도로에 숨겨진 비밀 : 친환경 아스팔트의 시대로

도로에 숨겨진 비밀 : 친환경 아스팔트의 시대로 

대학생신재생에너지기자단 15기 김상재

 

 

SK에너지의 아스팔트 그린 이노베이션 2030 선포

 

 SK이노베이션의 정유사업 자회사인 SK에너지가  ‘아스팔트 그린 이노베이션 2030’을 선포하고  2030년까지 모든 아스팔트제품을 친환경 기능성제품으로 전환하기로 했다고 밝혔다.

이는 SK에너지가 아스팔트 산업 생태계를 친환경제품을 중심으로 전환하고 독자 기술에 기반한 선진국형 친환경 아스팔트∙도로 산업 생태계 구축에 기여하겠다고 선언한 것이다.

[SK이노베이션 친환경 아스팔트 공식홍보자료] 

출처 : SK이노베이션 공식홈페이지 

 

 SK에너지는 일반 아스팔트가 90% 이상의 비중을 차지하고 있는 국내 아스팔트 시장을 친환경∙기능성 아스팔트 중심의 패러다임으로 전환하기 위해 핵심 기술∙제품 개발, 산업 협력 등 다양한 노력을 이어갈 계획이다.

 이를 위해 SK에너지는 아스팔트 ‘Green Innovation 2030’을 선포하고 2030년까지 판매하는 전 제품을 친환경∙기능성 아스팔트로 전환하기로 했다. 그 중간 단계로 SK에너지는 지난해 전체 아스팔트 판매량에서 8%를 차지하던 친환경∙기능성 제품 비중을 2021년까지 40%로 확대할 예정이다.

 

아스팔트가 뭐야?

[아스팔트] 

출처 : LG화학 공식블로그

 

 우리가 흔히 ‘아스팔트’ 혹은 ‘아스콘’이라고도 부르는 ‘아스팔트 콘크리트(Asphalt concrete)’는 모래와 자갈 등의 골재를 녹인 뒤 아스팔트로 결합시켜 굳힌 것이다. 아스팔트는 석유를 정제하는 과정에서 발생하는 부산물로, 어두운 색을 띠는 탄화수소 화합물이며 온도에 따라서 물성이 변한다. (저온 : 0℃이하 -고체, 상온 : 0~100℃ -점탄성체, 고온 : 100℃ 이상 -액체) 또 가소성, 방수성, 전기절연성, 접착성 등이 뛰어나 방수제 등으로도 많이 쓰인다.

 아스콘은 액체 상태의 아스팔트에 콘크리트와 같은 골재와 석분을 석어 강도를 높인 것으로 주로 도로 포장에 쓰이고 있어 우리 주변 곳곳에서 볼 수 있는 도로의 검은 표면이 바로 아스콘인 것이다. 

  아스팔트 도로는 비용이 저렴하고 시공 기간이 짧으며, 보수가 쉽고 시멘트 도로보다 물 흡수력이 좋아 우천이나 결빙에도 강한 편이다. 하지만 내열성과 내구성이 약해 잦은 보수가 필요한 단점이 있다.

 시멘트 도로의 경우 내구성이 좋지만 처음 포장 시 시공 시간이 다소 오래 걸리고 주행할 때 소음과 타이어 마모도 비교적 심한 편이다.  우리나라는 도로가 설치되는 주변 환경에 따라 시멘트 도로와 아스팔트 도로를 적절하게 사용하고 있다. 

 

아스팔트, 너 어디서 왔니?

[아스팔트 제조공정] 

출처 : SK에너지 공식홈페이지

 

1. 직류 아스팔트 제조 기술

 감압증류공정(VDU)을 통해 아스팔트를 생산하는 기술로써, 아스팔트 품질에 영향을 주는 불필요 유분을 감압 증류시켜 제거하게 되며, 일정 규격의 아스팔트를 대량으로 생산하는데 용이한 기술

 

2. 선택적 추출 아스팔트 제조 기술

아스팔트 품질에 영향을 주는 불필요 유분을 용매 추출 방식으로 제거한 후 각종 유분을 배합하여 아스팔트를 생산하는 기술로써, 감압증류공정을 통해 생산하기 어려운 규격의 아스팔트를 생산할 수 있는 기술

 

 아스팔트 도로의 성능은 포장체의 약 5%를 차지하는 아스팔트의 품질에 의해 크게 좌우되는데, 교통량 뿐만 아니라 기후조건에도 영향을 받으므로 적용 장소에 따라 다양한 규격을 요구하고 있다. 이렇게 다양한 요구 규격의 아스팔트를 안정적으로 생산하기 위해서는 적합한 원유의 선정은 물론이고 적절한 공정을 이용해야 한다. 

 

 

아스팔트의 종류별 차이와 제조공정

  

최근 싱크홀 문제가 많이 보도되면서 열과 충격에 약해 균열이나 움푹 패인 포트홀이 쉽게 생기는 단점이 지적되고 있는 아스팔트 도로는 특히 자동차 통행량이 많거나 폭우, 폭설이 잦을수록 이런 문제점이 자주 발생하고 있다.

이 문제 해결을 위해서는 꾸준한 개보수와 함께 근본적으로 아스팔트 개질제를 통해 높은 내구성을 실현해야 한다.

[서울시 포트홀 발생 현황] 

출처 : YTN뉴스

 

3. 개질아스팔트 제조기술

 개질아스팔트는 고분자(폴리머)를 활용하여 아스팔트의 점과 탄성력을 한층 강화하는 것이다. 

 특히 SK에너지에서는 고분자 개질재와 아스팔트가 분자결합 형태로 존재하여 고온과 저온에서의 점과 탄력성을 극대화 할 뿐 아니라 장기 저장시에도 개질재의 상분리 현상이 발생하지 않고 균일한 품질을 유지할 수 있는 아스팔트 제조 기술을 개발하였다.  

[분자결합형 개질 아스팔트 제조기술 흐름도] 

출처 : SK에너지 공식홈페이지

 

 이 분자결합형 개질 아스팔트 제조공정을 통해 고분자 개질재인 SBS와 일반 아스팔트가 분자결합되며 기존 아스팔트 포장의 문제점인 소성변형과 균열 저항성을 개선하고 점성과 탄성회복력은 증가시켜 도로의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있다.

 제조된 아스팔트는 고배수성, 저소음 기능성 아스팔트로 도로포장 품질을 개선시켜 도로 파손에 따른 차량 및 인명 피해를 최소화할 뿐만 아니라 배수 기능 강화로 우천시 사고 확률을 줄여준다. 또한 도심에서는 시가지 소음을 크게 저감할 수 있는 등 다양한 교통 및 기후, 사용처에 맞게 공급되고 있다. 

 

4. 환경친화적 아스팔트 제조기술 

 아스팔트 제조기술들은 원자재로 원유를 사용하고 있기 때문에 환경 문제인 온실가스 배출 증가에 따른 지구 온난화, 한정된 석유자원 등에 대한 지적은 피할 수 없다. 하지만 전 세계적인 친환경 흐름이 아스팔트 산업에도 사회적 책임을 요구하고 있는 상황이다. 

 

4-1. 중온아스팔트 제조기술

아스팔트 생산 및 시공온도를 기존 가열아스팔트 혼합물 대비 30℃ 이상 저감할 수 있는 아스팔트 제조 기술로써, 생산 및 시공과정에서의 에너지를 절감할 수 있는 기술이다.

4-2. 초박층 아스팔트 제조기술

아스팔트 포장층의 두께를 줄이면서도 포장 성능을 동등 이상으로 유지할 수 있는 아스팔트 제조 기술로써, 포장 두께 절감을 통해 천연자원의 절약 및 유지보수에 따른 사회적 비용을 절감할 수 있는 기술이다.

4-3. 재생포장용 아스팔트 제조기술

노후 아스팔트 도로의 유지, 보수시 발생되는 폐아스콘은 오랜 기간 대기에 노출됨으로써 아스팔트가 산화되어 물성이 저하되는데 상기 기술은 아스팔트의 물성을 복원시켜 재사용할 수 있게 하는 기술이다.

 

이 중 가장 상용화된 기술로는 중온아스팔트 기술이 있으며 SK에너지가 지난 해 국내 최초로 개발한 프리미엄 아스팔트는 기능성∙중온 포장성이 뛰어난 제품으로 일반 아스팔트보다 약 30℃ 정도 낮은 열에서도 시공이 가능하다. 아스콘 특유의 냄새와 배출가스를 저감시킨 것은 물론 공사 비용 및 기간 단축으로 교통 정체 문제도 개선할 수 있다. 프리미엄 아스팔트는 수분 저항 기능 또한 향상되어 포트홀, 도로 파손으로 인한 차량 손상, 인명 피해 등의 사고도 대폭 줄어들 것으로 기대된다.

[중온제조기술의 효과] 

출처 : SK 프리미엄 아스팔트 브로슈어

 

 초박층 아스팔트 제조기술 및 재생 전용 아스팔트는 개발 노력 중이며 현재 SK에너지에서는 재생포장용 아스팔트 제조기술에 역량을 집중하고 있다. 환경 오염 물질인 폐아스콘(도로 파쇄 시 발생하는 폐기물)을 재활용해 생산하는 재생 전용 아스팔트는 폐아스콘을 처리하기 위해 들어가는 환경∙사회적 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 대안으로 꼽히고 있다. 

 

친환경 아스팔트의 시대로 

 전문가들은 SK에너지의 아스팔트 ‘Green Innovation 2030’이 기술 리더십, 환경 이니셔티브에 기반한 혁신 전략으로, 축적된 기술력을 바탕으로 한 친환경 제품의 선도적인 개발과 생산을 통해 사회적 가치를 창출하겠다는 강력한 의지가 담겨 있다고 평가하였다.

 더하여 SK에너지는 아스콘사(아스팔트와 골재를 섞어 아스팔트 콘크리트를 생산하는 회사) 및 판매회사와의 정기적인 기술 교류를 통해 관련 기술을 공유하고 연관 산업 사업구조를 지속적으로 고도화하여 대기업과 중소기업 간의 동반성장 및 대기환경 개선, 사고예방 등 다양한 사회적 가치를 창출상생의 사회적 가치를 확대해 나갈 예정이라고 발표하였다.

 

기업들이 원유라는 원자재를 다뤄야 하는 진입장벽이 높은 시장에서 제조공정의 개발을 통해 우리 생활에 밀접한 부분부터 친환경화하려고 노력한다는 점에 주목할 필요가 있다. 또한 추후 낮은 퀄리티의 원유도 생활에 필요한 부분에 쓰일 수 있을 정도로 제조할 수 있는 공정의 개발을 기대해 본다.

 

 

---

참고문헌

[1]  김용주, 이강훈, 권홍준 (2019), 베트남 : 친환경 도로 포장 기술의 첫걸음 - 국토교통부 ODA 프로젝트 - "베트남 도로 중온 아스팔트 기술 최적화 사업", 대한토목학회지, 67(12), pp.95-99

[2] Kwon, Kim (2018), Existing Status and Application of Recycled Asphalt Concrete Mixture, 한국건설순환자원학회지, 13(2), pp.39-43

[3] SK이노베이션 공식홈페이지 : http://www.skinnovation.com/

[4] SK에너지 공식홈페이지 : http://www.skenergy.com/

[5] LG화학 공식블로그 : https://blog.lgchem.com/