[미국] 포트홀 복구에 사용되는 친환경 폐수처리 부산물 개발

과학자들은 쓰레기 매립지에서 주로 처리되는 폐수처리물의 잔해물을 사용해 도로를 보수하는 새로운 친환경적인 방법을 발견했다.

연구원들은 미국화학단체(ACS) 2020년 가을 가상 회의 & 엑스포에서 그들의 결과물을 선보였다.

Liu Zhongzhe 박사는 "매립지에서 폐수 분쇄물을 시장성 있는 제품으로 만들 아이디어가 있었다"면서 " 우리는 세라믹 모르타르를 포트홀 보수에 사용할 수 있는 패치(patch)를 만들어 냈다"고 밝혔다. 그릿 어시스트 패치(grit assisted patch, GAP)로 알려진 이 물질은 탄화수소 기반의 아스팔트보다 훨씬 환경에 안전하다.

그러나 무겁고 생체분해가 불가능한 고체인 그릿을 GAP로 만들기 위해서는 가공이 필요하다. 하수, 음식물 찌꺼기, 기타 폐기물이 포함된 폐수는 처리장에서 처리한다. 깨끗한 물은 수로로 방출되지만 대부분의 모래와 자갈이 예비 처리에서 고형물이 되는데 고형물이 그릿이다. 그릿에는 병원균과 불순물이 들어 있어 직접 재활용에 부적합하기 때문에 보통 매립지로 가져가서 매립한다.

캘리포니아주립대 소속 Liu 박사와 협력 연구원들은 도로 보수 재료로 쓸 수 있는 그릿을 만드는 방법을 찾고 있었다. 그들은 화학적으로 결합된 인산염 세라믹(CBPC)에 통합하기로 결정했다. CBPC는 유해 폐기물이나 방사성 폐기물을 처리하기 위해 일상적으로 사용되지만, 아무도 이것을 폐수 제품에 사용하지 않았다.

CBPC는 미생물을 비활성화할 수 있는 성분을 포함하고 있기 때문에 연구원들은 이것이 병원균을 죽이는 좋은 방법이 될 수 있고, 도로에도 안전하게 적용될 수 있는 물질이라 생각했다. Liu교수는 "CBPC를 만드는 첫 단계에서 병원균의 확산을 막는 알칼리성 그릿 슬러리를 형성하는 산화칼슘과 산화마그네슘을 섞는다"라고 말했다. 이어 "두 번째 단계는 최소화된 병원성 알칼리성 슬러리에 약한 산인 이수소 인산칼륨을 넣어 그릿-CBPC 모르타르를 형성하는 것이다"라고 말했다.

기존 아스팔트 패치는 석유 증류 후 남은 끈적하고 검은색의 잔여물인 역청을 함유하고 있다. 기존 패치에는 PHAs로 알려진 인체에 유해한 다순환 탄화수소가 들어 있다. 그릿 패치는 그 매트릭스가 인체에 무해한 칼슘과 마그네슘 산화물로 구성되어 있기 때문에 이러한 환경적 우려를 제거한다.

그 동안 연구진은 연구소의 GAP 성능을 분석해 아스팔트 포장도에 버금가는 압축 강도를 지녔으며, 아스팔트 기반 패치에 비해 월등한 성능을 갖을 것으로 보고 있다. 연구진은 이러한 초기 발견을 바탕으로 GAP에 대한 특허를 출원했다. 그 동안 GAP의 압축 강도를 한층 더 향상시키기 위해 노력하고 있으므로 주차 장소의 끝부분에 휠스톱을 세우는 것과 같은 다른 용도에도 잠재적으로 사용될 수 있다.

GAP를 포트홀 패치로 상용화하기 위한 다음 단계는 기존 포장도로와 접촉했을 때의 결합강토와 환경 극단에 노출되었을 때의 내구성을 평가하는 것이다. 연구팀은 현재 정상적인 도로에서 GAP를 실험하기 위한 실증화 단계에 있다. 필요한 경우, 연구진은 새로운 재료의 기계적 특성과 내구성을 더욱 향상시키기 위해 첨가물을 탐구할 것이다. 또 GAP와 기존 패치를 나란히 비교해 탄소발자국, 경제적 이익 측면에서 제공하는 장점을 철저히 파악할 계획이다.

[출처 = Water World(https://www.waterworld.com/wastewater/reuse-recycling/press-release/14182393/wastewater-treatment-byproduct-used-for-pothole-repair) / 2020년 8월 26일]