• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.121-127
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• 2024

본 연구에서는 정유사 탈황석고의 탄산화물 대체에 따른 ALC 제조 원료 적용 가능성을 검토하였으며, ALC 제조 실험을 통한 기초 특성 평가를 수행하였다. 탈황석고 및 탄산화물의 주성분은 CaO, SO₃등으로 나타났으며, 광물탄산화 반응에 따른 강열감량 증가를 확인하였다. 탄산화물의 결정상은 CaCO₃, CaSO₄, Ca(OH)₂ 및 CaSO₄·2H₂O로 나타났다. ALC 제조 원료인 탈황석고를 탄산화물로 대체할 경우 발포 높이 및 기공 형상은 모든 시편에서 유사하게 나타났으며, 절건 비중, 압축강도 또한 유사한 것을 확인하였다. 아울러 결정상 분석 및 미세구조 관찰을 통해 모든 시편에서 ALC의 주결정상인 토버모라이트 결정 생성을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.86-91
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• 2024

본 연구에서는 국내 정유사에서 발생하는 탈황석고(DG)와 이산화탄소를 반응시켜 제조한 이산화탄소전환탄산화물(CCMs)을 시멘트 혼합재로 적용한 모르타르의 특성 분석을 실시하였다. 화학성분, 입도 분석 결과를 통해 탈황석고와 이산화탄소가 반응하여 CaCO₃ 등의 탄산화물 결정이 생성된 것을 추정할 수 있었으며, 이를 시멘트 혼합재로 활용하여 작업성, 압축강도 등의 물성과 동결융해 후 압축강도 및 촉진탄산화 깊이 측정을 실시하여 내구성 분석을 실시하였다. 실험 결과, 혼합재의 함량이 증가할수록 작업성 및 압축강도 특성이 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 동결융해 후 압축강도, 촉진 탄산화 깊이 또한 물성 측정 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 아울러 탈황석고 대비 탄산화물을 혼합할 경우 물성 및 내구성이 양호하게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 미반응 CaO 및 CaCO₃ 등 혼합재의 결정상 차이에 따른 것으로 판단되었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.47-48
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• 2023

In the domestic industrial sector, greenhouse gases emitted from the cement industry account for about 10%, with most of them generated during the cement clinker calcination process. During the calcination process, 57% of carbon dioxide is emitted from the decarbonation reaction of limestone, 30% from fuel consumption, and 13% from electricity usage. In response to these issues, the cement industry is making efforts to reduce carbon dioxide emissions by developing technologies for raw material substitution and conversion, improving process efficiency by utilizing low-carbon alternative heat sources, developing CO₂ capture and utilization technologies, and recycling waste materials. In addition, due to the limitations in purchasing and storing industrial byproducts generated from industrial facilities, many studies are underway regarding the recycling of construction waste. Therefore, this study analyzes the manufacture of calcium silicate cement (CSC), which can store carbon dioxide as carbonate minerals in industrial facilities, and aims to contribute to the development of environmentally friendly regenerated cement using construction waste.

• 청정기술
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• 제30권2호
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• pp.113-122
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소 자원화의 일환으로 실험실 규모의 직접 수성탄산화 반응기를 이용하여 소각재와 더불어 탈황 석고, 저급 생석회 및 제강슬래그 등 다양한 알칼리성 산업부산물 6종을 대상으로 이산화탄소 포집 특성을 고찰하였다. 각 시료별 용해 특성과 더불어 반응 전, 후 열중량 분석을 통해 주요 반응 구조를 확인할 수 있었고, 이를 통해 반응성 CaO 함량을 정의하였다. 실험 결과, 생석회의 포집 용량 및 효율은 각각 473 g/kg, 86.9%로 결정할 수 있었으며, 탈황석고 및 소각재 역시 각각 51.1 ~ 131.7 g/kg, 51.2 ~ 87.7% 수준으로 비교적 높게 평가할 수 있다. 이에 반해 제강슬래그의 경우 생성 및 후처리 조건의 영향으로 포집 효율은 10% 미만으로 나타났으며 탄산화 공정 적용을 위해 생산 조건에 따른 영향에 대한 최적화가 요구된다. 본 연구를 통해 소각재를 비롯하여 생석회 및 탈황석고의 이산화탄소 포집특성이 이산화탄소 포집 공정 적용에 적절한 수준으로 판단할 수 있었으며, 이산화탄소전환 탄산칼슘의 건설소재 등 자원화 기술 개발의 기초자료를 확보할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.66-72
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• 2024

본 연구에서는 탈황석고(DG)에 이산화탄소를 반응시켜 제조한 탄산화물(CCMs)을 콘크리트 2차 제품의 시멘트 대체재로서 적용 가능성을 평가하고 최적 배합비 도출을 위한 탄산화물 혼입 모르타르 및 콘크리트 시편의 기초 물성 측정을 실시하였다. 탄산화물은 다량의 CaO 및 SO₃로 이루어져 있으며, 주요 결정상은 CaSO₄·2H₂O, Ca(OH)₂, CaCO₃ 및 CaSO₄로 나타났다. 또한 입도 분석 및 폐기물공정시험기준에 따른 중금속 측정 결과 콘크리트 2차 제품의 시멘트 대체재로서 탄산화물의 적용 가능성이 확인되었다. 모르타르 및 콘크리트 공시체 제작 후 강도 거동 측정 결과 탄산화물 혼입량이 증가할수록 강도가 감소하는 경향을 나타내었으나 최적 배합인 치환 비율 10 wt.% 배합까지 대상 제품인 인터로킹 블록 및 옹벽 블록의 기준에서 요구하는 모든 조건을 만족하였다. 따라서 콘크리트 2차 제품의 시멘트 대체재로서 적용 가능성이 확인되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.181-191
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• 2024

석회석은 시멘트의 주원료로써 90% 이상을 사용하고 있으며, 고온 소성 과정에서 및 석회석의 탈탄산 반응으로 많은 양의 CO₂를 배출한다. 이에 석회석 사용량 저감을 위해 원료를 대체할 수 있는 부산물에 관한 연구들이 진행 중이다. 또한 광물 탄산화는 기체인 CO₂를 탄산염 광물로 전환하는 기술로 산업시설에서 배출되는 CO₂를 포집하여 광물로 저장 및 자원화할 수 있다. 한편, 건설폐기물은 계속적으로 증가하는 추세로, 폐콘크리트는 많은 부분을 차지하고 있다. 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄를 통해 순환골재로써 활용되고 있으나 이때 발생하는 폐콘크리트 미분말은 유효하게 재이용 되지 못하고 대부분 폐기 또는 매립되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐콘크리트를 석회석 대체재로써 활용하여 광물 탄산화 기술을 적용할 수 있는 이산화탄소 반응경화 시멘트 제조 가능성을 확인하고자 한다. 폐콘크리트 미분말 치환율 및 이산화탄소 반응 경화 시멘트의 주요 광물이 생성되는 조건인 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에 따른 광물 분석 결과, 폐콘크리트 미분말 치환율과 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 높을수록 주요 광물인 Pseudowollastonite와 Rankinite 생성량이 증가하였다. 또한 세 가지 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에서 공통적으로 폐콘크리트 미분말을 50% 치환한 경우 Gehlenite가 생성되었으며, 생성량 또한 유사하였다. 이는 콘크리트 미분말에 함유하고 있는 Al₂O₃ 성분이 CaO와 SiO₂와 반응하여 Gehlenite가 합성된 것으로 판단된다. Gehlenite의 경우 Pseudowollastonite와 Rankinite와 같이 광물 탄산화를 통해 탄산염 광물인 CaCO₃를 생성하는 산화물로써 이는 Al₂O₃가 함유된 산업부산물을 원료로 사용하는 경우 이산화탄소 반응경화 시멘트의 광물로써 활용이 가능할 것으로 기대한다.