폐타이어로 아스팔트 내구성이 2배로! 쓰레기 문제와 도로 균열 동시 해결

폐타이어로 아스팔트 내구성이 2배로! 쓰레기 문제와 도로 균열 동시 해결

차로 도로를 주행하다 보면 도로에 따라 아스팔트가 갈라지거나 너덜너덜해진 채로 방치되어 사고를 유발하는 것을 볼 수 있다.
교통사고 위험을 줄이려면 아스팔트의 조기 보수를 철저히 할 뿐만 아니라 아스팔트의 내구성을 향상시킬 필요도 있을 것이다.

이에 호주 로열멜버른공대(RMIT University) 소속 도로 엔지니어 필리포 쥐스트치 등 연구팀은 아스팔트를 2배 오래 가도록 하는 새로운 배합을 발견했다.
폐타이어에서 만들어지는 재활용 고무를 혼합함으로써 자외선에 의한 열화를 경감시킬 수 있다고 한다.

자세한 연구내용은 2022년 3월 18일자 학술지 『Journal of Cleaner Production』에 게재되었다.

◆ 아스팔트가 열화되는 원인은?

현재 세계의 많은 지역에서 도로는 아스팔트가 깔려 있다.
그리고 이 도로용 아스팔트는 정식으로는 아스팔트 혼합물이라고 한다.

말 그대로 아스팔트에 골재(쇄석, 모래)와 돌가루를 섞음으로써 강도를 높이고 있다.
이 아스팔트 혼합물에는 여러 종류가 있으며 소재와 비율을 변화시킴으로써 갖는 특징도 달라진다.

예를 들어 적설 한랭지역에서는 타이어 체인에 의한 마모에 대처하기 위해 마모 저항성이 높은 소재로 배합을 한다.

그럼 아스팔트의 내구성을 전체적으로 높일 수 있는 방법은 있는 것인가?
아스팔트가 열화되는 원인에는 앞서 든 체인에 의한 마모뿐만 아니라 차량의 하중, 빗물, 온도 변화, 자외선 등도 해당된다.

특히 쏟아지는 자외선은 거의 모든 도로에 공통된 열화 요인이라고 할 수 있다.
그래서 연구팀은 자외선 손상을 줄이는 배합을 찾기로 했다.

◆ 도로를 오래 유지하는 비결은 '폐타이어'를 섞는 것이었다

연구팀은 아스팔트 혼합물의 내구성을 높이기 위해 '고무'를 선택했다.
폐타이어 등을 재활용한 고무를 아스팔트에 혼합함으로써 자외선으로 내구성을 높인 것이다.

연구팀은 이 점을 다음과 같이 설명하고 있다.
재활용 고무를 도로 최상층에 추가하면 열화가 느려지는 것으로 나타났다.

고무가 도로 자외선 차단제 역할을 해주는 것이다.
물론 폐타이어에서 얻은 고무를 적당히 섞는 것은 아니다.

연구팀은 아스팔트 혼합물에서 가장 효과적인 고무 농도도 검증한 것이다.
폐타이어를 이용한 아스팔트는 두 배로 오래 유지된다

실험에서는 다양한 농도(7.5%, 15%, 22.5% 등)로 고무를 아스팔트에 섞었다.
그리고 완성된 혼합물을 특수한 기계에 넣어 높은 수준의 자외선에 1개월 반 동안 계속 노출 시켰다.

이는 통상적인 도로가 받는 1년간의 자외선량에 상당한 것이라고 한다.
변화 모습을 관찰한 결과 고무 농도를 18~22%로 하면 자외선에 대해 높은 내구성을 보이면서 하중 등 다른 내구성도 향상되는 것으로 나타났다.

연구팀은 "이 균형으로 만들어진 아스팔트는 기존 아스팔트와 비교해 자외선 손상이 50% 감소돼 이전보다 2배 오래 간다"고 밝혔다.
고무를 혼합하는 것만으로 아스팔트의 내구성이 현격히 향상되는 것이다.

또한 폐타이어를 이용할 수 있다는 점도 큰 장점이다.
현재 많은 국가가 환경파괴 확산을 막기 위해 쓰레기 수출규제를 하고 있다.

호주에서는 중고 타이어에 대해서도 수출규제가 있어 자국내에서 재활용해야 한다.
이 때문에 지역에 따라 갈 곳을 잃은 폐타이어가 산더미처럼 쌓여 있는 곳도 있다고 한다.

이번 새로운 발견은 도로의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라 폐타이어 재활용 문제도 해결할 수 있는 가능성이 있다.

Sunsmart streets using recycled rubber last twice as long
https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2022/may/sunscreen-for-roads

Exposure of crumbrubber modified bitumen to UV radiation : A waste-based sunscreen for roads
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622009969