사업의 구성
지오폴리머 반응의 구성요소는 활성필러, 비활성필러, 반응용액으로 크게 3가지로 3성분 분포와 해당 원료 그리고 페이스트와 몰탈 및 콘크리트의 개념도를 위 그림과 같이 나타내었다.
활성필러는 지오폴리머 축합반응에 적극적으로 참여하며, 비정질의 결정구조 특성을 갖는 물질로서 반응용액에 의해서 지오폴리머 기재를 형성하는 주요한 역할을 하는 것이다. 비활성 필러는 반응에 참여는 약하지만, 단량체를 형성함에 있어서 골격역할을 하고 강성을 띠며, 충진성을 좋게 해주는 역할로 작용한다. 반응용액은 활성필러를 알칼리 자극하기 위한 것으로, NaOH, KOH, 규산염 등이 여기에 속한다.
활성필러, 비활성필러 및 반응용액(Activators)의 구성은 그림에 나타낸 것과 일치하는 것은 아니며, 각각의 원료와 제조하고자 하는 소재에 따라서 다르기 때문에 이를 이용하는 작업자의 경험과 지식에 따라 적절하게 적용하는 것이 바람직하다.
지오폴리머의 3가지 구성성분만으로서 제조되는 것을 페이스트라고 하며, 여기에모래와 혼합한 것을 몰탈, 모래와 골재를 모두 투입한 것으로 콘크리트라고 한다.
본 생태산업단지 구축사업은 시화반월산업단지에 위치해 있는 A발전소의 플라이애시를 활성필러로, B소각장에서 배출되는 소각재를 비활성필러로 사용하고 C 주관기관의 독자적 기술이 포함되어 있는 반응용액을 가지고 지오폴리머 제품을 제조하여 제품성능을 확보함으로써 사업화 네트워크를 구축하고자 한다.
사업의 내용
본 재활용 사업화 네트워크를 원활히 수행하기 위해서 Geopolymer 기술을 활용하여 무소성 기술을 확보하고 대량 발생하고 있는 플라이애시의 효율적 재활용 방안을 마련하여 사업화 네트워크를 확보하고자 한다. 본 사업의 원활한 수행을 위한 세부내용은 다음과 같다.
자료조사 및 분석
- 플라이애시 및 무소성 기술인 Geopolymer Technique의 자료 조사
- 무소성기술에 관한 자료조사(유해성분 무해화 기술)
Geopolymer Technique를 통한 플라이애쉬의 순환자원 제품 제조
- 원료의 물리적 화학적 특성평가 : fly ash, geopolymer의 성상 연구
- 플라이애시 mortar 제조 : 최적의 배합조건 도출
- 제조된 mortar/벽돌의 유해성분의 무해화 처리 기기분석
- 제조된 mortar/벽돌의 사업 제품화 연구
제품화를 위한 Geopolymerisation의 메커니즘 확립
- 고정화/안정화 및 강도발현 반응 메커니즘 도출
Lab scale의 제조실험
- 몰탈/벽돌의 물리적 특성 평가
- 블록 및 콘크리트 규모의 물리적 특성평가
- 벽돌의 열적거동에 따른 적용분야의 확대
- 혼합 비산회의 binder 특성평가
현장규모의 제조실험
- 몰탈/벽돌-라인적용 실험: 기존 시멘트 콘크리트분야/기존의 점토벽돌생산라인
- 호안의 사면 제방용 블록의 시제품 생산 및 물성평가
- 현장 샘플시공 및 모니터링, 물리적 특성 평가
이와 같은 세부내용을 진행하기 위하여 부산물소재로부터 Geopolymer의 구성내용을 분석하였다.