도자기 폐기물을 콘크리트 산업에 활용하기위한 문헌 검토

국문 초록 (Abstract)

콘크리트 분야에 산업폐기물을 활용하기 위한 연구는 이미 오래전부터 수행되어 고로슬래그나 플라이애시와 같은 시멘트 혼합재료는 이제 보편적으로 사용되고 있다. 이와 같은 산업폐기물을 콘크리트에 재활용 할 경우 콘크리트의 성능개선이나 품질개선 효과를 나타낼 경우 이는 환경보전이나 자원재활용 측면에서 경제적 부가가치를 도모할 수 있기 때문에 적극적인 재활용 방안이 모색되어져야 한다. 이에 본 연구에서는 국내의 여주와 이천에서 주로 발생되는 산업도자기 폐기물과 전국적으로 발생되는 생활도자기 폐기물을 콘크리트 산업에 활용하기 위한 기초 연구로서 국내에서 기 수행된 연구자료를 검토하여 도자기 폐기물을 콘크리트 산업에 사용하기위한 재활용성을 검토하고자 하였다.
김기형(1999)과 문한영(2001) 등은 도자기 폐기물을 사용한 시멘트 모르터의 특성에 대한 연구와 요업폐기물을 콘크리트용 골재로 재활용하기 위한 연구를 수행하였다. 이 연구에서는 폐도자기 분말 20%를 모르터용 혼화재료로 사용한 경우 플로우 값이 양호하였으며 이때 압축강도는 감소하는 경향을 나타낸 것으로 연구되었다. 또한 폐도자기를 잔골재로 사용한 경우 플로우 값은 변화가 없으나 강모래를 사용한 경우보다 압축강도가 증가하였으며 폐도자기 잔골재를 100% 사용한 경우 약10%의 압축강도 증가현상이 나타나는 것으로 연구되었다. 그러나 잔골재 및 굵은골재로 각각 대체한 콘크리트의 슬럼프는 크게 감소하여 이에 대한 적절한 대책이 마련되어야 할 것으로 나타났다. 강성구(2004) 등의 연구에서는 폐도자기를 골재로 이용한 콘크리트의 특성을 연구한 결과 비중은 일반 골재에 비하여 다소 작고 흡수율은 높으나 비교적 입도가 양호하며 표면조직을 광학현미경으로 관찰한 결과 재활용골재나 부순돌과 차이가 없는 것으로 확인되어 시멘트 페이스트와의 부착이 양호할 것으로 판단하였다. 이화영(2008) 등이 연구한 폐도자기분말의 혼입에 따른 시멘트 모르타르의 특성에 의하면 폐도자기 분말을 시멘트 혼합재로 사용할 경우 작업성을 개선시키고 시멘트의 사용량을 줄임과 동시 강도증진 효과를 얻는 것으로 연구되었으며 시멘트 혼합재로서의 성능은 슬래그를 사용한 것보다 유리한 것으로 연구되었다. 또한 폐도자기 분말의 PHC 파일용 시멘트 혼화재 적용성 검토(2010)에 대한 연구에서도 초기 강도 개선효과가 있는 것으로 보고되어 시멘트 및 콘크리트 2차 제품에 대한 활용가능성이 있는 것으로 나타났다. 신한국(2010)과 류현기(2011) 등은 폐도자기 미분말을 이용한 순환골재의 강도증진에 관한 연구와 폐도자기 분말도 변화에 따른 순환골재 사용 콘크리트의 물리적 특성에 관한 연구를 수행하였으며 그 결과 폐도자기 분말을 사용할 경우 콘크리트는 높은 강도발현을 나타내는 것으로 연구되었다. 배상우(2012) 등의 연구에서도 폐도자기를 활용한 무기결합재 모르타르의 잔골재 치환율 변화에 따른 유동 및 강도특성에 대한 연구결과 유동성 및 압축강도의 증가가 확인되었다.
이와 같이 기존 연구문헌을 검토한 바 도자기 폐기물은 잔골재의 부존자원 고갈 및 채취로 인한 환경훼손 등의 문제에 기여할 수 있는 콘크리트용 골재로서 재활용하는 방안과 시멘트의 재료절감, 콘크리트의 조기강도 증진 및 품질성능 향상을 도모할 수 있도록 미분말화하여 시멘트 대체재료로서 활용하는 방안에서 그 효용가치를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 폐도자기 분말이 포졸란 반응이나 장기강도 증진, 내구성 등에 효과를 나타내는지에 대해서는 향후 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
사사: 본 연구는 국토교통부 건설교통기술지역특성화사업 연구개발사업의 연구비지원(13RDRP B066780)에 의해 수행되었습니다.