• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.9-15
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• 2023

시멘트는 대표적인 이산화 탄소 배출 산업이다. 에너지 소비와 CO₂ 배출 저감을 위해 제조 공정 개선 및 대체 재료의 사용확대가 필요하다. 따라서 본 연구는 CO₂ 흡착형 재료인 CAF을 저온 소성하여 시멘트에 적용하여 시멘트 수화의 기본 특성을 확인하였다. 합성 CAF의 수화 생성물에 대한 결정상 분석과 공극 분포, 그리고 구조 이미지를 확인하고, 압축강도를 측정하였다. SCAF는 치환율은 10, 20, 100 %으로 하였으며, 치환율의 증가에 따라 압축강도는 저하되는 경향을 보인다. 또한, SCAF 치환율 100%인 경우, 초기 재령의 수화 생성물은 calcium aluminum oxide hydrate (Ca₃Al₂O₆·xH₂O)와 calcium iron hydroxide (Ca₃Fe(OH)₁₂)이며, 치환율 10, 20 %에서는 일반적인 시멘트 수화물 외에 CAF 화합물인 Brownmillerite가 관찰되었다. 또한, 공극율은 치환율의 증가에 따라 공극 크기가 크고 공극율이 높았다. 본 연구 결과 저온 소성으로 제조된 CAF는 CO₂ 흡착형 재료로 활용을 위해 단독 사용 및 일반 양생은 어려울 것으로 보인다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.80-87
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• 2011

본 연구는 콘크리트에 사용되는 시멘트를 대체할 수 있는 혼화재에 관한 것으로 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 석회석 미분말 등을 결합재로 하여 일반 포틀랜드시멘트에 비하여 이산화탄소 배출량이 적은 결합재이다. 또한 기존 고로슬래그 미분말의 보통 포틀랜드 시멘트 치환시 발생되는 초기강도 저하현상 및 한랭기 및 동절기 저온 환경에서 발생하는 강도 저하 현상을 개선한 탄소배출 저감형 결합재이다. 보통포틀랜드 시멘트와 비교하여 양생 재령에 상관없이 동등 이상의 강도 발현이 가능하므로 계절별 기후에 상관없이 현장에 적용할 수 있으며, 경제성 측면에서도 보통포틀랜드시멘트보다 저렴하여 이점이 있다. 또한 이산화탄소 배출량을 비교하였을 때 EM은 보통포틀랜드시멘트에 비하여 약 38%, EM를 사용한 콘크리트의 경우 약 8%의 저감효과가 있는 것으로 확인되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.114-121
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• 2010

포틀랜드 시멘트 제조 시 다량의 이산화탄소를 배출함으로써 많은 문제가 발생하고 있다. 그리고 화력발전소 및 제철소의 산업부산물인 플라이애쉬 및 고로슬래그 미분말은 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트로 일부 재활용되고 있으나, 42% 정도를 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 결합재로 플라이애시 또는 고로슬래그 미분말을 단독으로 사용한 연구는 많으나, 이들 결합재의 혼합사용에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말을 혼합한 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 결합재의 혼합비율 및 양생온도가 알칼리 활성 모르터의 시공성, 압축강도 등 특성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말의 혼합비는 시공성 및 강도에 큰 영향을 주지만, 양생온도는 비교적 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말을 50%씩 혼합하고, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용할 경우에는 $20^{\circ}C$의 상온양생에서도 재령 28일에서 압축강도 65 MPa의 알칼리 활성 모르터를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.257-262
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• 2015

현재 전 세계적으로 지구온난화의 주범인 $CO_2$ 저감을 위한 노력을 하고 있으며, 산업발전에 필요한 화력발전 등에서 발생한 부산물을 재활용하는 방안이 시급하다. 따라서 본 연구는 산업부산물인 비산재와 폐기물 슬래그를 이용하여 모르타르 경화체를 제작하였으며 알칼리 활성화제 첨가에 따른 물성을 비교하기 위해 비교적 낮은 농도인 3 M의 NaOH solution을 사용하였고, 이 경화체에 초임계 이산화탄소 조건($40^{\circ}C$, $80kgf/cm^2$ pressure, 60 min)에서 탄산화를 통하여 $CO_2$를 경화 체내에 안정적으로 고정화 시켜 이에 따른 물성을 평가하였다. 탄산화 인자인 CaO의 함량이 많을수록 탄산화율은 높게 나타났으며, 탄산화 후 무게변화율이 최대 약 12 % 증가하였다. 탄산화 후 압축강도는 전과 비슷한 수준이었으며, 이를 통해 탄산화를 통해 $CO_2$를 안정하게 고정화시킨 친환경 소재에 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 탄산화 반응 후에 생성되는 $H_2O$로 인해 추가적인 양생을 통해 장기적인 관점에서 탄산화를 통해 물성향상 또한 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.267-275
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• 2018

본 연구는 미얀마 바간(Bagan)지역 전통 건축물의 벽체 보수에 사용되는 소석회에 대한 광물학적 특성을 분석하고 바간 지역 문화재 수리 현장과 동일한 방법으로 제조한 석회 플라스터의 물리적 특성을 파악하였다. 미얀마 소석회의 X-선 회절 분석과 열분석 결과 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$)와 수활석($Mg(OH)_2$)이 주구성광물로 검출되었으며, 이를 통해 석회의 원석으로 백운석($CaMg(CO_3)_2$) 광물의 함량이 높은 탄산염 암석이 사용됐을 것으로 추정된다. 주사전자현미경 분석 결과 미얀마 소석회는 $0.5{\mu}m$ 이상의 불규칙한 형상을 가진 결정들과 소량의 $0.1{\mu}m$ 크기의 판상형 결정들이 응집되어 있고 전체적으로 매끄러운 조직 형태를 관찰할 수 있었는데, 국내에서 건식 소화시킨 소석회와 비교했을 때 결정의 크기나 균일도가 다른 것은 소석회 간 구성광물의 차이와 미얀마 특유의 전통 습식 소화방법에 의한 영향으로 판단된다. 28일 동안 양생한 미얀마 석회 플라스터의 압축강도 값은 평균 $1.13N/mm^2$이며, bale (Aegle marmelos) 열매의 물 추출액을 첨가한 플라스터 시편의 압축강도 값은 평균 $1.03N/mm^2$로 측정되었다. 석회는 장기간 탄산화 과정을 거쳐 강도가 발현되는 기경성 재료이므로 향후 28일 이상 장기 양생을 통해 양생기간별 물리적 특성의 변화 양상을 파악할 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.449-458
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• 2006

시멘트는 전 세계적으로 사회기반 시설구조물의 주 건설 재료로서 경제 발전의 원동력이 되어 왔다. 그러나 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 또한 $CO_2$를 배출로 인한 온난화 현상 및 환경문제가 심각하다. 따라서, 본 연구에서는 시멘트를 사용하지 않은 21세기형 chemically bonded concrete를 연구하기 위해, 국내 fly ash를 재활용하여, 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르 공시체를 제조하고, 시멘트 대체 건설재료로써 강도 발현 특성 분석, X-ray 회절분석(XRD), SEM 촬영을 통해 알칼리 활성제의 종류, 재령, 양생온도와의 상호관계와 반응 생성물의 강도 발현 메커니즘을 구명하였다. 실험 결과 알카리 활성제로 NaOH와 물유리를 사용한 시험체가 강도가 가장 높았으며, 초기의 높은 양생 온도는 조기에 fly ash의 반응을 활성화시켜 높은 강도 발현에 유리한 것으로 나타났다. 또한 XRD와 SEM 분석을 통해 주요한 반응생성물은 $Na_6-(AlO_2)_6-(SiO_2)_{10}-12H_2O$ 형태의 zeolite이며 그 밖의 칼슘실리케이트와 유사한 수화생성물로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.641-649
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• 2015

본 연구는 선행연구에서 도출한 다량의 광물질 혼화재를 사용한 고강도 콘크리트(HVMAC)의 내구성을 3성분계 콘크리트(TBC)와 시멘트만 사용한 콘크리트(NC)에 대해서 비교 평가하고자 하였다. 내구성 평가 종류는 염화물 침투 저항성, 동결융해 저항성, 두가지 전처리 조건으로 비교 평가한 탄산화 저항성, 5% 황산($H_2SO_4$), 10% 황산나트륨($Na_2SO_4$) 및 10% 황산마그네슘($MgSO_4$) 용액을 선정하여 황산 및 황산염 저항성 평가를 수행하였다. HVMAC는 모든 재령에서 우수한 염화물 침투 저항성을 나타내었고, 동결융해에 대한 내구성 지수가 100%에 가까운 우수한 결과를 나타내었다. 탄산화 저항성 평가 결과, HVMAC가 TBC보다 저감효과가 있었으며, 양생기간을 증가시켰을 때 콘크리트 내부조직을 치밀하게 만들어 탄산화 저항성을 향상시켰다. 황산 및 황산염 저항성 평가에서 HVMAC가 가장 우수한 것으로 나타났다. 다량의 혼화재 적용에 따른 수산화칼슘 생성량과 $C_3A$가 적어 황산 및 황산염에 의한 열화가 저감된 효과로 강도 감소 및 질량 변화가 작게 나타난 것으로 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권4호
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• pp.372-386
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• 2018

뒷채움한 작업장의 공기질은 채움재의 양생기간 및 이후에 걸쳐 현저히 악화된다. 복합탄산염 기반의 채움재로 뒷채움한 채굴적으로부터 장기간에 걸친 NH3 및 CO2의 유출은 작업공간 내부에서 뿐만 아니라 지표상에서도 관찰된다. 가행광산에서는 가스의 유출은 작업환경을 급격히 악화시키므로 오염된 공간을 희석 시키기 위한 충분한 양의 통기량의 공급, 그리고 유해 가스 유출과 확산을 제어하기 위한 통기방안의 연구가 필요하다. 본 연구는 채움공간내 가스제어를 위한 압력균형 통기기술의 적용성 연구를 목적으로 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.87-93
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• 2013

최근 콘크리트 산업은 $CO_2$ 가스 배출 저감을 목적으로 플라이애시 및 고로슬래그 미분말 등의 혼화재 사용량이 증가되고 있다. 그러나 국내의 경우 구조설계기준에서 사용되고 있는 강도 발현 예측 모델은 시멘트 종류 및 양생방법에 따른 상수값 ${\beta}_{sc}$를 포틀랜드시멘트에 관해서만 규정함에 따라 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 혼합 사용한 콘크리트의 시간에 따른 강도 발현 특성을 반영하지 못하는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 플라이애시 및 고로스래그 미분말을 혼합한 보통강도 및 고강도 영역의 콘크리트의 시간에 따른 강도를 평가하였으며, 혼화재 종류 및 혼합률에 따른 콘크리트 강도발현 상수 ${\beta}_{sc}$ 값을 제안하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2015

본 연구에서는 현장잔토를 활용할 수 있고 다짐이 불필요하여 관로공사에 유용한 경량기포혼합토를 지중매설관의 뒷채움재로 이용할 경우 관로의 거동을 조사하기 위하여 시험시공을 실시하고 계측결과를 분석하였다. 동시에 동일한 조건의 새만금 준설토사 뒷채움 시공결과와 비교하였다. 연직토압의 경우 경량기포혼합토 뒷채움 시 준설토사 대비 초기 슬러리 상태에서 25.6% 가량 저감되었고 양생 후에는 준설토사 토압의 10% 이내에 불과하였다. 준설토사 뒷채움 시에는 경량기포혼합토 대비 수평토압의 경우 3.6배 이상, 연직 및 수평변위는 각각 3.2배와 2.6배 가량의 차이를 나타내어 경량기포혼합토의 토압 및 변위저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. 매설관 상반부에서 측정된 응력의 경우 토사 뒷채움 시 대체로 압축응력이 발생한 반면, 경량기포혼합토를 타설한 경우 초기 슬러리 상태에서 발생한 부력으로 인하여 고정된 양단부를 지점으로 부(-)의 모멘트가 발생함으로써 상반부에 인장응력이 발생하는 결과를 얻었다. 결론적으로, 새만금에서 준설된 토사를 이용한 경량기포혼합토는 인근 개발지에서 매설관 뒷채움재로 활용하는데 있어 준설토사와 비교하여 매우 우수한 재료이나 타설 시 부력에 대한 대책이 필요하다.