활성탄 함유량에 따른 광촉매(TiO2) 시멘트 시편의 전기비저항 특성
Electrical resistivity characteristics for cement specimens with TiO2 according to activated carbon content
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활성탄(Activated carbon) 및 이산화티탄(TiO2)이 혼합된 콘크리트는 질소산화물(NOx) 저감에 있어 우수한 성능을 나타내기 때문에 지하공간 및 터널 내부의 미세먼지 저감 목적으로 활용되고 있다. 환경 및 구조물 노후 영향으로 터널 내부에 설치된 미세먼지 저감 콘크리트 표면에서 손상이 발생된다. 따라서 미세먼지 저감 콘크리트의 성능 유지를 위해 손상(박리) 유무평가가 필요하다. 본 연구에서는 전기비저항 특성을 이용하여 콘크리트 박리 유무 평가를 위한 기초연구를수행하였다. 활성탄(0~15%) 및 TiO2 (0~25%) 혼합비(시멘트 중량 기준)가 증가함에 따라 전기비저항 값은 감소하였다. 건조 조건에서 활성탄 및 TiO2가 혼합된 시멘트 경화시편은 일반 시멘트 경화시편보다 전기비저항 값이 최대 2.3배 감소되었다. 또한, 포화 조건(포화도 = 85~98%)에서 활성탄만 혼합된 경화시편은 일반 시멘트 경화시편보다 전기비저항 값이 최대 3.5배 감소하는 결과를 보였다. 시편 상태(건조 또는 포화)와 관계없이 활성탄(15%) 및 TiO2 (25%)가 혼합된 미세먼지 저감 시편의 경우, 일반 시멘트 시편과 비교하여 전기비저항 값은 약2.3~2.8배 차이를 보였다. 본 연구결과는 전기비저항을 이용하여 터널 내 미세먼지 저감 콘크리트의 박리를 평가하기 위한 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
Abstract
Concrete with activated carbon and titanium dioxide (TiO2) has been used to reduce the particulate matter (PM) in underground structures (e.g., tunnels) due to the high performance of nitrogen oxides (NOx) abatement. Damage (e.g. crack, spalling, or detachment) can be caused by the environmental and ageing effects on the surface of the particulate matter reduction concrete, installed on the tunnel lining. Therefore, it is important to evaluate the existence of spalling on the concrete surface for maintaining performance of NOx reduction. In this study, a basic research was performed for feasibility of spalling evaluation using electrical resistivity characteristics. Given the test results, the electrical resistivity was decreased as the ratios of activated carbon (0~15%) and TiO2 (0~25%) were increased for specimens. Under a dry condition, electrical resistivity of cement specimens, mixed with activated carbon and TiO2, was decreased up to 2.3 times, compared with the normal cement specimen. In addition, under saturation conditions (degree of saturation: 85~98%), electrical resistivity of cement specimens with activated carbon, was decreased up to 3.5 times, compared with the normal cement specimen. Regardless of the condition (dry or saturated), the difference of electrical resistivity values shows the range of 2.3~2.8 times between the mixing specimen (with activated carbon (15%) and TiO2 (25%)) and the normal cement specimen. This study can help to provide basic knowledge for spalling evaluation using the electrical resistivity on the surface of the particulate matter reduction concrete in tunnels.
참고문헌 (28)
- 안희락, "미세먼지 전구체 저감 소재의 기존 콘크리트 구조물 고정화를 위한 기초연구", 한국도로학회논문집, 22(1), pp.61~76 (2020), 한국도로학회
- 백효선, "바인더 및 색소에 따른 이산화티타늄의 NO 제거효율 변화", 대한환경공학회지, 41(2), pp.109~116 (2019), 대한환경공학회[DOI]
- Beeldens, A., "An environmental friendly solution for air purification and self-cleaning effect: the application of TiO2 as photocatalyst in concrete", Proceedings of the Transport Research Arena Europe-TRA, pp.12~16 (2006)
- Belli, A., "Commercial and recycled carbon", steel fibers for fiber-reinforced cement mortars with high electrical conductivity, 2020, pp.109, 103569~
- Boonen, E., "Recent photocatalytic applications for air purification in Belgium", Coatings, 4(3), pp.553~573 (2014)
- Cárdenas, C., "Functionalized building materials: photocatalytic abatement of NOx by cement pastes blended with TiO2 nanoparticles", Construction and Building materials, 36, pp.820~825 (2012)
- Di Tommaso, M., "NOx adsorption, fire resistance and CO2 sequestration of high performance, high durability concrete containing activated carbon", Proceedings of the Second International Conference on Concrete Sustainability, 192, pp.1~12 (2016)
- Folli, A., "Field study of air purifying paving elements containing TiO2", Atmospheric Environment, 107, pp.44~51 (2015)
- Guerrini, G. L., "Photocatalytic performances in a city tunnel in Rome: NOx monitoring results", Construction and Building Materials, 27(1), pp.165~175 (2012)
- Han, B., "Intrinsic self-sensing concrete and structures: A review", Measurement, 59, pp.110~128 (2015)
- Horgnies, M., "NOx de-pollution by hardened concrete and the influence of activated charcoal additions", Cement and Concrete Research, 42(10), pp.1348~1355 (2012)
- Horgnies, M., "NOx De-pollution using activated charcoal concrete - from laboratory experiments to tests with prototype garages", Proceedings of the 4th International Conference on Environmental Pollution and Remediation, 42(10), pp.1348~1355 (2014)
- 장한성, "고속도로 터널 내 실내오염물질 농도의 일변화 분포특성", 한국생활환경학회지, 24(1), pp.1~9 (2017), 한국생활환경학회[DOI]
- 강충민, "서울시 미세입자 (PM2.5)의 호흡기질환 사망과의 연관성 연구", 한국대기환경학회지, 22(5), pp.554~563 (2006), 한국대기환경학회
- Air quality control and effective ventilation in the expressway tunnel, "Kang, H. J.", Expressway & Transportation Research Institute, 6~7 (2017)
- R&D strategy and roadmap development for disease caused by paticulate matter, "Kim, H. J.", Korea Center for Disease Control & Prevention, 4~ (2017)
- 김영규, "도로구조물 적용을 위한 광촉매 콘크리트의 질소산화물(NOx) 제거효율 평가", 한국도로학회논문집, 16(5), pp.49~58 (2014), 한국도로학회
- Layssi, H., "Electrical resistivity of concrete", Concrete International, 37(5), pp.41~46 (2015)
- 이보연, "전기저항 측정을 통한 모르타르 내의 섬유활성탄의 분산성 평가", 콘크리트학회 논문집, 29(3), pp.283~290 (2017), 한국콘크리트학회
- 이찬규, "고 흡수성 폴리머를 혼입한 콘크리트의 기초 물성 및 염화물 침투 저항성 평가", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 24(2), pp.50~59 (2020), 한국구조물진단유지관리공학회
- Lee, J. W., "Coupling material characteristics with water-cement ratio for elastic wave based monitoring of underground structure", Tunnelling and Underground Space Technology, 84, pp.129~141 (2019)
- Assessment of particulate matter health effects and adaptation measures in municipal levels, "Lee, S. H.", Korea Institute for Health and Social Affairs, 41~50 (2018)
- Lee, Y. K., "The development and field application of cleaning equipments for air quality in subway tunnel", Proceedings of the Autumn Conference & Annual Meeting of the Korean Society for Railway, pp.2143~2153 (2010)
- 오상균, "활성탄을 이용한 시멘트계 친환경 건축재의 활용을 위한 실험적 연구", 대한건축학회논문집 구조계, 20(1), pp.99~106 (2004), 대한건축학회
- 박기준, "광촉매 종류 및 혼입률에 따른 효율적 광촉매 콘크리트의 제조 방법에 관한 연구", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 23(4), pp.69~77 (2019), 한국구조물진단유지관리공학회
- 라덕관, "TiO2 첨가 모르타르의 강도 특성 및 광촉매 활성 평가", 대한환경공학회지, 25(12), pp.4~1503 (2003), 대한환경공학회
- 윤태섭, "광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 혼합한 도로 포장재의 습윤 조건에서의 성능 변화에 관한 실험적 연구", 한국지반공학회논문집, 32(5), pp.49~55 (2016), 한국지반공학회
- Zhang, Y. G., "study on the reduction of radon exhalation rates of concrete with different activated carbon", Key Engineering Materials, 726, pp.558~563 (2017)