친환경 바이오 혼합소재로서 화력발전소 유연탄 Bottom ash의 특성 연구 - 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등을 중심으로 - Characteristics of Bottom Ash Generated from Coal Fired Power Plants' Bottom Ash as an Eco-friendly Bio-composite Material - Focusing on Far Infrared Ray, Antibacteria, Antifungus, Deodorization, Aridity and Humidity -원문보기
화력발전소에서 발생하는 유연탄 Bottom ash(BA)는 고온에서 연소 되고 남은 재이다. 고온에서 구워진 재료이기 때문에 맥반석과 같은 기능이 있을 것으로 사료되어 연구를 시작하였다. 최근 일반 모르터보다 황토, 맥반석 등이 재료로 들어가서 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 기능이 있는 모르터의 수요가 늘어가는 추세이다. 유연탄 BA를 친환경 바이오 혼합소재로 활용하기 위한 친환경 바이오 BA 모르터를 일반 모르터와 각각의 기능성에 대해 비교 시험한 결과 원적외선 방사율이 약 $0.02{\times}10^2W/m^2$ 정도 높게 측정되었으며, 탈취 기능은 약 26% 이상 높게 측정되었다. 조습의 경우에도 친환경 바이오 BA 모르터가 일반 모르터보다 약 1.8배 우수한 효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 국토해양부에서 제정한 흡 방습 건축자재 "양호"기준보다 10% 이상 뛰어난 것으로 나타났다.
화력발전소에서 발생하는 유연탄 Bottom ash(BA)는 고온에서 연소 되고 남은 재이다. 고온에서 구워진 재료이기 때문에 맥반석과 같은 기능이 있을 것으로 사료되어 연구를 시작하였다. 최근 일반 모르터보다 황토, 맥반석 등이 재료로 들어가서 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 기능이 있는 모르터의 수요가 늘어가는 추세이다. 유연탄 BA를 친환경 바이오 혼합소재로 활용하기 위한 친환경 바이오 BA 모르터를 일반 모르터와 각각의 기능성에 대해 비교 시험한 결과 원적외선 방사율이 약 $0.02{\times}10^2W/m^2$ 정도 높게 측정되었으며, 탈취 기능은 약 26% 이상 높게 측정되었다. 조습의 경우에도 친환경 바이오 BA 모르터가 일반 모르터보다 약 1.8배 우수한 효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 국토해양부에서 제정한 흡 방습 건축자재 "양호"기준보다 10% 이상 뛰어난 것으로 나타났다.
Bottom ash(BA) from coal-fired power plants is burnt and remaining ash at high temperature. Since the BA is baked at high temperature, it is considered to be the same function as the elvan. Nowadays, the demand for mortar with far infrared rays, antibacteria, antifungus, deodorization, aridity and h...
Bottom ash(BA) from coal-fired power plants is burnt and remaining ash at high temperature. Since the BA is baked at high temperature, it is considered to be the same function as the elvan. Nowadays, the demand for mortar with far infrared rays, antibacteria, antifungus, deodorization, aridity and humidity function is increasing as the materials such as Hwangtoh(yellow soil) and elvan rather than general mortar. As a result of comparing the functionality of eco-friendly bio BA mortar with that of general mortar, the far infrared ray emissivity is about $0.02{\times}10^2W/m^2$ more and the deodorization function is about 26% or more. Even in the case of humidity control, BA motors showed about 1.8 times higher than general mortar, and more than 10% higher than the "good" standards of moisture absorption and damp proofing construction materials established by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.
Bottom ash(BA) from coal-fired power plants is burnt and remaining ash at high temperature. Since the BA is baked at high temperature, it is considered to be the same function as the elvan. Nowadays, the demand for mortar with far infrared rays, antibacteria, antifungus, deodorization, aridity and humidity function is increasing as the materials such as Hwangtoh(yellow soil) and elvan rather than general mortar. As a result of comparing the functionality of eco-friendly bio BA mortar with that of general mortar, the far infrared ray emissivity is about $0.02{\times}10^2W/m^2$ more and the deodorization function is about 26% or more. Even in the case of humidity control, BA motors showed about 1.8 times higher than general mortar, and more than 10% higher than the "good" standards of moisture absorption and damp proofing construction materials established by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.
따라서 BA가 맥반석과 같은 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등의 특성이 있는지 면밀히 분석하여 친환경 바이오 혼합소재 잔골재로 대체 한다면 더욱더 석탄재의 재활용률을 높일 것으로 사료되어 본 연구를 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 건식(공랭식) 유연탄 Bottom ash(BA)를 친환경 바이오 혼합 소재로 활용해 건조시멘트 모르터 재료로 적용하였을 경우 맥반석 모르터, 황토 모르터처럼 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등의 기능이 있는지 확인 하고자 하였고, 일반 모르터와 비교 시험을 통해 친환경 바이오 BA 모르터가 일반 모르터보다 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등의 기능이 더 우수한지 비교 분석연구한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다.
대상 데이터
본 연구에서 시멘트는 보통 1종 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 시멘트의 성분 및 물리성능은 Table 1과 같다.
잔골재는 A화력발전소에서 배출되는 유연탄 건식(공랭식) BA를 사용하였고, 시료는 체거름을 통해 0.6㎜ 이하, 0.6㎜~2.5㎜의 크기로 입도 선별하여 사용하였으며,6) 석탄재의 균질성과 작업성을 확보하기 위해 Table 2와 같이 배합하였다.
성능/효과
1. 친환경 바이오 BA 모르터를 일반 모르터, 황토 모르터, 맥반석 모르터와 기능성에서 비교할 때 원적외선 방사율 및 방사에너지가 우수하였다.
2. 항균, 항곰팡이 기능은 친환경 바이오 BA 모르터와 일반 모르터 모두 세균 감소율 99.9%, 항곰팡이 결과값 0으로 동일하게 우수하였다.
3. 탈취 기능은 친환경 바이오 BA 모르터가 일반 모르터에 비해 120분 탈취율 기준으로 NH3는 26%, HCHO는 16% 이상 우수하였다.
4. 조습의 경우에는 국토해양부에서 제정한 청정건강주택 건설기준(2010.06.18) 흡·방습 건축자재 “양호”기준보다 흡·방습량이 10%이상 더 높게 측정되었고 일반 모르터에 비해 약 1.8배 우수하게 측정되어 박물관 등 조습 특성이 필요한 곳에 추가적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
02×102 W/㎡정도 더 높게 측정되어 시중에 판매되고 있는 기능성 맥반석 모르터와 비슷한 값을 나타내었다. 맥반석을 활용한 시멘트 모르터 개발 자료를 보면 일반골재 0.908, 맥반석 0.916으로 친환경 바이오 BA 모르터가 맥반석보다 높게 측정되었으며, 방사에너지도 황토 3.69×102, 맥반석 3.53×102으로 친환경 바이오 BA 모르터가 우수함을 알 수 있다.
후속연구
따라서, 건식 유연탄 Bottom ash(BA)를 친환경 바이오 혼합 건조 시멘트 모르터(미장용) 재료로 적용할 경우 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 기능이 우수한 것 같고, 고가의 맥반석, 황토 등을 대체할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 건식 유연탄 BA는 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등의 기능성 모르터의 재료로도 적용 가능할 것으로 사료된다.
따라서, 건식 유연탄 Bottom ash(BA)를 친환경 바이오 혼합 건조 시멘트 모르터(미장용) 재료로 적용할 경우 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 기능이 우수한 것 같고, 고가의 맥반석, 황토 등을 대체할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 건식 유연탄 BA는 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등의 기능성 모르터의 재료로도 적용 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
원적외선 방출시험의 측정온도와 측정파장은?
시험 방법은 원적외선 방출시험 KICM-FIR-1005 규격에 준하여 시행하였으며, 시편 40×40×3㎜ 2개를 준비하였고, 시험 장비는 FT-IR Spectrometer를 이용하여 Black Body에 대비하여 시험하였다. 원적외선 방사율, 원적외선 방사에너지 시험 모두 측정 온도는 40℃, 측정파장은 5~20㎛의 범위에서 시험하였다.
유연탄 Bottom ash(BA) 이란?
화력발전소에서 발생하는 유연탄 Bottom ash(BA)는 고온에서 연소 되고 남은 재이다. 고온에서 구워진 재료이기 때문에 맥반석과 같은 기능이 있을 것으로 사료되어 연구를 시작하였다.
재활용에 대한 관심이 높아지고 있는 이유는?
석탄재는 매년 850만 톤 이상 발생되고,1) 당분간 화력발전소는 추가 건설될 예정이다.2) 또한 2018년부터는 매립세 등 법적규제가 강화될 뿐 아니라 회매립장의 추가 허가가 불가한 상황이므로 법적 재활용률을 준수하기3),4) 위해 재활용에 대한 관심이 어느 때보다 높아지고 있다. 만약 Bottom ash(BA)로 모르터 잔골재를 대체할 경우5), 이러한 문제를 해결할 것으로 사료된다.
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[환경부, "철강 슬래그 및 석탄재 배출 사업자의 재활용 지침", 환경부고시 제2014-193호] Ministry of Environment, "Recycling guidelines for steel slag and coal ash companies", Ministry of Environment Notice No.2014-193, (2014).
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[추용식, 이종규, 김병익, "맥반석을 활용한 시멘트 모르타르의 개발", 시멘트심포지엄] Chu, Y.S., Lee, J.K. and Kim, B.I., "Development of Cement Mortar Using Elvanite", Cement Symposium, 28(23), pp. 166-171. (2001).
[한국건자재시험연구원, "바이오 세라믹 기능성 마감재", 시험성적서] KICM, "Bio-ceramic functional finishing material", Test Report, pp. 1. (2009).
[국토교통부, "청정건강주택 건설기준", 국토교통부고시 제2013-40호] Ministry of Land, Infrastructure and Transport, "Construction Standards of Clean Health Housing", Ministry of Land, Infrastructure and Transport Notice No.2013-40, pp. 1-17. (2013).
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