J. Korean Soc. Environ. Eng., 37(7), 412~417, 2015

Original Paper

http://dx.doi.org/10.4491/KSEE.2015.37.7.412

ISSN 1225-5025, e-ISSN 2383-7810

† Corresponding author E-mail: hjleejh@yongin.ac.kr Tel: 031-8020-2759 Fax: 031-8020-2886

하수슬러지 소각재와 무기바인더를 이용한 응용 블록 개발 II

Development of Application Block Using Geobond and Ash from Sewage Sludge Incinerator II

이 현 주

Hyun-joo Lee*

용인대학교 환경학과

Department of Environmental Science, Yongin University

(Received May 26, 2015; Revised July 27, 2015; Accepted July 30, 2015)

Abstract : This study investigated to recycle geobond and ash produced in thesewage sludge incinerator using reduction/stabilization. Nonsintering process was performed by binding cement (High Early Strength Portland cement, Micro cement), geobond and sand mixed with sewage sludge ash (SSA). Chemical ingradients of the sewage sludge ash was mainly composed of SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO and others, which were similar to those of the each binders consisting High Early Strength Portland cement, Micro cement and geobond. Results showed that unconfined the long term compressive strength could be obtained components of sewage sludge ash. It exceeded more than double score 64.6 MPa of the Korean standard (22.54 MPa = 229.7 kg/cm2). Microstructure of solidified block for the different admixture was related to the compressive strength according to SEM analysis. Optimum mixing range of the sewage sludge ash to each binders were found to be 10~40% which can widly safely regulate the confined a long term compressive strength. The best binder of long term compressive strengh was revealed Geobond more than High Early Strength Portland cement and Micro cement. This study revealed the sewage sludge ash can be partial replacement of the inorganic binder & application block for recycling.Key Words : Geobond, Sewage Sludge Ash (SSA), Long Term Compressive Strength, Paste, Color Block, High Early Strength Portland Cement (HESPC), Micro Cement (MC)

요약 : 본 연구는 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지 소각재와 Geobond를 이용한 응용 블록의 개발을 위하여 수행하였다. 실험은 무소성 공정으로 진행하였으며, Sewage Sludge Ash (SSA)를 Geobond(무기바인더)와 특수시멘트인 초조강 시멘트 마이크로 시멘트, 모래 등의 바인더를 혼합한 각각의 페이스트 시편을 성형 후 건조 및 양생과정을 거친 시편을 단기 압축강도를 측정한 후 28일 장기 양생한 결과 압축 강도가 64.6 MPa로 발현하였다. 이는 KS기준치 22.54 MPa (229.7 kg/cm2)을 훨씬 상회하는 고강도의 압축강도를 나타내었다. 하수슬러지 소각재(SSA) 첨가율은 각 바인더 별 약 10~40%까지 혼합 가능한 것으로 나타났다. 따라서 SSA를 무기바인더인 Geobond와 특수시멘트(HESPC, MC)의 대체 물질로의 사용이 가능함을 입증하였다.주제어 : 무기바인더, 하수슬러지 소각재, 알카리 활성 시멘트(Geobond), 초조강시멘트(HESPC), 마이크로 시멘트(MC)

1. 서 론

인구 증가 및 도시집중화 현상에 따른 각종 폐기물의 증

가는 심각한 환경문제로 점증하고 있다. 최근 발생되는 다

양한 폐기물 중에서 하수슬러지의 발생량은 급격한 증가추

세를 보이고 있으며, 2009년에 437개 하수처리장에서 9,414톤/일으로 발생되었으며, 2012년 전국 하수처리장은 총 546개소로 확대되어 3,624,451톤/년으로 최대 발생량을 나타내

고 있다.1) 2012년 하수슬러지 처분현황은 재활용 34.2%, 소각 35.3%, 육상매립 14.7%, 연료화 8.9%, 기타 7%로 처분하

고 있다. 하수슬러지는 부패하기 쉬운 특성 때문에 처리과정

중에서 설치류, 해충 및 악취 발생으로 인한 간접 환경피해

를 주고 있다.1,2) 따라서 처리․처분 및 재활용에 대한 처분

법은 명확히 정해져 있지 않지만, 현재 하수슬러지는 환경규

제나 폐기물관리법 시행규칙에 의해서 퇴비화와 소각처리가

검토되었으며, 소각처리 방향의 정책으로 시행되고 있다.1996년 런던협약에 따른 해양배출의 기준강화로 인한 처

리방법의 대책 중 2012년부터 제 2기준 시행에 따라 하수

슬러지 해양배출이 전면 금지되었다. 따라서 대량 발생되

는 하수슬러지를 육상에서 안정적, 경제적 처리․처분법의

개발과 동시에 자원화 방안이 필수적인 사안이 되고 있

다.1,3) Fly ash 등은 이미 국내외의 재활용 방안으로 소성점

토 벽돌재료의 일부로 사용하고 있으며, 하수슬러지 소각재

의 고형화에 관해서는 국내에서는 소성벽돌 등으로 연구한

결과가 발표된 바가 있으며,2,3) 시멘트와 “하수슬러지 소각

재를 이용한 무기바인더 개발 I” 등의 최근 논문이 소각재

의 안정성 및 재활용을 통한 건설 재료화한 연구가 지속적

으로 보고되고 있다.4) 따라서 본 연구는 알칼리 활성시멘트

(Greobond)에 의한 무기성 폴리머 기술을 도입하여 하수슬

러지 소각재(Sewage Sludge Ash, SSA)를 건설재료로 사용

하기 위하여 1차적으로 SSA 첨가비에 따른 물리적 특성

효과를 비교 실험하여 자원 재활용성을 연구 평가하여 발

표하였다.4,5) 연속하여 본 연구는 2차적으로 무기바인더인

Geobond(알카리 활성시멘트)와 특수시멘트를 이용하여 SSA

413J. Korean Soc. Environ. Eng.

하수슬러지 소각재와 무기바인더를 이용한 응용 블록 개발 II

대한환경공학회지 제37권 제7호 2015년 7월

Table 2. Comparison of compressive strength with concrete specimens mixing ratios of SSA and Binders (unit : g)

No Binder Sewage sludge ash Sand Aggre-gate Curing L/SCompressive strength (MPa)

Note24 h 48 h 72 h

1Geobond

24 6 25 45

50℃, 8 h

5.84 35.0 35.4 32.9

2 40 10 15 35 6.46 49.0 44.6 45.1

3Cement

24 6 25 45 5.28 11.7 12.4 15.6

4 40 10 15 35 4.58 9.1 8.4 6.1

를 적정 비율별로 혼합하여 실용화 가능한 시편을 제조하

였다. 제조한 시편의 장기 압축 강도를 지속적으로 측정한

결과로 향 후 콘크리트 블록, 컬러블록 등의 건설블록 재료

등의 응용블록 개발을 위하여 연구하였다.

2. 실험재료 및 방법

2.1. 실험재료

2.1.1. 하수슬러지 소각재(Sewage Sludge Ash, SSA)본 연구에 사용한 시료는 하수슬러지 소각재이며, A시 하

수처리장에서 850℃ 이상의 유동상층 소각로에서 발생한

소각재를 이용하였다. 이 시료를 건축 및 건설에 사용 가능

한 2차 제품 제조 및 응용분야 확대를 목적으로 실험하였으

며, 이러한 하수슬러지 소각재에 의한 벽돌 및 블록개발은

여러 연구 분야에서 포틀랜드 시멘트로 연구하였으며, 본

연구에서는 2차적으로 시멘트 대체소재로 이용 가능한 알칼

리활성 시멘트 바인더와 이용하고자 혼합하였다. 하수슬러

지 소각재는 70℃ 이상에서 24시간 건조하여 사용하였다. 본 실험에 이용한 시료인 하수슬러지 소각재(SSA)의 화학

적 조성은 Table 1과 같다. 하수슬러지 소각재의 첨가량 및 이에 따른 물리적 화학적

특성의 변화 등을 연구하여 발표한 바4,5) 문제가 없었으므로

이를 2차 제품으로 생산, 활용하고자 하였다. 본 실험에 사

용한 바인더는 Geobond로 재료의 화학적 구성성분은 규산

이칼슘(2CaO･SiO2), 규산3칼슘(3CaO･SiO2), 알류민산3칼슘(3CaO･Al2O3), 알루미노아철산사칼슘(4CaO･Al2O3Fe2O3) 등 4가지 성상이 주성분이며, 또한 쌍용양회의 초조강 시

멘트 및 마이크로 시멘트를 이용하여 각 시멘트의 물리적

특성과의 차이를 검토하여 실용화 가능한 우수하고 안전한

블록 제품을 개발하고자 하였다. Fig. 1은 하수슬러지 소각재(SSA)의 입도분포를 나타낸 것

이다. 0.3 µm 크기의 입자부터 120 µm까지 분포하였으며,

Table 1. Chemical compostions of sewage sludge ash (SSA) and

OPC

Wt (%)No

SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO Na2O K2O P2O5 etc

SSA1 15.9 12.6 13.2 21.0 1.79 2.15 2.13 14.9 16.3

SSA2 16.8 11.7 14.4 22.3 1.69 2.06 1.97 13.8 15.3

SSA3 15.4 11.4 17.2 20.9 1.73 1.95 1.88 13.3 16.2

SSA4 15.8 12.2 16.8 20.5 1.52 1.82 1.43 14.1 15.8

Fig. 1. Particle size distribution of sewage sludge ash (SSA).

평균 입경은 약 45 µm로 균질한 상태이므로 각 시멘트 성

분과 혼합하여 성형하는 과정에 전혀 문제가 없었다. 하수

슬러지 소각재(SSA)를 SEM으로 × 10,000배, × 20,000배로

촬영한 결과 균질한 구형 미립자 형태로 나타났으며, 이는

Lee 논문 I과 같은 형태로 나타났다.4,5)

2.1.2. Geobond와 특수시멘트(초조강 시멘트와 마이크로 시멘트)

사용한 재료는 하수슬러지 소각재(SSA)시료와 라파즈사에

서 생산되는 알카리 활성시멘트인 Geobond를 기준으로 하여

쌍용양회 생산품인 초조강시멘트 와 마이크로 시멘트를 각각

혼합재료로 이용하였으며, 각 시멘트에 따라 물 또는 activator을 첨가 재료로 사용하였다. 1차 실험 논문5)에서는 시멘트

와 Geobond를 이용한 단기압축 강도 실험결과 Geobond가

우수하였으므로 1차 연구와 비교하기 위하여 Geobond를 기

준으로 한 콘크리트 시편을 제조하여 단기압축강도 실험 후

특수시멘트 2종을 이용하여 장기압축 강도를 실험하였다.

2.2. 실험방법

2.2.1. 하수슬러지 소각재(SSA)를 첨가한 콘크리트 제조-단기압축강도 특성

시멘트와 Geobond를 이용한 콘크리트 제조는 모래와 골

재를 일정량 첨가하며 콘크리트 시편을 제조하였다. Table 2는 Geobond와 Cement를 바인더로 하여 SSA 20%를 첨가

하여 제작한 시편의 단기압축강도를 측정한 결과이다. 하수

슬러지 소각재(SSA)의 첨가량은 전체 분말의 20 wt%로 하

였으며, 모래와 골재를 각각 25 wt%, 45 wt%와 15 wt%, 35 wt%로 하였다. 조건은 시멘트와 Geobond를 모두 동일하게

414 J. Korean Soc. Environ. Eng.

이 현 주

Journal of KSEE Vol.37, No.7 July, 2015

적용하였다. Geobond를 바인더로 사용한 콘크리트의 경우

에서, 골재와 모래를 70 wt%로 한 1번 조건은 재령 72 h에

32.9 MPa을 발현하였고, 24 h, 48 h에 비하여 다소 낮은

값을 보였지만 콘크리트의 기준 강도인 30 MPa을 상회하는

높은 강도임을 확인하였고, 골재와 모래를 50 wt%로 조절

한 2번 조건은 72 h 재령에서 45.1 MPa로 고강도 콘크리

트 제조가 가능하였다. 반면에 시멘트와 혼합한 시편의 강

도는 기준치에 미치지 못하였다. 본 실험을 바탕으로 Geobond와 하수슬러지 소각재를 혼

합하여 페이스트로 제조한 시편의 3일, 7일, 28일 주기로

장기 압축강도의 실험을 진행하였다.

2.2.2. Geobond와 하수슬러지 소각재(SSA)를 혼합한 페이스트 제조

Geobond(알카리활성시멘트)와 하수슬러지 소각재(Sewage Sludge Ash, SSA)의 첨가율을 다르게 하여 분말만으로 페

이스트를 반죽하여 Metal Cube mould (50 mm⨯50 mm⨯50 mm)로 성형, 건조(자연건조 6시간) 및 탈형하여 비닐로

밀폐한 시편을 50℃ 항온 양생기에서 8시간 양생 후 30℃

온도에서 양생재령을 3일, 7일, 28일 주기로 장기 양생하여

장기압축강도를 측정하였다.

2.2.3. 하수슬러지 소각재(SSA)와 특수 시멘트별 페이스트 제조

특수시멘트 페이스트의 제조방법은 동일한 방법으로 진

행하였으며, 특수시멘트 종류에 따른 경제성을 비교분석하

기 위하여 초조강 시멘트와 마이크로 시멘트로 제작한 시편

의 장기압축강도 물성을 평가하였다. 초조강 시멘트는 일반

시멘트의 7일 강도를 하루 만에 발현시키는 경화특성을 가

지기 때문에 긴급 보수용 작업재료로 사용되고 있다. 마이

크로 시멘트는 분말도가 8,000 Cm2/g의 것을 사용하였으며, 매우 미세한 입자의 시멘트이므로 주로 암반 및 연약 지반

의 주입재료로 많이 사용하고 있다.

2.3. 분석방법

공시체가 완성된 시편의 장기압축강도를 측정하기 위하

여 양생 재령기간을 3일, 7일, 28일 주기로 장기 양생하였

다. 장, 단기 압축강도 측정을 위해 시편을 알코올에 3일간

침적하여 반응을 억제시킨 후 분쇄하여 XRD 분석시료로

XRD (X-ray diffractometer ; PHILIPS XPERT-PRO), CuKα의 5°~8° 범위의 조건하에서 분석하였다.

3. 실험결과 및 고찰

3.1. SSA 첨가율에 따른 Geobond 페이스트 시편의 장기 압축강도

본 연구는 알카리 활성 시멘트인 Geobond에 하수슬러지

소각재(SSA)의 첨가율을 증가시켜 제작한 시편의 양생 재

Table 3. Manufacture conditions of Geobond paste specimens and long term compressive strength (unit : g)

No BinderSewage sludge

ash

Acti-vator(L/S)

Curing

Compressive strength (MPa) Note

3day 7day 28day

1

Geo-bond

100 0

0.47

50℃8 h

110.3 120.5 158.6

2 95 5 100.5 119.4 150.9

3 90 10 98.9 113.2 142.0

4 80 20

0.5

91.9 104.1 131.3

5 70 30 63.5 81.5 94.9

6 60 40 42.1 49.2 64.6

7 50 50 15.1 17.7 21.5

8 40 60 7.6 9.0 10.7

9 30 70 1.3 1.9 1.5

령기간을 3일, 7일, 28일 주기로 장기 양생하였다. 각 시편

의 장기압축강도는 KSL 4201에 따라 분석하였으며, 그 결

과는 Table 3과 같다.바인더는 Geobond와 특수시멘트를 이용하였으며, 하수슬

러지 소각재(SSA)의 첨가 범위는 시멘트의 경우 5 wt%~50 wt%로 하였으며, Geobond는 5 wt%~70 wt%로 하였다. 알칼리 활성시멘트인 Geobond의 압축강도가 시멘트보다 높

기 때문에 SSA 첨가율을 높여 실험조건을 설정하였다. 각

시편의 압축강도는 바인더 종류와 SSA의 첨가량에 따라 압

축강도에 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인할 수가 있었다.7) Table 3 Geobond 페이스트시편의 장기 압축강도는 재령에

따라서 점차 증가하는 경향을 보이고 있었다. 하수슬러지 소각재의 첨가량과 Geobond 바인더 변화에

따라 제조한 페이스트의 압축강도는 SSA의 첨가량과 재령

에 따라 미치는 영향이 큰 것을 알 수 있었다. SSA 40 wt%를 첨가할 경우, 보통 OPC 시멘트 단독 페이스트의 압축강

도와 유사한 64.6 MPa[시멘트의 압축강도 28일≒ 65 MPa (실측치)]을 보이고 있다. 반면에 30 wt%에서는 94.0 MPa

Fig. 2. Compressive strength of geobond paste specimens with addition ratios of SSA and curing time.

415J. Korean Soc. Environ. Eng.

하수슬러지 소각재와 무기바인더를 이용한 응용 블록 개발 II

대한환경공학회지 제37권 제7호 2015년 7월

SSA 5%_ 3day SSA 5%_ 7day SSA 5%_ 28day

SSA 20%_ 3day SSA 20%_ 7day SSA 20%_ 28day

SSA 40%_ 3day SSA 40%_ 7day SSA 40%_ 28day

SSA 60%_ 3day SSA 60%_ 7day SSA 60%_ 28day

Fig. 3. SEM photograph of geobond paste specimens with addition ratios of SSA and curing time.

로 매우 높은 압축강도를 발현하였으며, 이보다 소량 첨가

한 1~3번 시편은 100 MPa을 넘는 압축강도를 나타내었다. Fig. 2는 Table 3의 압축강도 측정 결과를 그래프화 한 것이

다. Fig. 2의 압축강도 그래프는 SSA 첨가량이 높을수록

감소하는 것으로 나타났다.8) SSA(하수슬러지 소각재)의 첨

가량이 20 wt%까지는 완만한 감소경향을 보이나 그 이상

의 첨가량에서는 급격히 감소하였다. SSA 50 wt% 첨가량

에서는 다시 완만한 감소추세를 보였다. 재령에 따른 압축

강도는 SSA 첨가량이 낮은 순으로, 3일, 7일, 28일의 양생

재령기간이 길어질수록 증가하였다. Fig. 3은 Geobond 바인

더에 SSA(하수슬러지 소각재)의 첨가율 증가와 재령기간에

따른 시편의 SEM 사진을 나타낸 것이다. SSA 첨가율 5 wt%인 시편의 재령기간이 3일, 7일, 28일 양생한 시편의 미세

구조는 표면이 매끈하고 입자들이 보이지 않는 특성을 나

타내었다.SSA 20 wt% 첨가된 시편의 미세구조는 유사하였으며, 28

일 재령시편이 보다 치밀한 조직을 보이고 있다. 반면에 40 wt%가 첨가된 시편의 경우, 치밀한 조직을 보이고 있으나

표면이 거칠고 일부 작은 기공이 발견되었다. SSA 60 wt% 첨가된 시편에서는 재령에 상관없이 미세한 입자들이 매우

많이 발견되었으며, 치밀한 조직은 관찰되지 않았고, 내부

의 기공 역시 많이 발견되었다. 이러한 미세 구조적 특징은

과량으로 첨가된 SSA가 경화과정에서 반응하지 못한 입자

로 잔류한 것으로 판단된다. 이러한 입자들이 압축강도 발

현을 억제하여 압축강도를 저하시키는 것이다.

3.2. SSA 첨가율에 따른 특수 시멘트별 페이스트 시편의 장기 압축강도

특수 시멘트의 페이스트 제조방법은 시멘트 종류에 따른

압축강도 특성을 통한 경제성과 물성을 평가하고자 하였다. 사용된 시멘트는 초조강 시멘트와, 마이크로 시멘트를 사용

하였다. 초조강 시멘트는 일반 시멘트의 7일 강도를 하루

416 J. Korean Soc. Environ. Eng.

이 현 주

Journal of KSEE Vol.37, No.7 July, 2015

Table 4. Comparison of long term compressive strength with mixing ratios of SSA and each binder

No BinderSewagesludge

ash

Compressive strength (Mpa)

High early strength Portland Cement

Micro Cement

3day 7day 28day 3day 7day 28day

1

Ce-ment

95 5 58.22 27.28 82.23 73.52 45.98 98.65

2 90 10 57.84 47.31 72.79 58.06 46.27 93.37

3 80 20 47.75 54.16 78.96 43.63 60.60 76.08

4 70 30 30.96 37.99 54.22 33.55 28.35 44.38

5 60 40 16.30 22.26 34.05 26.38 23.93 38.26

6 50 50 13.11 21.50 26.99 17.93 17.03 24.47

만에 발현시키는 경화특성이 있고, 주로 긴급보수용으로 쓰

이고 있다. 마이크로 시멘트는 분말도 8,000 cm2/g의 것을

사용하였으며, 매우 미세한 입자의 시멘트로 암반 및 연약

지반의 주입재료로 많이 사용되고 있다.Table 4는 초조강 시멘트, 마이크로 시멘트와 하수슬러지

소각재를 이용한 특수시멘트 페이스트의 제조 조건과 재령

에 따른 장기압축강도 특성을 나타내었다. 초조강 시멘트

의 장기압축강도는 Fig. 4와 같으며, 하수슬러지 소각재의

첨가량이 증가함에 따라서 감소하는 경향을 보였다. 7일째

강도가 정체하거나 감소한 이유는 경화과정 중 수화반응 및

Fig. 4. Characteristic of long term compressive strength with

addition ratios of SSA and curing time.

Fig. 5. Characteristic of long term compressive strength with addition ratios of SSA and curing time.

수분증발 지연에 의한 일시적 감소 및 정체이므로 양생 기

간이 경과하면서 압축강도는 지속적으로 증가하는 현상을

발현하였다. 28일 재령의 장기압축강도 결과는 SSA(하수

슬러지 소각재)의 첨가량의 증가율에 따라 강도가 감소한다

는 것을 알 수가 있었다. 또한 일반 시멘트 조건에 비하여

초조강 시멘트와 마이크로 시멘트를 사용한 페이스트시편

의 압축강도는 조기경화 특성을 보였으며, Fig. 5는 마이크

로 시멘트의 재령에 따른 장기압축강도 결과를 나타낸 그

래프이다. 초조강 시멘트에 비하여 마이크로 시멘트가 조기

경화 특성이 높은 것을 확인하였다.9) 가장 우수한 조기경화

특성은 하수슬러지 소각재 5%를 첨가한 마이크로 시멘트의

조건이며, 73.52 MPa의 압축강도를 발현하였다. 한편 7일

재령의 경우, SSA의 첨가량이 5%와 10%에서는 3일 재령

에 비하여 압축강도가 낮아졌으며 이 또한 수화반응 및 수

분증발 지연에 의한 일시적 감소이며, 20% 이상에서는 일

반적인 특성을 보였다. 또한 마이크로 시멘트의 경우에는

SSA 30~50%에서도 같은 특성을 보였다. 이러한 재령에 따

른 압축강도의 변화는 사업화 할 경우 집중적으로 검토할

필요가 있다. 재령 28일 된 시편의 압축강도는 초조강 시멘

트와 마이크로 시멘트 모두 재령 3, 7일에 비하여 크게 상

승한 압축강도 값을 나타내었다.10) 가장 우수한 압축강도는

마이크로 시멘트를 사용한 조건이며, SSA를 5% 첨가할 때

98.65 MPa을 발휘하였다. 또한 SSA 10% 첨가에서는 93.37

Table 5. Manufacture conditions of geobond flat block with addi-tion ratios of SSA (unit : kg)

ItemNo.

SSA Sand Geobond Color

1 0.5 kg (25%) 3 kg 1.5 kg (75%) light ocher

2 1 kg (50%) 3 kg 1 kg (50%) dark brown

3 0.5 kg (20%) 2 kg 2 kg (80%) gray

Fig. 6. Photograph of geobond flat color block with addition

ratios of SSA.

417J. Korean Soc. Environ. Eng.

하수슬러지 소각재와 무기바인더를 이용한 응용 블록 개발 II

대한환경공학회지 제37권 제7호 2015년 7월

MPa, SSA 20% 첨가에서는 76.08 MPa을 나타내었다. 그러

나 SSA 첨가율 30% 이상의 경우는 급격히 저하하여 44.38 MPa 이하로 낮아졌다. 초조강 시멘트를 사용한 시편의 28일 재령 압축강도는 마이크로 시멘트를 사용한 시편에 비하

여 최고의 압축강도는 낮았지만, SSA를 30% 첨가한 시편

도 54.22 MPa의 압축강도를 나타내어 일반 시멘트 페이스

트의 28일 재령인 65 MPa의 80% 이상의 값을 발현하였다.11) 또한 20%의 조건에서는 이보다 높은 78.96 MPa로 121% 상승하였다. 따라서 본 실험의 결과에서 우수한 물성을 발

휘한 Geobond 바인더와 SSA 첨가 비율을 Table 5와 같은

조건으로 실물크기의 평판 블록을 제작하여 Fig. 6과 같이

나타내었다. Fig. 6에서 나타난 평판 블록의 색도는 SSA 20% 첨가시 Gray톤, SSA 25% 첨가시 Light ochar톤, SSA 50% 첨가시 Dark brown의 선명한 색도를 나타내어 컬러블

록의 응용블록 개발이 가능한 결과를 나타내었다.

4. 결 론

본 연구는 SSA(하수슬러지 소각재)를 Geobond와 Cement를 바인더로 하여 SSA 20%를 첨가시킨 콘크리트 시편을

24 h, 48 h, 72 h 단기 양생하여 압축강도를 측정한 결과

Geobond가 Cement보다 월등히 우수한 압축강도를 나타내

었다. Geobond를 주재료 바인더로 활용하기 위하여 특수

시멘트인 초조강 시멘트와 마이크로 시멘트를 비교바인더

로 이용하였다. 따라서 각 바인더 별 첨가율을 달리한 SSA(하수슬러지 소각재)를 혼합하여 무소성 공정으로 제조한 시

편을 3일, 7일, 28일 장기 양생한 결과 Geobond의 우수한

압축강도를 발현하여 다음과 같은 결론을 나타내었다.

1) Geobond 바인더와 SSA 첨가율 40 wt%로 한 페이스

트 시편을 3일 양생한 결과 42.1 MPa, 7일 49.2 MPa 28일

64.6 MPa 순으로 장기양생 일수가 길어질수록 장기압축강

도는 크게 증가하였다.2) 특수 시멘트인 초조강 시멘트와 SSA 첨가율 40 wt%로

제조한 페이스트 시편의 장기압축강도를 측정한 결과 양생

재령 3일 16.3 MPa, 7일 22.3 MPa, 28일 34.1 MPa의 물리

적 특성을 발현하여 KSL 4201기준치인 22.54 MPa (229.7 kg/cm2)기준치를 양생 재령 7일째부터 초과한 것으로 나타

났다. 3) 마이크로 시멘트와 SSA 첨가율 40 wt%로 동일한 제

조공정을 거친 시편의 장기 양생 후 압축강도를 측정한 결

과는 양생재령 3일 26.4 MPa, 7일 23.93 MPa, 28일 38.3 MPa로 발현하여, 초기양생일수 3일째부터 초조강 시멘트의

압축강도보다 1.5배 이상 높은 압축강도를 나타내었다.4) 초조강 시멘트 시편은 보수 몰탈이나 고강도가 요구되

는 수로관, 흄관, 맨홀 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판

단되며, SSA 40 wt%를 첨가한 페이스트의 경우에도 일반

블록이나 컬러 블록 등의 상품개발 가능성을 확인하였다.

따라서 SSA(하수슬러지 소각재)는 무기바인더(Geobond, 초조강 시멘트, 마이크로 시멘트)와 혼합하여 고강도 바인더

의 제조가 가능하고, 건축 자재로서의 기능과 다양한 색상

의 칼라가 발현되는 응용블록 제품생산이 가능함을 확인하

였다. 또한 실물크기로 제작한 평판 블록의 시제품은 호안

및 공원 부지 등에 이용 가능하며, 2차 응용제품인 SSA 첨가율에 따라 컬러블록 생산이 가능한 것으로 확인하였다.

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