[디지털비즈온 이호선 기자] 세계적으로 일 년에 15억 개의 타이어가 생산되는 것으로 추정된다. 2030년이 되면 폐타이어는 12억 개에 도달될 것으로 보인다.

호주 RMIT 대학의 과학자들 모든 골재가 폐타이어 입자로 대체된 양질의 콘크리트를 생산했다.

콘크리트는 물, 모든 것을 하나로 묶는 시멘트, 모래나 자갈과 같은 골재의 세 부분으로 구성된다. 그 골재는 땅에서 채굴되어야 하며 현재 전 세계적으로 공급 부족에 직면해 있다.

여러 그룹이 폐타이어를 이용한 콘크리트를 개발했지만 콘크리트의 강도는 예상외로 약했다. 호주 RMIT 대학의 과학자들은 결합 문제가 타이어 고무의 다공성 때문이라는 결론을 내렸다.

구체적으로, 고무의 기공은 콘크리트가 처음 혼합될 때 물로 채워지지만, 이러한 기공은 물이 증발하고 콘크리트가 굳어지면 고무와시멘트 계면에서 단순히 빈 공극이 발생된다.

이 문제를 해결하기 위해 연구원들은 모든 골재가 타이어 입자로 구성된 젖은 콘크리트로 시작한 다음 그 콘크리트를 경화되는 동안 특수 강철 주형에 주입했다. 이 주형은 콘크리트에 압력을 가하여 입자와 그 안의 기공을 압축하는 과정이다.

결과적으로, 일단 콘크리트가 건조되고 굳어지면 시멘트는 "미리 준비된" 타이어 입자에 훨씬 더 잘 접착되었다. 기존의 방법으로 생산된 100% 타이어 골재 콘크리트와 비교할 때 예압 ​​콘크리트는 압축강도, 굴곡강도 및 인장강도가 각각 97%, 59% 및 20% 증가했다.

호주 RMIT 팀 리더인 제이 엘리(Jie Li) 교수는 "일반적인 콘크리트의 대부분이 굵은 골재이기 때문에 이것을 모두 사용한 타이어 고무로 교체하면 천연 자원의 소비를 크게 줄일 수 있고 또한 사용한 타이어를 어떻게 처리해야 하는지에 대한 주요 환경 문제를 해결할 수 있다." 고 말했다.

이 연구에 대한 논문은 최근 자원, 보존 및재활용 저널인 'SCIENCE DIRECT'에 게재되었다.

◇국내에서도 다양한 연구사례 나와

한국과학기술정보연구원 에서 발간한 ‘폐타이어 고무의 시멘트콘크리트로의 응용’ 에서도, 타이어 고무를 연료로 사용하는 것은 경제적으로 바람직하지 않다면서 타이어로 만드는 카본블랙은 석유제품으로 만드는 것보다 비싸고 품질도 낮다.

폐타이어 고무는 토목공학 혹은 비토목 분야에서 다양한 용도를 가지고 있다면서, 대표적으로 토목공사, 도로건설, 농업분야의 사일로 봉합, 해변 방파제, 선박 보호, 시멘트 공장 연료, 화력발전, 시멘트 혼합 제로 사용된다고 기술했다.

자료에 의하면 고무 폐기물을 활용하여, 혼화제를 사용하면 물의 양을 크게 늘리지 않고도 통상의 콘크리트와 유사한 작업성을 얻을 수 있다. 고무 양을 증가시키면 콘크리트의 밀도는 감소된다. 분말 고무로 골재를 대체하면 특히 밀도 감소가 심하다. 타이어 폐기물을 첨가함으로서 특수 목적을 위한 경량화 콘크리트로서의 활용도 가능하다.

콘크리트에 고무를 사용하면 압축 강도에 큰 영향을 준다. 가루 고무가 총 골재 함량의 20%를 넘지 않으면 압축 강도가 크게 감소하지는 않는다. 고무를 커플링제와 함께 처리하면 압축 강도 저하를 방지할 수있다. 가루 고무나 고무 분말이 사용되면 굴곡 강도가 낮아진다. 그러나 섬유 형태의 고무가 사용되면 압축 인장 강도는 증가한다.

향후 발전을 위한 연구 과제로 몇 가지가 추진되고 있다. 고무 혼입 콘크리트의 미세구조와 강화 철근의 부식 거동 등의 연구가 있다. 고강도고성능 고무 혼입 콘크리트의 개발 및 타이어 고무 섬유 강화 콘크리트의 특성 강화 등도 폭넓게 연구되어야 한다고 기술했다.