PURPOSES: This paper presents the noise reduction effect of asphalt concrete pavement using steel slag aggregate. METHODS: Steel slag aggregates induce various mechanical effects because of their high stiffness and specific gravity. It is also known that the noise reduction effect is due to its high specific gravity and porous nature. In this study, the noise reduction in a steel slag asphalt concrete pavement section was measured and analyzed. RESULTS : On average, an asphalt concrete pavement with steel slag reduces road traffic noise by about 2 dB(A). In addition, the analysis of sound pressure levels by frequency showed lower sound pressure levels in steel slag asphalt concrete pavement than general HMA in all frequency ranges (from low to high frequencies). An analysis of the benefits with regard to noise, by assuming a road-traffic noise reduction of 2 dB(A) with asphalt concrete pavement using steel slag, shows that the noise abatement cost approach can save 1.6 million won a year over soundproof wall costs. In addition, the noise damage cost approach results in cost savings (with regard to noise) of between 19 and 60 million won per year depending on the population density. CONCLUSIONS: The use of steel slag aggregate as an asphalt concrete mixture material not only improves the mechanical performance but also has a noise reduction effect. It is expected that the steel slag asphalt concrete pavement can reduce the environmental burden by utilizing resources and provide a safer and more comfortable pavement condition to the road users.

PURPOSES: This paper presents a mix design method for using steel slag as an aggregate for asphalt mixtures. METHODS: Steel slag has a different density and absorption rate than natural aggregates. The asphalt content was calculated according to the steel slag characteristics, and the formula for aggregate-gradation correction was presented. RESULTS: The asphalt mix was designed using the proposed equations. Using the proposed mix design method, it was possible to design the asphalt mixture according to the target-usage amount of the recycled aggregate. CONCLUSIONS: The suggested method can be used for asphalt mix design using aggregates with different densities and absorption rates. It is expected to contribute to quality improvement by ensuring accurate calculation of mixing ratios for steel slag asphalt mixtures.

도로건설 및 포장기술이 발달함에 따라 도로의 내구성과 수명이 증가하게 되었고 도로 이용자들의 관심은 더 이상 도로의 구조성능이 아닌 기능성으로 그 주체가 변화하고 있다. 특히 도로의 기능성중 하나인 소음의 경우 도로교통소음 관련 민원처리 건수가 증가하고 있고 도로교통소음으로 인한 손해배상 책임을 인정하는 판결도 나오고 있어 도로 이용자들의 소음에 대한 관심이 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 도로교통소음을 줄이기 위한 방법은 바이패스(루프) 도로, 방음벽, 식수대 등의 시설물을 설치하여 소음의 원천으로부터 거리를 두는 방법이 있지만 용지 확보 문제와 고층에서는 그 효과가 미미하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 소음의 원천에서 소음을 저감시킬 수 있는 “저소음 포장공법”에 대한 연구가 진행되고 있다. “제강 슬래그를 활용한 박층 아스팔트 포장공법” 또한 소음을 저감시키는 효과가 있으나, 그 효과를 분석한 관련 연구 사례가 없어 본 연구에서는 13mm 밀입도 아스팔트 포장공법 대비 제강 슬래그를 활용한 박층 아스팔트 포장공법의 소음 저감량을 산출하여 제강 슬래그의 소음저감 효과와 그 원인을 분석하였다. 소음측정 방법은 SPB(Statistcal Pass-by), CPX(Close Proximity), CPB(Controlled Pass-by), CB(Tryes-Coast-by) 등 여러 가지 방법이 있지만 실제 도로변에 전달되는 소음을 측정하기 위해 Pass-by 방법을 사용하였고 시험시공 구간의 교통량이 적어 CPB 방법을 선정하여 사용하였다. 실험 결과 13mm 밀입도 아스팔트 포장공법 대비 약 7 ∼ 8%의 소음저감 효과가 발생하였다. 그 이유로는 제강 슬래그의 골재 입형, 최대골재치수, 골재 비중에 의한 것으로 판단된다. 향후 장기적인 소음저감 효과 분석을 위해 지속적인 모니터링과 추적조사가 필요하다. 또한 제강 슬래그는 고갈되는 천연골재와 부족한 1등급 골재의 대체 자원으로 활용이 가능하여 다양한 수요들이 발생 할 것으로 예상되며 관련 연구가 진행되어야 한다.

PURPOSES:This study aimed to analyze the experimental and numerical behavior of warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP and to conduct economic analysis of pavement construction.METHODS :For developing high performance asphalt pavement, we performed three evaluations: fundamental analysis, experimental testing, and 3D finite element analysis. In particular, 3D finite element analysis was conducted on several pavement structures by adopting the results of experimental tests.RESULTS :Through the various evaluations, it was established that steel slag was effective for use as asphalt mixture aggregate. Moreover, asphalt mixture constituting steel slag and RAP demonstrated higher performance behavior compared with conventionally used asphalt mixture. Furthermore, based on the 3D FE modeling, we established that the developed asphalt pavement constituting steel slag and RAP can be utilized for thin layer pavement with comparable performance behavior.CONCLUSIONS:Warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP is more competitive and economic compared to hot-mix asphalt pavement. Moreover, it can be applied for preparing thin layer asphalt pavements with reasonable performance. The developed warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP can be an alternative pavement type with competitive performance based on the reasonable economic benefit it provides.

최근 자연환경보전에 관한 법률이 강화되면서 도로포장용 골재 채취 및 석산의 신규개발이 제한되어 양질의 골재 수급이 어렵다. 특히 골재 소요량의 40% 이상을 재활용골재로 사용해야 하는 재활용골재 의 무 사용 환경부 고시가 시행되어 재활용골재 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같이 재활용골재 활용에 대한 필요성이 높아짐에 따라 다양한 산업부산물 및 폐기물을 골재로 활용하기 위하여 많은 연구 진행되고 있다. 특히 산업부산물 중 제강슬래그는 연간 발생량이 약 600만 톤으로 대량 발생되고 있지만 노반재나 성토재 등 저부가가치 재료로 활용되거나 매립되어 활용성이 떨어진다. 하지만 제강슬래그의 선 행연구결과 밀도, 마모감량 등 국내 도로용 골재기준을 충분히 만족하고 있으며 폐기물 및 토양오염에 대 한 환경기준도 만족하여 도로용 아스팔트 콘크리트에 활용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장공법을 개발하기 위하여 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비율과 입도를 달리한 아스팔트 혼합물을 배합하여 변형강도(Deformation strength: SD) 실험, 반복주행(Wheel tracking) 실험, 회복탄성계수(MR) 실험 등 다양한 실내실험을 수행하여 아스 팔트 혼합물에 대한 공용성능을 분석하였다. 분석된 공용성능을 토대로 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비 율과 합성입도를 달리하여 인천지역에 4개구간 약 50m, 전남지역에 6개구간 약 300m 시험시공을 실시하 였다. 본 연구에서는 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬래 그 10%)와 각 시험시공 지역에서 수급된 폐아스콘을 사용하였으며 아스팔트 바인더는 본 연구를 위하여 S사에서 개발한 중온기능과 재생첨가제를 포함하여 폐아스콘과 제강슬래그 활용에 적합하게 설계된 제품 (WMRA, Warm Mixed Reclaimed Asphalt)을 사용하였다. 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장 시험시공의 안정도, 공극율 등 검사시험성적 결과 품 질기준에 모두 만족하여 현장적용에 문제가 없을 것으로 판단되며 추후 추적조사를 통하여 균열 및 소성 변형에 대한 지속적인 검토를 수행할 계획이다.

철강슬래그는 철을 생산하는 과정에서 발생되는 산업부산물로, 발생되는 공정에 따라 크게 고로슬래그 와 제강슬래그로 분류된다. 고로슬래그는 포틀랜드시멘트와 화학성분이 유사하고 잠재수경성이 있기 때 문에 시멘트원료 또는 혼화재 등으로 사용되나 제강슬래그의 경우 함유된 유리석회로 인하여 팽창성 및 환경적인 문제를 야기시킬 수 있어 대부분 성토용, 도로보조기층 및 기층용 등 비교적 저부가가치 재료로 활용되고 있다. 하지만 제강슬래그는 강한 마모저항 성능과 일반골재에 대비하여 높은 밀도를 갖고 있기 때문에 아스팔트 혼합물의 골재로서 사용이 가능하다. 또한 천연골재의 부족으로 인하여 대체골재에 대한 필요성이 높아지고 골재 소요량의 40%이상을 재활용골재로 사용하는 환경부 고시가 2016년 시행 예정이 기 때문에 제강슬래그의 활용이 증가될 것으로 판단된다. 이에 따라 본 연구는 제강슬래그를 아스팔트 혼 합물 골재로 활용하기 위한 기초물성 및 환경성 평가를 실시하여 활용성을 평가하였다. 본 연구는 포스코 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬 래그 10%)를 사용하였으며 철강슬래그에 대한 기본적인 골재성능 특성과 아스팔트재료에 적합한 품질성 능을 평가하고자 수침팽창비, 편장석 함유량, 마모율, 골재의 파쇄면, 입도/밀도/흡수율, 안정성을 평가 하였으며 환경성 평가를 위하여 유해물질 함유량 기준(폐기물공정시험기준 2014, 토양오염공정시험기준 2013)에 따라 각각 유해성분 함량을 측정하였다. 제강슬래그의 기초물성 및 환경성 평가 실험결과 높은 밀도로 인하여 외력에 반응하는 저항성이 기존 골재보다 우수하고 침수팽창이 전혀 일어나지 않았으며 유해물질 또한 검출되지 않았다. 따라서 제강슬래 그는 아스팔트 혼합물의 골재로 사용하기 적합한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 비소 오염 토양의 안정화소재로서 주로 사용되고 있지만 그 품질관리가 어려운 제강슬래그의 재료적 특성을 파악하기 위한 기초적인 실험을 수행하였다. 제강슬래그의 입도에 따른 화학적 성질의 변화와 비소 안정화에 중요한 성분인 Fe 성분의 입도에 따른 용출특성 그리고 제강슬래그의 주요 성분인 철(Fe)과 칼슘(Ca) 성분의 구성 비율이 비소의 흡착에 미치는 영향 등에 대해서 흡착실험을 실시하여 관찰하였다. 제강슬래그의 입도는 화학적 성질에 영향을 주지는 못하는 것으로 나타났다. 그러나 용출은 입도가 작은 분말상태에서 높게 나타났으나 pH=2 조건에서만 용출이 발생되어 실제 자연상태에서 용출이 일어나기는 어려울 것으로 판단되었다. 철과 칼슘성분의 혼합비에 따른 비소의 흡착실험에서는 철과 칼슘이 일정비율 섞여 있는 경우에서 효과가 매우 우수한 것으로 나타났으며, 철이나 칼슘 성분 모두 25%이상만 혼합되면 비슷한 효과를 나타내는 것으로 보인다. 한편 칼슘만 존재하는 경우에는 초기의 효과는 높았으나 시간이 경과하면서 재용출 현상이 나타나 적당하지 않은 것으로 나타났으며, 철 성분만 사용한 경우에는 초기 효과는 낮았으나 시간이 경과하면서 흡착효과가 지속적으로 증가하는 것으로 나타나 장기효과가 높을 것으로 기대되었다.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 폐금속 광산 주변 비소와 중금속으로 오염된 논토양을 효과적으로 복원하기 위한 안정화 제로써 석회석과 제강슬래그의 처리효과와 그 적용성을 검토하기 위해 담수답의 환원 환경을 적용한 컬럼 실험을 실시하였다. 실험결과 담수된 논토양의 환원 환경에서는 철과 망간 성분이 환원되어 급격하게 용출되는 시점에 중금속 성분도 급격하게 용출되는 경향이 나타났으며, 대조구(무처리)의 경우 침출수에서 오염기준을 초과한 시료가 나타났다. 그러나 석회석 5%와 제강슬래그 5%로 각각 처리한 토양은 모두 오염기준 이하로 대조구보다 중금속 농도가 매우 낮게 검출되었다. 석회석과 제강슬래그 모두 담수답의 환원 환경에서 좋은 처리효과를 나타내어 효과적인 안정화제로 판단되었으며, 특히 제강슬래그는 담수답 환 경에서 지속적으로 증가하는 비소 성분에 대해서 좋은 처리효과를 나타내었다.

The feasibility study of using converter slag as a solidifying agent of digested sewage sludge cake has been performed. The availability of converter slag as solidifying agent has been investigated by several trial tests. Based on the trial test results, the optimum mixing ratios of sludge cake and solidification additive are estabilished. Finally the solidification characters of sludge cake are elucidated by SEM and EDS. It is ascertained that converter slag with a small amount of quicklime enhences the solidification. From the result of pH test, overall pH of specimens tends to decrease slowly with curing time. After solidifying specimens had been cured for 7 days, these are water-cured for 24 hours. The weight and strength of all the specimens are nearly the same regardless of the mixed ratios of solidifying agent. The result of leaching tests for four heavy metal ions, Cd, $Cr^{6+}$, Pb and Cu show that the leaching strength becomes below the decision criteria of the specific wastes, respectively. The SEM observation of the delicate structure shows that needlelike crystals appear after solidification which are not observed before. From the EDS analysis, it is found that the main ingredients of needlelike crystals are Ca, Si, Al and O.

현재 많은 국가들이 천연자원이 고갈되는 문제에 직면해있고, 골재 공급이 어려운 상황이다. 이러한 상황을 고려하기 위하여 대체자원 개발을 위한 다양한 연구들이 수행되어왔다. 특히, 방사성 폐기물의 차폐를 위해 사용되는 고밀도 채움재는 많은 양의 골재를 필요로 한다. 또한, 채움재의 차폐 성능 개선을 위해서는 채움재의 밀도 증가가 요구된다. 따라서 밀도가 높은 산업폐자원의 중량콘크리트 골재로의 활용성을 확대하기 위한 기초 자료의 제공을 위해 본 연구가 수행되었다. 실험결과, OPC의 경우, 고밀도 폐유리에 의해 감소된 콘크리트의 강도는 제강슬래그를 사용해도 개선되지 않으나, 광물질 혼화재를 결합재로 사용하면 성능이 개선되었다. 따라서 고밀도 폐유리와 제강슬래그를 중량 콘크리트에 적용할 경우, 광물질 혼화재와 함께 사용하고, FA보다는 BFS를 사용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 한편, 제강슬래그를 중량콘크리트의 골재로 대체할 경우, 제강슬래그의 높은 밀도로 인하여 탄성계수와 차폐성능의 개선이 가능할 것으로 판단된다.

In order to solve the problem of natural aggregate exhaustion, several types of industrial waste have been studied for recycling of construction materials. In general, steel slag has been used as aggregate in concrete, however, steel slag has a problem of causing volume expansion by F-CaO. Therefore, in this study, the expansion properties are compared with aging period to solve the problem of the steel slag expansion. According to the test results, the expansion of the steel slag decreased regardless of the types of steel slag during aging period. And, the Electronic Arc Furnace Oxidizing Slag(EAF) had the better reduction in expanding than the Converter Slag(CS).

우리나라에는 1970년 이전부터 총 5,396개의 광산이 개발되었다. 하지만, 1980년대 이후 해외 광산물의 유입, 인건비가 상승하게 되면서 휴･폐광산이 증가하게 되었으며, 현재 362개의 광산만이 가행 되고 있는 실정이다. 오염방지시설이 미미한 채 방치되어 있는 휴･폐광산 부산물은 주변 토양 및 지하수를 오염시켜 광범위한 환경오염을 초래하고 있기 때문에 처리가 필요한 상황이다. 이러한 부산물을 처리하기 위해 많은 양의 토사를 사용하는 폐기물 매립지의 복토재로 사용가능 한 방법들이 연구 중에 있다. 많은 방법들 중 산업폐기물을 첨가하여 일반 토사의 사용량을 줄이는 연구가 진행되고 있다. 하지만 일반적인 산업폐기물을 이용한 복토재의 경우 높은 pH와 악취를 발생시키는 문제점이 있었다. 이에 따라 산업폐기물을 이용한 복토재의 pH와 악취를 조절할 필요가 있다고 사료된다. 이에 본 연구에서는 휴･폐광된 광산 주변의 오염토양과 MCIP 미생물과 제강슬래그를 혼합하여 중금속 용출 실험을 실시하였으며, MICP 미생물과 제강슬래그의 혼합비율을 변화하여 복토재로 적합한 조건을 알아보고자 하였다.

제강 슬래그는 제철 공정 중 쇳물에 녹아있는 불순물을 제거하는 공정에서 발생하는 슬래그로, 불순물과 생석회(CaO), 석회석(CaCO3) 등과의 반응으로 생성된다. 슬래그의 발생량은 원료 및 공정에 따라 그 차이가 있으나 1톤 조강 시 약 470kg이 발생하며, 국내 제강 슬래그의 발생량은 한 해 약 830만톤 정도이다. 제강슬래그에는 칼슘의 성분이 다량으로 함유되어 있어 콘크리트 등 건설원료로 사용이 가능하지만, 이를 사용하기 위해서는 장시간의 숙성 과정이 필요하기 때문에 처리 및 재활용할 수 있는 방안이 필요하다. 광물탄산화는 산업폐기물을 이용하여 이산화탄소 고정 및 탄산염을 생성하는 기술로, 이를 제강 슬래그에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 광물탄산화 방법중의 하나인 간접 탄산화 방법을 통해 제강 슬래그로부터 탄산칼슘을 제조하고 그 특성을 평가하였다. HCl을 이용하여 제강 슬래그 내 칼슘을 추출하였으며, NaOH 및 CO2 가스를 이용하여 탄산칼슘을 제조하였다. 추출의 경우 반응 온도에 의한 효과는 크지 않은 반면, HCl 농도 및 고액비의 영향을 받았으며, HCl의 농도가 높을수록 낮은 순도의 탄산칼슘이 생성되었다. 최적 조건에서 칼슘 추출 효율은 89%로 나타났으며, 98% 이상의 순도를 가진 탄산칼슘을 생성하는 것이 가능하였다.

Performance Evaluation was conducted for analyzing fundamental properties of warm-mix asphalt mixture using 100% steel slag. This study tested and compared asphalt mixture used three types of asphalt binder and two types of aggregate.

본 연구에서는 반응성 피복소재인 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그의 피복두께에 따른 오염된 해양퇴적물 내 중금속 용출 차단 효율을 평가하였다. 실험결과, As의 용출차단에는 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그 모두 효과적이지 못하였다. 제올라이트는 Cr 용출 차단에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 몬모릴로나이트 5 cm 피복은 Cr 용출 차단에 매우 효과적이었다. As 및 Cr과는 대 조적으로 Cd, Ni, 그리고 Pb은 미피복 퇴적물에서 조차 용출되지 않았다. Cu와 Zn은 피복 조건에 따른 영향이 가장 뚜렷한 중금속이었다. Cu 의 용출은 몬모릴로나이트 피복 두께 1 cm 이상 그리고 제올라이트 피복 두께 3 cm 이상에서 효과적으로 차단되었다. 해양퇴적물에서 Zn의 용출은 모든 피복 물질에서 효과적이었다. 본 연구를 통해서 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그를 오염된 해양퇴적물에서 Cr, Cu, Zn의 용출 차단을 위한 효과적인 피복소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Currently, a technique to subdivide the process refining is introduced, can be divided into the steel slag. In this study, Free-CaO in the electric arc furnace slag by the ethylene glycol method for the quantitative analysis for the expansion to proceed with construction materials.

전기로 환원슬래그는 가장 처리하기 곤란한 부산물이였지만, 공기급냉에 의해 수화 활성도를 높임으로서 자원으로서 활용하는 것이 가능하다. 본 연구팀은 용융상태의 슬래그를 공기 급냉하여 비드상으로 응고시킨 후, 이를 일정한 크기의 미분으로 분쇄한 후 적절한 첨가제를 사용하여 국내의 시장에서 요구되는 속경성과 강도를 만족하는 제품을 개발하였다.