• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.315-324
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• 2023

이온교환막은 전기막 공정의 성능을 결정하는 핵심 구성 요소이다. 본 총설에서는 다양한 전기막 공정에 적용되는 이온교환막의 성능을 탄소계 및 금속계 나노물질을 이용한 개질을 통해 향상시킨 최신 연구 동향을 살펴보았다. 나노물질들은 다양한 방법을 통해 이온교환막에 도입될 수 있다. 특히 탄소계 나노물질은 화학적 개질을 통해 추가적인 기능기를 도입함으로써 고분자 사슬과의 상호작용을 강화할 수 있다. 이를 통해 이온교환막의 이온전도도를 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 적층 구조를 통한 체거름 현상으로 이온 선택 투과성을 향상시킬 수 있다. 한편, 금속계 나노물질은 적층 구조 혹은 다공성 구조를 갖는 특성을 이용하여 이온교환막 내에서 목적 이온과 배제 이온 간의 수화 반경 차이를 이용한 체거름 특성을 통해 이온 선택 투과성을 향상시킬 수 있다. 또한, 사용한 바인더의 특성에 따라서는 나노물질-바인더 간의 상호작용을 통해 이온전도도도 향상시킬 수 있다. 본 총설로부터 탄소계 및 금속계 나노물질을 이용하여 이온교환막의 특성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 따라서 이에 관한 연구가 전기막 공정의 성능을 크게 향상시키기 위해 중요함을 확인할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.25-32
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• 2024

본 연구에서는 알파형 반수석고를 활용한 PHC 파일 콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 알파형 반수석고의 치환율이 증가할수록 응결시간이 급격히 빨라졌으며, 특히 20 % 이상 치환 시 급격한 수화반응으로 응결시간이 단축되어 작업 시간 확보가 불가능하였다. 알파형 반수석고의 치환율이 증가할수록 ettringite와 Gypsum 피크가 증가하는 경향을 보였으며, ettringite 피크 증가로 인해 콘크리트의 수축량이 감소하는 것으로 판단된다. 알파형 반수석고 치환율 5~15 %에서는 OPC 대비 압축강도가 증가하거나 동등 수준으로 나타났으나 20 % 치환 시 급격한 응결로 인한 작업성이 저하되어 5~15 % 범위의 사용이 적절하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.57-65
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• 2013

정유산업의 발달로 인하여 탈황과정에서 대량 발생되는 부산물인 황은 연간 120만톤 이상 발생되고 있으나 그 활용처가 제한되어 있어 수요처확보가 요구되는 실정이다. 이러한 부생유황은 내구성이 우수한 재료로서 건설재료에 활용가능성이 높아 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 한편, 아스팔트 및 콘크리트 포장의 단점을 보완하고 장점을 강화시킨 반강성 포장의 적용이 증대되고 있으나 균열억제 등의 목적으로 사용되는 아크릴레이트의 높은 비용으로 경제성이 저하되어 대체 재료의 개발이 요구되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부생유황의 재활용 방안 제시와 sulfur polymer emulsion (SPE)을 혼입한 반강성 포장용 주입재의 공학적 성능검토 연구를 수행하였다. 평가 결과, 아크릴레이트를 SPE로 30%까지 대체한 주입재는 대체하지 않은 주입재에 비하여 우수한 유하시간과 강도특성을 나타내었다. 그러나 SPE 대체율이 50% 이상인 주입재는 오히려 성능이 떨어지는 경향을 나타내어 SPE의 적정 대체율은 30% 수준인 것으로 나타났다. SEM 분석을 이용하여 1종 보통포틀랜드시멘트 (OPC) 페이스트와 비교 연구를 수행한 결과, 초속경 시멘트를 사용한 주입재는 약 3시간의 재령에서 OPC의 7일 재령에 해당되는 수화 특성을 나타내었고 SPE의 혼입 여부와 상관없이 그 특성을 유지하는 것으로 나타났다. SPE를 30% 수준으로 대체한 주입재의 염해저항성은 OPC 수준에 해당되어 아크릴레이트만을 주입한 주입재에 비하여 월등히 우수한 성능을 보였다. 유하시간, 강도특성, 염해저항성 등을 모두 고려하여 볼 때, 이 연구의 범위에서는 SPE 대체율 30%가 적정 수준의 대체율인 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권4호
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• pp.308-313
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• 2014

최근 주거건축물의 장수명화를 위해 건축물을 내부공간구성을 벽식구조에서 라멘구조로 변화하면서 경량복합패널의 사용이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 염화마그네슘 첨가율에 따른 산화마그네슘 경화체의 공학적 특성을 연구하여 경량복합패널의 표면재로 사용하기 위한 기초적 자료로 사용하고자 한다. 실험결과, 염화마그네슘 첨가량이 증가함에 따라 유동성은 증가되었으며, 공기량은 감소하였고, 초결과 종결은 느려졌다. 휨강도와 압축강도에서는 염화마그네슘 첨가율 40%의 시험체가 가장 높은 강도를 발현하였으며, 흡수율의 경우 염화마그네슘 첨가율 20%의 시험체가 가장 낮은 흡수율을 나타내었다. 길이변화에서는 염화마그네슘 첨가율이 증가함에 따라 팽창양이 증가하는 경향을 나타내었으며, 미시구조를 관찰한 결과 바늘형상의 수화생성물을 볼 수 있었다. 이 수화생성물이 광물성 섬유조직 형태를 가지고 있어 높은 휨강도를 발현한 것으로 판단되며, 또한 팽창의 원인으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.328-334
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• 2014

본 연구는 태양광 소재인 폴리실리콘 제조시 부산되는 슬러지를 시멘트 클링커의 원료로서 사용 가능성에 대해 검토하였다. 시멘트 클링커를 제조 할 때, 폴리실리콘의 염소 성분이 소성과정에서 광화제로 작용하여 f-CaO 생성량을 낮추고, 시멘트 클링커 광물 중 $C_3S$ 생성량을 증가시킨 것으로 평가되었다. 또한 제조한 시멘트의 물리적 특성을 측정하였다. 제조 시멘트는 폴리실리콘 슬러지 함유량이 증가할수록 응결 시간을 단축시켰다. 이러한 결과는 염소 성분이 수화촉진제로써 작용해서 $C_3S$의 수화에 의해서 생성된 수산화칼슘의 용해를 촉진하기 때문이다. 또한 이러한 이유로 재령 1일에서의 모르타르 압축강도는 폴리실리콘 슬러지 함유량이 많을수록 컸다. 재령 3, 7, 28일 압축강도는 폴리실리콘 슬러지 첨가량 5wt%까지 증진되는 경향을 나타냈다. 이러한 이유는 클링커 제조 시 염소 성분이 $C_3S$ 광물 생성량을 증가시킴으로 3일 이후 압축강도를 증진시킨 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.609-615
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• 2011

$850{\sim}1,000^{\circ}C$ 정도의 저온에서 소성된 MgO 분말을 혼입한 MgO 콘크리트는 장기적인 팽창성을 보인다. 이러한 팽창성은 MgO 분말의 느린 수화 반응을 통해 이루어지기 때문에 늦은 재령에서의 수축을 보상하는 특성을 가진다. 하지만 MgO 분말의 혼입은 시멘트의 초결을 지연시키며 응결 시간을 증가시키고, MgO 콘크리트의 공극률과 공극의 크기 분포가 일반 콘크리트와 다르기 때문에 현장 적용을 위해서는 MgO 콘크리트의 역학적 특성뿐만 아니라 다양한 내구 성능에 대한 검토가 필요하다. 이 연구에서는 MgO 콘크리트의 내구 특성을 평가하기 위하여 5% 수준으로 MgO 분말을 혼입한 콘크리트를 재령 56일까지 $20^{\circ}C$에서 수중 양생한 후 탄산화, 동결융해 및 염화물 확산에 대한 실험을 수행하여 MgO 분말을 혼입하지 않은 콘크리트의 내구 특성과 비교하였다. 그 결과 MgO 분말을 혼입한 콘크리트에서 콘크리트의 내구 성능이 다소 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 MgO 분말의 수화 반응에 따른 팽창 효과로 콘크리트의 미세 구조가 치밀해지기 때문으로 사료된다.

• 한국광물학회지
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• 제17권3호
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• pp.277-288
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• 2004

알칼리-실리카반응은 시멘트 내의 알칼리와 화학적으로 불안정한 반응성 골재와의 화학반응으로서, 그 결과 콘크리트의 팽창과 균열을 발생하는 작용이다 본 연구에서는 우수한 포조란반응 특성을 나타내는 새로운 광물혼화재로 부각되고 있는 메타카오린의 알칼리-실리카반응 억제 효과에 대하여 연구하였다. 다양한 치환율로 메타카오린을 혼합한 모르타르 공시체를 제작하여, 알칼리-실리카 반응성 시험(ASTM C 1260), 압축강도 시험 및 유동성 시험을 실시하고, 시멘트 수화물에서의 구성성분 변화에 대한 XRD 정량분석을 실시하였다. 그 결과, 메타카오린의 혼합은 시멘트 페이스트내의 가용 포트랜다이트의 함량을 급속히 감소시키는 빠른 포조란반응 및 수화반응 특성을 나타내어, 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창을 억제하고 우수한 압축강도를 발현하는 것으로 나타났다. 시멘트에 메타카오린의 혼합에 의한 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창억제는 치환율 15% 이상, 즉 시멘트 페이스 내의 가용 포트랜다이트 함량이 약 10% 이하가 될 경우 효과적이다. 메타카오린의 혼합에 의한 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창 억제는 유해성이 높은 알칼리-칼슘-실리카 겔의 형성이 억제된 결과와 포조란 효과에 의한 치밀하고 균질한 시멘트 페이스트 형성으로 인한 알칼리 용액의 침투가 억제된 결과에 의한 것으로 생각된다. 15% 이상의 메타카오린의 혼합은 보통의 모르타르보다 높은 초기강도를 발현하였으며, 후기강도는 전 치환율 범위에서 보통의 모르타르 이상의 아주 우수한 강도를 나타내었다. 강도발현 특징은 메타카오린에 의한 빠른 포조란반응 및 수화특성을 반영하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.589-594
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• 2006

산업발전에 따른 인구의 증가와 대량생산은 매년 엄청난 양의 도시폐기물을 발생시키고 그 양은 매일 49,902톤에 이른다. 현재, 매일 발생량의 14.5%인 5,440톤이 소각처리되고 있는데 여기서 발생되는 소각재는 대부분 매립되어지고 있는 실정이다. 그러나 매년 그 양이 증가하고 상대적으로 매립지의 부족현상이 나타나면서, 쓰레기 소각재의 처리 문제는 환경적, 경제적으로 우리사회를 위협하는 문제가 되고 있다. 도시쓰레기 소각재는 $850{\sim}1,000$의 온도에서 쓰레기를 소각하여 발생하는 부산물로서 플라이애쉬와 바텀애쉬로 나뉘어지고, 그 주성분은 $SiO_2,\;CaO,\;Al_2O_3$등의 산화물이다. 본 연구에서는 수세공정을 거친 쓰레기 소각재를 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르를 제조하고, 알칼리 활성제와 양생조건에 따른 강도발현 특성을 파악하였으며, XRD분석과 SEM-EDS 분석을 통하여 반응 생성물 및 반응 메커니즘을 분석하였다. 실험 결과, 주요 생성물은 포틀랜드시멘트의 수화생성물과 유사한 C-S-H겔 형태의 화합물이었고, ettringite 및 C-A-H 화합물도 생성됨을 확인할 수 있었다. 재령 28일의 압축강도는 고온양생 조건에서 NaOH+물유리를 알칼리 활성제로 사용한 경우 40.5MPa로 가장 높게 나타났으며 잔골재의 50%를 바텀애쉬(bottom ash)로 치환하였을 경우, 19.3MPa의 강도발현을 보였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권6호
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• pp.505-512
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• 2016

철근콘크리트 건축물의 대형화 및 고층화에 대응하여 고성능 콘크리트가 개발되어 사용되고 있지만 레올로지 특성평가가 적절히 이뤄지지 않아 시공설계를 위한 수치해석에 소성점도 및 항복값의 책정이 적절하지 못한 실정이며 이로 인해 경화된 콘크리트 품질 안정화에 많은 문제점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분말 혼입 시멘트 페이스트를 대상으로 물분체비 및 치환율을 실험인자로 응결진행하의 시간경과에 따른 컨시스턴시 곡선을 측정하였다. 빙함모델로 가정한 회귀분석을 통해 소성점도 및 항복값을 산출한 결과 물분체비가 작을수록 초결 전후의 변화가 급격한 것을 알 수 있었다. 치환율을 40%까지 상승시키더라도 자유수변화와 고로슬래그 미분말의 불투수성 산화피막 형성에 의한 코팅효과가 상쇄되어 큰 변화로 관찰되지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.797-807
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• 2008

본 연구에서는 온도균열 저감이 기대되는 3성분계 시멘트를 사용한 페이스트 및 콘크리트의 간이단열온도 상승실험을 실시하여 3성분계 시멘트의 활성화를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 페이스트 실험은 3가지 결합재를 단독사용 및 혼합사용 하였으며, 콘크리트 실험은 3가지 결합재를 동시에 혼입하여 실시하였다. 페이스트실험 결과 BFS보다 FA의 사용이 온도저감 효과가 좋았으며, 3성분계 시멘트페이스트에서는 BFS의 혼입률이 작고 FA의 혼입률이 클수록 온도가 낮게 나타났다. 온도상승속도 및 하강속도 또한 BFS의 혼입률이 작고 FA의 혼입률이 클수록 늦어졌다. 한편, 물결합재비가 높을수록 최고온도가 낮게 나타났다. 최고온도 도달시간은 OPC100, 2성분계 시멘트, 3성분계 시멘트 순으로 짧게 나타나 3성분계 시멘트 사용은 온도상승지연효과가 있었다. 콘크리트 실험 결과 3성분계 시멘트를 사용한 콘크리트는 OPC사용 콘크리트에 비해 최고온도가 약 $8{\sim}11^{\circ}C$ 정도 낮게 나타났고, 온도상승속도는 $47{\sim}51%$ 수준이며, 온도하강속도는 $37{\sim}42%$ 수준으로 나타났다. 콘크리트 시험체는 페이스트 시험체에 비해 현저히 낮은 온도와 느린 온도상승속도 및 하강속도를 보였는데, 이는 콘크리트 중의 골재에 의한 영향으로 페이스트 시험체보다 열손실량이 컸기 때문이다.