제강슬래그와 석회석을 이용한 비소오염 농경지 토양 안정화 연구

이민희,전지혜,Lee, Min-Hee,Jeon, Ji-Hye 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.4

제강슬래그와 석회석을 이용하여 비소로 오염된 농경지 토양으로부터 비소 용출을 안정화 시키는 배치 및 대형 칼럼 실험을 실시하여, 제강슬래그와 석회석이 토양 내 비소안정화에 효과적으로 사용될 수 있음을 입증하였다. 토양의 비소 농도가 토양오염우려기준 농도의 약 2배(12.3 mg/kg)인 전남 광양 주변 초남광산 주변에 위치한 밭토양을 대상으로 안정화 실험을 실시하였으며, 안정화제로 사용한 제강슬래그 이화학분석 결과 비소 공침 효과가 높은 Ca, Fe, Al, Mg 산화물 함량이 70% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 안정화제 종류별 비소 용출 저감 효과를 규명하고 최적 안정화제 주입 비율을 선정하기위한 배치실험을 실시하였다. 오염토양 대비 석회석(또는 제강슬래그)의 첨가 비율을 1, 2, 3% 로 설정하여 비소 용출 저감 효율을 규명하는 실험을 실시하였으며, 석회석과 제강슬래그를 다양한 비 율로 혼합한 혼합안정화제도 실험에 사용하였다. 배치실험 결과 오염토양으로부터 용출되는 비소 농도는 1% 와 3% 석회석 첨가에 의해 안정화제를 첨가하지 않은 오염 토양의 비소 용출 농도 대비 각각 51%, 62% 감소하였다. 1%와 3% 제강슬래그를 오염토양에 첨가한 경우 비소 용출 농도는 각각 46%, 52% 감소하였다. 석회석 1%+제강슬래그 1%, 석회석 1%+제강슬래그 2%, 석회석 2%+제강슬래그 1%를 첨가하여 실험한 경우, 비소 용출농도는 각각 63%, 62%, 72% 감소하였다. 비소 용출 농도 및 용출 누적량을 계산하여 안정화공법에 의한 비소 오염 토양의 장기적 안정화를 예측하고자 인공강우에 의한 연속 용출 실험을 실시하였다. 배수시스템 및 격자형의 하부 스크린이 설치된 직경 15 cm, 높이 100 cm 의 대형 아크릴 칼럼을 제작하였으며, 용출시험 결과로부터 비소 용출 저감 효과가 뛰어난 석회석 2%+제강슬래그 1%를 혼합하여 연속 칼럼 실험의 안정화제로 사용하였다. 안정화제를 첨가하지 않은 칼럼의 경우 인공강우에 의한 비소 용출 농도는 시간이 지남에 따라 약 $50-80\;{\mu}g/L$ 를 유지하였다. 2% 석회석과 1% 제강슬래그를 오염토양과 혼합한 칼럼의 경우 비소 용출 농도는 1년 이내에 80% 이상 감소하였으며, 지하수 생활용수기준치인 $50\;{\mu}g/L$ 보다 낮게 나타나 오염토양으로부터의 비소의 안정화 효과는 매우 높은 것으로 나타났다. 석회석과 제강슬래그의 비소 안정화 기작을 규명하기위해 석회석과 제강슬래그를 3가비소(arsenite) 용액과 혼합하여 반응시 켜 공침된 광물 결정에 대하여 SEM/EDS 분석을 실시한 결과 방해석($CaCO_3$) 이외에 포틀랜다이트(portlandite)와 칼슘-비소 산화물(Ca-As-O 계열)이 추가로 생성된 것으로 나타났으며, 이러한 추가 생성 광물에 의한 비소 포획이 주요 비소 고정 기작인 것으로 나타났다. The stabilization process using limestone ($CaCO_3$) and steel making slag as the immobilization amendments was investigated for As contaminated farmland soils around Chonam abandoned mine, Korea. Batch and continuous column experiments were performed to quantify As-immobilization efficiency in soil and the analyses using XRD and SEM/EDS for secondary minerals precipitated in soil were also conducted to understand the mechanism of Asimmobilization by the amendments. For the batch experiment, with 3% of limestone and steel making slag, leaching concentration of As from the contaminated soil decreased by 62% and 52% respectively, compared to that without the amendment. When the mixed amendment (2% of limestone and 1% of steel making slag) was used, As concentration in the effluent solution decreased by 72%, showing that the mixed of limestone and steel making slag has a great capability to immobilize As in the soil. For the continuous column experiments without the amendment, As concentration from the effluent of the column ranged from 50 to $80\;{\mu}g/L$. However, with 2% limestone and 1% steel making slag, more than 80% diminution of As leaching concentration occurred within 1 year and maintained mostly below $10\;{\mu}g/L$. Results from XRD and SEM/EDS analysis for the secondary minerals created from the reaction of the amendments with $As^{+3}$ (arsenite) investigated that portlandite ($Ca(OH)_2$), calcium-arsenite (Ca-As-O) and calcite ($CaCO_3$) were main secondary minerals and the distinct As peaks in the EDS spectra of the secondary minerals can be observed. These findings suggest that the co-precipitation might be the major mechanisms to immobilize As in the soil medium with limestone and steel making slag.

국내산 고품위 석회석의 광물상 및 광물특성에 관한 응용광물학적 연구

노진환,오성진,김경진 한국광물학회 2004 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.17 No.4

국내산 고품위 석회석은 그 지질 배경과 광상 유형에 따라 (1) 제천-단양 지구, (2) 삼척-태백-정선 지구 및 (3) 울진-안동 지구의 유형들로 구분된다. 제천-단양 지구에서 산출되는 석회석을 제외 한 대부분의 국내산 고품위 석회석들은 석회암이 열수변질작용과 열변성작용을 받아 재결정되고 Ca이 부화된 양상을 이룬다. 국내산 고품위 석회석은 광물조성, 화학조성, 결정도 및 광물상의 차이에 따라 결정질 석회암형, 대리암형, 미정질 및 거정질 방해석 유형으로 구분된다. 이들에 대해 응용광물학적 관점에서 그 조성과 특성을 밝히기 위한 체계적인 시험 및 분석이 이루어졌다. 제천-단양 지구의 고품위 석회석들은 외견상 원암에 가까운 결정질 석회암 유형으로서, 낮은 결정도와 세립질 조직, 비교적 높은 CaO 함량(51~54 wt.%) 및 낯은 백색도의 광석 특성을 갖는다. 삼척-태백-정선 지구에서 산출되는 미정질(대개 0.2~0.3 ㎜) 및 거정질(2~15㎝) 고품위 석회석은 전형적인 열수변질형 광석으로서, 결정도에서 유형별로 서로 현격한 차이를 보이고 다소 편차가 심한 CaO 함유도(50~55 wt.%) 및 높은 백색도를 보이는 것이 특징이다. 특히 이 지역의 주된 광체인 미정질 방해석형 광석은 미세하고 균일한 결정도와 보다 균질한 조성(대개> 52 wt.%)을 이룬다. 울진-안동 지구의 변성퇴적암류에서 산출되는 석회석들은 그 광상 유형파 산출상태에 따라 품위와 품질 면에서 현격한 차이를 보인다. 이 같은 국내산 고품위 석회석의 광물특성과 화학조성상의 특징에 의거하여 지역별로의 광석 유형에 따라 적절한 개발 용도를 제시하였다. Locality of domestic high-Ca limestones can be divided into three districts, i.e., (1) the Jecheon-Danyang area, (2) the Samcheok-Taebaek-Jungsun area, and (3) the Uljin-Andong area, in accordance with their geologic background and type of the deposits. Except for some crystalline limestones from the Jecheon-Danyang area, domestic high-Ca limestones were mostly recrystallized and Ca-enriched by the effects of hydrothermal alteration and/or thermal metamorphism. The limestones can be also divided into crystalline limestone type, marble type, micro- and mega-crystalline calcite types on the basis of their composition, crystallinity, and mineral facies. An applied-mineralogical characterization of the high-Ca limestones was done through the systematic analyses and tests for the limestones. The high-Ca limestones from the area (1), which are megascopically close to the original limestone in lithology, display lower whiteness, higher contents of CaO (51~54 wt.%), low crystallinity, and fine-grained texture. Two typical hydrothermal types of the high-Ca limestones from the area (2), i.e., micro- (mostly 0.2~0.3 ㎜) and mega-crystalline (2~15 ㎝) calcite types, have comparatively higher whiteness and rather variable CaO contents (50~55 wt.%) with exhibiting quite different crystallinity each other. The micro-crystalline calcite type is especially dominant in this area, and has comparatively uniform crystallinity and homogeneous composition. Compared to these limestones, the high-Ca limestones from the area (3) show remarkable differences in grade and quality according to their types of deposit and occurrence. Based on these mineral characters and chemical composition, a possible scheme for industrial uses of the domestic high-Ca limestones was suggested.

국내(國內) 석회석(石灰石)의 품위(品位) 향상(向上) 필요성(必要性)

김형석,Kim, Hyung-Seok 한국자원리싸이클링학회 2011 資源 리싸이클링 Vol.20 No.4

최근까지 국내에서는 노천에 부존된 고품위 석회석이 주로 채광되었기 때문에 고품위 석회석의 매장량은 감소되었다. 현재는 노천에 부존된 고품위 석회석이 고갈되어 석회석의 채굴적이 심부화되고 있다. 그러나 석회석 광체가 심부화될수록 석회석에 함유된 불순물 및 유색광물의 양이 많아져 석회석의 품위가 낮아진다. 따라서 본고에서는 국내 석회석의 광상 특성, 수당현황, 그리고 용도별 규격을 조사하고 국내외 석회석 정제기술의 현황을 분석하여 국내 석회석의 품위를 향상시키는 방안을 모색하였다. Until recently, domestic high grade limestone have mainly mined so high grade limestone deposits have reduced. Because of exhaustion of high grade limestone, mine of limestone have moved from ground to deep position, the grade of limestone become lower because the amount of impurities and colored mineral increased as mining position become deeper. This paper was described about grade improvement of limestone to make a high grade limestone and suitable quality of limestone products by analysis of ore genesis and characteristics, supply and demand situation, use patterns and application standards of domestic lime-stone.

폐석회석으로 제조한 단열블록의 열전도 특성 연구

고아람,이우근 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

우리나라 석회석은 CaO 기준 52% 이상 고품위 석회석이 12%에 불과하여 석회적 자원을 이용한 고부가가치화 산업이 상대적으로 떨어져 있는 상황이다. 시멘트용 석회석 품질 이하의 폐석회석 또한 많이 발생되고 있는데 석회석 광산 채굴 중 발생되는 폐석회석 발생량은 약 20~30% 정도에 이른다. 이러한 폐석회석은 주로 저부가가치 골재로서 활용되어 오거나 야적 처리되어 왔다. 폐기물 소각 시 소각부산물인 바닥재 및 비산재가 발생되며, 쓰레기 용융로에서는 용융슬래그 및 비산재가 발생되게 된다. 2011년 기준 용융슬래그는 약 23,490ton/yr 발생된 것으로 조사되었다. 발생된 용융슬래그는 일부 복토재나 벽돌의 원료로 사용되고 있으나 활용처가 뚜렷하지 못하여 대부분 방치되고 있는 실정이다. Geopolymer는 Davidovits에 의해 처음 명명되었고, Si-Al로 이루어진 재료가 알칼리용액과 반응하면 Si, Al 원소가 용출되고, 이를 반응시키면 중축합 화학반응을 일으켜 3차원 중합체 체인과 Si-O-Al-O결합의 링 구조를 형성하게 된다. 이 때, 다양한 알칼리액상 조건에 따라 지오폴리머의 물리․화학적 특성이 달라진다고 알려져 있다. 대부분 건축 자재의 경우 1,200℃ 이상의 고온에서 생성되어 고에너지를 소비하게 되는데 지오폴리머 기술을 사용하면 70℃에서 충분한 강도가 발현된다. 이에 본 연구에서는 폐석회석, 용융슬래그의 재활용률을 높이고자 지오폴리머 기술을 이용하여 단열블록을 제조하고자 하였다. 또한 제조한 단열블록의 열전도율을 낮추기 위한 방안으로 발포제 블랙 알루미늄 드로스를 첨가하여 블록을 제조하였으며, 이 때 제조 조건에 따른 블록의 물리적 특성을 평가하고자 하였다. 폐석회석, 용융슬래그 혼합비에 따른 단열블록의 열전도율, 압축강도, 재가열수축률, 부피비중, 기공율 등을 측정하였다. 그리고 도출된 최적조건을 통해 제조한 블록은 내화단열벽돌 기준 KS L 3301을 통해 활용가능성을 평가하였다. 이러한 특성으로부터 폐석회석을 사용하고 지오폴리머 기술에 의한 내화단열블록의 제조가 가능하다고 판단된다.

폐석회석으로 제조한 단열블록의 열전도 특성 연구

고아람,이우근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

우리나라 석회석은 CaO 기준 52% 이상 고품위 석회석이 12%에 불과하여 석회적 자원을 이용한 고부가가치화 산업이 상대적으로 떨어져 있는 상황이다. 시멘트용 석회석 품질 이하의 폐석회석 또한 많이 발생되고 있는데 석회석 광산 채굴 중 발생되는 폐석회석 발생량은 약 20~30% 정도에 이른다. 이러한 폐석회석은 주로 저부가가치 골재로서 활용되어 오거나 야적 처리되어 왔다. 폐기물 소각 시 소각부산물인 바닥재 및 비산재가 발생되며, 쓰레기 용융로에서는 용융슬래그 및 비산재가 발생되게 된다. 2011년 기준 용융슬래그는 약 23,490ton/yr 발생된 것으로 조사되었다. 발생된 용융슬래그는 일부 복토재나 벽돌의 원료로 사용되고 있으나 활용처가 뚜렷하지 못하여 대부분 방치되고 있는 실정이다. Geopolymer는 Davidovits에 의해 처음 명명되었고, Si-Al로 이루어진 재료가 알칼리용액과 반응하면 Si, Al원소가 용출되고, 이를 반응시키면 중축합 화학반응을 일으켜 3차원 중합체 체인과 Si-O-Al-O결합의 링 구조를 형성하게 된다. 이 때, 다양한 알칼리액상 조건에 따라 지오폴리머의 물리·화학적 특성이 달라진다고 알려져 있다. 대부분 건축 자재의 경우 1,200℃ 이상의 고온에서 생성되어 고에너지를 소비하게 되는데 지오폴리머 기술을 사용하면 70℃에서 충분한 강도가 발현된다. 이에 본 연구에서는 폐석회석, 용융슬래그의 재활용률을 높이고자 지오폴리머 기술을 이용하여 단열블록을 제조하고자 하였다. 또한 제조한 단열블록의 열전도율을 낮추기 위한 방안으로 발포제 블랙 알루미늄 드로스를 첨가하여 블록을 제조하였으며, 이 때 제조 조건에 따른 블록의 물리적 특성을 평가하고자 하였다. 폐석회석, 용융슬래그 혼합비에 따른 단열블록의 열전도율, 압축강도, 재가열수축률, 부피비중, 기공율 등을 측정하였다. 그리고 도출된 최적조건을 통해 제조한 블록은 내화단열벽돌 기준 KS L 3301을 통해 활용가능성을 평가하였다. 이러한 특성으로부터 폐석회석을 사용하고 지오폴리머 기술에 의한 내화단열블록의 제조가 가능하다고 판단된다.

삼광광산 주변 비소 오염 토양에 대한 안정화 공법 적용성 평가

이정락,김재정,조진동,황진연,이민희,Lee, Jung-Rak,Kim, Jae-Jung,Cho, Jin-Dong,Hwang, Jin-Yeon,Lee, Min-Hee 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.3

폐금속 광산인 삼광광산 주변 비소로 오염된 농경지 토양 복원을 위하여 5 종류의 안정화를 이용한 토양안정화 배치실험과 대형칼럼실험을 통하여 안정화제에 의한 토양 내 비소(As) 안정화 효율을 규명하고자 하였다. 오염 토양으로부터 주 오염원인 비소 용출을 최소화하여 수계로의 오염을 막기 위해, 안정화제로 석회, 석회석, 인회석, 황토, RMB(red mud bauxite)를 입상(2 ~ 5 mm)과 분말상으로 구별하여 용출배치실험에 사용하였으며, 오염토양 내 안정화제의 비율은 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 wt%로 설정하여 실험하였다 오염토양과 수용액의 비율을 1:10 으로 혼합한 실험의 경우, 2, 5 wt% 입상 석회 첨가에 의해 비소 용출이 각각 86, 95% 감소하였고, 5와 10 wt% 석회석 첨가의 경우에는 비소의 용출이 각각 82, 95% 감소하였다. 배치실험 결과로부터 비소 용출 저감 효과가 뛰어난 입상석회와 pH 증가가 적었던 입상석회석을 안정화제로 연속칼럼실험(지름 15 cm, 높이 100 cm인 아크릴칼럼 사용)을 실시하였다. 칼럼실험을 위해 오염토양 대비 첨가한 안정화제의 질량비는 석회의 경우 1 wt%와 2 wt%, 석회석의 경우 2 wt%와 5 wt%, 석회 1 wt%와 석회석 2 wt%를 사용하였고, 마지막으로 안정화제를 첨가하지 않은 오염토양만을 이용한 칼럼(총 6개 칼럼)을 반복 실험하였다. 칼럼실험결과 1 wt%와 2 wt% 석회를 첨가한 경우와 5% 석회석을 첨가한 경우 오염토양으로부터 비소 용출은 97% 감소하였으며, 1 wt% 석회와 2 wt% 석회석을 혼합하여 첨가한 경우에서도 97% 감소하였다. 배치실험 및 칼럼실험 결과, 비소로 오염된 삼광광산주변 농경지 토양을 대상으로 석회 및 석회석을 이용한 안정화 공법의 비소 저감 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 석회를 안정화제로 이용한 경우, 비소 안정화에는 높은 효율을 나타내었으나 용출액의 pH가 10이상으로 높게 나타나 식물의 생장 및 높은 pH에 따른 비소의 재용출을 야기할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 반면 석회석을 안정화제로 이용한 경우 용출액의 pH는 8이하로 토양에 영향을 미치지 않았고, 석회와 비슷한 비소 저감 효율을 나타내어, 농작물 재배를 고려하는 농경지의 경우 비소로 오염된 토양의 안정화에는 석회보다 석회석이 더 뛰어날 것으로 판단되었다. The feasibility study for the stabilization process using 5 amendments was performed to quantify As-immobilization efficiency in farmland soils around Samkwang abandoned mine, Korea. For the batch experiments, with 2% and 3% of granular lime(2-5 mm in diameter), leaching concentration of As from the soil decreased by 86% and 95% respectively, compared to that without the amendment. When 5% and 10% of granular limestone was added in the soil, As concentration decreased by 82% and 95%, showing that lime and limestone has a great capability to immobilize As in the soil. From the results of batch experiments, continuous column(15 cm in dimeter and 100 cm in length) tests using granular lime and limestone as amendments was performed. Without the amendment, As concentration from the effluent of the column ranged from 167 ${\mu}g$/L to 845 ${\mu}g$/L, which were higher than Korea Drinking Water Limit(50 ${\mu}g$/L). However, only with 1% and 2% of lime, As concentration from the column dramatically decreased by 97% for 9 years rainfall and maintained below 50 ${\mu}g$/L. With 5% of limestone and the mixed amendment(1% of lime + 2% of limestone), more than 95% diminution of As leaching from the column occurred within I year rainfall and maintained below 20 ${\mu}g$/L, suggesting that the capability of limestone to immobilize As in the farmland soil was outstanding and similar to that of lime. Results of experiments suggested that As stabilization process using limestone could be more available to immobilize As from the soil than using lime because of low pH increase and thus less harmful side effect.

산소-탄소 안정동위원소 특성을 이용한 대기층 고품위 석회석의 생성기작 해석

김창성,최선규,김규보,강정극,김상태,이종현,장재호 대한자원환경지질학회 2019 자원환경지질 Vol.52 No.1

태백산분지 북익부 고품위 석회석의 생성은 크게 동생적(syngenetic)과 후생적(epigenetic) 관점으로 나뉘어 있으며, 산소-탄소 안정동위원소 비 특성을 이용하여 이들의 생성환경을 고찰하였다. 북익부의 4개 광산(GMI, 정선, 백운, 백광)과 남익부의 상동(오미아)광산, 그리고, 삼척지역의 쌍용동해광산을 대상으로 하였으며, 이들과의 비교를 위해 정선지역 대기층 노두시료를 포함하였으며, 이들을 색상에 따라 암회색, 회색, 담회색, 백색으로 구분하였다. 산소 안정동위원소 비는 4.5 ~ 21.6 ‰의 넓은 범위의 변화를 보이지만, 탄소 안정동위원소 비는 -1.1 ~ 0.8 ‰ (방해석 맥제외)로 매우 좁은 범위를 보여, 열수의 작용이 크지 않았음을 지시한다. 또한, 광산별, 색상별 산소-탄소 안정동위원소 비의 분포범위의 차이는 없으며, 주변 노두에서 채취된 탄산염암과 유사한 범위를 보이는 것으로 보인다. 이와 같은 결과는 고품위 석회석의 생성에 있어서 열수의 영향은 거의 없었다는 것을 지시한다. 산소 안정동위원소 비 값은암석의 색상변화(백색화)보다는 조직의 변화와 관련되는데, 산소 안정동위원소 비 15 ‰ 전후를 기준으로 탄산염암의산상을 구분할 수 있다. 이보다 높은 경우 괴상 또는 층리가 잘 보존된 특징을 보이는 반면, 낮은 경우 하나의 시료내에서 두 가지 이상의 색상이 나타나고 있으며, 층리는 교란되거나 거의 소멸하여 흔적만 확인된다. 두 가지 이상의색상이 나타나는 경우 밝은 부분이 어두운 부분에 비해 현저히 낮은 산소 안정동위원소 비를 보이는 경우가 다수 관찰되며, 이는 열수와의 반응에 의한 현상으로 해석된다. 다만, 이와 같은 현상은 소규모로 나타나고 있으며, 광상 전체적인 고품위 석회석의 생성에 대한 해석으로는 적당하지 않다. 특히, 재결정화한 백색의 탄산염암에서 높은 산소 안정동위원소 비 값을 보이는 것은 이 지역 탄산염암의 재결정화에 열수의 작용이 매우 적었음을 지시하며, 주변 마그마에 의한 열적 영향만을 받은 결과로 해석된다. 또한, 고품위 석회석광상 내 광체의 분포가 수평으로 연속적이며, 고품위 석회석 상하 주변에 백운석이 층상으로 협재되는 등의 산상을 고려할 때, 연구지역 고품위 석회석의 생성은 동생적(syngenetic) 해석이 보다 더 타당할 것으로 판단된다. 따라서, 태백산분지 전반적으로 순차층서적 관점에 의한퇴적상의 해석이 필요할 것으로 사료되며, 이는 추가적인 고품위 석회석 광체의 확보에 매우 중요한 요소가 될 것이다.

석회석의 분말도 및 치환률 변화가 석회석 혼합시멘트 모르타르의 압축강도 및 탄소성적 평가에 미치는 영향

최재원,차완호,한민철 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.1

This study aims to evaluate the compressive strength of mortar and the carbon performance index of limestone composite cement to offer acouple of ways to reduce carbon emission in the cement industry. For this purpose, limestone cement made from two types of limestonepowders with different fineness was tested under the same W/B and mortar flow conditions. As a result, under the same W/B condition, themortar flow increased as the replacing rate of limestone increased, but the compressive strength decreased at all ages. On the other hand,under the same flow conditions, the compressive strength during days 1 to 3 decreased with the increase in limestone replacing rate; it wasconfirmed that the compressive strength of the mortar incorporating limestone for 28 days exhibited an almost same strength level with thatof OPC mortar. To evaluate the carbon performance index of limestone cement more accurately, it is suggested that compressive strength andcarbon performance should be considered at realistic conditions considering workability such as flow and slump, rather than at the same W/Band constant binder amount conditions. 본 연구에서는 시멘트의 제조과정에서 발생하는 탄소를 저감하는 기술의 하나로, 석회석 분말을 혼합재로 활용한 석회석 혼합시멘트 기술의 모르타르 압축강도 및 탄소성적을 평가하였다. 이를 위해 분말도가 다른 2종의 석회석 분말을 혼합한 석회석 시멘트를 동일한 W/B 조건과, 동일한 모르타르 flow 조건에서 각각 시험하고, 탄소성적을 비교하였다. 시험 결과, W/B가 동일한 조건에서는 석회석의 치환률이 증가할수록 flow는 증가하지만 모든 재령에서 압축강도가 감소하였다. 반면, flow가 동일한 조건에서는 1~3일 압축강도는 석회석 치환률 증가와 함께 감소하였지만, 28일 압축강도는 OPC와 동등한 수준을 발현할 수 있음을 확인하였다. 석회석 시멘트의 탄소성적을 평가하기 위해서는 본 연구와 같이 동일한 W/B, 단위 결합재량 조건이 아닌, 플로, 슬럼프 등 작업성을 고려한 현실적 배합에서 압축강도와 탄소성적을 동시에 고려해야 할 것으로 판단된다.

조선시대 조적용 석회의 소성 성능과 모르타르의 물성에 대한 실험 연구

이상옥,정광용 한국건축역사학회 2016 건축역사연구 Vol.25 No.3

This study was to investigate the firing method of limestone in Joseon Dynasty, and analyze the physical·chemical properties of lime mortars in Joseon Dynasty. This study was to manufacture and evaluate the firing experiment and mortar of Limestone by each sort in order to reproduce the traditional lime mortars in Joseon Dynasty, and investigate the behavior to improve physical properties according to the firing method of Limestone. This study has found out that there were screening criteria and standard of appropriate firing temperature about the Limestone in Joseon Dynasty. Accordingly, this study was to improve its strength through various additives and mixture. In particular, in case of Limestone, the black and blue Limestone were preferred, and most of domestic Limestones were low grade Limestone including the clay and took ivory white or blue with low whiteness. This study has shown that the low grade Limestone was mined by the surface mining compared with the high grade Limestone as underground mining method, and could be used because it was easy to mine relatively and there was possibility that Natural Hydraulic Lime(NHL) was used with the traditional lime mortars in Joseon Dynasty. 본 연구에서는 조선시대 전통 灰의 제작기술을 조사하고, 조선시대 석회 모르타르에 대한 물리적·화학적 특성을 분석하였다. 조선시대 전통 灰를 재현하기 위한 종류별 석회석의 소성실험과 모르타르 제작평가를 하였으며, 석회석 소성방법에 따른 물리적 특성 향상 거동을 규명하였다. 조선시대에는 석회석에 대한 선별기준과 적정 소성온도 기준이 있었으며, 여러 첨가물과 배합방법을 통하여 강도를 개선하고자 하였음을 알 수 있다. 특히 석회석의 경우 흑색과 청색 석회석을 선호하였으며, 국내의 석회석은 점토질을 함유한 저품위 석회석이 대부분이고 백색도가 낮은 유백색 또는 청색을 띠고 있다. 저품위 석회석은 갱내채광인 고품위 석회석에 비하여 노천채광으로 채광되며 상대적으로 채광이 용이하기 때문에 이를 사용하였음을 알 수 있으며, 조선시대 전통 灰로 천연 수경성 석회(NHL)가 사용되었을 가능성을 확인할 수 있었다.

열역학적 모델링을 통한 한국형 포틀랜드 석회석 혼합시멘트 개발을 위한 고찰

이지훈,박준범,김진만,문주혁 한국콘크리트학회 2022 콘크리트학회논문집 Vol.34 No.6

한국과 달리 유럽에서는 이미 석회석 함량을 최대 35 %까지 포함하는 석회석 혼합시멘트가 이미 상용화되었다. 본 연구에서는 한국형 석회석 시멘트 개발을 위하여 석회석의 함량 증가에 따른 1종 보통 포틀랜드 시멘트의 수화 반응 변화를 열역학적 모델링을 활용하여 분석하였다. 한국에서 상용화 중인 1종 보통 포틀랜드 시멘트에서 석회석의 함량이 증가하더라도 석회석은 수화반응에 참여하지 않았으며 이로 인해서 시멘트 페이스트의 역학적 성능은 감소할 것으로 예측되었다. 이러한 역학적 성능 감소는 다양한 물-시멘트비에도 동일하게 관측되었다. 그러나 시멘트 클링커의 비표면적을 증가시킬 경우 클링커의 초기 수화도는 증가하였으며 수화반응 초기의 공극률은 감소하였다. 이와 더불어 시멘트에 존재하는 알루미나 광물의 함량을 증가시키면 모노카르보알루미네이트가 생성되며 석회석이 수화반응에 참여하고 역학적 성능에 긍정적인 영향을 준다. 따라서, 현재 한국산 시멘트 기반의 석회석 혼합시멘트를 개발할 경우 높은 분말도, 알루미나 함량 및 적절한 양생온도가 역학적 성능감소를 막아줄 수 있는 공학적인 방법으로 제안되었다.