KR101952817B1 - 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물 - Google Patents

중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물은, 시멘트, 골재 및 물에 탄소재료를 첨가하여, 이에 의해 제조된 콘크리트 구조물로 입사하는 중성자의 에너지를 낮추어서 상기 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높이는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.

Description

중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물{CONCRETE COMPOSITE FOR IMPROVING NEUTRON SHIELDING ABILITY}
본 발명은 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높여 콘크리트 구조물의 중성자 차폐성능을 향상시킬 수 있는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
최근, 원자력 산업의 발전에 따라, 각종 원자력 시설, 예를 들어 원자력발전소, 원자력 폐기물 저장시설 등이 각지에 건설되고 있다. 이때, 각종 원자력 시설 등에서는 인체가 받는 방사선의 양을 최대한 저감하고, 또한 방사선에 의해 구조재료나 기기재료가 손상되지 않도록 해야 한다. 이에 따라, 최근에는 방사선을 확실하게 차폐할 수 있는 방사선 차폐체의 개발이 행해지고 있다.
한편, 방사선은 알파선(α), 베타선(β), 감마선(γ) 및 중성자선으로 구분된다. 알파선과 베타선은 투과력이 약해 두께가 콘크리트 또는 두께가 얇은 일반적인 물질로도 차폐가 가능하다. 또한, 베타선과 감마선은 전자에 의해 감속 및 차폐가 이루어지므로 납(lead)와 같은 금속에 의해 쉽게 차폐되고, 일정 두께 이상의 콘크리트로도 차폐가 이루어진다.
그러나, 납을 차폐체로 사용할 경우, 납의 무게가 상당하기 때문에 운반하는 것이 번거로우며, 콘크리트 구조물을 다양한 모양으로 제품화할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 중성자의 경우에는 에너지가 높고 강한 투과력을 가지기 때문에 다른 물질과 충돌하면 감마선을 발생시켜 원자력 시설 등의 각종 재료를 손상시킬 수 있다. 이에 따라, 중성자 및 감마선을 안전하고 확실하게 차폐하는 것이 필요하다.
종래에는 콘크리트를 이용하여 중성자를 차폐하였으나, 중성자를 차폐하기 위해서는 콘크리트 차폐벽의 두께가 매우 두꺼워야 하기 때문에 용적에 제한이 있는 원자력 시설 등에서는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 10-2014-0070639호 (발명의 명칭: 방사선 차폐 구조물, 공개일: 2014.06.10.)가 있다.
본 발명의 목적은 탄소재료가 첨가된 콘크리트로 제조된 콘크리트 구조물에 입사되는 중성자의 에너지를 낮춤으로써 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높일 수 있는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 시멘트, 골재 및 물에 탄소재료를 첨가하여, 이에 의해 제조된 콘크리트 구조물로 입사하는 중성자의 에너지를 낮추어서 상기 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높이는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.
상기 탄소재료는 분말 형태의 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)로 제공될 수 있다.
상기 탄소재료는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 1.5 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 탄소재료는 상기 물에서 원활히 분산되도록 플라즈마(plasma) 처리된 후에 첨가될 수 있다.
상기 탄소재료는 상기 플라즈마 처리에 의해 그 탄소 표면에 수산화라디칼(-OH)이 결합되어 친수성이 부여될 수 있다.
상기 콘크리트 조성물은 상기 탄소재료가 상기 물에서 원활히 분산되도록 고성능 유동화제(AD)를 더 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 조성물은 상기 탄소재료의 첨가에 따른 단위수량 증가를 완화하기 위해 고로슬래그 미분말(Blast furnace Slag; BS)을 더 포함하고, 상기 탄소재료는 상기 시멘트와 상기 고로슬래그 미분말 전체 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 1.5 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 콘크리트 조성물은 상기 고로슬래그 미분말 대신에 플라이애시(Fly Ash; FA)를 포함하거나, 상기 고로슬래그 미분말과 함께 플라이애시를 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 조성물은 붕소 함유 골재를 더 포함하고, 상기 붕소 함유 골재는 콜레마나이트(colemanite), 페로보론(ferroboron) 및 방해석(calcite) 중 적어도 하나로 제공될 수 있다.
상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement; OPC) 이고, 상기 골재는 잔골재와 굵은골재를 포함하며, 상기 콘크리트 조성물은 상기 포틀랜드 시멘트 320 ~ 380 kg/m3, 상기 물 160 ~ 190 kg/m3, 상기 탄소나노튜브 2.0 ~ 8.0 kg/m3, 상기 잔골재 830 ~ 900 kg/m3, 상기 굵은골재 860 ~ 935 kg/m3및 고성능 유동화제 2.0 ~ 5.0 kg/m3로 배합될 수 있다.
본 발명의 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물은, 콘크리트 제조시 탄소재료를 첨가하고, 탄소재료가 첨가된 콘크리트에 의해 제조된 콘크리트 구조물로 입사되는 중성자의 에너지를 낮춤으로써 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높일 수 있고, 이에 따라 콘크리트 구조물의 중성자 차폐성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물은 탄소재료를 사용하더라도 시멘트 제조시 필요한 단위수량이 많이 필요하지 않으므로 콘크리트 구조물에 해당되는 요구 강도를 만족시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물(이하 '콘크리트 조성물'이라 함)을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트, 골재 및 물에 탄소재료를 첨가하여, 이에 의해 제조된 콘크리트 구조물로 입사하는 중성자의 에너지를 낮추어서 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement ; OPC) 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트, 골재, 물및 탄소재료로 배합된다. 참고로, 골재는 모래와 같은 잔골재와 자갈과 같은 굵은골재를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 포틀랜드 시멘트 320 ~ 380 kg/m3, 상기 물 160 ~ 190 kg/m3, 상기 탄소나노튜브(탄소재료) 2.0 ~ 8.0 kg/m3, 상기 잔골재 830 ~ 900 kg/m3, 상기 굵은골재 860 ~ 935 kg/m3로 배합되는 것이 바람직하다. 이때, 물과 시멘트의 배합비는 45 ~ 55 % 인 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 고성능 유동화제(AD)를 더 포함할 수 있다. 고성능 유동화제는 콘크리트의 경화 전후의 성질을 개량하기 위한 목적으로 사용되는 것으로, 탄소재료가 물과 잘 섞이도록 한다. 이때, 고성능 유동화제는 위의 콘크리트 조성물의 배합비에 있어서 2.0 ~ 5.0 kg/m3 로 첨가되는 것이 바람직하다.
한편, 기본적으로 시멘트, 골재 및 물이 배합된 콘크리트에는 수소 및 다양한 원소들이 포함되어 있다. 이러한 수소 및 다양한 원소들은 중성자의 에너지가 낮을 수록 중성자 흡수율이 높아진다. 상기한 같은 배합에 의해 제조된 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높이기 위해서 탄소재료를 첨가한다.
한편, 탄소재료는 분말 형태의 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)로 제공된다. 다시 말해서, 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 그래핀과 같은 탄소나노물질이나 혹은 탄소섬유와 같은 일반 탄소를 밀링 가공(milling)을 통해 분말 형태로 만들어 콘크리트에 첨가한다. 탄소재료가 콘크리트에 첨가된 콘크리트로 제조된 콘크리트 구조물은 강도와 탄성이 부여된다.
여기서, 상술한 바와 같이 탄소재료를 분말 형태로 가공하는 것은 탄소재료가 물에 고르게 퍼지게 하기 위한 것이다. 그러나, 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 그래핀 및 탄소섬유와 같은 탄소재료들은 분말 형태로 가공되더라도 물에 잘 분산되지 않는 특성이 있다. 이에 따라 탄소재료를 별도의 다양한 방법 또는 처리를 통해 탄소재료의 친수성 즉, 물에서의 탄소재료의 분산력을 부여하여야 한다.
위와 같이 탄소재료에 친수성을 부여하기 위한 하나의 방법으로, 분말 형태의 탄소재료에 초음파 처리를 실시하여 분말 형태의 탄소재료가 물과 잘 섞이도록 할 수 있다.
또한, 탄소재료에 친수성을 부여하기 위한 다른 방법으로, 탄소재료에 대해 플라즈마(plasma) 처리를 할 수 있다. 이때, 탄소재료는 플라즈마 처리에 의해 그 탄소 표면에 다른 물질과 반응하려는 성질을 가지는 수산화라디칼(-OH)이 결합되는데, 표면에 수산화라디칼이 결합된 탄소재료는 친수성이 부여되어 물에 잘 분산되게 된다. 여기서, 탄소재료에 대한 플라즈마 처리는 반도체 공정에서 많이 사용되는 챔버 방식 보다는 대기압 분사 방식이 더 바람직하다.
참고로, 상기에서는 탄소재료가 분말 형태로 콘크리트에 첨가되는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 고분자 물질이나 탄소 성형물을 콘크리트 또는 콘크리트 구조물 내부에 덧대는 형태로 사용할 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 탄소나노튜브로 제공되는 탄소재료는 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.5 ~ 1.5 중량부(더 바람직하게는 0.7 ~ 1.5 중량부)로 첨가되는 것이 바람직하다. 예컨대, 시멘트가 350 kg/m3 일 경우 대략 1.75 ~ 4.6 kg/m3 의 탄소나노튜브가 첨가된다.
참고로, 탄소재료의 첨가량이 시멘트 100 중량부에 대하여 1.5 중량부를 초과할 경우에는 콘크리트의 압축 강도가 매우 낮아지므로, 콘크리트로 사용하는데 어려움이 따를 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 탄소재료의 첨가량에 따라 물의 양, 즉 단위수량이 증가된다. 구체적으로, 상기한 바와 같이 콘크리트에 첨가되는 탄소재료는 시멘트 100 중량부 대비 대략 1% 정도 밖에 되지 않는다. 그러나, 탄소재료가 시멘트 대비 적은 양이 첨가되더라도 탄소재료의 부피는 증가하게 되어 콘크리트의 유동성(slump)이 저하된다. 여기서, 일반적으로 콘크리트에 요구되는 유동성(slump)를 맞추기 위해서는 물의 양 즉, 단위수량을 높여야 하는데, 단위수량이 증가되면 콘크리트 구조물 자체의 압축 강도가 낮아질 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 탄소재료의 첨가에 따른 단위수량의 증가를 완화하기 위해 고로슬래그 미분말(Blast furnace slag; BS)를 더 포함할 수 있다. 고로슬래그 미분말은 잠재수경성 물질로, 물과 접촉하게 되면 수화반응이 빠르지 않아 유동성이 우수하고 장기강도 등이 개선된다. 참고로, 고로슬래그 미분말을 제철소 부산물로 이용할 경우 시멘트에 비하여 이산화탄소 발생량이 현저하게 감소하므로 친환경적일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물에서 탄소나노튜브로 제공되는 탄소재료는 시멘트와 고로슬래그 미분말 전체 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 1.5 중량부(더 바람직하게는 0.7 ~ 1.5 중량부)로 첨가되는 것이 바람직하다. 예컨대, 시멘트와 고로슬래그 미분말 전체가 350 kg/m3 일 경우 대략 1.75 ~ 4.6 kg/m3 의 탄소나노튜브가 첨가된다.
한편, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 고로슬래그 미분말 대신에 콘크리트의 유동성을 증가시키는 물질 인 플라이애시(Fly Ash; FA)를 포함하거나, 고로슬래그 미분말과 함께 플라이애시를 포함할 수도 있다. 즉, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시를 탄소재료가 첨가된 콘크리트의 첨가함으로써, 콘크리트의 배합시 사용되는 단위수량을 감소시키면서 콘크리트의 유동성은 증가시키고 압축강도도 유지할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 실험개요
표 1은 탄소나노튜브가 첨가된 콘크리트로 제조된 콘크리트 구조물의 중성자 차폐성능을 알아보기 위하여 콘크리트 조성물의 배합비를 나타낸 것이다.
여기서, 물(W) : 175 kg/m3, 시멘트(C) : 350 kg/m3, 잔골재(S) : 878 kg/m3, 굵은골재(G) : 901 kg/m3, 고성능 유동화제(AD) : 2.10 kg/m3로 설정하였다. 또한, 굵은골재 최대지수는 25mm인 것으로 사용하였으며, 물-시멘트비(W/C)는 50%로 설정하였고, 잔골재율(S/a)은 50%로 설정하였다. 또한, 탄소나노튜브(CNT)는 0 ~ 3.5 kg/m3로 설정하였다.
다시 말해서, 탄소나노튜브(CNT)는 시멘트(C) 100 중량부에 대해 0%(비교예 1, 2), 0.75%(실시예 1-1, 2-1), 1.0%(실시예 1-2, 2-2)의 3개의 수준으로 사용하였다. 그에 따른 실험실에서 중성자 차폐율, 단위수량, 유동성(slump) 측정 및 공기량(Air)을 측정하였으며, 콘크리트 구조물의 압축강도확인을 위해 재령시간 3일, 7일, 28일의 강도를 측정하였다.
굵은골재
최대지수
(mm)		 물-시멘트 비
(%)		 잔골재율
S/a
(%)		 단위량 (kg/m3)
W C CNT S G AD
25 50 50 175 350 0-3.5 878 901 2.10
2. 실험결과 및 분석
표 2는 실시예 표 1의 배합비로 배합한 콘크리트의 탄소나노튜브(CNT) 첨가량에 따른 중성자 차폐율, 단위수량, 유동성, 공기량 및 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 참고로, 실시예 1-1 에서 CNT 의 양은 2.6 kg/m3즉, 시멘트(C) 100 중량부에 대해서 0.75 중량부를 포함하고, 실시예 1-2 에서, 탄소나노튜브(CNT)의 양은 3.5 kg/m3 즉, 시멘트(C) 100 중량부에 대해서 1.0 중량부를 포함한다.
비고 CNT
(시멘트
치환%)		 중성자차폐율
(%)		 보통
포틀랜드 시멘트(%)		 단위
수량
(kg/m3)		 Slump
(kg/m3)		 Air
(kg/m3)		 압축강도(kgf/cm2)
3일 7일 28일
비교예
1		 0 66.5 100 200 4.9 25.7 34.0 47.1
실시예
1-1		 0.75 68.0 100 5.0 180 5.8 21.9 27.8 38.8
실시예
1-2		 1.0 69.0 100 7.0 180 5.2 15.2 20.1 32.9
표 2를 참조하면, 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 증가할 수록 중성자 차폐율이 향상되는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 0% 인 비교예 1에 비하여 각각 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 0.75% 및 1.0% 로 증가된 실시예 1-1 및 실시예 1-2 에서의 중성자 차폐율이 각각 68.0%, 69.0% 로 향상된 것으로 측정되었다.
또한, 탄소나노튜브(CNT)이 첨가됨에 따라 단위수량이 증가되는 것을 알 수 있다. 그러나, 통상적으로 원자력 발전소, 원자력폐기물 저장시설의 콘크리트 구조물에 요구되는 규격 압축강도는 24 kgf/cm2 이상을 만족하면 되는데, 실시예 1-1과 실시예 1-2 모두 압축강도가 24 kgf/cm2 이상으로 측정되었다. 참고로, 탄소나노튜브가 첨가되지 않은 비교예 1에 대비 실시예 1-1 및 실시예 1-2에서 압축강도가 줄어들기는 하지만, 실시예 1-1 및 실시예 1-2 모두 규격 압축강도를 만족하는 것을 알 수 있다.
즉, 콘크리트 조성물에서 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 증가할수록 압축강도가 줄어들고 단위수량이 증가하기는 하지만, 중성자 차폐율이 증가되는 것을 알 수 있다.
표 3은 실시예 표 1의 배합비를 가지는 콘크리트 조성물에서 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량에 따른 중성자 차폐율, 단위수량, 유동성, 공기량 및 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 이때, 탄소나노튜브(CNT)가 첨가된 콘크리트에 사용되는 단위수량을 감소시키기 위해서 고로슬래그 미분말(BS)을 첨가하였다.
참고로, 실시예 2-1 에서 탄소나노튜브(CNT) 의 양은 2.6 kg/m3 즉, 시멘트(C)와 고로슬래그 미분말(BS) 전체 100 중량부에 대해서 0.75 중량부를 포함하고, 실시예 1-2 에서, 탄소나노튜브(CNT)의 양은 3.5 kg/m3 즉, 시멘트(C)와 슬래그 미분말(BS) 전체 100 중량부에 대해서 1.0 중량부를 포함한다. 또한, 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 고로슬래그 미분말(BS)는 60 : 40 % 의 일반적인 비율로 배합된다.
비고 CNT
(시멘트
치환%)		 중성자차폐율
(%)		 보통
포틀랜드 시멘트
(%)		 고로 슬래그
미분말
(%)		 단위
수량
(kg/m3)		 Slump
(kg/m3)		 Air
(kg/m3)		 압축강도(kgf/cm2)
3일 7일 28일
비교예
2		 0 66.5 60 40 -5.6 195 5.2 23.5 29.1 39.2
실시예
2-1		 0.75 68.0 60 40 0.0 180 5.0 15.3 21.3 36.3
실시예
2-2		 1.0 69.0 60 40 2.0 175 5.0 13.5 19.2 30.3
표 3을 참조하면, 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 많을수록 중성자 차폐율이 향상되는 것을 알 수 있다. 즉, 탄소나노튜브의 첨가량이 0% 인 비교예 2에 비하여 각각 탄소나노튜브의 첨가량이 0.75% 및 1.0% 로 증가함에 따라 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 중성자 차폐율이 각각 68.0 %, 69.0 %로 향상되는 것으로 측정되었다.
또한, 슬래그 미분말(BS)이 첨가됨에 따라 첨가되는 물 즉, 단위수량은 상술한 비교예 1, 실시예 1-1 및 실시예 1-2 에 비하여 줄어드는 것을 알 수 있다. 물론, 슬래그 미분말(BS)이 첨가됨에 따라 상술한 비교예 1, 실시예 1-1, 실시예 1-2 에 비하여 비교예 2, 실시예 2-1, 실시예 2-2의 콘크리트 압축강도가 소폭 감소하였으나, 그 대신에 첨가되는 물의 양 즉, 단위수량의 양은 줄어드는 것으로 측정되었다.
이때, 실시예 2-1과 실시예 2-2 모두 압축강도가 24 kgf/cm2 이상으로 측정되었으므로, 실시예 2-1 및 실시예 2-2 모두는 통상적으로 원자력 발전소, 원자력폐기물 저장시설의 콘크리트 구조물에 요구되는 압축강도를 만족시키는 것을 알 수 있다.
참고로, 실시예 2-1 및 2-2는 상술한 1-1 및 1-2와는 다르게 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 미분말이 60 : 40 % 로 배합되었으나, 상술한 실시예 1-1 및 1-2와 중성자 차폐율이 동일하게 측정된 것을 알 수 있다. 이는, 실시예 2-1 및 2-2에 첨가되는 고로슬래그 미분말은 탄소재료 첨가에 따른 단위수량의 증가를 완화하기 위해 첨가되는 것이지, 중성자 차폐에는 영향을 미치는 소재가 아니기 때문에 중성자 차폐율과는 무관하게 되는 것이다.
위의 실험 결과에서 알 수 있듯이, 탄소재료 즉, 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량이 높을수록 중성자 차폐율이 증가되는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 붕소(boron)를 함유하는 골재(이하, '붕소 함유 골재'라 함)를 더 포함할 수 있다. 붕소는 수소나 카드뮴과 함께 중성자를 차폐하는 대표적인 원소로 알려져 있다. 이에, 본 발명은 콘크리트 조성물에 탄소재료 외에도 붕소 함유 골재를 더 첨가함으로써, 앞서 설명한 수소에 의한 중성자 차폐성능 향상 효과와 더불어 붕소에 의한 중성자 차폐 효과를 달성할 수 있으므로, 전체적인 중성자 차폐성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 붕소 함유 골재는 콜레마나이트(colemanite), 페로보론(ferroboron) 및 방해석(calcite) 중 적어도 하나로 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 콘크리트 조성물에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은,
    상기 콘크리트 조성물에 의해 제조된 콘크리트 구조물에 존재하는 수소에 의한 중성자 흡수율을 높이도록, 상기 콘크리트 구조물로 입사하는 중성자의 에너지를 낮추는 탄소재료; 및
    상기 탄소재료의 첨가에 따른 단위수량 증가를 완화하기 위한 고로슬래그 미분말(Blast furance Slag; BS)를 포함하고,
    상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement; OPC)이며,
    상기 보통 포틀랜드 시멘트와 상기 고로슬래그 미분말은 60 : 40 비율로 배합되고,
    상기 탄소재료는 분말 형태의 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)로 제공되되, 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 상기 고로슬래그 미분말 전체 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 1.5 중량부로 첨가되며,
    상기 탄소나노튜브는 상기 물에서 원활히 분산되도록 대기압 분사 방식의 플라즈마 처리에 의해 그 탄소 표면에 수산화라디칼(-OH)이 결합되어 친수성이 부여된 후에 상기 콘크리트 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 중성자 차페성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 상기 탄소재료가 상기 물에서 원활히 분산되도록 고성능 유동화제(AD)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 상기 고로슬래그 미분말 대신에 플라이애시(Fly Ash; FA)를 포함하거나, 상기 고로슬래그 미분말과 함께 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 붕소 함유 골재를 더 포함하고,
    상기 붕소 함유 골재는 콜레마나이트(colemanite), 페로보론(ferroboron) 및 방해석(calcite) 중 적어도 하나로 제공되는 것을 특징으로 하는 중성자 차폐성능을 향상시키기 위한 콘크리트 조성물.
  10. 삭제
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