KR100787059B1 - 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법 및 이를 이용한 해조장 조성용 콘크리트 블록 - Google Patents

산업부산물을 활용한 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법 및 이를 이용한 해조장 조성용 콘크리트 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근래 연안해역에서 전개되는 주변 해양환경을 배려하지 않은 무분별한 개발, 도시하수, 공장폐수의 방류 및 산업폐기물의 무단 투기 등에 의한 해양오염과 지구환경오염에 의한 엘니뇨, 라니냐와 같은 이상기온현상의 발생 등으로 최근 급속히 훼손 및 황폐화된 연안해역의 해양생태계를 조기에 복원시키고, 최근 전력수요의 증가와 함께 석유연료의 대량소비 억제 및 원자력발전소의 부지확보 곤란 등으로 석탄화력발전소의 전력생산 의존도가 증가함에 따라 매년 그 발생량이 크게 증가하고 있는 석탄재와 매년 제철소 등의 산업현장에서 연간 약 900만톤 이상 발생되고 있는 철강슬래그를 해양생태계 복원을 위한 콘크리트용 사용재료로 유효 재활용함으로서 천연자원의 고갈방지 및 훼손된 해양생태계를 조기에 복원시키는 석탄재, 철강슬래그 등의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트(해조블록, 어소·어초블록, 소파블록)의 제조방법에 관한 것이다.
해조장 조성용 고기능 콘크리트, 해조블록, 소파블록, 어소·어초블록, 포러스콘크리트, 부순돌, 석탄재, 철강슬래그, 반응자극제, 시멘트 특수코팅 입상비료, 폴리프로필렌 단섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 실리카퓸

Description

산업부산물을 활용한 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법 및 이를 이용한 해조장 조성용 콘크리트 블록{Manufacturing Methods of High Performance Concrete for Kelp Forest Regeneration utilizing Industrial By-Products and Kelp Forest Regeneration Concrete Block by using it}
본 발명은 화력발전소와 제철소 등의 각종 산업현장에서 대량 발생되고 있는 석탄재 및 철강슬래그를 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.
최근 국내산업의 급속한 성장과 국토개발 및 균형발전계획에 수반한 사회간접자본시설의 확충, 연안 항만시설 및 해양목장조성사업의 추진 등 콘크리트 구조물의 대형화 및 다양화와 함께 고기능 건설용 콘크리트 복합체 및 이를 이용한 소재의 수요가 급신장하는 추세이다. 그러나 국내의 경우 양질의 콘크리트용 건자재 부족 및 천연골재자원의 고갈로 인하여 원자재가격의 상승과 이를 대체할 수 있는 적용기술 개발의 미흡 등으로 국내 건설업계는 일대의 위기에 봉착해 있다. 특히 화력발전소에서 연간 약 600만톤 이상 발생되고 있는 석탄재와 철강산업단지 등에서 연간 약 900만톤 이상 부산되고 있는 철강슬래그는 그 동안 대부분 단순 매립처리되고 있어 국내 천연자원의 고갈방지, 자연환경 보전, 매립지의 부족문제 해소 등을 고려했을 때 이에 대한 활용방안 창출이 시급한 실정이며, 이를 인식한 정부에서도 2004년 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한법률 제 25조 및 동법시행령 제35조의 규정에 의해 철강슬래그 및 석탄재 배출사업자의 재활용지침을 개정·고시하고 철강슬래그와 석탄재의 재활용 목표율을 2008년부터 각각 95%와 70% 설정하고 이에 대한 노력을 경주하고 있으나, 그 동안 관련 산업체 및 기업의 산업부산물 및 폐자원 활용에 대한 인식부족과 이를 유효재활용할 수 있는 연구개발 기술의 미흡 등으로 인하여 현재까지도 대부분 도로용 노체, 노상 및 매립재 등 단순재활용이 주를 이루고 있어, 친환경 및 자원순환형 사회구축을 위한 고기능 콘크리트용 사용재료 및 성능향상 요소로서의 활용 등 고부가가치의 건설용 소재로서의 활용 방안 모색이 절실한 실정이다.
한편, 우리나라는 지리적 특성상 3면이 바다로 둘러 싸여 있으며, 1982년 유엔해양법협약 및 1992년 유엔환경개발회희 『Agenda21』등의 국제 규범을 통해 연안해역에 대한 "환경적으로 건전하고 지속가능한 개발(ESSD)"을 준수해야 할 연안국으로서 해양환경에 대한 관리 및 보호의무가 지속적으로 강화되고 있는 추세에 있다. 그러나 국내 연안해역에서는 무분별한 개발과 해양환경오염 등으로 광대한 해조장이 소실되어 주변 해양생태계의 파괴 및 수산자원의 감소현상이 심화되고 있는 실정이다. 따라서 관계당국에서는 훼손된 연안해역의 생태계 복원과 어족자원의 확보를 위한 노력의 일환으로서, 2004년 해양수산부에서는 각종 해조장 조성을 위한 인공어초시설, 해중림 조성 및 기타 연안해역의 환경부하저감 시설의 총면적은 21,355ha, 소요비용은 50,161백만원에 이르며, 2011년까지 약 1조원 이상의 연안해역 생태계 복원을 위한 시설투자가 예상되고 있다. 하지만 지금까지 기존의 해양생태계 복원을 위한 해조장 조성구조물(어소·어초블록, 해조블록, 근고블록 및 소파블록 등)들은 대부분 일반콘크리트와 강재로 구성되어 있다. 일반콘크리트로 구성된 해조장 복원시설의 경우 강도 및 내구성 등의 구조적 안정성은 우수하나, 내부구조가 밀실하고 그 표면이 매끄러워 해조류 및 패류의 착상 및 서식이 곤란하며, 주로 사용 시멘트로서 보통포틀랜드시멘트를 이용하고 있어 pH가 12~13의 강알칼리성을 나타내 해양식물의 생육에 악영향을 미칠 수 있다. 그리고 강재로 이루어진 해조장 복원시설의 경우에는 형상 가공이 상대적으로 자유로우며, 대형의 복원시설 제조가 용이하다는 장점을 가지고 있으나 염분이 다량 함유되어 있는 해양환경하에서 쉽게 부식되어 해양구조물로서의 안정성을 상실하기 쉽다는 문제점들을 내포하고 있다. 따라서 기존의 해조장 조성시설의 구조적 안정성 확보는 물론 해양식물 및 해양소동물의 착생 및 서식기반의 충분한 제공을 통한 주변 해양생태계의 활성화를 도모할 수 있고, 훼손된 연안생태계를 조기에 복원시킬 수 있으며, 친환경적이면서 자원순환형 사회구축에 기여할 수 있는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조기술 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 근래 연안해역에서 전개되는 해양환경을 배려하지 않은 무분별한 개발, 각종 산업폐기물, 도시하수, 공장폐수의 무단 방류 및 투기 등 각종 오염원인과 지구환경오염에 의한 이상기온현상의 발생 등으로 훼손 및 황폐화된 연안해역의 해양생태계를 조기에 복원시키는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 해조장 조성용 블록을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 최근 전력수요의 증가 및 석탄화력발전소의 전력생산 의존도 증가에 따라 매년 그 발생량이 크게 증가하고 있는 석탄재와 매년 제철소 등의 산업현장에서 대량 부산되고 있는 철강슬래그를 해양생태계 복원을 위한 콘크리트용 고부가가치 사용재료 및 성능향성 요소로 유효 재활용함으로서 천연자원의 고갈방지 및 훼손된 해양생태계를 조기에 복원시키는 석탄재, 철강슬래그 등의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 제조방법 및 이를 이용한 해조장 조성용 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법은 우수한 해수저항성 및 화학저항성의 확보를 위하여 현재 해양콘크리트용 사용 시멘트로서 콘크리트 표준시방서에 그 이용을 권장하고 있는 혼합시멘트로서 주성분이 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 분말도가 3,000~4,300cm2/g의 고로슬래그시멘트나; 주성분이 SiO2 64~69질량%, Al2O3 25~28질량%, Fe2O3 3~5질량%, SO3 1~3질량%, CaO 0.5~2질량%, MgO 0.5~1.5질량%인 플라이애시 미분말의 함량이 5~30질량%이고, 밀도 2.5~3.3g/cm3, 분말도가 2,500cm2/g 이상의 플라이애시시멘트;를 사용하고, 굵은골재는 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~2.9%, 실적률이 52.0~66.0%인 부순돌 또는 밀도 2.25~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,220~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 48.0~62.0%인 석탄재 굵은골재를 동일 입도의 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100 Vol.% 혼입·사용하거나 철강슬래그 굵은골재로서 밀도 2.6~3.6 g/cm3, 단위용적질량 1,550~1,750kg/m3, 실적률 46.0~63.0%, 흡수율 1.5~6.0%인 것을 동일 입도의 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100 Vol.% 혼입·사용하고, 폐기물의 유효활용, 공극의 배합설계치 확보 및 콘크리트의 강도개선을 위한 충진재(Filler)로서 입도범위가 5㎛~2.5mm, 밀도 2.0~2.6g/cm3, 단위용적질량 1,150~1,380kg/m3, 흡수율 0.5~4.5%, 실적률이 45.0~58.0%인 석탄재 분말을 시멘트 질량비로 0.5~40% 혼입하여 사용하며, 석탄재의 경화촉진을 통한 재활용 비율의 증대 및 강도향상을 위하여 석탄재의 반응자극제로서 분말형태의 NaCl이나 Ca(OH)2 또는 NaOH를 시멘트에 대한 질량비로 0.03~5.5% 첨가하여 사용하며, 시멘트의 분산작용에 의한 워커빌리티의 확보, 강도 및 내구성의 증진을 위한 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하여 사용하고, 물-시멘트비를 15~45%로 하여 공극률을 전체 콘크리트 용적대비 8~40%로 형성시킨 해양생태계 복원기능을 담당하는 다공질 포러스콘크리트와, 내부 매트릭스 구조가 밀실하여 강도 및 구조적 안정성을 갖는 일반 콘크리트를 복층구성(Double Layer)하여 해양생태계의 복원성능 및 해양구조물로서의 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포러스콘크리트 제조시, 오염 및 훼손된 연안해역 생태계의 조기복원을 위하여 해양식물의 착상 및 성장에 필요한 필수 영양염을 일정기간 동안 원활히 공급해주기 위한 성능향상요소로서 질소계 요소비료, 인계 과인산석회비료 및 복합비료를 시멘트로 0.2~4.0mm의 두께로 코팅처리하여 총 입도범위가 0.7~9.0mm이고, 밀도 1.6~2.3g/cm3, 단위용적질량 1,050~1,300kg/m3, 실적률 52~62%, 흡수율 4.0~9.0%인 시멘트 특수코팅 입상비료를 시멘트에 대한 질량비로 0.02~30% 혼입·첨가하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 포러스콘크리트 제조시, 콘크리트의 취성적 성질개선 및 인성 확보를 위한 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.9~1.3g/cm3, 길이 5~25mm, 직경 35~45㎛, 인장강도 1,400~1,750MPa, 탄성계수가 35~42GPa인 폴리비닐알코올 섬유(Poly Vinyl Alcohol Fiber)를 전체 용적비로 0.2~2.5Vol.% 혼입하거나, 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103MPa인 폴리프로필렌 단섬유(Polypropylene chopped Fiber)를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.% 혼입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포러스콘크리트의 제조시, 콘크리트의 강도, 수밀성, 내구성능의 향상을 위한 혼화재로서, 밀도 2.1~2.4g/cm3, 분말도 240,000~300,000cm2/g, 주성분이 SiO2 90~94질량%, Fe2O3 2.0~4.0질량%, Al2O3 1.5~2.5질량%, CaO 0.3~1.5질량%, etc. 2.0~3.5질량%인 콘크리트용 실리카퓸을 시멘트에 대한 대체비(질량비)로 5~30% 혼입하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 일반콘크리트 제조시, 주성분이 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 분말도가 3,000~4,300cm2/g인 고로슬래그시멘트나; 밀도 3.12~3.16g/cm3, 분말도가 3,000~3,400cm2/g, 주성분이 CaO 60~65질량%, SiO2 20~25질량%, Al2O3 5~8질량%, Fe2O3 3~5질량%, MgO 2~4질량%, SO3 1.5~2.5 질량%, etc. 3~5 질량%인 보통포틀랜드시멘트;를 사용하고, 굵은골재는 입도범위가 5~40mm이며, 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,480~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~3.0%, 실적률 50~66%인 부순돌 또는 밀도 2.20~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,200~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 46~62%인 석탄재 굵은골재를 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100Vol.% 혼입하거나, 밀도 2.6~3.6g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,750kg/m3, 실적률 44~60%, 흡수율 1.5~6.0%인 철강슬래그 굵은골재를 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100Vol.% 혼입하고, 잔골재는 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.3~2.6g/cm3, 흡수율 0.5~3.0%, 단위용적질량 1,400~1,700kg/m3인 모래를 사용하고, 시멘트의 분산작용에 의한 워커빌리티의 확보, 강도 및 내구성의 증진을 위하여 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하고, 물-시멘트비는 40~55%, 잔골재율을 40~60%하여 콘크리트의 재령 28일 압축강도가 21MPa 이상이 되도록 제조되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 일반콘크리트 제조시 콘크리트의 균열저항성의 향상, 에너지 흡수능력의 증대 그리고 충격저항성을 증진시키는 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103 MPa인 폴리프로필렌 단섬유(Polypropylene chopped Fiber)를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.% 혼입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해조블록은 블록의 전체적인 형상이 육면체 구조를 이루고 상부에 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고, 하부에 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 상기 포러스콘크리트부(20)의 상단부에 다수의 철부(50)가 구비되고, 상기 포러스콘크리트부(20) 및 일반콘크리트부(30)의 측면에 다수의 철부(51)가 구비되며, 블록의 중앙부에 블록을 상하로 관통하는 통공(40)을 형성되고, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 형태의 해조장 조성용 고기능 콘크리트 소파블록은 블록의 평면형상이 가지형태의 블록연결부(80)를 가진 "H"형상을 이루고 상기 블록연결부(80) 상부에 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고, 나머지 부분은 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 블록의 중앙에 파랑의 소거를 위한 상부로 돌출된 수직돌기(70)가 형성되고, 블록연결부(80) 사이의 블록연결홈(81)에 인접한 블록의 블록연결부(80)가 삽입되어 연결되며, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도 록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 또 다른 형태의 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록은 블록의 형상이 상향으로 경사지며 내부에 어류의 산란 및 서식을 위한 어류서식공간(42)을 구비하도록 중공된 다면체를 이루고, 블록 상단에 수직으로 관통된 통공(40)과 각 측면에 다수개의 측면통공(41)이 형성되며, 블록의 각 측면일부, 블록의 각 측면 전체로부터 선택되는 어느 하나의 부분이 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고 나머지 부분은 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태의 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록은 상향으로 경사진 다면체 구조로서, 블록의 골격을 이루는 외곽 프레임(61)은 강도 및 내구성이 우수한 일반콘크리트부(30)로 구성하고 측면 3면은 사다리꼴 패널형태의 다공질 포러스콘크리트부(20)를 삽입하여 방청처리된 철재 연결고정판(91)에 연결볼트(90)를 체결하여 일체화시켜 블록의 구조적 안정성 확보 및 해양식물 및 소동물의 서식기반을 제공하며, 블록 내부는 속빈형태를 이루도록 하여 어류서식공간(42)을 확보하고 블록 상단에 수직으로 관통된 통공(40) 1개와 블록측면에 측면통공(41)을 3개소 형성시켜 어류의 이동이 가능하도록 한 것을 특징으로 한 다.
아울러, 블록상단은 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트를 제조하는 데 있어, 산업부산물 및 폐기물로서 현재 매년 그 발생량이 증가일로 있는 석탄재와 철강슬래그를 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 사용재료 및 성능향상 요소로 유효 재활용함으로서 그 동안 과포화 상태에 있는 폐기물의 매립지 부족 문제에 대한 해소, 처리비용의 절감, 천연자원의 고갈방지, 환경오염 방지 및 국가의 에너지절감 시책에 부응하는 등의 효과가 기대된다. 또한, 내부에 다량의 연속공극 및 넓은 비표면적을 형성하고 있어 해양생물의 착생 및 생식기반 제공능력이 우수하고 해양미생물의 배양능력이 탁월한 다공질의 포러스콘크리트와 상대적으로 내부구조가 밀실하여 해양콘크리트 구조물로서의 역학적 성능 및 구조적 안전성이 우수한 일반콘크리트를 합성하여 복층(Double Layer)구조를 가지는 해조장 조성용 고기능 콘크리트를 각종 오염원인 및 인류의 무분별한 해양개발에 의해 황폐화된 연안해역에 적용함으로서 훼손된 해양생계를 조기에 복원시키며, 생태계의 조기복원 성능 향상요소로서 시멘트 특수코팅 입상비료를 사용함으로서 해양식물의 성장 및 생식기반 형성에 필요한 각종 철분, 질소, 인 등의 미네랄 및 필수영양염을 일정기간동안 충분히 제공해줌으로서 주변 해양생태계의 조기 활성화와 자연적 식물연쇄 효과 에 의한 각종 어류의 위집효과가 우수하여 각종 수산자원의 확보 또한 가능한 것이다.
각종 산업현장에서 매년 그 발생량이 증가하고 있으나 대부분 폐기 및 단순 매립되고 있어 그 처리에 대한 관심이 고조되고 있으며, 유효재활용을 위한 방안 도출이 절실한 실정인 석탄재와 철강슬래그를 오염 및 훼손된 해양생태계의 복원을 위한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 사용재료 및 성능향상 요소로 대량 활용함으로서 천연자원의 고갈 방지, 주변 자연환경의 보존, 매립지 부족문제의 해소 및 부산물과 폐기물의 재활용을 통한 경제적 가치 창출효과가 우수하다.
또한 최근 연안해역에서 전개되는 간척지 조성, 항만·방조제 등의 건설개발 사업으로 부득이하게 발생되는 인근 해양생태계의 훼손과 도시생활 하수 및 공장폐수의 바다유입, 각종 산업폐기물의 무단투기 등으로 인해 급격히 오염된 해양생태계를 복원시키기 위한 소재로서 내부에 다량의 연속공극 및 넓은 비표면적을 인위적으로 형성시켜 해양식물의 착생 및 원활한 생육기반 제공, 해양 미생물의 생식조건 형성과 대사 작용으로 인한 오염물질의 정화, 극피, 연체, 절지류 등 해양소동물의 서식공간 및 은신처 제공 등 다종·다양한 해양생물의 원활한 서식기반 형성을 통한 주변 생태계의 활성화와 이를 통한 각종 수산자원의 확보가 가능한 다공질의 포러스콘크리트와 내부 매트릭스 구조가 밀실하여 강도, 수밀성, 내구성 및 구조적 안정성이 우수한 일반 콘크리트를 복층구성(Double Layer)하여 해양생태계의 복원성능 및 해양구조물로서의 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조시 사용 시멘트로서 해수저항성 및 화학저항성이 우수한 고로슬래그시멘트와 플라이애시시멘트를 사용하고, NaCl, Ca(OH)2, NaOH 등의 반응자극제를 사용하여 석탄재의 경화촉진을 통한 강도확보로 그 활용량을 극대화 시키며, 시멘트 페이스트로 특수 코팅 처리된 입상비료를 해양생태계 복원성능 향상요소로 사용하여 해양식물의 착생 후 성장에 필요한 각종 영양염을 지속적으로 일정기간 동안 공급하여 훼손된 해양생태계의 조기복원 성능이 우수함은 물론 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유(Polypropylene chopped Fiber)와 폴리비닐알코올 섬유(Poly Vinyl Alcohol Fiber), 고강도 혼화재료인 실리카퓸 그리고 고성능 유동화제와 고성능 AE감수제를 사용하여 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 강도향상, 인성증대를 통한 취성적 성질개선, 에너지 흡수능력 향상, 내구성 및 장기변형성능 등이 우수한 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조개념도이고, 도 2는 본 발명에 사용된 석탄재를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명에 사용된 철강슬래그를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명에 사용된 시멘트 특수코팅 입상비료의 제조도 및 제작과정과 완성품을 나타낸 사진이며, 도 5는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 해양생물의 부착 및 서식전경을 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의해 개발된 제품의 현장적용 설치 및 해양생태계 복원과 어류의 위집전경을 나타낸 사진이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에서 해양생태계의 복원기능을 담당하는 포러스콘크리트의 제조를 위해 다음과 같은 재료를 사용한다.
본 발명에서는 현재 해양콘크리트용 시멘트로서 콘크리트 표준시방서에서 사용을 권장하고 있으며, 콘크리트의 알칼리 용출량 저감효과가 있는 혼합시멘트인 고로슬래그시멘트 또는 플라이애시시멘트를 사용한다. 플라이애시시멘트는 화학적 주성분이 SiO2 64~69질량%, Al2O3 25~28질량%, Fe2O3 3~5질량%, SO3 1~3질량%, CaO 0.5~2질량%, MgO 0.5~1.5질량%인 플라이애시 미분말의 함량이 5~30질량%이고, 밀도 2.5~3.3g/cm3, 블레인 시험방법에 의한 분말도가 2,500cm2/g 이상인 것을 사용하고, 고로슬래그시멘트는 주요 화학성분비가 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로 슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 블레인 시험방법에 의한 분말도가 3,000~4,300cm2/g, 오토클레이브 팽창도에 의한 안정도가 0.2% 이하인 것을 사용한다.
굵은골재는 입도가 5~30mm인 부순돌이나 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재를 사용하며, 부순돌은 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~2.9%, 실적률 52.0~66.0%인 것을 사용하고, 석탄재 굵은골재는 밀도 2.25~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,220~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 48.0~62.0%인 것을 동일 입도의 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100 Vol.% 사용하며, 철강슬래그 굵은골재는 밀도 2.6~3.6g/cm3, 단위용적질량 1,550~1,750kg/m3, 실적률 46.0~63.0%, 흡수율 1.5~6.0%인 것을 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100 Vol.% 사용한다.
본 발명의 해조장 조성용 고기능 콘크리트 내부에 형성되는 공극의 배합설계치 확보 및 콘크리트의 강도개선을 위한 충진재(Filler)로서 입도범위가 5㎛~2.5mm이며, 화학적 주성분이 SiO2 48~63질량%, Al2O3 24~28질량%, Fe2O3 5~8질량%, CaO 4~7질량%, MgO 0.5~3.5질량%, Na2O 2~3질량%, K2O 0.3~2질량%, TiO2 0.5~2.5질량%이고 밀도 2.0~2.6g/cm3, 단위용적질량 1,150~1,380kg/m3, 흡수율 0.5~4.5%, 실적률이 45.0~58.0%인 석탄재 분말을 시멘트 질량비로 0.5~40% 혼입하여 사용하며, 석탄재의 경화촉진을 통한 재활용 비율의 극대화 및 강도향상을 위한 석탄재의 반응자극제로서 분말형태이고 순도가 96.5%이상인 NaCl이나 순도가 96%이상인 Ca(OH)2 또는 순도가 97%이상인 NaOH를 시멘트에 대한 질량비로 0.03~5.5% 첨가하여 사용한다.
각종 환경오염원에 의해 훼손된 연안해역의 해조장 지역을 조기에 회복시키기 위하여 해양식물의 착상 및 서식에 필요한 영양염을 원활히 공급해 줄 필요가 있다. 본 발명에서는 육상식물의 원활한 성장을 위해 시비하는 데에 착안하여 질소계, 인계 및 복합성분의 입상비료를 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 해양생태계복원 성능향상 요소로 적용하였으며, 혼합, 다짐 등의 콘크리트 제조시 입상비료의 파괴방지 및 해중에서 영양염의 지속적인 용출을 위한 용해속도 조절을 위하여 시멘트 페이스트로 입상비료의 표면을 특수코팅 처리하였다. 시멘트 특수 코팅 입상비료의 제조는 입도가 0.5~5.0mm이고 질소질이 46질량% 이상인 질소계 요소비료와 석회 28~33질량%, 인산 14~18질량%, 고토 12~16질량%, 규산 15~18질량%, 기타 고형분이 26~28질량%인 인계 과인산석회 비료 및 질소 8~18질량%, 가리 12~20질량%, 고토 2~6질량%, 붕소 0.1~0.6질량%, 기타 고형분이 60~77%인 복합비료를 도 4에 나타낸 것과 같이 팬 형태의 회전형 환형기에 투입하여 분당 60~400회의 속도로 회전시키면서 시멘트 분말과 물을 각각 분사하여 두께 조절단계를 거쳐 총 코팅 두께가 0.2~4.0mm가 되도록 한 시멘트 특수코팅 입상비료로서 입도 0.7~9.0mm, 밀도 1.6~2.3g/cm3, 단위용적질량 1,050~1,300kg/m3, 실적률 52~62%, 흡수율 4.0~9.0%인 시멘트 특수코팅 입상비료를 시멘트에 대한 질량비로 0.02~30% 혼입·첨가하여 사용한다.
해조장 조성용 고기능 콘크리트의 인성확보를 통하여 균열저항성의 향상, 에너지 흡수능력의 증대 그리고 충격저항성을 증진시키는 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.9~1.3g/cm3, 길이 5~25mm, 직경 35~45㎛, 인장강도 1,400~1,750MPa, 탄성계수가 35~42GPa인 폴리비닐알코올 섬유(Poly Vinyl Alcohol Fiber)를 전체 용적비로 0.2~2.5Vol.% 혼입·사용하거나, 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103MPa인 폴리프로필렌 단섬유(Polypropylene chopped Fiber)를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.%사용하며, 시멘트계 수화물의 포졸란반응 활성화를 통한 강도증진, 마이크로 필러(Micro Filler)효과에 의한 결합재 내부 매트릭스의 수밀성 개선, 섬유의 간극잡입 효과로 인한 섬유와 바인더의 부착력 향상 등의 효과로 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 강도, 수밀성 및 내구성의 향상을 위한 산업부산물 혼화재로서 밀도 2.1~2.4g/cm3, 분말도 240,000~300,000cm2/g이고 화학적 주성분이 SiO2 90~94질량%, Fe2O3 2.0~4.0질량%, Al2O3 1.5~2.5질량%, CaO 0.3~1.5질량%, etc. 2.0~3.5질량%인 콘크리트용 실리카퓸을 시멘트에 대한 대체비(질량비)로 5~30%혼입하여 사용한다. 또한 시멘트의 분산작용 활성화로 인한 콘크리트의 워커빌리티(Workability)향상, 감수효과로 인한 강도, 수밀성 및 내구성 증진, 미세 공기의 연행에 의한 동결융해저항성의 향상을 위한 콘크리트용 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하여 사용한다. 여기에서 고성능 유동화제는 나프탈렌 설폰산염 고축합물계로서 밀도 1.1~1.4g/cm3, pH 6~9, 암갈색의 액상으로 고형분 함량이 42~50질량%인 것을 사용하고, 고성능 AE감수제는 폴리카본산계로서 밀도 1.0~1.3g/cm3, pH 6~9, Cl-함량이 0.01%이하, 갈색의 액상으로 고형분 함량이 40~50질량%인 것을 사용한다.
본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양생태계의 복원 기능을 담당하는 다공질의 포러스콘크리트 제조를 위하여 다음과 같은 방법으로 배합을 실시한다.
해조장 조성용 고기능 콘크리트의 연안해역 생태계 복원기능에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 포러스콘크리트 내부에 형성된 다량의 연속공극이다. 따라서 본 발명에서는 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 설계목표공극률을 만족시키기 위하여 물-시멘트비를 15~45%로 하고, 굵은골재(부순돌, 석탄재 굵은골재, 철강슬래그 굵은골재)는 각 골재 단위용적질량의 80~100%를 사용하며, 적정 연속공극형성을 위한 공극량 조절, 콘크리트의 강도 향상을 충진재(Filler)로서 입도범위가 5㎛~2.5mm의 석탄재 분말을 시멘트에 대한 질량비로 0.5~40% 혼입·사용한다. 여기에서 석탄재의 경화촉진을 위한 반응자극제로서 NaCl이나 Ca(OH)2 또는 NaOH를 시멘트에 대한 질량비로 각각 0.03~5.5% 첨가하여 사용한다. 또한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 해양생태계 복원성능의 향상을 위한 소재로서 시멘트 특수코팅 입상비료를 시멘트에 대한 질량비로 0.02~30% 혼입·사용하고, 콘크리트의 취성적 성질개선을 위한 고인성 섬유신소재로서 폴리프로필렌 단섬유 또는 폴리비닐알코올 섬유를 전체 용적비로 각각 0.1~1.5 Vol.%, 0.2~2.5 Vol.% 첨가하여 사용하며, 강도개선 혼화재인 실리카퓸을 시멘트에 대한 대체비(질량비)로 5~30% 사용한다. 그리고 콘크리트의 워커빌리티, 강도 및 내구성 개선을 위한 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 첨가·사용하여 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에서 오염 및 훼손된 연안해역 생태계의 조기복원 및 활성화 기능을 담당하는 포러스콘크리트의 내부에 공극률이 전체 콘크리트 용적대비 8~40%로 형성되도록 한다.
혼합방법은 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 사용되는 재료의 균등혼합을 위하여 강제식 믹서 또는 Omni 믹서를 사용하며, 투입·혼합순서는 시멘트, 굵은골재, 석탄재분말, 실리카퓸을 믹서에 투입하여 90~120초간 1차 건비빔을 실시한 후 고인성 섬유신소재를 투입하여 30~60초간 2차 건비빔을 실시하며, 여기에 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제와 석탄재 반응자극제(NaCl, Ca(OH)2, NaOH)를 물에 희석시킨 후 믹서에 투입하여 120~180초간 Wet Mixing을 실시하여 콘크리트의 일정 유동성을 확보한 후 시멘트 특수코팅 입상비료를 믹서에 투입하여 30~60초간 혼합하는 분할투입방법으로 콘크리트의 혼합을 실시한다. 또한 공시체의 제작은 소정의 몰드에 굳지 않은 콘크리트를 1층 또는 2층으로 타설한 후 가압형 진동다짐기를 이용하여 각각의 층마다 다짐을 실시하며, 제작된 공시체의 양생은 1~2일 동안 습윤양생을 실시한 후 탈형하여 소정의 기간 동안 표준양생을 실시한다.
본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트는 각종 오염원에 의해 훼손된 해양생태계를 조기에 복원시키기 위한 해양구조물(해조블록, 어소·어초블록 및 해양생태 소파블록)에 적용되며, 주변 해양생태계의 활성화를 통한 해양환경의 복원요소로서는 다공질의 포러스콘크리트를 적용하고, 파랑, 유사에 의한 마모작용, 해중에 설치될때 작용하는 수압 그리고 각종 외부에서 작용하는 하중 및 충격에 대응하여 해양구조물로서의 안정성을 견고히 유지시키는 역할은 일반콘크리트가 담당하는 즉 다공질의 포러스콘크리트(해양생태계 복원기능)와 일반콘크리트(구조적 안정성확보)와의 복층(Double Layer) 형성구조를 이룬다.
여기에서 해조장 조성용 고기능 콘크리트에서 구조적 역할을 담당하는 일반콘크리트의 제조방법은 해양콘크리트용 시멘트로서 콘크리트 표준시방서에서 사용을 권장하고 있으며, 콘크리트의 알칼리 용출량 저감효과가 있는 고로슬래그시멘트를 사용하거나 보통포틀랜드시멘트를 사용한다. 고로슬래그시멘트는 주요 화학성분비가 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 블레인 시험방법에 의한 분말도가 3,000~4,300cm2/g, 오토클레이브 팽창도에 의한 안정도가 0.2% 이하인 것을 사용하고, 보통포틀랜드시멘트는 밀도 3.12~3.16g/cm3, 블레인시험방법에 의한 분말도가 3,000~3,400cm2/g, 오토클레이브 팽창도에 의한 안정도가 0.8% 이하이고 주요 화학적 조성비가 CaO 60~65질량%, SiO2 20~25질량%, Al2O3 5~8질량%, Fe2O3 3~5질량%, MgO 2~4질량%, SO3 1.5~2.5질량%, etc. 3~5질량%인 것을 사용한다. 굵은골재는 입도가 5~40mm인 부순돌을 사용하거나 동일 입도의 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재를 사용하며, 부순돌은 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,480~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~3.0%, 실적률 50~66%인 것을 사용하고, 석탄재 굵은골재는 밀도 2.20~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,200~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 46~62%인 것을 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100Vol.% 사용하며, 철강슬래그 굵은골재는 밀도 2.6~3.6g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,750kg/m3, 실적률 44~60%, 흡수율 1.5~6.0%인 것을 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100Vol.% 사용한다. 잔골재는 입도가 5mm이하인 모래로서 밀도 2.3~2.6g/cm3, 흡수율 0.5~3.0%, 단위용적질량 1,400~1,700kg/m3인 것을 사용한다. 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 인성확보를 통하여 균열저항성의 향상, 에너지 흡수능력의 증대 그리고 충격저항성을 증진시키는 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103MPa인 폴리프로필렌 단섬유(Polypropylene chopped Fiber)를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.% 사용한다. 콘크리트의 워커빌리티 향상을 통한 시공성능의 향상, 감수효과로 인한 강도·수밀성·내구성의 증진, 미세연행공기의 연행에 의한 동결융해저항성의 향상을 위한 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하여 사용한다. 여기에서 고성능 유동화제는 나프탈렌 설폰산염 고축합물계로서 밀도 1.1~1.4g/cm3, pH 6~9, 암갈색의 액상으로 고형분 함량이 42~50질량%인 것을 사용하고, 고성능 AE감수제는 폴리카본산계로서 밀도 1.0~1.3g/cm3, pH 6~9, Cl-함량이 0.01%이하, 갈색의 액상으로 고형분 함량이 40~50질량%인 것을 사용하며, 콘크리트의 설정 물-시멘트비는 40~55%, 잔골재율을 40~60%하여 콘크리트의 재령 28일 압축강도가 21MPa 이상인 일반콘크리트를 제조하여 사용한다.
본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 해조블록, 해양생태 소파블록, 어소·어초블록의 구성을 이하에 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 해조블록 Type A의 사시도를 나타낸 것이다.
해조블록 Type A는 해양식물의 활성화를 통한 해양림의 조성 및 인공 해양산맥 구축을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 저중심 설계의 사각 패널 형상을 이루고 있어 해조블록을 해양생태계 복원 현장에 설치시 해저바닥과의 밀착효과로 해양구조물로서의 안정성이 우수하고, 블록의 재질상 구성 을 상부의 포러스콘크리트부(20)와 하부의 일반콘크리트부(30)가 합성된 복층구조(Double Layer)로 구성됨으로서 포러스콘크리트부(20)에 의한 해양미생물, 식물, 소동물의 원활한 생식기반 제공을 통한 주변 해양생태계의 조기복원효과와 내부 매트릭스 구조가 밀실하여 강도, 수밀성, 내구성 및 장기변형성능 등이 우수한 일반콘크리트부(30)에 의해 해양구조물로서의 우수한 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 블록 상단부에 다수의 철부(50)와 블록 측면부에도 다수의 철부(51)를 복수개 형성시킴으로서 빠른 해류의 흐름속에서도 해양식물의 포자가 블록의 표면에 안정되게 착상할 수 있도록 하고, 블록의 중앙부에 상하부가 관통된 통공(40)을 구성시킴으로서 블록 설치시 해중 자유낙하에 따른 와류현상의 발생을 감소시켜 블록이 안전하게 해저바닥에 설치될 수 있도록 하며, 이러한 통공(40)은 설치 후 어류 및 해양소동물의 서식공간과 회피장소를 제공해주는 역할을 수행하게 된다. 블록의 맨 하부에는 돌출형태의 블록받침부(60)를 구비함으로서 해저바닥의 퇴적토 및 유사에 의해 블록의 침전을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 8, 9는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 해조블록 Type B-1, 2의 사시도를 나타낸 것이다.
해조블록 Type B-1, 2는 해양식물의 활성화를 통한 해양림의 조성 및 인공 해양산맥 구축을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 블록의 하부 모서리에 일정 높이의 블록받침부(60)가 형성되어 있는 4각 패널의 구조 를 이루고 있으며, 블록의 재질 구성을 블록상단부에 구비된 철부(50)를 포함한 블록의 상부 일부분 또는 상단부 철부(50)만을 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하고 블록구체(10) 또는 블록의 하단부 부분과 블록받침부(60)를 일반콘크리트부(30)로 구성시킨 Double Layer의 구조를 이루고 있어 해양생태계의 조기 활성화와 해양구조물로서의 기능 및 신뢰성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다. 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성된 블록 상단부에 구비된 철부(50)는 그 표면 및 내부에 형성된 다량의 공극 및 미세요철에 의해 해조류 및 해양미생물의 착생 및 서식이 용이하게 하는 기능을 수행하며, 블록 중앙부에 구비된 블록관통 통공(40)은 블록설치시 해수의 흐름이 자유롭도록 하여 블록의 전도를 방지하며, 블록 하부의 각 모서리에 형성된 블록받침부(60)는 해저지반의 퇴적토, 해사, 갯벌 등에 의한 블록의 침전방지 기능을 수행하며 동시에 블록받침부(60)에 의해 블록구체(10)와 지반사이에 어류서식공간(42)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 10, 11, 12는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 해양생태 소파블록 Type A-1, 2의 사시도와 설치도를 나타낸 것이다.
해양생태 소파블록 Type A-1, 2는 태풍 및 각종 악천후 등에 의한 파랑으로부터 항만, 해안인접 육상시설 및 선박접안 시설 등을 보호하기 위해 설치되는 소파 및 방파구조물의 조성과, 동시에 연안 해양생태계 및 육상생태계의 단절을 초래했던 기존 소파구조물의 단점을 해결하기 위한 친환경적인 해양생태 소파구조물의 구축을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 "H"형상의 블록구체(10)에 블록 중앙부에 소파를 목적으로 하는 수직돌기(70)가 구비된 형태를 이루고 있어 블록과 지반과의 밀착성 및 파랑의 소거능력이 우수하며, 블록의 재질상 구성은 블록구체에 형성된 4개의 돌출형 블록연결부(80)의 상단부 또는 블록연결부(80)의 상부표면에 추가 구비된 상단부 철부(50)를 해양생태계 복원성능이 우수한 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하고 이외의 블록구체를 공학적 안전성이 우수한 일반콘크리트부(30)로 구성하는 Double Layer의 구조를 이루고 있어 소파구조물로서의 구조적 안정성과 연안해역 생태계의 활성화 기능을 동시에 확보할 수 있다. 또한 블록의 설치시 블록에 네모서리에 구비된 돌출형 블록연결부(80)와 이 사이에 형성된 블록연결홈(81)이 맞물리도록 하여 인터락킹방식에 의한 블록의 설치가 가능함으로서 전체 소파구조물의 안정성이 우수하며 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)를 구비하여 다양한 해저지반에 대한 대응능력이 우수하고 블록이 해저지반에 안전하게 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 13, 14는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 해양생태 소파블록 Type B의 사시도 및 설치도를 나타낸 것이다.
해양생태 소파블록 Type B는 태풍 및 각종 악천후 등에 의한 파랑으로부터 항만, 해안인접 육상시설 및 선박접안 시설 등을 보호하기 위해 설치되는 소파 및 방파구조물의 조성과, 동시에 연안 해양생태계 및 육상생태계의 단절을 초래했던 기존 소파구조물의 단점을 해결하기 위한 친환경적인 해양생태 소파구조물의 구축을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 저중심 설계의 "H"형 블록구체(10)에 블록의 양단부에 소파용 수직돌기(70)를 각각 1개씩 총2기가 형성되어 있어 블록과 적용 지반과의 밀착성이 우수하고 소파능력이 월등하다. 또한 블록구체(10)의 네모서리에 돌충형 블록연결부(80)가 구비되어 있고 연결부 사이에 형성된 블록연결홈(81)에 돌출형 블록연결부(80)를 끼어 블록 상호간의 연결을 견고히 하는 인터락킹 방식을 채택함으로서 파랑에 대한 소파구조물로서의 우수한 안정성을 확보할 수 있다. 또한 이러한 블록상호간 연결방법은 도 14에 도시한 것과 같이 다수개의 소파블록을 설치할 경우 수직돌기(70)들이 지그재그식으로 구성되어 파도 및 파랑에 의해 작용하는 충격에너지에 대한 흡수능력은 물론 소거능력 또한 우수한 것을 특징으로 한다. 블록의 재질 구성은 블록구체(10)에 형성된 4개의 돌출형 블록연결부(80) 상단은 해양식물의 서식기반 및 해양소동물의 생육기반 제공 능력이 우수한 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하고 그 이외의 부분은 해양구조물로서의 구조적 기능을 확보할 수 있도록 일반콘크리트부(30)로 구성된 해양생태계복원 기능과 역학적 성능을 동시에 확보할 수 있는 복층구조를 이루고 있는 것을 특징으로 한다. 그리고 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)를 구비하여 다양한 해저지반에 대한 대응능력이 우수하고 블록이 해저지반에 안전하게 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 15는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 어소·어초블록 Type A의 사시도를 나타낸 것이다.
어소·어초블록 Type A는 오염 및 훼손된 연안 해역 생태계의 조기 활성화를 위하여 해조류 등의 해양식물과 각종 어류의 서식기반 제공을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 상향으로 경사진 속빈형태의 사각뿔 형상을 이루고 있어 빠른 해류의 흐름에 대한 대응능력이 우수하고, 블록의 측면 상부는 외측이 포러스콘크리트부(20)로 내측은 일반콘크리트부(30)로 구성되어 있는 복층(Double Layer)의 형태를 이루고 있어 녹조류, 홍조류, 갈조류 등 해양식물의 서식기반과 해양소동물의 생육기반 제공능력이 우수함은 물론 열악한 해양환경에 대한 적응능력 또한 우수하다. 블록의 측면하부는 각각의 사면마다 대형 측면통공(41)이 2개씩 구성되어 총 8개의 측면통공(41)과 블록 상단부 중앙에 수직으로 관통된 통공(40)이 형성되어 있어 어류의 이동이 자유롭고 속빈 블록내부에 어류서식공간(42)을 형성하고 있어 각종 어류의 서식공간, 산란장소 및 도피장소를 충분히 제공해줌으로서 어류의 위집효과가 우수하다. 또한 블록하단부에는 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)를 구비하고 있어 어소·어초블록을 해양에 설치할 경우 발생하는 낙하충격에 대한 안정성이 우수하며, 유사, 퇴적토 및 갯벌 등에 의해 블록의 파묻힘을 방지함으로서 해양생태복원을 위한 어소·어초블록 구조물로서의 우수한 기능을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 16, 17은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 어소·어초블록 Type B-1, 2의 사시도를 나타낸 것이다.
어소·어초블록 Type B-1, 2는 오염 및 훼손된 연안 해역 생태계의 조기 활성화를 위하여 해조류 등의 해양식물과 각종 어류의 서식기반 제공을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 상향으로 경사진 측면이 12면체인 다각형 구조로서 수심이 깊은 지역에 적용할 경우 발생하는 수압 및 기타 외부하중에 대한 응력분산 능력을 극대화 시키고 원형에 가까운 구조를 이룸으로써 해류의 흐름이 빠른지역에도 충분히 대응할 수 있다. 블록의 재질 구성은 측면 12면 중 6면과 상단부 표면을 해양식물 및 소동물의 생식기반을 제공하기 위하여 외측면은 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하고 내측면은 일반콘크리트부(30)로 구성된 복층구조를 형성함으로서 해양생태계의 복원 기능과 해양구조물로서의 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 수심이 깊은 해저나 극심한 해양환경하에 어소·어초블록을 적용할 경우에는 상단부 표면만을 포러스콘크리트부(20)로 구성할 수도 있도록 하여 다양한 해양환경조건에 대응할 수 있도록 한다. 또한 나머지 6면은 어소·어초블록의 구조적 안정성 확보와 수심이 깊은 곳에 설치했을 경우 예상되는 수압 또는 화학적 오염이 심각한 지역 등에 적용했을 때 블록의 공용성 및 일정 사용연한의 확보를 위하여 블록단면 전체를 일반콘크리트부(30)로 구성한 것을 특징으로 한다. 어소·어초블록의 내부는 속빈형태로서 충분한 어류서식공간(42)이 형성되어 있어 어류의 서식·산란·휴식처를 제공하며 어류의 원활한 이동을 위하여 상단부에는 수직 통공(40)을 구성하고 사면에는 상부에 대형 측면통공(41)이 3개소 하부에도 측면통공(41) 3개소를 구성한다. 이러한 통공들은 해류의 흐름에 의한 일정 와류를 형성시켜 해수 중에 공기의 연행을 원활히 촉진시킴으로서 어류 등이 서 식하기 좋은 환경을 조성하며, 블록하단부에는 블록의 운반 및 설치 시 발생되는 충격하중에 대한 안정성 확보와 해중에서 퇴적토 및 유사 등에 의해 블록이 묻히는 현상을 방지하기 위하여 블록받침부(60)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 18, 19는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 어소·어초블록 Type C-1, 2의 사시도를 나타낸 것이다.
어소·어초블록 Type C-1, 2는 오염 및 훼손된 연안 해역 생태계의 조기 활성화를 위하여 해조류 등의 해양식물과 각종 어류의 서식기반 제공을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 정 8각형의 다면체 구조를 이루고 있고 저중심 설계로 제작되어 해류의 흐름이 급한지역에 설치할 경우 이에 대한 대응능력이 우수하며 블록 내부는 속빈형태를 이루고 있어 충분한 어류서식공간(42)을 형성함으로서 어류의 서식, 산란 및 도피 장소를 제공할 수 있다. 또한 블록 상단의 대형 수직 통공(40)과 각각의 측면에 총 8개의 측면통공(41)을 동시에 구성함으로서 어류의 이동이 자유로우며, 외측면에 형성된 측면통공(41)은 안으로 경사진 원형 형태를 이루고 있어, 이와 같은 여굴에 서식하거나 도피하기를 좋아하는 문어, 오징어, 낚지와 같은 연체동물의 생육기반을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한 블록의 재질상 구성은 블록받침부(60)를 제외한 블록구체(10) 전부를 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하여 해양식물 및 소동물의 서식공간을 충분히 제공하며, 특히 해양미생물의 배양면적을 극대화하고 해류가 블록단면을 원활히 투과 될 수 있어 미생물의 대사작용 및 접촉산화법에 의한 해양 오염물질의 자정 효과가 우수하며, 열악한 해양환경에 적용할 경우에는 블록상단부는 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 구성하고 그 이외의 구체는 일반콘크리트부(30)로 구성된 합성구조를 이룸으로서 다양한 해양환경에 적용할 수 있다. 블록의 맨 하단부에는 일반콘크리트부(30)로 이루어진 블록받침부(60)를 구성함으로서 블록설치시 발생하는 충격으로부터 블록을 보호할 수 있으며, 블록받침부(60)의 높이를 일정하게 형성시켜 갯벌 및 모래로 이루어진 해저바닥에서도 블록이 묻히는 것을 방지할 수 있다.
도 20은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 어소·어초블록 Type D의 사시도를 나타낸 것이다.
어소·어초블록 Type D는 오염 및 훼손된 연안 해역 생태계의 조기 활성화를 위하여 해조류 등의 해양식물과 각종 어류의 서식기반 제공을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 어류의 위집효과를 촉진시키기 위한 환경조성을 위하여 블록상단부에 구비된 대형 수직 통공(40)과 다수개의 측면통공(41)이 형성된 속빈 형태의 상향으로 경사진 측면 6면체의 구조를 이루고 있어 블록내부에 어류서식공간(42) 및 휴식처를 제공해줌으로서 어류의 위집효과가 우수하다. 블록의 재질구성은 블록 상단부는 외측의 포러스콘크리트부(20)와 내측의 일반콘크리트부(30)가 동시에 구성되어 있는 Double Layer의 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하며, 이러한 구조는 포러스콘크리트부(20)는 해양식물의 착상 및 서식공간 제공과 해양 소동물과 해양미생물의 생육기반을 제공함으로서 블록을 여러개 설치 하여 군락을 형성할 경우 해중림의 원활한 조성을 통한 해양생태계의 복원 및 어류의 위집효과가 우수하고 내측면은 일반콘크리트부(30)로 구성함으로서 인공 해양 구조물로서의 우수한 안정성을 확보할 수 있다. 또한 블록 하부와 블록받침부(60)는 전체 단면을 일반콘크리트부(30)로 구성함으로서 블록의 현장설치시와 해중에서 발생할 수 있는 각종 외부충격에 대한 저항성을 극대화 시킨 것을 특징으로 한다.
도 21, 22는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의한 어소·어초블록 Type E-1, 2의 사시도를 나타낸 것이다.
어소·어초블록 Type E-1, 2는 오염 및 훼손된 연안 해역 생태계의 조기 활성화를 위하여 해조류 등의 해양식물과 각종 어류의 서식기반 제공을 주목적으로 한다. 도시된 바와 같이, 블록의 전체적인 형상은 해류의 흐름이 빠른 지역에 대응할 수 있도록 상향으로 경사진 육각뿔의 다면체 구조를 이루며, Type E-1은 블록의 측면 3곳은 포러스콘크리트부(20)를 설치할 수 있도록 하고, 블록상부의 대형 수직 통공(40)과 나머지 측면 3곳에는 측면통공(41)을 형성시켜 어류의 이동이 자유롭도록 하며 블록의 골격을 이루는 외곽 프레임(61)은 일반콘크리트부(30)로 구성하여 해양구조물로서의 안정성을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기에서 일반콘크리트로 구성된 블록의 외곽 프레임(61)과 포러스콘크리트부(20)의 일체화는 사전에 제작된 사다리꼴 패널형태의 포러스콘크리트부(20)를 외곽 프레임(61)에 삽입한 후 방청처리된 철재 연결고정판(91)에 연결볼트(90)를 체결하여 견고하게 고정시킨다. 또한 블록의 내부는 속빈 형태를 이루도록 하여 충분한 어류서식공간(42), 도 피처 및 휴식처를 형성함으로서 해양생태계의 활성화 및 원활한 어류의 생육기반 제공을 통하여 어류의 위집효과가 우수한 것을 특징으로 한다. Type E-2는 Type E-1과 전체적인 형상 및 어소·어초블록으로서의 특성은 동일하고, 해양식물의 서식기반을 극대화 시키기 위하여, 블록상단부에 포러스콘크리트부(20)를 추가로 구성하여 해조류 등의 착상 및 서시공간을 충분히 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양생태계의 조기복원 및 활성화 기능을 담당하는 다공질 포러스콘크리트의 품질특성을 분석하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 공극률 및 투수계수는 일본콘크리트공학협회 『포러스콘크리트의 설계·시공법 확립에 관한 연구위원회』의 공극률 및 투수계수 시험방법(안)에 준하여 측정하였으며, 다음의 식 1과 식 2에 의해 산출하였다.
Figure 112007056112455-pat00001
압축강도 시험은 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 재령 28일에서 KS F 2405『콘크리트의 압축강도 시험방법』에 준하여 측정하였으며, 휨강도는 150×150×550 mm의 보공시체를 제작하여 재령 28일에 KS F 2408『콘크리트의 휨강도 시험방법』에 준하여 평가하였다. 해양구조물로서의 안정성 평가의 일환으로 해수저항성 시험을 실시하였으며, 시험방법은 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 일반적인 표준수와 ASTM D 1141에 준한 인공해수에 180일 동안 침지한 후 압축강도를 측정하여 표준수에 침지한 경우에 비하여 인공해수에 침지한 경우의 강도손실률을 산출하여 해수저항성을 평가하였다.
[표 1] 인공해수의 화학적 조성
Figure 112007056112455-pat00002
화학적 오염이 심각한 지역에서의 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 적용성을 평가하기 위하여 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 28일 동안 양생을 실시한 후 1% 황산(H2SO4) 용액에 6개월 동안 침지시킨 후 꺼내어 공시체의 질량변화율을 산출하여 화학저항성을 평가하였으며, 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 운반, 설치 및 현장적용과정에서 발생할 수 있는 외부하중 충격에 대한 저항성 정도를 평가하기 위하여 500×500×25mm의 박층패널을 제작하여 재령 28일에서 3kg의 강구를 자유 낙하시켜 낙하회수에 따른 균열 발생정도를 측정하여 충격저항성을 평가하였다. 또한 해양식물의 착상 및 서식 등 해조류의 식생능력을 평가와 해양소동물의 생육능력을 분석하기 위하여 60×60×15cm의 패널형 성능평가용 공시체와 제품을 제작하여 28일 동안 표준양생을 실시한 후 연안해역에 침지시켜 공시체에 착상·서식하는 해양식물의 점유 면적비율과 해양소동물의 서식 개체수를 측정·분석하고 주변 자연생태계의 활성화 정도 및 어류의 위집정도를 육안 관찰하여 해양생태계 복원성능을 평가하였다.
본 발명에서는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양구조물로서의 구조적 기능 역할을 담당하는 일반콘크리트의 품질특성을 분석하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 압축강도 시험은 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 재령 28일에서 KS F 2405『콘크리트의 압축강도 시험방법』에 준하여 측정하였으며, 휨강도는 150×150×550mm의 보공시체를 제작하여 재령 28일에 KS F 2408『콘크리트의 휨강도 시험방법』에 준하여 평가하였다. 해양구조물로서의 안정성 평가의 일환으로 해수저항성 시험을 실시하였으며, 시험방법은 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 일반적인 표준수와 ASTM D 1141에 준한 인공해수에 180일 동안 침지한 후 압축강도를 측정하여 표준수에 침지한 경우에 비하여 인공해수에 침지한 경우의 강도손실률을 산출하여 해수저항성을 평가하였다. 화학적 오염이 심각한 지역에서의 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 적용성을 평가하기 위하여 φ15×30cm의 원주형 공시체를 제작하여 28일 동안 양생을 실시한 후 1% 황산(H2SO4) 용액에 6개월 동안 침지시킨 후 꺼내어 공시체의 질량변화율을 산출하여 화학저항성을 평가하였으며, 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 운반, 설치 및 현장적용과정에서 발생할 수 있는 외부하중 충격에 대한 저항성 정도를 평가하기 위하여 500×500×25mm의 박층패널을 제작하여 재령 28일에서 3kg의 강구를 자유 낙하시켜 낙하회수에 따른 균열 발생정도를 측정하여 충격저항성을 평가하였다.
[표 2] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(포러스콘크리트)의 배합 실시예 1
Figure 112007056112455-pat00003
[표 3] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(포러스콘크리트)의 배합 실시예 2
Figure 112007056112455-pat00004
[표 4] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(포러스콘크리트)의 배합 실시예 3
Figure 112007056112455-pat00005
[표 5] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(일반콘크리트)의 배합 실시예 4
Figure 112007056112455-pat00006
다음의 표 6은 배합 실시예 1, 2, 3 (표2, 표3, 표4)에 대한 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양생태계 복원기능을 담당하는 포러스콘크리트의 품질특성 측정결과를 나타낸 것이다.
[표 6] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(포러스콘크리트)의 품질특성
Figure 112007056112455-pat00007
실시예에 대한 품질특성 시험결과를 고찰하여 보면, 공극률은 동일 골재입도에서 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재의 혼입률이 증가함에 따라 실측 공극률은 다소 증가하는 경향을 나타냈으며, 골재입도가 커질수록 공극률은 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 골재종류 및 골재입도 조건에 따른 골재간의 실적률 차이에 기인한 것으로 판단된다. 또한 시멘트 특수코팅 입상비료를 혼입한 경우에는 혼입률이 증가함에 따라 공극률은 다소 감소하는 경향을 나타냈으며, 이는 입상비료를 시멘트에 대한 질량비로 첨가함에 따라 복합체 내부에 형성된 공극을 충진시켰기 때문으로 판단된다. 하지만 모든 실시예의 실측 공극률이 당초 배합설계시 목표로 했던 설계공극률과 약 2%이내의 차이만을 나타내 설계 목표공극률을 모두 만족시키는 것으로 나타냈으며, 석탄재 분말의 혼입으로 설계 목표공극률의 확보가 수월함을 확인할 수 있었다. 투수계수 시험결과는 공극률의 경우와 매우 유사한 특성을 나타내, 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재 혼입률의 증가 및 골재의 입도가 커질수록 일반적으로 투수계수 측정치도 큰 것으로 나타났으며, 이는 골재 입도의 증가에 따른 내부 공극경의 증대와 공극률의 증가에 기인한 것으로 판단된다. 또한 모든 배합 실시예에서 우수한 투수성능을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다.
압축강도 특성은 동일 골재종류에서 골재입도가 작을수록 우수한 압축강도 특성을 나타내, 골재 종류가 부순돌, 석탄재 굵은골재 또는 부순돌과 석탄재 굵은골재를 사용하고 골재입도가 5~15mm인 경우에는 16.7~19.8MPa, 15~25mm는 15.1~17.9MPa 그리고 5~30mm의 경우에는 14.5~17.4MPa의 강도를 나타냈으며, 골재 종류가 부순돌, 철강슬래그 굵은골재 또는 부순돌과 철강슬래그 굵은골재를 사용하고 골재입도가 5~15mm인 경우에는 17.3~19.8MPa, 15~25mm는 15.4~17.9MPa 그리고 5~30mm의 경우에는 14.9~17.4MPa의 압축강도 측정치를 나타냈다. 이와 같은 강도특성은 골재입도가 작을수록 일정 단위용적안에 형성되는 시멘트 페이스트로 피복된 골재의 접점수 및 접지면적이 증가되어 강도 시험을 위한 Load 재하시 외부 응력에 대한 저항능력 및 응력분산 면적이 증가되었기 때문으로 판단된다. 또한 석탄재 굵은골재 및 철강슬래그 굵은골재의 혼입에 따른 영향은 혼입률이 증가함에 따라 강도는 감소하는 경향을 나타냈으나 이러한 강도감소는 실리카퓸, 석탄재 분말 및 반응자극제를 사용함으로서 그 소요의 강도를 충분히 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 실리카퓸, 석탄재 분말 및 반응자극제를 사용한 경우 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재 혼입률 50%까지는 석탄재 굵은골재, 철강슬래그 굵은골재를 혼입하지 않은 경우에 비하여 우수한 압축강도 특성을 나타냈으며 혼입률 100%에서는 거의 유사한 강도특성을 나타냈다. 이와 같이 실리카퓸 사용에 따른 강도향상 요인은 실리카퓸 사용에 따른 바인더의 자체 강성 증대, 마이크로 필러효과에 의한 골재와 시멘트 페이스트간의 결합력 증대 그리고 시멘트와 실리카퓸의 밀도 차이에 의한 상대적인 결합재량의 증가와 석탄재 분말 및 반응자극제의 사용에 따른 바인더의 반응촉진에 따른 결합재의 강도가 향상되었기 때문으로 판단된다. 골재 종류에 따른 압축강도는 부순돌, 철강슬래그 굵은골재 그리고 석탄재 굵은골재의 순으로 강도가 우수한 것으로 나타났으며, 이는 골재의 자체특성 즉 입형의 양호정도, 골재의 경도 및 골재의 재질특성에 기인한 것으로 판단된다. 시멘트 특수코팅 입상 비료의 혼입에 따른 압축강도 특성은 입상비료 혼입률이 증가함에 따라 강도는 다소 감소하는 것으로 나타났으나, 최대 혼입률인 30%(시멘트에 대한 질량비로 첨가)에서 혼입하지 않은 경우에 비하여 약 96%의 강도 특성을 나타내 혼입에 따른 강도차이는 미소한 수준인 것으로 나타났다.
실시예에 대한 휨강도 시험결과를 고찰하여 보면, 모든 골재입도에서 석탄재 굵은골재 및 철강슬래그 굵은골재의 혼입률이 증가함에 따라 휨강도는 다소 감소하는 경향을 나타냈으나, 고인성 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유 또는 폴리비닐알코올 섬유와 실리카퓸을 혼입한 경우에는 굵은골재로서 부순돌만을 사용하고 실리카퓸 및 고인성 섬유신소재를 혼입하지 않은 경우보다 우수한 휨강도 특성을 나타내 최대 29% 정도의 강도향상 결과를 나타냈다. 이러한 원인은 고인성 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유 또는 폴리비닐알코올 섬유를 사용함으로서 콘크리트 자체의 인성증대, 균열저항성의 향상과 미세분말인 실리카퓸을 동시에 사용함으로서 섬유간극의 충진에 따른 시멘트 페이스트와 고인성 섬유의 부착력 및 결합력의 증대, 골재와 바인더의 일체성 향상 등에 기인한 것으로 판단된다. 또한 골재입도 차이에 따른 휨강도 특성은 골재입도가 작을 수록 우수한 강도특성을 나타내, 골재 종류가 부순돌, 석탄재 굵은골재 또는 부순돌과 석탄재 굵은골재를 사용하고 골재입도가 5~15mm인 경우에는 3.1~3.7MPa, 15~25mm는 2.8~3.4MPa 그리고 5~30mm의 경우에는 2.7~3.2MPa의 강도를 나타냈으며, 골재 종류가 부순돌, 철강슬래그 굵은골재 또는 부순돌과 철강슬래그 굵은골재를 사용하고 골재입도가 5~15mm인 경우에는 3.2~3.7MPa, 15~25mm는 3.0~3.4MPa 그리고 5~30mm의 경우에는 2.9~3.2MPa의 압축강 도 측정치를 나타냈다. 이와 같은 경향은 골재입도가 작을 수록 휨강도시험을 위한 하중재하시 발생 응력의 분산능력이 향상되었기 때문으로 판단된다. 시멘트 특수코팅 입상비료의 혼입에 따른 휨강도 특성은 압축강도의 경우와 같이 그 차이가 미미함을 확인할 수 있었다.
실시예의 화학저항성 및 해수저항성 시험결과를 고찰하여 보면 모든 골재입도 및 골재조건에서 실리카퓸, 석탄재 분말(반응자극제 사용) 및 고인성 섬유신소재(폴리프로필렌 단섬유, 폴리비닐알코올 섬유)를 혼입한 경우가 혼입하지 않은 경우에 비하여 우수한 화학저항성 및 해수저항성을 나타냈으며, 이러한 원인은 실리카퓸, 석탄재 분말, 반응자극제를 사용함에 따라 결합재의 반응촉진에 의한 소요강도의 조기 확보와 시멘트 페이스트의 내부 매트릭스 구조가 치밀해지고 결합재량이 상대적으로 증가되어 황산염 및 해수에 함유되어 있는 각종 화학물질의 열화작용에 대한 저항능력이 향상되고, 고인성 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유 및 폴리비닐알코올 섬유를 사용함에 따라 콘크리트 내부에 3차원 랜덤분산된 섬유신소재의 복합체 구속능력 향상으로 화학작용에 대한 저항능력이 향상된 것으로 판단된다.
실시예에 대한 충격저항성 시험결과를 분석하여 보면 모든 실시예에서 보통이상의 충격저항성을 나타냈으며, 특히 고인성 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유 및 폴리비닐알코올 섬유와 실리카퓸을 혼입한 경우가 혼입하지 않은 경우에 비하여 우수한 내충격성을 나타냈다. 이는 섬유신소재 및 실리카퓸을 혼입함에 따라 콘크리트 복합체의 자체 인성증대, 에너지 흡수능력의 향상과 섬유의 간극사이를 초미 분말인 실리카퓸이 충진함에 따라 섬유와 시멘트 페이스트의 결합력 증대, 골재와 결합재 계면사이의 부착력 향상으로 내충격시험을 위한 충격하중의 발생시 초기균열 및 파괴균열에 대한 구속능력이 향상되고 충격에너지에 대한 분산·흡수능력이 향상되었기 때문으로 판단된다. 또한 화학저항성, 해수저항성 및 충격저항성에서 시멘트 특수코팅 입상비료의 혼입에 따른 영향은 미미함을 확인할 수 있었다.
다음의 표 7은 배합 실시예 3(표4)에 대한 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양생태계 복원기능을 담당하는 포러스콘크리트의 해양식물 및 해양소동물의 착상 및 서식능력 측정결과를 나타낸 것이다.
[표 7] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(포러스콘크리트)의 해양식물 및 해양소동물의 착상 및 서식능력
Figure 112007056112455-pat00008
산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에서 해양생태계의 복원기능을 담당하는 포러스콘크리트의 해양식물 및 해양소동물의 착상 및 서식능력을 평가하기 위하여 60×60×15cm의 패널공시체를 제작하여 소정기간 동안 표준양생을 실시한 후 남해 창선도 연안의 해중에 일정기간 침지시킨 후 꺼내어 공시체 표면에 부착 및 서식하고 있는 해양식물의 피복면적을 측정하여 전체 면적에 대한 비율을 산출하여 해양식물의 서식능력을 평가하였으며, 해양소동물의 경우에는 동일 기간 동안 침지시킨 공시체의 외부 및 내부에 서식 및 생육하고 있는 소동물을 채집하여 그 개체수를 산출하여 해양소동물의 생육능력을 평가·분석하였다. 먼저 실시예에 대한 해양식물의 서식능력 분석결과를 고찰하여 보면, 모든 실시예에서 해양식물의 서식면적 비율이 최소 68% 이상의 결과치를 나타내, 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 우수한 해양생태계 활성화 능력을 확인할 수 있었다. 이는 내부 및 외부에 다량 형성된 연속공극과 넓은 비표면적으로 인하여 녹조류, 갈조류, 홍조류 등의 해양식물의 뿌리가 용이하게 착상 및 서식할 수 있는 공간을 제공해 주었기 때문으로 판단된다. 또한 시멘트 특수 코팅 입상비료의 혼입에 따른 영향은 동일 골재 종류에서 입상비료의 혼입률이 증가함에 따라 해양식물의 서식면적 비율은 증가하는 것으로 나타났으며, 입상비료를 혼입하지 않은 경우에 비하여 약 3~18%정도의 성능향상효과를 나타냈다. 이러한 경향은 시멘트 특수코팅 입상비료를 일정량 혼입함에 따라 해양식물의 착상 및 서식에 필요한 각종 영양염을 충분히 공급해 주었기 때문으로 판단된다. 사용 굵은골재의 종류에 따른 영향은 철강슬래그 굵은골재를 사용한 경우가 가장 우수한 해양식물의 서식면적비율을 나타냈으며, 부순돌과 석탄재 굵은골재를 사용한 경우에는 유사한 특성을 나타냈다. 이는 각종 제철소 및 산업현장에서 부산되는 철강슬래그에는 잔류 철분, 망간 등 해양식물의 성장에 필요한 각종 무기 영양염을 함유하고 있고 이를 사용할 경우 무기 영양염의 용출로 인하여 해양식물의 서식에 활성화에 기여한 것으로 판단되며, 특히 철강슬래그 굵은골재를 사용하고 시멘트 특수 코팅 입상비료를 동시에 사용할 경우에는 해양식물의 서식능력이 최대 24%까지 향상되는 것으로 나타나, 산업부산물 및 폐기물의 유효활용은 물론 해양생태계의 활성화에 우수한 효과를 발현하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예의 성능평가용 패널공시체에 부착 및 서식하고 있는 해양식물군을 분류하여 보면 파래, 돌가사리, 우뭇가사리 등의 녹조류 및 홍조류가 주류를 이루고 있었으며, 모자반, 지충이와 같은 갈조류의 서식분포 정도가 가장 낮은 것으로 나타났다. 이는 공시체의 적용·설치 지역의 해양식물 분포 특성 및 우리나라 연안해역의 기후 특성 차이에 기인한 것으로 판단된다.
해양소동물의 서식능력 측정결과를 고찰하여 보면, 해양식물의 경우와 마찬가지로 연체동물, 절지동물, 극피동물 등 다종다양한 해양소동물이 서식하고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 최소 50개 이상의 개체수가 해양생태계 복원을 위한 해조장 조성용 고기능 포러스콘크리트의 내부 및 외부에 부착·서식하고 있었다. 시멘트 특수코팅 입상비료의 혼입에 따른 영향은 입상비료의 혼입률이 증가함에 따라 해양소동물의 서식 개체수 또한 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 원인은 입상비료를 혼입한 경우 해양식물의 성장에 필요한 영양염을 충분히 공급하여 해양식물이 조기에 활성화 되고 주변 해양생태계를 활성화 시킴에 따라 해양소동물의 서식 에 필요한 생육기반을 원활히 제공하였기 때문으로 판단된다. 또한 골재종류에 따른 영향은 부순돌을 사용한 경우보다 철강슬래그 굵은골재 및 석탄재 굵은골재를 사용한 경우가 다소 우수한 것으로 나타났으며, 해조장 조성용 고기능 포러스콘크리트에 부착 및 서식하고 있는 해양소동물의 종류별 생육특성은 군부, 소라, 고둥, 담치와 같은 연체 동물군이 가장 많은 비중을 차지하였으며, 그 뒤로는 게 새우와 같은 절지 동물군과 성게, 거미불가사리와 같은 극피 동물군의 순으로 나타났다.
도 5는 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 해양생태계 복원성능(해양식물의 착상 및 서식능력, 해양소동물의 생육기반 제공능력) 평가용 공시체에 부착 및 서식하고 있는 해양식물 및 해양소동물의 전경을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 Prototype 제품의 해중설치 그리고 제품설치 후 해양식물 및 해양소동물의 생육기반 조성과 이를 통한 주변 해양생태계의 활성화로 어류의 위집효과를 통한 수산자원의 확보과정을 나타낸 것이다. 이를 통해 본 발명의 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 우수한 해양생태계 복원 성능과 수산자원의 확보 효과를 확인할 수가 있다.
다음의 표 8은 배합 실시예 4(표5)에 대한 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에 있어 해양구조물로서의 구조적 기능을 수행하는 일반콘크리트의 품질특성 측정결과를 나타낸 것이다.
[표 8] 해조장 조성용 고기능 콘크리트(일반콘크리트)의 품질특성
Figure 112007056112455-pat00009
산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트에서 해양구조물로서의 구조적 안정성 확보를 위해 적용되는 일반콘크리트의 실시예에 대한 품질특성 시험결과를 고찰하여 보면, 석탄재 굵은골재 및 철강슬래그 굵은골재의 혼입률이 증가함에 따라 압축강도는 다소 감소하는 것으로 나타났으나, 부순돌과 석탄재 굵은골재를 사용한 경우에는 25.4~29.7MPa, 부순돌과 철강슬래그 굵은골재를 사용한 경우에는 26.6~29.7MPa의 압축강도 측정치를 나타내 모든 실시예의 골재 조건에서 우수한 강도특성을 나타냈다. 휨강도 실험결과를 고찰하여 보면 부순돌과 석탄재 굵은골재를 사용한 경우에는 3.9~4.1MPa, 부순돌과 철강슬래그 굵은골재를 사용한 경우에는 4.0~4.3MPa의 휨강도 특성을 나타냈으며, 석탄재 굵은골재 또는 철강슬래그 굵은골재와 고인성 섬유신소재인 폴리프로필렌 단섬유를 사용한 경우에는 석탄재 및 철강슬래그 굵은골재 혼입률 50%까지는 부순돌만을 사용한 경우에 비하여 우수 한 강도특성을 나타냈으며, 혼입률 100%에서는 부순돌만을 사용한 경우와 유사한 휨강도 특성을 나타냈다. 이는 섬유를 혼입함에 따라 콘크리트 내부 매트릭스에 폴리프로필렌 단섬유가 균등분산되어 콘크리트의 자체 인성을 증대시켰기 때문으로 판단된다. 실시예의 화학저항성, 충격저항성 및 해수저항성 등의 내구성능 시험결과를 고찰하여 보면 골재 조건에 관계없이 모든 실시예에서 우수한 내구성능을 나타냈으며, 이러한 원인은 해조장 조성용 고기능 일반콘크리트의 경우 내부 구조가 밀실하여 인공해수 및 황산염 등에 의한 열화에 대한 저항능력이 우수하고, 고인성의 섬유신소재인 폴리프로필렌 섬유를 혼입함에 따라 각종 화학물질이 콘크리트를 열화시킬 때 발생하는 팽창압에 대한 구속·제어 능력의 증진과 외부 충격에너지에 의해 발생하는 균열에 대한 저항능력과 응력분산력이 향상되었기 때문으로 판단된다.
이상으로 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 물리·역학적 특성분석, 내구성능 분석 및 해양생태계 활성화 성능을 종합하여 보면, 화력발전소 및 제철소 등의 각종 산업현장에서 다량 발생되고 있는 석탄재 및 철강슬래그를 훼손된 연안해역의 해양생태계 복원을 위한 고기능 콘크리트용 사용재료로서의 유효활용성을 확인할 수 있었으며, 내부에 다량의 연속공극 및 넓은 비표면적을 형성하고 있는 포러스콘크리트와 내부 구조가 밀실한 일반콘크리트와의 복층구조를 갖는 해조장 조성용 고기능 콘크리트를 연안해역 생태계 복원을 위한 건재로 적용할 경우 해양구조물로서의 신뢰성 확보는 물론 매우 우수한 해양생물의 착상 및 서 식능력을 나타내 훼손된 연안해역 자연생태계의 조기 복원 및 활성화를 위한 기반재로서의 적용성을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조개념도.
도 2는 본 발명에 사용된 석탄재를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명에 사용된 철강슬래그를 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에 사용된 시멘트 특수코팅 입상비료의 제조도 및 제작과정과 완성품을 나타낸 사진.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 해양생물의 부착 및 서식전경을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 해조장 조성용 고기능 콘크리트의 제조방법에 의해 개발된 제품의 현장적용 설치 및 해양생태계 복원과 어류의 위집전경을 나타낸 사진.
도 7은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해조블록 Type A의 사시도.
도 8은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해조블록 Type B-1의 사시도.
도 9는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해조블록 Type B-2의 사시도.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소파블록 Type A-1의 사시도.
도 11은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소 파블록 Type A-2의 사시도.
도 12는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소파블록 Type A의 설치상태를 나타낸 사시도.
도 13은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소파블록 Type B의 사시도.
도 14는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소파블록 Type B의 설치상태를 나타낸 사시도.
도 15는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type A의 사시도.
도 16은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type B-1의 사시도.
도 17은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type B-2의 사시도.
도 18은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type C-1의 사시도.
도 19는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type C-2의 사시도.
도 20은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type D의 사시도.
도 21은 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초 블록 Type E-1의 사시도.
도 22는 본 발명에 의해 제조된 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록 Type E-2의 사시도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 블록구체 20 : 포러스콘크리트부
30 : 일반콘크리트부 40 : 통 공
41 : 측면통공 42 : 어류서식공간
50 : 철부(상단부) 51 : 철부(측면부)
60 : 블록받침부 61 : 외곽프레임
70 : 수직돌기 80 : 블록연결부(돌출형)
81 : 블록연결홈 90 : 연결볼트
91 : 연결고정판
100, 110, 111 : 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해조블록
200, 201, 202, 210, 211 : 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 해양생태 소파블록
300, 310, 311, 320, 321, 330, 340, 341 : 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 고기능 콘크리트 어소·어초블록

Claims (11)

  1. 해양콘크리트용 혼합시멘트로서 주성분이 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 분말도가 3,000~4,300cm2/g의 고로슬래그시멘트나; 주성분이 SiO2 64~69질량%, Al2O3 25~28질량%, Fe2O3 3~5질량%, SO3 1~3질량%, CaO 0.5~2질량%, MgO 0.5~1.5질량%인 플라이애시 미분말의 함량이 5~30질량%이고, 밀도 2.5~3.3g/cm3, 분말도가 2,500cm2/g 이상의 플라이애시시멘트;를 사용하고
    굵은골재는 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~2.9%, 실적률이 52.0~66.0%인 부순돌 또는 밀도 2.25~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,220~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 48.0~62.0%인 석탄재 굵은골재를 동일 입도의 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100 Vol.% 혼입·사용하거나 철강슬래그 굵은골재로서 밀도 2.6~3.6 g/cm3, 단위용적질량 1,550~1,750kg/m3, 실적률 46.0~63.0%, 흡수율 1.5~6.0%인 것을 동일 입도의 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100 Vol.% 혼입·사용하고,
    폐기물의 유효활용, 공극의 배합설계치 확보 및 콘크리트의 강도개선을 위한 충진재(Filler)로서 입도범위가 5㎛~2.5mm, 밀도 2.0~2.6g/cm3, 단위용적질량 1,150~1,380kg/m3, 흡수율 0.5~4.5%, 실적률이 45.0~58.0%인 석탄재 분말을 시멘트 질량비로 0.5~40% 혼입하여 사용하며, 석탄재의 경화촉진을 통한 재활용 비율의 증대 및 강도향상을 위하여 석탄재의 반응자극제로서 분말형태의 NaCl이나 Ca(OH)2 또는 NaOH를 시멘트에 대한 질량비로 0.03~5.5% 첨가하여 사용하며,
    시멘트의 분산작용에 의한 워커빌리티의 확보, 강도 및 내구성의 증진을 위한 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하여 사용하고, 물-시멘트비를 15~45%로 하여 공극률을 전체 콘크리트 용적대비 8~40%로 형성시킨 것을 특징으로 하며 해양생태계 복원기능을 담당하는 다공질 포러스콘크리트와,
    내부 매트릭스 구조가 밀실하여 강도 및 구조적 안정성을 갖는 일반 콘크리트를 복층구성(Double Layer)하여 해양생태계의 복원성능 및 해양구조물로서의 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 산업부산물을 활용한 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포러스콘크리트 제조시, 오염 및 훼손된 연안해역 생태계의 조기복원을 위하여 해양식물의 착상 및 성장에 필요한 필수 영양염을 일정기간 동안 원활히 공급해주기 위한 성능향상요소로서 질소계 요소비료, 인계 과인산석회비료 및 복합비료를 시멘트로 0.2~4.0mm의 두께로 코팅처리하여 총 입도범위가 0.7~9.0mm이고, 밀도 1.6~2.3g/cm3, 단위용적질량 1,050~1,300kg/m3, 실적률 52~62%, 흡수율 4.0~9.0%인 시멘트 다층코팅 입상비료를 시멘트에 대한 질량비로 0.02~30% 혼입·첨가하는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포러스콘크리트 제조시, 콘크리트의 취성적 성질개선 및 인성확보를 위한 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.9~1.3g/cm3, 길이 5~25mm, 직경 35~45㎛, 인장강도 1,400~1,750MPa, 탄성계수가 35~42GPa인 폴리비닐알코올 섬유를 전체 용적비로 0.2~2.5Vol.% 혼입하거나, 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103MPa인 폴리프로필렌 단섬유를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.% 혼입하는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포러스콘크리트의 제조시, 콘크리트의 강도, 수밀성, 내구성능의 향상을 위한 혼화재로서, 밀도 2.1~2.4g/cm3, 분말도 240,000~300,000cm2/g, 주성분이 SiO2 90~94질량%, Fe2O3 2.0~4.0질량%, Al2O3 1.5~2.5질량%, CaO 0.3~1.5질량%, etc. 2.0~3.5질량%인 콘크리트용 실리카퓸을 시멘트에 대한 대체비(질량비)로 5~30% 혼입하는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 일반콘크리트 제조시,
    주성분이 CaO 40~45질량%, SiO2 34~36질량%, Al2O3 15~17질량%, MgO 5~8질량%, Fe2O3 0.5~2질량%, SO3 0.1~1질량%인 고로슬래그 미분말의 함량이 5~60질량%이고, 밀도 2.9~3.2g/cm3, 분말도가 3,000~4,300cm2/g인 고로슬래그시멘트나; 밀도 3.12~3.16g/cm3, 분말도가 3,000~3,400cm2/g, 주성분이 CaO 60~65질량%, SiO2 20~25질량%, Al2O3 5~8질량%, Fe2O3 3~5질량%, MgO 2~4질량%, SO3 1.5~2.5 질량%, etc. 3~5 질량%인 보통포틀랜드시멘트;를 사용하고,
    굵은골재는 입도범위가 5~40mm이며, 밀도 2.45~2.92g/cm3, 단위용적질량 1,480~1,800 kg/m3, 흡수율 0.3~3.0%, 실적률 50~66%인 부순돌 또는 밀도 2.20~2.70g/cm3, 단위용적질량 1,200~1,650kg/m3, 흡수율 1.0~4.0%, 실적률 46~62%인 석탄재 굵은골재를 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 3~100Vol.% 혼입하거나, 밀도 2.6~3.6g/cm3, 단위용적질량 1,500~1,750kg/m3, 실적률 44~60%, 흡수율 1.5~6.0%인 철강슬래그 굵은골재를 부순돌에 대한 대체비(용적비)로 0.5~100Vol.% 혼입하고,
    잔골재는 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.3~2.6g/cm3, 흡수율 0.5~3.0%, 단위용적질량 1,400~1,700kg/m3인 모래를 사용하고,
    시멘트의 분산작용에 의한 워커빌리티의 확보, 강도 및 내구성의 증진을 위하여 혼화제로서 고성능 유동화제 또는 고성능 AE감수제를 시멘트에 대한 질량비로 0.2~2.0% 혼입·첨가하고, 물-시멘트비는 40~55%, 잔골재율을 40~60%하여 콘크리트의 재령 28일 압축강도가 21MPa 이상이 되도록 제조되는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 일반콘크리트 제조시 콘크리트의 균열저항성의 향상, 에너지 흡수능력의 증대 그리고 충격저항성을 증진시키는 고인성 섬유신소재로서 밀도 0.85~1.1g/cm3, 길이 3~50mm, 직경 100~600×10-3mm, 인장강도 260~710MPa, 탄성계수가 3.3~4.1×103 MPa인 폴리프로필렌 단섬유를 전체 용적비로 0.1~1.5Vol.% 혼입하는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트의 제조방법.
  7. 블록의 전체적인 형상이 육면체 구조를 이루고 상부에 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고, 하부에 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 상기 포러스콘크리트부(20)의 상단부에 다수의 철부(50)가 구비되고, 상기 포러스콘크리트부(20) 및 일반콘크리트부(30)의 측면에 다수의 철부(51)가 구비되며, 블록의 중앙부에 블록을 상하로 관통하는 통공(40)을 형성되고, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트 해조블록.
  8. 블록의 평면형상이 가지형태의 블록연결부(80)를 가진 "H"형상을 이루고 상기 블록연결부(80) 상부에 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고, 나머지 부분은 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 블록의 중앙에 파랑의 소거를 위한 상부로 돌출된 수직돌기(70)가 형성되고, 블록연결부(80) 사이의 블록연결홈(81)에 인접한 블록의 블록연결부(80)가 삽입되어 연결되며, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트 소파블록.
  9. 블록의 형상이 상향으로 경사지며 내부에 어류의 산란 및 서식을 위한 어류서식공간(42)을 구비하도록 중공된 다면체를 이루고, 블록 상단에 수직으로 관통된 통공(40)과 각 측면에 다수개의 측면통공(41)이 형성되며, 블록의 각 측면일부, 블록의 각 측면 전체로부터 선택되는 어느 하나의 부분이 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성되고 나머지 부분은 제 5 항 또는 제 6 항에 의해 제조된 일반콘크리트부(30)로 형성되어 복층(Double Layer)구조를 이루며, 블록설치시 해류의 빠짐이 용이하고 블록이 안전하게 해저지반에 설치되도록 블록하단에 일반콘크리트부(30)로 구성된 블록받침부(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트 어소·어초블록.
  10. 상향으로 경사진 다면체 구조로서, 블록의 골격을 이루는 외곽 프레임(61)은 강도 및 내구성이 우수한 일반콘크리트부(30)로 구성하고 측면 3면은 사다리꼴 패널형태의 다공질 포러스콘크리트부(20)를 삽입하여 방청처리된 철재 연결고정판(91)에 연결볼트(90)를 체결하여 일체화시켜 블록의 구조적 안정성 확보 및 해양식물 및 소동물의 서식기반을 제공하며, 블록 내부는 속빈형태를 이루도록 하여 어류서식공간(42)을 확보하고 블록 상단에 수직으로 관통된 통공(40) 1개와 블록측면에 측면통공(41)을 3개소 형성시켜 어류의 이동이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트 어소·어초블록.
  11. 제10항에 있어서,
    블록상단은 제 1 항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 의해 제조된 다공질의 포러스콘크리트부(20)로 형성된 것을 특징으로 하는 해조장 조성용 콘크리트 어소·어초블록.
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