부가가치 창출의 주역 '단양 한국석회석신소재연구소'
부가가치 창출의 주역 '단양 한국석회석신소재연구소'
  • 서병철 기자
  • 승인 2020.02.16 13:36
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에너지 절약 '발상의 전환'… 환경정화 기술 방점

[중부매일 서병철 기자] 지역사회가 요구하는 책임을 성실히 수행하는 석회석 자원 및 신소재 분야 전문 연구기관인 (재)한국석회석신소재연구소.
 

이 연구소는 단양군의 지원으로 설립된 비영리 재단법인으로, 석회석 산업의 역량 제고와 에너지 절약 및 대체원료 개발 등 기술경쟁력 촉진을 통해 2003년 옛 도담초등학교 자리에 들어섰다.
 
국내 석회석 산업은 석회석 자원의 부가가치 향상과 함께 에너지 절약 및 대체원료 활용을 통한 생산성 향상에 목말라 하고 있다.
 
이를 위해 이 연구소는 빈약한 국내 석회석 및 비금속 산업이 겪는 기술·경제적 어려움을 극복하기 위한 기술개발과 지역사회의 성장을 위한 지속가능성 확보에 총력을 쏟고 있다.
 
연구진들은 4차산업, 스마트산업 시대에 진입함에 따라 미래는 더욱 혁신적인 기술에 의한 끊임없이 변화하는 사회가 될 것으로 생각하며 급변하는 산업환경에 대응하는 자원기술 개발에 박차를 가하고 있다.
 
단양지역에 몰려있는 시멘트 공장과 석회석 및 석회산업을 포함한 국내 자원산업이 지역사회와 상생할 수 있는 안전망 확보에도 노력하고 있다.


▶지금까지 연구·개발한 분야는.

# 무독·무해 녹조 제거물질 제조기술.
 

연구소는 2019년 8월 녹조 제거 기능이 탁월한 수산화마그네슘 제조기술을 개발했다.
 
수산화마그네슘은 녹조를 바닥으로 가라 앉히는 활성탄이나 황토와 달리 녹조세포를 분해하고 악취를 제거하는 효과도 뛰어나 해외에서는 고성능 녹조제거제로 사용되고 있다.
 
연구진은 2016년 단양지역에서 생산된 석회석과 백운석을 이용해 녹조제거제 원료를 분리하는 기술을 개발했으며, 이듬해 녹조제거 성능을 확인하고 기술에 대한 특허를 확보했다.
 
2018년에는 녹조제거 현장검증에서 생태독성 평가를 통과한데 이어 한국화학시험연구원의 평가에서도 무독성 인증을 받았다.
 
평가는 녹조제거제로 사용된 수산화마그네슘에 물고기와 물벼룩 등을 노출시켜 상태를 관찰하는 방식으로 진행했으며, 시험결과 수중 생태계에 영향을 주지 않았다.
 
올해는 제천·단양지역 기업에 특허기술을 이전해 상용화를 추진할 예정으로 빠르면 2021년에는 상용화를 추진할 예정이다.
 
연구소가 개발한 녹조제거용 수산화마그네슘은 안전성과 수질개선 효과를 인정 받았으며, 제천·단양 및 강원도 지역에 풍부한 백운석의 부가가치 향상에 기여할 것으로 전망된다.

 

# 석탄화력발전소 대기오염물질 제거용 흡착제
 
2019년 5월까지 수행한 에너지기술개발사업을 통해 미활용되는 석회석 분말과 석탄재를 활용해 석탄화력발전소에서 배출되는 아황산가스를 흡착하는 소재를 개발했다.
 
석회석은 생산 및 가공단계에서 머리카락보다 작은 크기로 잘게 부서져 활용하지 못하는 양이 20%가 넘어 석회석 업체의 채산성을 낮추는 주요한 원인으로 알려져 있다.
 
강원도 삼척시 석탄화력발전소에서 배출되는 석탄재 또한 불순물이 많아 건축재료로 재활용이 어렵다.
 
이에 연구소는 석탄재가 특수한 조건에서 딱딱하게 굳는 성질을 활용해 석회석 분말을 아황산가스를 흡수하기 위한 최적의 형태인 다공체로 제작하는데 성공했다.
 
개발된 다공형 흡착제는 영국에 본사를 둔 국제시험평가 전문업체인 SGS사의 시험평가를 통해 높은 흡수효율이 확인됐으며 핵심기술에 대한 특허를 확보했다.
 
국내 발전산업에서 석탄화력발전의 비율이 30% 이상 유지되고 있는 상황에서 친환경 석탄화력발전소에 사용되는 탈황용 석회석의 자원순환기술로 단양지역 석회석 업체의 채산성 향상에 기여할 것으로 전망된다.

# 저탄소 그린시멘트 제조기술
 

2011년부터 석회석 기업지원사업인 광역경제권연계협력사업을 통해 한일시멘트 단양공장과 공동으로 저탄소 그린시멘트 제조기술 개발에 성공했다.
 
저탄소 그린시멘트는 일반 보통시멘트를 생산하는 온도보다 100℃ 이상 낮은 1천300℃의 온도에서 생산할 수 있어 에너지 절감효과가 매우 크다.
 
활용도가 낮은 저품위 백운석을 혼합하여 시멘트를 생산하는 기술로, 백운석의 함량을 적절하게 유지하는 것이 기술의 핵심이다.
 
개발된 제품은 실험실 환경은 물론 실제 아파트 공사현장으로 공급돼 바닥용 미장재로 시범 사용됐다.
 
그 결과 기존 시멘트와 비교하여 건조·수축과정에서 발생하는 균열감소 효과 및 시공기간 단축효과가 있는 것으로 확인됐다.

# 친환경 천연수경성시멘트 제조기술
 
연구소는 점토성분이 다량으로 포함된 석회석과 백운석을 이용한 천연수경성시멘트 제조기술을 개발했다.
 
천연수경성시멘트는 중금속 등의 유해성분 함량이 거의 없어 아토피 등의 환경에 민감한 체질의 사람과 접촉해도 안전한 생체친화성 재료이다.
 
습도유지와 곰팡이 생성억제 효과도 뛰어난 것으로 알려져 있다.
 
국내의 경우 석회석에 포함된 점토 함량의 제어가 어렵고 생산과정이 까다로워 유럽제품을 수입해 사용하고 있다.
 
이에 단양 및 제천지역의 시멘트 광산에서 발생한 점토질 석회석을 확보, 국내산 석회석으로 고품질의 천연수경성시멘트 제조에 성공했다.
 
천연섬유를 혼합해 기계적 특성을 향상하는 기술도 확보했다.


▶현재 개발중인 분야 및 앞으로 추진할 사업은.

# 시멘트 생산공정 내 초미세먼지 원인물질 제거기술
 
2019년부터 한국생산기술연구원 및 시멘트 업체와 공동으로 초미세먼지 생성물질인 질소산화물을 제거할 수 있는 기술개발을 추진하고 있다.
 
현재 시멘트 업체는 고온의 온도에서 요소수를 분사하여 질소산화물을 제거하는 공정을 운영하고 있으나, 제거효율이 50~60%로 낮아 개선이 필요한 상황이다.
 
이에 시멘트 소성로 연소 조건 확보를 통한 질소산화물 발생억제 및 최적 요소수 분사공정을 통한 제거효율 향상으로 나누어 실험을 진행하고 있다.
 
기술개발에는 첨단센서 및 IT기반 시뮬레이션 등 최신 기술을 적용하여 기술의 신뢰성 및 경제성 확보에도 주력하고 있다.
 
이번에 개발될 질소산화물 제거기술은 지역민들의 보건환경 개선은 물론 시멘트 업체가 부담하는 환경부담금 절감효과도 기대된다.

# 이산화탄소 흡수 친환경시멘트 기술개발
 
온실가스 배출권 관리제도가 본격적으로 운영됨에 따라 국내 시멘트산업의 이산화탄소 배출 감축의 수요가 증가하고 있다.
 
이에 기존 보통시멘트와 비교, 최대 60% 가량 이산화탄소 배출을 저감할 수 있는 친환경시멘트 개발을 추진할 예정이다.
 
친환경시멘트는 이산화탄소를 흡수해 광물화하는 원료가 포함되어 생산공정에서 이산화탄소 발생을 억제하는 효과가 있다.
 
게다가 시멘트가 굳는 과정에서도 보통시멘트보다 이산화탄소를 흡수하는 양이 4배 이상 높다.
 
기존 개발된 그린시멘트보다 100℃ 이상 낮은 1천200℃의 온도에서 시멘트 생산이 가능한 재료의 배합기술과 생산기술 확보를 목표로 하고 있다.
 
정부에서 추진하고 있는 중장기 대형연구사업에도 참여할 예정이다.

# 국제공인시험분석기관 확대 운영
 

관내 기업 및 인근 광공업 분야 사업체의 생산제품 품질관리를 위한 비즈니스 모델을 확대해 나갈 계획이다.
 
연구소는 2011년 중부내륙권 최초로 석회석의 화학분석 시험분석을 위한 국제공인시험기관 자격을 획득했으며, 관내·외 석회석 업체에서 생산되는 제품의 품질을 평가하는 업무를 수행하고 있다.
 
올해는 건설용 골재에 대한 품질시험 자격을 획득해 대덕연구단지 내 연구기관과 공동으로 2035년까지 추진되는 국토부 골재자원조사에도 참여할 예정이다.
 
오는 2022년까지 토양 및 폐기물 분야 시험기관으로 영역을 확대하는 등 지역사회가 요구하는 환경안전망 확보에도 주력한다.



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