육상으로부터 각종 오염물질이 유입되는 하구역은 오염관리에 주의를 기울일 필요가 있다. 본 연구에서는 석탄회 조립물과 하구의 오염 퇴적물을 혼합하여 저서 환경 개선 효과 및 저서 미생물의 군집 구조 변화를 조사하였다. 하구 퇴적물과 석탄회 조립물을 7:3 의 비율로 혼합하여 1개월 동안 반응시킨 후 환경 및 미생물 군집을 분석하였다. 퇴적물의 환경인자를 분석한 결과, 석탄회 조립물이 혼합된 실험구의 pH는 11까지 증가하였다. 실험구의 DIP 농도는 석탄회 조립물과의 반응을 통해 생성된 인산칼슘으로 인해 대조구 대비 30 % 감소하였다. 또한 대조구 대비 실험구에서 증가한 Gammaproteobacteria 강은 DIP 감소에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. DIN 농도는 대조구 대비 실험구에서 2배 이상 증가하였는데, 이는 높은 pH 및 석탄회 조립물에서 용출되는 NH4 +-N의 영향인 것으로 판단된다. 질소 순환과 관련된 미생물은 대조구 및 실험구 모두에서 확인되지 않았다. 따라서, 석탄회 조립물은 오염된 하구 퇴적물의 DIP 농도 감소에 효과적이며, 저서 미생물 군집이 인의 순환에 영향을 주는 것으로 나타났다.

연안지역의 오염된 저서환경을 개선 및 관리하기 위한 피복재의 성능 평가를 위하여 Mesocosm 실험을 수행하였다. 석탄회 조립물을 연안 오염 퇴적물에 피복하고 1, 3, 6개월 후의 pH, ORP(Oxidation Reduction Potential), 인산염 및 황화수소 농도 변화를 조사하였다. 석탄회 조립물에 함유되어 있는 산화칼슘은 가수분해 과정에 의해 산성화 된 퇴적물을 중화시키는 것으로 조사되었다. 또한 석탄회 조립물에서 용출되는 칼슘 및 실리카 이온은 퇴적물 간극수 중의 인산염을 침전시켜 퇴적물 내의 인산염 농도를 84.31 % 감소시키는 것으로 조사되었다. 황화수소 농도는 1개월 만에 133.5 mg/L가 감소하였으며, 이는 황화수소가 석탄회 조립물 중의 산화망간과의 화학적 반응을 통해 침전되고, 퇴적물의 투수성 향상으로 퇴적물 내부의 혐기성이 약해졌기 때문으로 판단된다. 이상의 Mesocosm 실험 결과를 통해 석탄회 조립물을 오염된 퇴적물 상부에 피복하는 기술은 저서환경 개선에 효과적인 것으로 판단된다.

산업부산물인 석탄회을 이용하여 잘피군락의 조성 가능성을 평가하기 위한 현장실험을 실시하였다. 오염된 점토질 해저면에 석탄회 조립물을 이용하여 인공지반을 조성하고 잘피를 이식한 후 모니터링을 실시하였다. 이식된 잘피는 조성된 지반에서 성공적으로 정착하였으며, 이식 후 24개월 이후부터는 이식된 잘피의 개체길이의 증가 및 영양번식을 통한 잘피의 밀도의 빠른 증가가 확인되었다. 또한 조성된 잘피군락 및 그 주변에서 저서생물 및 미세조류의 종수가 증가하여 자연잘피군락과 동일하게 연안역의 생물다양성 향상에 도움이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터 석탄회 조립물은 잘피군락 조성에 적합한 재료임을 확인하였다.

Coal Ash, a byproduct of coal combustion in power plants, is usually disposed in surface impoundments or wet disposal areas and landfill sites. Toxic substances contained in coal ash which slowly seep into the groundwater and aquifers in nearby impoundments, and which are also dispersed by wind and storm water in landfill sites, lead to serious health and environmental effects. The main focus of this study is to analyze the strength characteristics of the recycled coal ash mixed with dredged soil to test its capabilities from external forces such as in the stacking of geotextile tubes. The SEM and XRF analysis were carried out in order to grasp the grain size and composition of the coal ash and the dredged soil. To find the optimum mixing ratio of the coal ash and dredge soil, the type of deformation and the strength of the different mixtures were obtained by performing a uniaxial compression test. The relationship between the compressive stress and deformation of the uniaxial compression test and the tubular structure formed by injecting the coal ash into geotextile tube was confirmed and the applicability of the geotextile tube reinforced with the recycled and improved fill material is very high.

In order to fabricate porous mullite ceramics with controlled pore structure and improved mechanical strength, a freeze casting route has been processed using camphene mixed with tertiary-butyl alcohol (TBA) and coal fly ash/alumina as the solvent and the ceramic material, respectively. After sintering, the solidification characteristics of camphene and TBA solvent were evident in the pore morphology, i.e., dendritic and straight pore channels formed along the solidification directions of camphene and TBA ice, respectively, after sublimation. Also, the presence of microcracks was observed in the bodies sintered at 1500 oC, mainly due to the difference in solidification volume change between camphene and TBA. The compressive strength of the sintered bodies was found generally to be dependent, in an inverse manner, on the porosity, which was mainly determined by the processing conditions. After sintering at 1300~1500 oC with 30~50 wt% solid loading, the resulting mullite ceramics showed porosity and compressive strength values in ranges of 83.8~43.1% and 3.7~206.8 MPa, respectively.

Geopolymer cements and geopolymer resins are newly advanced mineral binders that are used in order to reducethe carbon dioxide generation that accompanies cement production. The effect of additives on the compressive strength ofgeopolymerized class-F fly ash was investigated. Blast furnace slag, calcium hydroxide(Ca(OH)2), and silica fume powders wereadded to fly ash. A geopolymeric reaction was initiated by adding a solution of water glass and sodium hydroxide(NaOH) tothe powder mixtures. The compressive strength of pure fly ash cured at room temperature for 28 days was found to be as lowas 291kgf/cm−2, which was not a suitable value for use in engineering materials. On the contrary, addition of 20wt% and40wt% of blast furnace slag powders to fly ash increased the compressive strength to 458kgf/cm−2 and 750kgf/cm−2,respectively. 5wt% addition of Ca(OH)2 increased the compressive strength up to 640kgf/cm−2; further addition of Ca(OH)2further increased the compressive strength. When 2wt% of silica fume was added, the compressive strength increased to 577kgf/cm−2; the maximum strength was obtained at 6wt% addition of silica fume. It was confirmed that the addition of CaO andSiO2 to the fly ash powders was effective at increasing the compressive strength of geopolymerized fly ash.

석탄회는 독특한 화학조성과 광물학적 특징을 가지고 있다. 본 연구는 해안가에 위치한 영동화력발전소의 매립 호수에서 배출되는 석탄회와 주변 해수와의 반응에서 토착 미생물이 중금속 용출에 어떤 영향을 미치는지를 알아보았다. 매립 호수의 pH는 6.3-8.5로 나타났다. 본 연구를 위해 매립 호수의 세 지점을 선정하여 각 지점에서 석탄회(0.4 L)와 해수(1.6 L)가 혼합된 세 개의 시료를 채취하였다. 채취한 시료는 각각 120˚C, 2.5기압 환경하에서 멸균 처리하고, 미생물의 활동을 촉진하기 위해 글루코스를 첨가하여 배양하였으며, 나머지 하나는 자연 상태로 60일 동안 보관하면서 박테리아의 활동에 따른 지화학적 변화과정을 살펴보았다. 다른 시료와 비교하여 글루코스를 첨가한 시료에서 15일 후에 알카리도가 크게 증가하였으며, Mg, Ca, K와 같은 양이온은 글루코스를 넣은 시료에서 초기에 증가하다가 15일 이후 감소하였다. SO42-는 글루코스를 첨가한 시료에서 크게 감소하였다. 이러한 지화학적 결과는 매립 호수에 서식하는 박테리아의 활동성과 관련이 있다. 이러한 결과는 석탄회 내에 서식하는 박테리아의 특성을 이해하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.