본 연구에서는 유연탄을 원료로 하는 국내 모 화력발전소에서 발생하는 비회(fly ash)와 석탄회 매립염호수(saline ash pond)에 대하여 지구화학적으로 조사함으로써 석탄회와의 반응에 의한 매립호수의 수질변화와 염수와의 반응에 의한 석탄회내의 원소용출 특성을 고찰하였다. 이를 위해, 각각 1개씩의 비회와 바닥재, 그리고 7개의 매립호수 수질시료를 채취하였다. 이 중, 비회와 바닥재, 그리고 2개의 수질시료는 총 55개 항목의 미량금속원소에 대한 분석을 수행하였다. 비회 내에는 Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Cd, Sb, Au, Pb, B 등과 같은 친황원소들의 함량이 비교적 높게 나타났다. 하지만, 매립호수 내에서는 해수에 비하여 As, Ba, Co, Ga, Li, Mn, Mo, Sb, U, V, W, Zr 등이 상대적으로 농집되어 있었다. 또한, 각 원소에 대하여 비회 내의 농도와 매립호수 내의 농도 비를 비교한 결과, Ag, Bi, Li, Mo, Rb, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, W 등이 타 원소들과 비하여 매립호수에 농집되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 상대적 휘발정도에 의해 일부 금속원소가 비회의 표면에 농집된다 하더라도 금속원소의 용출특성이 용해도나 흡착처럼 각 원소의 지화학적 거동 특성에 영향 받음을 의미하는 것이다.

화산재의 낙진에 의한 농업산업의 피해를 평가하기 위해서는 화산재에 대한 시설물 및 원예작물의 취약도 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 화산재 낙진에 대해 원예특작시설물의 구조적 취약도와 원예작물의 생산성 취약도를 평가하였다.<br> 원예특작시설물에 대한 화산재 취약도는 FOSM(First Order Second Moment) 방법을 기초로 한 해석적 접근방법을 이용하여 평가되었다. 이 FOSM 방법은 화산재 하중의 확률분포와 구초실험 및 분석을 통해 얻은 시설물의 저장성능 확률분포를 비교하여 취약도가 평가되었다. 원예작물에 대해서는 전문가의 판단과 경험적 접근방법이 조합된 혼합적 접근방법을 이용하여 화산재 취약도가 평가되었다. 또한 본 연구에서는 평가한 모든 취약도를 GEV(Generalized Extreme Value) 분포의 변수들을 이용하여 최적화하였다.본 연구에서 평가하고 구축한 화산재에 대한 원예특작시설물과 원예작물의 취약도는 향후 발생할 수 있는 백두산 화산분화 시나리오에 대한 농업산업의 피해예측을 위해서 사용될 것이다.

최근 언론을 통하여 백두산 화산분화에 대한 위험성이 보고되고 있으며, 이에 대응하기 위하여 백두산 화산 대응 기술 사업단이 소방방재청의 지원으로 출범 하였다. 백두산 화산은 중국과 북한의 국경에 위치하여 한반도까지 약 500 km 떨어져 있지만 백두산 화산이 대규모로 분출하는 경우 화산재가 남하하여 대한민국에 영향을 미칠 수 있다. 화산재에 의한 피해의 예로 2010년 아이슬랜드 Eyjafjallajökull 화산 폭발 시 대기에 분산되 화산재로 인하여 대규모 항공 장애가 발생하여 천문학적인 피해가 있었다. 이러한 물질적 피해 외에 1980년 미국의 St. Helens 폭발 당시 화산재에 의하여 여러 건강 문제가 제기 되었다. 따라서 백두산 화산의 대규모 분화에 대한 대비 및 대처가 필요하다. 앞서 설명하였듯이, 백두산 화산의 대규모 분화에 대한 관심이 높아지고 있는 시점에서, 화산 분화로 발생되는 화산재가 인체 건강에 어떠한 피해를 발생시키는 가에 대한 객관적이고 과학적인 연구가 필요하다.본 연구에서는 화산재에 의하여 발생 가능한 호흡기 질환에 초점을 맞추어 연구를 수행하였다. 먼저 화산재와 호흡기 질환과의 관계를 기존 연구 자료를 분석하여 파악하고 이를 바탕으로 백두산 화산 폭발 시 사용 가능할 것으로 기대되는 관리 기준에 관한 연구를 수행하였다.

최근 환경적 · 사회적으로 문제가 되고 있는 산업폐기물을 지반공학적 재료로 재활용하기 위한 관심이 확대대고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 화력발전소의 대표적인 산업부산물인 석탄회 중 저회의 도로 성토용 재료 및 구조물 뒤채움용 재료로의 이용을 위해 폐어망보강 저회의 CBR 특성을 분석하였다. 폐어망의 보강 방법은 지오그리드와 같은 층보강 형태, 그리고 단섬유처럼 불특정보강 형태를 이용하였고, 지지력 시험 결과 CBR 값은 짧게 잘라서 랜덤하게 혼합한 경우보다 층으로 보강하였을 때 더 높은 결과 값을 나타내었다. 또한 보강 층수가 증가할수록 보강효과도 증가하는 경향을 보였다.

최근 아이슬란드 남부의 화산폭발은 유럽지역에 항공대란을 야기하였으며, 또한, 일본의 가고시마 화산 폭발은 대량의 화산재를 분출하여 도로 및 농작물에 많은 피해를 발생시켰다. 국내에서도 2002년 백두산 지역을 중심으로 강진에 의한 지표면 팽창현상이 관찰되면서 백두산의 화산폭발 위험성이 점증하고 있다. 백두산 화산폭발이 발생하는 경우 화산재의 처리에 따른 막대한 국가적 손실이 유발되므로, 화산재 처리 및 활용방안의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이고 이를 위해서는 다양한 공학적 특성 분석 시험이 선행되어야 한다.본 연구에서는 SEM, XRD등의 미세구조 분석을 통해 화학성분 및 화산재의 내부구조를 고찰하고. 비중, 함수비, 입도 등의 시험을 실시하여 백두산 및 한라산 화산재를 친환경 건설재료로 활용하기 위한 공학적 자료를 제시하였다.

최근 아이슬란드, 일본 등 화산폭발에 대한 뉴스가 자주 보도되고 있으며, 소방방재청과 기상청의 연구결과에 따르면 백두산 화산이 가까운 미래에 폭발할 가능성이 있다고 전망하고 있다. 일본의 화산학자는 20년 안에 백두산이 다시 폭발하게 되고 그 폭발 지수는 VEI-5에 달할 것으로 예상하고 있다. 2011년 아이슬란드의 분화가 VEI-4임을 감안할 때 백두산 폭발 시 그 피해는 아이슬란드의 10배에 해당하게 된다. 이러한 위험에도 불구하고 현재 1, 2, 3차 산업에 대한 전반적인 피해 연구가 이루어지지 않고 있다. 우리나라의 식량 자급률은 ‘12년 45.3%로 화산재로 인한 피해 발생 시 그 파급 효과가 매우 클 것이다.<br>본 연구에서는 화산폭발로 인해 발생한 화산재가 1차 산업인 농작물 및 농업시설에 주는 영향과 대응방안에 대해 연구하였다. 화산재의 영향은 농작물의 종류, 성장 시기에 따라 매우 달라지며 농업시설의 경우에도 시설의 종류에 따라 영향이 달라진다. 농작물의 경우 작물별 관리기준을 1단계(5mm)이하, 2단계(5~50mm), 3단계(50~100mm), 4단계(100mm 이상)의 4단계로 나누어 진행하였다. 농업시설의 경우 눈과의 비교로 연구를 진행하였다. 건조한 화산재의 밀도가 1,000kg/m3이고 여기에 부피의 50%가 물로 포화 된다면 젖은 화산재의 밀도는 약 1.5배인 1,500kg/m3으가 된다(Johnston, 1997). 이 연구를 통해 눈과의 하중을 비교하고 우리나라 시설물의 적설심과 비교하여 퇴적된 화산재를 견딜 수 있는 시설물별 기준을 나타냈다.

본 연구에서는 화산재를 건설재료로 활용하기 위하여 백두산, 한라산의 화산재 및 다공성의 제올라이트에 시멘트 및 메타카올린을 첨가한 공시체에 대한 재령 0일, 7일, 28일 배합비별 압축강도 특성 데이터를 바탕으로 인공신경망 모델에 적용하여 학습, 예측함으로써 강도예측을 위한 인공신경망의 적용 가능성을 평가하였다. 인공신경망 모델에는 역전파 학습알고리즘(back-propagation learning algorithm)이 적용되었으며, 다양한 입력변수를 달리한 최적의 인공신경망 조건에서 학습을 시행하였다. 또한, 다양한 배합조건이 일축압축강도에 미치는 영향에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 이러한 연구를 통해 얻어진 결과물은 화산재를 활용한 블록의 일축압축강도 특성을 파악하는데 좋은 툴이 될 것으로 기대된다.

본 연구는 거리와 시간에 따라 상이한 화산재의 인간 건강에 대한 영향 및 그에 대한 지침에 주목하여 이루어졌다. 과거 연구에서는 화산에서 멀리 떨어진 지역에서는 간접적이고 장기간의 피해가 중요한 반면, 화산에서 인접한 지역에서는 직접적이고 물리적인 피해가 관찰되고 있다. 일반적으로 화산재를 이루고 있는 물질 중 오염된 미세한 분진은 대기 중에 머무르고 있다가, 인간이 접촉하게 되면 호흡기 질환 및 알레르기질환을 유발할 수 있다. 본 연구진은 화산재 확산에 의한 보건 관리 지침의 영역을 질병을 유발하는 개인에 대한 건강 영향, 의료기관을 포함하는 보건의료체계에 대한 문제, 보건의료시설/보건의료장비/의약품/관련 인력을 포함하는 보건의료자원 관리 문제로 구분하여 이에 대한 관리 지침을 도출하도록 하였다. 이러한 각각의 관리 기준은 화산재 농도와 건강 영향과의 관계에 대한 본 연구자들의 연구를 포함한 최근의 연구에 기반한 것이다. 이를 통하여 가능한 환산재 확산 시 보건관리 기준을 제안하게 되었다.

최근 기상청 및 소방방재청의 연구결과 백두산 화산은 가까운 장래에 폭발할 것이라고 전망하고 있다. 화산 폭발의 영향은 화산마다 다르지만 폭발 기간이 적게는 수시간, 많으면 10년 이상 지속된다. 화산에 의한 대표적인 피해유형으로 화산가스, 화산력 및 화산재, 화쇄류, 용암류, 토석류, 융설형 화산이류로 인한 피해가 대표적이다. 이중 화산재는 직접적인 인명에 대한 직접적인 사상 위험성은 없으나, 피해 범위가 광범위하다. 또한 인체 건강, 사회기반시설, 환경기초시설, 건물, 산업시설 등 경제적·산업적으로 막대한 국가적 손실을 일으키게 된다. 이를 통해 빠르고 효율적으로 화산재를 처리하는 기술 확보로 화산재로 인한 국가적인 손실을 최소화하고자 한다. 본 연구에서는 국내외 도로 청소차 등의 장비 운영사례를 분석하여, 백두산 화산폭발에 대비한 도로에서의 화산재 청소 방안에 대해서 제시하고자 한다.

백두산은 지리적으로 전체 면적의 3분의 1이 북한에, 그 나머지 영역이 중국에 속해있다. 최근 백두산 화산분화의 다양한 전조현상들이 나타나고 있으나 백두산에서 실제 일어나고 있는 직접적인 분화 전조현상에 대한 관측 자료를 획득하는 것은 쉽지 않다. 또한 현재 분화 가능성이 대두되고 있는 백두산지역의 지질학적인 환경을 고려한 분화 시나리오에 대한 연구가 매우 부족한 상태이기 때문에 지질학적인 요인을 고려한 분화 시나리오의 작성과 화산재의 한반도 유입 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산재 확산 조기경보 기술의 개발이 필요한 시점이다. 우리나라는 백두산으로부터 지리적으로 약 500km이상 떨어져 있고, 화산재 및 오염물질의 확산으로 인한 간접적인 피해 영향권 내에 있으므로, 백두산이 폭발적으로 분화한다면 백두산을 중심으로 한반도 주변의 기압배치에 따른 종관 기상장의 영향을 받아 화산 분출물들이 대기 중에서 이류, 확산, 침적됨으로 인해 지리적 위치에 따라 지역적으로 장·단기적인 피해가 발생할 가능성이 예상된다. 본 연구에서는 화산재의 이동 경로 및 침적두께를 추정할 수 있는 Fall3D모델을 사용하여 분화구 주변지역으로부터 한반도의 동쪽에 위치하고 있는 일본지역까지 시간에 따른 화산재 확산현상을 수치모의 하였다. 또한 백두산 분화를 가정한 대표사례일의 기상장을 계산하고 화산에서 분출되어진 총 분출량에 따라 구분되는 화산폭발지수에 따른 화산재의 확산 경로, PM10농도, 화산재의 침적두께를 계산, 분석하였다.

Concrete strength is not only an important factor in design and quality control, but it also represents the overall qualityof concrete. The use of admixture has been increasingly prevalent in the recent cases of concrete production as a meansto improve the functionality of concrete. Of particular note, fly ash is added in either the cement or the ready-mixedconcrete production stage with the general mixing ratio being about 15%; however, using fly ash slows down the initialhydration of the binding material, which can in turn cause a delay in acquisition of strength. In this study, calcium sulfoaluminate (C4A3S; CSA) was added to improve the initial strength of cement after the use of fly ash, and its effect instrength improvement was analyzed. The substitution ratios of fly ash were 0, 10, 20 and 30%, and the amount of CSAadded to improve the initial strength was 8% of the fly ash weight. The results of the experiment showed that adding CSA resulted in high calorific values at peaks 1 and 2 of hydration heat, and an X-ray diffraction analysis showed thatthe amount of unhydrated materials was higher with increasing substitution ratio of fly ash. An increase in CSA wasalso shown to lead to a higher amount of ettringite being generated in the early ages. In conclusion, addition of 30% flyash and 8% CSA led to an ettringite production that was 3 times higher than the mixing ratio of fly ash, which effectivelyimproved the initial strength. The same phenomenon was observed in the electron microscope analysis. Based on theseresults, it was determined that adding CSA in an amount that equaled to 8% of fly ash weight can promote the productionof ettringite, thereby improving the initial strength, which gets reduced by the use of fly ash.

Municipal solid wastes incinerator (MSWI) bottom ash and melting slag are used to prepare external panel for increasingthe recycling rate of them in this study. In case of external panel, the most important property is flexural strength. Becauseit is easily distorted by external force. Wasted glass fiber (below WGF) is used to increase the flexural strength of externalpanel. Flexural strength of prepared panel was 14.6MPa of the mixing ratio of 3.0wt% WGF. But compressive strengthwas decreased with the addition of WGF. Because L/S ratio has to be increased to enhance the workability at high additionamount of WGF. High liquid content hinders geopolymer formation. But compressive strength (about 20MPa) was notlow at this condition.

In this study, an accelerated carbonation process was applied to stabilize hazardous heavy metals of industrial solid waste incineration (ISWI) bottom ash and fly ash, and to reduce CO2 emissions. The most commonly used method to stabilize heavy metals is accelerated carbonation using a high water-to-solid ratio including oxidation and carbonation reactions as well as neutralization of the pH, dissolution, and precipitation and sorption. This process has been recognized as having a significant effect on the leaching of heavy metals in alkaline materials such as ISWI ash. The accelerated carbonation process with CO2 absorption was investigated to confirm the leaching behavior of heavy metals contained in ISWI ash including fly and bottom ash. Only the temperature of the chamber at atmospheric pressure was varied and the CO2 concentration was kept constant at 99% while the water-to-solid ratio (L/S) was set at 0.3 and 3.0 dm3/kg. In the result, the concentration of leached heavy metals and pH value decreased with increasing carbonation reaction time whereas the bottom ash showed no effect. The mechanism of heavy metal stabilization is supported by two findings during the carbonation reaction. First, the carbonation reaction is sufficient to decrease the pH and to form an insoluble heavy metal-material that contributes to a reduction of the leaching. Second, the adsorbent compound in the bottom ash controls the leaching of heavy metals; the calcite formed by the carbonation reaction has high affinity of heavy metals. In addition, approximately 5 kg/ton and 27 kg/ton CO2 were sequestrated in ISWI bottom ash and fly ash after the carbonation reaction, respectively.

석탄은 풍부한 매장량과 공급원의 안정성 등으로 화력발전의 근간이 되는 연료광물이다. 에너지를 생산하기 위한 과정에서 지속적으로 석탄회가 발생되는데, 석탄의 연소과정에서 발생되는 석탄회의 발생량은 약 840만톤에 달한다. 석탄의 연소과정에서 발생되는 석탄회는 포집되는 장소에 따라 플라이애쉬, 신더애쉬, 바텀애쉬로 구분되어진다. 바텀애쉬의 경우 보일러 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착해 있다가 자중에 의해 보일러 바닥에 떨어진 애쉬로서 플라이애쉬에 비해 입도가 굵으며 총 석탄회 발생량의 약 10 ~ 15%를 차지하고 있으나 발생량에 비해 이를 처리하기 위한 매립지나 처리시설의 확보가 어려워 바텀애쉬의 처리에 대한 문제가 크게 대두되고 있으며, 선진국의 경우 바텀애쉬를 활용하기 위한 연구가 활발한 반면에 국내의 경우에는 이에 대한 체계적인 연구가 미흡한 실정이다. 또한 석탄회 중 약 75 ~ 80%를 차지하는 플라이애쉬는 시멘트와 포졸란 반응의 효과로 콘크리트 혼화재로 재활용이 되고 있지만 바텀애쉬는 단순 매립용 자재로만 활용되고 나머지는 전량 매립되고 있어 이를 활용하기 위한 연구가 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 바텀애쉬를 부가가치향상을 시키기 위한 기초연구로서 화력발전소 바텀애쉬 시료의 물리적 특성을 연구하였다. 입도분석결과, 50*100 mesh 입도구간에 무게비 21.60%로 가장 많이 분포하고 있었으며, 100mesh이상이 약 85%였고, 평균입경(D50)은 약 535 μm로 나타났다. XRF 분석결과, 대부분의 입도 구간에서 Fe₂O₃의 함량이 높게 나타났고, 입도가 큰 구간(4*8, 10*16 mesh)의 CaO 함량이 입도가 작은 구간(50*100, 100*170, 270*325 mesh)에 비해 CaO의 함량이 더 높은 것을 확인할 수 있었다. XRD 분석 결과, 석영, 방해석, 트리디마이트, 크리스토발라이트, 명반석, 마그네타이트, 헤마타이트가 주요 구성광물로 나타났다.

이산화탄소의 증가에 따른 온실가스 저감방법에 대한 연구들이 활발히 진행이 되고 있다. 이산화탄소는 지구온난화를 야기하는 대표적인 온실가스이다. 이를 저감하기 위한 방안으로는 CCS(Carbon Capture and Storage)를 예로 들 수 있다. 하지만 CCS기술은 에너지의 소비가 비교적 높은 기술이며, 분리된 이산화탄소를 안정적으로 저장하기 위한 방법과 공간의 부재가 문제가 되고 있다. 이를 보완하기 위한 방안으로 CCU (Carbon Capture and Utilization)을 예로 들수 있다. CCU기술은 금속이온이나 생물학적인 방법으로 이산화탄소를 재이용하는 기술을 의미한다. 하지만 이러한 기술의 경우도 고온(500℃ 이상), 고압(20bar 이상)의 에너지 다소비 공정이라는 것과, 고정화를 하기위한 물질들의 안정적인 공급이 뒷받침이 되어야한다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 종래의 CCS/CCU기술의 문제점인 이산화탄소의 저장과 고정화물 feeder의 안정적인 공급을 위하여 이산화탄소 전환 및 고정화에 대한 연구를 수행을 하였다. 또한 연구는 기존의 고온, 고압을 탈피한 상온(30℃), 상압(1bar)의 조건으로 유지를 하여 에너지의 소비가 적은 조건에서의 가능성을 실험하였다. 고정화물을 형성하기 위한 feeder는 정유･석유화학에서 발생되는 petro ash를 사용하였다. petro ash내 포함되어있는 금속양이온은 약 48%를 넘기 때문에 안정적인 탄산염의 생성이 가능할 것으로 예측을 하였다. 실험결과 이산화탄소의 전환량을 5% MEA를 기준으로 0.241 mol-CO₂/mol-MEA였으며, 생성된 탄산염은 대부분 CaCO₃의 형태를 띄는 것으로 확인하였다. 전환용액에 포함되어있는 이산화탄소는 2차 탈거과정을 통하여 대부분이 탄산염의 형태로 전환이 되었다는 것을 확인하였다. 위와같은 실험을 통하여 이산화탄소의 안정적인 저장과 산업부산물로 발생되는 ash등의 재활용이 가능할 것이라 예측할 수 있었다. 더 나아가 생성된 탄산염의 정제과정을 추가 연구하게 된다면 부가적인 이익을 창출할 수 있는 방안이라 생각한다.

Na-A zeolite (Z-Cl) was synthesized from coal fly ash, which is a byproduct of coal combustion for the generation of electricity. The adsorption of Cu2+ and Zn2+ions onto Z-C1 was investigated via batch tests over a range of temperatures (303.15 to 323.15 K). The resultant experimental equilibrium data were compared to theoretical values calculated using model equations. With these results, the kinetics and equilibrium parameters of adsorption were calculated using Lagergren and Langmuir-Freundlich models. The adsorption kinetics revealed that the pseudo second-order kinetic mechanism is predominant. The maximum adsorption capacity (qmax) values were 139.0-197.9 mg Zn2+/g and 75.0-105.1 mg Cu2+/g. Calculation of the thermodynamic properties revealed that the absorption reactions for both Cu2+and Zn2+ were spontaneous and endothermic. Collectively, these results suggest that the synthesized zeolite, Z-C1, can potentially be used as an adsorbent for metal ion recovery during the treatment of industrial wastewater at high temperatures.

This study is regarding the property evaluation of mortar for ‘ONDOL’ floor (Korean floor heating system) finishing with reduced drying and shrinking properties to use it in the form of ready-mixed concrete mortar. The mortar utilized furnace slag based inorganic binding agent NSB, which has the characteristic of CaO included in HCFA generated from the fluidized-bed-firing power plant. Based on the test results, it is judged that mortar for ‘ONDOL’ floor finishing based on NSB including HCFA can be used in the form of ready-mixed concrete. According to site test construction, the flow property was relatively poor because fine gravel at ready-mixed concrete factory was used. However, since finishing property, crack resistance and water content are good, it is believed that it can be used at construction site in the form of ready-mixed concrete mortar. More study on adhesion property with floor plate would be required in the future.

This study is the basic experiment for manufacturing non-cement matrix of lightweight based on blast furnace slag. Consequently, the decrease ratio of the density of matrix about the density of mix showed Ca(OH)2 up to be the highest when adding 2.5%. And the compressive strength increased as the addition ratio of Ca(OH)2 was increased.

The objective of this study is to investigated the compressive characteristics properties used cement paste containing 20% fly ash with curing days.

Recently, the amount of the mineral admixture including fly ash and ground granulated blast-furnace slag was increased for the purpose of CO2 gas emission reduction in the concrete industry. However, in the case of korea, estimation model of strength development in concrete structural design code was prescribed a constant value according to cement type and curing method about the portland cement. therefore, the properties of strength development according to time of concrete using fly ash and ground granulated blast-furnace slag does not reflected estimation model of strength development. Accordingly, this paper was evaluated strength according to time on the concrete strength range using fly ash and ground granulated blast-furnace Slag and the strength development constant Bsc of concrete according to the kind of the mineral admixture and mixing ratio was proposed