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문제 정의
- 본 연구에서는 1급 발암물질로 분류되는 라돈가스에 의한 실내 공기질 오염 및 위해성의 문제점을 저감 및 흡착할 수 있는 보드를 제작하기 위한 기초연구로 진행되었다. 기존 여과재로 사용된 안트라사이트를 라돈가스 흡착재로 사용하여 산화마그네슘 경화체를 제작하였으며, 기존 실내에서 사용된 건축자재 중 라돈을 방출하는 석고보드를 대체할 수 있는 성능평가를 진행하였다.
제안 방법
- Figure 3은 라돈가스 농도 측정 방법에 대한 과정을 나타낸 것으로, 국내·외에는 명확한 라돈가스 농도 측정법이 존재하지 않으므로 한밭대학교에서 제안한 실내 라돈가스 농도 측정 방법을 토대로 연속 모니터 측정 방법을 활용하였다.
- 경화체의 기초 성능 평가기준을 KS F 3504(석고 보드 제품 중 방화 석고 보드)에 의거하여 300×400(mm)의 몰드를 두께 12.5mm, 15.0mm, 25.0mm로 제작하여 양생을 실시한 후 28일 재령에 따라 휨파괴 하중을 측정하였다.
- 본 연구에서는 1급 발암물질로 분류되는 라돈가스에 의한 실내 공기질 오염 및 위해성의 문제점을 저감 및 흡착할 수 있는 보드를 제작하기 위한 기초연구로 진행되었다. 기존 여과재로 사용된 안트라사이트를 라돈가스 흡착재로 사용하여 산화마그네슘 경화체를 제작하였으며, 기존 실내에서 사용된 건축자재 중 라돈을 방출하는 석고보드를 대체할 수 있는 성능평가를 진행하였다.
- 0mm로 제작하여 양생을 실시한 후 28일 재령에 따라 휨파괴 하중을 측정하였다. 또한 흡착재를 활용한 경화체의 라돈가스 저감측정 실험을 위해 재령 3, 7, 28일의 시험체를 자체 라돈가스 농도 시험 방법으로 진행하였다.
- 본 연구에서 도출된 결과를 통해 안트라사이트를 활용한 경화체의 성능평가를 확인하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 라돈가스 농도를 측정한 것으로 치환율에 따라 경화체의 두께별로 나타내었으며, 측정기간은 3, 7, 28(일)이다. 안트라사이트의 치환율이 증가할수록 챔버 내의 라돈가스 농도는 저감하는 경향을 볼 수 있으며, 이를 확인하기 위해 측정값에 대한 기울기를 나타내었다.
대상 데이터
- 라돈가스 예상 흡착 경화체의 흡착 표면적은 30×40(mm)로 설정하였으며, 라돈 방출원은 석고보드를 사용하였다.
- 본 연구에서 사용된 결합재는 산화마그네슘이며, 산화마그네슘의 경화를 돕기 위해 MgCl2를 30% 첨가하였다. 사용재료의 물리·화학적 성질은 Table 2와 같다[4,5].
- 본 연구에서 흡착재로 사용된 안트라사이트는 기존 급속 및 다층 여과 공정에서 여과사 대신 사용된 여과재로 입상형, 분말형이 있다. 여과 공정에서 일반 모래에 비해 비표면적과 기공율이 높아 여과속도와 처리량을 약 2배 이상 증가시킬 수 있다.
- 소성온도는 800∼900(℃)로 소성된 경소 마그네시아를 사용하였으며, 밀도 3.42g/cm3이고 분말도 3,539cm2/g의 중국 제품을 사용하였다.
이론/모형
- Figure 5는 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 열전도율을 측정한 것으로 치환율에 따라 경화체의 두께별로 구분하였다. 열전도율 측정은 KS L 9016(보온재의 열전도율 측정방법)에 의거하여 시험을 진행하였으며, 28일 재령 경화체를 측정하였다. 각 시험체는 치환율 40%에서 유사한 열전도율 측정값을 보이며, 이후 12.
성능/효과
- 1) 안트라사이트의 치환율이 높아질수록 휨파괴 하중 강도는 증진되는 경향을 볼 수 있다. 공극이 많은 안트라사이트는 표면이 거치며, 공극을 막지 않는 수준에서 결합재와 안트라사이트의 경화가 진행된 것으로 보인다.
- Figure 4는 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 길이방향 휨파괴 하중을 나타낸 것으로 치환율에 따라 경화체의 두께별로 나타내었다. 12.5T의 경우, 안트라사이트 치환율 40%일 때 18.1MPa를 나타내었으며, Plain에 비해 약 16%의 휨파괴 하중 강도의 증진을 확인할 수 있었다. 15.
- 2) 열전도율은 안트라사이트 치환율에 따라 낮아지는 것을 확인할 수 있지만, 12.5T와 15.0T의 경우는 안트라사이트 치환율 40%에서 낮은 열전도율이 측정되었으며, 25.0T는 안트라사이트 치환율 50%에서 낮은 열전도율을 확인할 수 있었다.
- 0T 시험체는 안트라사이트 치환율 30% 경화체가 챔버 내 일정한 라돈가스 농도를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 25.0T 시험체 중 안트라사이트 치환율 40%가 챔버 내 일정한 라돈가스 농도를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
- 3) 라돈가스 농도는 12.5T 시험체에서 안트라사이트 치환율 40% 경화체가 대체적으로 챔버 내 낮은 라돈가스 농도를 보이며, 15.0T 시험체는 안트라사이트 치환율 30% 경화체가 챔버 내 일정한 라돈가스 농도를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 25.
- 열전도율 측정은 KS L 9016(보온재의 열전도율 측정방법)에 의거하여 시험을 진행하였으며, 28일 재령 경화체를 측정하였다. 각 시험체는 치환율 40%에서 유사한 열전도율 측정값을 보이며, 이후 12.5T의 경우 치환율 50%에서 1.02W/mk로 낮은 값을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이는 안트라사이트 입자 공극이 가지고 있는 자체 압력으로 인해 입자 내 미반응 수분 등이 배출되어 차 실험체에 비해 얇은 두께의 경화체에 공극이 다수 발생하여 열전도율이 감소한 것으로 보인다.
- 하지만 안트라사이트의 치환율에 따라 라돈가스 농도 기울기는 평행상태를 이루게 되고 이는 챔버 내의라돈가스 농도가 일정하게 유지되는 것으로 판단되므로, 경화체 표면 혹은 내부로 흡착이 가능한 것으로 보인다. 또한 경화체의 재령이 증가할수록 챔버 내의 라돈가스는 고농도로 유지되지만 라돈 방출원에 비해 안트라사이트 치환 경화체의 라돈가스 농도 기울기가 음(-)의 값을 가지는 것을 확인할 수 있으므로, 이에 대한 경화체의 흡착 및 저감률을 확인할 수 있다.
- 안트라사이트 치환율 50%의 경우, 다른 시험체에 비해 급격한 기울기 변화를 보인다. 라돈가스 농도 측정 1일의 101Bq/cm3에서 28일의 85Bq/cm3까지 약 15%의 라돈가스 농도 저감율을 확인할 수 있다.
- 실내공간의 라돈 피폭상황은 의도적으로 도입된 것이 아니며, 실내 공간의 라돈 피폭은 실내 거주자가 책임지고 있다. 실내 거주자가 거주하는 공간의 라돈 피폭은 흡연 다음으로 높은 폐암 발생 원인으로 조사되었으며, 피부암의 종류인 악성 흑색종 발병에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 이러한 라돈가스는 지구상 토양이나 암반 내에 천연적으로 존재하는 우라늄과 토륨에 의해서 발생되며, 건물의 미세한 균열이나 노출된 지표에 의해 건물 안으로 유입된다.
- Figure 9는 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 라돈가스 농도 측정결과이다. 안트라사이트 치환율 10% 경화체가 급격한 기울기 변화를 보이고 있고 안트라사이트 치환율 40% 경화체가 챔버 내 낮은 라돈가스 농도를 유지하고 있는 것으로 확인된다.
- Figure 6은 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 라돈가스 측정결과이다. 안트라사이트 치환율 20% 경화체가 측정기간 3일 동안 낮은 기울기 그래프를 나타내었으며 안트라사이트 치환율 40% 경화체는 챔버 내 낮은 라돈가스 농도를 나타내었다.
- Figure 7은 측정기간 7일의 라돈가스 농도를 나타낸 그래프이다. 안트라사이트 치환율 40% 경화체가 낮은 기울기 그래프와 라돈가스 농도를 보였으며, 28일의 측정기간 내에서는 안트라사이트 치환율 50% 경화체의 라돈가스 저감율이 증가한 것으로 확인할 수 있다.
- 안트라사이트를 활용한 산화마그네슘 경화체의 라돈가스 농도를 측정한 것으로 치환율에 따라 경화체의 두께별로 나타내었으며, 측정기간은 3, 7, 28(일)이다. 안트라사이트의 치환율이 증가할수록 챔버 내의 라돈가스 농도는 저감하는 경향을 볼 수 있으며, 이를 확인하기 위해 측정값에 대한 기울기를 나타내었다. 밀폐된 챔버 내에는 반감기(Rn 3.
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