金永道 공학박사 / (주)공간세라믹 환경벽돌기술연구소 소장 1. 서 론 ‘여호와 하나님이 흙으로 사람을 지으시고 생기를 그 코에 불어 넣으시니 사람이 생령이 된지라’(창세기 2장 7절) ‘서로 말하되 자, 벽돌을 만들어 견고히 굽자 하고 이에 벽돌로 돌을 대신하여 역청으로 진흙을 대신하고’(창세기 11장 3절) 창조주가 인간을 사용할 때 사용한 소재가 무기재료인 흙이었고, 우리가 알고 있는 바벨탑 건설시 사용한 소재가 바로 소성벽돌인 점토벽돌인 것은 알고 계시리라 생각된다. 건축 역사의 시작과 함께 약 8000년 간 사용되며 성장 되어 왔으며, 우리나라도 낙랑시대 이후 약 200년간 끊임 없이 사용되어 왔다. 점토벽돌의 특성은, 흙을 소재로 한 무공해 제품으로 인체에 유익하고 환경친화적이어서 삶의 질(건강, 수명)향상에 크게 기여할 뿐만 아니라 치장재이면서 구조재의 두 가지 기능을 동시에 가지고 있는 건축자재로서 공기 및 건축비를 절감하고 내장이나 외장 어느 곳에나 사용할 수 있어 기능이 다양하고 시공이 끝난 후 유지관리가 전혀 들어가지 않고 반영구적이며, 화재 발생시 불에 타지 않고 단열, 차음, 경량, 보온, 원적외선 발산 등의 기능을 동시에 발휘하는 우수한 특징을 가지고 있다. 점토벽돌의 제조 산업은 우리나라의 보유 자원 중 가장 흔한 흙(점토)을 활용한 산업으로서, 도처에 있는 양질의 흙을 사용하고, 일본을 능가하는 기술을 가지고 제조하는 선진국산업이다. 그러나, 이제까지의 점토벽돌은 주력시장이 수출이 아닌 내수시장이었고, 건축자재인 관계로 건축경기에 따라 수요의 증감이 민감하였다. 한편 1988년의 정부 200만호 주택건설 계획과 IMF을 겪으며, 공급초과에 현상을 보이고 있던 건축용의 단순색상 조적재용 점토벽돌 공장이 상당수 문을 닫게 되었다. 이것은, 단순제품의 공급과잉 이외에도 다양한 대체자재의 출현과 고객의 급속한 기호변화에 대체할 고급화, 기능화제품 개발을 게을리한 결과이기도 했다. 이러한 과정을 거치면서 많은 점토벽돌 제조업체들이 수요자의 기호에 맞는 다양한 제품을 개발함으로서 다른 건축자재의 영역침투를 차단하고 수요창출에 크게 기여했기 때문이며, 호주벽돌의 수입이 자극제가 되어, 호주벽돌을 벤치마킹한 결과도 큰 역할을 하였다고 할 수 있다. 또한 이제까지는 시멘트 가공품 시장이었던 보도, 차도벽돌을 대체할 수 있는 바닥벽돌(보도, 차도, 조경용)의 개발로 토목 및 조경분야로 새로운 시장을 개척하여 수요를 크게 창출해가고 있으며, 품질 및 상품성의 큰 발전과 수출에도 많은 노력을 경주하고 있기 때문이라고 할 수 있다. 한편, 점토벽돌의 고급화는 1994년부터 시작된 호주산 건축용 벽돌과 바닥포장용 바닥벽돌의 수입으로 시작한 고령토를 주원료로 하는 도자기질 벽돌과 분장치장 벽돌 등의 개발로 서구풍의 색상, 질감, 형태, 크기의 밝은 색톤의 제품개발에 전력을 다하고 있는 형편이었다. 물론 점토벽돌이 가지고 있는 여러 장점 때문에 기본적인 건축자재 혹은 바닥재용 점토벽돌의 수요는 계속 증가하리라 생각되지만, 또 한편으로는 이제까지 점토벽돌 소재 특성상 갖고 있는 장점은 그대로 유지하면서, 시대적인 흐름과 소비자의 요구에 부응한 점토벽돌의 고급화, 특히 기능화의 추세와 세라믹업계의 대응에 대하여 생각해 보겠다. 2. 점토벽돌의 고급화·기능화 추세 이제까지의 점토벽돌은 미적 기능만을 강조한 제품 일변도이어서, 고급화의 개념도 색상이나, 크기 혹은 형태를 변형시키는 것이 전부였다. 이러한 시도도 계속되어야겠지만, 한편으로는 고급화의 내용이 미적인 특성은 있으나, 만들어진 상황에서 변화 없는 소재의 개념에서 외부 환경에 대해 적응하여 그 문제점을 해결하거나, 더욱 주위의 환경과 생태에 적극적으로 이바지하는 기능성 점토벽돌의 개발이 진행되었거나 진행되고 있다. 그 예를 몇 가지 소개한다. 가. 나노기술을 이용한 광촉매 점토벽돌 점토벽돌은 그 소재 자체가 갖는 장점은 있으나, 특히 바닥재용으로 사용시 100%점토를 사용함으로 인해 환경적인 요인(인간, 주위환경)에 따른 오염에 약한 면이 있다. 초기 설치시 그 상태를 일정기간 유지하나, 과부하가 걸리는 환경의 변화에 대처할 수 있는 자체 기능성이 부족하기 때문이다. 이러한 점에 착안하여 주로 외부에 설치되는 바닥재용 제품에 대해 반도체 나노물질을 첨가하여 두면 오염 발생시, 자연에 무료로 무진장으로 공급되는 에너지인 태양빛(구체적으로는 자외선)을 이용하여 강력한 산화, 환원반응을 이용하여 바닥재용 점토벽돌의 오염을 제거함으로 장기간 그 초기 상태를 유지할 수 있는 점토제품이다. 그 제품의 원리와 시공결과를 그림 1에 나타내었다. 현재는 단순히 오염방지(방오) 기능만을 나타내고 있으나, 이미 선진국에서 적극적으로 응용하고 기능으로, 도시의 자동차 등에서 발생하는 NOx제거 기능의 발현이나, 주택내장재나 DIY용 내장재로 사용시 실내의 공기 정화(탈취, 항균)가 기대 되고 있다. 나. 자연친화형 투수점토벽돌 일반 바닥벽돌의 경우 우천시 빗물의 흡수나 투수가 되지 않아, 지하에 흡수되지 못하고, 하수구로 내려가 버리는 것이 일반적인 상황이다. 이러한 것을 방지하기 위해 점토벽돌에 투수기능을 부여하여 우천시 흡수한 물을 일단 내부에 저장 후, 천천히 지하로 보내므로, 급격한 물의 증가나 범람을 방지하고, 지표의 수분을 적당하게 증발시켜, 지표면의 온도를 일정하게 유지하며, 더욱 지하수의 고갈화를 절감하고, 식생을 지켜 녹화를 도와, 쾌적한 도시환경을 만드는데 공헌을 할 것으로 기대하고 있다(그림 2). 최근에는 흡수된 물 전체를 투수시키지 않고 저장하였다가 일부 지표로 방출하는 보수성 점토벽돌도 외국에서는 소개 되고 있다. 다. DIY용 기능성 점토벽돌 실내 내장재는 많은 공기의 질을 낮추는 많은 소재들을 사용하고 있다. 다양한 소재가 사용되고 있지만, 특히 VOC(Volatile Organic Compoun 휘발성 유기화합물)을 방출하는 소재로 인해, 여러 가지 현대의 병이 보고 되고도 있다. 또, 일부 내장재의 경우, 거주자 자신들이 직접 설계하고, 제작하는 DIY용 소재로서 경량성이나 타일형의 점토벽돌 제품이 기대된다. 그 중 한가지로 공기중의 비타민이라는 음이온을 방사하는 음이온 점토벽돌의 개발되었다. 음이온은 깊은 산속 혹은 숲이나 호수가, 폭포주변 등에서 호흡하면 상쾌하고 맑음 기분을 주는 이온이다. 이러한 음이온 광석을 이용하여 제조한 점토벽돌은 흙의 성분을 그대로 유지시키기 때문에 음이온 발생으로 인해, 냄새제거(탈취), 공기정화 등의 기능을 발휘하게 된다(그림 3). 라. 재활용자원을 이용한 점토벽돌 점토벽돌의 주종인 도자기질 벽돌의 원료인 백토, 흑색점토, 장석, 도석 등은 매장량이 감소하고, 편재 되어 있는 광산으로 물류비 등이 많이 드는 등 원가상승의 요인이 되고 있다. 이를 극복하기 위해서는 대체 원료의 개발이 시급한 실정인데, 그 대안으로서 원가를 낮추고 환경오염을 사전에 예방 할 수 있는 재활용자원, 고상폐기물을 활용하는 방안이 검토, 시도되고 있다. 그 예로는 예전부터 검토되었던 폐주물사, 석분, 제철슬라그, 폐유리, 플라이애쉬 등이 있다. 연간 생산량으로 보면 쇄석골재 채취장의 석분 200만톤, 제강분진 30만톤, 플라이애쉬 500만톤 등 무기질계 산업분진만 해도 700만톤에 달하고 있다. 이 재활용자원은 구성성분의 특성이 달라 에너지절약형, 경량형, 칼라형 등 다양한 색상과 기능을 겸비한 점토벽돌의 출시가 가능하리라 생각한다. 이 중 일부분은 연구 단계를 거쳐 이미 제품으로 생산되는 것들도 있다(그림 4). 마. 기타 점토벽돌 점토벽돌의 고급화, 기능화를 위해 검토되고 있거나, 제품 출시를 기다리는 것으로는 경량화벽돌, 에너지 절약형벽돌, 건강증진벽돌, 무소성벽돌 등 시장과 소비자의 요구에 부응하는 제품들이 각 제조업체에서 연구 혹은 검토되고 있다. 3. 세라믹업체의 대응 하루가 다르게 출시되는 대체자재의 출현, 무한경쟁시대의 세계시장 및 고객안목의 고급화, 급속도로 다양해지는 취향, 까다로운 욕구, 특화된 기능, 저렴한 가격, 최고의 품질 등을 수용해야 할 뿐만 아니라 제품 라이프 싸이클의 단축, PL법의 시행 등 헤아릴 수 없는 어려운 환경에 대처해야 하는 시점에 와 있다. 따라서 새로운 제품, 품질, 디자인을 개발하기 위한 차별화, 전문화를 위해 매출 부분에 대한 R&D을 투자하고, 실제 이 연구와 개발을 진행 할 전문인력의 확보와 연구개발에 업체가 대응해야 할 것이다. 또한 실제적으로 업체간의 정보 교류 및 새로운 제품시장의 개척을 위한 산·학·연 대형 프로젝트의 시행 등을 통하여 많은 과제들을 해결해야 할 것이다. 새로운 도전과 새로운 시작을 통해 당면해 있는 문제들을 점토벽돌업체들이 풀어 나가기 위해 머리를 맏 대어야 할 때이다.