2020년 기준, 건설산업에서 배출된 온실가스는 전 세계 배출량의 약 25%를 차지한다고 합니다. 그 중에서도 콘크리트와 철근 등을 생산하는 과정에서 많은 양이 배출됩니다.
콘크리트는 매년 15억톤 이상의 탄소를 배출하며, 철광석은 평균 1톤의 철로 제련될 때 탄소 1.83톤을 발생시키며, 폴리우레탄 폼과 폴리스티렌 폼 등 건축소재로 많이 사용되는 합성 단열재 또한 다량의 탄소를 배출합니다.
이에 탄소를 배출하지 않으면서도 인체에도 해롭지 않은 친환경 건축자재에 대한 연구개발이 지속적으로 이뤄지고 있는데요. 그 중에서도 바이오 기반의 폴리머를 소재로 한 건축자재에 대해 알아보기로 하겠습니다.
바이오 폴리머란?
바이오폴리머(Biopolymer)는 미생물의 생체활동을 통해 생산되는 유기고분자를 의미합니다. 바이오매스, 농업 폐기물 등 식물성 유기물질을 화학적으로 가공해 만든 플라스틱을 의미하는데요.
기존 플라스틱이 석유를 원료로 만들어진다면, 바이오폴리머는 곡물과 미생물을 주원료로 만들어져 생산하는 과정에서 이산화탄소가 거의 발행하지 않으며, 땅에 묻어도 쉽게 분해된다는 특징을 가지고 있습니다.
바이오 기반의 폴리머를 소재로 한 건축자재는 지속가능하며 친환경적이면서도 내구성 및 강도 면에서도 우수해 콘크리트와 기존 플라스틱 소재를 대체하는 소재로 주목받고 있습니다.
소변으로 만든 벽돌, ‘바이오 브릭’
남아프리카 공화국의 케이프타운 대학교 연구진은 모래, 소변, 박테리아, 그리고 이산화탄소와 암모니아를 분해하는 효소인 유레이스를 배합해 벽돌을 대체할 수 있는 ‘바이오 브릭’을 만들었습니다.
바이오 벽돌은 기존 벽돌을 대체할 수 있을 만큼의 단단함을 가지고 있으며, 가마에서 고온으로 굽는 방식이 아니어서 이산탄소를 거의 발생시키지 않습니다. 아직 대량생산은 어렵지만, 지속가능한 벽돌생산을 위해 연구가 계속되고 있다고 합니다.
곰팡이로 만든 건축재료 ‘마이코크리트(Mycocrete)’
영국 뉴캐슬대 생명공학과 연구팀은 지난 해 곰팡이 등 균사체의 복잡한 뿌리 네트워크로 만든 건축자제 ‘마이코크리트(Mycocrete)’를 개발했습니다. 마이크리트는 곰팡이와 곰팡이의 성장을 돕는 곡물을 주재료로 하며, 균사체에 톱밥, 섬유소, 종이 등 여러 바이오 재료를 섞은 뒤 직물 형태로 만들어 산소투과성을 높인 것이 특징입니다.
마이코크리트는 균사체로 만들어져 생산이나 폐기 과정에서 환경에 영향을 미치지 않으며, 생분해가 가능해 사용 후 자연으로 돌아갑니다. 또한 건조 과정을 통해 목재나 플라스틱과 유사한 내구성을 지니고 있어, 절연재나 단열재 등의 용도로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
바이오기반 폴리머로 만든 건축자재
핀란드 바이오 연료기업 ‘네스테(Nest)’, 화학 및 정제기업인 ‘라이온델바젤(LyondellBasell)’, 바이오 섬유 생산기업 ‘바이오파이버(Biofibre)’, 그리고 재활용 및 재생가능한 원료로 천연섬유강화 플라스틱 제품을 생산하는 독일 기업 ‘나프텍스(Naftex)’ 등 4개 기업이 바이오기반 건축자재를 생산하기 위해 뭉쳤습니다.
네스테는 바이오기반 원료로 가공된 폴리머 생산용 폐기물을 라이온델바젤에 공급하고, 라이온델바젤은 이를 폴리프로필렌으로 가공합니다. 바이오파이버는 이 폴리프로필렌으로 천연섬유강화 플라스틱 펠렛을 생산하고, 최종적으로 나프텍스가 이 펠렛을 울타리용 기둥이나 테라스 데크용 프로파일 등의 건축용 자재로 가공합니다.
이렇게 만들어진 건축자재는 탄소 저장소 역할을 하며, 사용기간 동안 대기 중으로 배출된 탄소를 저장해 기후 변화에 대응하는 건축자재로 눈길을 끌고 있습니다.
한화솔루션, 국내 최초 바이오 PVC 생산!
국내에서는 한화솔루션이 지난 해 탄소저감을 위해 PVC 업계 대표기업들과 MOU를 체결하고 친환경 PVC(Bio-attributed PVC) 상용화에 나섰습니다.
‘친환경 PVC’는 사탕수수, 옥수수, 목질 등과 같은 식물성 원료로부터 얻은 ‘바이오 에틸렌’을 활용하여 생산되는데요, 한화솔루션의 ‘친환경 PVC’는 생산 및 가공 과정에서 기존 PVC 대비 탄소배출량을 58%가량 감축할 수 있으면서도, 품질은 동일하게 유지됩니다.
이렇게 ’친환경 PVC’는 바닥재, 벽지, 파이프 등 온실가스를 줄이는 친환경 자재로 생산되어 지속 가능한 건축에 기여하고 있습니다.
앞으로도 많은 기업들의 참여로 바이오 폴리머 건축자재가 대중화되어 건축 업계도 탄소중립을 달성할 수 있게 되기를 바랍니다.
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