“ 철강산업폐기물을 줄이고, 안전한 도로를 만든다”
산업부산물을 이용한 건설재료 개발 및 적용은 유효한 자원의 재활용과 환경보존 측면에서 매우 중요한 사항으로 다양한 건설분야에서 활발히 연구 및 활용되고 있다. 이러한 산업부산물 중 가장 대표적인 사례가 고로슬래그이다. 고로슬래그의 경우 토목 및 건축현장에서 다양한 용도로 활용되고 있다. 이에 반해 전기로 슬래그는 그 화학적 조성이 불안정하여 기타 슬래그와 달리 부가가치가 낮은 분야에 적용되고 있다. 따라서 본 기술개발을 통해 전기로 슬래그를 부가가치가 높은 속경성 콘크리트 및 도로포장에 활용할 수 있게 된다면, 연간 3000만 톤 이상 발생하는 전기로 슬래그를 적극적으로 활용해 환경부하를 저감하는 효과가 클 것으로 확신한다.
현재 콘크리트포장 단면보수 재료의 경우, 공용성 확보와 이용자 불편을 최소화하기 위한 공법들이 다수 개발되어 적용되고 있다. 이들 공법의 공통점은 고가의 속경성 바인더와 폴리머 제품을 사용하므로 공사비가 매우 높은 것이 특징이다. 이러한 특성을 전기로 산화슬래그 잔골재를 사용함으로써 바인더와 폴리머 사용량을 저감시킬 수 있다면 콘크리트 단면보수 재료가 갖고 있는, 비용이 비싸다는 단점을 해결할 수 있을 것으로 판단된다. ㈜삼우아이엠씨에서는 이러한 목적 하에 전기로 산화슬래그를 활용한 고성능 콘크리트 제조기술 및 도로포장 유지보수 공법을 개발하였으며, 개발된 기술에 대한 현장적 용성 평가 결과 매우 우수한 성능을 나타내어 향후 도로포장 및 유지보수 분야에 신기원을 이룰 것으로 전망된다.
전기로 슬래그 잔골재는 콘크리트용 골재로서 공학적 안정성과 활용가치가 입증되고 품질기준이 제정되어 있음에도 생산지역 한계, 단위중량 증대 등의 문제로 기존 잔골재 대체 자원으로서 그 활용성에 한계가 있다. 또한, 제강슬래그에 포함된 불안전한 유리석회(free-CaO) 등이 물과 반응하여 Ca(OH)2를 생성하면 체적팽창을 하여 붕괴되기 때문에 콘크리트용 골재로 이용하기에 부적절한 것으로 인식되어 왔다. 본 기술에서는 이와 같은 문제를 제거한 재료를 사용해 전기로 슬래그의 활용도를 높였으나, 기존의 천연골재보다 비중이 크기 때문에 콘크리트의 워커빌러티와 압축강도뿐만 아니라, 방수성 균열저항성 내화학성 등이 확보되는 콘크리트를 만들기 위한 배합설계에서 어려움이 계속 발생하여 수많은 실패과정을 거쳐야만 했다. 실제 배합설계 과정 중 수많은 시행착오를 겪었으며 100번째 설계에서 얻고자 하는 성능 특성을 얻을 수 있었다. 100번째 배합설계를 통해 얻어진 콘크리트의 특성은 기존 초속경계열의 시멘트와 비교하여 내구성능에 있어서 동등한 성능 이상의 우수한 성능을 나타내었으며, 이를 통해 단위 시멘트를 20%, 라텍스 함량 50% 이상을 절감할 수 있었다. 2012년 11월 국도 46호선 내 경춘국도 홍천국도유지건설사무소 관내에서 총면적 100m2의 절삭 덧씌우기 공정을 통한 현장적용성 평가를 실시하였다.
교통차단 이후 양생, 줄눈재설치 및 교통개방까지 총 공정소요시간은 10시간이었으며, 강도발현 평가 결과 4시간 초기압축강도 31MPa , 휨강도 6.2Mpa 등으로 고강도 특성을 나타내어 Fast-track에 요구되는 작업공정과 품질을 모두 만족시키는 것으로 평가됐다. 아울러 도로포장 유지보수에 적합한 장비를 개발함으로써, 차량이 통행하는 도로에서 교통 차단을 최소화하면서도 보수 후 장기 내구성이 확보될 수 있도록 하였다. 도로 포장의 열화된 콘크리트 부분을 절삭과 동시에 진공 흡입이 가능한 장치로 시공할 수 있게 되면서 공정 단순화 및 시공 효율 증대로 인하여 시공비 15% 이상 절감하였다.
현재 전 세계적으로 철강산업 폐기물을 특수콘크리트에 적용한 사례는 극히 적다. 본 기술은 철강산업 폐기물의 재활용과 천연골재 사용저감으로 인한 친환경기술임과 동시에 특수콘크리트 제조원가를 절감할 수 있는 기술이기 때문에 유사분야에도 발전·확산될 것으로 예상된다. 또한 본 기술이 적용된 교량은 수명이 연장되어 교량상판의 노후화에 따른 전면 재시공이 불필요하여 국가예산 절감, 국민 불편 예방을 도모할 수 있으며, 철강산업폐기물 재활용과 천연골재 사용량 감소로 지구환경보호에 기여할 것이다. 실제 본 기술은 기존의 기술에 비해 성능과 경제성이 우수하여 개발 3년 만에 매출 100억 원을 달성할 수 있었다.
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