버려진 유리에 새 생명을
일본에서는 매년 약 100만 톤의 유리병이 배출된다. 투명 용기는 기존 재활용 체계에 쉽게 편입되지만, 색이 있는 유리병은 일반적인 처리 시설에서 거부되는 경우가 많다. 이런 폐유리는 오랫동안 매립지에서 생을 마감해 환경 부담을 일으키고 자원을 낭비해 왔다. 히로시마현의 코코 주식회사는 이 폐기물 흐름을 혁신적인 새 용도로 돌리는 시설을 운영한다. 이 회사는 재활용이 거부된 유리를 슈퍼솔이라는 경량 발포 소재로 가공해 토목공학부터 환경 정화까지 다양한 산업에 공급한다.
슈퍼솔은 기존 유리 재활용 방식과 다르다. 폐유리병을 다시 포장재로 만드는 대신, 유리를 뚜렷한 물성을 지닌 완전히 새로운 물질로 바꾼다. 완성된 소재는 인공 경석과 비슷하며 다공성 구조를 갖춰 건설, 농업, 수처리 분야에서 독특한 장점을 발휘한다.
색유리 폐기물 문제는 전 세계 재활용 시스템을 괴롭혀 왔다. 여러 색의 유리를 함께 녹이면 품질이 일정하지 않고 품질이 낮은 파유리가 만들어져 제조업체들이 이를 받아들이지 않는다. 일본에서는 이 같은 한계가 연간 100만 톤에 이르는 유리 생산량의 상당 부분에 영향을 미친다. 코코 주식회사는 특히 처리하기 어려운 색유리병 등 실효성 있는 재활용 대안이 없는 유리를 받아 이 공백을 메운다. 이 시설은 수명이 다한 재생에너지 설비에서 나오는 새로운 폐기물 흐름에도 대응해 노후 태양광 패널의 유리를 처리한다. 이 두 가지 접근법은 그렇지 않으면 영구 폐기해야 할 자원에 가치를 더하며, 산업 혁신이 폐기물 관리의 교착 상태를 어떻게 풀 수 있는지 보여준다.
환경적 효과는 단순한 폐기물 감축에 그치지 않는다. 유리를 일반 토양 무게의 5분의 1에서 6분의 1 수준인 건설용 골재로 바꾸면 운송 과정의 배출량과 건물 및 제방에 가해지는 구조 하중을 줄일 수 있다. 이 소재는 수질 정화에도 기여한다. 최근 연구에서는 폐수의 인산염 오염물질을 제거하는 성능이 확인됐다. 이런 활용 사례는 슈퍼솔을 단순한 재활용 제품이 아니라 여러 분야의 구체적인 기술적 과제를 해결하는 기능성 소재로 자리매김하게 한다.
변화의 과학
슈퍼솔 생산에는 정밀한 열처리와 기계 가공이 필요하다. 생산은 폐유리병과 태양광 패널 유리를 수거하는 것부터 시작된다. 원료는 생산로의 잔열을 이용해 먼저 건조한다. 에너지 효율적인 이 단계는 이후 분쇄 공정에 유리를 투입할 수 있도록 준비한다. 작업자들은 분쇄 전후에 플라스틱 뚜껑, 종이 라벨, 접착제 잔여물 등 불순물을 제거한다. 이렇게 세척하면 최종 제품의 균질성을 확보할 수 있다.
분쇄 단계에서는 세라믹 구슬을 사용해 병을 약 200마이크론 크기의 미세 입자로 만든다. 선별 공정을 통해 완성되는 유리 분말의 품질 기준을 유지한다. 기술자들은 이 분말을 독자 개발한 첨가제와 혼합한 뒤 소성 라인에 투입한다. 이 과정에서 800~900도 섭씨의 열이 가해지면 재료가 팽창해 슈퍼솔의 특징인 가볍고 거품 같은 구조가 형성된다. 자연에서 화산 경석이 만들어지는 과정과 비슷한 이 소결 공정은 유리 매트릭스 안에 기포를 가둬 지름 2~75밀리미터의 불규칙한 입자를 만든다.
완성된 소재는 용도에 맞는 비중과 흡수율을 갖는다. 일반 골재와 달리 슈퍼솔에는 팽창 단계에서 생긴 무수한 미세 구멍이 있다. 이 기공 덕분에 소재는 가벼우면서도 구조적 강도를 유지한다. 최종 제품은 일본에서 에코마크 인증을 받아 천연 토양 성분으로 구성된 친환경 소재임을 인정받았다. 광물 기반의 무기질 소재인 만큼 부식 우려 없이 물리적·화학적 안정성을 보장한다.
공학 및 환경 분야의 활용
토목공학 사업은 슈퍼솔의 주요 시장이다. 슈퍼솔은 제방과 뒤채움재에 쓰이는 경량 성토재로 활용돼 낮은 밀도로 옹벽과 기초에 가해지는 하중을 줄인다. 엔지니어는 쇄석과 혼합해 입방미터당 4~11킬로뉴턴의 단위중량을 맞출 수 있어 구조적 특성을 정밀하게 조절할 수 있다. 배수 성능 덕분에 녹화 사업과 농업에도 유용하며, 토양 통기성을 높이는 동시에 수분을 유지한다.
건설 분야를 넘어 최근 과학 연구에서 환경 분야의 유망한 활용 가능성도 확인됐다. 동료 심사를 거친 과학 학술지에 발표된 한 연구는 슈퍼솔에서 유래한 철·란타넘 담지 발포유리를 폐수의 인산염 제거에 사용하는 방안을 조사했다. 연구진은 소재에 철 0.1%와 란타넘 1%를 담지한 뒤 350도 섭씨에서 소성해 개질했다. 이렇게 만든 흡착제는 최대 1.3밀리그램/그램의 인산염 흡착 용량을 보였으며, 생활하수의 인산염을 24시간 뒤 99.2% 제거했다.
이 기술은 수질과 관련한 중요한 문제를 해결하는 데 도움이 된다. 도시와 농업에서 과도한 인이 배출되면 부영양화가 발생해 유해 조류가 번성하고 수생 생태계가 훼손된다. 발포유리 흡착제는 고도 하수 처리 기반 시설이 부족한 농촌과 개발도상 지역에서 현지 폐수를 처리할 수 있는 저비용 해법이다. 연구에 따르면 이 소재는 생활하수에서 흔히 나타나는 낮은 인산염 농도에서 특히 우수한 성능을 보였으며, 평형 상수도 기존에 개발된 흡착제보다 높았다.
이 밖에도 안전용 자갈, 원예용 무기질 토양 개량재, 수경재배용 배지로 활용할 수 있다. 가공성이 좋아 별도의 양생 기간이나 고도화된 시공 기술 없이도 좁은 공간과 고르지 않은 지형에 설치할 수 있다. 작업자는 간단한 고르기와 다짐만으로 시공할 수 있어 인건비와 공사 기간을 줄일 수 있다.
규제 당국의 인정과 표준화
일본 전역에서 슈퍼솔이 폭넓게 도입된 배경에는 광범위한 규제 검증이 있다. 이 소재는 히로시마, 오키나와, 홋카이도, 이와테, 이바라키, 기후, 시가, 오카야마, 후쿠오카 등 여러 도도부현 정부의 인증을 받았다. 이 인증은 슈퍼솔을 공공사업에 사용할 수 있는 승인 재활용 소재로 인정해 정부 발주 업체가 인프라 개발에 제품을 지정할 수 있도록 한다.
2005년 이 기술은 일본 국토교통성이 관리하는 혁신 건설 기술 데이터베이스인 신기술정보시스템(NETIS)에 등록됐다. 이 등록은 기술 검증을 제공해 공공 인프라 사업에서의 도입을 촉진한다. 이 소재는 2019년에 제정된 발포유리 재활용 재료 표준 JIS Z 7313도 충족해 업계 전반의 품질 기준을 갖췄다.
에코마크 인증은 슈퍼솔이 일상생활에서 발생하는 환경 부담을 줄인다는 점을 소비자에게 보증한다. 오키나와의 유이쿠루 인증, 시가현의 비와쿠루 에코십 인증 등 지역별 제도도 이 소재가 지역 재활용 경제에 기여한다는 점을 인정한다. 이런 인증은 공공 조달에서 인증 재활용 제품을 우선적으로 사용하도록 하는 경우가 많아 안정적인 시장을 형성한다.
지역 혁신에서 산업 네트워크로
슈퍼솔 기술은 트림 주식회사에서 시작됐다. 이 회사는 1995년 유리 재활용 가능성을 조사하기 시작했고, 1996년 독자 개발한 파유리 제조기를 개발해 유리 가공 기술에 대한 첫 특허를 취득했다. 일본 공공사업연구센터의 기술 평가를 거쳐 1999년 오키나와 공장에서 슈퍼솔 생산을 시작했다.
코코 주식회사가 운영하는 히로시마 공장은 오키나와에서 일본 본토로 사업을 확장하면서 2010년 문을 열었다. 이후 생산 네트워크는 후쿠오카, 홋카이도, 시즈오카, 기후, 아키타, 아오모리, 이바라키, 효고, 시가, 오카야마, 이와테, 야마가타, 군마, 고치, 미야자키, 교토, 야마나시, 와카야마, 후쿠시마현의 공장으로 확대됐다. 2014년에는 대만에 첫 해외 생산 시설을 세우며 기술의 해외 진출을 알렸다.
이 같은 확장은 제조 공정의 확장성과 지속 가능한 건설 자재에 대한 꾸준한 수요를 반영한다. 2016년 설립돼 2020년 공공수요적격조합으로 인증받은 발포유리재료협동조합은 업계 표준을 조율하고 시장 개발을 촉진한다. 2021년에는 트림 주식회사가 산업표준화사업 표창에서 경제산업대신상을 받아 발포유리 소재의 JIS 표준 제정에 기여한 공로를 인정받았다.
내일의 폐기물, 오늘 해결하기
일본이 재생에너지 인프라를 확대하면서 노후 태양광 패널의 폐기가 새로운 폐기물 관리 과제로 떠오르고 있다. 코코 주식회사는 공정을 조정해 태양광 패널 유리를 처리하기 시작했다. 알루미늄 프레임은 금속 재활용을 위해 분리하고, 유리는 슈퍼솔 생산 라인에서 가공한다. 초기 태양광 발전 설비가 운영 수명을 다하면서 크게 늘어날 것으로 예상되는 폐기물 흐름에 대응하는 방식이다.
태양광 패널 유리는 처리에 앞서 추가 준비 과정이 필요하다. 작은 강철 구슬을 유리 표면에 분사해 라미네이트와 기타 코팅을 제거한다. 회수된 알루미늄은 기존 금속 재활용 체계로 보내고, 유리는 병유리에 적용하는 것과 같은 분쇄, 선별, 소결 과정을 거친다. 이처럼 두 갈래로 처리하면 복합 전자폐기물에서 자원을 최대한 회수할 수 있다.
전 세계적으로 재생에너지 도입이 빨라지면서 여러 지역의 지방정부 프로그램도 태양광 폐기물을 관리하기 위한 유사한 사업을 개발하고 있다. 이런 사업은 재생에너지 기술의 환경적 정당성을 유지하려면 수명이 끝난 뒤의 관리 전략도 필요하다는 인식이 커지고 있음을 보여준다. 히로시마 시설은 태양광 유리를 슈퍼솔 생산에 포함함으로써 순환경제 원칙을 변화하는 폐기물 흐름에 적용하고, 가치 있는 산업용 원료를 만들어낼 수 있음을 보여준다.
핵심 내용
- 히로시마현의 코코 주식회사는 재활용이 어려운 색유리병과 태양광 패널 폐기물을 경량 발포 소재인 슈퍼솔로 가공한다
- 제조 과정에서는 유리를 200마이크론 크기로 분쇄하고 첨가제와 혼합한 뒤 800~900도 섭씨에서 소결해 팽창된 다공성 구조를 만든다
- 슈퍼솔은 토목공학 분야의 경량 골재, 농업과 조경 분야의 토양 개량재, 수처리 과정의 인산염 제거용 흡착제로 쓰인다
- 연구에 따르면 개질 슈퍼솔은 생활하수의 인산염을 99.2% 제거할 수 있어 부영양화 억제에 도움이 된다
- 이 소재는 일본 여러 도도부현의 인증을 받았으며 발포유리 재활용 재료 표준 JIS Z 7313을 충족한다
- 기술 개발사인 트림 주식회사는 일본 전역에서 20곳 이상의 생산 시설과 대만의 생산 시설 1곳을 운영한다
- 이 공정은 기존 토양 무게의 약 6분의 1에 해당하는 양을 매립지로 보내지 않고, 건설과 환경 정화에 기능적 이점을 제공한다
