◼ 고품질 순환골재 생산 및 콘크리트 활용기술개발 연구의 배경 및 추진전략

막대한 양으로 발생되는 건설폐기물의 효율적인 재활용을 위해 폐콘크리트의 파쇄로부터 얻어지는 순환골재의 재활용이 강조돼 왔다. 
순환골재는 기존에 도로보조기층 및 성복토용으로 주로 활용돼 왔으며 콘크리트용 골재로서는 안정된 품질문제를 비롯해 사회적 기반이 구축되지 않아 적극적인 활용이 이루어지지 않았다.
따라서 한국건설기술연구원의 이세현 박사는 2018년 개정된 국토교통부의 ‘순환골재 품질기준’을 준비하면서 2016년부터 고품질의 콘크리트용 순환골재 생산기술 개발에 주력해 왔다. 
콘크리트용 순환골재의 생산 활성화와 품질이 확보된 순환골재 콘크리트의 제조 및 공급이 이루어지기 위해서는 무엇보다 품질이 확보된 콘크리트용 순환골재의 생산이 전제돼야 한다. 
그리고 순환골재의 콘크리트용 골재로서 활용 활성화를 위한 기술적 근거와 활성화 방안 제시를 통한 본격적인 활용을 추진하고 있다. 
이를 위해 국내 대표적인 레미콘 업체인 한라엔컴이 참여해 실제로 순환골재콘크리트 생산을 담당하고 양질의 순환골재 생산을 위해 하나케이에서 생산플랜트를 구축하는 연구조직을 꾸려왔다. 
그리고 이러한 연구조직을 통해 고품질 순환골재 생산기술과 활용기술을 연계하는 실질적 추진전략을 구축해 단계적인 연구를 수행하고 있다. 

◼ 고품질 순환골재 생산과 활용연구 조직의 구성 및 주요 연구내용

고품질 순환골재 생산 및 활용기술개발 연구는 크게 고품질 순환골재 생산기술개발(생산)과 순환골재콘크리트 생산 및 활용기술(활용) 그리고 순환골재 관련 국가 기준 재, 개정 및 사용활성화 방안제시(정책)의 3가지 방향으로 계획돼 수행되고 있다.

그리고 이러한 연구추진을 위해 한국건설기술연구원이 주관기관으로서 순환골재 생산업체인 하나케이, 콘크리트 생산을 위한 한라엔컴, 순환골재콘크리트의 내구성 및 품질검증을 위한 군산대 이승태 교수가 참여해 활발한 연구를 진행하고 있다. 
아울러 고품질의 순환골재 생산설비와 구축기술을 개발한 이후, 이를 적극 보급하기 위해 순환골재 생산업체로서 금강개발, 우진환경, 동성환경이 참여기업으로 적극적인 기술개발을 지원하는 조직을 구성했다. 

◼ 고품질 순환골재의 생산 및 콘크리트 활용기술 개발연구의 주요성과

2016년부터 시작된 본 연구는 그동안 총 10편 이상의 국내외 논문발표와 4건 이상의 특허를 등록하고 환경신기술 인증1건, 순환골재의 주요정책반영 3건 이상의 정량적 목표를 달성했다.

1) 고품질 순환골재 생산기술 개발
유･무기 이물질 0.3% 이하, 밀도 2.3g/㎤, 흡수율 4% 미만의 양질의 콘크리트용 순환잔골재 생산기술을 주목할 만하다. 
순환골재 생산과정에서 가장 큰 문제가 되는 이물질 제거와 동시에 콘크리트용 골재로서 요구되는 안정적 품질의 밀도와 흡수율 목표치 달성이 상당한 난제였지만 새로운 기술을 제안해 이를 실제 생산라인에 구축하고 많은 시험생산과 운전을 통해 골재의 품질개선에 성공했다. 
그리고 이와 관련된 특허등록 및 환경신기술을 신청해 2018년에 환경신기술(제542호)을 획득했다. 

이 기술은 밀폐된 다단형 송풍방식을 채택해 송풍압과 흡입압을 동시에 가함으로서 효율적인 이물질 및 미분제거가 가능하며 실제로 설비 후단에 상당량의 이물질이 배출되는 것을 시각적으로 확인할 수 있어 효과의 증명이 가능했다. 
또한 골재의 품질개선을 위해 밀폐형 설비 선단에 1차 로터해머와 요철형 충격판에 의해 모르타르 제거와 입도개선이 가능하도록 하고 2차로 회전을 통한 미분제거 효율을 높이므로서 품질개선에 접근하는 새로운 기술을 접목했다. 

2) 순환골재콘크리트 생산 및 활용기술
순환골재콘크리트 생산과 활용을 위해 순환골재의 품질개선 전, 후의 골재를 사용하여 혼입률 최대 60% 이상의 콘크리트 생산과 배합기술 개발을 위한 다양한 실험을 진행해 왔다. 
또한 최대 30MPa 수준의 강도까지 확대해 순환골재 혼입률을 60% 이상 적용하는 시험적 연구도 진행했으며, 이를 위해 콘크리트의 다양한 물리적, 역학적 성능시험을 비롯해 건조수축, 동결융해, 염소이온침투저항성, 탄산화 저항성 등 다양한 내구특성 시험을 수행했고 그 결과, 순환골재 품질기준에 따른 콘크리트 품질에 문제가 없는 것으로 나타났다.

또한 실제로 순환골재콘크리트의 생산과 보급을 위해 가장 큰 걸림돌이 되고 있는 배처플랜트(B/P)의 어려움과 문제를 해소하기 위해 골재의 혼합설비 개발에 주력하고 실용화 가능한 설비의 특허를 출원완료 했다. 
근본적으로 본 연구에서는 30MPa 강도수준까지 각 강도별, 순환골재 혼입률별 참고적인 배합을 제시할 수 있는 자료제시가 가능했다는 점에서 상당한 의미가 있다. 

3) 순환골재 관련 정책
본 연구를 수행하는 과정에서 가장 큰 정책적 반영실적은 2018년 국토부에서 개정한 순환골재 품질기준의 기술적 자료와 타당성을 제공할 수 있었다는 것이다. 
기존 콘크리트용 순환잔골재의 품질이 밀도 2.2, 흡수율 5%, 최대혼입률 30%로 제한해 천연골재에 비해 낮은 품질기준과 규제를 했으나 이러한 품질기준 강화를 통해 순환골재의 콘크리트용 골재로서의 활용에 저해를 해소하고 지속적인 품질기준 강화를 통해 업체의 기술개발 유도와 더불어 혼입률을 확대할 수 있다는 점에서 그 타당성을 확보하고 있다. 
본 연구를 통해 순환굵은골재의 경우, 최대 60%까지 혼입이 가능하다는 기술적 자료를 도출하고 이를 바탕으로 국토부에 2017년 순환골재 품질기준 개정을 건의했으며 2018년 개정의 결실을 거두게 됐다. 
또한 국토부의 기술적 기준과 한국산업규격(KS)의 부합화를 위한 기술자료 제공도 지속적으로 추진해 2019년 2건의 KS 개정도 완료했다. 

◼ 앞으로의 연구추진 방향

2019년 9월 연구종료를 앞두고 있으나 현재, 경기도 소재의 지역에서 본 연구의 결과를 종합한 순환골재콘크리트의 생산과 더불어 시범타설이 이루어지고 있어 고품질 순환골재의 생산 - 콘크리트의 제조 및 보급 - 콘크리트의 품질검증 - 현장시범 적용의 연계적인 작업이 마무리되고 있는 상황이다. 아울러 순환골재콘크리트 보급의 제약이 되는 요소와 크게는 건설폐기물 재활용을 위한 여러 가지 제도적 보완점을 도출해 국토부 등에 제안하고 있다. 
앞으로도 연구진은 지속적인 기술개발과 제도보완이라는 2가지의 축을 바탕으로 국가적 차원의 건설폐기물 문제해결에 대응해 나아갈 예정이다.

 

 

정리 = 한국건설신문 김덕수 기자