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정보


유용자원재활용기술로 응집력과 강도는 높이고 무게는 경량화한다

[인터뷰] 김두환 한국산업(주) 연구소장

 

전 세계가 환경보호를 중요한 과제로 삼고 있다. 기하급수적으로 늘어나는 쓰레기 총량을 줄이기 위한 노력도 기울이고 있다. 우리나라 또한 예외가 아니어서 정부는 매년 쓰레기를 줄이기 위한 막대한 연구비를 지원하고 있다. 건축자재를 개발하는 기업들은 건축폐기물을 줄이기 위한 연구에 몰두하고, 각종 쓰레기(이하 폐기물)을 활용한 재활용기술로 제품을 생산해 내는 기업들은 점점 그 범위를 확장하는 중이다. 

 

인간은 소비하는 속성을 가지고 있다. 아무리 줄이려고 해도 생활 속에서 폐기물이 줄지 않은 이유다. 새로운 사업군이 생기면 줄어들까? 아쉽게도 여기서는 또 다른 쓰레기가 생긴다. 우리 생활에서 없어서는 안 될 필수품이 돼 버린 휴대전화 역시 아주 유용한 도구지만 수명을 다 한 후에는 쓰레기가 돼 돌아온다. 휴대전화 속에 내장돼 있는 칩들 때문이다.

 

쓸모없어진 폐기물을 유용자원재활용기술로 재탄생시키는 연구를 거듭해 오고 있는 김두환 한국산업(주)연구소 소장 (인하대 물리학과 연구교수, 이하 연구소장)은 환경을 살리려면 쓰레기를 잘 활용해야 한다고 강조했다. 그러면서 “인간의 소비적인 요소에 의해 쓰레기 총량은 쉽게 줄어들지 않을 것”이라고 단언했다. 이러한 전제 하에서 폐기물을 어떻게 재활용할 것인지에 대한 연구가 많아져야 한다는 주장이다. 김 연구소장은 “개인이나 조직이나 추구하는 핵심가치는 행복”이라며 “이런 관점에서 볼 때 인류의 삶의 질을 높이려면 폐기물 재활용에 대한 고급 기술이 꾸준히 연구돼야 한다”고 했다. 그러면서 지속적으로 폐기물 재활용 기술 개발을 위해 연구커뮤니티를 만들어서 니즈가 있는 것을 먼저 실험하는 노력을 해나갈 계획을 밝혔다. 

 


폐기물 재활용이란  


폐기물 재활용이란 기존의 것을 그대로 재사용하는 것과 달리 전혀 새로운 모습으로 만들어져 사용되는 것을 말한다. 대개 물리적 재활용, 화학적 재활용, 소각재 재활용 등으로 분류된다. 물리적 재활용은 애초에 어떤 물건이 가지고 있던 것을 변화시키는 것으로, 폐기물 속에 비철과 같은 금속 등을 뽑아내고 재활용하는 과정이다. 화학적 재활용은 사용하지 못하게 된 폐기물에다 물질 변화가 가능하도록 화학적 반응을 통해서 새로운 물질을 만들어 내는 것을, 소각재 재활용은 폐기물을 소각해서 재활용하는 것을 말한다.

 

소각재 재활용은 폐기물을 소각하는 과정에서 원래 물건이 가지고 있던 성질은 사라지고 열을 통해 에너지를 얻는 영역이다. 쉽게 설명하자면 폐기물을 분리해서 재활용하는 것은 물리적이고, 같은 종류, 같은 성질의 폐기물을 분리해서 화학적인 반응을 통해서 원하는 제품을 만들어내는 것은 화학적 재활 용이다. 폐기물 중간재활용업인 한국산업은 현재 생활폐기 물을 소각해서 발생되는 바닥재를 가져와 1, 2, 3차 파쇄와 습식선별 과정을 거친 후 비금속광물제품(벽돌)을 생산해 낸다.


국내 폐기물재활용 역사 함께 쓴 한국산업 


과거만 해도 우리는 모든 분야 폐기물을 분류하지 않고 매립 하는 것이 일반화돼 있었다. 서울 난지도 쓰레기매립장은 60 년대 서울 인구가 폭증하면서 산더미처럼 늘어난 쓰레기를 처리하기 만들어졌다. 단순 비위생 매립방식이었는데 생활쓰레기는 물론이고 건설폐자재와 하수슬러지 산업폐기물 등 온갖 종류의 쓰레기가 모두 매립되면서 심한 악취와 먼지는 심각한 공해문제를 일으켰다. 그러다 1991년 김포 수도권 쓰레기 매립지가 조성되면서 쓰레기반입이 줄다가 1993년부터는 반입도 완전히 중단됐다.

 

 

이때부터 폐기물을 재활용하려는 움직임이 있었고 한국산업의 역사도 시작됐다. 현재 한국산업은 폐기물소각 위탁업체와의 계약을 통해 바닥재를 받아 분류 과정을 거친 후 제품을 만들어 낸다. 모든 폐기물은 완전 소각을 통해 부피가 줄게 되는데 이는 수분 (함수율)과 연관이 있다. 이를테면 폐기물이 발생돼 처리하려면 매립장에서 톤당 무게에 따라 돈을 받는데, 소각해서 폐기물 총양이 줄어들었다고 해보자.

 

위탁업체들은 가격에서 민감할 수밖에 없기 때문에 매립보다는 소각을 택할 수밖에 없다. 이렇게 소각돼서 가져온 바닥재를 한국산업은 기술을 입혀 제품으로 찍어낸다. 물론 이렇게 만들어지기까지 어려운 과정을 몇 번이나 거쳐야 한다. 첫째 소각돼 가져온 소각재가 순수하지 않다. 건축덩어리부터 쇠조각까지 갖가지 이물질이 가득하기 때문이다. 분류하는 과정은 여러 공정으로 나눠진다. 이 과정을 거쳐야만 비로소 제품을 만드는 재료가 되고 생산품이 나온다. 이 업체는 버러지는 폐기물을 재활용해서 만들어진 특별한 제품이라는 차별성과 환경기업의 이미지를 담아가기 위해 무던히 노력해오고 있다고 했다. 


고부가가치 생산제조 실현을 위한 도약


미래사회는 ‘모듈러하우스’라고 해서 콘크리트 건물이 아닌, 모듈화되고 박스화돼 건축시공을 할 때 건축비가 상당히 낮아지게 될 전망이다. 건축계의 새로운 변화는 건축자재의 경량화와도 연결된다. ‘친환경 자원순환기술로 아름답고 깨끗한 미래를 만들어 간다’는 캐치프레이즈로 유용자원을 재활 용하는 기술개발에 박차를 가하고 있는 이 업체의 연구소 3명의 연구진들은 각종 슬러지를 이용한 건축자재 신제품 개발에 매진한다.

 

김 연구소장이 이끄는 연구팀은 최근 폐기물슬러지의 부식 및 부패방지 처리기술과 연소기술의 핵심인 탄화처리기술, 폐기물 생성내의 중금속처리기술, 이산화탄소 흡착 및 유해 가스 저감 처리기술 등 신 환경 기술개발에 성공했다. 김 연구소장은 “산업화가 지속적으로 발전함에 따라 다품종 대량소비 형태의 사회구조로 변화되고, 각종 폐기물의 친환경적 처리가 사회문제로 대두되고 있다”면서 “막대한 환경 예산에 소요되는 시점에서 폐기물재활용은 아주 중요하고 우리 연구원들의 역할 또한 중요해졌다”고 말했다.

 

그러면서 “우리 연구진들의 노력으로 각종 폐기물 처리기술과 고도화학기술 연구를 통해 세계 최초로 고온에서 기계적 강도를 유 지하고 유해물질이 전혀 발생하지 않은 저가 고품질의 각종 건축자재 원료 개발을 완료할 수 있었다”고 밝혔다.

 

김 연구소장은 “이러한 기술로 요업기술과 마블링기술 등을 응용한 인조대리석 등 고부가가치의 각종 건축자재 생산제조와 폐기물 내 중금속 제거 및 이산화탄소 저감을 병행 처 리함으로써 제품의 안정성을 확보하게 됐다”고 소개했다. 김 연구소장은 신기술의 특징으로, 발생 슬러지의 100% 처리비용 제로화로 막대한 예산절감 효과와 고품질 생산제품으로 고수익 창출을 들었다. 그는 현재 연구소에서는 폐기물을 소각할 때 애초 물질이 가지고 있는 성질의 독성이 조금이라도 남아 있을 수 있기 때문에 안전성 확보에 가장 관심을 기울이고 있다고 말했다. 


건축용 내외장재 혁신 가져올 것 


최근 연구소가 개발 완료했다는 주력 제품은 기존 세라믹 벽돌에 비해 강도 및 가격 면에서 경쟁력을 가진 벽돌과, 특수한 강도는 물론 도시의 색다른 미관을 만들어줄 칼라 보도 블록이다. 또 자연석이나 인조석으로 만든 제품과 비교해도 전혀 손색이 없는 인조대리석(판재)과 재생 불가능한 폐기물로 분류된 펄프 슬러지나 톱밥을 이용해 가볍고 열전도율이나 발암물질이 전혀 없는 100%불연재 단열재이다. 김 연구소장은 “이 제품들은 기존 제품에 비해서 가격은 물론 고급화로 건축용 내외장재의 혁신을 가져올 것”이라며 “새로운 공정을 만들기 위해 준비 중인데 서둘기보다는 차근 차근 시스템을 구축해서 차별화된 제품을 만들어 낼 계획” 이라고 말했다.


건축자재의 핵심은 응집력과 강도 


보통 모래를 이용해서 벽돌을 만들 때 가장 중요 시 하는 게 응집력과 강도이다. 이와 마찬가지로 바닥재로 제품을 만들 때도 응집력과 강도는 아주 중요하다. 완성도를 높여가기 위해서는 화학적인 작용을 통해 원사를 만드는 것이 핵심. 이를테면 강도가 약할 경우 약품처리를 해서 강도를 올려야 하고 강도가 너무 강할 경우 약화시키는 작업을 해야 한다. 걱정은 이때 생길 수 있는 유해물질이다.

 

김 연구소장은 “제품개발을 할 때 가장 중점을 둔 부분이 바로 이거였다”면서 ”화학분석표를 만들어 꼼꼼히 분석하고 소각 시 화력의 온도를 통해 제품의 완성도를 높였다”고 말 했다. 김 소장은 “폐기물을 소각할 때 무조건 화력을 높인다고 좋은 게 아니다”면서 “온도에 따라 물질의 형태가 달라지기 때문에 적정온도를 유지하는 것은 아주 중요하다”고 말했다.

 

모든 제품에는 규모의 경제가 있듯이 가마온도 또한 마찬가지라고 말한 김 연구소장은 “일반적인 가마온도가 500~600도 정도라면 제품을 연구할 때 가마온도를 1,000도 이상까지 올리면서 어느 정도 온도에서 유해성분이 나오고 물질의 형태가 바뀌는지를 분석했다”면서 “이 과정이 가장 길고 힘들었던 것 같다”고 말했다. 길고도 힘든 과정을 겪어온 만큼 개발제품에 대한 김 연구소장의 애착은 강해보였다. 그는 국내의 폐기물 재생업체들이 우리 회사처럼 직접 연구소를 운영하기는 어려울 것이라며, 이번 연구결과를 토대로 한국산업의 제품이 큰 차별성을 가질 것으로 기대했다.

 

 용어설명    
소각재(소각찌꺼기) 중에서 쓰레기가 스토커 위에서 소각된 것 중 연소실에서 낙하 배출된 것을 부재라고 하고, 이것에 대해 연소가스에 교반돼 보일러나 집진기로 포집 된 것은 비산재(포집재)라고 한다. 포집재는 집진기에 의해 포집된 재를 말하며, 보일러재, 공기예열기재, 감온탑재를 더한 것을 비산재(플라이쉬)라고 한다. 이것에 대해 소각로에서 나오는 재를 메인 재라고 한다. 포집제에는 중금속이 많이 포함되는 등 처리상의 문제가 많다.

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