통가국 라우분지(Lau Basin)의 해저열수광상 개발을 위한 해저열수광상 분포 및 산상에 관한 특성을 규명하기 위하여 X선 회절분석을 통하여 해저열수광상 해저퇴적물 및 열수변질대의 광물조성을 연구하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 26 해저산 주변에서 채취된 코어 시료, 기반암 및 해저퇴적물 시료이고, 벌크 시료와 점토 부분을 분리한 정방위 시료를 제작하여 X선 회절분석을 실시하였다. TA 26 해저산에서 채취된 기반암은 대부분 사장석과 석영으로 이루어져 있는 데 반하여, 표층퇴적물은 대부분 카올린광물과 스멕타이트로 구성되어 있다. 열수구 퇴적물은 대부분 석고, 중정석, 섬아연석, 황철석 등 황산염광물과 황화광물로 구성된다. 기반암과 해저퇴적물의 광물조성으로 미루어 보아, TA 26 해저산의 열수광화대는 주변에 스멕타이트 또는 카올린광물을 형성시키는 정도의 이질변질작용을 일으켰음을 알 수 있다. MC08H-06 시추 코어 시료는 상부는 비변질대, 하부는 스멕타이트와 카올린광물로 구성된 이질변질대에 해당한다. 다양한 황화광물과 황산염 광물의 존재, 이질변질작용에 해당하는 열수변질대의 존재는 TA 26 해저산 내에 해저열수광상이 존재하고 있음을 지시하는 것으로 판단된다.

Replacement aggregate source like as electric arc furnace slag will be important more and more in the domestic construction field. Recently KS F 4715 was revised in order to utilize electric arc furnace slag as concrete aggregate. However, stability for an actual structure has not been confirmed sufficiently. Therefore, more careful attention should be paid on the quality management of slag aggregate. To evaluate the volume stability of electric arc furnace slag, a method of immersion expansion for evaluating road aggregate has been used. These conventional method needs long time, so there are many demands from industry for fast testing method. This paper is intended to evaluate whether the acceleration test method in the hydro thermal condition is proper or not, and find the correlations between the volume expansion and oxide compounds of slag aggregate. The test results indicates that the acceleration test method has sufficient possibility as a way of evaluating the safety of electric arc furnace slag, and that there is no correlations between the volume expansion of mortar bar with slag aggregate and the oxide compositions of slag aggregate, but the main cause of the pop-out phenomenon is the MgO content of slag aggregate.

For utilization of Electric Arc Furnace Slag’s high added value, KS F 4571 was revised, so the institutional environment to use concrete aggregate was prepared. But, it has hardly been reported how much the slag occurring in actual steel-making plants meets KS requirements. Therefore, this study was intended to analyze various engineering features of electric arc furnace slag, which occur in diverse kinds of electric arc furnace process to manufacture reinforcing rebar, hot roll, and shape steel, in accordance with KS and relevant standards. The test results from this study showed that electric arc furnace slag occurring in Korea didn’t meet the standards relating to many physical properties, such as water absorption, grading, unit volume weight, and material passing standard sieve 0.08 mm which are required for concrete aggregate and are prescribed in KS F 4571, and therefore that something is needed to be improved. Regarding chemical properties, heavy metal solubility based on official wastes test method, CaO and FeO were met, but content of MgO related to expansion and basicity exceeded or came close to standards. Therefore, it was found that some measures should be taken to address the issue.

이 연구에서는 철강 공정에서 발생되는 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 철근콘크리트 보의 전단 성능을 평가하였다. 이를 위하여 총 6개의 단순지지형 실험체를 제작하여 전단실험을 수행하였다. 주요 실험변수는 골재의 종류와 전단철근의 유무로 하였다. 실험체는 전단경간비가 2.5, 폭 200mm, 유효깊이가 300mm인 직사각형 단면으로 4점가력을 받도록 계획하였다. 기존 강도식을 사용하여 실험체의 전단강도를 예측하였으며, 전단해석모델을 사용한 유한요소해석을 수행하여 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 실험체의 전단거동을 예측하였다. 실험결과로부터, 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 실험체의 전단 성능은 천연골재를 사용한 실험체와 서로 유사한 것을 확인할 수 있었다.

국내 천연자원은 1980년대 이후 지속적인 국토개발 사업으로 사용량이 한계에 이르고 있다. 특히, 건축 및 토목분야에 가장 많이 사용되고 있는 건설재료 중의 하나는 골재로 시멘트 및 아스팔트와 함께 사용되어 구조물의 골격을 이루는 중요한 자원이다. 현재의 건설경기는 장기화된 경기침체로 감소의 경향을 나타내고 있지만, 과거에 무분별하게 사용되었던 실적으로 천연 골재의 수급이 어려운 실정이다. 또한, 국민들의 의식 수준이 높아짐에 따라 환경보전의식이 대두되어 새로운 천연자원의 개발은 많은 제약이 따르게 된다. 이러한 제약을 탈피하고자 골재의 경우에는 기존 구조물의 철거 시 발생하는 폐기물을 재활용하여 사용하고 있지만, 기존 골재보다 품질성능이 좋지 않아서 제품으로써의 파급효과가 적은 실정이다. 하지만, 한정된 천연 자원을 보존하는 현실을 감안한다면 순환골재의 사용은 증가할 것으로 사료되며, 이와 더불어 순환골재를 대체할 수 있는 대체재료의 개발과 적용이 동반하여 증가할 것으로 판단된다. 이상의 국내 현실을 감안하여 본 연구에서는 철강산업의 부산물로 발생하는 전기로 산화슬래그를 아스팔트 콘크리트용 골재로 제품화하여 천연골재를 보존하는 친환경 연구를 추진하고자 한다. 현재, 전기로 산화슬래그는 기타 다른 철강부산물보다 품질성능이 우수하지만, 발주처의 인식부족으로 신설도로의 노반재료로 대부분 사용되고 있는 실정이다. 일부 시멘트 콘크리트용 골재로 사용된 실적도 소개되고 있지만, 슬래그에 존재하는 불안정한 Free-CaO와 MgO가 물과 반응하여 체적팽창에 따른 구조물의 파괴를 초래하여서 시멘트 콘크리트용 골재로는 기피하고 있는 실정이다. 하지만, 아스팔트 콘크리트는 아스팔트가 골재를 코팅하고 있는 형태로 수분이 전기로 슬래그에 직접적으로 닿는 것을 차단하므로, 전기로 슬래그의 체적팽창을 방지할 수 있는 구조이다. 따라서, 본 연구에서는 수분의 침투에 따른 체적팽창을 모사할 수 있는 수분 민감도 시험과 마샬 안정도, 간접인장강도를 측정하여 실내 내구성능을 분석하였다. 또한, 중차량의 통행량이 빈번한 제철 사업장의 사내도로에 포설하여 전기로 슬래그 골재의 실제적인 거동을 분석하였다. 전기로 산화 슬래그를 적용한 아스팔트 혼합물의 전반적인 물성결과는 다음과 같다. 수분의 침투에 따른 강도저하를 평가할 수 있는 수분민감도에서는 86%의 높은 강도유지발현을 하고 있었다. 마샬 안정도와 간접인장강도 역시 기준을 훨씬 상회하는 것은 물론이며, 일반 천연골재 아스팔트 혼합물보다 우수한 강도를 발휘하고 있는 것을 알 수 있었다. 현장 시험포장에서 코아를 채취하여 측정한 다짐 에너지는 일반이 96 %, 전기로 슬래그가 99.6 % 로 일반 혼합물보다 다짐 에너지가 충분히 전달된 것으로 분석되었다.