• 한국결정성장학회지
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• 제22권3호
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• pp.158-163
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• 2012

본 연구는 석탄 잔사회의 재활용률을 높이기 위하여 잔사회 인공경량골재의 발포기구를 규명하는 것이다. 본 실험의 원료는 잔사회와 준설토이다. 인공경량골재는 10 mm 크기의 구형 성형체를 제조하고, 이를 승온소성법으로 $1200^{\circ}C$에서 $1275^{\circ}C$까지 소결하였다. 인공경량골재의 온도별, 조성별 비중 및 흡수율 등의 물성을 측정하고, 단면과 표면을 관찰하였다. 비중 곡선의 결과 잔사회 함량이 80 wt.%일 때 변곡점을 나타내었다. 잔사회 인공경량골재의 미세구조를 관찰한 결과 잔사회 함량이 80 wt.%를 넘으면 블랙코어가 없고, 자기화 발포로 균일한 미세기공이 다량으로 존재하며, 잔사회 함량이 80 wt.% 이하이면 잔사회 인공경량골재는 블랙코어가 존재하면서 매우 큰 기공이 불균일하게 존재한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.21-28
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• 2017

최근 원자력 발전소 및 LNG 탱크의 외벽을 제작하는데 있어 강판 콘크리트(steel-plate concrete, SC)와 같은 합성형 구조모듈(steel-plate concrete panel, SCP)의 사용이 증가하고 있다. SCP는 공장에서 생산 한 후 이송되므로, 이송에 드는 비용을 줄이기 위해 경량화가 필수적이다. 이때 경량골재 콘크리트를 사용해 SCP의 내부를 채워 밀도를 낮출 수 있지만, 현재 콘크리트 배합법은 콘크리트의 품질을 확보하기 위해 경량골재의 사용량이 제한되어 경량화에 한계가 있다. 본 연구에서 제안하는 프리플레이스트 경량 콘크리트 배합법은 거푸집 내 경량골재를 먼저 채운 후(pre-packing) 그라우트를 주입하는 공법으로, 콘크리트의 품질확보 및 밀도를 낮출 수 있다. 다양한 종류의 경량골재 및 그라우트 배합을 사용해 실험을 수행하였고, 밀도 $1,600kg/m^3$, 압축강도 30MPa급 프리플레이스트 경량 콘크리트 배합비를 선정하여 SCP 시편을 제작하였다. 제작된 SCP 시편의 구조성능 시험을 위해 3점 휨 실험을 수행하였다. 고유동 콘크리트를 사용해 SCP의 내부를 채운 시편과 비교해 프리플레이스트 경량 콘크리트를 사용해 제작된 SCP 시편은 비슷한 수준의 휨 저항 성능을 보였으며 밀도가 30% 이상 낮았다. 따라서 프리플레이스트 경량 콘크리트를 사용해한 SCP 제작 시, 기존의 SCP와 비슷한 수준의 구조성능을 가지며 밀도를 낮춰 이송 비용을 감축할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권3호
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• pp.133-137
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• 2007

화력발전소에서 발생하는 저회와 준설공사 시 발생하는 준설토를 효과적으로 자원화하기 위하여 인공경량골재를 만들어 경량콘크리트에 적용 가능한지 물리 화학적 분석을 진행하였다. 서울에서 20 km 서쪽에 위치해 있는 영흥도에서 발생된 저회와 준설토를 이용하여 인공경량골재를 제조하였으며, 모든 원료는 혼합 전 분쇄하여 사용되었다. 제조된 골재는 KS에 의거하여 입도시험, 표건밀도와 흡수율 시험, 안정성, 알칼리 잠재반응, 중금속 용출 시험을 진행하였다. 입도분석에서 굵은 골재는 적정 조립율 값을 나타내었고, 잔골재는 조립율의 범위를 벗어났다. 경량화 될수록 흡수율이 증가하는 사실을 알 수 있었다. 안정성 및 중금속 용출 시험 결과 무해한 것으로 판단되었으나, 알칼리 잠재 반응성 확인 결과 몇몇 조성을 제외하고 무해한 골재로 판정되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권5호
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• pp.199-204
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• 2015

본 연구에서는 잔사회와 준설토로 제조된 구형의 인공경량골재 내부에 생성되는 방사형 균열의 원인 및 그 억제 방법에 대하여 연구하였다. 인공경량골재는 잔사회와 준설토를 각각 7 : 3의 무게 비로 혼합하고 직경이 5~20 mm인 구 형태로 성형한 후 $1200^{\circ}C$에서 10분간 직화소성법으로 제조하였다. 골재 내부의 균열은 골재 지름이 작을수록 발생이 억제되었다. 또한 $SiO_2$ 분말을 첨가한 경우, 분말의 크기가 클수록 또는 첨가량이 증가할수록 방사형 균열 발생이 억제되었다. 균열이 억제된 인공경량골재의 비중은 1.3~1.6이고, 흡수율은 5~20 %의 범위를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제조된 인공경량골재는 건설 및 환경소재 등 여러 분야에 적용 가능할 것으로 보이며, 더불어 잔사회 및 준설토의 재활용율을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.116-125
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• 2009

클랭커 애쉬를 이용한 인공 경량 골재 개발을 위한 자료를 제시하기 위하여 이를 위한 실험으로 함수비, 진밀도, 액성한계, 소성한계, 마모감량, 모래당량, 체가름 시험을 진행하였다. 함수비 시험은 80 : 20의 배합이 1.4이고, 쇄석 골재만 사용한 것은 1.0으로 클링커애쉬 경량골재의 용적비가 증가하면서 함수비의 증가도 많았다. 또한, 진밀도 시험은 혼입율의 증가에 따라 점점 상승하였고, 흡수율도 증가하였다. 이는 폴리스티렌 비드의 특성상 클링커애쉬와 경량골재 사이의 공극율의 증가로 나타난 현상으로 판단된다. 모래당량과 마모감량 실험에서는 마모감량은 쇄석골재만 사용한 경우는 13.5이고 20% 혼입한 경우는 14.4로 증가하지만, 이는 경량골재의 약한 조직으로 인한 현상이라 판단된다. 이러한 실험으로 볼 때, 도로공사 시방서의 동상방지층은 모래당량 20, CBR 10으로 만족하도록 규정하고 있어 본 실험은 전 배합에서 모두 품질기준에 만족하는 결과를 보였다. 현재 클링커 애쉬는 단순 매립용 골재나, 매립으로 폐기하는 현실정에서 골재로 활용할 수 있게 됨으로써 천연골재의 부족이나 자원의 낭비를 해소할 수 있을 것으로 파악된다. 기존의 자갈보다 단열효과가 뛰어나고, 가벼우며, 단단한 경량골재를 사용함으로써 재활용이 활발할 것으로 예상된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.211-216
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• 2008

화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재(Coal bottom ash)를 준설토(Dredged soil) 및 적점토(Clay)와 혼합하여 조립기(Pelletizer)로 성형 후, 이를 로타리 킬른에서 $1125^{\circ}C$에서 소성하여 인공경량골재를 제조였다. 제조된 인공경량골재에 대한 중금속 용출 실험(TCLP) 결과, 폐기물 관리법 시행규칙의 중금속 검출량 기준치 이하로 나타났다. 바닥재가 60$\sim$70 wt% 첨가된 인공경량골재는 부피비중 1.45$\sim$1.49, 흡수율 17.2$\sim$18.5%의 값을 나타냈으며, 골재충격시험결과 건조 상태와 표건 상태의 충격값이 각각 27.4$\pm$1.3 및 23.4$\pm$2.6%를 나타내었다. 인공경량골재를 이용하여 제조된 콘크리트 공시체의 28일 압축강도는 첨가된 골재종류에 따라 $22.7\sim27.8 N/mm^2$ 이었다. 바닥재가 60 및 70% 첨가된 골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프 값은 각각 7.9와 14.3 cm를 나타내었고, 단위용적질량은 골재조성에 상관없이 $1.84 ton/m^3$ 이하를 나타내어 토목 건축공사 표준시방서에 제시된 경량콘크리트 특성을 만족하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.751-757
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• 2004

화력 발전소에서 발생하는 석탄회(fly ash, bottom ash)를 안정적으로 재활용하기 위하여 알칼리 활성화된 석탄회 경화체 및 인공경량골재를 제조하였으며, 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재의 콘크리트 적용을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 따라서, 알칼리 활성화된 석탄회 경화체의 최적 배합비, 알칼리 활성화 석탄회 경화체와 인공경량골재의 기본적 특성, 역학적 특성과 환경안전성, 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재를 사용한 콘크리트의 역학적 특성과 동결음해저항성을 파악하였다 실험결과 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재를 제조하기 위한 경화체의 최적 배합비는 시멘트 $10\%$, Water glass $15\%$, NaOH $10\%$, $MnO_2\;5\%$였으며, 혼합물을 $50^{\circ}C$ 항온습윤양생 24k후 상온 공기중 양생을하여, 7일 압축강도 36.4MPa를 얻을 수 있었다. 제조된 골재의 폴리머 함침 결과 $10\%$ 파쇄강도를 $150\%$ 향상시킬 수 있었으며, 콘크리트용 굵은 골재로의 활용 가능성을 파악할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권9호
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• pp.811-816
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• 2001

본 연구에서는 소각재와 첨가제가 인공 골재의 용융상 형성 및 경량화에 미치는 영향과 인공 경량골재의 발포기구에 관하여 연구하였다. 인공 경량 골재 실험은 점토를 주원료로 하였으며 소각재는 0∼30wt%를 첨가하였고, 첨가재는 $Na_2CO_3,\;CaCo_3,\;K_2CO_3,\;MgCO_3$와 소량의 폐오일을 사용하였다. 점토/소각재/첨가재계 인공 경량골재 실험 결과 $CaCO_3와\;MgCO_3$ 첨가는 용융상 형성을 촉진하였으며, $Na_2CO_3$는 용융상 형성뿐만 아니라 골재의 경량화에 영향을 주었다. 폐오일을 첨가제로 사용한 결과 0.5wt% 이상 첨가시 골재의 경량화에 영향을 주었다. 소각재는 첨가량이 증가할수록 골재의 용융상 형성이 증가하였으나, 소각재 10wt%, 폐오일 2wt%, 1200$^{\circ}$C 소성조건이 인공 골재의 발포 및 용융상 형성과 함께 급격한 가스발포에 의한 부피 팽창이 일어나며, 최종적으로 표면 및 내부에 치밀한 소결상이 형성되는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.373-384
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• 2009

다공성 경량골재의 사전흡수수에 따른 콘크리트 수축 저감 효과의 정량적 평가와 부등수축해석모델 상수 제공을 위한 첫번째 단계로서, 수분이동모델을 설정하고 이에 따른 수분이동 특성상수인 유효수분확산계수, 수분용량, 습도공급도, 습도소모도를 물-결합재비, 골재 종류를 변수로 하여 측정하였다. 콘크리트 내, 외부 습도차에 의한 정상상태에서의 유효수분확산계수는 물-결합재비가 낮을수록 낮은 값을 나타내었으며 동일한 물-결합재비인 경우 일반골재를 사용한 배합이 경량골재를 사용한 배합보다 낮은 유효수분확산계수값을 나타내었다. 콘크리트 내 수분의 저장 능력 즉, 수분용량을 산정하기 위해 9가지 습도에서 콘크리트의 수분량을 측정하였으며 경량골재를 사용한 배합이 일반골재를 사용한 배합보다 모든 습도조건에서 수분량이 크게 나타났다. 일반 대기환경 습도 50% 이상 조건에서 적용할 수 있는 경량골재의 습도공급도를 측정하여 정량화 하였으며, 경량골재에서의 수분 방출량은 주변 습도에 반비례하고 시간에 비례하는 뚜렷한 경향을 나타내는 지수함수의 형태로 설정하였다. 시멘트 수화 자기건조에 의한 수분의 내부소모에 따른 콘크리트 내 습도소모도를 측정하였으며, 측정결과 물-결합재비 0.3의 경우 7~10일 이내의 초기재령에서 약 10% 내외의 급격한 습도감소를 나타내었으며 물-결합재비 0.4, 0.5의 경우 완만한 형태로 약 5%, 1% 내외의 습도 감소를 나타내었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.11-20
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• 2009

천연골재 고갈과 환경파괴문제 해결을 위한 방안과 경량콘크리트의 구조물 적용 실용화를 위해 폐기물 활용 인공경량골재를 이용하여 경량콘크리트를 제조하고, 물-결합재비에 따른 기본 물성을 평가하였다. 연구과 경량골재의 사전 흡수수 관리를 위한 방안을 제시하였으며, 굳지 않은 콘크리트의 특성은 경량골재를 사전 흡수하여 적용할 경우 물-결합재비에 관계없이 일반콘크리트와 유사한 방법으로 제어할 수 있는 것으로 나타났다. 경량콘크리트의 경화 후 단위용적질량은 물-결합재비, 건조 조건, 철근고려에 따라 1,668${\sim}$1,998 $kg/m^3$의 범위로서 일반콘크리트에 비해 14.6${\sim}$21.0% 의 감소를 나타내었다. 경량골재 사전 흡수수는 물-결합재비에 따라 상이한 증발수량을 나타내었으며, 물-결합재비가 낮을수록 노건조 증발수가 커져 내부양생수로서의 역할 가능성이 증가할 것으로 생각된다. 동일 물-시멘트비에서 경량콘크리트는 일반콘크리트에 비하여 골재의 강도차이로 인해 낮은 강도를 나타내며, 기건 양생 시 일반콘크리트의 경우 물-시멘트비 0.3은 물-시멘트비 0.4, 0.5에 비해 강도 증진 효과가 감소하지만, 경량콘크리트의 경우 물-결합재비가 낮을수록 강도 증진 효과가 증가하는 것으로 나타났다.