연탄재의 낮은 활성도와 처리 어려움 문제를 해결하기 위해 저탄소 친환경 개념을 중심으로 연탄재 기반 지오폴리머의 제조 공정 및 소성 효과를 연구하였다. 단일 인자 실험을 바탕으로 소성 온도, 활성제 첨가량 및 액체/고체 비율이 지오폴리머의 압축 강도에 미치는 영향을 탐구하여 연탄재 기반 지오폴리머의 최적 배합을 도출하였다. X선 회절(XRD), 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 주사 전자 현미경(SEM) 등 방법을 활용하여 지오폴리머의 수화 생성물과 미세 구조를 연구하였으며, 소성 과정 및 지오폴리머 반응 전후의 광물 상 변화를 밝혀 강도 향상 메커니즘을 규명하였다. 산화칼슘을 주로 사용하고 열두수 인산나트륨(TSPH)을 보조로 하는 공동 활성화 방식으로 28일 압축 강도 34.5 MPa의 지오폴리머를 성공적으로 제조하였다. 산화칼슘이 제공하는 알칼리성 환경과 핵 생성 위치, TSPH가 제공하는 인산염 모두 연탄재 내 활성 성분 용해와 복합 젤상 형성을 촉진하여 지오폴리머의 압축 강도의 중요한 원천이다. 또한 1,000 ℃ 이하의 고온 소성 조건에서는 연탄재가 석탄 폐석, 비산재 등 기타 고형 폐기물과 같은 열 활성성을 갖지 못하며, 고온 소성은 오히려 연탄재의 화학 반응 활성을 저하시킨다.

지오폴리머;연탄재;칼슘 활성제;미세 구조;압축 강도