R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C142091-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 에너지 절감형 천연점토 대체 건축용 레드머드 세라믹 제품 원천기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 강석표 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 215,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 215,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 365,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 365,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 우석대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
1. 연구개발의 필요성 1-1. 연구개발의 개요 □ 기후변화 및 자원수급 문제해결을 위한 재활용 건축소재 개발의 필요성 미래창조과학부의 미래전략보고서(2015)에 의하면 세계적으로 기후변화의 가속화와 원자재채굴의 한계에 따른 자원수급의 불안정성을 예상하고 있음. - 기후변화 문제는 제조산업에서 배출하는 온실가스량과 밀접한 관계가 있음. - 국내 천연자원이 고갈되어 감에 따라 천연광물을 대체 원료의 확보가 시급함. - 자원순환기본법(2018.1.1. 시행)의 제정 등의 국가 정책적 노력이 진행됨. - 산업부산물의 재활용 현황은 국가산업 경쟁력의 척도가 되고 있음. □ 천연점토 대체 및 가성비 향상 레드머드 세라믹 소재기술 개발 레드머드는 알루미늄의 제조과정에서 발생하는 부산물로써 국내에서 연간 28만톤이 발생되고 있지만 그 활용은 10%에 그치고 있음. 천연점토와 유사한 화학적 조성을 가지고 있어 건설용 세라믹 소재로 사용하면 대량 재활용이 가능한 부산물임. - 천연점토를 대체하기 위한 레드머드의 전처리 기술 개발 - 레드머드 세라믹 소재의 기초성능 및 환경성 평가 - 가용성 염류 제어를 통한 레드머드 백화저감 기술 개발 □ 고효율 에너지 절감형 건축용 레드머드 세라믹 제품기술 개발 고온소결은 세라믹 제조 과정에서 대량의 에너지를 소비하는 공정이며, 세계적인 에너지 문제의 관점에서 에너지 절감형 건축용 세라믹 제품 제조기술이 필요함. - 미연탄소 함유 발전소 부산물을 활용한 소성온도 저감 기술 - 전처리 과정에서 생성되는 Na2SO4(융점 강하제)을 활용한 소성온도 저감 기술 - 알루미노 실리케이트계 레드머드 세라믹 제조를 통한 저온소성 합성기술 - 건축용 레드머드 세라믹 제품 활용성을 위한 기초성능, 색채 및 감성평가 [최종목표] 본 연구의 최종목표는 산업부산물 레드머드를 활용하여 600~1100℃의 저온 소성온도에서 구조적으로 안정한 천연점토 대체 에너지절감형 건축용 레드머드 세라믹 제품의 원천기술을 개발하고자 함. □ 천연점토 대체형 레드머드 세라믹 소재기술 [1차년도] 강알칼리성의 산업부산물 레드머드를 산에 의하여 중화 전처리 개질한 후 천연 점토 대체재로 사용하여 구조적으로 안정한 소성체인 레드머드 세라믹 소재를 개발하고자 함. -레드머드 전처리 기술 및 환경성 평가 -소성온도에 따른 레드머드 소성체의 기초물성 평가 -천연점토 대체 레드머드 세라믹 최적배합도출 -천연점토 대체 레드머드 세라믹 소재의 백화저감 및 억제기술 □ 에너지 절감형 건축용 레드머드 세라믹 제품기술 [2차년도] 융점 강하제 및 미연탄소 산업부산물과 같은 소성 열효율 향상 보조재에 의한 900~1100℃의 소성온도 절감기술과 600~800℃의 알루미노실리케이트계 저온 소성 합성기술에 의한 에너지 절감형 건축용 레드머드 세라믹 제품을 개발하고자 함. -전처리 개질에 의한 융점 강하제의 소성 온도 절감 기술 -미연탄소 산업부산물을 활용한 소성 온도 절감 기술 -알루미노 실리케이트계 레드머드 세라믹의 저온 소성 합성기술 -건축용 레드머드 세라믹 제품 적용 및 성능평가 [연구내용 및 범위] □ 1차년도 개발 내용 및 범위 -레드머드 전처리 기술 및 환경성 평가 -소성온도에 따른 레드머드 소성체의 기초물성 평가 -천연점토 대체 레드머드 세라믹 최적배합도출 -천연점토 대체 레드머드 세라믹 소재의 백화저감 및 억제기술 □ 1차년도 세부 연구내용 ？ 국내외 연구동향 조사 및 분석 -레드머드 재활용 관련 국내외 연구동향 조사 -KS, ISO, JIS, ASTM 등 국내？외 관련 표준(기준) 조사 및 분석 -국내？외 레드머드의 제조？활용？처리현황 및 기술자료 조사 ？ 레드머드의 특성 분석 및 친환경 전처리 기술 -국내 레드머드의 로트별？분기별 품질특성 평가 및 분석 :성분, 입형, 입도, SEM, XRF, XRD 등 -강알칼리성 레드머드의 친환경 전처리 기술 :각종 산(염산, 황산, 질산, 인산 등)을 활용한 레드머드의 산처리 중화 기술 :폐산을 활용한 레드머드의 중화 기술 -전처리 기술을 적용한 레드머드의 환경성평가 :중금속용출량/토양오염분석(폐기물공정시험법-2011) ？ 세라믹 소재 소성을 위한 시편 제조 및 성능평가 -시편제조 물질 선정 및 배합 설정 :배합요인, 원료품질, 종류, 혼입율 등 -선정된 배합의 시간 및 소성온도 설정 :배합혼합시간, 숙성시간, 승온시간, 소성시간, 건조시간 -세라믹 소재의 기초물성 평가실험 :기공률, 흡수율, 압축강도, XRD, DTA/TG분석 ？ 레드머드 세라믹 소재의 백화억제 및 저감기술 -백화시험방법의 정립 -레드머드 세라믹 소재에 의한 백화 메커니즘 규명 :기존 포틀랜트 시멘트와의 백화생성물질 비교평가 :알칼리염 용출특성 :백화생성물질의 SEM, XRD 분석 -레드머드 세라믹 소재의의 백화 억제 및 저감방안 :배합, 양생방법, 백화저감제 등에 의한 백화저감 특성 □ 2차년도 개발 내용 및 범위 -전처리 개질에 의한 융점 강하제의 소성 온도 절감 기술 -미연탄소 산업부산물을 활용한 소성 온도 절감 기술 -알루미노 실리케이트계 레드머드 세라믹의 저온 소성 합성기술 -건축용 레드머드 세라믹 제품 적용 및 성능평가 □ 2차년도 세부 연구내용 ？ 융점강하제 및 미연탄소분 산업부산물을 활용한 소성에너지 절감기술 -레드머드 전처리 기술에 의한 융점강하제의 소결 효율성 검토 :온도별 특성 및 강도 검토 -미연탄소분 산업부산물의 원료 특성 및 반응성 분석 :바텀애시, 고칼슘플라이애시, 제지애시 등의 반응성 검토 -실내 배합실험을 통한 최적 제조 배합기술 :혼합비율, 종류, 첨가제 등에 따른 바인더의 물성평가 -배합에 따른 최적 소성온도 설정 :승온시간, 소성시간, 건조시간 -최적 샘플 제조 및 반응메커니즘 규명 :기공률, 흡수율, 압축강도, XRD, XRF, DTA/TG분석 ？ 알루미노 실리케이트계 레드머드 세라믹의 저온 소성 합성기술 -Al-Si계 합성을 위한 원료 특성 및 반응성 분석 -실내 배합실험을 통한 최적 제조 배합기술 :혼합비율, 종류, 첨가제 등에 따른 물성평가 -배합에 따른 최적 소성온도 설정 :승온시간, 소성시간, 건조시간 -최적 샘플 제조 및 반응메커니즘 규명 :기공률, 흡수율, 압축강도, XRD, XRF, DTA/TG분석 ？ 건축용 레드머드 세라믹 제품 적용기술 및 성능평가 -시편제조 물질 선정 및 배합 설정 :배합요인, 원료품질, 종류, 혼입율 등) -선정된 배합의 시간 및 소성온도 설정 :배합혼합시간, 승온시간, 소성시간, 건조시간 -레드머드 세라믹 제품의 기초물성 평가실험 :기공률, 흡수율, 압축강도, XRD, DTA/TG분석 -건축용 레드머드 세라믹 제품의 기준 성능기준 조사 -건축 세라믹 제품의 성능평가 :흡수율, 압축강도, 치수안정성 ？ 건축용 레드머드 세라믹 제품 색채 및 감성평가 -육안비색에 의한 측색 및 색차분석 -색채 계산법에 의한 색차분석 :배합량에 따른 색차분석 :소성온도에 따른 색차분석 -품질기준(안) 마련 |
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| 색인어 | 한글 | 레드머드 | 점토 | 세라믹 | 저온소성 | 에너지절감 |
| 영문 | redmud | clay | ceramic | Low Temperature Cofired | energy saving | |
| 최종보고서 | 에너지 절감형 천연점토 대체 건축용 레드머드 세라믹 제품 원천기술 개발 최종보고서(우석대학교_강석표).pdf | |||||