시멘트 제조 공정의 모든 단계는 환경에 영향을 미칩니다 . 여기에는 멀리서도 눈에 띄고 주변 환경을 영구적으로 변화시킬 수 있는 석회석 채석장, 먼지와 가스 형태의 대기 오염 물질 배출 , 기계 작동 시 발생하는 소음과 진동, 그리고 채석장에서의 발파 작업 등이 포함됩니다.
시멘트 생산의 환경적 영향
전 세계 이산화탄소 배출량의 4~8%는 콘크리트에서 발생하며 , 콘크리트는 제조 과정, 적용 방식, 그리고 기반 시설 및 건물에 미치는 직접적인 영향 등 다양한 요인에 의해 복잡한 환경적 영향을 받습니다. 특히 시멘트는 콘크리트의 환경적, 사회적 영향 외에도 자체적인 환경적, 사회적 영향을 미치는 중요한 구성 요소입니다.
1. 이산화탄소 배출과 기후변화
인간 활동으로 발생하는 전체 이산화탄소 배출량의 최대 5%가 시멘트 산업에서 발생하며, 이 중 50%는 화학 반응에서, 40%는 연료 연소에서 비롯됩니다. 따라서 시멘트 산업은 기후 변화를 유발하는 세계 최대의 이산화탄소 배출원 두 곳 중 하나입니다.
구조용 콘크리트(약 2%의 시멘트 포함) 생산을 위한 예상 CO14 배출량은 410kg/m3(또는 밀도 180g/cm2.3에서 약 3kg/톤)입니다. 이 출력은 시멘트 대신 290% 플라이애시를 사용할 때 3kg/m30로 감소합니다.
생산된 시멘트 900톤당 2kg의 CO88가 대기 중으로 방출되며 이는 평균 콘크리트 혼합과 관련된 배출량의 2%를 차지합니다. 콘크리트 제조에서 발생하는 COXNUMX 배출량은 콘크리트 혼합에 사용되는 시멘트 함량에 정비례합니다.
탄산칼슘이 열분해되어 석회와 이산화탄소를 생성하는 과정에서 시멘트 생산은 온실가스 배출을 초래합니다. 시멘트 생산 과정에서 에너지 사용, 특히 화석 연료 연소는 이러한 문제에 기여합니다.
콘크리트가 단위 질량당 내재 에너지가 매우 낮다는 사실은 주목할 가치가 있는 콘크리트 수명 주기의 한 측면입니다. 이는 주로 물, 포졸란 및 골재와 같은 콘크리트 생산에 사용되는 구성요소의 가용성 및 빈번한 접근성 때문입니다.
따라서 시멘트 제조는 콘크리트 내재 에너지의 70%를 사용하는 반면 운송은 7%만 사용합니다.
콘크리트는 총 내재 에너지가 1.69 GJ/톤으로 목재를 제외한 대부분의 다른 건축 자재보다 단위 질량당 내재 에너지가 더 낮습니다. 엄청난 양의 콘크리트 구조물로 인해 이러한 비교가 의사 결정에 항상 즉시 적용되는 것은 아닙니다.
이 추정치는 비산회가 20% 이하인 콘크리트 혼합 비율을 기반으로 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 추산에 따르면 시멘트의 0.7%를 비산재로 대체하면 에너지 사용량이 80% 감소합니다. 일부 제안된 혼합물에는 최대 XNUMX%의 비산재가 포함되어 있기 때문에 이는 상당한 에너지 절감 효과를 가져올 것입니다.
2022년 보스턴컨설팅그룹 보고서 에 따르면 , 환경친화적인 시멘트 생산에 대한 투자는 전력 및 항공 분야에 대한 투자보다 더 큰 온실가스 감축 효과 를 가져온다 .
2. 표면 유출
물이 비다공성 콘크리트와 같은 불침투성 표면에서 흘러내릴 때 발생하는 표면 유출로 인해 홍수와 심각한 토양 침식이 발생할 수 있습니다. 휘발유, 자동차 오일, 중금속, 폐기물 및 기타 오염 물질은 종종 보도, 도로 및 주차장에서 도시 유출수로 배출됩니다.
감쇠가 없으면 전형적인 대도시 지역의 불투수성 덮개는 지하수 침투를 줄이고 같은 크기의 전형적인 삼림 지대보다 유출량이 XNUMX배 더 많습니다.
최근의 많은 포장 프로젝트는 불투수성 콘크리트의 해로운 결과를 상쇄하기 위한 노력의 일환으로 일정 수준의 자동 우수 관리 기능을 제공하는 투수성 콘크리트를 사용하기 시작했습니다.
콘크리트는 신중하게 계산된 골재 비율로 조심스럽게 타설되어 지표 유출수가 스며들어 지하수로 돌아갈 수 있는 투수성 콘크리트를 생성합니다.
이로 인해 범람과 지하수 보충이 모두 촉진됩니다. 투수 콘크리트 및 기타 표면이 분리된 영역은 적절하게 제작 및 코팅된 경우 오일 및 기타 화학 물질과 같은 일부 위험한 오염 물질의 통과를 차단하여 자동 정수 필터 역할을 할 수 있습니다.
슬프게도 투수 콘크리트를 광범위하게 사용하는 데에는 여전히 단점이 있습니다. 기존 콘크리트에 비해 강도가 낮아 저부하 영역에 사용이 제한되며 동결융해 피해 및 실트가 쌓이는 것을 최소화하기 위해 주의 깊게 시공해야 합니다.
3. 도시의 열기
도시 열섬 현상은 주로 콘크리트와 아스팔트로 인해 발생합니다. 전 세계적으로 2060년까지 2,300억 제곱미터(2조 5천억 제곱피트)의 건물이 추가될 것으로 예상되는데, 이는 현재 전 세계 건물 재고량과 맞먹는 규모입니다.
유엔 경제사회국에 따르면 68년까지 세계 인구의 2050%가 도시 지역에 살 것으로 예상됩니다. 그들이 사용하는 추가 에너지와 생산하는 대기 오염의 결과로 포장된 표면은 심각한 위협이 됩니다. .
지역에는 에너지 절약을 위한 많은 기회가 있습니다. 에어컨에 대한 수요는 온도가 떨어지면 이상적으로 감소하여 에너지를 보존해야 합니다.
그러나 반사 포장 도로가 주변 구조물에 미치는 영향에 대한 연구에 따르면 건물에 반사 유리가 없으면 포장 도로에서 반사되는 태양 복사가 건물 온도를 상승시켜 에어컨의 필요성을 증가시킬 수 있습니다.
또한 지역 기온과 대기 질은 도시를 덮는 포장 도로에서 전달되는 열에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 알베도가 높은 포장 도로와 같이 태양 에너지를 덜 흡수하는 재료를 사용하면 도시 환경으로의 열 흐름을 제한하고 UHIE를 조절할 수 있습니다. 뜨거운 표면은 대류를 통해 도시 공기를 따뜻하게 합니다.
현재 사용 중인 포장 재료로 만들어진 표면의 경우 알베도 범위는 약 0.05에서 약 0.35입니다. 초기 알베도가 높은 포장 재료는 일반적인 수명 서비스 과정에서 반사율을 잃는 경향이 있는 반면 초기 알베도가 낮은 포장 재료는 반사를 얻을 수 있습니다.
특히 열파 동안 보행자의 건강과 안전을 위협하지 않는 열 쾌적성 효과 및 추가 완화 조치의 필요성은 고려해야 할 추가 요소입니다. MOCI(Mediterranean Outdoor Comfort Index)는 다음과 같이 계산됩니다.
사람들은 날씨와 쾌적한 온도 조건에 노출되어 있으므로 판단을 내릴 때 전반적인 도시 설계를 고려해야 합니다. 초목, 반사 재료 등과 같은 다른 기술 및 기술과 적절하게 결합되면 도시 환경에서 높은 알베도 재료를 사용하는 것이 유익한 효과를 가질 수 있습니다.
4. 콘크리트 분진
지진 및 기타 자연 재해가 발생하거나 건물이 파괴되는 동안 많은 양의 콘크리트 먼지가 대기 중으로 자주 방출됩니다. 한신대지진 이후 심각한 대기오염의 주원인은 콘크리트 먼지인 것으로 밝혀졌다.
5. 방사능 및 독성 오염
원하는 첨가물과 바람직하지 않은 첨가물을 모두 포함하여 콘크리트에 일부 화합물을 포함하면 건강 문제가 발생할 수 있습니다. 사용된 원료의 출처에 따라 콘크리트 구조물에서 자연적으로 발생하는 방사성 원소(K, U, Th 및 Rn)의 농도가 다를 수 있습니다.
예를 들어 일부 돌은 자연적으로 라돈을 방출하고 오래된 광산에서 나오는 폐기물은 많은 양의 우라늄을 포함했습니다. 원자력 사고로 인한 오염의 결과로 독성 화합물을 실수로 사용하는 것도 또 다른 가능성입니다. 철거 또는 균열 전에 콘크리트에 무엇이 포함되어 있었는지에 따라 잔해 또는 부서진 콘크리트의 먼지가 건강에 중대한 위험을 초래할 수 있습니다.
그러나 독성 물질을 콘크리트에 매립하는 것이 반드시 위험한 것은 아니며 심지어 유리할 수도 있습니다. 경우에 따라 금속을 포함한 특정 화합물을 수화 공정 중에 시멘트에 추가하면 안전한 상태로 고정되고 환경으로의 방출을 억제할 수 있습니다.
6. 산화질소(NOx)
질소산화물(NOx)은 지상 오존, 산성비, 지구 온난화, 수질 악화, 시각 장애 등 인간의 건강과 환경에 여러 가지 부정적인 영향을 미칩니다. 어린이와 천식과 같은 폐 문제가 있는 사람이 영향을 받는 그룹에 속하며 이러한 조건에 노출되면 야외에서 일하거나 운동하는 사람들의 폐 조직이 손상될 수 있습니다.
7. 이산화황 (SO2)
높은 수준의 이산화황(SO2)은 호흡을 방해하고 이미 존재하는 호흡기 및 심혈관 상태를 악화시킬 수 있습니다. 천식 환자, 기관지염 또는 폐기종 환자, 어린이 및 노인은 민감한 인구에 속합니다. 산성비 또는 산성 침착의 주요 원인은 SO2입니다.
8. 일산화탄소 (CO)
일산화탄소(CO)는 신체 장기와 조직에 전달되는 산소량을 감소시켜 건강에 악영향을 미칠 수 있습니다. 또한 심혈관계와 신경계에도 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 호흡기 질환을 유발할 수 있는 스모그, 즉 지표면 오존은 부분적으로 일산화탄소에 의해 생성됩니다.
9. 연료 및 원료
투입물과 절차에 따라 시멘트 밀은 3톤의 클링커를 만들기 위해 6-XNUMXGJ의 연료를 사용합니다. 오늘날 대부분의 시멘트 가마에서 사용되는 주요 연료는 석탄, 석유 코크스, 그리고 정도는 덜하지만 천연 가스 및 연료유입니다.
엄격한 기준을 충족하는 경우 회수 가능한 열량을 가진 특정 폐기물 및 부산물을 시멘트 가마의 연료로 활용하여 석탄과 같은 전통적인 화석 연료를 대체할 수 있습니다.
점토, 셰일, 석회석과 같은 원료 대신 칼슘, 실리카, 알루미나, 철과 같은 유익한 광물을 함유한 특정 폐기물과 부산물을 가마의 원료로 사용할 수 있습니다.
대체 연료와 원료 사이의 경계가 항상 명확한 것은 아닙니다. 특정 물질은 귀중한 미네랄 함량과 회수 가능한 발열량을 모두 가지고 있기 때문입니다.
예를 들어, 하수 슬러지는 연소하여 낮지만 중요한 발열량에도 불구하고 클링커 매트릭스에 유익한 회분 함유 미네랄을 생성합니다.
시멘트 생산의 환경적 영향 – 자주 묻는 질문
시멘트 산업은 어떤 오염을 유발합니까?
시멘트 생산으로 얼마나 많은 CO2가 생성됩니까?
시멘트 생산은 어떻게 기후 변화를 유발합니까?
콘크리트가 환경에 미치는 영향은 무엇입니까?
맺음말
이 기사를 통해 우리는 시멘트 생산이 사회 발전을 견인하는 데 필요한 요소이지만 환경에 해롭다는 것을 알게 되었습니다. 이것은 시멘트에서 건물 건설에 대한 다른 지속 가능하고 환경 친화적인 대안으로의 주요 발전을 요구합니다.