건설기술연구원

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[NEXT Level] 불보다 빠르게! 산업공단 초고속 화재 예측・제어・대응 기술

2006년 설립된 한국건설기술연구원 화재안전연구본부는 국내에서 발생하는 대형 화재의 원인을 과학적으로 규명하고, 관련 안전 기준을 제정 및 개정하는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 실제 규모의 화재 실험을 통해 안전을 확보할 수 있는 기반을 마련하며, 특히 산업단지에서 발생할 수 있는 복합적인 화재 위험에 선제적으로 대응하기 위한 연구에 집중하고 있습니다. 이는 단순한 사후 처리를 넘어 예방과 대비 중심의 안전 체계를 구축하는 것을 목표로 합니다. 산업단지에서 발생하는 화재는 초속 100m 이상의 속도와 높은 압력을 동반하는 초고속 화재로 이어질 가능성이 큽니다. 이러한 위험에 대비하기 위해 이미지, 열화상, 온도, 습도, 미세먼지 등 다양한 데이터를 통합적으로 분석하는 멀티모달 센싱 기술이 활용됩니다. AI 딥러닝을 기반으로 한 이 시스템은 위험 지역의 출입 관리부터 미세한 이상 징후 포착까지 담당하며, 화재가 본격적으로 발생하기 전 사용자가 사전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 돕는 실시간 관제 역할을 수행합니다. 초고속 화재 상황에서 발생하는 강력한 압력을 견기 위해 가스건 장비를 활용한 시뮬레이션 연구가 진행되고 있습니다. 이는 고속 가스를 이용해 비산체를 발사함으로써 화재 시의 과압 상태를 재현하는 실험입니다. 연구팀은 전면 강판과 내화 도료, 글라스울 등으로 구성된 방호 구조 시제품을 제작하여 5bar 이상의 압력을 견디는 성능을 검증했습니다. 이를 통해 화재 성상과 전파 예측 시뮬레이션의 정확도를 80% 이상으로 끌어올리는 성과를 거두었습니다. 기존의 화재 위험도 진단 방식은 전문가가 직접 현장을 방문해야 했기에 많은 시간과 비용이 소요되었습니다. 이를 개선하기 위해 마치 병원에서 엑스레이를 찍듯 건축물의 위험 요인을 신속하게 진단하는 평가 기법이 개발되었습니다. 대상 건축물의 특성과 주변 도로의 경사(구배), 소방서 위치 등 공간 정보를 결합하여 총 5단계의 등급으로 위험도를 도출합니다. 이러한 데이터 기반의 진단은 산업단지 전체의 화재 안전망을 더욱 정교하게 설계하고 피해를 최소화하는 밑거름이 됩니다. 화재 피해를 입은 구조물의 재사용 가능 여부를 판단하고 신속한 복구 방안을 마련하는 것은 산업 현장의 연속성을 위해 매우 중요합니다. 화재로 인해 저하된 건축물의 내력과 내구성을 정성적, 정량적으로 평가하여 최적의 복구 공법과 절차를 결정하는 연구가 활발히 진행 중입니다. 누구나 쉽게 접근하고 활용할 수 있는 기술을 통해 안전 불감증을 해소하고, 사고 발생 시 복구 시간을 단축함으로써 사회적 비용을 절감하는 실질적인 해결책을 제시하고자 노력하고 있습니다.

한국건설기술연구원미래를 바꾸는 신기술 NEXT Level

융합
공학·기술

이산화탄소를 잡는 착한 콘크리트가 있다?!

지구온난화의 주범인 이산화탄소를 흡수하여 저장하는 '카본 이팅 콘크리트(CEC)' 기술이 미래 건설의 핵심으로 주목받고 있습니다. 이 기술은 흔히 '착한 콘크리트'라고 불리며, 산업 공정에서 배출되는 이산화탄소를 포집하여 건설 자재 내부에 영구적으로 가두는 혁신적인 방식입니다. 기존의 콘크리트가 탄소 배출의 주요 원인 중 하나였다면, 이제는 대기 중의 이산화탄소를 포집하고 저장하는 능동적인 저장소로서 역할을 수행하게 됩니다. 이는 기후 위기 대응을 위한 건설 산업의 새로운 패러다임 전환이자, 탄소중립 달성을 위한 실질적인 해법이 될 것으로 큰 기대를 모으고 있습니다. 연구팀은 콘크리트에 이산화탄소를 효과적으로 저장하기 위해 독자적인 두 가지 핵심 기술을 개발하여 성과를 거두었습니다. 첫 번째는 나노버블 기술을 활용하여 고농도의 이산화탄소를 회수수와 반응시킨 후 이를 콘크리트 배합수로 사용하는 방식입니다. 두 번째는 밀폐된 챔버 안에서 이미 굳은 콘크리트와 이산화탄소 가스를 직접 접촉시켜 흡수시키는 상압 양생 기술입니다. 이러한 방식은 레미콘을 이용한 현장 타설 콘크리트뿐만 아니라 공장에서 제작되는 프리캐스트 제품에도 모두 적용이 가능하여 현장의 유연성과 실무 적용성을 동시에 확보했다는 평가를 받습니다. 콘크리트는 전 세계에서 가장 많이 사용되는 인공 재료이지만, 생산 과정에서 발생하는 온실가스가 지구 전체 배출량의 약 5% 이상을 차지할 만큼 환경에 미치는 영향이 큽니다. 카본 이팅 콘크리트 기술을 국내에 본격적으로 적용할 경우, 매년 약 50만 톤 이상의 이산화탄소를 감축할 수 있을 것으로 전망됩니다. 이는 글로벌 선도 기업인 캐나다의 기술력과 어깨를 나란히 하는 수준으로, 우리나라는 이제 탄소 저장 기술 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추게 되었습니다. 이러한 원천 기술의 확보는 이상 기후 현상을 완화하고 국가 탄소중립 목표를 달성하는 데 중추적인 역할을 할 것입니다. 이산화탄소가 콘크리트 내부로 흡수되면 수산화칼슘과 반응하여 탄산칼슘이라는 매우 안정한 광물 형태로 변환됩니다. 이 과정에서 생성된 탄산염 광물들은 콘크리트 내부에 존재하는 눈에 보이지 않는 미세한 구멍들을 촘촘하게 메워주는 역할을 수행합니다. 결과적으로 외부로부터 유입되는 유해 물질의 침입을 효과적으로 차단하여 건축물의 구조적 내구성을 한층 강화하는 부수적인 이점까지 얻을 수 있습니다. 다만 내부 철근의 부식을 방지하기 위해 이산화탄소가 침투하는 깊이를 정밀하게 제어하는 기술을 병행하여 구조물의 안전성을 완벽하게 확보하고 있습니다. 현재 대한민국을 포함한 전 세계는 2030년까지 온실가스 배출량을 획기적으로 줄여야 하는 과제에 직면해 있습니다. 이에 따라 이산화탄소를 단순히 버리는 가스가 아닌 가치 있는 자원으로 재활용하는 CCU 기술이 큰 주목을 받고 있습니다. 연구진은 현재 콘크리트 분야를 넘어 산업 폐기물 재활용 등 다양한 영역으로 기술을 확대 적용하여 이산화탄소 저장 용량을 극대화하는 원천 기술 고도화에 매진하고 있습니다. 기업과의 협력을 통한 실증 테스트가 진행 중인 만큼, 머지않아 우리 주변의 건축물들이 탄소를 먹는 '착한 건물'로 거듭나 탄소중립 사회 실현에 크게 기여할 것입니다.