Viet 부교수는 하수 슬러지와 비산재를 이용한 콘크리트 재료를 연구합니다.

칸토 대학교의 후인 트롱 푸옥(Huynh Trong Phuoc) 부교수 박사는 하수 슬러지와 플라이 애시를 평탄화에 적용한 콘크리트 유사 재료 연구에 참여했습니다.

후인 트롱 푸옥(35세) 부교수는 과학 연구 및 교육 분야에서 뛰어난 업적을 이룬 공로로 2023년 골든 글로브 상을 수상했습니다. 그의 연구 분야 중 가장 뛰어난 프로젝트는 폐슬러지에서 재료를 만드는 것이었습니다.

푸옥 부교수는 7년 전 국립대만과학기술대학교에서 박사 학위를 취득할 당시 이 연구를 수행했다고 밝혔습니다. 당시 타이베이의 한 폐수 처리 회사에서 공장에서 발생하는 슬러지를 캠퍼스 내부 매립지로 활용하는 연구를 의뢰했습니다.

푸옥 박사와 그의 연구팀은 퇴적물에 플라이애시, 그리고 소량의 시멘트와 기타 첨가제를 혼합하여 저강도 제어 재료(CLSM)를 만드는 공식을 개발했습니다. 시멘트와 첨가제를 첨가하면 플라이애시와 퇴적물이 화학 반응에 참여하기에 유리한 환경이 조성되어 하중 지지력을 가진 CLSM 재료가 형성됩니다.

*대만에서 공부하고 연구하던 시절의 후인 쫑 푸옥 부교수(왼쪽에서 두 번째). 사진: NVCC*

그는 폐수 처리장의 슬러지에는 이산화규소(SiO₂)와 산화알루미늄(Al₂O₃) 함량이 상당히 높은데, 이는 석탄 화력 발전소의 플라이애시 성분과 유사하다고 밝혔습니다. 이 두 재료의 밀도와 입자 조성은 크게 다르지 않아 CLSM 재료를 만들기 위한 혼합에 매우 적합합니다. 그는 "주문 단위의 구체적인 요구에 따라 각 재료 성분의 함량을 조정하여 사용 요건을 충족하는 제품을 얻을 수 있습니다."라고 말했습니다.

연구팀은 배출원에서 직접 실험실로 가져온 슬러지와 재를 이용해 CLSM 소재를 만드는 공정을 개발했으며, 추가 처리 없이 바로 사용했습니다.

푸옥 부교수는 특정 조건에 따라 수분과 직접 혼합하거나 건식 혼합(사용 전 재료 건조 필요)이 가능하다고 말했습니다. 연구팀은 매립용 CLSM 재료의 경우, 처리 비용 절감을 위해 습식 혼합 방식을 선택했습니다.

실험실에서 여러 차례의 테스트와 평가 및 단계 조정을 거친 후, 연구팀은 제품이 사용 요건을 충족하도록 배합을 최적화했습니다. 이 단계는 설계 계산과 혼합이 필요하기 때문에 가장 어렵고 시간이 많이 소요되는 단계이기도 합니다. 소량의 성분을 조정할 때마다 제품의 특성이 크게 달라지기 때문에 연구팀은 여러 번 시도해야 했습니다. 또한, 혼합 방법과 공정, 그리고 사용된 장비의 종류 또한 연구 결과에 큰 영향을 미쳤습니다.

푸옥 부교수는 기존 모래 충진재와 비교했을 때 이 두 가지 방법은 완전히 다르다고 말했습니다. 기존 모래로 충진할 때는 롤러의 힘을 이용하여 재료를 설계 밀도까지 압축합니다. CLSM은 다양한 용도에 맞춰 특성을 설계한 콘크리트와 같은 저강도 제어형 재료이므로 사용 요건에 따라 완벽하게 조정할 수 있습니다. 품질 요건이 높아질수록 생산 비용도 증가합니다.

이 소재는 매립지에서 실질적으로 활용될 가능성이 매우 높지만, 푸옥 부교수는 일반적인 매립지 재료로 대량 활용되기 위해서는 실제 생산 비용을 분석하고 장기적인 환경 영향을 평가해야 한다고 말했습니다. 그는 "건설 및 별도 수용에 대한 기술적 요건에 대한 구체적인 표준과 규정이 필요합니다."라고 덧붙였습니다. 또한, 슬러지 및 비산재 재료의 공급원은 산업 생산 규모에 필요한 충분한 매장량을 확보할 수 있을 만큼 품질 면에서 안정적인 회수원을 확보해야 하며, 이를 통해 실질적인 적용 기반을 마련해야 합니다.

이 팀의 연구는 높은 평가를 받았으며, 타이베이의 한 정수장 부지에 시험 매립지를 설치했습니다. 설치 직후 실시된 예비 평가 결과, 설계된 재료의 높은 적용 가능성이 입증되었습니다. 연구팀은 CLSM 재료의 설계 및 시공 최적화를 위해 이 재료의 장기 성능을 추적하기 위해 주기적으로 모니터링 및 샘플링을 진행하고 있습니다.

국내에서는 플라이애시와 슬러지를 평탄화재로 활용하는 연구가 일부 진행되었지만, 학술 논문으로 발표된 사례는 많지 않습니다. 베트남에 플라이애시와 슬러지를 적용하려면 국가 예산을 투입하여 교량 및 도로 건설 프로젝트에 적용할 재료 규격 산정 기준이 되는 기술 표준을 개발해야 합니다.

또한, 대규모 프로젝트를 수행하기 위해서는 원료의 안정성과 연속성을 보장해야 합니다. 플라이애시는 수요를 충족할 수 있지만, 푸옥 부교수에 따르면 수처리 시스템은 1~2년에 한 번만 준설하기 때문에 슬러지 수요를 충족하기 어렵다고 합니다. 그는 슬러지를 대체할 다른 자원을 활용하거나, 원료 비율을 늘리거나 줄이면서도 요구 조건을 충족할 수 있도록 배합을 변경하는 방법을 연구함으로써 이 문제를 해결할 수 있다고 말했습니다. 푸옥 부교수는 "현재 소규모 시범 사업 문제를 제기한 교통 건설 회사들이 있으며, 이후 대규모 사업 시행을 위한 기술 표준, 환경영향평가 및 기타 절차 수립을 제안하고 있습니다."라고 말했습니다.

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