The carbon dioxide(CO2) released while producing building materials is substantial and has been targeted as a leading contributor to global climate change. One of the most typical method to reducing CO2 for building materials is the addition of slag and fly ash, like pozzolan material, while another method is reducing CO2 production by carbon negative cement development. The MgO-based cement was from the low-temperature calcination of magnesite required less energy and emitted less CO2 than the manufacturing of Portland cements. It is also believed that adding reactive MgO to Portland-pozzolan cements could improve their performance and also increase their capacity to absorb atmospheric CO2. In this study, the basic research for magnesia cement using MgCO3 and magnesium silicate ore (serpentine) as main starting materials, as well as silica fume, fly ash and blast furnace slag for the mineral admixture, were carried out for industrial waste material recycling. In order to increase the hydration activity, MgCl2 was also added. To improve hydration activity, MgCO3 and serpentinite were fired at 700 oC and autoclave treatment was conducted. In the case of MgCO3 as starting material, hydration activity was the highest at firing temperature of 700 oC. This MgCO3 was completely transferred to MgO after firing. This occurred after the hydration reaction with water MgO was transferred completely to Mg(OH)2 as a hydration product. In the case of using only MgCO3, the compressive strength was 3.5MPa at 28 days. The addition of silica fume enhanced compressive strength to 5.5 MPa. In the composition of MgCO3-serpentine, the addition of pozzolanic materials such as silica fume increased the compression strength. In particular, the addition of MgCl2 compressive strength was increased to 80 MPa.

MgO based cement for the low-temperature calcination of magnesite required less energy and emitted less CO2 than the manufacturing of Portland cements. Furthermore, adding reactive MgO to Portland-pozzolan cement can improve their performance and also increase their capacity to absorb atmospheric CO2. In this study, the basic research for magnesia cement using MgCO3 and magnesium silicate ore (serpentine) as starting materials was carried out. In order to increase the hydration activity, MgCO3 and serpentinite were fired at a temperature higher than 600˚C. In the case of MgCO3 as starting material, hydration activity was highest at 700˚C firing temperature; this MgCO3 was completely transformed to MgO after firing. After the hydration reaction with water, MgO was totally transformed to Mg(OH)2 as hydration product. In the case of using only MgCO3, compressive strength was 35 kgf/cm2 after 28 days. The addition of silica fume and Mg(OH)2 led to an enhancements of the compressive strength to 55 kgf/cm2 and 50 kgf/cm2, respectively. Serpentine led to an up to 20% increase in the compressive strength; however, addition of this material beyond 20% led to a decrease of the compressive strength. When we added MgCl2, the compressive strength tends to increase.

마그네슘 함수 규산염인 사문석으로부터 염산침출하여 얻은 다공성의 침출잔사를 실리카원으로 사용하였다. ZSM-5 제올라이트는 사문석 침출잔사와 알루미늄원인 수산화 알루미늄을 각각 수산화나트륨에 혼합 용해하여 고온고압반응기를 사용하여 수열반응에 의하여 합성하였다. 반응온도와 반응시간, 알칼리 농도 및 하소온도 등을 변화시키며 실험을 행하였으며, 반응온도 170˚C, 반응시간 24시간, 조성 11.7Na2O·Ai2O3·90SiO2·3510H2O·10.8(TPA)2O 그리고 하소온도 600˚C, 3시간에서 가장 높은 결정화도를 갖는 ZSM-5 제올라이트를 합성하였다.

유성밀로써 사문석과 활석을 분쇄시 X-ray 회절분석, FT-IR, DSC-TG, 입도분석 그리고 SEM관찰 등을 이용하여 결정조직과 물리적 특성변화를 조사하였다. 분쇄기간이 증가함에 따라 사문석과 활석 원시료의 결정피크가 점처 감소하여 120분 이상 분쇄시 비정질상으로 변하였으며 이와 같은 변화는 마그네슘 결정 조직의 무질서에 기인한다. 분쇄된 시료에서 나타나는 흡열반응의 피크는 원시료보다 낮은 온도에서 관찰되었다. 또한 불규칙한 모양의 원시료는 분쇄처리를 실시함에 따라 구형의 응집체로 변하였다.

우리나라에는 약 6개소의 사문석광산이 존재하였으며, 그 중에 최근까지 채굴되었던 충남지역의 비봉광산에 대하여 구성광물의 산출상태, 특성 및 성인을 검토하였다. X-선회절분석, X-선형광분석, 주사현미분석, 전자현미분석, 적외선분광분석, 편광현미경관찰 등을 통하여 사문석의 광물학적 특성을 조사하였다. 비봉광산의 사문암체는 선캠브리아기의 변성퇴적암을 관입한 형태로 소규모로 분포하여 나타나며, 사문석, 포스터라이트, 휘석, 투각섬석, 자철석, 녹니석, 운모, 활석, 돌로마이트 등의 다양한 광물들이 산출되었다. 사문암체의 광물조합은 크게 A) 사문석-포스터라이트, B) 사문석, C) 사문석-녹니석(버미큘라이트), D) 사문석-투각섬석, E) 투각섬석-녹니석의 5가지로 구분되어 나타났다. 사문석광물은 리자르다이트와 안티고라이트가 주로 포함되며 크리소타일은 일부 부분적으로 포함되어 산출되는 것으로 나타났다. 사문암체의 구성광물과 그 산출상태로 보아 포스터라이트를 주성분으로 하는 초염기성암의 열수변질작용에 의해 사문석이 형성되었으며, 그후 2차적인 열수작용에 의해 녹니석과 투각섬석 등의 변질광물이 형성된 것으로 나타났다.

경북 봉화군 소천면의 선캠브리아기 변성퇴적암 내에는 석회규산염층이 산출되며, 이 석회규산염층은 두께 14~18 m 정도로 층리면에 평행하게 협재되어 있다. 이 암층에는 방해석, 백운석, 사문석, 투각섬석이 주로 포함되고, 일부에서 활석이 소량 포함된다. 사문석은 석회규산염층의 중상부에 다량 함유되고 투각섬석은 하부층에서 주로 산출한다. 사문석이 많이 포함된 암석일수록 짙은 녹색을 나타낸다. XRD 및 FT-IR의 분석결과, 이곳의 사문석광물은 안티고라이트에 해당하는 것으로 나타났으며, SEM의 관찰에서도 안티고라이트의 판상 형태가 잘 나타났다. EPMA에 의한 이 사문석의 성분 분석의 결과, 안티고라이트의 이상적인 조성(SiO2: 44.3 wt% and MgO: 40.8 wt%)에 가깝게 나타났으며, 이를 통하여 계산된 구조식은 Mg2.82Al0.04Fe3+0.04Si2.05O5(OH)4으로 나타났다. 석회규산염층은 구성 광물 및 산상 등을 검토해 본 결과, 퇴적 당시 환경에 따른 퇴적물의 광물 및 화학성분의 차이를 가지는 석회질 퇴적암이 변성작용을 받아 형성된 것으로 보인다. 안티고라이트가 다량 함유되는 상부층은 투각섬석이 포함되는 하부층에 비해 상대적으로 Mg이 더 풍부한 퇴적암으로 구성되었을 것으로 사료된다.

경남 울산군 농소면의 울산사문석광산에서 세피오라이트(sepiolite)가 발견되었다. 그래서 이 세피오라이트시료에 대해 X-선회절분석, 열분석, 적외선분광분석, 투과전자현미경관찰 및 화학분석을 행하여 그 결과를 기술하였다. 본 세피오라이트는 사문암과 염기성암체와의 접촉부에 발달된 열극충진상 세맥에서 산출된다. 이 세맥내에서 많은 암편들이 포함되어 있는데, 그 기질부분은 회백색을 띠며 연질이고 부드러운 가죽같은 느낌을 준다. 이 기질부분이 거의 순수한 세피오라이트로 구성되어 있다. X-선회절분석의 결과로부터 이 광물시료가 결정도가 높은 {{{{ alpha }}-세피오라이트에 해당된다는 것이 밝혀졌다. 이 세피오라이트의 화학성분은 Mg를 많이 함유하는 일반적인 세피오라이트와 유사하였다. 산상 및 광물학적 특성으로 볼 때 이 세피오라이트는 열수용액에서 직접 침전하여 형성된 것으로 사료된다.