KR100994335B1 - 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법 - Google Patents

미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%의 골재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3 %의 혼화제와, 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 선택적으로 배양된 미생물 배양액과 전체부피의 4.3 ~ 5.1%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하는 혼합단계와; 상기 성형조성물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 ~ 30일 동안 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된,를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 기존의 수질정화용 콘크리트에 비하여 수질오염의 원인이 되는 질소, 인 등의 오염물질의 제거 효율이 높고, 장기간에 걸쳐 수질정화 효과가 우수하며, 담수 뿐만 아니라 해수중에서도 그 효과가 동일하게 나타난다.

Description

미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법{Manufacturing Methods of Water Purification Concrete using Micro-Organisms and Solution}
본 발명은 산업부산물로 발생하는 고로슬래그 미분말과 슬래그골재, 플라이애시와 버텀애시, 화산재와 화산석 및 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 우수하고, 콘크리트의 강알칼리성 및 양생과정에 따른 온도의 변화에 따른 생육환경의 변화에 영향이 적은 미생물을 선택적으로 배양한 배양액을 적정량 혼합하여 질소, 인 등의 수질오염물질의 제거효과가 기존의 수질정화용 콘크리트에 비하여 크고, 장기간에 걸쳐 지속되는 수질정화 기능을 갖는 수질정화 콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.
재생골재 등을 이용하여 수질 정화 기능을 갖는 콘크리트 제품의 제조방법 및 조성물과 관련된 기술로, 적절한 공극을 형성함으로써 수질 정화 기능을 갖도록 한 '재생골재를 이용한 수질정화용 친환경적인 콘크리트'(한국 등록특허공보 제10-0508881호)가 공개된 바 있다.
또한, 다수의 공극이 형성된 고기능 콘크리트를 이용하여 수질 정화 기능을 갖도록 한 '폐콘크리트 미분말 및 순환골재와 산업부산물을 이용한 친환경 고기능 콘크리트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 옹벽블록'(한국 등록특허공보 제10-0582770호)이 공개되기도 하였다.
상기와 같은 기술들은 공극률을 최적화시킴으로써 내부 공극을 이용하여 수질 정화 기능을 갖도록 한 것으로 이러한 기술은 여과 기술과 관련된다 할 것이다.
위와 같은 기술들은 재생골재나 폐콘크리트 등을 이용함으로써 자원재활용의 긍정적인 측면을 가지나, 자체적으로 포함되어 있는 유해물질이 지하수나, 해수, 토양을 오염시킬 수 있는 문제점이 있었다.
결국, 최근 재생골재나 폐콘크리트에서 발생되는 오염물질로 인한 환경문제가 이슈화됨으로써 이러한 재생골재나 폐콘크리트의 재처리에 상당한 시간적, 경제적 소비를 발생시키고 있는 형편이다.
특히, 재생골재나 폐콘크리트가 주로 재활용되는 호안블록, 인공어초 등의 오염된 산성화된 수분에 노출될 경우 황산이온이 내부로 이동하여 과포화되면 모노설페이트는 에트린가이트로 화함으로써 조직이 거칠어지고, 균열이 발생하며, 부식물질의 침입을 촉진시켜 콘크리트 수명을 단축시키는 등의 문제가 있었다.
한편, 최근 유용미생물을 콘크리트 제조시 첨가하여 항균 및 탈취능력을 향상시키고, 콘크리트 타설명의 유해미생물 서식을 차단하여 실내 환경 개선 기능을 갖도록 한 '친환경 항균 레미콘'(한국 등록특허공보 제10-0632976호)이 출원되었으며, 유용미생물을 콘크리트에 제조시 첨가하여 하천 및 호소 등의 수질정화작용을 하는 콘크리트의 제조방법인 ‘수질정화용 콘크리트 제조방법’(한국 등록특허공보 제10-0840602호)이 출원되었으나, ‘친항균 항균 레미콘‘의 경우 단지 공기 정화 및 실내 환경 개선 기능이 있는 것으로 알려져 있을 뿐이며, 실제로 유용미생물을 콘크리트에 적용하는 경우에 콘크리트의 양생과정에 있어서 고온상태와 강알칼리성의 영향으로 미생물이 사멸하거나, 미생물의 양이 감소하여 소기의 목적을 달성하기가 매우 어려운 실정이며, ’수질정화용 콘크리트의 제조방법‘의 경우 질소, 인 등의 수질 오염 물질의 제거 효과가 크지 않고, 그 효과가 장기간에 걸쳐 이루어 지지 않기 때문에 이를 이용한 수질정화용 콘크리트의 제조시 근본적인 수질정화를 이루기에는 한계점을 가지고 있다.
따라서 질소, 인 등의 수질오염 물질의 저거 효율이 높고, 그 효과가 장기간에 걸쳐 지속되며, 그 외의 친환경적인 특성과 콘크리트의 기본 물성이 강도, 내구성이 유지되도록 하기 위한 방법으로 미생물배양액을 이용한 수질정화용 콘크리트의 제조방법인 본 발명을 출원하게 되었다.
KR, 10-0508881, 2005.08.09 KR, 10-0582770, 2006.05.16 KR, 10-0632976, 2006.09.29 KR, 10-0840602, 2008.06.17
본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은 위와 같은 종래 유용미생물을 사용하여 제조되는 콘크리트에서 발생하는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 하천, 호수 등의 담수역 뿐만 아니라 항구 및 해안 등의 해수역에 있어서 질소, 인 등의 수질오염물질의 제거 효율이 높고, 장기간에 걸쳐 지속되며, 각종 생물의 생육 및 착생이 용이한 수질정화 콘크리트의 제조방법을 제공하려는 것이다.
보다 구체적으로, 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 우수하고, 콘크리트의 강알칼리성 및 양생과정에 따른 온도의 변화에 따른 생육환경의 변화에 영향이 적은 미생물을 선택적으로 배양한 배양액을 사용하여 수질정화작용 등 친환경적인 특성이 크고, 이러한 작용을 장기간에 걸쳐 유지될 수 있게 하면서 부가적으로 콘크리트의 사용재료로 인한 2차적인 오염을 방지하고, 콘크리트의 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있게 하려는 것이다.
또, 최근 전력수요의 증가 및 석탄화력발전소의 전력생산 의존도 증가에 따라 매년 그 발생량이 크게 증가하고 있는 플라이애시, 버텀애시와 매년 제철소 등의 산업현장에서 대량 부산되고 있는 슬래그파우더 및 슬래그 골재와 화산석 및 화산재를 이용하여 하천용 수질정화 블록, 수로관, 맨홀, 암거 등 콘크리트용 고부가가치 사용 재료 및 성능 향상 요소로 유효 재활용함으로서 천연자원의 고갈방지 및 하천의 수질정화 및 생물의 착생 및 생육을 위한 수질정화 콘크리트의 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%의 골재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3 %의 혼화제와, 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 선택적으로 배양된 미생물 배양액과 전체부피의 4.3 ~ 5.1%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하는 혼합단계와; 상기 성형조성물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 ~ 30일 동안 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된,를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 미생물 배양액은 미생물과 배양액을 1:2의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 4종의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더, 고로슬래그미분말 중 선택된 1종 또는 2 내지 4종의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 수질오염물질인 질소, 인 등의 제거효율이 크고 장기간에 걸쳐 지속되며, 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 우수하고, 콘크리트의 강알칼리성 및 양생과정에 따른 온도의 변화에 따른 생육환경의 변화에 영향이 적은 미생물을 선택적으로 배양한 배양액을 이용하여 폐콘크리트, 슬래그 골재, 버텀애시 및 일반 콘크리트에 포함된 유해성 물질이 수중 환경을 오염시키지 않게 된다.
또, 콘크리트의 설치 초기에 기존 수질정화용 콘크리트에 비하여 성능이 우수하고 장기간에 걸쳐 우수한 수질정화 기능을 가짐은 물론, 콘크리트의 양생과정에서 발생하는 강알칼리성에 대한 저항성과 양생과정에서 발생하는 온도변화에 적응하여 미생물이 유지, 생활할 수 있는 요건을 제공하여 미생물의 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 콘크리트의 제조 후에도 유지된다.
또한, 석탄화력발전소 및 제철소 등에서 발생되는 플라이애쉬와 버텀애시, 고로슬래그파우더 및 슬래그 골재, 화산석을 성능 향상 요소로 유용하게 이용하여 천연자원의 고갈을 방지에 이바지할 수 있다.
아울러, 내화학성이 높고, 동결융해 저항성이 높은 콘크리트가 제공된다.
도 1은 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법을 나타낸 공정도.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은, 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법은, 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%의 골재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3 %의 혼화제와, 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 선택적으로 배양된 미생물 배양액과 전체부피의 4.3 ~ 5.1%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하는 혼합단계와; 상기 성형조성물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 ~ 30일 동안 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성된,를 포함하여 구성된다.
이하 본 발명의 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법에 대해 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 미생물배양액을 이용하여 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
1. 혼합단계
결합재, 골재, 혼화제, 미생물 배양액, 물, 공기를 혼합시켜 성형조성물을 준비한다.
여기서 결합제는 성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6% 포함되는 것을 특징으로 한다.
이때, 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종 또는 2내지 3종의 혼합물로 이루어진다.
결합재의 보다 바람직한 조성은 시멘트와 고로슬래그미분말을 혼합하여 형성하거나, 시멘트와 플라이애쉬를 혼합하여 형성할 수 있다.
이때, 시멘트와 함께 첨가되는 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 100 중량부에 대비하여 1 ~ 30 중량부 혼입된 것이 바람직하다.
골재는 성형조성물 전체 부피에서 61.3 ～ 79.6% 포함되는 것을 특징으로 한다.
골재는 일반 골재를 사용할 수도 있으나, 폐콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 5 종의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
혼화제는 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3 % 포함되는 것을 특징으로 한다.
이러한 혼화제는 분산제, 지방산금속염, 실리카, 촉진제, 가소제, 계면활성제를 규격에 따라 적절히 혼합한 혼합물이 사용될 수 있다.
유용미생물 배양액은 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8% 포함되며, 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 우수하고, 콘크리트의 강알칼리성 및 양생과정에 따른 온도의 변화에 따른 생육환경의 변화에 영향이 적은 미생물을 선택적으로 배양한 배양액으로 bacillus firmus계통의 호염기성 미생물들과 배양액을 1:2의 중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
상기 혼합단계에서 모든 재료를 한번에 모두 같이 혼합할 수도 있으나, 가장 바람직한 방법은 골재와 미생물 배양액을 사전에 미리 5 내지 10 분간 혼합한 다음 다른 재료들과 혼합하는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.
2. 양생단계
혼합단계에서 형성된 성형조성물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 약 5 내지 10 일 정도 양생시킨다.
이때, 성형조성물을 제품의 특성에 따라 일정한 형상대로 형성하기 위해 다양한 형상의 성형틀을 준비한 후 성형틀에 재료를 투입한 후 양생한다.
이하, 본 발명의 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법에 대해 실시예 및 비교예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 1
결합재로써 시멘트 98ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비하였다.
미생물배양액은 악취제거, 유해물질의 흡착 및 분해작용, 항균작용이 우수하고, 콘크리트의 강알칼리성 및 양생과정에 따른 온도의 변화에 따른 생육환경에 영향이 적은 미생물을 선택적으로 배양한 것으로 미생물과 배양액을 1:2의 중량비로 혼합한 것을 34ℓ 준비하고, 물 51ℓ을 준비한 후 준비된 골재와 미생물 배양액을 5분간 선 혼합한 후 결합재와 혼화제, 물을 혼합한 후 성형틀에 투입한 다음 습도 약 80 ~ 90%, 온도 20 ~ 25℃ 조건으로 양생실에서 18 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 일간 양생시켜 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<실시예 2> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 2
실시예 1과 동일하게 진행하되, 결합재로써 시멘트 91ℓ와 플라이애시 7ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<실시예 3> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 3
실시예 1과 동일하게 진행하되, 결합재로써 시멘트 76ℓ와 플라이애시 7ℓ, 슬래그미분말 15ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비한 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<실시예 4> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 4
실시예 1과 동일하게 진행하되, 결합재로써 시멘트 91ℓ와 플라이애시 7ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비하고, 미생물 배양액은 48 ℓ 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<실시예 5> 미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트 5
실시예 4와 동일하게 진행하되, 결합재로써 시멘트 76ℓ와 플라이애시 7ℓ, 슬래그미분말 15ℓ를 준비하고, 골재는 부순골재 796ℓ, 혼화제 3ℓ를 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
비교예는 수질정화작용을 하는 콘크리트의 제조방법인 ‘수질정화용 콘크리트 제조방법’(한국 등록특허공보 제10-0840602호)에 따라 다음과 같은 조건에서 제조하였다.
<비교예 1>
결합재로써 시멘트 344.0kg을 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 845.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 배양용액, 바실루스균, 락토바실루스균, 사카로미세스균이 1 : 3 : 3 : 3의 중량비로 혼합하여 총 34.6kg 준비하고, 물 136.4kg을 준비한 후 준비된 결합재, 골재, 혼화제, 유용미생물 배양액, 물을 혼합하여 성형조성물을 제조한 후 성형조성물을 성형틀에 주입하면서 진동기로 110 ~ 130Hz의 진동수로 높이 10 ~ 30cm 마다 층으로 나누어 다져 성형한 다음 양생실에서 4 시간 동안 증기 양생시켜 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 1과 동일한 방법으로 진행하되, 결합재로써 시멘트 318.0kg와 플라이애쉬 24.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 동일한 중량을 준비하고, 물은 127.4kg을 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<비교예 3>
비교예 1과 동일한 방법으로 진행하되, 결합재로써 시멘트 213.0kg와 플라이애쉬 33.0kg, 슬래그미분말 82.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 888.0kg와 잔골재 877.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 총 34.1kg 준비하고, 물 142.9kg을 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<비교예 4>
비교예 1과 동일한 방법으로 진행하되, 결합재로써 시멘트 318.0kg와 플라이애쉬 24.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 942.0kg와 잔골재 862.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.7kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 총 69.3kg 준비하고, 물 92.7kg을 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
<비교예 5>
비교예 1과 동일한 방법으로 진행하되, 결합재로써 시멘트 217.0kg와 플라이애쉬 35.0kg, 슬래그미분말 88.0kg을 혼합하여 준비하고, 골재는 굵은골재 895.0kg와 잔골재 854.0kg을 혼합하여 준비하고, 혼화제 1.8kg을 준비하였다.
유용미생물 배양액은 총 68.1kg 준비하고, 물 110.9kg을 준비한 채 진행하여 수질정화 콘크리트를 제조하였다.
상기와 같이 준비된 실시예들과 비교예들을 대상으로 수행한 실험 및 그 결과에 대해 설명하면 아래와 같다.
<실험예 1> 수질 정화 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 수질정화 콘크리트를 가로, 세로 30cm, 높이 10cm로 준비하여 재령 28일부터 탄소 : 질소 : 인이 150 : 50 : 1의 농도가 되도록 염화암모늄과 제2인산나트륨 등의 성분비를 조정한 인공오수를 순환시키는 수로에 설치하여 분당 20 ㎖의 유량으로 순환시키고 일조 조건은 실외의 상황과 유사하게 형광등을 사용하여 6000룩스의 빛을 12시간 간격으로 점등과 소등을 반복하면서 20 ± 2℃로 유지된 항온실에서 1일, 10일, 50일, 100일, 200일, 400일, 600일에 종합수질측정기로 정화된 물의 총질소량(T-N), 총인량(T-P)을 측정하였다.
인공오수는 해수와 담수로 나누어 시험이 진행하였고, 해수의 경우 천일염을 사용하여 염분 농도를 해수와 같이 조절하여 사용하였으며, 증발에 의한 오차를 감소시키기 위하여 인공오수가 일정량을 유지하도록 증류수를 보충하였다.
염화암모늄
(NH4Cl)		 제2인산나트륨
(Na2HPO4)		 염화칼륨
(Kcl)		 황산나트륨
(NaSO4)
7.6mg/ℓ 1.8mg/ℓ 1.6mg/ℓ 1.8mg/ℓ
상기 표 1은 인공오수의 성분을 나타낸 표이다.
비교
대상		 경과일수에 따른 소거율
1일 10일 50일 100일 200일 400일 600일
T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P
실시예1 68.3 46.2 74.6 80 75.1 77.6 80.7 83.6 83.4 84.6 86.1 86.1 85.4 85.4
비교예1 56 28 69 38 73 56 79.4 68 89 79 72 64 28 18
실시예2 63.1 45.3 72.8 76 73.4 80.5 76.9 79.8 84.5 86.7 83.3 84.9 82.5 84.7
비교예2 52.2 27.2 68 37 55 52 80 65 87 80 63 54 23 15
실시예3 68 48.5 70.8 76 73.4 76 78.7 82.2 81.3 81.1 84.2 87.5 82.7 86.6
비교예3 53 25.6 66 41.3 69.5 52.9 75.3 66 86 73.5 71 60.5 25 16
실시예4 65 44 66.7 74.1 72.5 84.2 80.7 84 83 85.2 84.5 90.3 87.1 89
비교예4 52 19 54 25.1 59 42 64 54 76 63 64 51 19 11
실시예5 64 40.9 72.2 77.6 71.3 82.9 80 84.6 84.7 83.4 81.6 87.5 82.6 88
비교예5 51 23 64 30.9 66 44 71.3 61 84 75 68 53 21 14
상기 표 2는 담수에서의 수질검사 실험결과로 소거율의 단위는 (%)이다.
비교
대상		 경과일수에 따른 소거율
1일 10일 50일 100일 200일 400일 600일
T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P T-N T-P
실시예1 24.5 21.7 34.0 31.6 39.2 41.0 39.6 42.0 38.7 46.0 42.5 44.3 44.0 50.0
비교예1 3.3 5.2 5.7 5.7 5.7 4.7 6.6 4.7 5.7 8.0 9.0 8.5 9.0 9.0
실시예2 27.3 25.6 31.7 30.6 41.4 44.2 42.5 44.7 43.3 49.2 46.4 49.4 48.9 51.2
비교예2 3.2 5.1 4.6 5.6 5.1 6.0 6.5 3.2 5.1 7.4 8.0 8.0 6.5 8.8
실시예3 33.4 32.0 41.0 36.8 42.0 40.5 42.2 41.0 45.8 42.2 47.3 45.6 47.5 53.5
비교예3 7.5 8.5 7.1 4.2 6.0 2.8 7.1 4.2 6.6 3.3 5.2 4.7 6.6 5.7
실시예4 36.7 34.0 40.7 37.5 43.7 43.6 48.8 44.9 48.6 48.3 48.3 51.4 51.4 55.8
비교예4 6.5 5.1 8.0 6.9 6.9 4.0 7.4 6.0 3.7 4.0 6.0 4.6 7.4 4.0
실시예5 36.8 35.4 44.0 38.7 45.6 47.0 44.2 48.4 47.5 50.9 52.0 55.7 53.8 56.6
비교예5 7.1 5.2 6.6 4.7 6.6 5.7 8.0 6.0 6.6 5.2 8.0 5.7 5.7 7.1
상기 표 3은 해수에서의 수질검사 실험결과로 소거율의 단위는 (%)이다.
표 1과 같은 인공오수의 성분을 갖는 담수중의 인공오수에서의 총질소량과 총인의 감소량을 측정한 결과 비교예들의 경우, 경과시간이 10일 때의 총질소량의 감소량은 54 ~ 69 %, 총인량의 감소량은 25.1 ~ 41.3%의 범위로 나타났으나, 실시예들의 경우, 경과시간이 10일 때의 총질소량의 감소량은 66.7 ~ 74.6 %, 총인량의 감소량은 74.1 ~ 80%의 범위로 나타나 경과일수 초기에 있어서 비교예들에 비하여 총질소 및 총인의 감소량이 커 하천 및 호소 등의 적용시 설치 초기부터 수질정화의 효과를 나타낼 수 있는 것으로 판단된다.
아울러, 비교예들은 경과시간이 200일 때의 총질소량의 감소량은 84 ~ 89 %, 총인량의 감소량은 63 ~ 80%의 범위로 나타났으나, 경과시간이 600일인 경우의 총질소량의 감소량은 19 ~ 28 %, 총인량의 감소량은 11 ~ 18%의 범위로 나타나 200일 이후에는 총질소 및 총인의 감소량이 적게 되는 것으로 나타났으나, 실시예의 경우, 경과시간이 200일 때의 총질소량의 감소량은 81.3 ~ 84.7 %, 총인량의 감소량은 81.1 ~ 86.7%의 범위로 나타났으며, 경과시간이 600일인 경우의 총질소량의 감소량은 82.6 ~ 87.1 %, 총인량의 감소량은 84.7 ~ 89%의 범위로 나타나 200일 이후에도 총질소와 총인의 감소량이 유지되는 것으로 나타났다.
또한, 표 1과 같은 인공오수의 성분을 갖는 해수중의 인공오수에서의 총질소량과 총인의 감소량을 측정한 결과 비교예들의 경우, 경과시간이 10일 때의 총질소량의 감소량은 4.6 ~ 8.6 %, 총인량의 감소량은 4.2 ~ 5.7 %의 범위로 나타났으나, 실시예들의 경우, 경과시간이 10일 때의 총질소량의 감소량은 31.7 ~ 44.0 %, 총인량의 감소량은 31.6 ~ 38.7 %의 범위로 나타나 경과일수 초기에 있어서 비교예들에 비하여 총질소 및 총인의 감소량이 크게 나타났다.
더욱이, 경과시간이 지남에 따라 비교예들의 총 질소 및 인의 변화는 처음과 유사한 경향을 나타냈으나, 실시예들은 200일 때의 총질소량 감소량은 38.7 ~ 48.6 %, 총인량의 감소량은 42.2 ~ 50.9 %의 범위로 나타났으나, 경과시간이 600일인 경우의 총질소량의 감소량은 44.0 ~ 53.8 %, 총인량의 감소량은 크게 나타나는 것으로 나타났다.
따라서, 실시예들이 비교예들에 비하여 해수중에서의 수질정화 효과가 우수한 것으로 나타나 담수중에서 뿐만 아니라 해수중에서도 이용이 용인한 것으로 판단된다.
이에 수질 정화용 콘크리트를 제조하기 위한 최신 기술인 ‘수질정화용 콘크리트 제조방법’(한국 등록특허공보 제10-0840602호)특허에 따른 제조방법에 비하여 본 발명에 의해 제조된 콘크리트가 경과일수 초기와 장기간의 성능이 우수한 것으로 나타났다.
더불어, 상기와 같이 본 발명에 의해 제안된 새로운 구조를 적용할 경우 하천 및 호수와 해안 및 항구의 수질정화용 콘크리트 공사 등 수변부에 접하는 콘크리트 제품으로 제조할 시 기존의 콘크리트 제품에 비하여 설치 초기와 장기간에 걸쳐 성능이 우수한 콘크리트 제품을 제공하여 환경오염의 방지와 친환경조성에 크게 기여할 수 있을 것이라 판단된다.
<실험예 2> 산-알칼리 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트를 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체로 제작하여 수중 양생을 실시한 후 공시체 상부에 30 ㎖의 증류수를 살포하여 하부에 흘러나온 증류수의 pH를 KS M 0011 '수용액의 pH 측정 방법'에 준하여 측정하여 표 4에 나타내었다.
<실험예 3> 강도 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트를 실험예 2와 같은 형태의 공시체로 제조하여 재량 28일에서 KS F 2405 '콘크리트 압축강도 시험방법'에 준하여 압축강도를 측정하여 표 4에 나타내었다.
<실험예 4> 휨강도 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트를 가로, 세로 15㎝, 높이 55㎝의 보 공시체로 제조하여 재령 28일에서 KCI-SF-104 '섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 휨인성 시험방법'에 준하여 측정하여 표 4 에 나타내었다.
<실험예 5> 내화학성 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트를 지름 10cm, 높이 20cm의 원주형 공시체로 제작하여 재령 6개월까지 1%의 황산 용액에 침지시켜 재령별에 따른 중량변화율을 측정하여 표 4에 나타내었다.
<실험예 6> 동결융해 실험
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 콘크리트를 가로, 세로 10cm, 높이 40cm의 공시체로 제작하여 재령 28일에서 동결융해실험을 실시하여 300 싸이클 후의 외관 및 강도변화를 측정하여 표 4에 나타내었다.
비교대상 알칼리용출량(pH) 압축강도 휨강도 내산성 동결융해저항성
실시예1 8.9 32.8 6.6 우수 우수
비교예1 9.5 29.4 5.7 우수 우수
실시예2 8.7 34.3 6.7 우수 우수
비교예2 9.6 31.1 5.8 우수 우수
실시예3 8.3 29.7 6.3 우수 우수
비교예3 9.1 26.6 4.9 우수 우수
실시예4 8.1 37.4 7.1 우수 우수
비교예4 8.9 33.3 6.2 우수 우수
실시예5 8.0 33.9 6.4 우수 우수
비교예5 8.7 30.1 5.6 우수 우수
상기 표 4는 실험예 2 내지 6의 실험결과로써, 압축강도와 휨강도는 MPa이다.
표 4를 분석하면, 비교예들은 알칼리용출량의 경우에 있어서 pH는 8.7 ~ 9.5로 약알칼리성으로 나타났으나, 본 발명에 따른 수질정화 콘크리트의 경우 8.0 ~ 8.9로 중성에 가까운 것으로 나타났다.
아울러, 압축강도와 휨강도의 경우에 있어서도 실시예들의 경우 비교예들에 비하여 비하여 10.2 ~ 28.5 % 정도 증진되는 것을 알 수 있다.
또한, 내산성 및 동결융해 저항성 실험 결과는 비교예들과 실시예들 모두 우수한 내구성능을 갖는 것으로 나타났다.

Claims (4)

  1. 콘크리트의 제조방법에 있어서,
    성형조성물 전체 부피의 5.5 ~ 7.6%의 결합재와, 성형조성물 전체 부피의 61.3 ~ 79.6%의 골재와, 성형조성물 전체 부피의 0.2 ~ 0.3 %의 혼화제와, 성형조성물 전체 부피의 3.4 ~ 4.8%의 미생물 배양액과 전체부피의 4.3 ~ 5.1%의 물과 잔량으로서 공기를 포함하여 이루어지는 성형조성물을 준비하는 혼합단계와;
    상기 성형조성물을 습도 80 ~ 90%, 온도 10 ~ 50℃ 조건으로 양생실에서 12 ~ 24 시간 습윤 양생한 후, 기건상태로 상온에서 7 ~ 30일 동안 양생시키는 양생단계;를 포함하여 구성되되,
    상기 미생물 배양액은 미생물과 배양액을 1:2의 중량비로 혼합하고,
    상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 부순돌, 버텀애시, 슬래그 골재, 화산석 중 선택된 1종 또는 2 내지 5종의 혼합물로 이루어지며,
    상기 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더, 고로슬래그미분말 중 선택된 1종 또는 2 내지 4종의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    미생물배양액을 이용한 수질정화 콘크리트의 제조방법.
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