observed the ${\gamma}-ray$ shielding characteristics and compressive strength of five types of concrete using general aggregates and high-weight aggregates. The aggregates were classified into fine aggregate and coarse aggregate according to the average size. The experimental results ...
We observed the ${\gamma}-ray$ shielding characteristics and compressive strength of five types of concrete using general aggregates and high-weight aggregates. The aggregates were classified into fine aggregate and coarse aggregate according to the average size. The experimental results obtained an attenuation coefficient of $0.371cm^{-1}$ from a concrete with the oxidizing slag sand (OSS) and oxidizing slag gravel (OSG) for a ${\gamma}-ray$ of $^{137}Cs$, which is improved by 2% compared with a concrete with typical aggregates of sand and gravel. In the unit weight measurement, a concrete prepared by iron ore sand (IOS) and OSG had the highest value of $3,175kg{\cdot}m^{-3}$. Although the unit weight of the concrete with OSS and OSG was $3,052kg{\cdot}m^{-3}$, which was lower than the maximum unit weight condition by $123kg{\cdot}m^{-3}$, its attenuation coefficient was improved by $0.012cm^{-1}$. The results of chemical analysis of aggregates revealed that the magnesium content in oxidizing slag was lower than that in iron ore, while the calcium content was higher. The concrete with oxidizing slag aggregates demonstrated enhanced ${\gamma}-ray$ shielding performance due to a relatively high calcium content compared with the concrete with OSS and OSG in spite of a low unit weight. All sample concretes mixed with high-weight aggregates had higher compressive strength than the concrete with typical sand and gravel. When OSS and IOS were used, the highest compressive strength was 50.2 MPa, which was an improvement by 45% over general concrete, which was achieved after four weeks of curing.
We observed the ${\gamma}-ray$ shielding characteristics and compressive strength of five types of concrete using general aggregates and high-weight aggregates. The aggregates were classified into fine aggregate and coarse aggregate according to the average size. The experimental results obtained an attenuation coefficient of $0.371cm^{-1}$ from a concrete with the oxidizing slag sand (OSS) and oxidizing slag gravel (OSG) for a ${\gamma}-ray$ of $^{137}Cs$, which is improved by 2% compared with a concrete with typical aggregates of sand and gravel. In the unit weight measurement, a concrete prepared by iron ore sand (IOS) and OSG had the highest value of $3,175kg{\cdot}m^{-3}$. Although the unit weight of the concrete with OSS and OSG was $3,052kg{\cdot}m^{-3}$, which was lower than the maximum unit weight condition by $123kg{\cdot}m^{-3}$, its attenuation coefficient was improved by $0.012cm^{-1}$. The results of chemical analysis of aggregates revealed that the magnesium content in oxidizing slag was lower than that in iron ore, while the calcium content was higher. The concrete with oxidizing slag aggregates demonstrated enhanced ${\gamma}-ray$ shielding performance due to a relatively high calcium content compared with the concrete with OSS and OSG in spite of a low unit weight. All sample concretes mixed with high-weight aggregates had higher compressive strength than the concrete with typical sand and gravel. When OSS and IOS were used, the highest compressive strength was 50.2 MPa, which was an improvement by 45% over general concrete, which was achieved after four weeks of curing.
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문제 정의
본 연구에서는 콘크리트에 들어가는 골재 배합을 달리하여 방사선 차폐성능의 정량적인 평가와 압축강도 측정을 진행하였다. 특히, 중량골재의 주 성분인 철 이외의 성분이 차폐성능에 미치는 영향에 대한 분석도 함께 진행하였다. 우선 국내에서 수급 가능한 다양한 골재의 성분을 분석하고 서로 다르게 조합하여 중량 콘크리트를 제작하였다.
제안 방법
Table 2에는 감마선 차폐 실험과 압축강도 측정에 사용된 중량 콘크리트를 제작한 골재 배합 조건을 나타내었다. 각 샘플에 사용되는 물과 시멘트양은 동일하게 하였고, 골재배합만을 다르게 하여 콘크리트를 제작하였다. 4번 시편을 제외한 콘크리트의 배합에서는 잔 골재와 굵은 골재를 각각 사용하였으며, 4번 시편의 경우 자철광 잔 골재와 산화 슬래그 잔 골재를 혼합하여 골재로 사용하였다.
계측결과의 정확성을 정량적으로 평가하기 위하여 1분당 측정회수(cpm)을 기준으로 하여 표준편차를 구하였다. 계측값으로부터 투과율, 반가층, 감쇠계수 등의 값을 구하였는데, 모든 시편에 대하여 137Cs의 662 keV 감마선에 대한 계측을 하였으며 산란된 감마선의 영향도 비교하기 위하여 가장 두꺼운 50 mm 두께의 시편을 대상으로 전체 에너지 영역에 대한 계측도 수행하여 결과를 비교하였다. 계측 값으로부터 산출된 투과율의 평균값을 이용하여 선형회귀분석을 통해 차폐체 두께증가에 따른 중량 콘크리트의 감쇠계수를 구하였다.
방사선 차폐 실험에 사용된 계측기로는 Canberra사의 NaI(Tl) 검출기를 사용하였다. 계측기에 인가된 전압은 800 V로 측정시간은 600초 였으며, 시편 내 골재 분포의 불균일성이 감마선 차폐에 영향을 미칠 수 있으므로, 단일 시편에 대해 10분씩 3번 반복측정을 하였고, 같은 재료에 대해 두께를 증가 시키면서 반복적으로 감마선 투과율을 측정하여 실험결과를 분석하였다. 계측결과의 정확성을 정량적으로 평가하기 위하여 1분당 측정회수(cpm)을 기준으로 하여 표준편차를 구하였다.
방사선 차폐에 효과적이며 압축강도 또한 뛰어난 중량 콘크리트를 개발하기 위해 제작된 시편에 대한 KS 규격의 압축강도 실험도 진행하였다. 압축강도 실험은 1, 3, 7, 28일 수중 양생시킨 콘크리트에 대하여 진행하였고, 실험 결과를 Table 6에 나타내었다.
이때 D는 차폐체의 두께이며, μ는 감쇠계수로 감마선이 물질내의 단위길이당 상호작용을 일으킬 확률을 나타낸다[9-11]. 방사선이 차폐물질을 1차원적으로 투과하는 정량적인 투과율(T)와 감쇠계수를 구하기 위해서 Fig. 1과 같이 좁고 긴 형태의 통로가 있는 납 블록을 방사선원과 콘크리트 사이에 설치하여 실험 장치를구성하였다. 즉, 방사선의 세기는 방사선이 진행하는 방향과 거리에 따라 변화하므로 일정한 방향으로 충분한 직진성을 가지고 있는 방사선만 콘크리트에 입사시켜 정확한 차폐실험을 진행할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 콘크리트에 들어가는 골재 배합을 달리하여 방사선 차폐성능의 정량적인 평가와 압축강도 측정을 진행하였다. 특히, 중량골재의 주 성분인 철 이외의 성분이 차폐성능에 미치는 영향에 대한 분석도 함께 진행하였다.
제작 후 1일 이후에 몰드를 제거하였으며, 이후 20±1°C에서 수중 양생시켰다. 양생 이후에 1일, 3일, 7일, 28일의 일자에 맞추어 압축강도를 측정하였다. Fig.
특히, 중량골재의 주 성분인 철 이외의 성분이 차폐성능에 미치는 영향에 대한 분석도 함께 진행하였다. 우선 국내에서 수급 가능한 다양한 골재의 성분을 분석하고 서로 다르게 조합하여 중량 콘크리트를 제작하였다. 이후 정량적인 감쇠계수 값을 구하기 위해서 두께 증가에 따른 투과율을 137Cs 감마선원을 이용하여 측정하였다.
그리고 방사선 차폐 성능 향상과 함께 압축강도도 뛰어난 중량 콘크리트 개발을 위하여 KS 기준을 따른 양생 일자별 압축강도 실험도 같이 진행하였다. 이러한 실험들을 종합하여 중량 콘크리트의 구성성분이 방사선 차폐에 미치는 영향과 중량 골재의 종류가 압축강도에 미치는 영향을 분석하였다.
우선 국내에서 수급 가능한 다양한 골재의 성분을 분석하고 서로 다르게 조합하여 중량 콘크리트를 제작하였다. 이후 정량적인 감쇠계수 값을 구하기 위해서 두께 증가에 따른 투과율을 137Cs 감마선원을 이용하여 측정하였다. 그리고 방사선 차폐 성능 향상과 함께 압축강도도 뛰어난 중량 콘크리트 개발을 위하여 KS 기준을 따른 양생 일자별 압축강도 실험도 같이 진행하였다.
1과 같이 좁고 긴 형태의 통로가 있는 납 블록을 방사선원과 콘크리트 사이에 설치하여 실험 장치를구성하였다. 즉, 방사선의 세기는 방사선이 진행하는 방향과 거리에 따라 변화하므로 일정한 방향으로 충분한 직진성을 가지고 있는 방사선만 콘크리트에 입사시켜 정확한 차폐실험을 진행할 수 있도록 하였다. 사용된 납 블록에서 감마선이 지나가는 통로의 내경은 5 mm이고 길이는 25 mm이다.
각 샘플에 대한 단위중량은 골재 배합 시 혼합한 재료들 각각의 단위중량들의 합으로 결정된다. 콘크리트 샘플의 지름은 50 mm로 일정 하게 하였으며 두께는 30, 40, 50 mm 로 10 mm씩 증가시키면서 각 배합조건에 대해 3개의 샘플을 제작하였다. Fig.
대상 데이터
각 샘플에 사용되는 물과 시멘트양은 동일하게 하였고, 골재배합만을 다르게 하여 콘크리트를 제작하였다. 4번 시편을 제외한 콘크리트의 배합에서는 잔 골재와 굵은 골재를 각각 사용하였으며, 4번 시편의 경우 자철광 잔 골재와 산화 슬래그 잔 골재를 혼합하여 골재로 사용하였다. 각 샘플에 대한 단위중량은 골재 배합 시 혼합한 재료들 각각의 단위중량들의 합으로 결정된다.
사용된 납 블록에서 감마선이 지나가는 통로의 내경은 5 mm이고 길이는 25 mm이다. 방사선 차폐 실험에 사용된 계측기로는 Canberra사의 NaI(Tl) 검출기를 사용하였다. 계측기에 인가된 전압은 800 V로 측정시간은 600초 였으며, 시편 내 골재 분포의 불균일성이 감마선 차폐에 영향을 미칠 수 있으므로, 단일 시편에 대해 10분씩 3번 반복측정을 하였고, 같은 재료에 대해 두께를 증가 시키면서 반복적으로 감마선 투과율을 측정하여 실험결과를 분석하였다.
본 연구에 사용된 재료는 일반 포틀랜드 시멘트, 일반 골재 그리고 국내에서 수급 가능한 중량 골재를 사용하였다. 중량 골재는 천연 및 산업부산물의 두 가지 종류를 사용하였다.
즉, 방사선의 세기는 방사선이 진행하는 방향과 거리에 따라 변화하므로 일정한 방향으로 충분한 직진성을 가지고 있는 방사선만 콘크리트에 입사시켜 정확한 차폐실험을 진행할 수 있도록 하였다. 사용된 납 블록에서 감마선이 지나가는 통로의 내경은 5 mm이고 길이는 25 mm이다. 방사선 차폐 실험에 사용된 계측기로는 Canberra사의 NaI(Tl) 검출기를 사용하였다.
본 연구에 사용된 재료는 일반 포틀랜드 시멘트, 일반 골재 그리고 국내에서 수급 가능한 중량 골재를 사용하였다. 중량 골재는 천연 및 산업부산물의 두 가지 종류를 사용하였다. 산업 부산물 골재는 철을 이용한 전기로 공정에서 발생하는 산업 폐기물 슬래그로서 다량의 철, 석회석, 탄소가 함유되어 있으며, 폐기물을 콘크리트 원료로 이용한다는 점에서 자원순환과 경제적인 측면에서 장점이 있다.
콘크리트의 압축강도 측정을 위한 기본 시편은 KS F 2403 규격에 따라 직경 100 mm 길이 200 mm로 3개씩 제작하였다. 제작 후 1일 이후에 몰드를 제거하였으며, 이후 20±1°C에서 수중 양생시켰다.
데이터처리
우선 Fig. 4 (a)에서는 세로축을 투과율에 대한 로그 스케일로 하고 가로축을 두께에 대한 선형 스케일로 하여 투과율 값을 바탕으로 선형회귀분석을 통해 감쇠계수를 도출하였다. 또한 Fig.
계측값으로부터 투과율, 반가층, 감쇠계수 등의 값을 구하였는데, 모든 시편에 대하여 137Cs의 662 keV 감마선에 대한 계측을 하였으며 산란된 감마선의 영향도 비교하기 위하여 가장 두꺼운 50 mm 두께의 시편을 대상으로 전체 에너지 영역에 대한 계측도 수행하여 결과를 비교하였다. 계측 값으로부터 산출된 투과율의 평균값을 이용하여 선형회귀분석을 통해 차폐체 두께증가에 따른 중량 콘크리트의 감쇠계수를 구하였다.
계측결과의 정확성을 정량적으로 평가하기 위하여 1분당 측정회수(cpm)을 기준으로 하여 표준편차를 구하였다.
이론/모형
이후 정량적인 감쇠계수 값을 구하기 위해서 두께 증가에 따른 투과율을 137Cs 감마선원을 이용하여 측정하였다. 그리고 방사선 차폐 성능 향상과 함께 압축강도도 뛰어난 중량 콘크리트 개발을 위하여 KS 기준을 따른 양생 일자별 압축강도 실험도 같이 진행하였다. 이러한 실험들을 종합하여 중량 콘크리트의 구성성분이 방사선 차폐에 미치는 영향과 중량 골재의 종류가 압축강도에 미치는 영향을 분석하였다.
콘크리트 압축강도 측정은 KS F 2405을 따라 진행하였으며, 압축강도 (σc)는 최대하중 (P)와 면적 (A)의 비로 다음의 식 (2)에 의해 산출하였다[12-14].
성능/효과
4 (b)에는 오차를 분석하기 위해 골재 종류별 및 두께별로 계측에 있어서 평균값과 표준편차를 그래프로 나타내었다. 각 시편별로 계측을 통해 측정된 값은 수백 cpm 수준이었는데 반복측정을 통한 이들의 표준편차는 1.62~3.62 cpm으로 비교적 낮은 값을 보임을 확인할 수 있다. 각시편의 단위 중량과 감쇠계수를 함께 Fig.
콘크리트에 들어간 골재의 크기에 비해 시편의 크기가 크지 않아 골재의 불균일 분포에 따른 실험 오차가 생길 수 있다. 그런 결과로 산화 슬래그 잔골재와 자철광 잔골재가 함유된 시편이 30 mm일때 철 부산물 잔골재와 산화 슬래그 굵은 골재가 함유된 시편 30 mm일 때 보다 투과율이 0.53% 더 낮은 값이 나왔다. 이는 방사선이 입사되어 지나가는 영역에 골재들이 비교적 많이 분포되어 있어 방사선 투과율이 낮게 나온 거라 판단된다.
93%까지 떨어져 방사선 차폐효율이 향상된 것을 알수 있다. 그리고 콘크리트에 들어가는 골재에 따라 방사선 차폐에 영향을 주고 있는 것을 알 수 있었다. 산화슬래그 잔 골재와 굵은 골재를 사용한 경우가 0.
따라서 5번 시편의 경우 4번 시편보다 상대적으로 Ca의 양은 많고 Mg의 양은 적은 중량 콘크리트이다. 따라서 원자번호가 상대적으로 높은 Ca를 많이 함유한 5번 시편이 4번 시편보다 상대적으로 낮은 단위중량에도 불구하고 우수한 감마선 차폐 특성을 보이고 있다. 따라서, 중량 콘크리트를 이용하여 감마선을 차폐하는 데 있어 콘크리트의 밀도도 중요하지만, 콘크리트 배합 시 들어가는 골재의 화학성분도 감마선 차폐에 중요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
이는 자철광이 페이스트와의 부착력이 다른 골재들보다 높은 특성이 있다는 것을 확인할 수 있는 실험 결과라고 판단된다. 따라서, 골재의 변화를 통해 콘크리트 강도도 제어할 수 있음을 확인하였다. 콘크리트의 압축강도는 골재의 화학성분과 보다는 골재의 표면 거칠기에 따른 페이스트와의 부착력으로 결정된다.
따라서 원자번호가 상대적으로 높은 Ca를 많이 함유한 5번 시편이 4번 시편보다 상대적으로 낮은 단위중량에도 불구하고 우수한 감마선 차폐 특성을 보이고 있다. 따라서, 중량 콘크리트를 이용하여 감마선을 차폐하는 데 있어 콘크리트의 밀도도 중요하지만, 콘크리트 배합 시 들어가는 골재의 화학성분도 감마선 차폐에 중요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
본 연구를 통하여 일반적으로 수급이 가능한 중량 골재를 포함한 중량 콘크리트에 대해 정량적인 감쇠계수를 도출하였고, 콘크리트 배합 시 들어가는 골재의 화학성분이 방사선 차폐에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 중량 골재의 이용으로 일반 골재를 사용한 콘크리트보다 압축강도가 최대 45% 향상될 수 있음을 확인하였다. 방사선 차폐 효과를 향상 시키기 위해서는 차폐체의 두께를 증가시키는 방법 이외에도 밀도가 높은 중량 골재를 이용하여 콘크리트를 배합해야 한다.
본 연구를 통하여 일반적으로 수급이 가능한 중량 골재를 포함한 중량 콘크리트에 대해 정량적인 감쇠계수를 도출하였고, 콘크리트 배합 시 들어가는 골재의 화학성분이 방사선 차폐에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 중량 골재의 이용으로 일반 골재를 사용한 콘크리트보다 압축강도가 최대 45% 향상될 수 있음을 확인하였다.
콘크리트의 두께 증가에 따른 투과율이 감소하였으며, 각 골재별로 10 mm씩 두께가 증가할수록 6~9% 정도로 투과율이 감소하였다. 산화슬래그 잔 골재와 굵은 골재가 배합된 5번 시편의 경우 가장 낮은 투과율을 보여주었고, 가장 높은 투과율을 보여준 시편은 일반 잔 골재인 모래와 일반 굵은 골재인 자갈이 배합된 1번 시편이다. 콘크리트에 들어간 골재의 크기에 비해 시편의 크기가 크지 않아 골재의 불균일 분포에 따른 실험 오차가 생길 수 있다.
6에는 28일 기준으로 한 압축강도와 감쇠계수를 함께 나타내었다. 실험결과 중량 골재가 함유된 콘크리트가 일반 골재만 들어 있는 콘크리트보다 압축 강도가 최대 45% 향상된 50.2 MPa로 측정되었다. 이는 중량 골재의 표면이 일반골재보다 거칠어 페이스트와 골재 사이의 부착력이 향상되면서 골재 입자 간의 결합력이 향상되어 압축강도가 증가한 것으로 분석된다[15].
중량 골재는 여러 종류의 화학성분들이 산화물 형태로 함유하고 있다. 이 중 방사선 차폐에 큰영향을 미치는 원소인 철이 산화물 형태의 Fe2O3로 다량 함유되어 있으며, 자철광 잔 골재에서 최대 45.57%로 모래의 0.54%나 자갈의 3.19%에 비해 훨씬 높은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 기본적으로 일반 골재와 비교해서 중량 골재는 방사선 차폐에 효과적일 것이라 판단된다.
또한 입사된 감마선의 산란에 의한 영향을 비교분석하기 위하여 Table 4에는 두께 50 mm의 시편에 대해 골재종류별로 측정된 모든 에너지 영역에 해당하는 채널들에서 측정된 값을 이용하여 투과율, 반가층 그리고 표준편차를 나타었다. 전체 채널에 대하여 구한 투과율이 662 keV에 해당하는 채널 범위의 투과율보다 9~10% 높게 측정된 결과가 나왔다. 그리고 콘크리트들의 차폐 특성을 비교하기 위해 반가층을 계산한 결과 최대 0.
중량 골재들의 경우 일반 골재인 모래나 자갈 보다 0.95~1.38 g·cm-3 높은 밀도를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
4에 나타내었다. 콘크리트의 두께 증가에 따른 투과율이 감소하였으며, 각 골재별로 10 mm씩 두께가 증가할수록 6~9% 정도로 투과율이 감소하였다. 산화슬래그 잔 골재와 굵은 골재가 배합된 5번 시편의 경우 가장 낮은 투과율을 보여주었고, 가장 높은 투과율을 보여준 시편은 일반 잔 골재인 모래와 일반 굵은 골재인 자갈이 배합된 1번 시편이다.
후속연구
그러나 중량 골재의 큰 단점은 철 함유량이 일반 골재보다 높아 중성자선에 의한 방사화로 인해 방사성 폐기물이 추가로 발생한다는 것이다. 이러한 단점을 보완 하기 위해 중량 콘크리트 배합 시 방사화를 시키는 중성자선을 차폐할 수 있는 붕소 또는 탄소 같은 중성자선 차폐에 효과적인 물질들을 함께 혼합하거나 방사화 우려가 없는 새로운 중량 골재를 개발하는 후속 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트는 어디에 사용되는가?
콘크리트는 시공의 편리성과 경제적인 요인으로 원자력 산업에 광범위하게 사용되면서 원자력 발전소의 원자로 격납용기와 건물 구조체로 사용되고 있다. 원자력 산업에 사용 되고 있는 콘크리트는 일반 콘크리트뿐만 아니라 밀도가 높은 중량 골재를 사용하여 만든 중량 콘크리트를 사용할 수도 있다.
산업 활동 및 각종 연구활동에서 발생하는 방사성 폐기물에서 나오는 방사선 종류에는 무엇이 있는가?
방사성 핵종을 이용하는 의료, 비파괴검사, 원자력발전 같은 산업 활동 및 각종 연구활동에서는 각종 방사성 폐기물이 발생하는데, 이들로부터 나오는 대표적인 방사선 종류로는 알파선, 베타선, 감마선, 중성자선이 있다. 방사선을 차폐 하기 위해서는 일반적으로 방사선의 종류에 따라 차폐 재료를 다르게 사용한다.
방사선의 종류에 따라 차폐 재료는 어떻게 달라지는가?
방사선을 차폐 하기 위해서는 일반적으로 방사선의 종류에 따라 차폐 재료를 다르게 사용한다. 알파선과 베타선은 투과율이 낮아 종이나 알루미늄으로도 쉽게 차폐를 할 수 있지만, 감마선의 경우에는 원자핵의 높은 에너지 상태에 의해 생성된 고 에너지의 전자기파 형태이기 때문에 원자번호가 높은 금속물질인 납, 철, 텅스텐 화합물 또는 혼합물 같은 밀도가 높은 재료들을 이용하여 차폐해야 한다. 또한, 중성자선은 정전기적 영향을 거의 받지 않아 이를 차폐하기 위해서는 원자핵과 충돌로 에너지를 감쇠시켜야 한다[1-2]. 특히, 콘크리트는 구성재료의 배합과 밀도를 다양하게 변화시킴으로써 방사선 차폐성능을 개선할 수 있어 원자력 관련 시설물의 기본적인 구조 재료로서 일정부분 방사선차폐에도 기여한다[3].
참고문헌 (15)
Q.H. Hu, J.Q. Weng, and J.S. Wang, "Sources of Anthropogenic Radionuclides in the Environment: A Review", J. Environmental Radioactivity, 101(6), 426-437 (2010).
J.R. Choi, J.H. Yoon, H.Y. Kang, H.Y. Lee, and S.W. Chung, "Radiation Shielding Analysis of CANDU Spent Fuel Transport Cask", J. Radiat. Protection and Res., 18(2), 27-35 (1993).
H.G. Byeon and J.B. Lee, "Construction of High Density Concrete for Radiation Shield", Korea Concr. Inst., 6(6), 42-50 (1994).
H.S. Lim, H.S. Lee, and J.S. Choi, "Experimental Study on the Development of X-Ray Shielding Concrete Utilizing Electronic Arc Furnace Oxidizing Slag", Architectural Inst. Korea, 27(7), 125-132 (2011).
S. K. Yang, T. S. Um, J. R. Lee, Y. H. Kim, S. I. Wu, and T. B. Kim, "In-Site Application of Heavyweight Concrete for Radiation Shielding", Proc. of Korea Concr. Instit. Conference, 20(2), 577-580, November 7, 2008, Korea.
S. K. Yang, T. S. Um, J. R. Lee, Y. H. Kim, S. I. Wu, and T. B. Kim, "Properties of Heavyweight Concrete for Radiation Shielding", Proc. of Korea Concr. Instit. Conference, 20(2), 561-564, November 7, 2008, Korea.
C.Y. Boo, C.I Chang, and C.Y. Song, "A Study on the Radiation Shielding of Heavyweight Concrete using Magnetite aggregate", Architectural Inst. Korea, 14(3), 345-352 (1998).
M.H. Kharira, M. Takeyeddin, M. Alnassar, and S. Yousef, "Development of Special Radiation Shielding Concretes Using Natural Local Materials and Evaluation of Their Shielding Characteristics", Prog. Nucl. Energy, 50(1), 33-36 (2008).
W.J. Jeong, "A Study on Measurement of Mass Attenuation Coefficient of Gamma-Ray", Dong-A Univ., (2000).
J.H. Hubbell, "Photon Mass Attenuation and Energyabsorption Coefficients from 1 KeV to 20 MeV", Int. J. Appl. Radiat. Isotop., 33(11), 1269-1290 (1982).
J.H. Hubbell and S. M. Seltzer, "Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy- Absorption Coefficients from 1 keV to 20 MeV for Elements Z 1 to 92and 48 Additional Substances of Dosimetrist Interest", Radiat. Phys. Division, PML, NIST (1995).
Korean Industrial Standards. December 26 2005. "KS F 2405, Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete." Korean Standards Service Network. Accessed July 1 2016. Available from: http://www.kssn.net/StdKS/ks_detail.asp?k1F&k22405&k35.
Korean Industrial Standards. November 28 2000. "KS F 2409, Standard Test Method for Unit Weight and Air Content of Fresh Concrete." Korean Standards Service Network. Accessed July 1 2016. Available from: http://www.kssn.net/StdKS/ks_detail.asp?k1F&k22409&k37.
Korean Industrial Standards. October 30 2007. "KS F 2402, Method of Test for Slump of Concrete." Korean Standards Service Network. Accessed July 1 2016. Available from: http://www.kssn.net/StdKS/ks_detail.asp?k1F&k22402&k35.
C.Y. Song, "A Study on the Radiation Shielding Properties of Heavy Weight Concrete Using Magnetite Aggregate", Korea Concr. Inst., 10(2), 251-258 (1998).
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