As $CO_2$ has increased significantly in recent years, the Earth's greenhouse effect is occurring more than necessary. Research is underway to reduce and utilize carbon dioxide emitted worldwide and is also establishing a carbon-neutral policy. In particular, cement production is the part that emits the most $CO_2$ in the construction industry. The amount of $CO_2$ generated in cement production accounts for about 10% of the total amount of the emitted $CO_2$. Among them, the amount of the emitted $CO_2$ during the firing process in the kiln accounts for 80~90%. Research is underway on the development of construction materials using industrial by-products that do not require a firing process to reduce the amount of $CO_2$ from cement production. Meanwhile, $CO_2$ curing is being studied in terms of $CO_2$ capture to construction materials and the development of mechanical properties using the emitted $CO_2$. This curing method initially promotes carbonation as well as a hydration reaction, developing initial strength, and also has the effect of capturing carbon in terms of mineral carbonization. Conventional $CO_2$ curing technology performs curing by injecting $CO_2$ gas by putting a specimen into a chamber. However, there is a limitation because a closed space such as a chamber is required to be used directly on a construction site. In addition, there are limitations in terms of transportation and energy to utilize $CO_2$ gas directly. Therefore, in this study, aqueous $CO_2$ curing technology was developed. It is a technology that utilizes the existing $CO_2$ capture process as liquid form and utilizes $CO_2$-dissolved solution as curing water. In the $CO_2$ capture process using $CO_2$ solvent, the captured $CO_2$ was regeneration to separately collect pure $CO_2$ gas. In this case, a $CO_2$ solvent (alkanolamine or an alkaline solution) is used, and heat energy is required to decompose the collected $CO_2$. Therefore, there are bound to be limitations in terms of energy efficiency. However, in the aqueous $CO_2$ curing technology developed in this study, the $CO_2$ solvent is directly used as curing water, so the existing $CO_2$ regeneration process is not required. Therefore, this study attempts to evaluate the $CO_2$ capture effect and curing performance by the aqueous $CO_2$ curing in construction materials using cement-based materials or industrial by-products. Furthermore, as a method for improving the modification of the recycled aggregate, the $CO_2$-dissolved is used. And also, the mechanical properties and $CO_2$ efficiency were evaluated.
최근 이산화탄소량이 큰폭으로 증가함에 따라 지구의 온실 효과가 필요 이상으로 일어나고 있다. 전 세계적으로 배출된 이산화탄소의 저감과 활용을 위한 연구를 진행 중이며 또한 그에 관한 탄소 중립 정책을 수립 중이다. 특히, 건설업에 있어서 가장 많은 이산화탄소를 배출하는 부분은 시멘트 생산이다. 시멘트 생산에서 발생하는 이산화탄소 발생량은 전체 이산화탄소 발생량의 약 10%를 차지한다. 그 중 킬른 내 소성 과정에서의 이산화탄소 발생량이 80~90%를 차지한다. 시멘트 생산에서 발생하는 이산화탄소 양을 줄이기 위하여, 소성 과정이 필요없는 산업 부산물을 활용한 건설재료 개발에 관한 연구가 진행 중이다. 한편으로는 발생하는 이산화탄소를 활용하여 건설재료 내 포집 및 역학 성능 발현이라는 측면에서는 이산화탄소 양생이 연구 중이다. 이산화탄소 양생은 수화반응과 더불어 탄산화 반응을 초기에 촉진하여 초기 강도를 발현시키고 또한 광물탄산화 측면에서 탄소 포집의 효과도 있다. 기존 이산화탄소 양생 기술은 챔버 내에 시편을 넣어 이산화탄소 기체를 주입하여 양생을 진행한다. 하지만, 건설 현장에 직접적으로 사용되기에는 챔버와 같은 닫힌 공간이 필요로 하기에 한계점이 존재한다. 또한, 이산화탄소 기체를 활용하기에 운반이나 에너지 측면에서도 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 액상 탄산화 양생 기술을 개발하였다. 기존 이산화탄소 액상 포집 기술을 활용하여, 액상 상태로 포집된 이산화탄소를 양생 수로써 활용하는 기술이다. 기존 이산화탄소 액상 포집 기술에서는 포집된 이산화탄소를 다시 재 분해하여 순수 이산화탄소 기체를 따로 포집을 하였다. 이때, 이산화탄소 용매제(알칸올아민 또는 알칼리 수용액)를 활용하는데, 포집된 이산화탄소를 분해하기위해서는 열에너지가 필요로 하게된다. 따라서 에너지 효율 측면에서 한계가 존재하기 마련이다. 하지만, 본 연구에서 개발한 액상 탄산화 양생 기술은 이산화탄소가 용해된 이산화탄소 용매제를 직접 양생 수로 활용함으로써 기존의 이산화탄소 분해 과정이 필요 없게 된다. 따라서 본 연구에서는 액상 탄산화 양생 방법을 시멘트 기반 재료 및 산업부산물을 활용한 건설 재료에 수중양생의 방법으로 양생함으로써 이산화탄소 포집 효과 및 양생 성능 평가를 하려고 한다. 더 나아가, 순환골재의 개질 개선을 위한 방법으로 이산화탄소가 용해된 수용액을 활용하고자 한다.
