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석탄재의 콘크리트 활용에 따른 중금속 함량변화 연구
A Study on Changes in Heavy Metal Contents in Concrete Prepared Using Coal Ashes 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.4, 2018년, pp.371 - 379  

이진원 (군산대학교 환경공학과) ,  최승현 (군산대학교 환경공학과) ,  김강주 (군산대학교 환경공학과) ,  김석휘 (고등기술연구원) ,  문보경 (한국서부발전(주))

초록
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많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In many countries, recycling coal ashes as backfill materials for subsided lands, abandoned mine tunnels, and road pipeline constructions by making low-strength concretes with minimal amounts of cement is frequently considered for massive treatment of coal ashes. This study investigates the variatio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이로 인하여 본 연구에서 제작한 공시체는 모두 토양오염우려기준 1지역기준치에 크게 미치지 못하였다. 국내에서 발생되는 시멘트, 비산재, 매립재 등의 중금속농도가 본 연구에 사용한 재료들과 비슷한 상황이라면, 본 연구의 결과는 석탄재로 저강토 콘크리트를 만들어 도로뒷채움재나 광산의 폐갱도충진재로 활용하고 그대로 토양화시키는 것도 가능한 방법임을 지시하는 것이다
  • 국내에서는 고형 폐기물의 경우, 환경부가 마련한 폐기물공정시험기준에 따라 pH를 중성으로 조정한 증류수를 이용한 용출법으로 분석하도록 하고 있다(환경부, 제2016-196호). 그러나, 콘크리트를 갱도매립재나 도로 뒷채움재로 사용하면, 종국에는 그대로 토양화되는 상황이 흔하게 발생될 수밖에 없으며, 본 연구는 이와 같은 상황을 대비하기 위한 것이라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 제작한 콘크리트의 중금속함량을 토양오염공정시험기준(환경부, 제2013-113호)을 이용하여 분석하고, 토양오염기준과 비교하였다.
  • 본 연구를 위하여 콘크리트 재료(포틀랜드 시멘트, 모래, 매립재, 비산재)들을 다양하게 혼합하여 실험용 콘크리트 공시체를 제작하였다. 본 연구에서는 비산재를 시멘트 대용으로 사용하고 매립재를 골재대용으로 사용함에 따른 콘크리트내 중금속함량 변화를 검토하였다. 본 연구에서는 채움재로 사용된 콘크리트를 그대로 토양화시키는 것을 생각하였기 때문에 공시체에 대한 중금속 분석은 토양오염공정시험법을 따랐으며, 이를 위하여 0.
  • 본 연구에서는 석탄재를 도로관로 또는 폐갱도 뒤채움재용 저강도콘크리트로 재활용함에 따른 환경적 영향을 평가, 고찰하였다. 석탄재를 아무런 처리 없이 그대로 뒤채움재로 활용한다고 하였을 때, 상하수도관의 누수 또는 지하수로 인하여 침식되는 것을 방지하기 위하여 소량의 시멘트를 첨가하여 저강도 콘크리트를 제작, 사용하는 방안을 생각하였고, 그에 따라, 콘크리트 내 중금속함량 변화를 조사하였다.
  • 그러나, 석탄재를 소량의 시멘트와 섞어 갱도를 채워준다면 지하수에 의한 침식을 막아줄 뿐 아니라, 어느 정도의 강도도 확보되어 갱도의 매몰방지에도 도움이 될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이처럼 석탄재를 소량의 시멘트와 섞어 저강도 콘크리트제조에 사용함에 따라 콘크리트 내 중금속의 함량이 어떻게 변화되는지를 고찰하였다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄재의 대규모 처리방안은? 많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다.
석탄재 전량 재활용을 하기 어려운 이유는? , 2017). 그러나, 석탄재, 특히, 비산재에는 일부 중금속을 포함하고 있는 것으로 알려져 있으며(Eary et al., 1990; Kim et al., 2009, 2010, 2017), 이로 인하여 석탄재 재활용에 장애가 되고 있다
화력발전소에서 석탄연소의 부산물로 발생되는 석탄재는 어떻게 구분되는가? 화력발전소에서 석탄연소의 부산물로 발생되는 석탄재는 전기집진장치로 집진되는 비산재(fly ash)와 연소로의 바닥으로 낙하하여 포집되는 바닥재(bottom ash)로 구분된다. 재활용되지 않는 비산재는 분쇄된 바닥재와 함께 물에 혼합되어 관을 통하여 ash pond라고 하는 저수지로 이송, 매립된다.
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