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지오폴리머는 기존의 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 알루미노실리케이트계 무기 화합물로 고강도 발현, 내화성 등과 같은 역학적 특성이 우수하여 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한 산업부산물 등을 활용할 수 있기 때문에 시멘트에 비하여 CO₂ 발생량이 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나 지오폴리머의 경우 입경이 매우 작은 무기성 재료를 이용하기 때문에 내부에 공극이 형성되기 쉽지 않아 다공성의 구조를 갖기가 어려워 경량화에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 톱밥을 첨가한 다음 열분해를 통해 제거함으로써 다공성 지오폴리머를 제조하고자 기초적인 실험을 진행하였다. 본 연구진은 70MPa 이상의 고강도 지오폴리머 제조를 위해 무기성 재료(메타카올린, 플라이애시, 알칼리 활성화제)의 최적 배합 조건을 반응표면분석법을 이용해 도출하였다. TGA 분석을 통해 톱밥의 열분해 특성을 조사하였으며, 0.125 ~ 1mm 크기의 톱밥을 사용하였다. 톱밥의 수분함량, 열분해 시간 등에 따른 다공성 지오폴리머 제조 특성을 조사하였다. 시편의 크기는 5×5×5cm³이며, 실험 조건별당 시편은 9개씩 제조하였다. 열분해 실험은 500℃에서 3시간 동안 진행하였으며, 열분해 시간의 영향은 3 ~ 24시간으로 시간을 조정하여 실험하였다. TGA 분석 결과 승온 속도에 따라 다소 상이하지만 톱밥은 300℃ ~ 350℃ 사이에서 초기 중량의 60% 이상 감소되었으며, 500℃ 잔류량은 3% 미만으로 나타나 대부분이 제거되는 것으로 나타났다. 톱밥의 수분함량에 따라 제조된 지오폴리머의 압축강도가 변화되는 것으로 나타나, 톱밥의 수분함량을 30 ~ 80%로 변화시켜 (무기성 재료에 대해 중량비로 10% 첨가) 그 영향을 조사하였다. 톱밥의 수분함량이 적을수록 지오폴리머의 압축강도가 높았으며(수분함량 30%, 49%의 경우 압축강도 53.0 Mpa 정도), 톱밥의 수분함량이 80%에 이르면 압축강도는 7 MPa로 크게 감소하였다. 열분해 공정을 거친 지오폴리머의 압축강도는 톱밥의 수분함량이 50%, 60%인 경우가 33.0 MPa 이상으로 가장 높게 나타났다. 이는 톱밥을 첨가하지 않고 열분해 한 시편의 평균 압축강도 약 35.0 MPa와 비슷한 결과로 톱밥의 적정 수분함량은 50%로 결정하였다. 수분함량 50%인 톱밥을 중량비로 10% 첨가한 지오폴리머의 열분해 시간에 따른 압축강도 변화를 평가한 결과 3시간 열분해의 경우 34.7 MPa이었고, 6시간 이상 열분해하면 대략 26.0 MPa 이상의 압축강도를 보였다. 열분해 시간을 6시간에서 24시간으로 증가하여도 압축강도는 더 이상 감소되지 않았다. 또한 열분해 시간이 6시간 이하인 경우 시편 내부가 완전히 열분해되지 않았으며, 최소한 12시간 이상 열분해를 해야 모든 유기물이 제거되는 것으로 나타났다. 따라서 첨가된 톱밥이 모두 열분해 되기 위해서는 12시간 이상 열분해해야 하는 것으로 판단하였으며, 열분해 후 생성된 공극은 SEM 분석으로 확인하였다.
