Hot Tech - 규산염계 나노콜로이드, 실란, 아크릴 수지를 이용한 석면 비산 방지 기술
Hot Tech는 기술을 선도하는 혁신기업으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
▲ 차성학 대표이사 (주)건명테크윈
기술개발 배경
과거 건축물에 일반적으로 사용됐던 자재인 석면이 사람의 신체에 유해하다는 사실을 인지한 이후로 1987년 WHO 산하 국제암연구소에서는 석면을 1급 발암물질로 지정하였으며 유럽 등에서는 1980년대부터, 국내에서는 2007년부터 제조 및 사용을 전면 금지하였다.
하지만 2007년 이전에 지어진 국내 건축물(학교, 공공기관, 공장, 병원) 등에는 아직까지 석면 자재들이 포함되어 있는 곳이 대부분이다.
석면은 우리의 눈에 직접적으로 보이지 않아 그 위험성에 대해 간과하는 경우가 많다.
석면은 아주 미세한 섬유 입자로 이루어져 있어 공기 중에 섬유 상태로 떠다니다가 사람의 호흡기를 통해 몸 안으로 유입되어 폐에 박힌다.
게다가 석면은 몸속에서 녹지도, 빠지지도, 제거되지도 않으며, 대사가 되지 않아 소체가 발생하게 될 시에는 체내 배출이 거의 불가능하다.
또한 석면에 의한 질병은 잠복기가 최소 10년에서 최대 30년까지로 사람의 몸속에서 오랜 시간 잠복해 있다가 나이가 들어서야 큰 병으로 나타나게 되는 경우가 많아서 피할 수 있다면 어린 시절부터 석면에 극소량이라도 노출되지 않는 것이 가장 좋다.
하지만 한국에서는 오랜 시간 석면 철거작업을 시행했음에도 불구하고 아직까지도 석면 함유 자재가 포함된 건축물들이 많은 실정이다.
일례로 뉴스 보도에 따르면 서울 지하철 1~4호선 28개 역사에 석면이 함유되어 있으며 전국의 학교들을 전수조사한 결과, 전국 유치원과 학교 2만 7백여 곳 가운데 70.7%인 14,661개 학교에서 석면 건축 자재가 사용된 것으로 밝혀졌다.
그 외에도 유치원, 대학교, 각 지자체 공공건축물, 병원, 야구장, 일반 상가 등 다양한 곳에 석면 자재들이 남아있다.
이러한 석면 문제를 해결하고자 국가적으로 석면 철거를 추진 중에 있으나 여러 가지 어려움에 직면해 있다.
먼저 국가적으로 석면 문제에 사용할 수 있는 예산은 한정적이나 석면 철거 비용이 고가인 점이 큰 어려움으로 지적된다.
뿐만 아니라 철거 시공기간이 길어 학교 공사를 진행할 경우 학생들이 없는 방학 기간에만 공사가 가능한데 짧은 방학 기간 중에 철거해야 하다 보니 석면 문제를 해결해야 하는 학교는 너무나 많지만 공사를 할 수 있는 학교의 수는 제한적이다.
또한 철거시에 발생되는 폐 석면 텍스 및 석면 자재들을 처리하는 처리 및 매립시설이 점차 부족해 지고 있으며, 석면 자재 처리시 발생하는 환경오염 문제가 점점 더 심각해짐에 따라 새로운 처리 방법에 대한 필요성이 더욱 커지고 있는 실정이다.
따라서 당사는 기존 철거 방식이 가지고 있는 단점을 보완하여 석면 문제를 효과적으로 해결하기 위해 규산염계 나노콜로이드, 실란, 아크릴 수지를 이용한 석면 비산 방지 기술을 개발하게 되었다.
기술개발 과정
(주)건명테크윈(이하 건명테크윈)은 2013년부터 부설 연구소의 석면 관련 연구 인력 및 시설을 확충하고 석면 처리 문제를 해결하기 위한 기술을 개발하기 시작하였다.
당사는 국내 및 해외에서 사용되고 있는 석면비산 방지 제품들을 연구·분석하였으며 이러한 연구를 통해 당시 시중에서 유통되고 있는 일부 제품들이 중금속 및 휘발성 유기 화학물이 함유되어 환경 위험성을 내포하였거나, 석면 자재의 표면 코팅은 되지만 건축자재 내부로의 침투가 되지 않아 석면 건축자재가 진동 및 충격으로 손상 및 파쇄될 경우에는 다시 석면이 비산 되는 문제를 발견하였다.
이를 해결하기 위해 당사에서는 환경에 무해하지만 기존 철거비용보다 저렴한 제품, 해외 석면 비산방지제보다 성능은 우수하나 그 가격은 더욱 저렴한, 그리고 석면 자재 내부까지 침투되어 손상 및 파쇄시에도 비산이 되지 않는, 기존 기술 대비 매우 향상된 혁신 기술을 개발하게 되었다.
기술의 특징
당사가 개발한 규산염계 나노콜로이드, 실란, 아크릴 수지를 이용한 석면 비산 방지 기술의 가장 큰 특징은 나노입자 기반의 무기 바인더 소재를 활용했다는 것이다.
콜로이드 실리카 및 팽윤성 층산규산염 나노입자를 주 결합제로 적용하여 무기결합제의 결합 특성을 개선시키고 석면 함유 자재 적용시 석면 자재 내부로의 침투력을 개선하기 위한 목적으로 결합 촉진제로 유기실란 화학물을 적용하였다.
결합촉진제는 주 결합제인 나노실리카 입자와 박리화된 층산규산염 입자의 표면에 산 촉매 가수분해 반응을 일으켜 표면에 그래프팅(Grafting)을 시킨다.
실란 처리는 실리카 입자 자체의 결합 특성을 개선시키고 표면을 소수화시켜 수계 기반의 조성물에서 석면 함유 내부로의 침투 성능이 향상된다.
본 기술의 주요 특징 중 첫 번째는 들어간 조성물들 중 신체에 유해한 유해중금속 및 유해물질이 전혀 들어 있지 않다는 것이다.
제품의 성능이 아무리 우수하다고 해도 그 제품이 시공 기술자와 시공 이후에 그 공간에서 생활하는 사람들에게 유해하다면 그 기술은 우수하다고 할 수 없다.
당사는 본 개발 기술을 적용한 제품이 화학물질 사용 및 사용 단계에서 안전성과 관련하여 납, 카드뮴, 수은, 비소, 안티몬 및 이들의 화합물과 6가 크로뮴 화학물을 사용하지 않고 있으며 또한 유기주석화학물(TBT, TPT), 할로겐화탄화수소, 폼알데하이드와 살충제로 분류되는 농약성분, 암모니아(3무게% 이상)를 제품에 사용하지 않아 한국환경산업기술원으로부터 기준에 적합함을 인증받았다.
또한, VOCs, VACs의 경우 대기 중 방출시 광화학적 스모그 및 지구 온난화 현상에 영향을 줄 수 있으나, 본 개발 기술을 적용한 제품의 경우 위 항목에 대해 기준을 충족하였음을 인증받아 지역 환경오염 감소 효과 및 생활 환경오염 감소의 효과가 있는 제품임을 인정받았다.
당사 기술의 주요 특징 두 번째는 일반 진동이나 손상 및 파손시에도 매우 효과적이라는 것이다.
본 기술은 내부까지 조성물이 침투하여 석면 입자와 결합하게 되고 충격이 가해지는 악조건에서도 외부로의 석면 비산을 방지해주며 더 나아가 석면 자재의 강도를 증가시켜 준다.
강도와 관련하여 본 기술을 적용한 조성물을 석면 자재에 사용한 후 상온 경화시킬 경우 자재 표면이 연필 경도 3H(1,000G 기준) 이상의 표면 강화 특성을 지니게 되었다.
또한 본 기술을 적용한 조성물을 석면 자재에 사용한 후 증류수 침적 시험을 진행한 결과 내수성 역시 기존 자재에 비해 강화되는 효과가 있었다.
당사의 규산염계 나노콜로이드, 실란, 아크릴 수지를 이용한 석면 비산 방지 기술은 우리나라의 특허로 등록되었으며 2017년 한국산업기술진흥협회로부터 신기술(NET) 인증, 한국환경산업기술원으로부터 친환경인증을 획득하였다.
기술의 파급효과 및 전망
최근 안전 및 환경문제에 대한 사회적 이슈 증가, 현재 석면을 처리하며 발생하는 문제들에 대한 사람들의 관심 증가, 석면의 위험성에 따른 빠른 해결 필요성 대두에 따라 석면 처리 관련 사업의 수요는 계속 증가할 것으로 예상된다.
교육부에서는 전국에 있는 모든 석면 학교에서 석면 자재를 철거하기 위해 필요한 비용을 3조 7,800억원으로 추산하고 있다.
해당 예산이 다 마련되어 국내학교 부문에서만 석면이 철거되기 위해서는 최소한 10년 이상이 걸릴 것으로 예상하고 있다.
하지만 본 기술을 적용한 석면 비산 방지 조성물이 국내 석면 시장에 사용될 경우 기존 철거 공사 대비 3분의 2에 해당하는 비용을 절약할 수 있어 경제적이다.
또한 10년이라는 긴 시간 동안 학생들이 석면이라는 유해 발암물질에 노출되지 않도록 빠른 조치를 취할 수 있으며, 더 나아가 학교 이외 모든 석면 건물에 적용함으로써 공기 질 개선을 통해 환경에 대한 불안감을 해소시킬 것으로 전망된다.
석면 문제는 비단 한국만의 문제가 아니라 미국, 일본 중국 등 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 문제이기에 수요는 앞으로 더욱 증가할 것으로 보인다.
관련 시장 규모가 확대됨에 따라 R&D 고용 창출의 효과 역시 증가할 것으로 전망된다.
건명테크윈은 효과적이면서 경제적인 R&D 전문기업을 지향하고 있으며 당사가 가진 핵심 역량은 지속적인 연구 개발에 있다.
개발된 기술의 경우에는 현재의 기술보다 더욱 기능을 향상시키고, 연계하여 활용할 수 있는 기술 개발을 추진하고 있다.
앞으로도 당사는 발생하는 환경문제들에 대응하여 친환경적이고 우수한 성능을 가지며 시공 및 유지 보수가 간편한 제품의 기술 개발을 위해 노력해나갈 것이다.