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경량 기포콘크리트를 이용한 광물탄산화 연구
Study on the Mineral Carbonation from Autoclaved Lightweight Concrete (ALC) 원문보기

광물과 암석 = Korean journal of mineralogy and petrology, v.33 no.4, 2020년, pp.439 - 450  

채수천 (한국지질자원연구원) ,  이승우 (한국지질자원연구원) ,  방준환 (한국지질자원연구원) ,  송경선 (한국지질자원연구원)

초록
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온실가스의 대기 방출에 기인된 지구온난화는 범세계적인 주요 문제로 다루어지고 있으며, 이에 대한 많은 대책 중의 하나로 광물탄산화가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 다양한 조건에서 경량 기포콘크리트를 이용한 광물탄산화 실험을 수행하여 이들의 탄산화 재료로써의 가능성을 파악코자 하였다. 경량 기포콘크리트는 광물탄산화의 주요성분인 CaO의 함량이 약 27 wt.%에 달하여 탄산화를 위한 유망한 재료로 간주할 수 있다. 이 함량 모두가 광물탄산화에 참여한다는 가정 하에 계산된 CaCO3 함량은 약 40 wt.%이다. 경량 기포콘크리트로부터 광물탄산화 반응의 최적 조건은 단일상의 방해석이 형성된 고액비 0.01, 반응시간 180분이며, 그리고 단일상 여부와 무관하게 즉 방해석과 바테라이트가 공존하는 경우, 고액비 0.06, 반응시간 180분인 것으로 확인된다. 고액비 0.06이상인 경우, 방해석과 더불어 바테라이트가 공존하였으며, 이는 광물탄산화에 따라 초기에 형성된 바테라이트가 점차 방해석으로 상전이 된 데 반하여 후기에 형성된 바테라이트는 반응 종료 시까지 방해석으로 상전이 되지 못한데 원인이 있는 것으로 해석된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Global warming caused by the emission of greenhouse gases into the atmosphere is being treated as a major problem for the human life, and mineral carbonation is drawing attention as one of many countermeasures against this situation. In this study, mineral carbonation experiments using autoclaved li...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 경량 기포콘크리트로부터 광물탄산화 반응에 대한 연구를 수행하였다. 각 조건에서의 광물 탄산화의 특성을 규명하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
  • 본 연구는 경량 기포콘크리트로부터 다양한 조건 하에서의 탄 산화 반응 및 탄산염 광물의 생성 기작에 대한 해석을 포함하고 있다. 또한 생성된 탄산염 광물의 함량 변화를 통하여 효율적인 최적 탄산화 조건을 제시하고 경량 기포콘크리트의 광물탄산화 물질 재료로써의 가능성을 타진코자 하였다.
  • , 2012). 본 논문에서는 경량 기포콘크리트로 통일하여 기술코자 한다.
  • 본 논문은 경량 기포콘크리트(ALC: Autoclaved lightweight concrete)를 이용한 광물탄산화 연구로, 지난 2009년 지식경제부의 연구개발과제인 “광물 탄산 화법에 의한 CO2 고정화 기반기술연구” 자료를 근간으로 하였고 이들에 대한 새로운 개념을 도입 해석 코자 하였다. 경량 기포콘크리트는 광물 탄산화에 필요한 Ca의 함량이 높으며, 기존의 천연광물(사문석 또는 감람석) 등에 대한 광물탄산화에서 추가적으로 필요한 활성화 공정이 필요하지 않다는 점 때문에 채택되었다.
  • 2014년까지 전 세계적으로 약 3000개 이상의 생산시설이 있으며, 비강화 블록(non-reinforced blocks)으로 연간 약 4억 5천만 m 가 생산되었다(Van Boggelen, 2018). 본 연구는 경량 기포콘크리트로부터 다양한 조건 하에서의 탄 산화 반응 및 탄산염 광물의 생성 기작에 대한 해석을 포함하고 있다. 또한 생성된 탄산염 광물의 함량 변화를 통하여 효율적인 최적 탄산화 조건을 제시하고 경량 기포콘크리트의 광물탄산화 물질 재료로써의 가능성을 타진코자 하였다.
  • 자연계에 분포하고 있는 CO2 가스의 존재에 의한 경량 기포콘크리트의 탄산화 가능성을 파악하기 위하여, 상온에서 CO2 가스의 주입 없이 반응시간 만에 의존한 실험을 실시하였다. 즉 240 분 동안에 경량 기포콘크리트를 물속에 넣어 반응시킨 후, 건조하고, 이물질에 대한 X-선 회절 분석을 실시한 결과, 이미 극소량의 방해석이 형성되어 있음을 확인하였다(SEQ-0 in Fig.

가설 설정

  • 1. 광물탄산화는 온도가 주요 요인으로 작용한다. 즉 상온과 50 C에서의 CaCO3의 함량은 각각 15-24wt.
  • %였으며, 그 밖에 주요성분으로는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, 및 MgO 등이 있다. 이상적 토버모라이트, Tobermory 지방에서 산출된 토버모라이트 및 경량 기포콘크리트내에 포함된 CaO의 함량이 전량 CO2와의 반응에 의해 CaCO3로 변한다고 가정하여 계산하였을 때, 생성물 내의 CaCO3의 함량은 각각, 49.12wt.%, 47.
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