서언
이전 강좌에서는 자원의 Upcycling인 상향순환과 관련하여 분체계 재료와 골재에 대하여 소개한 바 있다. 이번 강좌는 전 강좌의 연속으로 물 및 기타 자원의 상향순환에 대하여 소개해 본다.

회수수
레미콘 제조에서는 시공성을 확보하고 시멘트의 수화반응을 유도하기 위하여 반드시 물을 사용하게 된다. 이때 이용하는 물은 오염되지 않은 깨끗한 물이면 되지만, 레미콘 출하 완료 후 운반 트럭의 내부세척 등에서 발생하는 회수수도 일정 부분 이용하게 된다. 회수수와 관련 정의, 콘크리트에 미치는 영향, 사용기준, 설비관리 및 슬러지의 효율적인 활용에 관하여는 전 기술강좌 제 60~63회를 참조한다.
즉, 초창기의 레미콘 산업에서 레미콘 운반 트럭의 내부를 세척한 세척배수는 하수구에 흘러버려 폐기 처분한 적이 있었다. 그러나, 이는 강알칼리에 의한 환경파괴 및 물 자원 낭비가 지적되면서 법적인 제재를 받아 현재는 세척 배수에서 잔·굵은 골재를 분리하고 남은 회수수는 회수수 탱크에 저장한 뒤 콘크리트용 물로 리사이클 하여 재활용하고 있다.
그런데, 회수수의 경우 물을 제외한 슬러지 고형분은 시멘트 입자가 대부분을 차지하고 미세 모래 입자가 일부 존재한다.
그러나 문제는 시간이 경과하면 시멘트의 수화반응으로 말미암아 회수수를 물의 일부로 이용할 경우, 고형분량 증가로 미립자가 부족한 콘크리트 배합에서는 어느 정도 이점으로 작용할 수 있지만, 대부분은 유동성 저하, 강도 저하의 부정적인 인식이 있음에도 불구하고 법적인 규제로 버릴 수 없으니 어쩔 수 없이 활용하고 있는 현실이다.
따라서 이 문제를 해결하기 위하여는 회수수 중 존재하는 시멘트 입자의 수화를 정지 혹은 지연시킬 수만 있다면 회수수를 이용할 경우 회수수 중 시멘트량만큼 시멘트를 더 넣어주는 효과를 발휘할 수 있을 것이다. 결국, 이때 필요한 것은 회수수에 안정화제 혹은 지연제(각설탕 등)를 넣어주는 것인데, 이방법을 이용하면 <사진 1> 및 <사진 2>와 같이 되어 상향순환의 한 방법이 된다.

<사진 1> 레미콘 트럭에서 세척배수 시료채취

<사진 2> 안정화제 첨가량에 따른 시멘트의 수화
(안정화제 무첨가는 24시간 방치에 에트린가이트 등 수화 생성물이 많이 생성되는 등 수화가 진행되었지만, 안정화제 0.3%의 경우는 시멘트의 수화가 정지되어 있음을 SEM 사진으로 알 수 있음)

기타로, 레미콘 회수수 및 순환골재 제조설비에서 미립자를 분급하고 남은 물은 강알칼리성을 띠게 된다. 따라서 이전 강좌에서 순환골재에 의한 알칼리 활성의 효과처럼 회수수 혹은 순환골재 생산 시 입자 분급에 이용한 물은 알칼리 활성에 기여할 수 있으므로 이와 같은 용도로의 물의 활용은 물의 상향순환이 될 수 있다.

폐식용유
전 기술강좌 제223회 ‘멍청한 실험, 위대한 발견’에서 식용유의 자기수축 저감을 소개한 바 있다. 원리로는 콘크리트의 모세관 공극 중 알칼리와 식용유가 비누화 반응으로 공극을 채우고 약간의 팽창력으로 자기수축을 저감 하는 원리이다. 이와 같은 연구의 연속으로 식용유 종류로는 콩기름이 좋은데, 튀김 등에 이용한 폐식용유도 정제하면 양질의 식용유와 큰 차이가 없음에 리사이클 차원에서 이를 이용하는 것이 좋고, 특히 그냥 이용하게 되면 유동성, 공기량 및 강도 저하 등 많은 문제점이 발생함에 폐식용유를 유화제로 유화처리 하게 되면 문제를 해결할 수 있게 된다.
따라서 폐식용유를 유화 처리하여 초고강도 콘크리트의 자기수축 저감 이외에도 모세관 공극 충전으로 얻어질 수 있는 것으로 중성화 억제, 염화물 침투억제, 황산염 침투억제와 아울러 균열 저감, 수밀성 향상, 자기 세정성 등 수많은 효과가 있어 상향순환이 가능하다. 상세한 내용은 전 기술강좌 제 223~226회를 참조한다. 

폐부동액
자동차 엔진부에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여는 물이 이용되는데, 겨울철 자동차를 운행하지 않을 경우 물이 얼게 되면 곤란한 상황이 발생함으로 에틸렌글리콜(Ethylene glycol) 성분을 주성분으로 하는 부동액을 이용하게 된다. 그런데 이러한 부동액은 시간 경과에 따른 성능 저하로 일정한 주기마다 교환해 주어야만 하는데, 이때 발생하는 폐부동액은 처치 곤란한 폐기물이 된다. 그러나, 성능이 저하된 폐부동액일지라도 동결온도를 낮출 수 있는 성능이 포함되어 있으므로 아질산 칼슘을 물에 녹여 한중 콘크리트 시공 시 내한촉진제를 제조하는 것이 일반적인데, 물 대신에 폐부동액을 이용하면 동결점 저하 및 응결 촉진 등 내한촉진제 효과를 더욱 상승시키는 상향순환이 가능해 진다.

<사진 3> 폐부동액과 아질산 칼슘의 적정 용해도 결정(40%)

결언
자원순환은 인간의 혈류에 비유하면 정맥과 같아 정맥산업이라고도 한다. 그러나, 이제까지 소개한 자원순환은 빙산의 일각으로 아직도 상향순환으로 발전시킬 항목은 무궁무진하다. 따라서 동맥뿐만 아니라 정맥이 잘 순환되어야 인간이 건강한 것처럼, 자원순환 중 상향순환에 대하여 정부 및 학회 차원의 큰 관심으로 많이 연구되어 국가발전에 기여되길 기대해 본다.