| 연구개발개요 |
개발코자하는 기술은 초속경시멘트와 석탄회 조분(Bottom Ash)를 이용한 자원 재순환형 기능성 보수/보강 모르타르에 관한 것으로서 혹한기(동절기, 5도씨 이하)에도 속경성/고유동성을 발휘하고 내구성을 향상시킨 고부가가치의 제품개발기술이다. 석탄회는 화력발전소에서 발생하는 산업부산물로서 종래에는 (미연탄소를 줄인)정 제된 일부 플라이애쉬(전체 석탄회의 약 10% ~ 20%)만이 레디믹스 콘크리트공장 및 건설현장에서 콘크리트 제조시 시멘트치환재로 주로 사용 되어왔으며 잉여분은 전량 매립 등의 방법으로 폐기 처분되어 왔다. 향후 그 위험성으로 말미암아 원자력발전소 건설은 매우 제한적으로 이루어지고 상대적으로 화력발전소의 건설이 급증할 만큼 석탄회의 발생량도 최고조로 이르게 됨은 주지의 사실이다. 석탄회의 재활용에 대한 연구는 꾸준히 계속되어 왔으나 미연탄소를 제거한 정제된 석탄회(Fly Ash)가 등급별(한국 2등급, 일본 4등급)로 나뉘어 레미콘 및 건설재료에 적용되고 나머지 석탄회(Bottom Ash 등)는 여전히 비싼 댓가를 치르며 매립되고 있는 실정이다. 또한 타개책으로서 자원 재활용도를 높이고자 산업부산물인 석탄회를 입도별로 구분하여 단열특성을 갖는 단열모르타르 원료나 경량골재,투수성 호안블럭 등 콘크리트 2차제품으로 활용하려는 연구나 시도가 계속되고 있으나 품질관리의 어려움이나 준비 또는 처리비 등의 문제로 태생적인 한계를 가지고 있고 또한 시멘트원료(조합원료비 상승)나 기타 일반콘크리트 등에 사용하기에도 품질을 보상받기에는 너무 고가의 비용이 들고 일반 골재와는 물성도 달라 그 사용 또한 극히 제한적일 수 밖에 없음도 사실이다. 따라서 잉여 석탄회의 폐기 비용을 절감하고 환경보존적 측면에서 재활용하기 위한 개선 및 대책 마련이 시급히 필요한 실정이며 또한 이러한 잉여 산업부산물을 사용한 고부가가치의 건설용 보수재료의 개발은 경제적 측면에서도 매우 기대되는 사항이다. 상기 개발기술과 관련하여 폐사는 폐사가 개발한 초속경시멘트의 핵심역량을 근간으로하여 약 5년간(2002년~2006년)에 걸쳐 일본 최대 건설업체(도급순위 1위)인 카지마건설주식회사와 함께 일본 동경전력을 비롯한 9개사의 일본내 화력발전소에서 나오는 석탄회를 유효 활용한 자원재순환 프로젝트(초속경 보수보강 모르타르)를 공동으로 연구, 추진해 왔으며 여러 차례의 제품관련 시험시공(동경전력 이와무로발전소 수로터널 외)을 거쳐 그 성능을 인정받은 바 있다. 다만, 비록 제반 여건(발전소 사용 유연탄 탄종 등)이 매우 유사하다고는 하나 연구의 기본이 되는 석탄회가 일본산이고 또한 기초시험을 제외한 모든 시험 및 연구가 일본에서 이루어졌으며 용도 또한 열악한 환경(동절기시공 등)의 일본수로터널에 한정되어 석탄회(바텀애쉬 포함) 사용량이 극히 제한되었던 만큼 지금까지 연구결과를 토대로 국내 실정(국내산 석탄회 포함)에 맞는 범용화되고 차별화된 추가기술개발이 필요하다 생각된다. 추가대상기술개발이 완료되면 현재 그 보수 또는 보강방법을 찾지못해 쉽게 접근하지 못하고 있는 고질적인 콘크리트구조물, 즉, 열악한 환경에서 신속하게 보수/보강을 하는 것이 필요한 서울지하철, 영동선 터널 및 수자원공사가 보유하고 있는 각종 터널 등에 효율적으로 적용되리라 판단된다. 특히 금번에는 국내 보수보강분야의 전문조직인 한국건자재시험원과 함께 개발예정이며 기존 개발품(일본)보다 물성이 우수하고 석탄회(바텀애쉬 포함)치환량도 많은 제품(범용적이고 경제성이 높은 자원재순환 기능성 보수/보강 모르타르)을 개발코저 한다. 개발되는 모르타르는 전문적인 터널(일반 교통, 철도, 지하철 등) 및 수리구조물뿐 아니라 일반 콘크리트 구조물의 보수/보강 에도 폭넓게 적용 가능한 매우 경제적이며 친환경 소재가 되리라 기대하는 바이다.
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| 최종목표 |
자원화 이용률이 낮은 국내산 산업폐기물(석탄회 조분)의 이용을 도모하기 위해 초속경시멘트 및 산업폐기물을 혼입한 양질의 (터널용) 급경성 보수 모르타르를 개발하는 것이며 산업부산물(슬래그 및 석탄회 조분) 치환량을 높인 용도별 보수보강모르타르의 개발, 동절기(섭씨 5도 이하기준, 충진용, 석탄회 조분 10%이상, 석탄회+슬래그 30%이상 치환)를 기준으로 3시간 압축강도 6N/mm²이상(2~4시간 정도에 탈형 가능),장기강도 40N/mm이상, 부착강도 2N/mm이상, 유동성은 셀프플로우(진동을 주지않은 상태에서의 플로우) 250mm이상, 초결 40분 이상으로 건조에 의한 균열이 발생하지 않을것 (6?10??이하; R.H 80%), 내구성이 우수할 것.
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| 연구내용 및 범위 |
개발코자하는 기술은 초속경시멘트와 국내산 석탄회 조분(Bottom Ash)를 이용한 수로터널용 자원재순환형 기능성 보수/보강 모르타르에 관한 것으로서 속경성/고유동성을 발휘하고 내구성을 향상시킨 고부가가치의 제품개발기술이다. 석탄회는 화력발전소에서 발생하는 산업부산물로서 종래에는 (미연탄소를 줄인)정제된 일부 플라이애쉬(전체 석탄회의 약 10% ~ 20%)만이 레디믹스 콘크리트공장 및 건설현장에서 콘크리트 제조시 시멘트치환재로 주로 사용 되어왔으며 잉여분은 전량 매립 등의 방법으로 폐기 처분되어 왔다. 상기 개발기술과 관련하여 폐사는 약 5년간(2002년~2006년)에 걸쳐 일본 최대 건설업체(도급순위 1위)인 카지마건설주식회사와 일본 동경전력을 비롯한 9개사의 화력발전소에서 나오는 석탄회를 유효 활용한 자원재순환 프로젝트를 공동으로 연구/개발, 추진해 왔으며 여러차례의 제품관련 시험시공(동경전력 이와무로 발전소 외)을 거쳐 그 성능을 인정받고 최근(2007년 1월)에는 일본 카지마건설과 함께 동 내용을 일본 및 한국에 동시 공동특허출원한 바 있다. 본 과제는 기존 일본 개발제품 대비 동등 이상의 기능을 확보한 친환경 기능성 보수 모르타르의 품질향상 및 국산화를 위해 한국건자재시험원과 함께 시행하며 최적의 제품개발을 위해 각 화력발전소에서 나오는 석탄회 조분의 품질, 즉 탄종(유연탄; 미연탄소/입도/기타)별 제품설계 및 조건별 조합모델(결합재대비 치환량)결정과 석탄회 사용량 증가를 위한 제품용도별 최적 조합제품 개발하는 내용으로 한다. 거시적으로는 기술가치평가기관과 함께 동과제의 기술분석(관련기술 동향 및 권리분석)과 기술적 타당성검토(기술경쟁력 및 제품화 환경)를 수행하고 시장동향 및 사업계획분석을 통해 이를 위해 사업화 능력을 진단하고 성공적인 사업화(연구개발)을 꾀한다. 또한 미시적으로는 성공적인 사업화를 위해 추가로 연구되는 대상기술의 정확한 목표설정 및 달성을 위해 다음과 같은 기초연구계획을 수립하고 보완한다. 폐사와 건자재시험원은 본 개발과제가 추구하는 개발과제관련 보수모르타르 목표물성 시현을 위해 보수모르타르 시험계획 입안, 현장시공성 검토, 그리고 개발된 제품을 국내외에 어떤 판매시스템을 구축하여 마케팅할 것인가에 대한 계획을 수립하는 것을 그 연구범위로 한다.
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