폐석회석과 순환유동층보일러 비산재로 제조한 지오폴리머 벽돌의 물리적 특성 = Physical Properties of Geopolymer Bricks Made From Waste Limestone and CFBC Fly Ash

국문 초록 (Abstract)

석탄의 순환유동층 보일러에서 발생하는 비산재중에는 Fe₂O₃의 함량이 높아 이들 비산재를 건설소재로 재활용하는데 문제가 있다. 또한 석회석 제조공장에서 제조하는 석회석의 생산량은 2010년 7,959만 톤에서 매년 증가하여 2016년에는 9,116만 톤으로 증가하고 있고, 이 과정에서 다량의 폐석회석이 배출되고 있으나 상당량이 적치되어 부적절하게 관리되고 있는 실정이다. 2016년의 환경부 폐석회석 발생량 통계에 따르면 연간 63만 톤이 배출된 것으로 보고된 바 있다. 이 수치는 매년 감소되고는 있으나 이미 다량의 폐석회석이 배출, 적치되어 있는 실정이고 이에 대한 적절한 대책 마련이 필요한 실정이다. 이들 폐기물은 안정화시키면 자원으로 재활용하는 것이 가능하다.
따라서 본 연구에서는 석탄의 순환유동층 보일러 비산재와 폐석회석을 건설소재로 재활용하기 위한 방안으로 지오폴리머 기술을 이용한 벽돌을 제조하고자 하였다. 지오폴리머란 원료 속의 Si와 Al 등의 성분이 강알칼리 환경에서 용출되어 축중합 반응을 일으켜 알루미노 실리케이트란 비정질 구조의 소재를 만드는 기술로 별도의 소성 과정이 필요 없이 낮은 온도에서 벽돌 제조가 가능하기 때문에 기후변화의 원인이 되는 CO₂의 배출량을 현저히 저감시킬 수 있는 기술로 많은 주목을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 이들 폐기물을 이용하여 건설소재로 활용할 수 있는 지오폴리머 벽돌을 제조하고자 하였다. 본 연구에서 검토한 실험 변수로는 CFBC fly ash와 폐석회석의 혼합비, 지오폴리머 반응을 유도하기 위한 활성화제의 비, 반응 온도 등을 사용하였으며, 연구결과 제조되는 벽돌이 목표치에 도달하였는지를 평가하기 위한 평가 지표로 압축강도, 겉보기 기공률 및 흡수율 등을 이용하였다. 본 연구결과에 따르면 이들 폐기물을 이용하여 지오폴리머를 제조한 경우 건설소재로 재활용이 가능할 것으로 판단된다.