본 연구는 대기오염물질을 흡착하기 위해 다공질 물질인 하이드로볼을 활용한 투수블록의 물성 및 대기오염물질 흡착 특성을 평가하기 위해 실험을 진행하였다. 선행실험으로 굵은골재 입도 및 혼합비율의 최적배합을 도출한 후, 선행실험에 따라 도출된 굵은골재 입도 8mm와 혼합비율 1:5를 기준으로 하이드로볼을 활용한 시멘트 및 무시멘트 기반의 투수블록의 특성 및 대기오염물질 흡착 특성을 검토하였다. 본 연구에 대해 다음과 같이 결론을 요약할 수 있다.

굵은골재 입도별에 따른 투수블록의 특성을 검토하기 위한 실험을 진행하였다. 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트로 하며, W/B는 25%로 고정하였고, 굵은골재 입도는 8mm, 15mm, 25mm 총 3가지 수준으로 실험을 진행하였다. 실험결과, 굵은골재 입도가 증가할수록 휨강도 및 압축강도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 골재 입도가 증가할수록 투수블록 내 비표면적 감소로 공극이 증가하게 되며, 열린 공극의 확장으로 인해 전체적으로 강도가 감소한 것으로 판단된다. 굵은골재 입도가 증가할수록 밀도는 감소하는 경향을 보이고, 흡수율은 증가하는 경향을 보인다. 이는 굵은골재 입도가 증가할수록 불규칙 배열의 연속으로 공극이 확장되며, 이에 밀실도 저하로 인해 전반적으로 투수블록의 밀도가 감소한 것으로 판단된다. 흡수율의 경우 골재의 입도가 증가함에 따라 골재의 표면적이 넓어지며, 흡수성이 커 골재의 입도가 증가할수록 투수블록 내의 전체적인 흡수율이 증가한 것으로 판단된다. 굵은골재 입도가 증가할수록 투수계수가 증가하는 경향을 보인다. 이는 굵은골재 입도가 증가할수록 투수블록 내 공극이 커지며, 열린 공극으로 인해 투수계수가 증가하는 것으로 판단된다.

굵은골재 혼합비율에 따른 투수블록의 특성을 검토하기 위한 실험을 진행하였다. 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트로 하며, W/B는 25%로 고정하였다. 굵은골재 혼합비율은 1:3, 1:4, 1:5로 총 3가지 수준을 두어 실험을 진행하였다. 실험결과, 굵은골재 혼합비율이 증가함에 따라 휨강도 및 압축강도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 굵은골재 혼합비율이 증가하면서 골재 표면에 부착되는 결합재 양의 감소에 따라 결합력이 약해져 강도가 감소한 것으로 판단된다. 굵은골재 혼합비율이 증가할수록 밀도는 감소하는 경향을 보이고, 흡수율은 증가하는 경향을 보인다. 이는 골재의 밀도가 시멘트 밀도에 비해 약 1.5배 낮기 때문에 투수블록 내에서 골재가 차지하는 비율이 증가함에 따라 밀도가 감소하는 것으로 판단되며, 흡수율의 경우 시멘트 대비 흡수성이 큰 굵은골재 비율이 증가하면서 골재 혼합비율이 증가할수록 흡수율이 점차 증가하는 것으로 판단된다. 굵은골재 혼합비율이 증가할수록 투수계수가 증가하는 경향을 보인다. 이는 굵은골재 혼합비율이 증가할수록 투수블록 내의 공극이 증가하여 물의 투수되는 양이 증가하는 것으로 판단된다.

하이드로볼 치환율에 따른 시멘트 기반 투수블록의 특성을 검토하기 위해 실험을 진행하였다. 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트로 하며, W/B는 25%로 고정하였다. 흡착재는 하이드로볼을 사용했으며 하이드로볼 치환율은 0, 10, 20, 30 (%) 총 4가지 수준을 두어 실험을 진행하였다. 실험결과, 하이드로볼 치환율이 증가할수록 휨강도 및 압축강도는 감소하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼 재료 자체의 복합적인 구조와 공극으로 인해 투수블록 결합재로써 사용된 투수블록 전체적으로 추가적인 공극이 발생하여 결합력이 감소하였으며, 배합과정 중 하이드로볼이 수분을 다량 흡수하여 경화에 필요한 수분이 부족하게 되어 강도가 저하된 것으로 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가할수록 밀도는 감소하는 경향을 보이고, 흡수율은 증가하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼 밀도가 골재의 밀도에 비해 낮기 때문에 투수블록 내에서 하이드로볼이 차지하는 비율이 증가함에 따라 밀도가 감소하는 것으로 판단된다. 흡수율의 경우 하이드로볼 내부 기공이 많아 밀실하지 못해 물을 잘 흡수하여 흡수율이 증가하는 것으로 보인다. 또한, 하이드로볼의 원료인 황토가 물을 잘 흡수하는 성질로 인해 하이드로볼 자체의 높은 흡수율에 기인하고 있다고 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가할수록 투수계수가 증가하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼 치환율이 증가할수록 투수블록 내의 공극이 증가함에 따라 물이 투수되는 양이 증가하는 것으로 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가할수록 미세먼지 및 이산화탄소 농도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼을 활용한 투수블록으로 내부에 다량 공극을 발생시켜 생긴 물리적인 흡착으로 인해 이산화탄소 농도가 저감된 것으로 판단된다. 또한 미세먼지의 경우, 밀페된 챔버 내에 존재하는 미세먼지가 팬에 의한 대류 현상으로 순환하다가 음이온인 하이드로볼이 양이온인 미세먼지를 잡아 당기는 전하원리에 의해 하이드로볼을 치환한 투수블록 내 미세공극까지 흡착된 것으로 판단된다.

하이드로볼 치환율에 따른 무시멘트 기반 투수블록의 특성을 검토하기 위해 실험을 진행하였다. 결합재는 고로슬래그와 플라이애시를 사용하였으며, W/B는 25%로 고정하였다. 알칼리 자극제는 수산화나트륨을 사용했으며, 중량대비 6%로 하였다. 흡착재는 하이드로볼을 사용했으며 하이드로볼 치환율은 0, 10, 20, 30 (%) 총 4가지 수준을 두어 실험을 진행하였다. 실험결과, 하이드로볼 치환율이 증가할수록 휨강도 및 압축강도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 배합과정 중 하이드로볼이 수분을 다량 흡수하여 경화에 필요한 수분이 부족하게 되어 강도가 저하 된 것으로 판단된다. 초기강도는 시멘트 기반 투수블록이 무시멘트 보다 높은 수준 이지만, 7일 이후에는 강도 값이 비슷하거나 높은 수준이다. 이는 재령일수가 증가함에 따라 고로슬래그 및 플라이애시의 내부에 있는 Si-Al을 활성화하여 중합반응으로 인해 Si-O-Al-O 결합을 구성하여 장기강도가 향상된 것으로 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가함에 따라 밀도는 감소하는 경향을 보이고 흡수율은 증가하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼 밀도가 골재의 밀도에 비해 낮기 때문에 전체적으로 밀도가 감소하는 것으로 판단된다. 시멘트 기반과 비교하면 밀도가 미비 하게 감소하는 경향을 보이는데 이는 시멘트 밀도에 비해 고로슬래그, 플라이애시 밀도가 작아 감소하는 것으로 판단된다. 흡수율의 경우에는 동일값을 보여 시멘트 기반과 무시멘트 기반에서 큰 차이를 보이지 않는다고 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가할수록 투수계수가 증가하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼 치환율이 증가할수록 투수블록 내의 공극이 증가됨에 따라 투수계수가 증가되는 것으로 판단된다. 시멘트 기반과 비교하면 높은 투수계수 결과 값을 보이지만, 그 차이가 미비하여 결합재에 따른 영향이 적다고 판단된다. 하이드로볼 치환율이 증가함에 따라 미세먼지 및 이산화탄소 농도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 하이드로볼을 활용한 투수블록으로 내부에 공극을 발생시켜 생긴 물리적인 흡착으로 인해 농도가 저감된 것으로 판단된다. 또한 미세먼지의 경우, 밀폐된 챔버 내에 존재하는 미세먼지가 팬에 의한 대류 현상으로 순환하다가 음이온인 하이드로볼이 양이온인 미세먼지는 잡아 당기는 전하원리에 의해 하이드로볼을 치환한 투수블록 내 미세공극까지 흡착된 것으로 판단된다.