This study is carbonation resistance of the natural durability enhancement materials that can reduce cracking of the concrete. The durability enhancement materials of natural were substituted 10%, 20%, 30% of cement, the results were confirmed excellent carbonation resistance as the more increasing the natural durability enhancement.

Based on the study of chloride migration coefficient and hydration heat evolution, it was found that the use of ternary blended cement was effective to achieve desired service life and minimum crack index. On the other hand, a high level of compressive strength is required for marine concrete mix design.

This study aimed to propose a reasonable performance evaluation process of freeze-thaw and carbonation depth on concrete structures, especially considering the time-dependent and environmental effects, to develop a long-term maintenance plan in Korea.

From the previous research, as a solution of carbonation of high-volume SCM concrete, outstanding performance of emulsified refined cooking oil with applying on the surface of the concrete was suggested. As a comparative study, the aim of this research is evaluating carbonation resistance and pore structure of high-volume SCM concrete depending on the painting substances of emulsified refined cooking oil and modified silicate base permeating paint, which is commercial product by mock-up test.

현재 전 세계적으로 자연적, 인위적 요인으로 인하여 이상기후가 나타나고 있다. 이상기후의 대표적인 것으로 슈퍼태풍, 극한폭설, 폭염과 같은 극한 기후현상이 초래된다. 1970년대 산업화 시대 이후 급격하게 지구의 온도가 상승하는 것을 알 수 있으며, 이로 인하여 발생하는 가장 큰 문제점은 지구 온난화이다. 지구 온난화에 영향을 미치는 온실가스의 종류로는 이산화탄소, 과불화탄소, 아산화질소, 메탄과 같은 다양한 종류의 화학성분이 존재하며 특히 이산화탄소가 약 90%의 비중을 차지하는 것을 알 수 있다. 콘크리트의 경우 건설재료로써 탁월한 내구성능을 지니고 있으며, 사회기반시설물 건설 재료로 70%이상 사용되고 있다. 그러나 콘크리트는 타설직후 물리·화학적으로 다양한 환경조건으로부터 성능저하 현상이 발생하기도 한다. 특히 대기중의 이산화탄소는 콘크리트 알칼리도 저하에 따른 철근을 부식시키고 내구성 저하를 초래하게 된다. 따라서 본 연구에서는 풍속, 일조시간에 관하여 양생 한 후 콘크리트의 탄산화 실험을 접목시켜 탄산화 깊이와 탄산화 속도 계수를 측정하고 이를 바탕으로 만족도 확률 곡선을 통하여 성능중심평가(Performance Based Evaluation(PBE))를 수행 할 것이다.

Mineral carbonation using alkali industrial waste is an eco-friendly, economic technology used not only to reuse waste but also to store carbon dioxide. Alkali waste such as slag, cement waste, and coal ash has been mainly used as a raw material required for the technology. Many studies have been conducted to find optimal conditions for Ca/Mg extraction and carbonation with various extraction solvents under different temperatures, pressures of carbon dioxide, ratios of liquid to solid, and reaction times. Furthermore, in order to secure economic feasibility, there have been recent attempts to proceed the mineral carbonation at the room temperature and atmospheric pressure, to recover highly pure carbonate salts, and to reuse the extraction solvent. We expect that future researches will be in quest of economically storing as much carbon dioxide as possible by developing raw materials and carbonation technologies which provide high carbonation efficiency. In this article, we have reviewed recently published domestic and international research papers and then classified them according to the kind of industrial waste and the carbonation technology (direct and indirect carbonations).

Concrete indicates highly alkaline through hydration reaction of mortars that were attached to the RCA's surface. In this study, the carbonation of concrete incorporating coated RCA was investigated through accelerated carbonation test. As a results, coated RCA was indicated to be better than normal RCA.

As the usage of supplementary additives such as blast furnace slag and fly ash for concrete was increased, the carbonation of concrete has been a problem. Hence, in this research, as a solution of carbonation of the high-volume supplementary additive concrete, the effect of waste oil based liniment on carbonation and chloride resistivity was analyzed when it applied on the surface of the concrete.

Based on the study of chloride migration coefficient and hydration heat evolution, it was found that the use of ternary blended cement was effective to achieve desired service life and minimum crack index. On the other hand, a high level of compressive strength is required for marine concrete mix design.

최근 세계적으로 탄소포집 및저장(CCS, carbon capture and storage)기술에 대한 연구가 많이 수 행되고 있다. 이번 연구는 폐시멘트 미분을 이산화탄소를 포집하는 광물탄산화(mineral carbonation)의 효율적인 재료로 활용하기 위한 연구의 일환으로 수행하였다. 0.15 mm 미만으로 체가름된 시멘트 풀 (W:C = 6:4)과 200 ㎖ 용액을 포함하는 반응용기에 순도 99%의 CO2 가스를 주입하는 직접수성탄산화 실험을 수행하고, 두 종류 첨가제(NaCl, MgCl2)의 탄산화에의 영향을 분석하였다. 특히, 첨가제의 종류 와 pH변화에 따른 탄산화 과정, 생성되는 탄산염광물의 종류와 특성에 대하여 자세히 연구하였다. 직접수성탄산화 실험 결과 pH는 CO2의 주입으로 지속적으로 감소하였다. Ca2+ 이온 농도는 MgCl2가 첨가제로 활용한 경우에는 지속적으로 감소하였지만 MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 감소하다가 pH 가 낮아짐에 따라 생성된 탄산염광물의 용해로 다시 증가하는 경향을 보였다. 생성물질에 대한 X-선 회절분석 결과, MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 방해석이 우세하게 나타났고, MgCl2를 첨가제로 활용 한 경우에는 Mg2+ 이온의 영향으로 아라고나이트가 우세하게 나타났다. 또한 pH 단계별 직접수성탄산 화 실험결과, MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 pH가 높은 실험 초기에 나타난 바테라이트는 pH가 낮 아질수록 결정도가 좋은 방해석으로 전환되는 것을 확인하였고, MgCl2를 첨가제로 활용한 경우에는 pH가 낮아질수록 방해석의 함량은 감소하고 아라고나이트의 함량이 증가하는 것을 알 수 있었다.

Carbonation is one of the most critical deterioration phenomena to concrete structures exposed to high CO2 concentration, sheltered from rain. Lots of researches have been performed on evaluation of carbonation depth and changes in hydrate compositions, however carbonation modeling is limitedly carried out due to complicated carbonic reaction and diffusion coefficient. This study presents a simplified carbonation model considering diffusion coefficient, solubility of Ca(OH)2, porosity reduction, and carbonic reaction rate for low concentration. For verification, accelerated carbonation test with varying temperature and MIP (Mercury Intrusion Porosimetry) test are carried out, and carbonation depths are compared with those from the previous and the proposed model. Field data with low CO2 concentration is compared with those from the proposed model. The proposed model shows very reasonable results like carbonation depth and consuming Ca(OH)2 through reduced diffusion coefficient and porosity compared with the previous model.

최근 전력 전송을 위해 지하에 건설되는 전력구 구조물이 증가함에 따라, 이러한 구조물의 수명 연장은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 현재까지의 현장 및 실험결과들은 콘크리트 내부의 철근이 콘크리트 피복의 탄산화 현상에 의해 부식될 수 있음을 보이고 있으며,이러한 탄산화에 의한 철근의 부식은 구조물 주변의 높은 이산화탄소 농도에 의해 빈번히 발생할 가능성을 내포하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실제 전력구 현장에서의 철근 깊이와 탄산화 깊이를 측정한 결과를 바탕으로 우리나라의 전력구 콘크리트 구조물에 대한 탄산화위험도를 평가하였다. 현장 데이터를 기반으로 철근 주변에서의 탄산화에 의한 전력구의 사용수명을 평가하였으며, 이를 위해 확률론적 방법인 몬테카를로 기법을 적용하였다. 또한 균열을 유발한 시험체에 대한 탄산화 촉진 실험을 수행하여, 그 실험결과를 바탕으로 균열을 고려한 경우의 전력구의 사용수명을 수치적으로 평가하고 분석하였다.

산업화가 가속화되면서 지구온난화는 환경을 위협하는 큰 문제로 대두되고 있다. 특히 지구온난화에 50% 이상 기여하는 물질인 이산화탄소는 그 농도가 산업혁명 이후 급격히 증가해왔으며, 이 문제를 해결하기 위해 전세계적으로 이산화탄소 저장기술(Carbon Capture and Storage, CCS)을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. CCS 중 하나인 광물탄산화는 이산화탄소를 칼슘, 마그네슘 등과 반응시켜 불용성 탄산염으로 고정하는 기술이며, 원료로 칼슘이나 마그네슘을 다량 함유한 천연광물 또는 산업부산물이 사용될 수 있다. 제지슬러지소각재(Paper Sludge Ash, PSA)는 제지공정에서 생성되는 산업부산물로 칼슘을 다량 함유하고 있어 광물탄산화에 적합한 재료이다. 본 연구에서는 PSA를 암모늄염(ammonium chloride, ammonium acetate)과 반응시켜 칼슘을 선택적으로 용출한 후 탄산화하는 과정에서 암모니아수를 추가했을 때 탄산화 효율이 어떻게 변하는지를 알아보았다. 용제로 암모늄염 용액(0.3M, 1L)을 사용하여 PSA(20g)로부터 칼슘을 용출시킨 용출액 A와 용출액 A에 암모니아수(1.76mL)를 추가한 용출액 B를 각각 준비한 다음, 대기압 하에서 각 용출액에 이산화탄소(0.1L/min)를 30분 동안 주입하여 탄산화반응을 진행하였다. 용출액 A를 이용한 탄산화반응 결과 6.81g의 탄산칼슘을 회수하였고, 생성된 고체를 기준으로 산출한 이산화탄소 저장량은 149.8kg CO2/ton PSA이었다. 암모니아수를 추가한 용출액 B를 이용한 탄산화반응에서는 반응종료 후 용액 중 칼슘농도가 용출액 A 경우의 절반 정도이었다. 용출액 B로부터 7.69g의 탄산칼슘을 회수하였고, 이 결과는 이산화탄소를 169.2kg CO2/ton PSA 저장하였음을 의미한다. 칼슘 용출액 A에 암모니아수를 추가하면 완충작용이 지속되면서 높은 pH가 유지되기 때문에 용출액 B에서 탄산화 효율이 더 높아졌다. 또한 용출액 B에서처럼 암모니아수를 추가하면 한번 사용한 암모늄염 용제를 간접탄산화에 재사용할 때 칼슘 용출효율을 높이는데 기여하리라고 예상한다.

본 연구에서는 액상 탄산화 반응을 통하여 이산화탄소(CO2)를 안정하게 고정화가 가능한 알칼리 토금속인 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 성분을 다량 포함한 산업부산물인 순환골재에 아민계 흡수제를 이용한 액상 촉진탄산화 기술을 통한 개질화 반응에 대하여 고찰하였다. 순환골재는 굵은골재와 잔골재를 이용하여 무기양이온 용출을 위하여 다양한 용출제별 용출농도를 분석하였으며, 그에 따른 탄산화반응을 진행하였다. CO2는 발전소 포집농도인 15vol%를 이용하여 흡수용액인 MEA 5~30wt%에 따른 CO2 흡수량을 분석하였다. 상기의 과정을 통하여 순환골재 활용 CO2 저감량을 평가하였고 개질된 골재를 활용한 건자재 제작의 기초 데이터를 수립하고자 하였다.

The demand of underground structure such as box culvert for electric power transmission is increasing more and more, and the service life extension of these structures is very important. Then, the service life due to carbonation at the cover depth was calculated by in situ information and the Monte Carlo simulation in a probabilistic way. Additionally, the accelerated carbonation test for the cracked beam specimen was executed and the crack effect owing to the carbonation process on the service life of box culvert was numerically investigated via Monte Carlo simulation based on the experimental results.

서울지역 28개 지하구조물에 대한 정밀안전진단 결과를 활용하여 제안된 균열집중구간 및 탄산화 기반 한계상태함수를 산정하여 우선적인 보수구간을 선별하고자 하였다. 상태평가를 위해 분할된 503개 쉬트에 대한 균열밀도는 로그정규분포, 탄산화 및 피복은 정규분포의 현장조사 결과를 얻었다. 각 구간별 실시한 강도, 초음파속도, CO2농도, 철근부식도, 염화물함유량 등을 고려할 수 있도록 환경지수를 도입하여 합리적인 보수 우선순위를 제안하고자 하였다.

Reinforced concrete structures are deteriorated in a few decades due to various causes, such as carbonation. Therefore it is important to evaluate the accurate carbonation depth in order to secure the durability of the structure. In this paper, carbonation depth by drilling excavation and splitting core sample are compared. Also, the procedure for estimating the appropriate repair zone is proposed, with the result of carbonation depth and steel bar detection.

제4차 전국폐기물 통계조사(‘13.3, 환경부)에 따르면 현재 국내에서는 년간 1,593천톤의 소각재가 발생하며 그중 대부분인 1,227천톤(약 77%)은 단순매립으로 처리되고 있고, 단지 366천톤(약 23%)의 소각재만이 재활용되고 있다. 그러나 최근 수도권 자치단체의 “매립폐기물 제로화” 선언, 매립부담금, 순환자원 사용 확대 등을 주요골자로 하는 “자원순환사회 전환촉진법” 제정 등이 추진되고 있어 그 어느 때 보다도 더욱 새로운 대안모색이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 대부분 매립에 의존하던 생활폐기물 소각 바닥재를 매립지내 매립가스 소각후 발생되는 배가스를 이용하여 탄산화과정을 통해 지구온난화물질인 CO2는 소각재에 포집하고 소각재는 유해 중금속의 용출이 억제된 순환골재로 재활용하고자 하는 실증연구로 진행되었다. 반입된 소각재는 불순물 제거, 입도선별, 철분류 등의 전처리를 거친후 2차 입도선별을 통하여 100 mesh 이상의 큰 입자는 입자표면에 탄산염층을 생성하는 건식 탄산화 공정과 탈염 공정 등 안정화 과정을 거쳐 순환골재로 재생되며, 생산된 순환골재의 도로용 보조기층재로서의 적합여부를 확인하기 위하여 한국건설생활환경시험연구원에 순환골재 시험분석을 의뢰한 결과 도로보조기층용 순환골재(KS규격 KS F 2474)와 비교한 결과 기준에 적합한 것으로 확인되었다. 본 연구는 환경부 차세대 핵심환경기술 개발사업의 연구비 지원으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

지구온난화가 전 세계적인 이슈로 대두되고 있음에 따라 대표적인 이산화탄소 배출 산업인 시멘트 산업에서도 기술혁신의 압박을 받고 있는 것이 현실이다. 유럽에서는 1990년대 후반 이후 석회석 혼합 시멘트 사용이 지속적으로 증가하고 있다고 보고되고 있다. 이탈리아의 경우 전체 시장의 약 60% 이상이 석회석 혼합 시멘트가 차지하고 있으며, 전 세계 25개 이상의 나라에서 보통 포틀랜드 시멘트에 1 ~ 5%까지 석회석 미분말을 첨가할 수 있도록 규정하고 있다. 현재 국내 포틀랜드 시멘트는 고로슬래그, 플라이애시 및 포졸란 재료를 5%이하 첨가하도록 규정하고 있으나 해외에서 많이 사용되고 있는 석회석을 시멘트에 첨가재로 사용한다면 클링커 생산량이 감소하여 이산화탄소 배출량을 감축하는데 효과적일 것이다. 따라서 이 연구에서는 보통 포틀랜드 시멘트에 석회석 미분말을 5% 및 10% 혼입하여 시멘트를 제조하였으며 콘크리트 시험체를 제작하여 탄산화 시험을 수행하고자 하였다. 촉진 탄산화 시험은 KS F 2584 󰡔콘크리트의 촉진 탄산화 시험 방법󰡕에 준하여 시험을 수행하였으며 100 mm × 100 mm × 400 mm의 각주형 공시체를 각 배합별로 3개 제작하였다. 몰드 탈형 후 온도 20±1℃의 수중에서 28일간 양생 후 온도 20±1℃, 상대습도 60±1℃의 항온 항습기에 28일간 보존하였으며 공시체의 타설면, 저면, 양단면을 에폭시로 도포하였다. 실험조건은 온도 20℃ 상대습도 60%로 설정하였고, 촉진 시험 후 탄산화 깊이의 측정은 촉진 개시부터 7, 28일에 측정하였다. 탄산화 측정은 시험체를 절단 후 1% 페놀프탈레인 용액을 분무하여 측정하였으며, 탄산화 깊이의 계산은 3개의 공시체에 대하여 6면 30개소의 탄산화 깊이 평균 값을 취하였다. 촉진 탄산화 시험 결과, 석회석 미분말을 5% 치환한 시험체의 7일, 28일 탄산화 깊이는 8.6 mm, 12.4 mm로 측정이 되었으며, 10% 치환한 시험체의 7일, 28일 탄산화 깊이는 8.5 mm, 13.5 mm로 측정되었다. 7일 기준 탄산화 깊이는 10% 치환 시험체가 0.1 mm 작게 측정되었고, 28일 기준 탄산화 깊이는 0.9 mm 크게 측정되었으나 거의 동일한 값을 나타내었다. 따라서, 콘크리트에 석회석 미분말을 10% 까지 치환하여 혼입하여도 탄산화 깊이에 의미있는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

On this study, carbonation rate and W/C ratio were estimated by collecting actual data of each carbonation depth and compression strength from inner wall, outer wall, stair hall, and balcony floor of certain remodeling apartments. Through above tests, this study can be reference data of the method of life time prediction for the apartments that subject to remodel.