(Dr. Chamila Gunasekara holds a sample of the low-carbon concrete. Credit: Michael Quin, RMIT)
(Eraring Power Station is dwarfed by its enormous ash dam. Credit: Ash Development Association of Australia)
아직도 전 세계적으로 상당히 큰 비중을 차지하고 있는 발전 에너지원이 바로 석탄입니다. 아무리 신재생 에너지 비중이 늘어나도 변동성이 심해 100% 대체가 어렵고 백업 수단으로 화력 발전소가 아직은 많이 필요한 상황인데, 석탄처럼 풍부하고 저렴한 에너지원을 외면하기 어려운 것이 사실이기 때문입니다. 우리도 많은 양의 발전용 석탄을 수입하고 있고 미국, 유럽, 중국, 호주 등 석탄 자원이 풍부한 국가에서도 여전히 석탄 발전소는 돌아갑니다.
하지만 석탄 발전소의 문제점은 온실가스와 대기오염만이 아닙니다. 태우고 남은 석탄재처리 역시 골칫거리 중 하나입니다. 특히 호주처럼 석탄 발전량이 많은 국가에서는 위에 보이는 것처럼 거대한 석탄재 매립지가 존재하고 있습니다.
따라서 석탄재를 뭔가 더 유용한 목적으로 재활용하려는 연구가 활발합니다. 대표적인 방법은 석탄재를 콘크리트 재료로 활용하는 것입니다. 호주 RMIT 대학의 연구팀은 전 세계적으로 매년 12억톤씩 발생하는 석탄재를 80%까지 혼합한 콘크리트 기술을 개발했습니다.
과거 석탄재를 원료로 혼합한 콘크리트의 최대 비중은 40% 정도였습니다. 연구팀은 수산화칼슘 (hydrate lime) 18%, 나노 실리카 3%에 석탄재를 저탄소 플라이애쉬 (fly ash)와 혼합해 High-Volume Fly Ash (HFVA-80)을 만들었습니다.
석탄재를 콘크리트에 섞어도 안전하냐는 우려가 나올 수 있는데, 사실 플라이 애쉬는 이전부터 사용된 콘크리트 소재로 알루미나와 실리카가 주성분인 석탄재입니다. HFVA-80의 차별점은 이름처럼 플라이 애쉬 비율을 80%까지 높였다는 것입니다.
플라이 애쉬: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1159729&cid=40942&categoryId=32343
연구팀에 따르면 HFVA-80은 압축 강도 22-71Mpa (7일에서 450일 사이) 굽힘 강도 2.7-8.7Mpa, 인장 강도 1.6 - 5.0 Mpa, 탄성 계수 28.9 - 37.0 GPa로 플라이 애쉬 비율을 크게 높여도 기계적인 성질이 떨어지지 않는다는 것을 입증했습니다.
더욱 중요한 사실은 이 콘크리트에 플라이 애쉬만 사용할 수 있는게 아니라 매립한 석탄재도 혼용할 수 있어 더 활용 범위가 넓다는 점입니다. 이렇게 만든 콘크리트가 충분한 안전성과 내구성을 지녔다면 석탄재의 업사이클링에 상당한 도움이 될 것으로 기대되지만, 역시 안전성에 대한 검증이 먼저일 것입니다. 오랜 시간 건물이 잘 버틸 수 있는지 검증하는 것이 다음 단계가 될 것으로 보입니다.
참고
https://newatlas.com/materials/rmit-ash-concrete/
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