재활용 플라스틱 복합재의 재료특성과 건축 활용

플라스틱은 현대 사회에 없어서는 안 될 중요한 소재중의 하나입니다. 한편으로는 환경 오염을 일으키기도 합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 재활용 플라스틱에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 특히 복합재(Recycled Plastic Composites)를 개발하여 일부 건축 현장에 투입되고 있으며 그 사용처는 점차적으로 확산 될 것으로 기대하고 있습니다.

폐플라스틱을 재가공한 생필품들은 이미 삶의 현장에서 많이 사용되고 있었습니다. 건축분야에서도 활발한 연구가 진행되고 있으며 건축과 인테리어 분야에 사용되고 있는 현장들을 목격 할 수 있습니다. 뛰어난 내구성과 가공성을 갖춘 고기능성 자재로 재탄생하는 이 기술은 순환경제(Circular Economy)를 실현하는 핵심 솔루션으로 자리 잡을 것으로 기대하고 있습니다. 이번 글에서는 재활용 플라스틱 복합재의 주요 재료특성과 실제 건축 현장에서의 활용 가치에 대해 상세하게 알아보겠습니다.

재활용 플라스틱 복합재 란 무엇인가

재활용 플라스틱 복합재는 폐플라스틱을 수거하고 분쇄합니다. 분쇄한 분말을 목분이나 섬유 등 다른 재료와 혼합해 성능을 개선한 소재로 만듭니다. 첨가 재료와 제조 방식에 따라 강도와 내구성이 달라집니다. 건축용 데크, 울타리, 비구조용 패널 등 다양한 분야에 활용될 수 있도록 소재와 배합 비율을 조정하고 있으며 연구는 계속 진행중에 있습니다. 각종 제품을 연구 결과에 따라 생산하고 있으며 점차 구조용으로 사용 할 수 있도록 그 범위를 넓혀가고 있습니다.

재활용 플라스틱 복합재의 종류와 특성

재활용 플라스틱 복합재는 플라스틱의 종류와 혼합 재료, 제조 방식에 따라 특성과 용도가 달라집니다. 참고 문헌에 보면 종류와 특성을 아래와 같이 분류하고 있습니다.

• 목재·플라스틱 복합재(WPC): 재활용 플라스틱에 목분이나 목재 섬유를 혼합한 소재입니다. 목재와 유사한 외관을 구현할 수 있어 데크, 울타리 및 일부 외장용 제품에 활용됩니다. 다만 수분 흡수와 변형 정도는 배합과 제품 구조에 따라 달라집니다.
• 재활용 플라스틱 판재: HDPE 등 재활용 플라스틱을 가공해 만든 판재입니다. 습기에 강한 제품은 가설 시설물이나 비구조용 패널 등에 활용될 수 있습니다. 실제 강도와 거푸집 적용 가능 여부는 제품의 성능과 용도별 시험 결과를 확인해야 합니다.
• 섬유 보강 플라스틱 복합재: 플라스틱에 유리섬유 등의 보강재를 혼합해 기계적 성능을 개선한 소재입니다. 재활용 플라스틱을 사용한 제품도 개발되고 있으며, 성능이 검증된 경우 난간, 패널 및 일부 토목·건축 부재에 적용할 수 있습니다.

건축 분야에서 사용된 사례

건축이나 인테리어에서 이 소재를 사용하는 사례는 다양합니다. 그 현장중 테라스에 난간을 설치하여 특별한 관리없이 잘 보존되고 있는 현장을 소개합니다.

야외 데크 및 테라스

천연 목재는 1~2년마다 오일 스테인을 칠해야 하는 번거로움이 있지만, 재활용 플라스틱 복합재는 관리가 용이합니다. 물의 흡수를 차단시키는 제품을 사용하면 부식의 발생을 현저하게 감소 시킬 수 있습니다.

• 가든 벤치: 비바람에 노출되는 야외 벤치나 테이블에 최적의 소재로 사용되고 있습니다. 내후성이 뛰어나 수명이 길고, 다양한 색상으로 제작이 가능해 디자인도 자유롭습니다.
• 인테리어 마감재: 디자인 타일이나 벽면 마감재가 출시되고 있습니다. 마블링 패턴과 질감은 예술적인 분위기를 연출하므로 일반적인 인테리어에서 볼 수 없는 독특한 질감과 친밀함을 느끼게 하고 있습니다.

자재를 선택할 때 전문가의 도움을 받는다.

시중에는 저가형 제품부터 품질이 좋은 고성능 제품까지 다양하게 유통되고 있습니다. 건축은평생 1~2번 건축할 수 있는 기회가 주어질 수 있습니다.

기회가 온다면 실수 없는 선택을 위해 다음 사항을 확인하고 전문가의 도움을 받아야 합니다.

• 자외선 차단 성능: 야외용으로 사용한다면 UV 안정제가 포함되었는지 반드시 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 플라스틱 특유의 변색이나 갈라짐 현상이 빠르게 발생할 수 있습니다.
• 밀도 확인: 밀도가 너무 낮은 제품은 외부 충격에 쉽게 찌그러질 수 있습니다. 손으로 눌러보거나 제품 사양서의 밀도 값을 확인하여 견고한 제품을 골라야 합니다.
• 환경 인증 마크: 재활용 원료의 함유량이 얼마인지, 유해 물질이 검출되지 않았는지 공인 기관의 인증을 받았는지 체크하는 것이 좋습니다.

의뢰자들이 궁금해 하고 있는 부분

재활용 플라스틱에 대해 의뢰자들이 궁금해 하고 있는 부분들이 있습니다.

첫째, 모든 플라스틱 제품은 환경에 나쁘다는 생각입니다.

이에 재활용 플라스틱 복합재는 매립되어야 할 폐기물을 건축 자재로 전환하므로 탄소 발생을 감소시키는 효과가 크다고 제시합니다.

둘째, 재활용 소재는 약할 것이라는 주장입니다

현 시점에서는 다소 약할 수 있습니다. 따라서 구조재로 사용되기 보다는 인테리어 부품등으로 사용되고 있습니다. 꾸준한 연구로 복합 기술은 강철보다 가벼우면서도 구조적 강도가 뛰어난 제품을 만들어낼 수 있는 단계까지 접근하고 있습니다. 다만, 용도에 맞는 제품을 선택하는 것이 중요합니다. 구조용 부재를 선택할 때에는 반드시 하중 테스트를 거친 제품들을 용도에 맞게 사용해야 하며 전문가의 도움을 받아야 한다고 제안합니다.

설치 비용은 증가하지만 관리 비용은 절감 한다.

재활용 플라스틱 복합재는 초기 구매 비용이 천연 자재보다 고가입니다. 하지만 장기적인 관리 측면에서 보면 더 경제적일 수 있으므로 충분한 사전 검토가 필요합니다.

• 유지보수 비용 절감 천연 목재는 썩거나 뒤틀림을 방지하기 위해 정기적인 보수 공사가 필요합니다. 복합재는 세척만으로 유지관리가 가능하며 장기적인 관점에서 보면 복합재를 사용하므로 비용을 절감 할 수 있습니다.
• 폐기물 처리 비용 감소 노후화된 자재를 폐기할 때에 복합재를 사용하면 다시 수거하여 재활용화 할 수 있는 용도가 많아 폐기물 처리에 대한 비용이 절감 됩니다.
• DIY 활용 규격화된 패널 제품을 구입하여 직접 설치하면 인건비를 크게 절감할 수 있어 이 부분에서는 설치비도 아낄 수 있습니다. 또한 가공이 용이하여 일반적인 목공 도구로도 절단 및 조립이 가능합니다.

건축사와 시공사가 제안하는 설치 및 관리 방안

건축 소재의 설치에 관련하고 있는 건축사나 시공사들은 재활용 플라스틱 복합재의 수명을 극대화하기 위해 다음과 같은 조언을 합니다. 설치 시에 중요한 것은 수평을 잘 맞추는 것입니다. 플라스틱 성분은 온도 변화에 따라 미세하게 수축과 팽창을 반복하므로, 설치 시 수평은 물론 자재 간의 간격을 충분히 두는 것이 필수적이라고 제안합니다.

청소 시에는 고압 세척기보다는 부드러운 솔과 중성 세제를 사용 할 것을 제안합니다. 강한 화학 약품을 사용하면 표면의 코팅이 손상될 수 있습니다. 또한, 화기 근처에서의 사용은 주의해야 합니다. 내열성이 강화된 제품이라 할지라도 플라스틱 기반 소재이므로 직접적인 불꽃에는 취약할 수 있습니다.

의뢰자들이 질문한 내용들입니다.

하나의 건축물이 세워지기까지 의뢰자와 시공사등 관계자들은 많은 대화를 합니다. 자재 설명, 사용처, 설치시 장·단점, 유지·관리 분야에서 설명하고 설득하면서 결정되기까지 어려움이 많습니다. 이러한 업무 협력의 과정에서 정리한 내용을 아래와 같이 요약합니다.

재활용 플라스틱은 시간이 지나면 미세 플라스틱이 발생하지 않나요?

건축 자재로 사용되는 복합재는 고온에서 압축 및 결합된 형태이므로, 일반적인 사용 환경에서 부스러기가 발생하거나 미세 플라스틱이 떨어져 나올 가능성은 매우 낮습니다. 다만, 표면이 심하게 마모된 경우에는 관리가 필요할 수 있습니다.

어떤 색상이 가장 오래 유지되나요?

밝은 색상보다는 어두운 계열의 제품이 자외선에 의한 변색이 덜 나타납니다. 야외 환경에서는 진회색이나 다크 브라운 계열을 선택하는 것이 시각적으로 가장 깔끔한 상태를 오래 유지하는 방법입니다.

설치 시 일반 목공 도구를 사용해도 되나요?

대부분의 복합재는 목재와 유사한 밀도를 가지고 있어 일반적인 드릴, 톱, 피스 등으로 작업이 가능합니다. 다만, 플라스틱 성분 때문에 드릴링 시 열이 발생할 수 있으므로 천천히 작업하는 것이 좋습니다.

재활용 플라스틱 복합재가 가져올 건축의 미래

재활용 플라스틱 복합재는 단순한 환경 보호를 위한 자재를 넘어 건축과 인테리어의 패러다임을 획기적으로 바꾸고 있습니다. 이는 단순한 폐기물 절감의 효과를 넘어 우리가 머무는 주거 및 상업 공간을 더욱 친밀하고 아름답게 재창조하는 혁신적인 신소재가 될 것으로 기대합니다.

친환경 가치(Sustainability)와 실용적 내구성(Durability)을 동시에 확보하고자 하는 건축 관계자들의 관심과 연구의 결과치는 앞으로 우리들의 삶의 현장에서 흔하게 볼 수 있을 것입니다. 그 날을 더욱 감축시키기 위해 연구팀은 노력 할 것입니다.

참고출처

Plastic composites as sustainable building materials: A thermal and mechanical exploration, Construction and Building Materials, 2022.