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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이상수
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 연구는 태양광 발전시 사용되는 폴리실리콘 제조시 발생되는 폴리실리콘 슬러지의 활용방안을 모색하고자 하였으며, 현재 폴리실리콘 슬러지는 별도의 처리방안을 위한 연구가 전무한 실정이다. 따라서, 이산화탄소 발생으로 인해 지구온난화를 더욱 악화시키는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 산업부산물인 고로슬래그와 폴리실리콘 슬러지를 활용한 무기결합재의 제조 가능성에 대한 특성 분석을 실시하고자 한다. 그 결과, 본 연구 범위 내에서는 다음과 같이 요약할 수 있다.
1. 결합재 및 알칼리 자극제 비율에 따른 특성 (SeriesⅠ)
유동성 및 pH 시험결과 NaOH의 첨가율이 증가함에 따라 유동성 또한 증가하는 경향을 나타내었으며, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 유동성이 감소하는 경향을 나타내고, pH는 모든 시험체에서 높은 염기성을 나타내었다.
휨강도 시험결과 모든 시험체가 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 경향을 나타내었으며, NaOH의 첨가율이 증가함에 따라 휨강도 또한 증가하는 경향을 나타내었다.
압축강도 시험결과 NaOH의 첨가율이 증가할수록 압축강도 또한 증가하는 경향을 나타내었고, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 압축강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
2. 폴리실리콘 슬러지의 치환율에 따른 특성 (SeriesⅡ)
유동성은 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 유동성이 저하되는 경향을 나타내었다.
응결시간은 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 응결이 지연되는 경향을 나타내었다.
휨강도는 모든 시험체가 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 경향을 나타내었으며, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
압축강도 시험결과 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 치환율 8%까지는 강도가 증가하는 경향을 보였지만 8%를 초과하여 치환할 경우 강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
자기수축 시험결과 Plain의 경우 재령이 지남에 따라 재령 1일에서 2일 사이에 큰 폭으로 수축하고, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 재령 초기 팽창이 진행되었으며, 특히 PS12, PS16, PS20 인 시험체가 과다하게 팽창이 진행되다 서서히 수축하는 경향을 나타내었다. 반면, 폴리실리콘 슬러지 치환율 8%인 시험체의 경우 재령 초기 팽창의 크기가 가장 적게 팽창한 것으로 나타났다.
미세조직(SEM) 분석결과 Plain의 경우 재령이 지남에 따라 판상의 입자가 관찰되며 재령 28일 토버모라이트와 같은 벌집 형태의 입자가 소량 관찰되었다. 그리고, PS12, PS16, PS20 시험체의 경우에는 괴상의 물질이 다수 발견되었고, 일부 미세한 균열들이 관찰 되었다.
SeriesⅠ과 SeriesⅡ의 종합적인 실험결과, 알칼리 자극제인 NaOH의 적정 첨가율은 7% 이상인 것으로 나타났지만 7% 이상의 첨가량을 늘린 추가적인 실험이 필요하다고 판단되어지며, 폴리실리콘 슬러지의 적정 치환율은 4∼12%인 것으로 판단되며, 폴리실리콘 슬러지를 사용할 경우 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 문제를 해결한다면 폴리실리콘 슬러지를 사용한 무기결합재의 제조가 가능할 것으로 판단된다.
1. 결합재 및 알칼리 자극제 비율에 따른 특성 (SeriesⅠ)
유동성 및 pH 시험결과 NaOH의 첨가율이 증가함에 따라 유동성 또한 증가하는 경향을 나타내었으며, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 유동성이 감소하는 경향을 나타내고, pH는 모든 시험체에서 높은 염기성을 나타내었다.
휨강도 시험결과 모든 시험체가 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 경향을 나타내었으며, NaOH의 첨가율이 증가함에 따라 휨강도 또한 증가하는 경향을 나타내었다.
압축강도 시험결과 NaOH의 첨가율이 증가할수록 압축강도 또한 증가하는 경향을 나타내었고, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 압축강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
2. 폴리실리콘 슬러지의 치환율에 따른 특성 (SeriesⅡ)
유동성은 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 유동성이 저하되는 경향을 나타내었다.
응결시간은 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 응결이 지연되는 경향을 나타내었다.
휨강도는 모든 시험체가 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 경향을 나타내었으며, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
압축강도 시험결과 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 치환율 8%까지는 강도가 증가하는 경향을 보였지만 8%를 초과하여 치환할 경우 강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
자기수축 시험결과 Plain의 경우 재령이 지남에 따라 재령 1일에서 2일 사이에 큰 폭으로 수축하고, 폴리실리콘 슬러지의 치환율이 증가함에 따라 재령 초기 팽창이 진행되었으며, 특히 PS12, PS16, PS20 인 시험체가 과다하게 팽창이 진행되다 서서히 수축하는 경향을 나타내었다. 반면, 폴리실리콘 슬러지 치환율 8%인 시험체의 경우 재령 초기 팽창의 크기가 가장 적게 팽창한 것으로 나타났다.
미세조직(SEM) 분석결과 Plain의 경우 재령이 지남에 따라 판상의 입자가 관찰되며 재령 28일 토버모라이트와 같은 벌집 형태의 입자가 소량 관찰되었다. 그리고, PS12, PS16, PS20 시험체의 경우에는 괴상의 물질이 다수 발견되었고, 일부 미세한 균열들이 관찰 되었다.
SeriesⅠ과 SeriesⅡ의 종합적인 실험결과, 알칼리 자극제인 NaOH의 적정 첨가율은 7% 이상인 것으로 나타났지만 7% 이상의 첨가량을 늘린 추가적인 실험이 필요하다고 판단되어지며, 폴리실리콘 슬러지의 적정 치환율은 4∼12%인 것으로 판단되며, 폴리실리콘 슬러지를 사용할 경우 재령이 지남에 따라 휨강도가 저하되는 문제를 해결한다면 폴리실리콘 슬러지를 사용한 무기결합재의 제조가 가능할 것으로 판단된다.
목차
목 차표 목 차 ⅳ그림목차 ⅴ사진목차 ⅵ국문요약 ⅶⅠ. 서 론 11.1 연구의 배경 11.2 연구의 현황 41.3 연구의 목적 및 진행흐름도 7Ⅱ. 이론적 고찰 92.1 알칼리 활성 무시멘트 무기결합재 92.1.1 개요 92.1.2 알칼리 활성화 메커니즘 92.2 폴리실리콘 슬러지 (Polysilicon Sludge) 112.2.1 개요 112.2.2 폴리실리콘 슬러지의 발생과정 132.3 고로슬래그 미분말 (Blast Furnace Slag) 142.3.1 개요 142.3.2 고로슬래그 미분말의 제조 152.3.3 고로슬래그 미분말의 품질 및 특성 162.3.3 고로슬래그 미분말의 구조 및 수화기구 182.4 알칼리 자극제 (Alkali Activator) 202.4.1 개요 202.4.2 NaOH 212.4.3 KOH 222.4.4 Ca(OH)2 232.4.4 CaCl2 242.4.4 NaCl 25Ⅲ. 알칼리 자극제의 종류에 따른 기초실험 263.1 기초실험 계획 263.2 기초실험 결과 및 분석 283.2.1 휨강도 283.2.2 압축강도 293.3 기초실험 결론 29Ⅳ. 본 실험계획 및 방법 304.1 실험계획 304.1.1 결합재 및 알칼리 자극제 비율에 따른 실험계획 (SeriesⅠ) 304.1.2 폴리실리콘 슬러지의 치환율에 따른 실험계획 (SeriesⅡ) 324.2 사용재료 344.2.1 고로슬래그 (Blast Furnace Slag) 344.2.2 폴리실리콘 슬러지 (Polysilicon Sludge) 354.3 실험방법 37Ⅴ. 본 실험결과 및 분석 385.1 SeriesⅠ 실험결과 및 분석 385.1.1 유동성 및 pH 385.1.2 휨강도 395.1.3 압축강도 405.1.4 밀도 및 흡수율 415.2 SeriesⅡ 실험결과 및 분석 425.2.1 유동성 425.2.2 응결시간 435.2.3 휨강도 445.2.4 압축강도 455.2.5 자기수축 465.2.6 미세조직(SEM) 47Ⅵ. 결 론 49참 고 문 헌 51연구수행실적 54ABSTRACT 56감 사 의 글 58
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