활성탄소 입도에 따른 산화마그네슘 경화체의 공극특성과 흡착성능 평가 Pore Characterisitics and Adsorption Performance Evaluation of Magnesium Oxide Matrix by Active Carbon Particle Size원문보기
라돈가스는 암석이나 토양 등에 존재하는 자연 방사성 물질인 우라늄이 붕괴할 때 발생하는 무색, 무취, 무미의 가스이다. 인체가 연간 노출되는 방사선의 85%는 자연 방사선에 의한 것이고, 그 중 50%가 라돈가스이다. 미국 환경보호청(EPA)의 조사결과에 의하면, 라돈가스에 장시간 노출될 경우 흡연자는 1,000명 중 62명, 비흡연자는 1,000명 중 7명이 폐암 발병률에 노출된다. 이러한 라돈가스의 위해성을 저감하고자 활성탄소를 사용하여 경화체를 제작하여 그에 대한 공극 특성과 라돈가스 저감 특성에 대한 실험을 진행하였다. 활성탄소를 활용하였을 경우, 측정기간이 길어질수록 라돈가스 농도는 급격한 저감과 그래프 상의 변화를 확인할 수 있었다. 또한 활성탄소의 재료적 특성 중 하나인 공극 분포와 미세공 특성을 파악할 수 있다.
라돈가스는 암석이나 토양 등에 존재하는 자연 방사성 물질인 우라늄이 붕괴할 때 발생하는 무색, 무취, 무미의 가스이다. 인체가 연간 노출되는 방사선의 85%는 자연 방사선에 의한 것이고, 그 중 50%가 라돈가스이다. 미국 환경보호청(EPA)의 조사결과에 의하면, 라돈가스에 장시간 노출될 경우 흡연자는 1,000명 중 62명, 비흡연자는 1,000명 중 7명이 폐암 발병률에 노출된다. 이러한 라돈가스의 위해성을 저감하고자 활성탄소를 사용하여 경화체를 제작하여 그에 대한 공극 특성과 라돈가스 저감 특성에 대한 실험을 진행하였다. 활성탄소를 활용하였을 경우, 측정기간이 길어질수록 라돈가스 농도는 급격한 저감과 그래프 상의 변화를 확인할 수 있었다. 또한 활성탄소의 재료적 특성 중 하나인 공극 분포와 미세공 특성을 파악할 수 있다.
Radon gas is a colorless, odorless, tasteless gas that occurs when uranium, a natural radioactive material in rocks and soils, collapses. 85% of the annual radiation exposure of the human body is due to natural radiation, of which 50% is radon. According to the US Environmental Protection Agency (EP...
Radon gas is a colorless, odorless, tasteless gas that occurs when uranium, a natural radioactive material in rocks and soils, collapses. 85% of the annual radiation exposure of the human body is due to natural radiation, of which 50% is radon. According to the US Environmental Protection Agency (EPA) survey, 62 out of 1,000 smokers and 7 out of 1,000 nonsmokers are exposed to lung cancer when exposed to radon gas for a long time. In order to reduce the risk of radon gas, activate carbon was used to fabricate matrix, and the pore properties and radon reduction properties were investigated. When the activate carbon was used, the radon gas concentration was drastically reduced and the graph was changed as the measurement period became longer. The pore distribution and microporous properties, which are one of the material properties of activate carbon, can be grasped.
Radon gas is a colorless, odorless, tasteless gas that occurs when uranium, a natural radioactive material in rocks and soils, collapses. 85% of the annual radiation exposure of the human body is due to natural radiation, of which 50% is radon. According to the US Environmental Protection Agency (EPA) survey, 62 out of 1,000 smokers and 7 out of 1,000 nonsmokers are exposed to lung cancer when exposed to radon gas for a long time. In order to reduce the risk of radon gas, activate carbon was used to fabricate matrix, and the pore properties and radon reduction properties were investigated. When the activate carbon was used, the radon gas concentration was drastically reduced and the graph was changed as the measurement period became longer. The pore distribution and microporous properties, which are one of the material properties of activate carbon, can be grasped.
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문제 정의
본 실험은 실내환경의 라돈가스 농도 저감을 위한 기능성 경화체 제작을 위해 흡착성능을 가진 활성탄소를 활용하여 흡착 경화체 제작의 기초실험이다. 실험요인 및 수준은 Table 3에 나타낸 바와 같이 진행하였으며, 경화체의 라돈가스 농도 측정에 따른 평가 기준은 국립환경과학원(2010) ‘석고보드에서 방출되는 라돈 시험방법(안)’에 의거하여 실시하였다.
본 연구에서는 미국 환경보호청(EPA)이 1급 발암물질로 분류한 라돈에 의한 실내 공기질 오염 및 인체 건강 위해성을 저감 및 제거하고자 하며, 이에 대한 경화체를 제작하고자 한다. 기존 흡착 및 여과재로 사용된 활성탄소를 입도에 따라 분류한 뒤 흡착재로 사용하여 경화체를 제작하였다.
제안 방법
본 연구에서는 미국 환경보호청(EPA)이 1급 발암물질로 분류한 라돈에 의한 실내 공기질 오염 및 인체 건강 위해성을 저감 및 제거하고자 하며, 이에 대한 경화체를 제작하고자 한다. 기존 흡착 및 여과재로 사용된 활성탄소를 입도에 따라 분류한 뒤 흡착재로 사용하여 경화체를 제작하였다. 흡착재를 활용한 경화체를 대상으로 실내에서 사용된 건축자재 중 석고보드를 대체할 수 있는 기초연구 및 성능평가를 진행하였다.
본 연구를 통해 도출된 결과로 활성탄소의 입도에 따른경화체의 성능평가를 확인하였다. 활성탄소의 치환율이 증가할수록 경화체 내의 기공 및 공극률이 높아지며 이에 따라 흡착성능은 증가할 것으로 보인다.
유동성 시험방법은 KS L 5111에 의해 진행하였으며, 공기량 측정방법은 KS L 3136에 따라 측정하였다. 실험항목으로는 유동성, 공기량, 열전도율 및 라돈가스 농도를 측정하였다.
기존 흡착 및 여과재로 사용된 활성탄소를 입도에 따라 분류한 뒤 흡착재로 사용하여 경화체를 제작하였다. 흡착재를 활용한 경화체를 대상으로 실내에서 사용된 건축자재 중 석고보드를 대체할 수 있는 기초연구 및 성능평가를 진행하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 실험재료는 산화마그네슘과 입상활성탄소(입상형) 및 분말활성탄소(분말형)이고, 산화마그네슘의 경화를 위해 염화마그네슘을 30%로 첨가하였다. 사용재료의 물리 · 화학적 성질은 Table 1과 같다[7,8,9].
데이터처리
Figure 3은 입상활성탄소의 치환율에 따른 페이스트의 테이블 플로우를 나타낸 것으로, KS L 5111에 의거하여 25회 타격 전(Before)과 후(After)를 그래프로 비교하였다. 입상활성탄소 혼입 페이스트는 치환율이 증가함에 따라 유동성이 저하하는 경향을 보인다.
이 실험방법은 밀폐된 SUS 재질의 챔버 내에 라돈 방출원과 라돈 측정기, 흡착재를 넣은 후 일정기간 동안 챔버 내의 라돈가스 농도를 측정한다. 라돈 측정은 장기측정과 단기측정으로 나뉘며 본 시험에서는 단기측정을 사용하였으며, 1일 3시간 간격으로 연속 모니터 측정법을 사용하여 측정값을 일평균으로 계산하였다. 또한 밀폐된 챔버 내의 라돈 방출원에서 방출되는 라돈가스는 팬의 바람에 의해 대류이동을 하게 된다.
이론/모형
Figure 6, Figure 7은 활성탄소를 흡착재로 활용한 산화마그네슘 경화체의 열전도율 특성을 나타낸 것으로 시험방법은 KS L 9016에 의거하여 시험을 진행하였다[15]. 활성탄소의 입도와 관계없이 치환율과 재령일에 따라 열전도율은 감소하는 것을 확인할 수 있다.
본 실험은 실내환경의 라돈가스 농도 저감을 위한 기능성 경화체 제작을 위해 흡착성능을 가진 활성탄소를 활용하여 흡착 경화체 제작의 기초실험이다. 실험요인 및 수준은 Table 3에 나타낸 바와 같이 진행하였으며, 경화체의 라돈가스 농도 측정에 따른 평가 기준은 국립환경과학원(2010) ‘석고보드에서 방출되는 라돈 시험방법(안)’에 의거하여 실시하였다. 라돈가스 농도 측정 경화체는 160×160×40(mm)로 제작하였으며 상대습도 80±5%, 온도 20±2℃의 조건으로 항온항습 양생을 실시하였다[10].
라돈가스 농도 측정 경화체는 160×160×40(mm)로 제작하였으며 상대습도 80±5%, 온도 20±2℃의 조건으로 항온항습 양생을 실시하였다[10]. 유동성 시험방법은 KS L 5111에 의해 진행하였으며, 공기량 측정방법은 KS L 3136에 따라 측정하였다. 실험항목으로는 유동성, 공기량, 열전도율 및 라돈가스 농도를 측정하였다.
성능/효과
1) 입상활성탄소의 치환율이 높아질수록 유동성은 감소하는 경향을 보였으며, 공기량은 증가하는 경향을 보였다.
2) 열전도율은 치환율에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 입상활성탄소의 경우 치환율이 높을수록 표면에 생기는 요철과 공극으로 인해 측정이 불가능하였다. 또한 재령에 따른 열전도율 감소는 공극 내부에 잔존하는 미반응 수분 등이 배출되어 열전도율은 감소한 것으로 판단된다.
3) 라돈가스 농도 측정의 경우 측정기간 30일의 경우, 입상활성탄소에 비해 분말활성탄소를 활용한 경화체의 라돈가스 농도 저감이 명확하게 나타났다. 측정기간 90일의 경우 역시 분말활성탄소를 활용한 산화마그네슘 경화체의 라돈가스 저감 성능이 뛰어난 것으로 확인 할 수 있다.
Figure 9는 입상활성탄소 치환율에 따른 산화마그네슘경화체의 라돈가스 농도 그래프로 측정기간은 30일이다. 입상활성탄소 치환율이 증가할수록 챔버 내 라돈가스 농도는 저감되는 경향을 보이며, 라돈 방출원 측정값과 치환율 50% 경화체의 측정값은 약 1/3 정도의 라돈가스 농도 저감을 보인다. 이는 활성탄소 공극 내의 세공과 미세공에 의해 라돈원자가 흡착 및 저감되는 것으로 사료된다.
Figure 6, Figure 7은 활성탄소를 흡착재로 활용한 산화마그네슘 경화체의 열전도율 특성을 나타낸 것으로 시험방법은 KS L 9016에 의거하여 시험을 진행하였다[15]. 활성탄소의 입도와 관계없이 치환율과 재령일에 따라 열전도율은 감소하는 것을 확인할 수 있다. 활성탄소는 입자가 가지고 있는 공극이 공기층 역할을 하므로 경화체 내에 세분화된 공기층으로 나뉘게 된다.
본 연구를 통해 도출된 결과로 활성탄소의 입도에 따른경화체의 성능평가를 확인하였다. 활성탄소의 치환율이 증가할수록 경화체 내의 기공 및 공극률이 높아지며 이에 따라 흡착성능은 증가할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
라돈가스는 무엇인가?
라돈가스는 암석이나 토양 등에 존재하는 자연 방사성 물질인 우라늄이 붕괴할 때 발생하는 무색, 무취, 무미의 가스이다. 인체가 연간 노출되는 방사선의 85%는 자연 방사선에 의한 것이고, 그 중 50%가 라돈가스이다.
라돈의 딸핵종은 우리몸에 어떤 피해를 입히는가?
라돈의 딸핵종은 인체 내 폐 침전과 확산, 폐 기도벽 충돌의 요인에 기인된다. 이와 같이 폐 내에 침전된 라돈과 딸핵종은 방사능 붕괴과정과 점액층의 소멸작용, 상피세포로의 확산, 혈액으로 용해 등의 생물학적 소멸 과정을 거친다. 붕괴과정을 거치며 계속해서 방출되는 분열 에너지는 폐세포의 DNA에 영향을 가함으로 세포의 변이나 변사를 초래하게 되고 장기적으로 폐암을 유발한다[3].
실내 공기 질의 오염원으로 어떤 것들이 있는가?
현대 도시인은 하루 중 약 88% 이상을 실내공간에서 생활하고 있고, 특히 노약자와 연소자의 경우 주택 내에서 생활하는 시간은 60%에 육박한다. 이러한 실내 공기 질의 오염원으로 미세먼지(PM10), 이산화질소(NO2), 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 석면, 라돈(Rn), 포름알데히드(HCHO), 휘발성유기화합물(VOC), 오존(O3), 부유 미생물 등으로 다양한 오염원이 존재한다[2].
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