반응 표면 방법론을 사용한 콘크리트 적용 및 검증에서 폐 인쇄 회로 기판의 재활용 및 지속 가능한 적용

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 16509(2023) 이 기사 인용

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본 연구의 목표는 저탄소 건축 환경을 위해 폐인쇄회로기판(WPCB)으로 강화된 콘크리트의 기계적 및 내구성 특성을 조사하는 것입니다. 7일과 28일의 양생 기간을 거쳐 WPCB 섬유로 보강된 저탄소 콘크리트의 신선하고 경화된 특성을 평가했습니다. 평가는 슬럼프, 압축강도, 쪼개짐 인장강도, 굴곡강도, 수착성, 급속시험, 산시험을 정량화하여 실시하였다. 시멘트 혼합물에서 1~5% 범위의 중량 비율로 WPCB 섬유가 포함된 11개의 개별 콘크리트 혼합물을 추가로 분석했습니다. 결과는 WPCB 섬유를 콘크리트에 첨가하면 기계적 강도가 향상된다는 것을 나타냅니다. 그 결과 5% WPCB 섬유를 첨가하는 것이 가장 유리한 결과를 가져오는 것으로 나타났습니다. WPCB 섬유보강 콘크리트의 특성은 다양한 통계 및 수학적 도구를 사용하여 실험 데이터를 분석하는 반응 표면 방법론(RSM)을 통해 이론적으로 검증되었습니다. RSM으로부터 도출된 결과를 실험 결과와 비교하였다. RSM 모델은 WPCB 섬유 콘크리트의 기계적 특성 검증에 있어 높은 수준의 정확도(R2 ≥ 0.98)를 나타내는 것으로 나타났습니다. 통계 모델은 예측 편향의 징후를 보이지 않았으며 p-값이 0.5 미만인 통계적으로 유의미한 결과를 보여주었습니다.

현대에 들어 지속가능성 문제는 인류의 중요한 관심사로 대두되고 있으며, 특히 당사국총회(COP27)와 유엔지속가능발전그룹(UNSDGs)의 요구사항에 맞춰 친환경건축환경(EFBE)에서 더욱 그렇습니다. ). 이러한 전제에 따르면, 인구는 급증하고 있는 반면, 주택 수요로 인해 전 세계 자원은 꾸준히 감소하고 있습니다. 이와 관련하여 자원의 효율적인 활용은 매우 중요합니다1,2,3,4,5. 건설산업에서는 섬유, 충진재 등 환경에 유해한 폐기물을 재사용하려는 시도가 많이 있어 왔습니다. 간략한 문헌 검토에 따르면 고무나무 종자 세포, 직물 기반 탄소 나노튜브 복합재, 폐 대리석 분말, 코코넛 섬유, 재활용 강철 와이어 폐 타이어, 강철 섬유 등과 같은 재료를 통합하려는 연구가 시도되었습니다. 또한 재료를 활용하려는 시도도 있습니다. 지속 가능한 콘크리트를 개발하기 위해 중고 엔진 오일과 열경화성 플라스틱을 사용하는 것과 같습니다6,7,8,9,10. 이러한 연구는 친환경 제품11,12,13,14,15,16,17을 통해 지속 가능한 개발을 위한 옵션을 제공하는 이러한 폐기물을 재사용함으로써 성능 특성의 향상을 달성할 수 있음을 입증했습니다. 매년 수백만 대의 전자 장치가 쓸모 없게 되면서 전자 폐기물(e-폐기물)이 대량으로 생성됩니다18. 유엔환경계획(UNEP)은 인도에서 발생하는 전자 폐기물의 양이 향후 10년 동안 500% 증가할 수 있다고 예측합니다. 전자 제품의 급속한 기술 노후화와 합리적인 가격의 새로운 제품 출시로 인해 전 세계적으로 폐전기제품(WEE) 생산량이 증가하고 있습니다. WEE에는 경제적으로 가치 있고 환경적으로 위험한 수많은 금속과 합성 화합물이 포함되어 있지만 환경과 사회에 심각한 위험을 초래하는 독성 물질로도 구성되어 있습니다. 선진국에서는 재사용 법률 및 규정을 폐기물 전기 및 전자 관리 정책에 통합했지만 개발도상국에서는 뒤쳐져 있습니다19. 신흥 경제에서는 가정에서 부적절한 폐기로 WEE를 폐기하여 환경 오염과 건강 위험을 초래합니다20. 폐기물은 종종 인근 분야에 폐기됩니다21,22. 전자 폐기물을 잘못 처리하면 토양, 퇴적물, 먼지 및 식물을 포함하여 지역 환경을 오염시키는 유해한 복합물이 생성됩니다23. 중요 고형 폐기물도 부적절한 폐기 기술에 따라 폐기됩니다24. 전기 및 전자 장치 산업과 가정에서 발생하는 전자 폐기물은 액정 디스플레이(LCD) 화면(11.9%), 개인용 컴퓨터(PC)(18.8%), 휴대폰(21.3%), 음극선관(CRT) 텔레비전으로 구성됩니다. (7%). 전자 폐기물의 10%만이 재활용됩니다. 이 폐기물은 다양한 기술을 사용하여 재활용되거나 매립지나 소각장에서 직접 처리될 수 있습니다25. 전자 폐기물은 재활용 또는 재사용이 가능하지만 부적절한 폐기 기술과 장비는 환경과 인간에게 해를 끼칠 수 있습니다. 재사용은 원래 디자인이 아닌 다른 목적으로 제품의 용도를 변경하는 것입니다. 재사용은 수리, 재가공, 재제조 등 다양한 제품 수명 연장 전략을 통해 이루어질 수 있습니다. 전자 폐기물을 재사용하면 제품의 수명도 연장할 수 있습니다.