철강 쓰레기에서 시멘트 뽑는다

철강 폐기물에 CO2 저장해
시멘트, 콘크리트 등에 활용
바이오매스 폐기물 유기산 활용해
자원 순환형 고효율 탄소 광물화 제시

[아시아경제 황준호 기자] 음식물 쓰레기, 해수·해양 폐기물 등 생화학성 폐기물에서 만든 휘발성 유기산 화합물과 이산화탄소를 결합해 시멘트 등 건설 자재를 만드는 기술이 개발됐다. 이산화탄소를 줄이면서도 저렴한 가격에 건설 자재를 생산할 수 있는 기술이다.

박영준 광주과학기술원 지구환경공학부 교수의 연구팀은 박아형 미국 컬럼비아대학교 교수의 연구팀과 공동 연구를 통해 고효율 자원 순환형 탄소 광물화 공정을 화학 분야 국제 학술지(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)에 최근 소개했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 저렴한 비용으로 탄소 광물화를 할 수 있는 방법을 제시했다. 탄소 광물화는 자연 광물이나 고체 산업폐기물에 포함된 알칼리 금속을 추출해 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등 고체 탄산염을 만드는 것을 말한다. 이렇게 만든 탄산염은 시멘트, 콘크리트, 골재 등 다양한 형태의 건설 재료로 사용할 수 있다. 다만 이 과정에 활용되는 일반적인 무기산은 높은 용매 비용, 낮은 추출 효율, 후처리 공정의 어려움 등으로 인해 경제성을 확보하기 어렵다.

연구팀은 이 무기산을 바이오매스(음식물 쓰레기, 하수 폐기물, 해양 폐기물 등) 폐기물에서 생성되는 유기산 혼합물로 대체했다. 정확하게는 휘발성 유기산을 활용해, 제강 슬래그(제강 제조 공정에서 배출되는 폐기물)로부터 알칼리 금속을 추출했다. 연구팀은 기존보다 추출 성능이 높았으며 희토류 금속까지 선택적으로 회수할 수 있었다고 설명했다.

이번 논문의 제1저자인 홍수진 연구원은 "이 기술을 활용하면 산업에서 발생한 이산화탄소를 효과적으로 줄이는 동시에 대량으로 배출되는 폐기물을 친환경적인 건설 소재(시멘트, 콘크리트, 골재 등) 로 전환해 탄소 광물화 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다"며 "후속 연구에서 탄소 광물화 기술 기반으로 유용 자원 개발을 통해 2050 탄소중립 자원 순환 경제에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

용매 종류와 리간드가 제강슬래그 내의 금속 추출 효율에 미치는 영향 (좌) 무기산 또는 유기산 존재 하에 금속 추출 효율.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr