본 연구는 자동차 산업의 부산물 중 폐EPDM 고무와 폐유리접합재를 고품질 도로포장용 아스팔트 바인 더의 재료로 활용하는 것에 관한 것이다. EPDM 고무는 차량의 문과 트렁크, 창 등의 접합부에 충격방지 와 방수의 용도로 사용되고 있으며, 유리접합재는 차량 유리의 강도 강화 및 소음저감을 위해 이중 접합 용도로 사용되고 있다. 폐EPDM과 폐유리접합재는 고부가가치의 자동차 부산물이지만 폐기 시엔 활용처 가 적어 재활용률이 미흡한 수준이다. 이를 고기능 아스팔트 바인더 개발의 재료로 활용하기 위해 폐 EPDM 고무를 용융 ․ 분산시켜 고온에서의 물성 및 탄성 회복력 등을 확보하였으며, 폐유리접합재를 융용 ․ 분산시켜 저온에서의 취성 저항이 향상된 아스팔트 바인더를 개발하였다. 고기능성 바인더 개발을 위해 AP-5 아스팔트를 기반으로 폐EPDM 분말, 폐유리접합재, 특수 첨가제 등의 재료로 반복적 융용 ․ 교반 시험을 통해 최적 배합비를 결정하였다. 융용 ․ 교반은 고전단 믹서를 통해 바인더의 산화를 최소화하도록 형상과 물성에 따라 투입 재료의 교반 시간을 조절하여 수행되었다. 제조 된 각각의 샘플에 대해 기초 물성을 평가하였으며, 목표 물성치와 근사한 데이터를 보이는 샘플에 대해서 KS F 2389(아스팔트의 공용성 등급) 시험법에 따라 물성을 평가하고 분석하였다. 본 연구에서 개발된 고 기능 아스팔트 바인더는 도로 포장용도로 개발되어 국내 기후 및 도로 상황에 유리한 아스팔트 콘크리트 바인더로 활용이 가능하며, 첨가제 및 배합비를 조절하여 타용도의 재료 개발이 가능하다. 따라서 자동차 부산물의 재활용률을 높이는 친환경적 요소와 도로 포장 및 관련 분야 재료의 품질 확보 요소가 충족되어 관련 산업 전반의 발전에 이바지 할 것으로 판단된다.

폐유리는 화학성분 중 70% 이상이 실리카(SiO2) 성분으로 시멘트와의 반응시 포졸란 작용 및 기타 충전 재의 역할이 기대되기 때문에 폐유리를 콘크리트 품질개선을 위한 환경 친화적 혼화재로서 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 학계에서 일부 발표다. 따라서 본 연구에서는 자동차 폐부품인 폐유리의 재활용 방안을 모색하기 위하여 폐유리 미분말을 콘크리트 결합재의 20%까지 치환하여 대체율에 따른 모르타르와 콘크리 트의 기초물성 실험을 통해 도로 소구조물 및 콘크리트포장 활용성에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 폐유리 미분말 대체율에 따른 콘크리트의 기초 물성 실험으로 슬럼프, 공기량, 압축강도 를 수행하였고 역학적 특성 평가를 위해 탄성계수와 길이변화 시험을 수행하였다. 또한 내구성 평가를 위 해 탄산화, 염소이온침투저항성, 동결융해 저항성 시험을 수행하였다. 폐유리 미분말 활용을 위한 물성 시험결과, 대체율 10%까지는 슬럼프와 공기량은 증가하는 것으로 나타 났으며 폐유리 미분말 대체율에 따라 압축강도와 탄성계수가 저하하는 경향을 나타냈으나 탄성계수는 저하 폭이 상대적으로 작은 것으로 분석되었다. 또한 수축 특성은 폐유리미분말 대체율 변화에 따른 차이가 크지 않은 것으로 분석되었다. 압축강도 값은 대체율이 증가할수록 저하하는 경향을 나타내었다. 탄산화와 염소 이온침투저항 특성은 대체율이 증가함에 따라 감소 경향을 나타내었다. 동결융해저항성은 대체율 20%의 경 우에도 상대동탄성계수가 90%를 상회하므로 동결융해저항성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다. 폐유리 미분말 대체율에 따른 시험 결과를 종합할 때 폐유리미분말 5~10%를 치환할 경우 일반 시멘트를 사 용하는 경우와 유사한 성능을 나타내어 도로구조물 활용시 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 아스팔트 혼합물에 사용되는 재료들을 산업부산물로 활용함으로써, 경제성 확보 및 공용성 능의 개선 효과를 확인하기 위한 것으로써, 천연골재를 대체하기 위해 제강공정에서 발생되는 전기로 산 화슬래그 골재를 분쇄, 선별하여 사용하였으며, 석회석 등의 채움재는 자동차유리를 분쇄 선별하여 사용 하였다. 아스팔트 바인더의 성능개선을 위하여 폐자동차의 폴리머 재료도 활용하였다. 실내시험 및 현장 적용 결과, 전기로 슬래그 골재의 일반적인 물성이 천연골재와 유사한 것으로 나타났으며, 폐유리를 이용 한 채움재 또한 석회석을 대체하는데 문제가 없을 것 판단된다. 표 1과 2는 각 재료별 물성시험결과로 관 련기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 각 재료별 유해성을 평가하기 위한 중금속 용출 시험결과에서도 관련기준에 적합한 것으로 나타 났다. 표 3 및 표 4는 중금속 용출 실험결과이다. 각 재료를 이용하여 혼합물을 제작하고 실시한 물성시험결과 표 5에서와 같이 안정도가 천연골재를 활 용한 일반아스팔트 혼합물에 비해 우수한 것으로 나타나, 전기로 산화 골재 등을 활용하여 경제적이고 우 수한 품질의 생산 및 시공이 가능할 것으로 판단된다.

자동차의 경우 제조단계부터 폐기단계까지의 전 과정에 걸친 환경부하를 줄이기 위한 노력이 활발히 진 행되고 있다. 특히, 국내외 폐차 법규가 확정되면서 폐차의 친환경적인 처리를 위해 플라스틱, 고무재료 등 에 대한 재활용 실용화 기술에 많은 연구가 진행되고 있으며, 폐유리의 경우는 화학성분 중 70% 이상이 실리카(SiO2) 성분으로 시멘트와의 반응시 포졸란 작용 및 기타 충전재의 역할이 기대되기 때문에 폐유리 를 콘크리트 품질 개선을 위한 환경 친화적 혼화재로서 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 학계에서 일부 발표되었으나 현재 많이 사용되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 자동차 폐부품인 폐유리의 재활용 방 안을 모색하기 위하여 폐유리 미분말을 결합재(Binder)의 10~30%를 치환하여 대체율에 따른 모르타르와 콘크리트의 기초물성 실험 수행과 폐유리 잔골재를 일반 세척사의 10~30% 치환한 콘크리트의 기초물성 실험을 통해 도로 소구조물 및 콘크리트포장 활용 가능성에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구의 실험방법은 폐유리 미분말의 모르타르의 물성 검토를 위해 모르타르 제조직후 플로우를 검 토하고 재령 7, 28일의 압축강도를 측정하였고, 콘크리트의 물성 검토를 위해 재령 7, 28일의 압축강도와 재령 28일에서의 염소이온침투저항성 시험을 수행하였다. 또한 폐유리 잔골재의 모르타르의 물성 검토를 위해 모르타르 제조직후 플로우를 검토하고 재령 3, 7, 28일의 압축강도를 측정하였다.

본 연구는 폐차 처리과정에서 발생하는 폐부품인 폐유리 및 폴리머 재료와 제강과정에서 발생하는 부산물 인 슬래그를 도로포장 재료로 활용하기 위해 수행하였으며, 기초연구를 통해 아스팔트 혼합물의 골재와 채 움재를 대체하고 아스팔트 바인더 성능의 개선을 위한 첨가제를 개발하여 현장에 적용하고 모니터링을 실시 하였다. 사용된 골재는 천연재료를 대체하기 위해 전기로 산화 슬래그 골재를 분쇄 선별하여 표 1과 같은 기 초물성 값을 얻었으며, 폐유리는 분쇄하여 표 2와 같이 채움재 사용기준의 적합여부를 확인하였다.