[논문]도시생활쓰레기 소각재를 이용한 인공경량재의 품질특성

김진영; 김대용; 정연화; 정인철; 김재홍; 김정권; 성낙창

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김진영 (동아대학교 환경공학과) , 김대용 (동아대학교 환경공학과) , 정연화 (부산광역시 환경시설공단) , 정인철 (부산광역시 환경시설공단) , 김재홍 (한국화학시험연구원) , 김정권 (동의대학교 환경공학과) , 성낙창 (동아대학교 환경공학과)

28 kHz 주파수, 조사강도 70 W/L, pH 7로 조정, 조사시간 5 min으로 전처리된 비산재를 사용하여 인공경량골재의 시편을 제조하여 압축강도, 흡수율, 단위용적중량을 분석하였다. 분석 결과 압축강도는 평균 18 MPa 이상으로 측정되어 기준인 18 MPa를 만족하였으며, 흡수율은 국내 기준은 없지만 일본의 기준인 12% 이하보다 매우 높은 흡수율을 나타내었다. 단위용적중량은 기준(1650 kgf/m$^3$ 이하)에는 만족하지만 비교적 낮은 값을 보였으며, 중금속 용출시험결과 측정항목에서 매우 저농도로 나타나 환경상 위해성은 매우 미미할 것이라 판단된다.

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문제 정의

본 연구는 환경적. 경제적으로 문제가 되고 있는 비산재를 초음파 조사를 통해 안정화 /무해화하고 소각재의 자원화를 위하여 바닥재와 초음파 전처리한 비산재에 시멘트를 첨가하여 인공경량골재를 제조한 후 골재의 품질 특성과 환경 안전성을 파악하여 소각재를 보다 안전하고 친환경적으로 처리하고자 하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

28 kHz 주파수, 조사 강도 70 W/L, pH 1로 조정, 조사시간 5 min으로 전처리된 비산재를 사용하여 인공경량 골재의 시편을 제조하여 압축 강도, 흡수율, 단위용적 중량을 분석하였다. 분석 결과 압축 강도는 평균 18 MPa 이상으로 측정되어 기준인 18 MPa를 만족하였으며, 흡수율은 국내 기준은 없지만 일본의 기준인 12% 이하보다 매우 높은 흡수율을 나타내었다.
본 실험에서 초음파 전 처리된 비산 재와 바닥재를 결합제와 혼합하여 동일한 중량의 시료를 압축기에 넣고 성형압력(1.0, 2.0 ton)을 변화시키면서 시편을 제조하였다. 결합제는 국내 H사의 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하였다.
제조된 인공경량골재 시편의 단위 용적 질량 및 흡수율은 KS F 2534와 KS F 2503에 따라 시험하였다. 제조된 골재 내부에 중금속 성분들의 안정화 여부를 평가하기 위해 골재의 입경을 0.5~5 mm로 분쇄하여 pH 5.8~6.3인 용매와 1 : 10의 비율로 혼합한 후 상온 상압 하에서 진폭이 4~5 cm인교반기를 사용하여 200회/분으로 6시간 연속 교반한 후 여과하여 그 여액 중의 중금속의 함량을 ICP 및 AA기기 등을 이용하여 분석함으로써 각각 중금속량의 허용기준치와 비교하여 그 안정성을 평가하는 것이다.
채취된 바닥재는 105~110℃에서 24시간 건조하고 2.36 mm의 mesh를 통과한 ash를 사용하였고 비산재는 24시간 건조한 후 28 kHz 주파수, 조사 강도 70 W/L, pH 7로 조정, 조사시간 5 min으로 전 처리된 비산재를 이용하였다.

대상 데이터

0 ton)을 변화시키면서 시편을 제조하였다. 결합제는 국내 H사의 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하였다. 시편 제조 시 초음파 전처리된 비산 재와 바닥재의 혼합비율과 결합제의 첨가율을 Table 1에 나타내고 있으며, 압축강도, 소성온도, 소성시간 등의 성형조건을 Table 2에 나타내고 있다.
본 실험에 사용된 소각재는 P시 A 소각처리시설에서 발생하는 바닥재와 비산재를 이용하였다. 채취된 바닥재는 105~110℃에서 24시간 건조하고 2.

이론/모형

Korea)을 이용하여 KS F 2405에 따라 측정하였다. 제조된 인공경량골재 시편의 단위 용적 질량 및 흡수율은 KS F 2534와 KS F 2503에 따라 시험하였다. 제조된 골재 내부에 중금속 성분들의 안정화 여부를 평가하기 위해 골재의 입경을 0.
제조된 인공경량골재 시편의 최대하중 및 압축강도는 UTM(Model L1T2100A, Labtron Co., Ltd. Korea)을 이용하여 KS F 2405에 따라 측정하였다. 제조된 인공경량골재 시편의 단위 용적 질량 및 흡수율은 KS F 2534와 KS F 2503에 따라 시험하였다.

성능/효과

분석 결과 압축 강도는 평균 18 MPa 이상으로 측정되어 기준인 18 MPa를 만족하였으며, 흡수율은 국내 기준은 없지만 일본의 기준인 12% 이하보다 매우 높은 흡수율을 나타내었다. 단위용적 중량은 기준(1650 kgf/m! 이하)에는 만족하지만 비교적 낮은 값을 보였으며, 중금속 용출시험 결과 즉 정항목에서 매우 저농도로 나타나 환경상위해성은 매우 미미할 것이라 판단된다.
1과 Table 4는 Table 3의 조건으로 제조된 인공경량골재 시편을 각각 3개씩 압축강도를 UTM(Universal Testing Machine)으로 분석한 결과이다. 본 실험의 경우 FBO₃에서 평균 압축강도가 가장 높은 23.36 MPa로 나타났다.
3 kgf/mt으로 나타났다. 본 연구에서의 단위용적 중량 측정결과 국내 인공경량골재 기준에 만족하지만 비교적 낮은 단위용적 중량을 나타내었다. Fig.
분석 결과 압축 강도는 평균 18 MPa 이상으로 측정되어 기준인 18 MPa를 만족하였으며, 흡수율은 국내 기준은 없지만 일본의 기준인 12% 이하보다 매우 높은 흡수율을 나타내었다. 단위용적 중량은 기준(1650 kgf/m! 이하)에는 만족하지만 비교적 낮은 값을 보였으며, 중금속 용출시험 결과 즉 정항목에서 매우 저농도로 나타나 환경상위해성은 매우 미미할 것이라 판단된다.
3은 인공경량골재의 단위 용적중량을 측정한 결과이다. 인공경량골재 시편의 단위 용적 중량 측정결과 FBC-1- 6까지 각각 676.0, 759.8, 701.4, 849.3, 814.1, 849.3 kgf/mt으로 나타났다. 본 연구에서의 단위용적 중량 측정결과 국내 인공경량골재 기준에 만족하지만 비교적 낮은 단위용적 중량을 나타내었다.
2는 인공경량골재의 흡수율을 측정한 결과를 나타낸 그림이다. 인공경량골재 시편의 흡수율을 측정한 결과 FBC-1 ~6까지 각각 35.0, 32.5, 36.5, 24.3, 28.0, 26.0%로 나타나 바닥재의 함유량이 증가할수록 흡수율을 감소하고 있으며, 또한 성형강도가 l.Oton일때에비해 2.
인공경량골재의 압축강도 기준은 18 MPa인데, 본 실험에서는 평균 압축강도는 기준에 만족하고 있으나 FBC-2, 4, 5, 6에서 한 개의 시료가 기준강도에 미치지 못하는 강도를 나타났으나, 대체적으로 소각재를 활용한 인공경량골재를 제조가 가능할 것으로 판단된다.

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