서언
자원의 상향순환으로 ‘Upcycling’이란 용어는 ‘낡은 제품에 더 많은 가치를 부여하는 것’이라는 의미로 1994년 독일의 산업디자이너인 라이너 필츠로 부터이다. 즉, 환경운동과 관련하여 3R 운동이 있는데, 3R이란 자원을 절약하는 「Reduce」, 재사용인 「Reuse」 및 자원순환인 「Recycling」이 있다. 이중 Recycling은 이제까지 대부분 부가가치가 낮은 활용인 Downcycling이 주를 이루었다면, 이에 대치되는 고부가가치로의 한 차원 업그레이드된 활용을 Upcycling(상향순환)이라고 한다. 이는 첨단과학기술 및 세련된 디자인이 첨가되어 가능할 수 있는 것이다. 따라서 이번 강좌로부터 몇 회는 콘크리트용 자원의 상향순환과 관련하여 분체 재료, 골재 및 기타로 나누어 본인이 연구한 사례를 중심으로 소개함으로써 더 많은 상향순환을 유도해보고자 한다.

타 산업의 활용 예
상향순환과 관련한 타 산업의 활용 예로서는 <표 1>과 같다. 일 예로 트럭의 방수 덮개, 청바지 등의 섬유질 재료의 경우 수명을 다한 것의 매립·소각 등 폐기처리는 대기, 수질 및 해양오염의 원인이 될 수 있다. 따라서 이러한 폐기물을 분해한 다음 아름답게 디자인하여 복고풍의 가방, 지갑, 신발 등의 제품을 제작하게 되면 또 다른 매력을 느낄 수 있는 상향순환이 가능해진다. 기타재료의 예에 관해서는 <표 1>을 참고한다.

분체계 재료
콘크리트용 자원으로서 분체계 재료란 시멘트를 중심으로한 분말형태의 혼화재료를 말하는 용어이다. 즉, 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 실리카퓸, 석회석 미분말 등이다.
이중 먼저, 시멘트 제조에서는 <그림 1>과 같이 원료 및 연료 등에 막대한 양의 부산물(폐기물)이 상향순환으로 활용되고 있고, 일본의 경우는 <그림 2>와 같이 도시 쓰레기 처리의 상향순환으로 에코시멘트가 제조 및 활용되고 있다.
플라이애시, 고로슬래그 미분말 등 혼화재의 자원순환으로, 현재 고로슬래그 시멘트인 경우는 실무에서 제품화되어 효과적으로 사용하고 있는 실정이다. 그러나 플라이애시는 레미콘 생산 시 시멘트 대체재로만 활용하고 있어 매립 등 다운사이클링 보다는 업사이클링 되고 있다.
그렇지만, 우리나라의 경우는 플라이애시 시멘트로는 거의 사용되지 않아 후진국성의 면모를 보이고 있다. 즉, 기술강좌 제 315회(광물질 혼화재 사용 레미콘의 적정혼합시간)에서 설명한 것처럼 시멘트 대체재로 개별 혼합하는 경우는 120초 이상 혼합해줄 때 효과를 발휘하지만, 실무에서는 믹서내 혼합시간도 30초 전후로 짧고, 에지테이터 트럭도 2회/분 로 부족하여 충분히 혼합되지 않음으로서 결국 품질변동도 크면서 평균적인 강도도 낮아 문제시됨에 상향순환이 요구되고 있다.

<그림 1> 시멘트 제조 흐름도와 부산물(폐기물)의 활용

<그림 2> 에코시멘트 제조공정(KCI; 콘크리트와 환경, 기문당, 2010)  

결언
종합적으로 현행 혼화재 치환 사용 콘크리트의 품질 저하 문제를 해결하기 위하여는 개별혼합 방식에서 탈피해야 한다. 즉, 플라이애시와 OPC를 공장에서 미리 혼합하여 만들어진 플라이애시 시멘트라든가 같은 방식의 실리카퓸 시멘트, 3 혹은 4 성분계 시멘트, 석회석 미분말 시멘트 등으로 프리믹스된 혼합시멘트가 일반적으로 사용되도록 해야 만이 명실상부한 고도의 상향순환이 실현될 수 있는 것이다.