본 연구에서는 폐콘크리트의 발생지 및 재생골재 생산방법 별로 골재 종류를 나누어 각각 비중, 흡수 율, 마모율, 안정성 실험을 실시하였으며, 결과를 통해 각각의 발생지 및 생산방법에 따른 골재특성의 차 이를 알아보았다. 생산방법에 대한 모식도는 아래의 그림 1과 같다. 실험 결과는 아래의 표 1과 같다.

This is to show some basic data for introducing both circulated aggregate and recycled powder producing waste concrete. Standard-mixing design for 24MPa has been basically used and added and replaced normal aggregate with recycled powder made of waste concrete. In addition, polycarboxylate high-range water reducing agent has been used because recycled powder is missing adhesive strength and it is not compare with cement's adhesive strength. Compressive strength with powder mixture of 2%, 4%, 6%, 8%, and 10% has been decreased down to 80% of normal concrete material strength without recycled powder mixture. 200℃, 400℃ and 600℃ heated concrete were compressively tested in order to find out concrete strength resistant to high temperature. heat capacity was also tested, based on the expectancy of its low conductivity. In addition, thermal conduction test was tested in order to find out concrete insulation. According to this test, when concrete was tested by fire resistance, it using the circulation aggregate was same resulted by concrete using the natural aggregate. also, recycle powder was not effecting insulation performance. but it is fit to standard on concrete insulation of building law.

건설폐기물로부터 선별된 재생골재의 사용은 천연자원이 부족한 현실에 있어 많은 기회를 제공한다. 전 세계적으로 한정된 천연자원은 고갈되어가고 있으며 골재의 장거리 수송은 낮은 가격의 재생골재를 사용하는 것보다 더 비경제적 일 수 있다. 연간 한국에서 대략 7백만톤의 폐콘크리트가 발생하지만 이중 대략 2-3백만 정도만 재활용되고 있는 실정이다. 본 연구는 폐콘크리트로부터 얻어진 재생골재를 이용하는 방법에 대해서 제시하고자 한다. 재생콘크리트는 압축강도, 휨강도, 피로시험을 위해 w/c 40, 50, 60%에 대하여 제작했으며, 혼화재로는 플라이애쉬 (15%)를 사용하였다. 천연골재에 대한 재생골재의 대체율은 0, 25, 50%로 하였다. 이 연구의 목적은 재생골재 콘크리트의 피로수면과 천연골재 콘크리트의 피로수명을 비교하는데 있다. 본 연구를 통해 재생골재 콘크리트의 피로수명은 천연골재에 대한 재생골재의 대체율과 w/c에 상관성이 있음을 알 수 있었다.

본 연구는 재생골재를 도로의 보조기층재료 및 포장용 콘크리트 골재로 사용하기 위하여 수행되었다. 우선 보조기층재료로서의 활용성 여부를 파악하기 위하여 실내다짐시험, CBR 시험, 평판재하시험을 수행하였으며, 콘크리트용 골재로의 활용성을 보기 위하여 재생골재 첨가비율을 0, 20, 40, 60, 80%로 하여 설계기준강도 280kgf/cm2인 표층용 콘크리트를 제조하였다. 제조된 콘크리트로 굳지 않은 콘크리트 성질과 28일 양생 후 강도시험과 동결 융해에 따른 내구성 시험을 통해 폐콘크리트 재생골재의 활용성을 도로포장재료 측면에서 검토하였다. 실험결과 재생골재는 보조기층재료로서의 사용이 충분히 가능하며 표층용 콘크리트 골재로서 재생골재 첨가비율 40%까지 활용이 가능함을 알 수 있었다.

본 연구는 재생골재를 도로의 보조기층재료 및 포장용 콘크리트 골재로 사용하기 위하여 수행되었다. 우선 보조기층재료로서의 활용성 여부를 파악하기 위하여 실내다짐시험, CBR 시험, 평판재하시험을 수행하였으며, 콘크리트용 골재로의 활용성을 보기 위하여 재생골재 첨가비율을 0, 20, 40, 60, 80%로 하여 설계기준강도 280kgf/cm2인 표층용 콘크리트를 제조하였다. 제조된 콘크리트로 굳지 않은 콘크리트 성질과 28일 양생 후 강도시험과 동결 융해에 따른 내구성 시험을 통해 폐콘크리트 재생골재의 활용성을 도로포장재료 측면에서 검토하였다. 실험결과 재생골재는 보조기층재료로서의 사용이 충분히 가능하며 표층용 콘크리트 골재로서 재생골재 첨가비율 40%까지 활용이 가능함을 알 수 있었다.

Waste concrete powder generated during the process of recycling waste concrete into aggregate has a low recycling rate. This is because fine particles of waste concrete powder and cement components are present. Therefore, in this study, waste concrete powder is used as a raw material for centrifugal concrete. Experimental results show that waste concrete powder has cement and aggregate composition, SEM image has irregular shape, C-S-H and Ettringite exist inside. Waste concrete powder showed the same strength, up to 5% in terms of strength by age according to the substitution rate. Also, as the strength characteristics varied according to the centrifugal forming force, the substitution rate of siliceous matter increased by 5% and the strength decreased by substitution rate of 5%. Because of this study, it is considered difficult to use waste concrete powder as a substitute for silica sand because of the resulting characteristics of centrifugal concrete. It is recommended that economic and environmental concerns be considered when some substitution is made for silica sand.

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.

최근 건설폐기물의 발생량 급증과 함께 천연골재자원의 대체재로 폐기콘크리트를 활용한 재생골재의 사용에 국가․사회적인 관심이 집중되면서, 이에 대한 관리 및 적정처리에 대한 사회적 중요성이 대두되었으며, 향후 골재자원의 수급불균형 문제에 대비한 장기적 자원수급대책 등을 위하여 자원의 효율적 이용과 절약, 폐기물의 발생규제 및 재활용 촉진을 통한 환경보존 등에 대한 관심이 증가되고 있다. 골재수요는 건설 산업의 지속적인 증가에 힘입어 향후에도 꾸준하게 증가하여 연간 2억 m³ (약 3억 3천만톤) 이상의 수요가 지속적으로 발생할 것으로 예상되고 있으며, 국토교통부의 연도별 골재 채취 실적 자료에 의하면, 2002년의 경우 골재의 허가 채취량은 1억 1,900만 m³에 달하여 골재 수요량인 2억 1,700만 m³의 54.9%를 채취 허가량으로 공급한 것으로 나타나고 있어 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며, 이러한 배경에서 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 건설폐기물 중 발생하는 폐기콘크리트는 발생하는 양이 대규모로 공급 면에서 별 문제가 없고, 그 조성도 시멘트 모르타르와 골재의 비교적 단일 조성으로 되어 있어 파쇄 하여 재사용하여도 콘크리트 자체의 물성을 어느 정도 유지하기 때문에 재활용가치가 높은 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 건설폐기물로 발생되는 폐콘크리트를 이용하여 레미콘업체 및 건설업체 등에서 사용할 수 있는 품질의 순환골재 생산기술을 개발하고자 하였다. 이를 위해 잔골재 회수 process 구축 및 물리적･열적 박리 기술 적용과 최적 운전조건을 도출하였다.

The purpose of this study is to examine whether cementitious powder separated from waste concrete can be used as the alternative raw material for limestone and reducing the usage of natural resource (limestone) and CO2emission based on recycling cementitious powder from waste concrete. Therefore, to reduce waste and CO2 emission in the cement industry and develop recycled cement, mix design was deducted by multi-objective optimization.

국내 건설 산업용 골재 중 레미콘용 골재의 품종별로 잔골재는 바다모래, 하천모래, 부순모래, 육모래, 산모래 순으로 사용되고 있으며, 굵은 골재는 부순자갈이 대부분 사용되고 육자갈 및 강자갈이 일부 사용되고 있다. 굵은 골재의 경우 부순 자갈의 사용량이 크게 증가되었으며, 잔골재의 경우 바다모래 및 부순 모래의 사용량이 증가되고 있다. 골재수요는 건설 산업의 지속적인 증가에 힘입어 향후에도 꾸준하게 증가하여 연간 2억 m³ (약 3억 3천만 톤)이상의 수요가 지속적으로 발생할 것으로 예상되고 있으며, 국토교통부의 연도별 골재 채취 실적 자료에 의하면, 2002년의 경우 골재의 허가 채취량은 1억 1,900만 m³에 달하여 골재 수요량인 2억 1,700만 m³의 54.9 %를 채취 허가량으로 공급한 것으로 나타나고 있어 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며, 이러한 배경에서 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 국토교통부 골재 허가 채취량은 수요량의 54 % 정도로 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 국토교통부에서는 재생골재 사용 시 사용비율에 따른 건축물 용적률 완화 규정을 적용하고 있으며, 환경부에서는 재생골재의 사용을 의무화한 ｢건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률(안)｣이 시행되고 있으며 국토교통부에서는 ｢순환골재 품질기준(안)｣ 제안되어 재생골재의 재활용 촉진을 위한 정책으로 적극 추진 및 장려되고 있다. 본 연구에서는 건설폐기물로 발생되는 폐콘크리트를 이용하여 재생기술 개발을 통해 레미콘업체 및 건설업체 등에서 사용할 수 있는 품질의 순환골재 생산기술을 개발하고자 하였다. 이를 위해 발생 폐기물의 성분분석, 재생 process 구축 및 열해리를 통한 박리에 적절한 최적 운전조건을 도출하였다.

국내 건설폐기물 발생량과 이의 처리비용은 매년 증가 추세에 있다. 건설폐기물중 60%를 차지하는 폐콘크리트는 파쇄, 선별 등 중간처리를 거쳐 순환골재로 생산, 재활용되나, 순환골재의 60% 이상이 성･복토용으로 단순 재활용되고 있어, 다양한 고부가가치로의 재활용 방안 연구가 요구된다. 현재까지 순환골재의 물리･구조적 특성을 활용하는 방안으로 도로기층용이나 콘크리트용 골재로 재활용 하는 방안이 연구되고 고품질 순환골재 제조 방법으로 가열방법, 코팅방법, 산처리방법 등이 시도되었다. 또 순환골재의 화학적 특성을 이용하는 방법으로 산성수 중화 및 중금속 흡착에 관한 연구도 보고되었다. 그러나, 순환골재는 사용 용도나 환경에 따라 알칼리 용출 등 환경에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 재활용 기술개발에 선행하여 순환골재의 화학적 특성이 환경에 미치는 영향을 규명하고, 이에 따른 품질기준 마련과 영향 저감을 위한 기술개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 페콘크리트 순환골재를 대상으로 알칼리 용출특성과 산성중화능력 등 순환골재의 화학적 특성을 규명하고 환경에 미치는 영향 정도를 예측하며, 여러 가지 산으로 침지법을 이용하여 이의 저감방안을 모색함으로써, 순환골재의 고부가가치 재활용을 위한 기술 개발과 사용 용도에 맞는 품질 기준 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 폐콘크리트 순환골재는 D사에서 25 mm 이하로 도로보조기층용 순환골재 기준에 맞게 생산한 것을 입도별로 세분하여 실험하였고, 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 알칼리 용츨 특성 조사를 위해, 순환골재 구성 화학성분을 XRF로 분석하였고, 물과 접촉하여 발생하는 수산화기 농도를 측정하였다. 또한 적정법으로 알칼리도를 측정하였으며, 순환골재에서 용출되는 알칼리 성분을 산을 연속적으로 투입하여 중화하면서 소비된 산의 양으로 산 중화능력을 직접 측정하였다. 순환골재의 중금속 용출특성은 폐기물공정시험방법(KLT)과 EPA의 폐기물 용출시험방법(TCLP)에 따라 비교 실험하였다. 이를 바탕으로 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 순환골재 크기별로 황산, 질산, 아세트산 등 여러 가지 산용액에 산의 농도(0.2 N, 2 N)와 접촉시간(12 hr, 48 hr)을 달리하면서 침지 처리하여 순환골재에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화함으로써 알칼리용출량 저감 효과를 분석하였다. 연구결과 순환골재 구성성분중 알칼리 용출 특성과 관련이 큰 CaO 성분은 순환골재 크기가 작을수록 함량이 높았으며, 대체로 25.3 ~ 50.4% 범위였다. 순환골재를 증류수와 접촉시키면 pH가 빠르게 상승하며, 순환골재에서 용출되는 알칼리도 유발물질은 대부분 수산화물(OH-)에서 기인하였다. 순환골재의 산성중화능력은 연속식 반응기에서 누적 발생 총알칼리도를 측정하는 방법에 비해 회분식 반응기에서 알칼리도를 중화하는데 소요되는 산의 양을 측정하는 방법이 순환골재에서 용출되는 알칼리 양이 더 높게 평가되었으며, 단위 질량(g)당 발생하는 알칼리도는 최대 90.83 mg 정도였다. 중금속 용출은 TCLP법이 더 높은 용출농도를 나타내었고, 입경이 작을수록 용출 농도가 대체로 높았으나 유해폐기물 기준에는 미치지 못하였다. 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 2 N의 황산 혹은 질산에서 12시간 이상 전처리한 경우, 알칼리 용출량을 61.3 ~ 82.3%까지 저감시킬 수 있었다.

본 연구에서는 폐콘크리트에서 발생하는 순환잔골재가 구조용 재료로서 많은 문제점이 있음을 인지하고 순환잔골재가 포함하고 있는 미분말이 강도증진 효과와 유동성을 증가 시킬 수 있다는 특성을 이용하여 자기충전 콘크리트(Self-Compacting Concrete, 이하 SCC로 표기)에 활용하게 되었다. 즉 순환잔골재가 갖는 미분말이 자기충전 콘크리트 특성인 고강도(40 MPa 이상)와 높은 유동성(JSCE 2등급)을 발현하기에 적당하여 폐콘크리트에서 발생하는 순환잔골재를 일반잔골재 대비 순환잔골재의 혼입률을 25%씩 증가시켜, 총 5수준으로 달리하여 자기충전 콘크리트에 적용하였으며, 이에 따라 굳지 않은 콘크리트의 물리적 특성, 경화한 콘크리트의 역학적 및 내구 특성을 검토하여 순환잔골재를 자기충전 콘크리트 재료로서 활용 가능성을 검토하고자 한다. 그 결과 물리적, 역학적 및 내구특성의 5수준 배합비율 중 일반잔골재 대비 순환잔골재는 50% 혼입률까지 적용 가능하다는 결론을 얻었으며, 그 이상의 혼입률에서는 오히려 성능저하가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 또한 실생활에서의 적용 가능성을 알아보기 위한 실구조물의 적용성이 차후 검토 되어야 할 것으로 판단된다.