[공학저널 송강식 기자] 도로는 자동차 운행의 교통수단이라는 단순 개념에서 벗어나 안전하고 편안한 승차감 등의 서비스를 제공하는 자동차 운행 환경을 조성하고 안전사고를 예방해 도로 이용자들의 안전을 책임지는 역할까지 하는 국민 생활과 직결되는 기반시설로써 중요한 몫을 하고 있는 추세이다.
하지만, 최근 기후변화에 의한 폭우와 폭설 등 이상기온 현상이 전 세계적으로 발생해 산업전반에 걸쳐 많은 영향을 끼치고 있다. 자동차 운행목적의 도로도 예외는 아니며, 기온이 상승되면 도로에 소성변형이 일어나 도로파손의 원인이 되고 있다.
이러한 기온 상승 영향으로 물렁물렁한 포장도로가 자동차의 하중으로 인해 침하·변형된 도로가 그대로 굳어 버리거나 저온에서 포장도로의 탄력성을 제대로 나타나지 않아 도로 균열 등 도로 파손이 주 원인이 되고 있다. 뿐만 아니라 겨울철, 장마철 등 우기에는 포장도로에 수분이 많이 침투된 상태에서 교통량 증대로 인해 아스팔트와 골재와의 부착력이 약화돼 골재박리 현상이 생겨나고, 이는 계절에 관계없이 균열, 포트홀 발생 등 도로 조기파손으로 이어지게 된다.
이 같은 도로 파손은 차량 운행자에게 안락하고 편안한 승차감 등의 서비스를 제공하지 못하고 있으며 각종 안전사고가 뒤따르는 등 국민생명을 위협해 사회적 비용 낭비를 초래하고 있다는 것은 간과할 수 없는 부분이다.
이에 따라 고무·폐타이어·플라스틱 등을 이용한 다양한 개질재를 아스팔트에 첨가해 고온과 저온에서의 유연성을 적용해 탄성을 강화하고 소성변형·피로균열과 수분에 대한 저항성을 강화시키는 등 내구성을 향상시켜 도로 공용성을 증대시키는 연구개발이 학계와 업계에서 지속적으로 이뤄지고 있다.
그중 케이원 개질아스팔트(공용성 등급 PG76-22)기술은 고분자 개질재 SBS와 고분자 개질재 SBM을 적용해 도로 노화에 따른 균열과 포트홀 억제의 내구성과 내후성 성능이 증대된 공법으로 알려졌다. 이 공법의 핵심재료는 공용성 등급 PG64-22인 아스팔트, 균열과 포트홀 예방기능이 있는 고분자 개질재 SBM, 소성변경 감소기능을 갖고 있는 고분자 개질재 SBS, 박리방지제 등 기타 첨가재와의 물리화학적 결합이라 할 수 있다.
그런데 고분자 개질재 SBS(styrene-butadiene-styrene)의 경우, 기계적 탄성이 우수하나 SBS 내 C=C 2중결합으로 인한 포장도로 노화에 취약한 단점이 있는 것으로 분석됐다. 하지만, 고분자 개질재 SBM(styrene-ButylAcrylate-Methacrylate)는 아크릴 계열의 개질재로 접착성이 강해 SBS의 단점을 보완해 균열·포트홀 발생을 억제하고 내노화 성능이 증대된다는 연구결과로 분석됐다.
이에 따라 케이원 개질아스팔트는 고분자 SBS와 SBM의 물리·화학적 결합으로 빛·열·온도 등 외부 환경에 따라 노화되는 도로의 기능저하를 예방해 내노화성(도로 균열·파손 억제)을 향상시켰다고 볼 수 있다. 또한, 골재와 아스팔트간의 부착력을 증대시켜 내구성을 강화(소성변형 저항성 증대)하고, 고·저온의 균열 저항성을 증대시키는 것으로 연구를 통해 결과를 확인할 수 있었다.
특히, 경북대학교 기계적 물성 평가에서 개질재 SBS+SBM을 적용한 케이원 제품이 인장강도 신율(연성 정도)의 변화가 시간 경과에 따라 작은 것으로 분석됐다. 한국화학융합시험연구원의 동탄성 계수(점탄성 특성)와 피로균열 평가에서서는 케이원 제품이 우수한 것으로 분석돼 내구성이 좋은 것으로 나타났다.
케이원 개질아스팔트를 개발한 ㈜두리로드는 아스콘, 레미콘, 폐기물공장을 보유해 운영하며 아스콘과 레미콘 관급물량을 공급하고 벤처기업 인증을 받았다. 특히, 한국건설기술연구원 패밀리 기업, 전북대학교와의 산학협력 기업으로 적극적인 연구와 협력을 이어가고 있다.
두리로드는 아스콘과 레미콘 공장운영 과정에서 수명이 짧은 일반아스콘을 재사용해 자원낭비를 예방하고 가성비 좋은 재활용 혼합물을 생산해보고자 연구한 끝에 개질재생 중온아스팔트를 개발해 특허를 처음으로 취득했다. 물론 재활용 관련 제품을 출시하긴 했지만 품질이 그다지 좋지 않아 이를 보완키 위해 개질재를 사용하는 아이디어를 적용해 품질을 향상시키는 시도를 했다.
하지만, 개발당시 재활용에 대한 인식이 좋지 않아 관련 특허를 제품화해 출시하지는 못하고 시범포장으로 끝났었다. 이에 좌절하지 않고 재활용 제품 개발에 사용했던 개질재 SBS에 대한 연구를 시작해 이의 단점과 장점에 대한 분석뿐만 아니라 전문가들을 찾아다니며 조언과 지도를 얻었다.
그 결과, 개질재 SBS의 단점을 보완할 수 있는 아크릴 계열의 고분자 개질재 SBM을 연구, 자체 개발해 개질재 SBS와 분자 개질재 SBM을 적용한 케이원 개질아스팔트혼합 개발에 성공하게 된 것이다. 이에 대한 특허를 획득해 공공기관의 특허평가와 완제품에 대한 시험성적 등을 근거로 관련 제품 시장을 출시하게 됐다.
두리로드 강동진 대표이사는 “케이원 개질아스팔트혼합물이 전문가단과 정부로부터 성능인증을 획득하고 시범구매제품 인증에 이어 17개 공공기관협의체의 SOC기술마켓 인증 제품으로 성능에 대한 보증을 받아 대외적으로 신뢰할 수 있는 제품임을 반등하고 있다”며 “이 제품은 현재 지방자치단체는 물론이고 국토관리청 등 국가기관에도 납품해 현장 적용을 실증하고 관련 시장 개척에 박차를 가하고 있다”고 말했다.
그는 이어 “연구개발의 중요성을 확실하게 체험한 끝에 연구개발부서를 신설했으며 전문인력 추가 확보에 동분서주하고 있다”며 “이를 통해 중단했던 개질재생 제품은 물론, 현재 개질아스팔트혼합물에서 진화된 도로포장재 개발에 매진해 관련분야에 도움이 되도록 노력하겠다”고 덧붙였다.
