폐유리병을 분쇄해 만든 건축용 단열벽돌의 제작 공정과 단열성 실험

폐유리병을 분쇄해 만든 건축용 단열벽돌의 제작 공정과 단열성 실험, 자원 순환이 만든 건축 혁신

현대 사회에서 유리병은 가장 흔한 포장재 중 하나이지만, 그 재활용률은 생각보다 높지 않다. 특히 색상이 섞인 폐유리병은 재활용 공정에서 분리하기 어려워 대부분 매립되거나 폐기되는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 등장한 것이 바로 폐유리병을 분쇄해 만든 건축용 단열벽돌이다. 유리는 본래 열전도율이 낮고 내구성이 강한 소재이지만, 적절히 가공하면 단열성과 흡음성을 동시에 갖출 수 있다. 이를 건축 자재에 응용하면 환경보호는 물론 에너지 절감 효과까지 기대할 수 있다. 

 

이번 글에서는 폐유리병을 활용한 단열벽돌의 제작 공정, 그리고 실제 단열 성능 실험 결과와 구조적 안정성 평가를 중심으로 다룬다. 이를 통해 건축 분야에서 재활용 유리의 가능성과 지속 가능한 자원 순환형 건축의 미래를 살펴본다.

 

폐유리병 분쇄 공정과 건축용 단열벽돌 제작 원리

폐유리병을 건축용 단열벽돌로 전환하는 과정은 크게 세척 → 분쇄 → 혼합 → 성형 → 소성(燒成) 의 다섯 단계로 이루어진다. 먼저, 수거된 유리병은 철저히 세척 및 색상 분류 과정을 거친다. 이때 라벨, 금속 뚜껑, 이물질 등을 완전히 제거해야 이후 공정에서 품질이 균일하게 유지된다. 우리가 실생활에서 패트병에 라벨의 점선을 이용하여 라벨을 제거하는 이유이기도 하다.

 

그 다음 단계는 분쇄(grinding) 과정이다. 고속 파쇄기를 이용해 유리를 미세 입자 형태(0.1~2mm) 로 분쇄한다. 입자 크기에 따라 벽돌의 단열성과 압축 강도가 달라지므로 용도에 맞게 비율을 조절한다. 분쇄된 유리 가루는 시멘트, 점토, 규사, 석회 등과 혼합되어 균일한 질감을 가진 반죽으로 만들어진다. 이때 중요한 점은 유리의 용융점(약 1,400°C) 을 고려해 적절한 첨가제를 섞어 소성 온도를 낮추는 것이다. 

 

마지막으로 일정한 압력으로 성형한 뒤 약 700~900°C의 온도에서 구워내면 유리 입자가 내부에 미세한 기공을 형성하게 된다. 이 기공 구조가 공기를 머금어 단열 기능을 강화하고, 결과적으로 열 손실을 줄이는 효과를 낸다. 이러한 제작 원리는 단순히 유리를 재활용하는 수준을 넘어, 열에 강하고 가벼운 친환경 건축 자재로 발전할 수 있는 기반이 된다.

 

 

건축용 단열벽돌의 단열성 실험과 성능 평가

폐유리 단열벽돌이 실제 건축에 사용되기 위해서는 단열성뿐 아니라 내구성과 압축강도, 열팽창 안정성 등이 검증되어야 한다. 이에 여러 연구기관에서는 다양한 단열 성능 실험을 진행했다. 실험은 일반 콘크리트 벽돌과 폐유리 단열벽돌을 동일한 두께로 제작하여
열전도율(λ값)을 비교하는 방식으로 진행되었다. 그 결과, 일반 콘크리트의 평균 열전도율이 1.35W/m·K인 반면, 폐유리 단열벽돌은 0.38W/m·K로 약 72%의 열손실 감소 효과를 보였다. 이는 유리 입자 내부의 미세 기공이 공기를 가두어 열전달을 억제하기 때문이다. 또한 100회 이상의 급열·급냉 테스트에서도 벽돌 표면의 균열이나 변형이 거의 발생하지 않아 우수한 내열 안정성을 입증했다. 

 

압축강도 실험에서는 평균 11.2MPa로, 기존 경량 콘크리트(약 10MPa)보다 약간 높은 수준을 기록했다. 이는 유리 입자 사이에 형성된 결정 구조가 하중을 효과적으로 분산시키기 때문이다. 결과적으로 폐유리 단열벽돌은 단열성, 내열성, 강도 면에서 건축용 외장재로 충분히 활용 가능한 수준으로 평가된다. 특히 에너지 절감형 주택이나 패시브 하우스(단열 효율이 높은 건물) 설계에 매우 적합한 자재로 주목받고 있다.

 

 

폐유리 단열벽돌의 환경적 가치와 건축적 활용 가능성

폐유리병을 건축 자재로 재활용하는 것은 단순한 자원 절약을 넘어 탄소 배출 저감과 에너지 효율 향상을 동시에 실현한다. 유리를 새로 녹여 제품을 만드는 데 필요한 에너지는 폐유리를 재활용할 때보다 약 40% 이상 더 많다. 따라서 유리 재활용 벽돌을 사용하면 생산 공정에서 발생하는 이산화탄소를 크게 줄일 수 있다. 또한 유리의 특성상 색상과 반사율을 조절할 수 있어 건축 미관적인 측면에서도 다양하게 응용할 수 있다.

 

예를 들어, 외벽 디자인에 반투명 유리 입자를 혼합하면 햇빛을 은은하게 반사해 냉방 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 현재 유럽과 일본 일부 지역에서는 폐유리 단열벽돌을 친환경 인증 건축자재로 공식 등록하고 있으며, 공공건축물, 학교, 병원, 친환경 주택 단지 등에 적용 사례가 늘고 있다. 한국에서도 일부 스타트업이 지역 내 수거된 유리병을 활용해 벽돌을 제작하는 ‘제로웨이스트 건축 프로젝트’를 추진 중이다. 이러한 시도는 지역 자원의 순환경제를 촉진하고 건축 산업의 지속가능한 전환을 이끄는 핵심적인 변화라 할 수 있다. 결국, 폐유리병을 분쇄해 만든 건축용 단열벽돌은 폐기물 저감 → 에너지 절약 → 디자인 혁신으로 이어지는 완전한 순환형 친환경 건축 모델의 실현을 가능하게 한다.