후인 트롱 푸옥(35세) 부교수는 과학 연구 및 교육 분야에서 뛰어난 성과를 거둔 공로로 2023년 골든 글로브 상을 수상했습니다. 그 중 폐기물 슬러지에서 재료를 만드는 프로젝트가 대표적인 성과입니다.

푸옥 부교수는 이 연구는 그가 7년 전 대만 과학기술대학에서 박사학위를 공부할 당시 수행했다고 말했습니다. 당시 타이베이의 한 폐수 처리 회사에서 공장에서 발생하는 슬러지를 캠퍼스 내부 매립지의 재료로 활용하기 위한 연구를 지시했습니다.

푸옥 박사와 그의 연구팀은 퇴적물을 플라이애시와 소량의 시멘트 및 기타 첨가제와 혼합하여 제어된 저강도 재료(CLSM)를 만드는 공식을 개발했습니다. 첨가된 시멘트와 첨가제는 플라이애시와 퇴적물이 화학 반응에 참여할 수 있는 유리한 환경을 조성하여 하중 지지 용량을 갖춘 CLSM 재료를 형성합니다.

그는 폐수 처리 시설의 슬러지에는 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3)의 함량이 상당히 높은데, 이는 석탄 화력 발전소의 플라이애시의 구성과 유사하다고 말했습니다. 두 물질의 밀도와 입자 구성은 크게 다르지 않으므로 CLSM 물질을 만드는 데 매우 적합합니다. 그는 "주문 단위의 구체적인 요구에 따라 각 재료 구성 요소의 함량을 조정하여 사용 요구 사항을 충족하는 제품을 얻을 수 있습니다."라고 말했습니다.

연구팀은 배출원에서 직접 실험실로 가져온 슬러지와 재를 이용해 CLSM 소재를 만드는 공정을 개발했으며, 이를 추가 처리 과정 없이 바로 사용했습니다.

푸옥 부교수는 특정 조건에 따라 습기와 직접 혼합하거나 건조하게 혼합할 수 있다고 말했습니다(재료는 사용 전에 건조해야 합니다). 매립지에 사용되는 CLSM 재료의 경우, 그룹은 처리 비용을 절감하기 위해 습식 혼합 방법을 선택했습니다.

연구팀은 수많은 실험실 테스트, 평가, 조정을 거쳐 제품이 사용 요구 사항을 충족하도록 공식을 최적화했습니다. 이 단계는 가장 어렵고 시간이 많이 걸리는 단계로, 설계 계산과 혼합이 필요합니다. 연구팀은 성분의 양을 조금씩 조절할 때마다 제품의 특성이 극적으로 바뀌기 때문에 반복적으로 테스트를 해야 했습니다. 또한, 혼합방법 및 과정, 그리고 사용하는 장비의 종류도 연구 결과에 큰 영향을 미칩니다.

푸옥 부교수는 이 두 가지 방법이 기존의 모래 충전재와 완전히 다르다고 말했습니다. 일반 모래로 채울 경우, 수용 전에 설계 밀도까지 재료를 압축하기 위해 롤링 에너지에 의존합니다. CLSM은 다양한 용도에 맞게 특성을 설계한 콘크리트와 같은 강도가 낮은 제어된 소재로, 사용 요구 사항에 맞게 완벽하게 조정할 수 있습니다. 품질 요구 사항이 높을수록 생산 비용도 높아집니다.

이 소재는 매립지로서 실제 활용에 큰 잠재력을 가지고 있지만, 푸옥 부교수는 이를 일반적인 매립지 소재로 대량 사용되기 위해서는 실제 생산 비용을 분석하고 장기적인 환경 영향을 평가하는 것이 필요하다고 말했습니다. 그는 "건설 및 별도 수용에 대한 기술적 요건에 대한 구체적인 기준과 규정이 필요하다"고 말했다. 또한 슬러지 및 플라이애시 원료의 공급원은 품질 면에서 안정적인 회수원을 확보해야 하며, 산업적 생산 규모를 갖춘 대규모 매장량을 확보하여 실용화의 기반을 마련해야 한다.

이 팀의 연구는 높은 평가를 받았으며, 타이베이의 정수 처리 시설 부지에 시험용 매립지가 설치되었습니다. 구현 직후의 예비 평가 결과, 설계된 재료 형태의 높은 적용성이 입증되었습니다. 연구팀은 CLSM 재료의 설계 방법과 구성 방법을 최적화하기 위해 이 재료의 장기적 성능을 추적하기 위해 주기적으로 모니터링하고 샘플링을 진행하고 있습니다.

국내에서는 플라이애시와 슬러지를 충전재로 사용하는 것에 대한 연구가 일부 진행되었지만, 과학 논문으로 발표된 사례는 많지 않습니다. 베트남에 적용하려면 국가 예산 자본을 사용하는 교량 및 도로 프로젝트에 포함될 재료 규범을 계산하는 기초로 기술 표준 세트를 개발해야 합니다.

또한, 대규모 프로젝트를 수행하는 데 필요한 원자재의 공급원은 안정성과 연속성을 보장해야 합니다. 플라이애시는 수요를 충족할 수 있지만, 푸옥 부교수에 따르면 슬러지는 1~2년에 한 번만 수처리 시스템을 준설하면 되기 때문에 수요를 충족시키기 어렵다고 합니다. 그는 이 문제는 슬러지를 대체할 다른 자원을 사용하는 방법을 연구하거나, 원료 비율을 늘리거나 줄여 요구 사항을 충족시키는 방식으로 공식을 변경하면 해결할 수 있다고 말했습니다. "현재 일부 교통 건설 회사들은 소규모 시범 사업을 실시하고, 이후 대량 시행을 위한 기술 표준, 환경 영향 평가 및 기타 절차를 수립하자고 제안하고 있습니다."라고 푸옥 부교수는 말했습니다.

하안