![[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 | GSC MH product asphalt 201910 01 2 1](https://gscaltexmediahub.com/wp-content/uploads/2019/10/GSC_MH_-product_asphalt_201910_01-2-1.jpg "[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 1")
도로와 문명의 ‘아스팔트’
#기원전 아스팔트 #개질아스팔트 #아스팔트의 색다른 용도 #재활용 끝판왕
잘 만들어진 도로는 안전하고 효율적으로 사람과 물건을 운송하죠. 도로가 없었다면 문명의 전파 또한 일어나지 않았을 겁니다. 유럽과 아시아의 문명의 교류로 만들어진 헬레니즘 문화 또한 실크로드 덕분에 만들어졌죠. ‘모든 길은 로마로 통한다’ 라는 말이 있듯이 로마 제국의 찬란한 유산을 안겨준 것도 400,000km의 길이에 육박하는 어마어마한 도로 덕분에 가능한 일이었습니다.
세월이 흐르고 산업혁명이 일어나며, 말과 마차가 아닌 자동차가 주요 운송수단이 되었습니다. 과거 말과 마차가 다니던 대부분의 도로들은 돌과 흙으로 만들어졌기 때문에 자동차가 다니기엔 불편하고 효율이 떨어졌습니다. 이러한 불편함을 해소하기 위해 콘크리트 도로와 아스팔트 도로가 개발되게 되고, 세계 주요 도로들에 아스팔트가 깔리게 되는데요. 이렇게 자동차가 필수적인 현 시대에 혁신을 가져다준 도로의 재료인 아스팔트에 대해 알아보도록 하겠습니다.
세월이 흐르고 산업혁명이 일어나며, 말과 마차가 아닌 자동차가 주요 운송수단이 되었습니다. 과거 말과 마차가 다니던 대부분의 도로들은 돌과 흙으로 만들어졌기 때문에 자동차가 다니기엔 불편하고 효율이 떨어졌습니다. 이러한 불편함을 해소하기 위해 콘크리트 도로와 아스팔트 도로가 개발되게 되고, 세계 주요 도로들에 아스팔트가 깔리게 되는데요. 이렇게 자동차가 필수적인 현 시대에 혁신을 가져다준 도로의 재료인 아스팔트에 대해 알아보도록 하겠습니다.
![[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 | GSC MH product asphalt 201910 02 1](https://gscaltexmediahub.com/wp-content/uploads/2019/10/GSC_MH_-product_asphalt_201910_02-1.jpg "[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 2")
인류가 기원전부터 사용하였던 아스팔트
아스팔트가 기원전 3천 년 경부터 쓰였다면 믿으시겠나요? “원유의 분별증류 기술도 없었고, 자동차가 없던 시기에 웬 아스팔트?”라고 생각할 수 있겠습니다. 하지만, 아스팔트는 자연적으로 농축된 형태로 형성되기도 합니다. 특히 바다나 호수 바닥의 진흙에 함께 쌓여 있는 경우가 많은데요, 지금도 트리니다드토바고의 Pitch 호수나 베네수엘라의 Bermudez 호수 같은 곳에서 아스팔트가 발견되고 있습니다. 고대 이집트인은 주로 사해(Dead sea)에서, 로마인은 아스팔트 호수(Palus As phaltites)에서 아스팔트를 얻어 무기나 건물 같은 곳에 바르는 방수제, 접착제로 활용하였습니다.
그렇게 오랜 기간 인류에 의해 유용하게 사용되었던 아스팔트는 1800년대가 되어서야 바닥이나 길의 포장재로 관심받기 시작했죠. 진정한 최초의 아스팔트 도로 포장은 1870년, Edmund J. DeSmedt 라는 벨기에 화학자가 미국 뉴욕 시청 앞에서 이루어 냈습니다. 이 후 아스팔트 산업은 크게 발전하게 되었고 1907년이 되어서야 원유로부터 얻어낸 아스팔트의 생산량이 천연으로부터 얻은 아스팔트의 생산량을 넘어섰습니다.
생각보다 산업적으로 생산한지 오래되지 않은 것이죠. 산업적으로 생산된 아스팔트를 이용하여 깔린 아스팔트 도로는 자동차의 고속주행을 가능하게 하여 많은 사랑을 받았습니다. 이후 아스팔트 산업의 빠른 발전으로 전 세계 도로에는 아스팔트가 깔리기 시작했고, 아스팔트 도로는 오늘날 미국 포장 도로의 대부분을 차지하는 주역이 되었습니다.
그렇게 오랜 기간 인류에 의해 유용하게 사용되었던 아스팔트는 1800년대가 되어서야 바닥이나 길의 포장재로 관심받기 시작했죠. 진정한 최초의 아스팔트 도로 포장은 1870년, Edmund J. DeSmedt 라는 벨기에 화학자가 미국 뉴욕 시청 앞에서 이루어 냈습니다. 이 후 아스팔트 산업은 크게 발전하게 되었고 1907년이 되어서야 원유로부터 얻어낸 아스팔트의 생산량이 천연으로부터 얻은 아스팔트의 생산량을 넘어섰습니다.
생각보다 산업적으로 생산한지 오래되지 않은 것이죠. 산업적으로 생산된 아스팔트를 이용하여 깔린 아스팔트 도로는 자동차의 고속주행을 가능하게 하여 많은 사랑을 받았습니다. 이후 아스팔트 산업의 빠른 발전으로 전 세계 도로에는 아스팔트가 깔리기 시작했고, 아스팔트 도로는 오늘날 미국 포장 도로의 대부분을 차지하는 주역이 되었습니다.
아스팔트 도로에 아스팔트는 얼마 없다?
우리나라는 1970년 경부고속도로 개통 이후로 본격적인 도로포장 인프라를 갖추기 시작했습니다. 국가 경제력이 강화되며 자연스럽게 도로들의 건설 및 포장이 동반되었죠. 2018년 말 기준 전국에 개통된 도로 길이만 102,465km나 되며 이중 포장 도로는 95,524km로 전체 도로의 93.2%를 차지하고 있습니다.
포장 도로는 재료에 따라 두 가지 종류로 나뉘는데요. 콘크리트와 아스팔트 도로입니다. 예전에는 저렴하고 내구성이 좋다는 이유로 콘크리트 길이 많이 깔렸습니다. 그래서 현재 대한민국 전국 고속도로 65% 정도가 콘크리트로 포장 되어 있습니다. 콘크리트는 시멘트 30%에 물, 돌과 같은 재료 70%를 혼합하여 굳힌 것인데요. 콘크리트는 소음이 크고, 비 오는날 배수성이 상대적으로 안좋다는 단점이 있지만, 싸고 내구성이 좋다는 큰 장점 때문에 많이 사용 되었습니다.
한편, 아스팔트 도로는 콘크리트 도로에 비해 승차감과 소음, 배수성, 빛 반사 면에서 장점이 있습니다. 고속도로를 주행하다 보면 아스팔트 부분에서는 조용해졌다가 콘크리트 부분으로 나가면 시끄러워 짐을 알 수 있습니다. 이 아스팔트 도로는 사실 아스팔트가 약 5%정도만 섞여 있고 나머지는 골재와 돌로 구성되어 있습니다. 그래서 본래는 아스팔트 혼합물 도로 혹은 아스팔트 콘크리트 도로라고 부르는 것이 맞지만, 아스팔트가 중요한 역할을 하기 때문에 분류상 아스팔트 도로라고 부르고 있습니다. 약 5%만으로 기능에 결정적 차이를 만들어내고, 이름까지 차지한 것이지요.
포장 도로는 재료에 따라 두 가지 종류로 나뉘는데요. 콘크리트와 아스팔트 도로입니다. 예전에는 저렴하고 내구성이 좋다는 이유로 콘크리트 길이 많이 깔렸습니다. 그래서 현재 대한민국 전국 고속도로 65% 정도가 콘크리트로 포장 되어 있습니다. 콘크리트는 시멘트 30%에 물, 돌과 같은 재료 70%를 혼합하여 굳힌 것인데요. 콘크리트는 소음이 크고, 비 오는날 배수성이 상대적으로 안좋다는 단점이 있지만, 싸고 내구성이 좋다는 큰 장점 때문에 많이 사용 되었습니다.
한편, 아스팔트 도로는 콘크리트 도로에 비해 승차감과 소음, 배수성, 빛 반사 면에서 장점이 있습니다. 고속도로를 주행하다 보면 아스팔트 부분에서는 조용해졌다가 콘크리트 부분으로 나가면 시끄러워 짐을 알 수 있습니다. 이 아스팔트 도로는 사실 아스팔트가 약 5%정도만 섞여 있고 나머지는 골재와 돌로 구성되어 있습니다. 그래서 본래는 아스팔트 혼합물 도로 혹은 아스팔트 콘크리트 도로라고 부르는 것이 맞지만, 아스팔트가 중요한 역할을 하기 때문에 분류상 아스팔트 도로라고 부르고 있습니다. 약 5%만으로 기능에 결정적 차이를 만들어내고, 이름까지 차지한 것이지요.
![[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 | GSC MH product asphalt 201910 03 1](https://gscaltexmediahub.com/wp-content/uploads/2019/10/GSC_MH_-product_asphalt_201910_03-1.jpg "[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 3")
업그레이드 아스팔트! 개질 아스팔트!
과거에 마차가 다니던 돌길 위에서의 자동차 운전을 상상해본적 있으신가요? 그와 비교해 본다면 현재 아스팔트 도로 위에서의 자동차 운전은 혁신적인 변화입니다. 하지만 현재의 편리함은 금세 적응되기 마련입니다. 사람들은 현재의 도로에서 또 다른 불편함을 느끼고 새로운 문제점을 제기하며 기술 개발의 필요성을 제기하기도 합니다. 최근 여러 기술과 함께 마찰 소음을 최소화하고 시공도 간편하며 유지 보수까지 뛰어난 아스팔트가 개발되었다고 하는데요. 과연 아스팔트는 얼마나 더 발전했을까요?
도로를 달리다 보면 아스팔트가 군데군데 갈라지거나 움푹 파여 있는 것을 많이 보셨을 겁니다. 아스팔트의 아쉬운 부분은 바로 내구성입니다. 열이나 압력에 약해 형태가 변형되거나 파손 되기 쉽죠. 평균 수명도 10년 안팎입니다. 이런 아스팔트의 단점 때문에 콘크리트 도로를 많이 사용하기도 했지만 아스팔트는 업그레이드를 거듭하여 더욱더 완벽해지는 중입니다.
특히 이런 단점을 극복한 ‘개질 아스팔트’가 등장하였는데요. 개질 아스팔트는 고무와 플라스틱 두가지 성질을 동시에 발현하는 열가소성 탄성체인 SBS공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)를 아스팔트와 혼합해 만든 도로의 원료입니다. 기존의 장점은 더욱 부각시키고 부족했던 내구성마저 보완하게 된 것이죠. 아스팔트 분자간 섬유망상 조직을 형성하여 탄성과 균열저항성을 증진시키고 콘크리트 대비 6dB, 기존 아스팔트 대비 3dB 정도의 소음감소도 이뤄냈습니다. 수명 또한 12-15년 정도로 기존 아스팔트보다 평균 50%정도 증가되었죠.
개질 아스팔트는 소음 감소 뿐만 아니라, 배수성이 좋아 비 오는 날 운전자의 안전운행에도 도움이 됩니다. 이러한 여러 장점이 있다보니, 2022년 개통하는 서울~세종 고속도로에 1차로 만들어지는 71km 전체 구간이 개질 아스팔트로 만들어 진다고 합니다.
도로를 달리다 보면 아스팔트가 군데군데 갈라지거나 움푹 파여 있는 것을 많이 보셨을 겁니다. 아스팔트의 아쉬운 부분은 바로 내구성입니다. 열이나 압력에 약해 형태가 변형되거나 파손 되기 쉽죠. 평균 수명도 10년 안팎입니다. 이런 아스팔트의 단점 때문에 콘크리트 도로를 많이 사용하기도 했지만 아스팔트는 업그레이드를 거듭하여 더욱더 완벽해지는 중입니다.
특히 이런 단점을 극복한 ‘개질 아스팔트’가 등장하였는데요. 개질 아스팔트는 고무와 플라스틱 두가지 성질을 동시에 발현하는 열가소성 탄성체인 SBS공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer)를 아스팔트와 혼합해 만든 도로의 원료입니다. 기존의 장점은 더욱 부각시키고 부족했던 내구성마저 보완하게 된 것이죠. 아스팔트 분자간 섬유망상 조직을 형성하여 탄성과 균열저항성을 증진시키고 콘크리트 대비 6dB, 기존 아스팔트 대비 3dB 정도의 소음감소도 이뤄냈습니다. 수명 또한 12-15년 정도로 기존 아스팔트보다 평균 50%정도 증가되었죠.
개질 아스팔트는 소음 감소 뿐만 아니라, 배수성이 좋아 비 오는 날 운전자의 안전운행에도 도움이 됩니다. 이러한 여러 장점이 있다보니, 2022년 개통하는 서울~세종 고속도로에 1차로 만들어지는 71km 전체 구간이 개질 아스팔트로 만들어 진다고 합니다.
상호보완적인 콘크리트와 아스팔트 도로
여기도 산, 저기도 산, 우리나라는 국토의 63%가 산인, 세계에서 산지의 비율이 높은 나라로 꼽히죠. 어렸을 적 가족과 함께 속초 바다를 보기 위해 꼬불꼬불한 대관령 도로를 지나갈 때 멀미 때문에 힘들지 않으셨나요? 다행히도 요즘 산이 많은 만큼 터널도 많이 생겨났죠. 인제양양터널은 길이만 11km로 세계에서 18번째로 긴 터널입니다. 그렇다면 터널에는 어떤 종류의 도로포장이 더 적합할까요?
터널 내부는 어둡기 때문에 도로의 재질이 조도에 영향을 미치는데요. 국토 교통부에서는 터널내 포장 설계 지침을 통해 빛 반사율과 내구성이 높고 화재 발생시에도 더 유리한 콘크리트 포장을 터널 내 도로포장의 원칙으로 하고 있습니다. 단 500m 이내의 짧은 터널의 경우에는 지역여건과 시공성을 고려해 터널 전후 구간의 포장 형식과 동일하게 적용해도 된다고 합니다.
반면 결빙 사고의 위험이 높은 도로에서는 어떤 포장이 더 유리할까요? 노면 결빙 면에서 아스팔트 포장이 유리 합니다. 실제 한국도로공사 도로연구소에서 실시한 실험에 따르면 영하 12℃이하일 때, 콘크리트 포장도로가 아스팔트 포장도로에 비해 얼음의 형성시간이 빠르고 두께 또한 두껍게 형성되는 결과를 얻어냈습니다. 겨울철 기온이 낮아 도로가 얼었을 때 운전자들은 긴장할 수 밖에 없는데요. 실제로 도로 노면 결빙 시 교통사고 치사율이 3.3%로 건조한 상태일 때의 치사율(2.1%)보다 더 높습니다. 아스팔트 도로는 이 위험성을 조금이나마 줄여줄 수 있는 것이지요.
너무나 당연하게 생각하고 있던 포장도로들. 각각의 장소와 상황에 더 적합한 도로포장을 하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있습니다. 콘크리트 도로와 아스팔트 도로 각각이 서로 경쟁적인 관계의 도로라기 보다 상황에 맞게 상호보완적으로 사용될 수 있다는 사실!
터널 내부는 어둡기 때문에 도로의 재질이 조도에 영향을 미치는데요. 국토 교통부에서는 터널내 포장 설계 지침을 통해 빛 반사율과 내구성이 높고 화재 발생시에도 더 유리한 콘크리트 포장을 터널 내 도로포장의 원칙으로 하고 있습니다. 단 500m 이내의 짧은 터널의 경우에는 지역여건과 시공성을 고려해 터널 전후 구간의 포장 형식과 동일하게 적용해도 된다고 합니다.
반면 결빙 사고의 위험이 높은 도로에서는 어떤 포장이 더 유리할까요? 노면 결빙 면에서 아스팔트 포장이 유리 합니다. 실제 한국도로공사 도로연구소에서 실시한 실험에 따르면 영하 12℃이하일 때, 콘크리트 포장도로가 아스팔트 포장도로에 비해 얼음의 형성시간이 빠르고 두께 또한 두껍게 형성되는 결과를 얻어냈습니다. 겨울철 기온이 낮아 도로가 얼었을 때 운전자들은 긴장할 수 밖에 없는데요. 실제로 도로 노면 결빙 시 교통사고 치사율이 3.3%로 건조한 상태일 때의 치사율(2.1%)보다 더 높습니다. 아스팔트 도로는 이 위험성을 조금이나마 줄여줄 수 있는 것이지요.
너무나 당연하게 생각하고 있던 포장도로들. 각각의 장소와 상황에 더 적합한 도로포장을 하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있습니다. 콘크리트 도로와 아스팔트 도로 각각이 서로 경쟁적인 관계의 도로라기 보다 상황에 맞게 상호보완적으로 사용될 수 있다는 사실!
![[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 | GSC MH product asphalt 201910 04 1](https://gscaltexmediahub.com/wp-content/uploads/2019/10/GSC_MH_-product_asphalt_201910_04-1.jpg "[에너지라이프] 도로는 과학이다, 아스팔트 4")
연금술 같은 아스팔트의 변신
땅속이 아니라 땅 위, 그것도 대한민국에서 석유를 캔다면 여러분들은 믿을 수 있으시겠습니까? 이런 믿기지 않는 일들이 바로 GS칼텍스의 여수 공장에서 일어나고 있습니다.
다양한 석유화학제품들이 원유의 분별증류법에 의해 생산된다는 것을 한번쯤은 들어보셨을 텐데요. 끓는점이 가장 낮은 LPG부터 순서대로 다양한 기름들이 증류되죠. 하지만 끓는점이 가장 높아 증류되지 않고 맨 아래 남는 무거운 유분이 있는데 이것이 바로 중질유입니다. 비율 또한 상당한데요. 1차 정제과정(분별증류) 후 생성되는 제품의 30%~40%를 중질유가 차지하며, 가격 또한 원유보다 낮아 부가가치가 낮습니다. 이에 따라 GS칼텍스는 중질유 분해시설들을 개발하고 실용화하게 됩니다. 즉, 값어치를 하지 못하는 남은 잔유물들을 재가공 할 수 있는 최첨단 시설을 보유하게 된 것이지요.
1차 정제과정 후 남은 중질유들을 다시 한 번 진공상태에서 가열하는 감압증류탑에 넣어 2차 정제과정을 거치는데요. 이 과정 속에 찌꺼기 중의 찌꺼기, 감압잔사유가 남습니다. 이것이 우리가 도로에서 보는 아스팔트의 원료입니다.
2010년 GS칼텍스는 또 놀라운 일을 해냅니다. 무려 아시아 최초, 세계 7번째로 도입된 최첨단 고도화 시설 제3 중질유 분해시설입니다. 두 차례의 정제 후 남은 감압잔사유를 또 분해하고 재 정제하여 훨씬 값어치 높은 경유와 등유를 만드는 마법같은 일을 해냅니다. 아스팔트로 가공될 원료들이 하루에 약 6만 배럴(약 4,700KL)씩 경유와 등유로 재탄생한 것이죠. 이 기술이 어느정도로 어려운 것이냐면 통상적인 중질유 분해시설을 ‘누룽지로 다시 밥 짓기’로 비유할 때, 3차 중질유 분해과정은 ‘누룽지보다 더 심한 숯 검뎅이로 다시 밥 짓기’에 해당할 만큼 어려운 기술이라는 말이 나올 정도입니다.
다양한 석유화학제품들이 원유의 분별증류법에 의해 생산된다는 것을 한번쯤은 들어보셨을 텐데요. 끓는점이 가장 낮은 LPG부터 순서대로 다양한 기름들이 증류되죠. 하지만 끓는점이 가장 높아 증류되지 않고 맨 아래 남는 무거운 유분이 있는데 이것이 바로 중질유입니다. 비율 또한 상당한데요. 1차 정제과정(분별증류) 후 생성되는 제품의 30%~40%를 중질유가 차지하며, 가격 또한 원유보다 낮아 부가가치가 낮습니다. 이에 따라 GS칼텍스는 중질유 분해시설들을 개발하고 실용화하게 됩니다. 즉, 값어치를 하지 못하는 남은 잔유물들을 재가공 할 수 있는 최첨단 시설을 보유하게 된 것이지요.
1차 정제과정 후 남은 중질유들을 다시 한 번 진공상태에서 가열하는 감압증류탑에 넣어 2차 정제과정을 거치는데요. 이 과정 속에 찌꺼기 중의 찌꺼기, 감압잔사유가 남습니다. 이것이 우리가 도로에서 보는 아스팔트의 원료입니다.
2010년 GS칼텍스는 또 놀라운 일을 해냅니다. 무려 아시아 최초, 세계 7번째로 도입된 최첨단 고도화 시설 제3 중질유 분해시설입니다. 두 차례의 정제 후 남은 감압잔사유를 또 분해하고 재 정제하여 훨씬 값어치 높은 경유와 등유를 만드는 마법같은 일을 해냅니다. 아스팔트로 가공될 원료들이 하루에 약 6만 배럴(약 4,700KL)씩 경유와 등유로 재탄생한 것이죠. 이 기술이 어느정도로 어려운 것이냐면 통상적인 중질유 분해시설을 ‘누룽지로 다시 밥 짓기’로 비유할 때, 3차 중질유 분해과정은 ‘누룽지보다 더 심한 숯 검뎅이로 다시 밥 짓기’에 해당할 만큼 어려운 기술이라는 말이 나올 정도입니다.
기원전부터 지금까지 유용하게 쓰이고 있는 아스팔트! 아스팔트는 기원전 천연으로부터 얻어 방수제와 포장재로 사용되어 오던 오래된 재료입니다. 1800년대 후반이 되어서야 원유로부터 대량으로 생산해내어 인류의 빠르고 편한 도로를 위해 사용되었는데요.
매일 달리는 도로의 소음 감소와 편안 승차감을 위해 아스팔트는 오늘도 열심히 생산되고 있습니다. 앞으로도 다양한 기술 개발을 통해 친환경적이고 튼튼한 아스팔트의 개발을 통해 더욱 완벽한 도로포장제가 되는 그날까지! 이상 <에너지 라이프 아스팔트>편, I am your Energy GS칼텍스였습니다!
매일 달리는 도로의 소음 감소와 편안 승차감을 위해 아스팔트는 오늘도 열심히 생산되고 있습니다. 앞으로도 다양한 기술 개발을 통해 친환경적이고 튼튼한 아스팔트의 개발을 통해 더욱 완벽한 도로포장제가 되는 그날까지! 이상 <에너지 라이프 아스팔트>편, I am your Energy GS칼텍스였습니다!
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