FA(Fly ash)에 대해서는 연구가 활발히 진행되는 반면 BA(Bottom ash)의 연구실적은 많지 않으며, 특히 BA 재활용 분야의 연구가 절실히 요구된다. 따라서 본 연구에서 다공성인 건식(공랭식) BA를 연구대상으로 선택해 이를 재료로 활용하여 만든 BA 모르터와 일반 모르터를 비교 분석하여 BA 모르터의 경량 및 단열 특성을 알아보고자 하였다. BA의 경량성을 알아보기 위해 밀도 시험, 단위용적질량 시험, SEM 시험을 하였으며, 단열 시험을 위해 BA 모르터와 일반 모르터 몰드를 KS A 0006에서 정한 상온 상습의 환경조건에서 제작 후 항량이 될 때까지 온도 $105{\pm}2^{\circ}C$에서 건조하였다. 경량성 시험 결과 BA 모르터의 경량성은 일반 모르터의 0.72배로 일반 모르터에 비해 약 30%정도 가볍게 측정되어 BA를 건축물 재료로 활용할 경우 건축물 하중을 줄이는데 크게 기여할 것이다. 또한 단열 시험 결과 BA 모르터의 열전도율은 일반 모르터의 0.70배로 약 30%정도 단열성이 우수하다.
FA(Fly ash)에 대해서는 연구가 활발히 진행되는 반면 BA(Bottom ash)의 연구실적은 많지 않으며, 특히 BA 재활용 분야의 연구가 절실히 요구된다. 따라서 본 연구에서 다공성인 건식(공랭식) BA를 연구대상으로 선택해 이를 재료로 활용하여 만든 BA 모르터와 일반 모르터를 비교 분석하여 BA 모르터의 경량 및 단열 특성을 알아보고자 하였다. BA의 경량성을 알아보기 위해 밀도 시험, 단위용적질량 시험, SEM 시험을 하였으며, 단열 시험을 위해 BA 모르터와 일반 모르터 몰드를 KS A 0006에서 정한 상온 상습의 환경조건에서 제작 후 항량이 될 때까지 온도 $105{\pm}2^{\circ}C$에서 건조하였다. 경량성 시험 결과 BA 모르터의 경량성은 일반 모르터의 0.72배로 일반 모르터에 비해 약 30%정도 가볍게 측정되어 BA를 건축물 재료로 활용할 경우 건축물 하중을 줄이는데 크게 기여할 것이다. 또한 단열 시험 결과 BA 모르터의 열전도율은 일반 모르터의 0.70배로 약 30%정도 단열성이 우수하다.
Research on FA(Fly ash) is actively carried out, while the research on BA(Bottom ash) is not so, and research on BA recycling field is urgently required. Therefore, in this study, we investigated the lightweight and thermal insulation characteristics of BA mortar by comparing BA mortar made with por...
Research on FA(Fly ash) is actively carried out, while the research on BA(Bottom ash) is not so, and research on BA recycling field is urgently required. Therefore, in this study, we investigated the lightweight and thermal insulation characteristics of BA mortar by comparing BA mortar made with porous dry BA(air-cooled) and general mortar. To investigate the lightweight of BA, density test, unit volume mass test and SEM(Scanning Electron Microscope) test were performed. BA mortar and general mortar molds were prepared for the thermal insulation test at room temperature and humidity environment determined by KS A 0006 and they were dried at the temperature of $105{\pm}2^{\circ}C$ until the weight became constant. As a result of the lightweight test, the lightweight of BA mortar is about 30% lighter than the general mortar. Therefore, BA is expected to contribute to reduce the building load when used as building material. As a result of thermal insulation test, the thermal conductivity of BA mortar is about 30% better than that of general mortar.
Research on FA(Fly ash) is actively carried out, while the research on BA(Bottom ash) is not so, and research on BA recycling field is urgently required. Therefore, in this study, we investigated the lightweight and thermal insulation characteristics of BA mortar by comparing BA mortar made with porous dry BA(air-cooled) and general mortar. To investigate the lightweight of BA, density test, unit volume mass test and SEM(Scanning Electron Microscope) test were performed. BA mortar and general mortar molds were prepared for the thermal insulation test at room temperature and humidity environment determined by KS A 0006 and they were dried at the temperature of $105{\pm}2^{\circ}C$ until the weight became constant. As a result of the lightweight test, the lightweight of BA mortar is about 30% lighter than the general mortar. Therefore, BA is expected to contribute to reduce the building load when used as building material. As a result of thermal insulation test, the thermal conductivity of BA mortar is about 30% better than that of general mortar.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 BA를 저렴하고, 가벼우며,단열이 잘 되는 건축물 재료로 재활용할 수 있는지를 연구하고자 한다. BA 중 습식(해수냉각) BA는 염분이 있고, 급랭으로 완전 연소하지 못하여 미연 탄소 함량이 높으며, 담수세척 및 건조를 해야 하는 단점이 있기 때문에 다공성인 건식(공랭식) BA를 연구대상으로 선택해 재료로 활용하여 만든 모르터와 일반 모르터를 비교 분석하여 BA 모르터의 경량 및 단열 특성을 살펴보고자 하였다.3),4)
따라서, 본 연구에서는 BA를 저렴하고, 가벼우며,단열이 잘 되는 건축물 재료로 재활용할 수 있는지를 연구하고자 한다. BA 중 습식(해수냉각) BA는 염분이 있고, 급랭으로 완전 연소하지 못하여 미연 탄소 함량이 높으며, 담수세척 및 건조를 해야 하는 단점이 있기 때문에 다공성인 건식(공랭식) BA를 연구대상으로 선택해 재료로 활용하여 만든 모르터와 일반 모르터를 비교 분석하여 BA 모르터의 경량 및 단열 특성을 살펴보고자 하였다.
가설 설정
3. BA 모르터와 일반 모르터 몰드에 대한 경량성 시험을 통해 BA 모르터가 일반 모르터 보다 경량특성이 있고, BA 모르터를 건축물 재료로 활용 시 건축물 하중이 감소될 것이다.
제안 방법
BA를 재료로 사용한 BA 모르터와 모래를 재료로 사용한 일반 모르터로 시멘트 2차 제품인 건조 시멘트 모르터를 제조하여 연구 대상으로 선택한 후 경량 및 단열 특성 비교 실험을 진행하였다
경량성 시험과 단열성을 파악하기 위해 열전도율 시험은 BA 모르터와 일반 모르터를 대상으로 비교 분석하였다.
단열 시험은 BA 모르터와 일반 모르터의 몰드를 KS A 0006에서 정한 상온⋅상습의 환경조건에서 제작 후 300×300×20㎜의 시편을 취해, 시험체 중 가열에 의해 변질 및 변형이 일어날 염려가 없으므로 온도 105±2℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 행하였다.
본 연구에서는 건식(공랭식) 유연탄 Bottom ash(BA)의 물리⋅화학적 특성을 분석하고, 그것을 기초로 건조 시멘트 모르터 재료로 활용하여 경량성 및 단열성을 일반 모르터와 비교, 분석하여 다음과 같은 결론을 내렸다.
석탄재의 재료특성 실험으로 잔골재시험 중 밀도시험, 단위용적질량시험, SEM 시험을 하였다. 건조 시멘트 모르터의 잔골재를 100% 건식 유연탄 BA로 대체하였으며, KS L 5220(미장용)에 적합하도록 Table 5와 같이 배합 설계하였고,6) 일반모르터의 배합설계는 Table 6과 같다.
대상 데이터
AE제(Air entraining agent)는 S사의 공기연행제 국내 시판품을 사용하였다.
시멘트는 보통 1종 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 시멘트의 성분 및 물리성능은 Table 1과 같다.
작업성의 추가개선을 위해 A화력발전소에서 발생하는 유연탄 FA를 잔골재 미분으로 사용하였으며, FA의 화학조성은 Table 3과 같고, 물리⋅화학적 특성은 Table 4와 같다.
이론/모형
BA 모르터, 일반 모르터를 KS L 5105 수경성시멘트 모르터의 압축강도 시험방법에 준한 50㎜의 입방시험체 큐빅몰드로 제작하여 시험하였다. 무게는 시료를 28일 양생 후 전자저울로 무게를 측정하였으며, 부피는 버니어켈리퍼스를 사용하여 길이를 측정하였다.
SEM 시험은 KS M 0044 시험 방법에 준하였으며, A화력발전소 BA를 Pt coating으로 전처리하여 HITACHI사의 S-3000H를 사용하여 1,000배. 2,000배, 3,000배, 5,000배로 scanning하였다.
밀도 시험은 KS F 2504 잔골재의 밀도 시험 방법에 준하여 시험하였으며, 단위용적질량 시험은 KS F 2505 골재의 단위용적질량 및 실적율 시험 방법에 준하여 행하였다.
열전도율의 산출식은 다음 식을 따랐으며, 보온재의 열전도율 측정 KS L 9016의 항목을 시험하였다.
성능/효과
1. 잔골재 시험 중 밀도와 단위용적질량 시험 결과 건식(공랭식) 유연탄 BA는 경량골재이다,
2. SEM 시험을 통해 일반모래, 맥반석보다 유연탄 BA가 더 다공성임을 확인하였다.
4. BA 모르터와 일반 모르터 몰드에 대한 열전도율 시험을 통해 BA 모르터가 단열특성이 있고, 황토 모르터와 열전도율을 비교해도 BA 모르터가 더 단열성이 뛰어났다. 따라서 BA 모르터를 건축물에 활용할 경우 에너지 절약이 될 것이다.
경량성 시험 결과는 Table 8과 같으며, Fig. 3, Table 9에 나타난 것과 같이 BA 모르터의 경량성은 일반모르터의 0.72배로 일반 모르터에 비해 약 30%정도 가볍게 측정되었으며, BA를 건축물 재료로 활용할 경우 건축물 하중을 줄이는데 크게 기여할 것이다.
단열 시험 결과는 Fig. 4, Table 10과 같으며 BA 모르터의 열전도율은 황토와 비교해서도 우수한 것으로 판단될 뿐만 아니라 일반 모르터와 비교할 경우 일반 모르터의 0.70배로 약 30%정도 우수한 단열효과를 나타내고 있어 에너지 절약에 크게 기여할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
BA 재활용을 하게 되면 기대되는 효과는 무엇인가?
BA의 경량성을 알아보기 위해 밀도 시험, 단위용적질량 시험, SEM 시험을 하였으며, 단열 시험을 위해 BA 모르터와 일반 모르터 몰드를 KS A 0006에서 정한 상온 상습의 환경조건에서 제작 후 항량이 될 때까지 온도 $105{\pm}2^{\circ}C$에서 건조하였다. 경량성 시험 결과 BA 모르터의 경량성은 일반 모르터의 0.72배로 일반 모르터에 비해 약 30%정도 가볍게 측정되어 BA를 건축물 재료로 활용할 경우 건축물 하중을 줄이는데 크게 기여할 것이다. 또한 단열 시험 결과 BA 모르터의 열전도율은 일반 모르터의 0.70배로 약 30%정도 단열성이 우수하다.
FA(Fly ash)의 특징은 무엇인가?
화력발전소 전기집진기에서 포집되는 FA(Fly ash)는재활용률이 높으나 보일러 노에 떨어지는 BA(Bottom ash)는 FA에 비해 현재까지는 효용가치가 낮아 재활용이 매우 낮은 편이다. 철강슬래그 및 석탄재 배출 사업자의 재활용 지침에는 석탄재 재활용률이 75% 이상으로 정해져 있으나 BA 재활용률이 매우 낮아 배출자가 법적 재활용률을 준수하지 못하고 있는 실정이다.
배출자가 법적 재활용률을 준수하지 못하고 있는 이유는 무엇인가?
화력발전소 전기집진기에서 포집되는 FA(Fly ash)는재활용률이 높으나 보일러 노에 떨어지는 BA(Bottom ash)는 FA에 비해 현재까지는 효용가치가 낮아 재활용이 매우 낮은 편이다. 철강슬래그 및 석탄재 배출 사업자의 재활용 지침에는 석탄재 재활용률이 75% 이상으로 정해져 있으나 BA 재활용률이 매우 낮아 배출자가 법적 재활용률을 준수하지 못하고 있는 실정이다.1),2) 뿐만 아니라 FA에 대해서는 연구가 활발하게 진행되고 있는 반면에 BA의 연구실적은 많지 않으며, 특히 BA 재활용 분야 연구는 매우 저조하기에 이에 대한 연구가 절실히 요구된다.
참고문헌 (7)
[김병규, 최영윤, 길대섭, "무연탄 석탄회 고함량 벽돌의 상용화를 위한 요소기술 개발", 한국지질 자원연구원 최종 보고서] Kim, B. K., Choi, Y. Y. and Gil D. S., "A technology development for preparation of fired brick with high content of anthracite fly ash", Final report of KIGAM, pp. 1-2. (2004).
[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).
[최세진, 정용, 오복진, "석탄회를 잔골재 일부로 사용한 콘크리트의 공학적 특성에 관한 실험적 연구", 레미콘] Choi, S. J., Jung, Y. and Oh, B. J., "Experimental Study on Engineering Properties of Concrete Using Coal Ash as Part of Fine Aggregate", Ready-Mix-Concrete, 77(3), pp. 22-28. (2003).
[이진우, 권해원, 박희곤, 김유진, 배연기, 이재삼 "바텀애시를 잔골재로 사용한 경량콘크리트의 특성에 관한 연구"] Lee, J. W., Kwon, H. W., Park, H. G., Kim, Y. J., Bae, Y. K. and Lee, J. S., "Study on the Properties of Light-weight Concrete containing Bottom Ash as a part of Fine Aggregate", Proceedings of Korea Concrete Institute 2008 Fall Conference, pp. 701-704. (2008).
[쌍용양회공업(주) 기술영업부, "공기량 및 공기 포 분포가 콘크리트 성질에 미치는 영향", 쌍용기술정보서비스] SsangYong Cement Co., Ltd, "Effect of Air Volume and Air Distribution on Concrete Properties", Ssangyong Technical Information Service, pp. 1-4. (2007).
[기술표준원, 건조 시멘트 모르타르 KS L 5220] Korean Agency for Technology and Standard, "Dry ready mixed cement mortar KS L 5220", (2007).
[이승한, 한형섭, 정용욱 "괴상석탄재와 폐주물사를 혼입한 경량모르터 특성에 관한 기초적 연구"] Lee, S. H., Han, H. S. and Jung, Y. W., "A Fundamental Study on the Properties of Leightweight Mortar Mixed with Bottom ash and Waste Foundry Sand", Proceedings of Korea Concrete Institute 1997 Fall Conference, pp. 223-228. (1997).
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