1. 서 론
콘크리트는 현대 사회에서 가장 많이 사용되어지고 있는 건축 재료이며, 빠른 경화속도, 높은 강도 발현 및 훌륭한 작업성으로 인해 2세기가 넘는 시간동안 지속적으로 활용될 수 있었다. 이러한 콘크리트를 제조하는 과정에서 기본적으로 사용되는 보통 포틀랜 드 시멘트(OPC: Ordinary Portland Cement)는 전 세계에서 공통 적으로 생산 및 소비되는 제품이지만, 시멘트의 생산 공정은 이산 화탄소 총 배출량의 약 6%를 차지할 정도로 막대한 양을 수반하는 것으로 알려져 있다(Schneider 2015). 이러한 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 노력으로 시멘트 산업에서는 제조과정의 개선, 저탄 소 시멘트의 개발, 시멘트 대체재의 활용 등의 관점에서 많은 연구 를 진행하였다(Schneider et al. 2011). 최근 시멘트 대체재 관련
연구 중 석회석 소성 점토 시멘트(LC3: Limestone Calcined Clay Cement) 연구가 활발하게 수행되고 있다(Scrivener et al. 2018).
LC3는 소성 점토(Calcined Clay)와 석회석(Limestone)을 활용하 여 기존 시멘트 클링커(Clinker)의 상당힌 비율을 대체하면서도 OPC와 유사한 강도가 발현되는 것으로 확인되어, 새로운 친환경 적 바인더의 개념으로 많은 연구자들에게 관심을 받게 되었다.
LC3의 가장 큰 장점은 기존 시멘트 클링커 생산 대비 에너지 소모 가 적으면서 석회석의 탈탄산과정이 없기 때문에 이산화탄소 배출 량을 상당히 줄일 수 있다는 것이다(Ferreiro et al. 2019).
이전 문헌(Scrivener et al. 2019; Avet et al. 2019; Maraghechi et al. 2018)을 통해 알려진 LC3 원료의 일반적인 혼합 비율(wt.%:
weight percent)은 시멘트 클링커 50%, 소성 점토 30%, 석회석 15%, 그리고 석고 5% 이다. 소성점토는 비정질의 메타카올린
석회석 소성 점토 시멘트(LC
3) 내 석회석 대체재로서 굴 패각의 친환경적인 재활용 방안
A Sustainable and Viable Method to Recycle Oyster Shell Waste as an Alternative of Limestone in Limestone Calcined Clay Cement (LC
3)
허성원1⋅서형원1⋅박재연1⋅임수민2⋅배성철3*
Sung-Wun Her1⋅Heong-Won Suh1⋅Jae-Yeon Park1⋅Su-Min Im2⋅Sung-Chul Bae3*
(Received May 19, 2020 / Revised June 8, 2020 / Accepted June 9, 2020)
Over the last decades, great efforts have been devoted to reuse industrial wastes and by-products from various industries as supplementary cementitious materials in order to reduce carbon dioxide(CO2) emission by reducing the use of Portland cement in construction. Oyster shell waste, originating from the fishery industry, is available in huge quantities in certain areas, and is generally discarded or landfilled. In this study, we aimed to reuse oyster shell as an alternative to limestone in limestone calcined clay cement(LC3). The oyster shell calcined clay cement(OC3) paste were produced and were characterized via X-ray diffraction, isothermal calorimetry, compressive strength tests, and thermogravimetry. The results revealed that OC3 pastes exhibited similar strength development and reactivities by pozzolanic reaction with LC3, which implies that oyster shell could be used as a substitute for limestone in LC3.
키워드 : 굴 패각, 석회석, 소성 점토, 포졸란 반응, 시멘트 대체재
Keywords : Oyster shell, Limestone, Calcined clay, Pozzolanic reaction, Supplementary cementitious materials
* Corresponding author E-mail: [email protected]
1한양대학교 건축공학과 박사과정 (Department of Architectural Engineering, Hanyang University, Seoul, 04763, Korea)
2한양대학교 건축공학과 석사과정 (Department of Architectural Engineering, Hanyang University, Seoul, 04763, Korea)
3한양대학교 건축공학과 조교수 (Department of Architectural Engineering, Hanyang University, Seoul, 04763, Korea)
Copyright ⓒ 2020 by Korean Recycled Construction Resources Institute
(Metakaolin, Al2Si2O7)을 주성분으로, 특정 점토에 존재하는 카올 린(Kaolinite, Al2Si2O5(OH)4) 성분을 550℃에서 900℃ 온도에서 가 열하여 제조한다(Shah et al. 2015; Ferreiro et al. 2019). 메타카올 린은 시멘트 클링커와 같이 혼입되어 사용될 경우 시멘트 수화물 과 포졸란 반응(Pozzolanic reaction)을 유발하는데(Scrivener et al. 2018), 위의 수화 시스템에서 석고(Gypsum)는 LC3 소성 점토의 알루미나 성분의 급격한 수화 반응을 방지하고, 초기 수 화 생성물로 에트링가이트(Ettringite)를 형성하기 위해 사용되며, 석회석은 소성 점토의 포졸란 반응을 통해 calcium mono- carboaluminate 혹은 calcium hemi-carboaluminate와 같은 수 화 물질을 생성하기 위한 용도로 사용된다.
산업 폐기물 및 부산물을 건축 재료의 대체재로 사용하는 것은 친환경적 측면에서 보편적으로 수행되고 있으며, 특히 고로슬래그 및 플라이애시와 같은 산업 폐기물은 현장에서의 활용이 점점 증 가하고 있는 추세이다. 산업 폐기물을 건축 재료의 대체재로 사용 하기 위해서는 건축 재료가 가져야 하는 요구 성능을 만족하면서 현장에 접목할 수 있는 적합성을 보여주어야 하지만, 전통적으로 활용되고 있는 건축 재료의 대체재로 적합한 폐기물의 모색은 쉽 지 않다.
남해안 양식 산업에서 발생하는 패각류, 특히 굴 패각은 매년 30만 톤가량의 폐기물로 발생하는 것으로 알려져 있으며, 대부분 은 매립 형태로 처리되어져 연안 지역의 환경 문제로 대두되어져 왔다. 산업 폐기물을 줄이기 위한 노력으로 패각을 건축 재료의 대체재로 적용한 연구는 다양하게 수행되어져 왔으나(Mo et al.
2018), 대부분이 굴 패각의 시멘트계 재료의 잔골재 및 시멘트의 치환에 대한 연구이며, 대체 비율이 높아질수록 기계적 성능이 급 격하게 저하되는 문제가 보고되었다(Liang and Wang 2013;
Lertwattanaruk et al. 2012). 이 외에 폴리머 콘크리트의 충전재로 활용하기 위해 불포화 폴리에스터 수지를 굴 패각 분말의 피복제 로 사용한 연구(Sung and Kim 2010)와 굴 패각의 석회석 대체재 로 시멘트 클링커를 합성한 연구(Her et al. 2018)가 보고되었다.
이와 같이 대부분의 연구에서 굴 패각의 활용은 건축 재료 중 충전 재나 골재의 대체재로 매우 한정적이며, 굴 패각이 가지는 재료 특성을 활용하여 수화 반응을 유도하는 연구는 보고된 사례가 매 우 드물다. Yoon et al.(2003)의 연구에 따르면 굴 패각의 조성물 은 석회석과 동일한 Trigonal 구조의 탄산칼슘(CaCO3)이며, 높은 순도를 가지고 있음을 알 수 있다. 이러한 관점에서 굴 패각을 석회 석의 대체재로 활용하는 방안이 보다 합리적인 사용 방안이라고 판단된다.
본 연구에서는 굴 패각을 LC3의 주요 원재료로 사용되는 석회
석의 대체재로 사용하여 굴 패각 소성 점토 시멘트(OC3: Oystershell Calcined Clay Cement)로 제조하였다. 압축강도 측 정을 통해 OC3의 시멘트 페이스트의 기계적 물성을 평가 하였으 며, OC3의 수화 메커니즘과 그에 따른 생성물은 등온 열량측정 (Isothermal calorimetry), X-선 회절 분석(XRD: X-ray powder diffraction), 시차열중량분석(TG-DTG: Thermogravimetry)을 통 해 평가하였다.
2. 실험 계획 및 방법
2.1 실험 재료Fig. 1. Experimental raw materials of calcined clay cement
본 연구의 주ㆍ부 원료(Fig. 1)로 사용된 카올린 점토는 미국 A사 제품을 활용하였으며, 제1종 보통포틀랜드시멘트, 시멘트 클 링커, 석회석, 이수석고는 국내 S사 제품을 활용하였다. 굴 패각은 국내 거제도에서 양식업을 통해 발생한 패각을 세척 및 건조처리 한 후 분쇄하여 100µm 이하의 입도로 체거름하였다. 카올린 점토 는 전기로(Navertherm, 02/17LB)에서 800℃로 약 30분 간 가열하 여 소성되었으며, 가열된 점토 또한 체거름하여 입도를 100µm 이 하로 조정하였다. 각 원료의 체거름 후 입도분포는 레이저 입도 분석기(Malvern Panalytical, Mastersizer 2000)를 통해 수행되었 으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다.
각 시료의 배합비는 이전 연구(Scrivener et al. 2018; Avet and Scrivener 2018)에서 수행된 비율을 참고하여 최적의 배합비로 설 정되었으며, 배합설계 중 석회석은 다음과 같이 굴 패각으로 대체 하였다(Table 1).
Table 1. Mix composition of LC3 and OC3 blends
Type Cement(wt.%) Calcined clay (wt.%)
Limestone
(wt.%) Oyster shell (wt.%) Clinker Gypsum
OPC 973 - - -
LC3 50 5 30 15 -
OC3 50 5 30 - 15
LC3: Limestone Calcined Clay Cement OC3: Oystershell Calcined Clay Cement
Fig. 2. Particle size distribution of raw materials
2.2 실험 방법
Fig. 3. Process of casting specimens
배합된 각 원료는 물바인더비(w/b: water to binder ratio) 0.45 로 10분간 시멘트 페이스트 믹서(Malcom, SPS-1)를 사용하여 혼 합되었다. 시멘트 페이스트 샘플은 Fig. 3과 같이 5 × 5 × 10mm3 형태의 시편으로 타설되었고, 항온항습기에서 24시간 동안 25℃, 65RH%(상대습도) 환경에서 양생되었다. 타설 24시간 후, 시험체 는 몰드로부터 탈형되어, 압축강도 측정 전까지 증류수에서 수중
양생되었다. 압축강도는 1, 3, 7, 28일 동안 양생한 시편을 이용하 여 microtest machine(Deben, microstat)으로 측정되었다(Fig. 4).
X-선 회절 실험(Bruker, D-2 phaser)은 Bruker 사의 D2 Phaser 장비를 통해 수행되었고, 장비의 측정 조건은 30kV, 10mA 에서 Bragg-Brentano CuKα1 튜브 X-선(1.5406 Å)을 사용하여, 1.5 초 당 0.01° 단계로 6°에서 70°까지 실시하였으며, 분말 샘플홀 더는 분당 15회 씩 회전하였다.
OPC, LC3 및 OC3에 대한 수화열 측정은 등온 열량측정법 (Isothermal Calorimetry, TAM AIR) 으로 72시간 동안 w/b 0.45로 증류수와 혼합되어 실시하였다.
시차열분석 측정은 Hitachi사의 STA-7200 장비를 사용하여 질 소 환경(분당 200ml 순환)에서 20℃ 부터 1000℃ 까지 분당 10℃
의 속도로 실시하였으며, 열분해에 의한 중량감소 데이터를 비교 분석하였다.
3. 실험 결과 및 분석
3.1 카올린 점토의 특성
카올린 점토의 가열하기 전후 X-선 회절실험을 실시하였으며 그 결과는 Fig. 5에 나타내었다. 가열 전의 점토의 경우, 12.4° 및 25.0° 2θ 부근의 회절피크를 통하여 카올린을 주성분으로 가지고 있음을 알 수 있다. 가열 후 소성 점토의 X-선 회절 패턴 내 24.0°
2θ 부근의 백그라운드 생성과 카올린 메인 회절피크가 사라지는 것을 확인하였고 이는 카올린이 완전히 분해되어 비결정질의 메타 카올린으로 변화한 것을 의미한다. Muscovite의 경우 가열 전 후 의 회절 피크의 강도 변화가 없었으며 소성을 통한 상변환이 관찰 되지 않았다. X-선 회절실험을 통해 점토의 카올린 성분은 다른
Fig. 4. Compressive strength test
조성물과 다르게 비교적 낮은 온도에서 반응하여 메타카올린 성분 으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다(Ferreiro et al. 2019).
3.2 수화열 및 압축강도
OPC, LC3 및 OC3에 대한 초기 수화열 측정 결과는 Fig. 6에 나타내었다. 시멘트의 초기 수화 반응은 보통, 시멘트와 물과의 접촉으로 일어나는 초기반응(Initial reaction), 시멘트가 용해되어 지는 유도기간(Induction period), 급격한 주요 수화 반응이 일어 나는 가속반응기간(Acceleration period), 그리고 초기 수화 반응 이 마무리되어지는 감속기간(Deceleration period)의 4가지 구간 으로 나누어 확인할 수 있다(Bullard et al. 2011). OPC의 경우 기존 의 연구들과 마찬가지로 위에서 언급한 4단계의 수화 반응을 확인 할 수 있었다(Fig. 6). LC3 및 OC3에서의 초기반응과 유도기간의 경우 OPC와 동일하게 시작한 것을 확인하였으나, LC3에서 OC3보 다 상대적으로 2~4시간 정도 더 긴 유도기간이 일어난 것이 관찰
되었다. Moon et al.(2017)의 연구에서, 시멘트의 대체재로 석회석 을 활용할 경우 입도가 좋을수록 수화반응이 보다 빠르게 일어나 는 현상을 칼로리메트리 측정을 통해 확인하였는데, 본 실험에서 의 칼로리메트리 결과 또한 원료의 차이로 인하여 발생한 현상이 라기보다, 석회석과 패각의 입도 차이(Fig. 2)로 인하여 주요 수화 반응이 상대적으로 지연된 것으로 판단된다. LC3와 OC3의 가속반 응기간에서 수화열곡선을 통한 발열량은 OPC보다 상대적으로 적 은 것으로 확인되었으며, 이는 OPC보다 시멘트 클링커가 절반 정 도 치환됨에 따라 수화열이 감소한 것으로 볼 수 있다. 반면, 시멘 트의 초기 수화물이 생성된 시점인 가속반응의 변곡점에서 LC3와 OC3의 경우 급격한 수화열의 증가를 관찰할 수 있는데, 이는 가속 반응기간에서 생성된 수산화칼슘(CH: Calcium hydroxide)이 소 성점토의 포졸란 반응을 유도하여 발생한 수화열로 추정된다 (Scrivener et al. 2018).
Fig. 7은 각 샘플의 수화 기간에 따른 압축강도 측정 결과를 나타낸다. 양생 1일 차에서 OPC가 LC3 및 OC3에 비하여 더 높은 압축강도를 발현하는 것으로 관찰되었는데, 이는 OPC에서 가속 반응기 및 감속기간이 24시간 이내에 종료되었을 뿐 아니라 LC3 및 OC3에 비해 더 많은 양의 시멘트 클링커가 같은 기간 동안 반응 하였기 때문으로 판단된다(Fig. 6). 양생 3일 차 이후부터는 LC3와 OC3의 1차 시멘트 클링커 가속반응이 끝난 직후, 2차 포졸란 반응 이 일어나게 되어 OPC 보다 높은 압축강도를 발현하는 것으로 관찰되었다. 그러나 28일 차에서는 OPC가 LC3 및 OC3보다 더 높 은 압축강도를 나타내었는데, 이는 장기간 OPC의 무수상 (Anhydrous phases)의 꾸준히 수화 반응을 통해 발생한 강도증진 의 영향으로 사료된다. 반면, LC3와 OC3에서는 OPC보다 다소 적 은 양의 시멘트 클링커 양으로 인하여 상대적으로 적은 양의 수산
Fig. 6. Calorimetry result of cement pastes with a w/b 0.45 for the first 72h of hydration
Fig. 5. Patterns of X-ray diffraction before and after calcination for kaolinite clay
Fig. 7. Compressive strength results for OPC, LC3 and OC3 with a w/b 0.45
화칼슘을 생성하고, 포졸란 반응으로 인해 발생한 압축강도 증진 은 수산화칼슘이 고갈되면서 7일 차 이후 급격하게 억제된 것으로 판단된다.
3.3 수화생성물
OPC, LC3, 및 OC3의 수화 기간에 따른 X-선 회절 분석 결과를 Fig. 8에 나타내었다. 수화 전 X-선 회절에 따른 패턴의 7~20°
2θ 범위에서 무수상인 석고(11.6° 2θ)는 모든 샘플에서 공통적으로 관찰되었다. 그러나 초기 24시간 양생 후의 회절 분석 결과 석고는 빠르게 용해되어 C3A 및 소성 점토의 알루미나 성분과 수화반응을 통해 에트링가이트를 형성(9° 2θ)한 것을 확인하였으며, 또한 C3S 의 수화 반응을 통한 수산화칼슘(18° 2θ) 생성을 확인할 수 있었다.
양생 3일 이후부터 OPC의 경우 무수상들의 지속적인 수화 반응으 로 인하여 수산화칼슘 생성량이 꾸준히 증가하는 경향이 관찰되었 으나, LC3와 OC3에서는 2차 반응인 포졸란 반응으로 인하여 수산 화칼슘이 급격하게 소비되어 2차 반응물로 C-A-S-H, calcium mono-carboaluminate(11.6° 2θ), calcium hemi-carboaluminate (10.7° 2θ)를 생성하는 것을 확인할 수 있었다(Avet et al. 2019).
양생 28일 차 OPC에서 LC3 및 OC3와 동일한 calcium mono- carboaluminate(11.6° 2θ)가 생성된 것이 관찰되었는데, 이는 시멘 트 생산 공정 중 혼입된 미량의 석회석이 장기간의 수화 과정에서 반응하여 생성된 것으로 판단된다.
앞서 Fig. 6의 압축강도 측정 결과에서 양생 3, 7일 차 LC3와 OC3가 OPC보다 더 높은 압축강도를 발현하는 것으로 나타났는 데, 이는 무수상의 지속적인 수화 반응을 통해 생성된 수산화칼슘 이 포졸란 반응으로 꾸준히 소비되면서 발현되는 생성물의 충진 효과(Filler effect)로 인하여 강도가 증진된 것으로 판단된다. 반면 에 7일 이후 28일 간의 장기수화기간에서는 Fig. 8에서 보이는 바 와 같이 수산화칼슘 생성이 LC3 및 OC3에서 적어짐에 따라 OPC에 비해 상대적으로 강도 증진이 저하된 것으로 볼 수 있다(Scrivener et al. 2018).
수화생성물의 정량적인 측정은 열중량분석(Thermogravimetry, TG)을 통해 실시하였으며, 열중량 측정 결과를 미분곡선 (derivative thermogravimetry, DTG) 으로 변환한 결과를 Fig. 9에 나타내었다. 일반적으로 OPC의 경우 열중량변화 곡선을 통하여 크게 3구간의 온도 범위에서 열에 의한 중량 손실을 확인할 수 있다(Song et al. 2018). 먼저, 200℃ 이하의 구간에서의 중량 감소 는 OPC 기준으로 C-S-H와 에트링가이트의 열분해로 인한 중량 감소로 알려져 있으며, DTG curve에서 50-100℃ 구간에서 짧고
Fig. 8. X-ray diffraction patterns of anhydrous cement and hardened paste for (a) OPC, (b) LC3, and (c) OC3 (An.: anhydrous cement, Gyp: gypsum, C4AF: Ferrite, Ett: ettringite, CH:
calcium hydroxide, Ms: mono-sulfoaluminate, Mc: mono- carboaluminate, Hc: hemi-carboaluminate)
Fig. 9. TG-DTG curves of hardened pastes for (a) OPC, (b) LC3, and (c) OC3
강한 DTG 곡선은 에트링가이트의 열분해 반응이며, 80-200℃의 구간에서 상대적으로 넓은 DTG 곡선은 C-S-H gel의 열분해를 뜻한다. 400-500℃ 구간에서의 열에 의한 중량 감소는 수산화칼
슘의 분해로 인한 것이며, 550-800℃ 구간에서의 중량 감소는 탄산칼슘의 열분해로 인한 것으로 알려져 있다. 앞서 X-선 회절 분석 결과(Fig. 8), LC3와 OC3의 경우 포졸란 반응으로 인하여 calcium mono-carboaluminate, hemi-carboaluminate와 같은 추가 수화물이 생성된 것을 확인 할 수 있었는데, 이 수화물들의 열분해로 인한 중량 감소는 140℃ 부근에서 일어나기 때문에 (Antoni et al. 2012) C-S-H의 열분해 구간과 중첩되는 관계로 생 성량의 정량 분석에는 어려움이 있다. 그러나 수화기간이 길어짐 에 따라 상대적으로 적은 양의 C-S-H가 생성되는 LC3와 OC3의 수화 메커니즘을 고려한다면, 50-200℃구간에서의 열분해로 인 한 손실이 OPC보다 적게 측정되어야 하지만, 동등하게 증가하는 경향을 통하여 calcium mono-carboaluminate, 및 hemi- carboaluminate가 꾸준히 증가된 것으로 추정하였다. 수산화칼슘 의 경우 OPC에서는 수화 기간이 증가함에 따라 꾸준히 생성되었 으나, LC3와 OC3에서는 초기 수화반응으로 생성된 수산화칼슘을 포졸란 반응으로 소비하였을 뿐 아니라 수화기간이 길어지면서 반응 후 남은 수산화칼슘과 더불어 새로 생성된 수산화칼슘까지 지속적으로 소비한 것으로 판단된다. 탄산칼슘의 경우 모든 샘플 에 존재하였으나, LC3와 OC3에서는 수화 기간이 길어질수록 탄산 칼슘의 양이 조금씩 감소되는 것으로 나타나, 포졸란 반응이 일어 났음을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 석회석 소성 시멘트 내 석 회석의 대체재로 굴 패각을 사용하더라도 소성 점토의 수화 반응 의 메커니즘은 크게 달라지지 않는다는 것을 알 수 있다.
4. 결 론
본 연구에서는 LC3의 원료인 석회석의 대체재로써 산업 폐기물 인 굴 패각을 활용할 경우, 시멘트 페이스트의 수화 반응과 기계적 물성 변화에 대한 평가를 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 도출 하였다.
1. 석회석과 굴 패각의 결정 구조는 동일하며, 분쇄된 굴 패각을 석회석의 대체재로 소성점토와 정해진 비율로 혼합할 경우 기 존의 석회석 소성점토 시멘트와 거의 동일한 성능을 발현하는 것이 확인되었다.
2. OPC와 비슷한 입도 분포를 가진 OC3는 OPC와 거의 비슷한 시기에 주 수화 반응을 시작하는 것으로 나타났으나, 비교적 큰 입도 분포를 가진 석회석을 이용한 LC3는 주 수화 반응이 상대적으로 지연되는 것을 확인하였다. 이는 OPC 뿐만 아니라 혼화재의 입도가 초기 시멘트의 수화 반응 과정에서 큰 영향을
줄 수 있기 때문인 것으로 판단된다.
3. LC3 및 OC3의 초기 수화반응을 통해 발생한 수산화칼슘은 포졸 란 반응을 즉각적으로 유도하여 빠르게 소모되는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 3, 7일 압축강도가 OPC보다 더 크게 발현되었다.
4. 장기간의 수화에서 LC3와 OC3는 OPC보다 낮은 함량의 시멘트 클링커로 인하여 추가적인 수화 생성이 억제되는 경향을 확인 하였으며, 따라서 28일 차 강도는 OPC에 비해 낮게 발현되는 것을 확인하였다.
5. 시멘트 클링커를 50% 대체한 LC3와 OC3는 시멘트 사용에 따른 이산화탄소 발생량을 크게 저감시킬 수 있으며, 굴 패각을 적절 히 재활용함에 따라 지역 환경 개선에도 크게 이바지할 수 있을 것으로 판단된다.
향후 굴 패각의 이물질 종류 및 함유량과 분말도의 차이가 시멘 트 수화반응속도에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 사 료되며, 시멘트 경화체 수준에서 확인된 본 연구의 결과는 골재를 포함하는 콘크리트 및 시멘트 모르타르 단위에서의 검증이 추가적 으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
Conflicts of interest
None.
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석회석 소성 점토 시멘트(LC3) 내 석회석 대체재로서 굴 패각의 친환경적인 재활용 방안
지난 수십 년 동안 건축 분야에서 발생하는 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 방법으로 다른 산업계의 폐기물 및 부산물을 시멘트의 대체재로 접목하기 위해 많은 노력이 있었다. 양식 산업에서 발생하는 굴 패각 폐기물은 특정 지역에서 대량으로 발생하며, 적절한 처리 방법의 부재로 인하여 일반적으로 매립되어지고 있다. 본 연구에서는 시멘트 대체재로 사용되어지고 있는 석회석 소성 점토 시멘트(LC3)의 주원료인 석회석의 대체재로써 굴 패각의 재활용 가능성을 평가하였다. 굴 패각 소성 점토 시멘트(OC3) 페이스트의 화학적ㆍ기계적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, 등온 열량 측정, 압축강도 시험 및 열 중량 분석을 실시하였다. 결과적으로, OC3 페이스트는 LC3와 동일한 포졸란 반응에 의해 유사한 강도 발현 및 반응성을 보여주었으며, 이를 통해 굴 패각이 LC3의 주 원료인 석회석의 대체재로써 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.