초록 ▼

o 본 연구개발은 석탄애시, 페트로애시, 철강슬래그 등의 산업부산물 및 순환골재, 레미콘회수수 등의 건설폐기물에 CO₂ 반응처리를 통한 CO₂ 저장과 동시에 개질 후 건설재료로 활용하기 위한 기술로서 크게 3가지의 연구테마로 구성되었으며, 각각 다음과 같은 연구를 진행하였음

1) CO₂를 활용한 순환골재 및 애시의 개질처리기술개발
- 액상 촉진탄산화 반응 메커니즘 정립 및 개질기술 최적화 수립
- 액상 촉진탄산화 pilot 플랜트 제작 및 현장적용 실

o 본 연구개발은 석탄애시, 페트로애시, 철강슬래그 등의 산업부산물 및 순환골재, 레미콘회수수 등의 건설폐기물에 CO₂ 반응처리를 통한 CO₂ 저장과 동시에 개질 후 건설재료로 활용하기 위한 기술로서 크게 3가지의 연구테마로 구성되었으며, 각각 다음과 같은 연구를 진행하였음

1) CO₂를 활용한 순환골재 및 애시의 개질처리기술개발
- 액상 촉진탄산화 반응 메커니즘 정립 및 개질기술 최적화 수립
- 액상 촉진탄산화 pilot 플랜트 제작 및 현장적용 실시
→ 처리능력 : 2ton/day, CO₂ 고정량 : 0.05 ton-CO₂/ton-산업부산물 이상
- 연소배가스 활용 액상 촉진탄산화 최적조건 수립 및 개질 골재 생산

2) 레미콘 회수수의 CO₂ 대량 고정화 기술개발
- CO₂ 소비량 극대화를 위한 인자 및 최적 반응조건 확립
- 레미콘 회수수 촉진탄산화 pilot 플랜트 제작 및 현정적용 실시
→ 처리능력 : 1ton/day, CO₂ 고정량 : 0.05 ton-CO₂/ton-산업부산물 이상
- 상징수 액상 촉진탄산화를 통해 생성된 탄산칼슘 및 개질된 슬러지 연속생산조건 최적화

3) 개질된 산업부산물 및 탄산칼슘의 활용기술 개발
- 탄산화 개질재료를 20% 이상 활용한 콘크리트 배합설계 지침, 콘크리트제품 생산지침 제시
- 탄산화 개질된 순환골재 및 버텀애시 활용 콘크리트, 벽돌, 블록의 품질 평가
→ 탄산화 개질재료 치환율 20% 이상 배합 후 품질평가 실시
- 탄산칼슘의 아스팔트 채움재 활용 및 평가 (마샬안정도 5kN 이상)
- 탄산화 개질재료 및 탄산칼슘을 15% 이상 활용한 고화재 개발 및 시험시공 실시
→ 탄산화 개질재료를 활용한 연약지반 처리공법 공정 및 지반개량 시공장치의 개발
→ 예비실험실시를 통한 적합성 검증과 장비의 시공능력 평가
- 탄산화 개질재료를 대량 활용할 수 있는 고화재와 이의 활용 시공장비를 반영한 시공기술개발

( 출처: 보고서 요약서 3p )

Abstract ▼

연구의 목적 및 내용
□ Purpose of research
o Development of modified aggregate produced and construction material applied by liquefied accelerated carbonation reaction of CO2

□ Contents of research
1) liquefied accelerated carbonation reaction
- Chemical-physical characteristics and leachi

연구의 목적 및 내용
□ Purpose of research
o Development of modified aggregate produced and construction material applied by liquefied accelerated carbonation reaction of CO2

□ Contents of research
1) liquefied accelerated carbonation reaction
- Chemical-physical characteristics and leaching characteristics of inorganic cation of by-product of industry (as coal ash, petroleum coke ash, steel slag and etc.) and construction wastes (as recycled aggregates, water of ready mixed concrete and etc.)
- CO2 adsorptivity of the an ammine absorbent by simulated gas
- Study on mechanisms of liquefied accelerated carbonation reaction under various conditions
- Field application experiment of liquefied accelerated carbonation pilot plant
- Continuous load of pilot plant to produce modified aggregate and calcium carbonate
- LCA of CO2 fixation
2) Application of modified aggregate and calcium carbonate
- Development of construction technique to use by-product of carbonation
- Application plan research of modified by-product of industrial
- Application to materials of secondary product of concrete, asphalt, and cement

연구개발성과
□ Results
1) liquefied accelerated carbonation reaction
- Optimum condition of inorganic cation elution (1M HCl, 4~8 hours)
- Optimum condition of ammine absorbent for CO2 adsorption (MEA 30 wt%, 38.78g of CO2 adsorption)
- CO₂ fixation of Lab-scale liquefied accelerated carbonation reaction
→ 0.5965 ton-CO₂/ton of petroleum coke ash
→ 0.11 ton-CO2/ton of water of ready mixed concrete
- Test to produce high quality calcium carbonate
- Study of mechanisms on indirect carbonation reaction by using by-product and carbonate
- CO2 fixation from gas exhaust of pilot plant
→ 0.4847 ton-CO2/ton under 2ton/day of petroleum coke ash
→ 0.137ton-CO2/ton under 1.3ton/day of water of ready mixed concrete
2) LCA of CO2 fixation
- LCA
→ 0.4759 ton-CO₂/ton under petroleum coke ash
→ 0.3208 ton-CO₂/ton under water of ready mixed concrete
3) Application of modified aggregate and calcium carbonate
- Application to construction materials of by-product and modified material from carbonation
- Produce and estimate secondary product of concrete
- construction at site of materials of by-product and modified material from carbonation

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
□ Application plan
o These results will apply to 2tons/day pilot plant of Hyundai Oil Bank Co. until 2017
o We have a plan to construct 20tons/day demo plant and develop a technique to 1,000tons/day.
o The pilot plant of carbonation of water of ready mixed concrete will be continued to operate for CO₂ capture.

□ Expectation effectiveness
o 1,500,000tons of CO2 removal by liquefied accelerated carbonation reaction of petroleum coke ash (Saving CO2 emission trading as 15 hundred million Won)
o CO2 emission reduction of 23,990,000tons by liquefied accelerated carbonation reaction of water of ready mixed concrete
o The extension of the construction technology of modified material and by-product of carbonation
o Add value of by-product of the industry and construction wastes by development of construction materials
o Certification of Green Construction Materials from secondary product of concrete and cement developed

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• Summary ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1 절 연구개발 목적 ... 10
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 16
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 20
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황 ... 23
• 제 1 절 산업부산물 및 건설폐기물 CO₂ 활용기술 ... 23
• 제 2 절 개질된 산업부산물 및 탄산칼슘의 활용기술 ... 37
• 제 3 절 국내/외 시장현황 및 전망 ... 44
• 제 4 절 결론 및 차별화방안 ... 53
• 제 3 장 연구수행내용 및 성과 ... 54
• 제 1 절 반응원료 특성분석 ... 55
• 제 2 절 무기양이온 용출특성 ... 60
• 제 3 절 액상 촉진탄산화 기초반응 ... 75
• 제 4 절 Monoethanolamine(MEA) 재이용 ... 174
• 제 5 절 광물탄산화 반응메카니즘 ... 228
• 제 6 절 Test Bed ... 262
• 제 7 절 CO₂ 저감량 평가 ... 370
• 제 8 절 개질된 산업부산물 및 탄산칼슘 활용 ... 380
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 440
• 제 5 장 연구개발성과의 활용계획 ... 446
• 제 6 장 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 451
• 제 7 장 연구개발성과의 보안등급 ... 456
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 457
• 제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 458
• 제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 460
• 제 11 장 기타 사항 ... 461
• 제 12 장 참고 문헌 ... 462
• 끝페이지 ... 465