표제지
목차
국문요약 15
제1장 서론 17
1.1. 연구 배경 및 목적 17
1.2. 연구 내용 및 범위 20
1.3. 논문 구성 21
제2장 이론적 고찰 및 연구동향 22
2.1. CO₂ 포집기술 22
2.1.1. CO₂ 포집기술 개요 22
2.1.2. CO₂ 포집 광물 정의 37
2.1.3. 국내외 연구동향 38
2.2. 지반개량공법 49
2.2.1. 연약지반의 정의 및 판정기준 49
2.2.2. 연약지반의 공학적 특성 51
2.2.3. 연약지반 대책 56
2.3. 지반개량용 흙-시멘트 62
2.3.1. 흙-시멘트의 정의 및 종류 62
2.3.2. 흙-시멘트의 반응 이론 63
2.3.3. 흙-시멘트의 국내외 기술현황 68
제3장 CO₂ 포집 광물 활용 흙-시멘트의 품질특성 74
3.1. 개설 74
3.2. 실험개요 75
3.2.1. 실험 계획 75
3.2.2. 사용 재료 및 배합 77
3.2.3. 실험 방법 83
3.3. 실험결과 및 고찰 89
3.3.1. 흙-시멘트 배합 선정 89
3.3.2. CO₂ 포집 광물 활용 흙-시멘트의 배합특성 92
3.3.3. CO₂ 포집 광물 활용 흙-시멘트의 현장 배합특성 96
3.4. 소결론 98
제4장 CO₂ 포집 광물 활용 지반개량 시스템 99
4.1. 개설 99
4.2. 지반개량 시스템 개발 100
4.2.1. 설계 및 시공 방법 100
4.2.2. 수치 해석 115
4.3. 소결론 126
제5장 CO₂ 포집 광물 활용 흙-시멘트의 현장 적용성 127
5.1. 개설 127
5.2. 실험 개요 128
5.2.1. 현장 지반 분석 128
5.2.2. 현장 적용성 평가 방법 135
5.3. 실험 결과 및 고찰 140
5.3.1. 설계 검토 140
5.3.2. 현장 적용성 평가 151
5.3.3. 탄소저감 분석 160
5.4. 소결론 164
제6장 종합 결론 165
참고 문헌 167
Abstract 175
표 2.1. CO₂ 재활용 기술 분류 35
표 2.2. 2세대 및 3세대 CO₂ 포집 기술 종류 48
표 2.3. 연약지반 판정기준(도로설계편람, 2012) 49
표 2.4. 토질 특성에 따른 연약지반 판정기준(도로설계편람, 2012) 50
표 2.5. 구조물 종류에 따른 연약지반 판정기준(도로설계편람, 2012) 50
표 2.6. Terzaghi & Peck의 연약지반 판정 기준 51
표 2.7. 국외 압축지수 제안식 54
표 2.8. 국내 압축지수 제안식 54
표 2.9. 연약점토의 전단특성 55
표 2.10. 지반조건에 따른 공법의 종류 60
표 2.11. 개량공법별 특징 61
표 3.1. 실험계획 및 내용 76
표 3.2. 사용재료 및 주요 7개사의 흙-시멘트 화학 성분 비교 77
표 3.3. CO₂ 포집 광물 화학 성분 78
표 3.4. 토양의 물리적 성질 79
표 3.5. 최적배합 선정을 위한 배합표 81
표 3.6. CO₂ 포집 광물 혼입률 81
표 3.7. 현장토를 활용한 흙-시멘트 현장배합표 82
표 3.8. 최적배합 선정을 위한 비표면적과 플로우 비교 90
표 3.9. CO₂ 포집 광물 물리적 특성 결과 92
표 4.1. 토질정수 산정 표 104
표 4.2. 각종 흙의 탄성계수와 포아송 비(Das, 1995) 108
표 4.3. 현장시험결과와 탄성계수 109
표 4.4. 시험시공 현장의 지반개량공법 설계사항 115
표 4.5. 현장조사 항목 및 수량 116
표 4.6. 시험시공 현장 토질 및 암종 요약 117
표 4.7. 토질정수 문헌자료(한국도로공사) 118
표 4.8. 흙쌓기재 토질정수 설계적용사례 118
표 4.9. N값과 상대밀도 및 내부마찰각 관계(Terzaghi and Peck, 1948) 119
표 4.10. 각종 흙의 탄성계수와 포아송 비(Das,1995) 119
표 4.11. 현장시험결과와 탄성계수(구조물기초설계기준 해설, 2015) 120
표 4.12. 유한요소해석 결정토질정수 120
표 5.1. 시추조사 위치별 지반 분석 결과 134
표 5.2. 현장 적용성 평가 개요 136
표 5.3. 현장 적용성 평가 시험시공 현장 배합표 137
표 5.4. 심도별 토질 물성 정리표 141
표 5.5. 지반개량 물성 정리표 141
표 5.6. 심도별 침하량 산정표 150
표 5.7. 설계 및 시공 단계의 재하하중과 침하량 비교 157
표 5.8. 폐기물공정시험 결과표 159
표 5.9. CO₂ 배출 원단위 데이터베이스 162
표 5.10. 현장배합 CO₂ 배출량 분석 163
그림 2.1. CCS 개념도(한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터) 24
그림 2.2. CO₂ 회수 기술의 분류 25
그림 2.3. 연소 후 CO₂ 회수 시스템 개략도 26
그림 2.4. 연소 전 포집시스템 공정도 27
그림 2.5. 순 산소 연소 회수 기술 개념도 28
그림 2.6. [심부 지하 지층에서의 이산화탄소 저장에 대한 방안] ⓒ CO₂CRC /... 32
그림 2.7. CCS 및 CCU 기술개념 비교 33
그림 2.8. 광물화 공정 흐름도 36
그림 2.9. CO₂ 활용 고부가화합물 제조기술 38
그림 2.10. 효소기반 CO₂ 광물화 공정도 40
그림 2.11. 인천 청라사업소 플랜트 42
그림 2.12. 영흥화력발전 플랜트 42
그림 2.13. CCU CO₂ 포집기술 개념도 42
그림 2.14. 대규모 CCS 프로젝트 지역별 및 기술별 진행 현황 44
그림 2.15. 세계주요 대규모 CCS 프로젝트 현장 46
그림 2.16. 부마찰력 58
그림 3.1. CO₂ 포집 광물의 형태 78
그림 3.2. 실험에 사용된 현장토 79
그림 3.3. 테이블 플로우 실험 83
그림 3.4. 압축강도 실험 84
그림 3.5. CO₂ 포집 광물의 건조과정 85
그림 3.6. 액소성한계 실험 86
그림 3.7. 일면전단 실험 87
그림 3.8. 현장토 활용한 압축강도 몰드 제작 및 강도 실험 88
그림 3.9. 재령에 따른 사용재료와 압축강도와의 관계(페이스트) 90
그림 3.10. 최적배합 선정을 위한 밀도와 강열감량의 관계 91
그림 3.11. 최적배합 선정을 위한 흙-시멘트와 압축강도와의 관계 91
그림 3.12. CO₂ 포집 광물의 액성한계(LL)와 소성한계(PL)와의 관계 93
그림 3.13. 재령에 따른 CO₂ 포집광물 혼입률과 압축강도와의 관계 95
그림 3.14. 점성토를 활용한 현장배합 압축강도 비교 96
그림 3.15. 사질토를 활용한 현장배합 압축강도 비교 97
그림 4.1. 연약지반개량의 설계 Flow 100
그림 4.2. Terzaghi의 전단파괴모델 및 지지력계수 103
그림 4.3. Meyerhof의 전단파괴모델 및 지지력 계수 106
그림 4.4. 개량공법 적용평단면 예시 111
그림 4.5. 지반개량체 형태별 개념도 113
그림 4.6. 현장 적용성 평가를 위한 장비 구성 114
그림 4.7. 해석 적용 단면도 116
그림 4.8. 해석단면 Mesh 121
그림 4.9. 미개량지반 하중재하 해석결과 122
그림 4.10. 개량지반 하중재하 해석결과 124
그림 5.1. 현장 적용성 평가 위치 128
그림 5.2. 지반조사 위치 130
그림 5.3. 시추조사 개념도 130
그림 5.4. 표준관입시험 개념도 132
그림 5.5. 현장 적용성 평가 설계안 135
그림 5.6. 계획 시공 심도 개념도 136
그림 5.7. 현장 시공 전경 1 138
그림 5.8. 현장 시공 전경 2 139
그림 5.9. 정왕동 시험시공 현장의 지반개량공법 적용 前 평면도 142
그림 5.10. 정왕동 시험시공 현장의 지반개량공법 적용 後 평면도 143
그림 5.11. 원지반으로부터의 영향심도(z)와 영향계수(Iz)와의 관계 149
그림 5.12. 시험시공 현장 압축강도 몰드 제작 및 강도 시험 151
그림 5.13. 현장배합 압축강도 분석 152
그림 5.14. 심도별 샘플 채취 공시체 비교 153
그림 5.15. 심도별 재령 28일 압축강도 분석 154
그림 5.16. P-S 곡선분석 156
그림 5.17. logP-logS 곡선분석 156
그림 5.18. 실하중 재하 시험 전경 158
그림 5.19. 반응시간과 CO₂ 함량 관계 161