The basalt fiber is expected to become a trend for industrial fibers as they have better properties of heat-resistant, non-combustion, absorbent, soundproof, moistureproof, lightweight, corrosion resistant, and high strength properties. Also, the fiber is found to be non-toxic and harmless to the human body. Therefore, in this study, we analyzed the chemical and mineral compositions of powdered sludge of basalt produced at seven sites on Jeju Island for the development of fire resistance insulating material for a building. The results showed that the basalt stone sludge is made from only sodium calcium aluminum silicate and ferridioside components unlike the basalt rock.

최근 국내 구조물들의 노후화가 진행됨에 따라 구조물 보강과 관련된 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. FRP보강은 노후화가 진행되어 성능이 저하된 구조물을 보강하는데 사용되며 주로 유리섬유 및 탄소섬유를 사용한다. 그러나 이 두 가지의 섬유는 경제적으로나 환경적으로나 나쁜 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암 섬유를 구조 용 보강재로 제시하고자 하였다. 또한 본 연구에서는 현무암 섬유에 가장 적합한 수지를 찾기 위하여 에폭시, 폴리에스테르 및 비닐에스테르를 함침 하였다.그 결과, 에폭시 수지를 사용하였을 때 가장 높은 인장 강도 및 탄성계수를 보였으며 전단강도 및 전단탄성계수가 타 수지에 비하여 50%정도 높게 측정되었다. 현무암섬유와 탄소, 유리 섬유의 물성을 비교한 결과 인장강도는 CFRF의 약 60%정도이나 GFRP보다 30%정도 높게 나타내었다.

조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.

Abstract In this study, Fe-Ni slag, converter slag and dephosphorization slag generated from the steel industry, and fly ash or bottom ash from a power plant, were mixed at an appropriate mixing ratio and melted in a melting furnace in a massproduction process for glass ceramics. Then, glass-ceramic products, having a basalt composition with SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, and Fe₂O₃ components, were fabricated through casting and heat treatment process. Comparison was made of the samples before and after the modification of the process conditions. Glass-ceramic samples before and after the process modification were similar in chemical composition, but Al₂O₃ and Na₂O contents were slightly higher in the samples before the modification. Before and after the process modification, it was confirmed that the sample had a melting temperature below 1250 ℃, and that pyroxene and diopside are the primary phases of the product. The crystallization temperature in the sample after modification was found to be higher than that in the sample before modification. The activation energy for crystallization was evaluated and found to be 467 kJ/mol for the sample before the process modification, and 337 kJ/mol for the sample after the process modification. The degree of crystallinity was evaluated and found to be 82% before the process change and 87% after the process change. Mechanical properties such as compressive strength and bending strength were evaluated and found to be excellent for the sample after process modification. In conclusion, the samples after the process modification were evaluated and found to have superior characteristics compared to those before the modification.

내화성 및 내화학성이 우수한 현무암사의 표면에 회분식 방법에 의한 테프론 코팅 연구의 결과를 토대로 연속식 코팅 공정 인자를 도출하기 위한 연구를 수행하였다. 현무암사를 7,5 wt% 트리에톡시트리플루오로실란(TMTFPS)으로 연속적으로 전처리 한 후, 침투제로 0.25 wt% bis(2-ethylhexyl)sulfo succinate (DOS-Na)가 함유된 20 wt% 테프론 수분산액으로 딥 코팅한 후 2 m의 120 ℃ 건조 챔버에서 12 m/mim의 속도로 건조한 후 2 m의 380 ℃ 소성 챔버에서 40초간 소성하여 최종 3.4 gf/D의 인장 강도와 2.3 gf/D의 루프강도를 가지는 테프론이 코팅된 고내열 재봉사용 현무암사를 제조하였다.

In this study, the effect of stacking sequence on the flexural and fracture properties of carbon/basalt/epoxy hybrid composites was investigated. Two types of carbon/basalt/epoxy hybrid composites with a sandwich form were fabricated: basalt skin-carbon core (BSCC) composites and carbon skin-basalt core (CSBC) composites. Fracture tests were conducted and the fracture surfaces of the carbon/basalt/epoxy hybrid composites were then examined using scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the flexural strength and flexural modulus of the CSBC specimen respectively were ~32% and ~245% greater than those of the BSCC specimen. However, the interlaminar fracture toughness of the CSBC specimen was ~10% smaller than that of the BSCC specimen. SEM results on the fracture surface showed that matrix cracking is a dominant fracture mechanism for the CSBC specimen while interfacial debonding between fibers and epoxy resin is a dominant fracture process for the BSCC specimen.

It has been demonstrated in a previous study that carbon nanotube (CNT)/epoxy/basalt composites produce better flexural properties than epoxy/basalt composites. In this study, mode I fracture tests were conducted using CNT/epoxy/basalt composites with and without seawater absorption in order to investigate the effect of the seawater absorption on the mode I fracture toughness (GIC) of the CNT/epoxy/basalt composites. The results demonstrated that the compliance of the seawater-absorbed specimen was larger than that of the dry specimen at the same crack length, while the opposite result was obtained for the fracture load. The GIC value of the seawater-absorbed CNT/epoxy/basalt composites was approximately 20% lower than that of the dry CNT/epoxy/basalt composites.

This study investigates the flexural properties of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) reinforced basalt/epoxy composites under conditions with and without moisture absorption. The basalt/CNT/epoxy composites were fabricated using 1 wt% silanized MWCNTs and kept in seawater for over 4 months. The flexural properties of the moisture absorbed specimens were evaluated and compared with those of dry specimens. The flexural properties of basalt/CNT/epoxy composites were found to decrease with moisture absorption. The flexural strength and modulus of moisture absorbed specimens were 22% and 16% lower, respectively, than those of the dry specimen. Scanning electron microscope examination of the fracture surfaces revealed that the decreases of flexural properties in the moisture absorbed specimen were due to the weakening of interfacial bonding from swelling of the epoxy matrix.

The use of carbon nanotubes (CNTs) as a reinforcing material in a polymer matrix has in-creased in various industries. In this study, the flexuralbehavior of CNT-modifiedepoxy/basalt (CNT/epoxy/basalt) composites is investigated. The effects of CNT modificationwith silane on the flexuralproperties of CNT/epoxy/basalt composites were also examined. Flexural tests were performed using epoxy/basalt, oxidized CNT/epoxy/basalt, and silanized CNT/epoxy/basalt multi-scale composites. After the flexuraltests, the fracture surfaces of the specimens were examined via scanning electron microscopy (SEM) to investigate the fracture mechanisms of the CNT/epoxy/basalt multi-scale composites with respect to the CNT modificatio process. The flexuralproperties of the epoxy/basalt composites were im-proved by the addition of CNTs. The flexuralmodulus and strength of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites increased by approximately 54% and 34%, re-spectively, compared to those of epoxy/basalt composites. A SEM examination of the frac-ture surfaces revealed that the improvement in the flexuralproperties of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites could be attributed to the improved dispersion of the CNTs in the epoxy.

본 연구에서는 경상북도 청송 주왕산지역 대전사 현무암의 산출 상태 및 분포 양상을 검토하고, 암석기재적 특성을 알아보았다. 야외 조사 결과, 주왕산 화산암체의 최하부층에 해당하는 대전사 현무암층은 전체적으로 12매의 용암과 9매의 페페라이트가 교호하며, 각 용암과 페페라이트의 암층의 두께는 다양하다. 본 층에서 나타나는 페페라이트는 현무암과 세일이 혼합되어 있으며, 현무암은 쇄설의 형태로 나타나고 세일은 현무암의 기질을 메우는 간극상을 이룬다. 이는 용암이 분출하여 고화되지 않은 젖은 세일층 위를 흐르거나, 관입으로 인해서 용암과 퇴적물 사이의 접촉부에서 생성된 것으로 사료되며, 이들 페페라이트는 조직상으로 구상 페페라이트로 분류할 수 있다. 현무암류는 육안으로 반정이 관찰되지 않으며 기공이 없는 치밀한 현무암이지만, 한 단위의 용암층 내에서 상부에는 다공질의 현무암이 발견되기도 한다. 경하에서의 현무암류는 주된 반정 광물로 가상의 감람석을 가지며, Mg#이 높은 암석에서는 사장석과 단사휘석의 반정도 보인다. 석기는 주로 서브오피틱 조직을 보이지만, 국지적인 냉각률의 차이로 인한 오피틱 조직과 인터그래뉼라 조직도 관찰된다. 사장석은 대부분 라브라도라이트(An55.0∼67.7)이며, 일부 안데신(An44.3)과 바이토우나이트(An74.5)로 분류된다. 단사휘석의 평균 조성은 Wo41.6En45.1Fs13.3으로써 보통휘석에 해당한다. 불투명 광물은 티탄자철석과 티탄철석으로 구성되어 있다.

하나의 광물상은 다양한 기원과 결정성장사를 기록하는 여러 개의 결정군집(crystal population)으로 분류될 수 있다. 울릉도 남동부에서 단사휘석 거정을 포함하면서, 유리질 급냉대(타킬라이트, tachylyte)를 가 지는 반상 암맥이 발견되었다. 이 암석에 대한 암석기재학적 접근을 통해 이들이 포함하는 결정군집에 대한 연구가 수행되었다. 이번 연구는 전자 미세탐침 분석기를 사용해 이 암석을 구성하는 타킬라이트와 조암광물의 주성분원소 조성을 보고한다. 타킬라이트는 조면안산암질 조성을 가지며, 어떠한 변질의 흔적도 보이지 않는 다. 이러한 특징은 타킬라이트의 조성이 이 암맥의 원래 멜트 조성을 반영할 수 있다는 점을 시사한다. 0.5mm 보다 큰 결정크기를 가지는 단사휘석과 사장석은 조면안산암질 멜트보다 초생적인 조성을 가졌던 멜트와 평 형을 이루었던 재활결정(antecryst)으로 판단된다. 한편, 0.5 mm 보다 작은 결정크기를 가지는 단사휘석 및 사 장석 미정(microlite)은 현재 위치에서 결정화된 초생결정(primocryst)이다. 이번 연구 결과에 따르면, 울릉도 화산 단계 I 도동현무암에 대해 기존에 보고된 단사휘석의 조성변화 양상은 [Mg + Si + Fe]basal↔ [Al + Ti + Na]prism를 통해 체계적으로 설명될 수 있으며, 이는 도동현무암에 포함된 모든 단사휘석이 섹터누대를 가질 수 있다는 점을 시사한다. 따라서, 단사휘석의 섹터누대에서 기인한 원소 분배가 도동현무암의 지구화학적 진화에 미친 영향이 추후 연구에 반영되어야 할 것으로 판단된다.

백두산 북동쪽으로 약 25 km 떨어져있는 지역의 마이오세 현무암(황송푸 현무암, 20 Ma)에 대한 주 성분원소와 미량원소, Sr-Nd 동위원소 조성에 대한 연구가 수행되었다. 황송푸 현무암은 비현정질 암석으로 Na2O+K2O=3.5~4.7 wt.%, MgO=9.9~11.1 wt.%을 보인다. Mg 성분이 풍부한 감람석(Mg#=75~86)과 단사휘석 (Mg#=72~85), Ca성분이 풍부한 사장석 미반정을 함유하고 있다. 이 현무암은 경희토류원소 부화가 나타나는 해양도현무암과 유사한 미량원소 패턴을 보이고, 높은 Cr(394~479 ppm)과 Ni(389~519 ppm) 성분, Nb-Ta 부화 이상치, Rb과 Ba을 포함하는 LILE가 부화되어 있는 특징을 보인다. 이러한 조직과 주성분원소/미량원소 조성 데이터는 황송푸 현무암이 알칼리 마그마 계열에 속하는 원시적인 마그마임을 나타낸다. 황송푸 마그마는 상승하는 도중에 분별결정작용, 지각오염, 마그마혼합과 같은 분화작용을 거의 경험하지 않은 액상선 환경 에서 고화된 암석으로 이는 황송푸 현무암이 부분용융이 일어났던 맨틀에서의 특성을 지니고 있음을 반영한다. 황송푸 현무암의 높은 (Gd/Yb)sample/(Gd/Yb)PM 비율(2.8~3.5)은 황송푸 현무암이 판내부 환경에서 형성된 마그마로써 석류석이 존재하는 맨틀에서 페리도타이트의 낮은 부분용융(3~5%)으로 형성되었다. BSE보다 모두 높은 143Nd/144Nd와 87Sr/86Sr 성분을 보이는 황송푸 현무암은 이 지역 아래 부화된 맨틀영역이 존재한다는 것을 의미한다. 황송포 현무암은 과거(ancient)의 태평양판 섭입대에 의해 공급되어 재활용된 해양지각 혹은 대륙지각으로 교대작용을 경험한 맨틀에서 부분용융에 의해 형성되었다.

콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 다양한 원인에 의해 성능이 저하된다. 국내 수많은 구조물들은 1970년대에 급속히 건설되어 현재 노후구조물로서 성능이 저하되어 이에 따른 안정성 문제에 관심과 우려가 발생하고 있다. 이에 따른 성능이 저하된 구조물에 대하여 FRP를 활용한 보강 공법은 구조적인 단점과 경제적인 단점 등 부정적인 요인이 존재하여 현재 새로운 건설소재 및 보강공법 개발의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 우레탄계 코팅제를 적용하여 2mm이하 현무암 단섬유를 함침, 새로운 보강방법을 연구하였으며 이들 보강공법의 휨 성능개선에 대하여 실험을 통해 평가하였다.

In this paper, a shear behavior of RC beam strengthened by basalt FRCM was investigated. The presence of strengthened with Basalt FRCM was considered as an experimental variable. The experimental result show that the maximum load of beam strengthened by basalt FRCM was increased 75.4% compared with that of non-strengthened beam.

In this paper, laboratory tensile tests were performed for the basalt, glass and carbon fiber reinforced polymer. Epoxy resin was used as the polymer for this composite material. The procedure of the experiment was based on the criteria specified in ASTM D3039 / 3039M. Moreover, a Universal Testing Machine (UTM) with 100 kN capacity was used in this experiment. Results of the performance of each composite material were analyzed. In case of fiber type, carbon fiber reinforced polymer showed the best performance; followed by basalt fiber and glass fiber reinforced polymer with the elastic modulus of 37.03 MPa and 33.10 MPa, respectively.