일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.1.18

오바야시구미와 도요타가 개발한 섬유 보강 콘크리트의 신공법
수소 탱크의 단재를 재이용

건설업계에서 폐기물의 업사이클이 확산되고 있다. 오바야시구미와 도요타자동차는 공동으로 연료전지차 ‘미라이’의 수소탱크에 사용하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 단재(端材)를 콘크리트 보강용 단섬유로 재활용하는 ‘리카보크리트 공법’을 개발했다. 신공법을 적용한 콘크리트는 도요타 묘치공장(아이치현) 내의 부품보관소 바닥에 사용했다. 양사가 2023년 11월에 발표한 신공법의 세부 내용을 해설한다.

리카보크리트 공법은 연료전지차의 수소탱크를 제조하는 과정에서 발생하는 CFRP 단재를 사용한다. 단재의 표면에는 수지가 코팅되어 있어 경화된 상태로는 다루기가 어렵다. 그래서 도요타가 개발한 자체 기술로 단재에 열가공을 해서 성능을 유지한 채 수지를 벗겨낸다. 그것을 30mm 정도의 길이로 절단해 콘크리트에 섞으면 ‘리카보크리트’가 생긴다.

CFRP는 가볍고 강도가 높으며 내구성이 뛰어나다. 때문에 섬유보강 콘크리트에서 일반적으로 사용하는 폴리프로필렌제 단섬유와 비교해 소량만 첨가해도 된다. 단위면적당 0.3%의 폴리프로필렌제 단섬유를 첨가한 콘크리트와 동등 이상의 압축강도나 굴곡 연성(Flexural Ductility)을 발휘하려면 CFRP제 단섬유를 단위면적당 0.2% 사용하면 된다.

폴리프로필렌제 단섬유나 강섬유의 단면 모양은 원형이나 타원형이다. 한편, CFRP의 단재로 만든 단섬유는 납작한 띠 모양이다. 오바야시구미 기술연구소의 히라타(平田) 연구원은 “한 방향으로만 구부러지기 쉬운 띠 모양의 단섬유를 사용하기 때문에 콘크리트의 성능에 악영향을 미칠까 생각했는데 그런 일은 없었다. 단섬유는 콘크리트 안에서 균일하게 섞였고 강도 향상으로 이어졌다”라고 말한다.

-- 제조 시스템을 2026년까지 구현 --
이산화탄소(CO2) 배출량도 줄일 수 있다. CFRP를 새로 제조한 경우와 비교해 리카보크리트 공법에서는 CO2 배출량이 15분의 1이 된다.

CFRP는 수소탱크뿐만 아니라 풍력발전의 풍차 블레이드와 항공기 등에 사용되고 있다. 생산량은 증가 추세에 있으며, 그에 따라 폐기량도 계속 증가하고 있다. 도요타는 이전부터 CFRP의 폐기량을 줄이기 위해 노력해왔다. 지금까지는 CFRP 단재를 철스크랩과 함께 전기로에서 용해해 철을 재활용했었다. 그러나 CFRP의 강도를 살린 재사용 방법은 아니었다.

오바야시구미와 도요타는 2026년까지 리카보크리트의 제조 시스템을 구현해 연간 3만m3의 사용을 목표로 한다. “다리 바닥판이나 터널 등 지금까지의 섬유 보강 콘크리트와 같은 용도로 리카보크리트를 사용할 수 있다”(오바야시구미).

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