플라이애시를 재활용한 세라믹 타일의 최적 설계

전문가 제언

○ 반응표면분석법(RSM: Response Surface Methodology)은 여러 가지 수많은 요인들과 그들 간의 상호작용이 반응에 미치는 영향을 수학적, 통계적으로 분석하여 최적화된 조건을 얻어내기 위해 고안된 실험계획법이다. RSM은 적은 회수의 실험으로도 수행하지 않은 범위의 결과 값을 예측하기 때문에 많은 공정 변수와 반응 변수를 갖는 재료의 개발 연구에 유용하게 쓰일 수 있다.

 

○ 화력발전소에서 발생하는 플라이애시를 세라믹 타일에 원료로 활용하고자하는 시도들이 있으나, 제품의 특성을 만족시키기 위해서는 많은 변수들을 고려한 실험이 필요하다. 따라서 여러 요인들이 반응에 미치는 영향을 분석하고자 본고는 RSM에 기초하여 실험 계획을 설계하고, 타일이 최소 수축과 수분 흡수, 최대 휨 강도를 갖기 위한 최적화된 실험 조건을 찾았다.

 

○ 세라믹 타일의 제조를 위한 소결 온도, 플라이애시 함량, 플라이애시 종류 등 중요한 공정 변수들을 이용하여 24가지의 실험 조건을 설계하고, 실험 결과를 활용하여 2차 모델식을 제시하였다. 또한 타일의 수축, 수분 흡수, 휨 강도와 같은 반응 변수들에 대한 공정 변수들의 영향을 3D 도표로 작성하고, 분석하여 최적 제조 조건을 구하였다.

 

○ 초기에는 화학공정 개선에 적용하기 위하여 RSM이 개발되었지만, 이의 적용은 많은 실험을 요하는 분야, 예를 들면 바이오, 화학, 재료, 식품 등에서 활발하게 이용되고 있다. 더욱이 컴퓨터의 발달로 데이터 처리가 용이하게 됨에 따라 미국, 유럽 등 선진국에서는 많은 연구자들에 의해서 사용되고 있다.

 

○ 한국은 2010년 이후로 RSM의 효과를 인지하고, 바이오, 식품, 화학 분야에서 이 기술을 도입한 많은 연구들이 이루어지고 있다. 최근에 재료 분야에서 흡착제의 합성 조건의 최적화를 위해 RSM이 적용된 보고가 있다. 그러나 세라믹 분야에서는 이 분석법의 활용이 미진하므로 연구 개발뿐 아니라 생산 공정의 개선을 위해서도 관심을 가질 필요가 있다.

저자

Niyazi Ugur Kockal

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

41()

잡지명

Ceramics International

과학기술
표준분류

재료

페이지

14529~14536

분석자

정*생

분석물

• 플라이애시를 재활용한 세라믹 타일의 최적 설계.pdf [457,415 byte]

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