• 한국건축시공학회지
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• 제18권1호
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• pp.25-31
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• 2018

본 연구는 순환유동층보일러(CFBC)에서 발생되는 바닥재와 비산재를 활용한 저강도 고유동 채움재를 개발하였다. CFBC비산재(CFBC-F) 와 CFBC바닥재(CFBC-B)는 불규칙한 입자 형상을 가지고 있는 것과 유해성 분석결과 환경적으로 안정한 것을 확인하였다. CFBC-F가 첨가될 경우 단위수량이 증가하였다. 길이변화율은 기건양생 조건에서는 -0.05~-0.50% 범위의 수축이 발생하였으며, 밀봉양생 조건에서는 0.1~0.6%의 범위의 팽창이 발생하였다. 압축강도는 밀봉양생 조건에서는 장기적으로 수화반응을 진행할 수 있는 충분한 수분이 남아 있어 기건양생 조건 대비 압축강도가 증가 하는 것을 확인하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 저강도 고유동 채움재 개발 및 CFBC 석탄재 활용에 있어 도움이 될 것이라 생각된다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권1호
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• pp.53-61
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• 2020

본 연구는 시멘트 대비 산업부산물을 90% 이상 대체한 친환경 결합재를 이용하여 저강도·고유동을 갖는 지반보수용 기포콘크리트 소재를 개발하기 위한 연구로서, 산업부산물을 다량 활용시 발생하는 기포콘크리트의 초기 침하율 및 체적변화를 개선하기 위하여 CSA(Calcium sulfo aluminate)를 소량 대체하여 기초특성을 평가하였다. 기포콘크리트용 친환경 결합재 대비 CSA의 대체율은 2.5, 5, 10%로, 굳지않은 특성, 경화특성, 공극구조 및 수화물을 분석하였다. 실험결과 친환경 결합재 사용시의 높은 침하깊이를 CSA 2.5% 사용만으로도 개선할 수 있었으며, 그로인해 경화 후에도 타설된 시험체의 상중하의 중량편차도 개선되었다. CSA 첨가에 따라 공극구조도 작고 균일한 사이즈의 독립기포 형성에 기여하였으며, 초기강도는 개선되었다. 그러나 CSA의 혼입률의 증가에 따라 장기강도는 감소하였으나, 5% 이하를 사용할 경우 목표강도를 만족하였다. 이로써 산업부산물을 다량 활용한 친환경 결합재에 CSA의 2.5% 첨가만으로도 목표성능의 저강도 고유동을 갖는 지반 보수용 기포콘크리트 제조가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.49-57
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• 2013

최근, 산업부산물의 재활용과 이산화탄소 저감은 사회적으로 매우 중요한 이슈이다. 이러한 측면에서 화력발전소에서 발생되는 석탄회는 콘크리트의 혼합재로 사용되는 것이 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 석탄회를 콘크리트에 사용하기 위하여 KS에서는 $SiO_2$, 분말도, 비중, 강열감량 및 활성도 지수 등의 품질 항목을 선정하여 관리하고 있다. 특히, 활성도 지수의 경우는 석탄회가 콘크리트에 사용될 때의 강도 발현성을 판정할 수 있는 가장 주요한 판정기준인데 반해서 실험소요 기간이 최소 28일 혹은 91일이 요구되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점에 착안하여 본 연구에서는 기존 활성도 지수를 대체하여 석탄회의 포졸란 반응성을 신속하게 측정할 수 있는 API 시험법을 적용하여, API 시험결과와 활성도지수 및 K-value와의 비교 분석을 통하여 API 시험법의 적용 가능성을 검토하고, 신속 측정방법인 API 시험법에 의한 국내 석탄회의 품질을 평가하고자 하였다. 실험 결과, 국내 석탄회는 수분 및 비중을 제외하고는 KS 품질기준을 대부분 만족하지 못하는 것으로 나타났으며, 특히 유동층 보일러 애시는 고유의 특성을 가지는 것으로 나타났다. API와 활성도지수 및 K-value의 경우, 각각의 상관성이 상당히 좋은 것으로 나타났다. 특히, 재령이 증가할수록 API와의 상관성은 점점 증가하는 것으로 나타나 장기 재령의 실험을 요구하는 활성도 지수 대신에 2일 내에 결과를 알 수 있는 API시험이 석탄회의 포졸란 반응성 평가에 매우 유용한 시험방법인 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.103-110
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• 2020

심층혼합공법은 오거를 사용하여 지반을 굴착한 후 지반안정재를 흙 재료와 혼합하여 연약지반에 개량체를 설치하는 공법으로, 지중에 설치되는 개량체는 흙 재료의 종류와 특성에 따라 압축강도가 다르게 발현되기도 한다. 이를 위해 기존의 연구에서는 순환유동층 보일러의 연소재를 고로슬래그의 알칼리 활성화 반응의 자극재로 활용하여 개발한 심층혼합공법용 지반안정재를 부산, 여수, 인천 지역의 점토와 혼합한 후 실내 배합시험을 실시하고, 결과를 분석하여 단위안정재량(γ_B)과 일축압축강도(q_u)의 상관관계를 도출하였다. 본 연구에서는 새만금 지역을 대상으로 채취한 흙 재료에 대해 동일한 실내시험을 실시하여 도출된 상관관계에 대한 비교검토를 실시하였고, 현장에서 수행한 시험시공 결과를 분석하여 현장에서의 안정성을 평가하였다. 연구결과, 실내시험에서는 기존의 연구를 통해 도출된 단위안정재량(γ_B)과 일축압축강도(q_u)의 상관관계를 만족하는 것으로 나타났고, 현장에서의 시험시공 결과는 현장의 기준강도에 비해 높은 일축압축강도를 보여 안정성 측면에서 우수한 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.253-258
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• 2019

연소 후 이산화탄소 포집용 고속 유동층 공정에서 사용되는 흡수제를 대량생산할 때, 흡수제 강도를 위해 여러 가지 물질을 사용한다. 본 연구에서는 흡수제 설계시 사용하는 물질 중 하나인 Micro-cell C (MCC)를 사용하여 $K_2CO_3$ 기반 건식 흡수제(KMC)를 제조하였고, 흡수 및 재생 특성을 평가하였다. 흡수반응은 $60^{\circ}C$에서 실험하였고, 재생반응은 $200^{\circ}C$에서 실험하였다. KMC 흡수제의 연속실험 결과, 1 cycle임에도 불구하고 이론흡수능(95.4 mg $CO_2/g$ sorbent)의 약 22%인 21.6 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었고, 5 cycle에서는 13.7 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었다. XRD 및 TG 분석결과, MCC에 함유된 Ca계 성분으로 인해 제조 및 흡수 과정에서 부반응 물질인 $K_2Ca(CO_3)_2$ 구조가 생성됨에 따라 흡수제가 비활성화된 것을 확인하였다. 또한 흡수제 비활성화 문제를 해결하기 위해, MCC를 $850^{\circ}C$에서 먼저 소성하는 과정을 추가하여 흡수제(KM8)를 제조하였다. KM8 흡수제는 1 cycle에서 95.2 mg $CO_2/g$ sorbent의 높은 흡수능을 나타낼 뿐만 아니라 5 cycle 동안 우수한 재생성을 나타내었다. 따라서 소성단계를 추가함으로써 부반응 원인물질 제거방법을 통해 흡수제의 비활성화를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.40-52
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• 2022

탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 기술로, 이산화탄소 감축 및 경제적 잠재력을 고려하면 국가 온실가스 감축 목표를 실현하기 위한 유용한 방안이 될 수 있다. 그러나 아직까지는 해당 기술의 이산화탄소 감축 성능과 환경적인 이점, 경제성 등에 대한 자료가 적어서 기술의 상용화 가능성에 대해서는 명확하지 않은 상태이다. 본 연구는 국내 순환유동층 발전소에서 발생되는 이산화탄소와 석탄재를 이용하는 이산화탄소 투입량 기준 6,000 tonCO₂/년 규모의 탄소광물화 설비에 대해 이산화탄소 감축량 및 경제성 분석을 수행했다. 공정 분석 결과 1톤의 복합탄산염 생산 시 실질적인 이산화탄소 감축량은 약 45.8 kgCO₂eq, 연간 약 805.3 tonCO₂로 산정되었으며, 경제적 편익 분석 시 비용편익분석비(B/C Ratio)는 1.04, 내부수익률(IRR)은 10.65 %, 순현재가치(NPV)는 24,713,465 원으로 나타나, 탄소광물화 설비가 어느 정도 경제성을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.549-557
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• 2006

화력발전소에서 발생하는 폐 음이온교환수지를 분해하기 위해 초임계수 산화 특성 연구를 진행하였다. 폐수지는 음이온교환수지와 양이온교환수지가 혼합된 상태로 배출되었으며, 혼합된 폐수지에서 고-액 유동층을 이용하여 음이온수지를 분리하였다. 분리된 음이온 수지는 원소분석과 열분석을 통해 양이온 수지가 혼합되지 않았음을 확인하였다. 음이온수지를 고압 펌프를 이용하여 초임계수 산화 반응 장치에 연속적으로 주입하기 위해 습식 ball mill을 이용하여 분쇄, 슬러리로 제조하였다. 압력 25.0 MP콘 체류시간 2분, 반응 온도 $500^{\circ}C$에서 처리수의 COD는 99.9%이상 분해됨을 확인하였지만, 총 질소 분해율은 41% 정도로 나타났으며, 슬러리에 질산을 혼합하면 처리수의 총 질소가 감소하였다. 처리수의 COD와 총 질소(T-N) 함량을 목적변수로 설정하여 음이온 수지 슬러리를 분해하는 최적 조건을 도출하기 위해 통계적 실험계획법인 중심합성계획법을 적용하였다. 처리수의 COD는 반응 온도 $500{\sim}540^{\circ}C$, 압력 25.0 MPa, 반응기 체류시간 2분 조건에서 $99.9{\sim}100%$까지 충분히 분해되었으며, 온도 변화와 질산 주입량 변화에 영향을 받지 않았다. 그러나 처리수의 총 질소는 질산 주입량의 변화에 대한 영향이 큰 것으로 확인되었다. 처리수의 총 질소는 회귀분석을 통해 질산 주입량의 함수로 나타낼 수 있었으며, 결정계수($r^2$)는 95.8%로 계산되었다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.232-239
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• 2021

본 연구는 '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'이라는 새로운 시스템 개발을 위해 열분해 실험을 수행하기 전에 공정 모사를 위한 기본 데이터를 얻기 위하여 수행되었다. 기초 열분해 실험에서는 폐플라스틱 대신 폴리프로필렌(PP)을 모델 물질로 선택하였고, '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'에서 열전달 매체로 활용되는 유동사(이하 sand로 표기)를 사용하였다. Ni은 촉매 열분해를 촉진하기 위해 모래에 활성 촉매로 담지하였다. 열중량분석기(thermogravimetric analyzer, TGA)를 이용하여 PP의 기본 물성을 분석하고, N₂ 분위기 600 ℃에서 열분해하여 액상 오일을 생산하였다. 촉매 열분해 반응을 통해 생성된 액상 오일은 GC/MS를 이용하여 탄소 수 분포를 분석하였다. 이번 연구에서는 열분해 공간 속도와 촉매량의 변화가 열분해 후 생성되는 액상 오일 수율과 액체 연료의 탄소수 분포에 미치는 영향을 조사하였다. Ni/sand를 이용하면 열분해 오일 수율은 공간속도 30,000 h^-1에서 10 wt% Ni/sand 하나의 조건을 제외하고 오일 수율이 증가하였고, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 증가하였다. 공간속도가 증가하면 더 높은 열분해 오일 수율을 얻었으나, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 감소하였다. 1 wt% Ni/sand를 이용한 경우, 10 wt% Ni/sand를 사용할 때 보다 액상 오일 수율은 더 높았다. 결론적으로 공간속도 10,000 h^-1에서 1 wt% Ni/sand를 이용하였을 경우 오일 수율은 60.99 wt%이고, 42.06 area%의 가장 높은 C₆ ~ C₁₂ 탄화수소의 비율이 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권1호
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• pp.18-30
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• 2023

해저 진흙화산은 유동화/기화된 퇴적물이 표층으로 분출하여 만들어진 화산과 유사한 지형이다. 진흙화산은 지하의 열, 퇴적물이나 탄화수소를 지상으로 공급하는 공급원으로 관심을 받고 있다. 북극 캐나다 보퍼트 해의 대륙사면에는 다양한 수심에서 진흙화산이 존재한다고 알려져 있다. 수심 420 m에 위치한 MV420 진흙화산은 현재 분출하고 있는 활동성 진흙화산으로 많은 연구 대상이 되고 있다. 극지연구소에서는 쇄빙연구선 아라온호를 이용하여 MV420을 통과하는 고해상도 다중채널 탄성파 자료를 획득하였고, 진흙 분출구 주변에서 지열 관측을 수행하였다. 탄성파 자료에서는 가스하이드레이트에 의한 해저면모사반사파(bottom simulating reflector, BSR)로 추정되는 역위상 반사파를 확인하였다. 탄성파 자료의 BSR이 가스하이드레이트에 의한 반사파인지 확인하기 위하여, 정상 상태의 열방정식을 바탕으로 MV420 내부의 열구조를 수치적으로 모사하였다. 그리고 모사한 지열온도 모델을 이용하여 가스하이드레이트 안정영역의 하부 경계를 추정하였다. BSR의 깊이와 가스하이드레이트 안정영역의 하부 경계를 비교한 결과, 두 자료가 일치하며 이는 가스하이드레이트의 부존을 암시하는 지구물리학적 증거 중의 하나이다. 선행 연구 결과는 MV420의 분출구에서 표층에 가스하이드레이트가 부존한다는 것을 보여주었으며, 이번 연구의 결과는 분출구와의 거리에 따라 최대 50 m 깊이까지 가스하이드레이트가 존재할 수 있음을 시사한다.