산업부산물을 활용한 슬래그시멘트 원료 중 석고 대체재 개발 네트워크 사업

국문 초록 (Abstract)

고로슬래그는 선철 과정 중 고로에서 발생되는 대표적인 부산물이다. 이러한 고로슬래그는 건설재료 중심으로 다방면에 사용되고 있으며, 그 사용량은 급격하게 증가하는 추세이다. 일반적으로 시멘트 혼합재로 사용되는 슬래그는 급랭슬래그이며, 동일 조성을 갖는 서랭 슬래그라 하더라도 자유에너지가 낮아 물질 자체가 안정하여 반응성이 매우 낮기 때문이다. 급랭(수쇄) 슬래그는 준안정 상태로 존재하기 때문에 외부의 자극에 따라 쉽게 새로운 반응 생성물 또는 수화물로 변화하는 특징을 갖는다. 그러나, 슬래그 자체의 활성화가 초기에 손쉽게 이루어지지 않아, 시멘트 초기 강도저하 및 응결 지연 등을 일으키는 단점을 갖고 있다. 이러한 이유에서 시멘트 자극제로서 석고류(황산염 등)가 일반적으로 사용되고 있으며, 이는 슬래그의 5% 수준이다. 일반적으로 슬래그 자극제로서 슬래그시멘트의 초기 강도 보완을 위해 천연무수석고가 사용되고 있으며, 이는 고가의 수입산(태국, 중국)에 전량 의존하고 있다. 이에 대한 방안으로 화력 발전소의 산업부산물인 배연탈황석고를 일부 사용하고 있으나, 초기 강도 보완이라는 목적을 충분히 달성할 수 없는 실정이다. 배연탈황석고 사용으로 인한 초기 강도 개선을 위해 황산염과 알칼리 성분인 CaO 성분이 다량 함유된 열병합발전소 Fly-Ash와 유리생산공정의 부산물인 망초를 알칼리자극제로 혼합 사용하여, 수입에 의존하던 천연무수석고의 대체 사용으로 고부가가치자원화 및 천연 자원의 절약 또한 가능하다. 수쇄슬래그는 물과의 반응이 매우 느리게 진행되지만 알칼리 분위기에서는 수화활성을 나타내므로, 재활용 가능한 열병합발전소 Fly-Ash 및 폐기되는 망초를 활용함으로써 고로슬래그의 알칼리 자극제로 이용 가능하다. 따라서 본 연구에서는 슬래그 자극제 개발에 따른 슬래그 활성화 조건 도출과 수입산 천연무수석고 대체 사용 방안으로 화력발전소 배연탈황석고, 열병합발전소 Fly-ash, 유리산업의 망초를 기본 원료로 하는 석고 대체재(혼합석고) 개발을 실시하고자 한다.