KR102568587B1 - 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 무근 콘크리트의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 한, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석에 관한 것이다.

Description

시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석{Photassium chloride plain concrete alkali activator extracted from chlorine bypass dust generated in cement manufacturing process and the plain concrete composition comprising them and inorgarnic artificial marble using them}

본 발명은, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 무근 콘크리트 모르타르의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 한, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석에 관한 것이다.

콘크리트 기반 건설기술의 발달은 급속한 산업의 발달과 주거 관련 첨단 인프라 건설로 이어졌으며, 콘크리트는 건설 있어서 필수적인 재료로 사용되고 있다.

이와 같은 콘크리트의 주요 재료인 시멘트는 고온을 이용한 소성과정에서 화학적 분해로 인해 이산화탄소를 발생시키며, 1톤의 시멘트 제조할 때 약 0.8톤의 이산화탄소가 배출된다고 보고되고 있다.

또한, 시멘트 산업에서 배출되는 이산화탄소의 배출량은 전 세계 배출량의 8%를 차지하는 것으로 보고되었으며, 이러한 환경적인 심각성으로 인해 온실가스의 배출과 한정된 시멘트 원료 매장량 등으로 인해 시멘트 사용량을 줄이기 위한 기술개발이 지속적으로 진행되고 있다.

이러한, 시멘트 사용량을 감소시키기 위한 기술개발로서, 수경성 반응성을 갖는 산업부산물을 대체재로 활용하는 기술개발이 다수 수행되어 왔으며, 대표적인 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애시를 사용한 기술개발이 주를 이루고 있다.

이러한 기술개발은 시멘트에서 나오는 알칼리 성분을 이용한 산업부산물의 수화활성화를 위한 것이며, 알칼리 자극제를 사용하면 산업부산물 입자의 피막을 강제로 파괴하여, 높은 수화반응을 유도할 수 있다는 결과도 보고되어 왔다.

또한, 알칼리 자극 활성에 관한 기술개발은 Ca(OH)₂, NaOH 및 KOH 등과 같은 강알칼리 시약을 활용한 무시멘트에 관한 다양한 기술개발이 이루어 졌으며, 산업부산물과 시멘트계 원료를 혼합한 배합에 알칼리 자극제를 활용하여 강도를 높이는 기술개발도 진행되고 있다.

하지만, 알칼리 자극 시멘트는 고가의 알칼리 자극제의 사용이 필수적이며, 이 때문에 포틀랜드 시멘트를 사용하는 배합과 비교해 성능 및 경제적으로 불리하여 실사용에 대한 우려도 존재하고 있다.

한편, 시멘트 공정은 플라스틱을 안전하게 처리할 수 있는 최적의 환경을 가지고 있다. 그러나, PVC와 같은 염소 함량이 높은 플라스틱은 클링커 중의 염소함량을 증가시키게 되므로 이를 예방하기 위해 염소배출공정을 설치하여야 한다.

상기 염소배출공정에서 발생하는 폐기물을 Chlorine Bypass Dust라고 하는데, Chlorine Bypass Dust는 K 및 Cl, Ca 등이 주요 성분이며, 많은 비용을 들여 매립처리하고 있는 실정이다.

이러한 Chlorine Bypass Dust를 매립처리하지 않고 재활용하기 위한 기술들이 개발되었는데, 한국공개특허 10-2014-0107808(공개일자 2014년09월05일)에는 시멘트 제조공정 중 추출된 배가스로부터 발생하는 원료 미분 더스트를 제공하는 단계; 상기 원료 미분 더스트와 온수를 혼합하는 단계; 상기 혼합수에 이산화탄소 가스원을 주입하는 단계; 상기 주입 단계를 거친 혼합수에 침전물을 여과하는 단계; 및 상기 여과된 용액을 건조하는 단계를 포함하는 시멘트 제조 공정 중의 미분 더스트로부터 염소 화합물인 KCl를 회수하고, 나머지 부산물인 탈수 케이크를 시멘트 원료로 재사용 할 수 있는 방법이 개발되었다.

또한, 한국등록특허 10-1561637(등록일자 2015년10월13일)에는 시멘트 제조공정 중 추출된 배가스로부터 발생하는 염소바이패스 더스트를 제공하는 단계; 상기 염소바이패스 더스트, 산성 수용액 및 석고분말을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 혼합 슬러리에 이산화탄소를 주입하는 단계; 상기 주입단계를 거친 슬러리를 여과 장치를 활용하여 여과하는 제1 여과 단계; 상기 제1 여과 단계의 여과액에 다시 이산화탄소를 주입하여 중금속을 제거하는 단계; 상기 중금속 제거 단계에서 발생한 고형분을 여과장치를 사용하여 여과하는 제2 여과 단계; 상기 제2 여과 단계의 여과액 중 나트륨 및 황산이온을 제거하기 위해 냉각하는 단계; 및 상기 나트륨 및 황산이온이 제거된 상기 여과액을 건조하는 단계를 포함하는 염소바이패스 더스트로부터 염화칼륨의 회수방법으로서, 회수된 염화칼륨은 비료 등 공업용 원료 또는 제설제등 염화칼륨을 사용하는 산업에 재활용할 수 있는 기술이 개발되었다.

또한, 한국등록특허 10-1968111(등록일자 2019년04월05일)에는 시멘트 바이패스 더스트와 혼합수를 1:3의 중량비로 첨가하여 20분 내지 30분간 교반하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리에 제1 중금속 제거제를 투입하여 중금속을 침출시키는 1차 중금속 제거 단계; 상기 슬러리를 제1 상등액과 제1 슬러지로 분리하고, 상기 제1 상등액을 포스트 탱크에 저장하는 단계; 상기 포스트 탱크에 불순물 제거제를 투입하여 상기 제1 상등액에 포함된 불순물을 침출시키는 불순물 제거 단계; 상기 불순물 제거 단계 이후에 상기 제1 상등액에 H₂O₂, NaOCl 및 K₂CO₃ 중 어느 하나를 제2 중금속 제거제로 투입하여 10시간 동안 유지함으로써 상기 제1 상등액에 포함된 잔존 중금속을 침출시키는 2차 중금속 제거 단계; 상기 2차 중금속 제거 단계 이후에 생성된 물질을 제2 상등액과 제2 슬러지로 분리하고, 상기 제2 상등액을 여과액 탱크에 저장하는 단계; 상기 제2 상등액을 진공증발농축 장비에 의해서 염화칼륨 결정을 산출하는 단계; 상기 산출하는 단계에서 생성된 상기 염화칼륨 결정과 용액을 원심분리하여 상기 염화칼륨 결정을 건조기로 이송하고, 상기 용액을 상기 진공증발농축 장비에 재투입하여 염화칼륨 결정을 재산출하는 단계; 및 상기 염화칼륨 결정을 건조하여 염화칼륨을 산출하는 단계를 포함하는 시멘트 바이패스 더스트를 이용한 염화칼륨 제조방법으로서, 회수된 KCl은 일반 용도로 사용되고, 염화칼륨 회수 후, 발생되는 슬러지는 시멘트 클링커 제조에 사용되는 기술이 공지된 바 있다.

또한, 한국등록특허 10-2094398(등록일자 2020년03월23일)에는 시멘트 제조 공정 중의 소성로에서 배출되는 염소 바이패스 더스트(CBD)의 재활용 방법으로서, (a) CBD에 물을 혼합하여 CBD 슬러리를 제조한 후, 상기 CBD 슬러리에 무기산을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; (b) 상기 혼합물에 유기산을 더 투입하여 상기 CBD를 상기 무기산 및 상기 유기산과 반응시키기 위한 반응 혼합물을 생성하는 단계; (c) 상기 반응 혼합물에 알칼리성 화합물을 첨가하여 상기 반응 혼합물의 pH를 4까지 단계적으로 올리는 단계; (d) 상기 반응 혼합물을 pH 4 ~ 4.5의 범위에서 0.5 시간 이상 더 교반한 후, 상기 반응 혼합물을 고액 분리하는 제1 고액 분리 단계; (e) 상기 제1 고액 분리에서 얻어진 여과액에 알칼리성 화합물을 첨가하여 상기 여과액의 pH를 7 ~ 10.5로 올려 2 시간 이상 교반하고, 상기 여과액에 황화나트륨을 더 첨가하고 1 시간 이상 더 교반하고, 상기 여과액의 pH를 6.5 ~ 7.5로 내리고, 이 여과액에 음이온성 고분자 응집제를 첨가하고 제2 고액 분리함으로써 납을 포함하는 중금속이 농축된 고형물 슬러지 및 염화칼륨이 농축된 여과액을 얻는 제2 고액 분리 단계; 및 (f) 상기 여과액을 농축한 후, 상온으로 냉각하여 정석 석출시키나, 또는 상기 여과액을 (a) 단계에 재투입하여 농도를 포화 용액 이상으로 한 후 이를 정석 석출시켜 KCl을 회수하는 단계를 포함하는 재활용 방법으로서, 회수된 KCl은 일반 용도로 사용되고, 염소 및 납 등의 중금속이 제거된 석고를 주성분으로 하는 탈염소 슬러지는 시멘트 클링커 원료로 재활용할 수 있는 기술이 공지되어 있다.

또한, 선행기술문헌의 비특허문헌 1 내지 2에는, 시멘트 공정에 사용하기 어려운 K와 Cl 이온을 양이온추출법을 통해 KCl 형태로 추출, 분리하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 상기 종래 기술들은 회수된 염화칼륨을 비료 등 공업용 원료 또는 제설제등으로 일반용도로 사용하고, 나머지 잔류물인 석고 또는 탈염소 슬러지는 시멘트 원료로 재활용할 수 있을 뿐, 회수된 염화칼륨의 무근 콘크리트 모르타르의 응결촉진 또는 수화활성 촉진을 위한 알칼리 자극제로서의 활용기술에 대하여는 전혀 인식하지 못하고 있으며, 상기와 같이 시멘트 제조 공정 중의 소성로에서 배출되는 염소 바이패스 더스트(CBD)로부터 회수된 염화칼륨을 무근 콘크리트 모르타르의 응결촉진 또는 수화활성 촉진을 위한 알칼리 자극제로서 사용하는 기술은 국내외적으로 개발된 바가 전혀 없었다.

이에, 본 발명자들은, 상기와 같이 분리한 KCl의 활용방법을 개발하기 위하여, 시약급의 KCl을 건축재료 활용에 관한 연구에 의하면, KCl의 사용은 초기 시멘트 수화열을 상승시켜 응결을 촉진하고, 초기 압축강도를 증가시키는 자극제로서 특성을 보이는 것으로 보고된 것을 기초로, 많은 양의 Cl은 철근콘크리트에 사용시 철근의 부식을 야기 하기 때문에 철근을 사용하지 않는 지반 고화재와 같은 무근 콘크리트 구조물에 사용될 수 있도록 염소 바이패스 더스트(CBD)로부터 분리한 KCl과 시멘트 및 무시멘트 재료 또는 무시멘트 재료를 포함한 모르타르에 대한 특성에 대하여 기존 NaOH 및 KOH와 같은 알칼리 자극제와 비교한 강도 측정결과, 상기와 같이 염소 바이패스 더스트(CBD)로부터 분리한 KCl이 유효한 알칼리 자극제로 사용될 수 있음을 확인하였다.

또한, 무기계 인조 대리석 제조 공정시 탈형 후의 핸들링 강도 확보를 위하여 초기 강도 확보가 중요하기 때문에, 상기 염소 바이패스 더스트(CBD)로부터 회수된 염화칼륨을 무근 콘크리트 제품의 일환인 콘크리트 인조대리석 제조 공정에 적용하여 초기 수화활성 촉진을 통한 핸들링 강도를 확보할 수 있음을 확인하고 본발명을 완성하게 되었다.

[특허문헌 001] 한국공개특허 10-2014-0107808(공개일자 2014년09월05일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1561637(등록일자 2015년10월13일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-1968111(등록일자 2019년04월05일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-2094398(등록일자 2020년03월23일)

[비특허문헌 001] Ye-Hwan Lee, Dong-Hee Han, Sang-Moon Lee, Han-Ki Eom and Sung-Su Kim, A Study on the Cation Extraction and Separation in Cement Industrial By-products for Applications to the Carbonation Process, Applied chemistry for engineering, Vol. 30, No. 1, pp. 34-38, 2019. [비특허문헌 002] Younghee Jang, Ye-Hwan Lee, Jiyu Kim, Il-Gun Park, Je-Yeol Lee, Byung-Hyun Park, Sang-Moon Lee, Sung-Su Kim, A study on the optimization of Ion Exchange Resin operating condition for removal of KCl from CKD extract, Journal of the Korean Applied Science and Technology, Vol. 36, No. 4, pp. 1088~1095, 2019.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 무근 콘크리트 모르타르의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 한, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 무근 콘크리트의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 한, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제를 과제의 해결수단으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 10중량%로 혼합되거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 10중량%로 혼합되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 순도 95%로서 물에 150~200 g/ℓ의 농도로 혼합한 KCl 용액인 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 Chlorine Bypass Dust를 물에 400g/ℓ의 농도로 혼합한 후, magnetic stirrer로 교반하고, GF/C filter로 잔류 고형물을 여과하여 수득한 KCl 용액인 것을 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 상기 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 혼합사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용한 무근 콘크리트 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 무근 콘크리트 조성물은 자체반응성이 없는 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시에 사용되는 경우에는 24시간 내에 응결특성을 나타내고, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시에 사용되는 경우에는 재령 28일 압축강도 20MPa 이상을 나타내며, 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 사용되는 경우에는 4시간 이내 응결특성을 나타내고, 재령 28일 압축강도는 55~60MPa을 나타내는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 무근 콘크리트 조성물은 수중양생할 경우 Friedel's salt 중의 하나인 hydrocalumite가 생성되고 180℃ 온도조건의 오토클레이브 조건에서 양생할 경우 hydrocalumite가 분해되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 인조대리석 제조공정 중 탈수가압 공정에서 상기 무근 콘크리트 조성물을 100MPa의 가압력으로 5~10분간 가압하여 물 결합재비를 20% 이내로 탈수한 후, 탈형시 핸들링 강도는 5MPa 이상을 나타내고, 이를 180℃, 10기압의 고온고압양생으로 8시간 이상 양생하여 100MPa 이상의 고강도를 발현하는 무기계 인조대리석을 제조하는 방법을 과제의 해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 무기계 인조대리석을 제조하는 방법에 따라 제조된 무기계 인조대리석을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명에 따른 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석은 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 콘크리트 모르타르의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 하는 우수한 효과가 있다.

또한, 상기 무근 콘크리트 조성물을 이용하여 인조대리석 제조공정에 적용할 경우 초기 수화촉진을 통하여 인조대리석의 양생 전 탈형 후의 핸들링 강도 확보가 가능한 장점이 있다.

도 1은 Chlorine Bypss Dust와 추출한 KCl의 광물 조성을 나타낸 그래프
도 2는 시멘트 유래의 KCl을 자극제로 활용한 모르타르의 플로를 나타낸 그래프
도 3은 시멘트 부산물 유래의 KCl을 자극제로 사용한 페이스트의 응결 실험 결과
도 4는 자극제를 사용하지 않은 OPC100%의 모르타르 시험체와, 결합재로서 BFs를 100% 사용하고 자극제를 사용한 시험체 압축강도
도 5는 자극제를 사용하지 않은 OPC100%의 모르타르 시험체와, 결합재로서 OPC와 광물혼화재를 50%씩 혼합하고 자극제를 사용한 시험체 압축강도
도 6은 OPC와 광물혼화재를 50% 혼합하고 자극제를 사용하지 않은 시험체를 plaine으로 설정하여 그것대비 각각의 자극제를 사용한 경우의 강도에 기여율을 재령별, 양생조건별로 나타낸 그래프
도 7은 BFs와 OPC를 50%씩 사용한 시편의 광물분석 결과 그래프
도 8은 FA와 OPC를 50%씩 사용한 시편의 광물분석 결과 그래프
도 9는 시멘트 유래의 KCl을 자극제로 활용한 모르타르로 초기 탈형강도 및 핸들링 강도를 확보하여 제작한 무기계 인조대리석 이미지

본 발명은, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용하여 시멘트 사용량의 저감, 무근 콘크리트의 초기 수화 활성도 및 응결을 촉진할 수 있도록 한, 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제를 기술구성의 특징으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 10중량%로 혼합되거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 10중량%로 혼합되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 순도 95%로서 물에 150~200 g/ℓ의 농도로 혼합한 KCl 용액인 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 Chlorine Bypass Dust를 물에 400g/ℓ의 농도로 혼합한 후, magnetic stirrer로 교반하고, GF/C filter로 잔류 고형물을 여과하여 수득한 KCl 용액인 것을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 혼합사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용한 무근 콘크리트 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 무근 콘크리트 조성물은 자체반응성이 없는 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시에 사용되는 경우에는 24시간 내에 응결특성을 나타내고, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시에 사용되는 경우에는 재령 28일 압축강도 20MPa 이상을 나타내며, 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 사용되는 경우에는 4시간 이내 응결특성을 나타내고, 재령 28일 압축강도는 55~60MPa을 나타내는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 무근 콘크리트 조성물은 수중양생할 경우 Friedel's salt 중의 하나인 hydrocalumite가 생성되고 180℃ 온도조건의 오토클레이브 조건에서 양생할 경우 hydrocalumite가 분해되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 인조대리석 제조공정 중 탈수가압 공정에서 상기 무근 콘크리트 조성물을 100MPa의 가압력으로 5~10분간 가압하여 물 결합재비를 20% 이내로 탈수한 후, 탈형시 핸들링 강도는 5MPa 이상을 나타내고, 이를 180℃, 10기압의 고온고압양생으로 8시간 이상 양생하여 100MPa 이상의 고강도를 발현하는 무기계 인조대리석을 제조하는 방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 무기계 인조대리석을 제조하는 방법에 따라 제조된 무기계 인조대리석을 기술구성의 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.

[실험계획]

실험 계획은 [표 1]에 나타낸 것과 같으며, 사용 결합재는 기준이 되는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 대표적인 잠재 수경성 산업부산물인 고로슬래그(Ground Granulated Blast Furnace Slag, 이하 BFs)와 플라이애시(Fly ash, 이하 FA)를 사용하였다.

고로슬래그와 플라이애시의 대체율은 시멘트 대비 0, 50, 100%로 설정하여, 시멘트 존재 유무에 따른 알칼리 자극제의 영향을 분석하고자 하였다.

실험에 사용된 알칼리 자극제는 NaOH, KOH 그리고 Chlorine Bypass Dust에서 분리한 액상 KCl을 활용하였다.

알칼리 자극제의 첨가량은 고로슬래그 또는 플라이애시 질량 대비 10%이며, 이 때의 액상 KCl은 석출과 건조를 통해 농도를 확인 후 첨가량을 계산하여 첨가하였다.

모르타르에 대한 양생 방법은 수중 양생과 온도조건 180℃의 오토클레이브 양생으로 구분하여 진행하였다.

실험 배합은 [표 2]에 나타낸 것과 같으며, 물-결합재비는 40%, 공기량은 5%로 계산하여 배합을 산정하였다.

실험 측정 항목은 페이스트를 대상으로 응결을 측정하였으며, 모르타르의 플로, 휨강도, 압축강도 그리고 재령 28일 수화물의 광물 조성을 측정하였다.

[사용재료]

실험에 사용된 결합재는 'H'사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement, 이하 OPC)와 'S'사의 3종 고로슬래그 미분말(BFs), 'E'발전사의 2종 플라이애시(FA)를 사용하였으며, 각 결합재의 분말도는 OPC가 3,818 ㎠/g, 고로슬래그가 4,356 ㎠/g, 플라이애시가 3,051 ㎠/g이다.

[표 3]은 사용 결합재와 Chlorine Bypass Dust의 화학 조성을 나타낸 것이다. 사용된 알칼리 자극제는 비교대상으로 시약급의 NaOH와 KOH를 사용하였다.

[도 1]은 Chlorine Bypss Dust와 추출한 KCl의 광물 조성을 나타낸 것이다. Chlorine Bypss Dust가 Ca이온을 포함하여 CaO를 함유하고 있는 반면, 추출된 KCl은 대부분이 KCl 광물의 피크를 보이는 것을 확인할 수 있다.

KCl의 선택적 분리를 위해 알칼리 용제를 첨가한 물과 Chlorine Bypass Dust를 400g/ℓ 비율로 혼합하여, magnetic stirrer로 교반하고 GF/C filter를 이용하여 용액과 고형물을 분리한 것이다.

이 때 용액의 pH는 12.7으로 KCl 순도는 95% 이상이었고, 확인된 농도는 193 g/ℓ로 고형량으로 계산하여 사용하였으며, 용액의 주요 이온은 95%이상이 K와 Cl이며, Ca 경우에도 일부 포함되어 있다.

[시험방법]

페이스트를 이용한 응결은 'L ISO 9597 시멘트의 응결 및 안정성 시험방법'에 준하여 온도 20±2℃, 상대습도 60±5%에서 진행하였으며, 알칼리 자극제 첨가량은 고정한 상태에서 표준 주도에 맞는 물의 양을 결정하고, 알칼리 자극제를 용해하여 실험을 진행하였다.

모르타르의 플로는 'L 5105 수경성 시멘트 모르타르의 압축 강도 시험방법'에 준하여 규정 플로 테이블로 실험하였으며, 테이블을 15초 동안 25회 낙하시킨 후 지름을 측정하였다.

모르타르의 압축강도 시험체의 제작과 측정은 'L ISO 679 시멘트의 강도 시험 방법'에 준하여 진행하였으며, 압축강도 및 수화물 측정을 위한 시험체는 수중양생 및 오토클레이브 양생방법으로 양생되었다.

시험체는 재령 1일까지 20±2℃, 상대습도 60±5%의 항온항습실에서 양생 후 탈형하여 온도 20℃의 수조에서 수중양생하였으며, 오토클레이브 양생 시험체는 동일하게 항온항습실에서 1일간 양생 후 180℃ 10기압 조건으로 8시간 양생 후 강도를 측정하였다.

양생방법별 재령 28일 수화광물 조성분석은 X-Ray Diffractometer 장비를 이용하여 측정하였다.

[모르타르 플로]

[도 2]는 시멘트 유래의 KCl을 자극제로 활용한 모르타르의 플로를 나타낸 그래프이다. 실험에서 각 자극제는 배합수에 첨가되어 용해된 상태로 사용하였으며, 이에 따라 액상은 배합수와 용해된 자극제를 합하여 증가되었다. 모르타르의 플로 결과는 자극제의 활용에 따른 유동성에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났으며, 고성능감수제의 사용으로 185±15mm의 범위를 모든 배합이 만족하는 것으로 나타났다.

다만, 분말도의 차이에 의해 FA 배합이 고성능 감수제 필요량이 적었으며, BFs 배합의 고성능 감수제 사용량이 비교적 많았다. 각 자극제가 배합수 및 결합재에 대한 대체가 아닌 첨가되었기 때문에 모르타르의 플로에 영향을 미칠 수 있는 액상의 물질은 증가하였지만, 자극제가 용해됨에 따라 배합수의 점도가 증가되어 유동성의 차이는 나타나지 않은 것으로 판단된다.

[페이스트 응결]

[도 3]은 시멘트 부산물 유래의 KCl을 자극제로 사용한 페이스트의 응결 실험 결과를 나타낸 것이다. 페이스트 실험도 모르타르 실험과 마찬가지로 광물계 혼화재 질량대비 10% 혼입하여 사용하였다. 광물계 혼화재 100% 사용한 배합 중 BFs 배합의 경우, NaOH와 KOH를 첨가 배합은 3시간 이내의 종결로 OPC 배합에 비해 더 빠른 응결을 나타내었으며, KCl 첨가 배합은 15시간 37분의 종결 시간을 보였다.

FA 배합은 NaOH 사용 배합의 경우 24시간 내의 종결을 보이지 않았으며, KOH 사용시 8시간 53분에 종결을 나타내었고, KCl 사용시 17시간 17분의 종결시간을 나타내었다. KCl 사용시 광물계 혼화재를 사용한 무시멘트 배합에서도 자극제의 특성을 보여 응결을 하는 것으로 나타났지만, 시멘트를 미사용시 10시간 이상의 종결 시간을 나타내는 것으로 보여진다.

그러나 잠재수경성으로 높은 수화활성도를 갖는 BFs에서 높은 촉진효과를 보이는 KOH나 NaOH가 FA에서는 촉진효과가 크게 떨어지는 현상을 보이는 것과 달리, KCl은 FA에서도 동일한 수준의 촉진효과를 보이는 것을 고무적이라 판단된다.

특히 FA에서는 NaOH를 사용한 경우 16시간이내에도 종결을 보이지않음에 따라 시멘트 부산물 유래의 KCl이 알카리 자극제로서 더 우수한 효과를 발현하는 것을 확인할 수 있다.

OPC와 광물계 혼화재를 각각 50% 혼합한 결합재에 NaOH와 KOH 사용시 결합재의 구성에 관계없이 1시간 내외의 빠른 응결시간을 보였다. KCl을 첨가한 경우 FA배합은 OPC 100% 배합보다 다소 느린 5시간 37분의 종결을 보였으며, BFs배합은 오히려 OPC보다 빠른 4시간 10분의 종결을 보였다.

이는 KCl이 NaOH와 KOH대비 pH가 상대적으로 낮아 초기 자극성은 떨어지나, KCl의 경우에도 pH 12 이상의 높은 알칼리 특성과 염분에 의한 시멘트 Alite와 간극상 광물을 자극하여 응결을 촉진한 것으로 판단됨에 따라 OPC와 광물 혼화재의 혼합사용시 자극재로서 활용가능성을 확인하였다.

[모르타르 압축강도]

[도 4]는 자극제를 사용하지 않은 OPC100%의 모르타르 시험체와, 결합재로서 BFs를 100% 사용하고 자극제로서 NaOH, KOH, 시멘트 유래의 KCl을 활용한 모르타르 시험체의 양생조건 및 재령에 따른 압축강도를 나타낸 것으로, OPC100% 시험체의 강도 대비 각각의 시험체의 강도발현율을 수화활성도로서 보조축에 함께 나타낸 것이다.

FA를 100% 사용한 시험체는 알카리 자극제를 사용하여도 재령 28일까지도 1MPa 이상의 탈형강도를 발현하지 못하여 [도 4]에서 제외하였다. 이는 사용된 플라이애시는 Fe₂O₃의 함량이 11%가 넘고, 2종의 분말도 3,051cm²/g으로서 KS F 5405 기준상 45㎛체 잔분함량 40% 이하임에 따라 다량의 불활성 입자를 포함하여 알칼리 자극제에 의한 수화반응이 활성되지 못한 것으로 판단된다.

결합재로서 BFs 100% 사용 모르타르 시험체의 경우 자극제의 종류에 따라 상이한 강도를 발현하였으며, 재령 28일 기준으로 NaOH와 KOH를 자극제로 사용시 30MPa 이상의 압축강도가 나타났다. 이러한 수치는 재령 28일 46 MPa의 압축강도를 가지는 OPC 배합보다는 낮지만, 잠재수경성 결합재로서 무시멘트 배합으로 65%이상의 수화활성도를 발현하는 것만으로도 충분한 단독 활용 가능성을 확인한 결과라 판단된다.

또한, 수중양생이 아닌 오토클레이브 양생을 수행한 시험체의 경우에서는 수중양생 시험체보다 더 우수한 수화활성도를 보이며, 특히 NaOH를 자극제로 사용한 시험체에서는 OPC 대비 130% 이상의 높은 수화활성도를 보임에 따라 수열합성 과정을 수행하는 Precast concrete 제품 제조 공정에 무시멘트 결합재로서 적용할 경우 OPC 대비 높은 성능을 기대할 수 있다.

그러나, 이상과 동등한 성능을 기대하여 시멘트 유래 KCl을 자극제로 활용한 시험체에서는 기대한 결과를 얻지 못하였다. 자극제를 활용하여 무시멘트로서 강도발현은 확인되었으나, OPC대비 50%에 그쳐, [도 3]의 응결시험결과에서 확인한 바와 같이 NaOH와 KOH 대비 알카리 자극을 통한 강도발현 기여도가 낮은 것을 확인하였다.

[도 5]는 자극제를 사용하지 않은 OPC100%의 모르타르 시험체와, 결합재로서 OPC와 광물혼화재를 50%씩 혼합사용한 모르타르 시험체의 압축강도를 비교한 것으로, 광물 혼화재를 혼합 사용한 경우 알카리 자극제를 사용하여 수화활성도를 비교하였다. OPC와 혼합 사용된 광물혼화재는 BFs와 FA로 압축강도와 수화 활성도를 구분하여 비교하였다.

광물혼화재를 100% 사용한 시험체에서 FA의 경우는 재령 28일까지 탈형강도인 1MPa도 발현하지 못한 것을 고려한다면, OPC와 혼합사용의 경우에서는 일정 강도는 발현하는 것을 확인할 수 있다.

특히 OPC와 50% 혼합하여 자극제를 사용하지 않아도 모든 재령에서 OPC대비 50% 이상의 수화활성도를 발현하고 있으며, 재령이 증가할수록 활성도는 60%까지 증가하는 것을 확인할 수 있다.

이는 OPC의 수화과정에서 발생하는 CH의 발생에 의한 충분한 자극제의 역할이 가능하며, 이는 장기재령으로 갈수록 효과적으로 작용한다. 또한 FA는 비정질의 Si 함량이 높아 오토클레이브 양생을 통한 수열합성과정을 통해 토버모라이트 생성을 통한 강도발현도 일부 기여하였을 것이라 판단된다.

따라서 FA 시험체의 경우 수중양생 시험체에서는 BFs 혼합 시험체 대비 재령 28일 강도 비율이 None, NaOH, KOH, KCl 순으로 69%, 69%, 51%, 67%에 미치는 반면, 오토클레이브 양생의 경우 81%, 110%, 75%, 88%로 BFs의 강도발현율을 많이 따라잡고 있다.

광물혼화재를 단독으로 사용할 시, 자극제를 사용하지 않을 경우 잠재수경성으로 반응성을 갖지 않지만, OPC와 혼합사용 할 경우 OPC 수화시 발생되는 CH에 의한 자극으로 광물혼화재 또한 강도발현이 가능함에 따라 None 시험체에서도 수화활성도 50% 이상을 확인할 수 있다.

BFs50시험체는 재령 28일 OPC 대비 100% 이상의 수화활성도 발현도 확인되었다. 그러나, 오히려 NaOH와 KOH를 자극제로 사용한 시험체에서는 강도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이론적으로 OPC는 물과 충분한 수화 반응시 대략 20-25%의 Ca(OH)₂를 생성함에 따라 추가적으로 투입된 자극제는 오히려 알카리의 과잉으로 강도발현에 악영향을 미친 것이라 판단된다.

또한, NaOH와 KOH의 경우 광물계 혼화재의 반응성을 자극하여 강도 발현에 기여하지만, 높은 pH에서 OPC의 수화에 의해 발생하는 에트린자이트 등의 광물은 불안정성을 보이기 때문으로 판단된다.

반면, KCl은 광물 혼화재 단독 사용의 경우와는 상반된 경향으로 오히려 NaOH와 KOH 사용한 시험체보다 높은 강도를 보이며, 심지어는 OPC100% 시험체보다도 높은 강도를 보이고 있다. 특히 고로슬래그를 OPC와 혼합한 시험체에 KCl을 사용한 시험체는 모든 재령에서 수화활성도를 100% 초과하며, 재령 28일에는 127%까지 발현하는 것을 확인할 수 있다. 이는 NaOH와 KOH 수준의 높은 pH를 가지지 않기 때문에 OPC의 광물의 불안정성에 영향을 미치지 않는 것으로 판단되며, Cl에 의한 나타나는 OPC에 대한 속경성 반응을 일으키고, OPC의 자극으로 인한 알칼리 C₃A 등의 수화반응이 BFs 및 FA에도 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.

또한, 강도발현을 위한 최적의 자극제 사용량에서 NaOH와 KOH가 과잉 투입이라 판단되는 반면, KCl은 OPC와 광물을 혼합사용시 적정한 성능을 발현할 수 있는 사용 수준이라 판단됨에 따라 향후 이를 위한 추가 연구가 진행되어야 할 것이라 판단된다.

[도 4]와 [도 5]가 광물 혼화재를 결합재로 활용한 시험체의 압축강도를 OPC 100% 시험체 대비 강도값과 비교한 수화활성도를 나타내었다면, [도 6]은 OPC와 광물혼화재를 50% 혼합한 시험체를 자극제를 사용하지 않은 시험체를 plain으로 설정하여 그것대비 각각의 자극제를 사용한 경우의 강도에 기여율을 재령별, 양생조건별로 나타낸 것이다.

앞서 [도 5]를 설명한 내용에 포함된 바와 같이 NaOH와 KOH를 자극제로 사용한 시험체에서는 오히려 모든 재령에서 강도가 큰 폭으로 감소하였다. 그러나 KCl을 사용한 시험체에서는 이와 반대로 강도가 개선된 것을 볼 수 있다.

특히 BFs50 시험체의 초기재령 3일 시험체는 자극제를 사용하지 않은 시험체가 18.2MPa이고, 자극제를 사용함으로써 34.6MPa로서 90% 이상의 강도가 증대되고, 이는 OPC 100% 사용 시험체인 30.3MPa보다도 높은 강도를 발현하였다. KCl을 사용함으로써 BFs와 FA 두 혼합 사용 시험체의 모든 재령에서 강도 발현 기여도에서 유익한 효과를 확인할 수 있다.

또한, 그 효과는 초기재령에서 매우 극대화 되는 것을 확인할 수 있다. 이는 응결 결과에서도 확인했던 것과 같이 고로슬래그 배합에 KCl을 첨가시 OPC 배합보다 빠른 응결속도를 보였으며, 이러한 초기 수화 촉진에 의한 강도 증가는 재령 28일 강도까지도 영향을 미친 것으로 판단된다.

광물 혼화재 타입에 따른 실험결과 전반적으로 BFs 실험결과 대비 FA의 압축강도 결과가 낮게 나타났다. 본 발명에서는 광물 혼화재를 동일한 조건으로서 동일 중량비로 사용하여 비교 실험하였으나, ‘F 2563, 콘크리트용 고로슬래그 미분말’과 ‘L 5405, 플라이애시’에 각각 제시된 수화활성도 측정용 OPC 대비 BFs와 FA의 혼입율은 각각 50%와 25%로 제시하였고, 적정 혼입율이 존재한다 판단되며, 이에 의한 영향도 무시할 수 없다.

따라서 향후 연구를 통하여 광물 혼화재로서의 적정 혼입율을 고민하여 시멘트 유래 KCl을 자극제로 활용하기 위한 영향 평가 추가 연구를 진행할 계획이다.

[광물 조성]

[도 7]은 BFs와 OPC를 50% 사용한 시편의 광물분석 결과를 나타낸 것이며, [도 8]은 FA와 OPC를 50%씩 사용한 시편의 광물분석 결과를 나타낸 것이다.

먼저 BFs 배합 중 수중양생에서는 KCl 사용시 다른 자극제 첨가 시편에서 나타나지 않는 Hydrocalumite 광물이 나타났으며, 이는 Friedel's salt 중 하나의 형태로 알려져 있다. Friedel's salt의 존재는 OPC 단독 사용시에는 강도를 저하시키는 영향을 줄 수 있지만, 광물계 혼화재료와 사용시에는 강도 저하 현상은 감소한다고 보고되고 있다.

또한 다량의 BFs와 OPC 혼합 배합에서의 Friedel's salt 생성은 공극을 채워 강도 증가에 기여한다는 연구도 보고되고 있으며, 본 빌명에서도 KCl 사용에 따른 강도 증가는 Friedel's salt의 생성에 의한 것으로 추정된다. 오토클레이브 양생의 경우 수중양생에서 나타나던 Hydrocalumite가 나타나지 않으며, 이는 오토클레이브 양생의 온도는 180℃로 Hydrocalumite 광물을 구성하는 CaClOH가 100℃ 부근에서 분해하였기 때문으로 판단된다.

BFs 배합에서의 오토클레이브 양생에 따른 강도 저하는 Hydrocalumite 광물 및 비정질 광물의 분해와 관련된 것으로 판단된다.

FA 배합에서도 KCl을 첨가함에 따라 Hydroclaumite가 생성되었으며, 오토클레이브 양생을 진행함에 따라 Hydrocalumite가 나타나지 않았다. 또한 오토클레이브 양생을 진행함에 따라 hydrocalumite의 분해 이외에도 상온 생성 C-S-H 대비 낮은 밀도로 강도발현에 기여하고 체적안정성이 높은 토버모라이트 광물과 Katoite이 생성되된 것을 확인하였다. 플라이애시 배합에서는 hydrocalumite와 같은 광물의 분해보다 생성된 광물이 공극을 시멘트 페이스트 내의 공극을 채우는데 더 효과적으로 나타났고, 이에 압축강도의 증가로 이어졌을 것으로 판단된다.

이상의 발명의 설명과 같이, 본 발명에서는 시멘트 유래의 KCl을 무근 모르타르 및 콘크리트용 자극제로서 가능성을 확인하기 위한 기초 발명으로서, 비교대상으로 KOH, NaOH의 시약급 알칼리 자극제를 사용하고, 결합재로서 광물계 혼화재를 단독 및 OPC와 혼합사용하여 모르타르의 기초 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. KCl 첨가에 따른 페이스트의 응결은 강알칼리의 자극제에 비해 다소 늦게 나타나지만, 광물계 혼화재료의 단독 사용에서도 24시간 내의 응결이 가능하고, 시멘트와 광물계 혼화재를 혼합시 응결을 촉진하는 결과를 나타내었다.

2. KCl 및 알칼리 자극제를 첨가함에 따라 모르타르 점성의 증가로 유동성이 유지되거나 다소 감소하는 경향을 나타내었다.

3. KCl을 자극제로 사용하여 압축강도 측정시 광물계 혼화재 100% 배합에서는 NaOH와 KOH 자극제 첨가 시보다 낮은 강도를 나타내었지만, BFs와 OPC의 혼합시 KCl을 자극제로 사용할 경우 초기 수화활성도가 90% 이상 촉진되며 28일 재령에서 20% 이상의 강도 증가를 나타내었다.

4. KCl 첨가한 시편을 수중양생시 Friedel's salt 중의 하나인 hydrocalumite가 생성되었으며, 180℃ 온도조건의 오토클레이브로 양생시 hydrocalumite가 분해됨을 확인하였다.

5. KCl의 첨가는 응결을 촉진하고, 시멘트와 광물계 혼화재 혼합 배합에서는 초기 수화 활성도를 촉진하고, 28일 기준 기존 배합 대비 20% 이상의 강도를 증가시키는 것으로 나타났다. KCl은 광물계 혼합재의 단독 사용보다는 시멘트와 혼합사용시 그 활용 가능성이 더 클 것으로 판단되며, 추후 시멘트의 양을 조절한 저시멘트 혼합물에서의 특성 및 촉진 양생 온도 조절에 따른 Hydrocalumite의 잔존시의 특성 등의 분석을 통한 무근 콘크리트 제품용 자극제로서의 최적 활용 조건의 검토가 필요할 것으로 판단된다.

[무기계 인조대리석의 제조]

[도 9]는 시멘트 유래의 KCl을 자극제로서 결합재의 10%를 첨가하여 OPC 50%와 고로슬래그 미분말을 50% 혼합한 무근 콘크리트 조성물을 이용하여, 인조대리석 제조공정인 탈수가압 공정에 적용하고, 100MPa의 가압력으로 5분~10분 이상 가압하여, 물 결합재비를 20% 이내로 줄여, 탈형 후 핸들링 강도를 5MPa 이상의 강도를 나타내고, 이를 180℃, 10기압의 고온고압양생으로 8시간 이상 양생하여 제조한 무기계 인조 대리석의 이미지를 나타낸 것으로 압축강도 100MPa 이상을 발현하는 것을 확인하였다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 인조대리석 제조공정 중 탈수가압 공정에서, 무근 콘크리트 조성물을 100MPa의 가압력으로 5~10분간 가압하여 물 결합재비를 20% 이내로 탈수한 후, 탈형시 핸들링 강도는 5MPa 이상을 나타내고, 이를 180℃, 10기압의 고온고압양생으로 8시간 이상 양생하여 100MPa 이상의 고강도를 발현하는 무기계 인조대리석으로서,
   상기 무근 콘크리트 조성물은 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨을 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 알칼리 자극제로 혼합사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 알칼리 자극제로 사용한 무근 콘크리트 조성물인 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 10중량%로 혼합되거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 미분말에 10중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 순도 95%로서 물에 150~200 g/ℓ의 농도로 혼합한 KCl 용액인 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨은 Chlorine Bypass Dust를 물에 400g/ℓ의 농도로 혼합한 후, magnetic stirrer로 교반하고, GF/C filter로 잔류 고형물을 여과하여 수득한 KCl 용액인 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 무근 콘크리트 조성물은 자체반응성이 없는 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시에 사용되는 경우에는 24시간 내에 응결특성을 나타내고, 재령 28일 압축강도 20MPa 이상을 나타내며, 시멘트와 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시의 혼합재에 사용되는 경우에는 4시간 이내 응결특성을 나타내고, 재령 28일 압축강도는 55~60MPa을 나타내는 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 무근 콘크리트 조성물은 수중양생할 경우 Friedel's salt 중의 하나인 hydrocalumite가 생성되고 180℃ 온도조건의 오토클레이브 조건에서 양생할 경우 hydrocalumite가 분해되는 것을 특징으로 하는 무기계 인조대리석