Production Technology of Recycled Aggregates as Road Subbase by Using Gutter-type Roll Crusher during Construction Wastes Middle Treatment (KEITI 260)

건설폐기물 중간처리공정에 거터타입 롤크러셔를 적용한 도로보조기층용 순환골재 생산기술

41 건설폐기물 중간처리공정에 거터타입 롤크러셔를 적용한 도로보조기층용 순환골재 생산기술

Production Technology of Recycled Aggregates as Road Subbase by Using Gutter-type Roll Crusher during Construction Wastes Middle Treatment (KEITI 260)

글 │ 최두선^* / (주)다산글로벌컨설팅 이사

Pajang-dong Jangan-gu, Suwon-si Gyeonggi-do, 440-852, Korea)

1. 기술의 범위 및 내용

1.1 기술의 범위

◦ 거터타입 롤크러셔에 의한 건설폐기물 중 폐콘크리 트의 파·분쇄 기술

◦ 도로공사용 품질기준에 만족하는 순환골재 생산 공 정기술

1.2 기술의 내용

본 기술은 건설폐기물 중 폐콘크리트 중간처리공정에서 파쇄, 선별, 분급 등의 여러 공정을 거쳐 순환골재를 생산 함에 있어 축대칭 2-Roll 거터타입 롤크러셔 파쇄공정을 적용하여 도로공사 도로보조기층용 순환골재를 생산하는 기술이다. 또한 마찰 및 압축파쇄로 순환골재의 생산량 증대효과와 순환골재 품질에 적합한 물성과 입도분포를 만족하는 양질의 순환골재를 생산하기 위한 생산 공정기 술이다.

2. 기술의 원리 및 특징

2.1 기술의 원리

고품질의 도로공사용 순환골재를 생산하기 위해서는 폐 콘크리트에 붙어있는 모르타르의 효율적인 제거 및 생산 된 골재의 양호한 입도분포가 매우 중요하며, 충격작용에

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의한 골재의 파쇄보다는 마찰 및 압축작용에 의한 파쇄가 고품질의 순환골재를 생산할 수 있다.

개발된 신기술은 고품질의 순환골재를 생산하기 위하여 압축, 전단, 충격 및 마찰 등의 힘을 기본원리로 이용하였 으며, 골재의 파쇄 원리는 그림 1과 같다.

그림 1에 나타낸 것처럼 거터타입의 롤과 롤 사이에 압 축응력과 전단응력이 걸려 접촉 시 골재에 가해지는 힘은 마찰력, 압축력이 생기게 되므로 그 힘은 정적인 접촉과 비교하여 수 배 또는 수십 배가 될 수 있고, 일반적인 평 롤과 비교하여 거터타입 롤크러셔는 인위적인 버킷생성으 로 골재가 롤 사이로 잘 물려갈 수 있는 장치이므로 골재 의 체류시간을 단축시킬 수 있다.

거터타입 롤크러셔의 특성에 따라 인위적인 버킷에 폐 콘크리트가 이송되면서 마찰에 의해 1차 파쇄 된 후 좁은 갭으로 골재가 밀려들어 가면서 압축력에 의한 2차 파쇄 가 진행된다.

거터타입 롤크러셔는 파쇄기 내부에 회전 가능하게 축 대칭 원형으로 이루어진 축 대칭형 다단샤프트를 장착하 였으며, 상기 파쇄기 내부에 양단이 회전 가능하게 한 쌍 의 회전축이 적정 간격이 유지되도록 구동을 한다. 이때 롤과 롤 사이에 회전에 따라 갭이 줄어들어 점진적인 압 축으로 파쇄효율이 높아짐과 동시에 파쇄 시 발생하는 소 음을 감소시키며, 피 파쇄물의 튕김(Rebound) 현상 방지 및 롤의 편 마모 현상 발생 방지 등으로 생산량을 증가시 키는 효과를 제공한다.

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[그림 35] 골재의 파쇄원리

2.2 처리 공정

도로공사용 순환골재는 건설폐기물 내에 이물질의 분 리, 선별, 파쇄, 세척 등 일정한 규격으로 생산하는 순환 골재 생산시스템공정이다. 본 기술은 거터타입 롤크러셔

장치기술과 기존 기술들을 효과적으로 적용하여 콘크러셔 에 의해 파쇄 된 골재를 2롤의 거터타입 롤크러셔에 의하 여 골재를 압축, 마찰파쇄 시키는 것이며, 생산플랜트 공 정은 그림 2와 같다.

[그림 36] 본 기술의 순환골재 생산플랜트 공정도

2.3 기술의 특징

본 기술은 도로공사용 순환골재를 생산하기 위해 종래 에 사용되던 일반적인 롤크러셔의 파쇄효율을 높이기 위

해서 축대칭형 2-Roll 거터형 롤을 적용하여 별도의 입도 조절 없이 도로공사용 순환골재 품질기준에 만족하는 제

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품을 생산하는 기술이다. 순환골재를 생산하기 위한 기존 의 롤크러셔 방식과 비교한 본 기술의 특징은 표 1과 같 다.

2.4 생산된 순환골재의 품질

본 기술은 수차례의 압축, 마찰, 파·분쇄 과정을 통해

편석의 형태가 배제된 입형이 양호한 골재를 생산할 수 있으며, 임팩트크러셔와 비교하여 거터타입 롤크러셔는 회전 시 압축 및 골재 상호간의 마찰로 인해 골재 표면에 서 모르타르가 제거되어 고품질의 순환골재의 생산이 가 능하다. 거터타입 롤크러셔 생산 공정을 적용한 도로공사 용 순환골재의 품질은 표 2와 그림 3과 같다.

구분 기존 기술 : 롤크러셔 방식 본 기술 : 거터타입 롤크러셔 방식

Crusher 형태

파쇄 방식 전단충격, 마찰파쇄 압축, 마찰 파쇄

용량 100[ton/hr] 200[ton/hr]

동력 2개의 롤에 각각 유압모터 2개 플라이휠을 이용한 모터 1개

파쇄 효율 70% 90%

기술의 특징

⦁골재의 편마모 현상

⦁연속적 가동률이 떨어져 공정대비 생산량 저하

⦁골재 투입 시 타이어 공기압을 이용하여 갭을 조절함 으로써 생산효율저하

⦁소모품비용 및 모터용량 과대로 인한 전력비용 상승

⦁축대칭 회전을 이용한 파쇄공법으로 소음, 진동 발생

⦁주로 콘크리트용 잔골재 생산에 사용

⦁축대칭 다단샤프트, 구동휠, 기어방식 적용으로 소음 진동을 최대한 억제

⦁유지보수가 용이

⦁긴 소모성부품 교체주기

⦁수요자 요구에 따라 입도조정 가능

⦁내마모성이 우수

⦁인위적인 버킷에 골재가 이송되면서 마찰에 의해 1차 파쇄되고, 좁은 갭으로 골재가 밀려들어 가면서 압축 력에 의해 2차 파쇄가 진행 됨.

[표 1] 본 기술의 특징

구 분 시 험 항 목 평가결과

표준시방서 시 험 방 법 투입 전 투입 후

입도 통과백분율(%)

50mm 100

KS F 2302

100 100

40mm 80~100 100 100

20mm 55~100 74.5 85.8

5mm 30~70 31.1 42.2

2.5mm 20~55 10.7 26.2

0.4mm 5~30 2.9 12.8

0.08mm 2~10 0.9 3.6

함수비(%) - KS F 2306 - 2.9

진밀도(g/㎤) - KS F 2503

KS F 2504 - 2.623

액성한계(%) 25이하

KS F 2303

- N.P

소성한계(%) - - N.P

소성지수 6이하 - N.P

마모율(%) 50이하 KS F 2508 - 31.5

모래당량(%) 25이상 KS F 2340 - 65

이물질 함유량(%) 유기이물질 1.0이하

KS F 2576 - 0.03

무기이물질 5.0이하 - 0.37

[표 2] 도로보조기층용(RSB-2) 순환골재 품질

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기존 기술 본 기술

[그림 37] 순환골재의 표면 및 입형의 SEM 사진

3. 기대효과

◦ 도로공사용 순환골재의 입형과 입도를 개선하여 양 질의 도로공사용 순환골재를 생산하고 생산된 골재 를 현장에 공급함으로써 건설산업의 경쟁력 확보

◦ 천연골재 채취량의 10% 정도의 대체효과로 자연골 재 채취로 인한 자연환경 훼손을 방지

◦ 매립장의 부족상태에서 건설폐기물을 중간처리 함으 로써 매립장의 수명을 연장

◦ 건설폐기물을 유효자원으로 생산·공급함으로써 환경 파괴, 생태계 보존 및 자원 절약 등 국가전체에 대 한 환경부담의 감소

◦ 거터타입 롤크러셔는 타 파쇄기보다 저진동, 저소음 으로 설계되어 작업자 환경 및 청정기술개발의 기 반을 제공

◦ 순환골재 품질기준에 능동적으로 대처가 가능하며, 자체 기술력의 확보로 타 산업분야로의 기술응용 확대

◦ 독자적으로 연구개발한 파쇄공법 및 장치기술로 수 입대체 효과는 물론 순환골재 생산공정 플랜트의 기술이전 및 기술수출 등 국가기술 경쟁력 확보