Abstract
EPS (expanded polystyrene) is one of the most used building materials for insulation that is favored by its excellent heat insulation, economical efficiency and lightweight characteristics. However, EPS is vulnerable to the fire and producing large amount of toxic gases in case of fire. Therefore, ultra-lightweight geopolymer which can replace EPS is fabricated by using IGCC (integrated gasification combined cycle) fused slag and Si sludge as raw materials and the possibility of replacement on ultra-lightweight geopolymer for EPS as an insulation building material was evaluated in this study. Ultra-lightweight geopolymer can be fabricated with the pulverized IGCC fused slag having low carbon content and density, compressive strength, thermal conductivity were $0.064g/cm^3$, 0.04 MPa, and 0.072 W/mK, respectively. The thermal conductivity of ultra-lightweight geopolymer is 1.5~2.0 times higher than that of EPS suggested in the KS M 3808; however, the thermal conductivity value of geopolymer is meaningful and competitive to that of EPS in the market. Therefore, ultralightweight geopolymer can be applicable to the building material for thermal insulation purpose and have an enough possibility to replace EPS in the future because it is not only much safer than EPS in case of fire but also it can be fabricate by using waste materials from the industry.
EPS 단열재는 우수한 단열성능과 경제성, 초경량 등의 장점으로 각광받고 있는 건축재이다. 하지만 EPS 단열재는 가연성 물질로서 화재 시 연소되기 쉽고, 유해가스를 방출시킴으로써 대규모 인명피해를 유발 시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 산업부산물인 IGCC fused slag 및 Si sludge를 활용하여 초경량 지오폴리머를 제작하고, EPS 단열재의 대체 가능성에 대해 확인하고자 하였다. 그 결과, 조분쇄 상태의 탄소 함량이 적은 IGCC fused slag를 이용하였을 경우 0.04 MPa, $0.064g/cm^3$의 압축강도 및 밀도를 갖는 초경량 지오폴리머를 제작할 수 있었고, 이때의 열전도율은 0.072 W/mK을 나타내었다. 이는 KS M 3808에서 제시하는 EPS 열전도율 값의 1.5~2배 정도의 높은 물성이지만 시중에서 판매하는 EPS 단열재와 큰 차이가 없으며 보통 매립되는 산업 부산물을 재활용한다는 점과 세라믹 재료 특성상 화재시에도 고온에서 버틸 수 있다는 큰 장점이 있기 때문에 화재시 쉽게 발화되어 다량의 유독가스를 방출시키는 EPS 단열재의 단점을 해결할 수 있는 차세대 단열재로서의 가능성은 충분하다고 판단되었다.
