폐 유기발광다이오드 분말을 시멘트 대체재로 활용한 친환경 초고성능 콘크리트 개발 연구

Development of Eco-Friendly Ultra-High-Performance Concrete Utilizing Waste OLED Powder as a Cement Substitute

본 연구에서는 폐 OLED 분말을 초고성능 콘크리트(UHPC)의 시멘트 대체재로 활용하여, 치환율 변화가 수화 반응과 역학적 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 열중량 분석(TG-DTG) 결과, 폐 OLED 분말의 치환은 C-S-H의 형성과 Ca(OH)2의 소비를 촉진하였으며, 특히 30% 치환한 OL-30 시험체에서 가장 뚜렷한 피크가 확인되었다. OL-30은 압축강도 204.10 MPa, 인장강도 19.87 MPa, 최대 변형률 0.70%, 변형률 에너지 밀도 117.28 kJ/m3로 우수한 성능을 보였다. 이는 폐 OLED 분말 내 SiO2⋅Al2O3의 활성에 따른 2차 수화물 생성과 미세구조 조밀화의 결과로 해석된다. 반면, 40% 이상 치환 시 비활성 입자 증가로 반응성이 저하되어 기계적 성능이 감소하였다. 따라서 OL-30이 UHPC의 성능 향상의 최적 조건임을 확인하였으며, OLED 폐기물이 차세대 UHPFRC의 기계적 성능과 환경적 지속 가능성을 동시에 향상시킬 수 있는 고성능 친환경 결합재임을 입증하였다.

This study investigated the use of waste organic light-emitting diode (OLED) powder as a partial cement replacement in ultra-highperformance concrete (UHPC) and its effect on the hydration and mechanical properties. TG-DTG analysis showed that the OLED powder promoted C-S-H formation and Ca(OH)2 consumption, with the OL-30 mix (30% replacement) showing the most pronounced peak. OL-30 achieved the highest performance, with 204.10 MPa compressive strength, 19.87 MPa tensile strength, 0.70% strain, and 117.28 kJ/m3 energy density. This improvement resulted from the secondary hydration and microstructural densification due to reactive SiO2 and Al2O3. However, replacements above 40% caused a performance loss owing to inert particle accumulation. Overall, a 30% replacement was optimal, confirming that waste OLED powder is a sustainable, high-performance binder for next-generation ultra high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC).