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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.

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화학
지구환경과학
공학·기술

[신상 건설기술 랜덤박스] 홍수피해는 NAVER... 지방하천제방의 안전을 지키는 '복합PP 차수판'

최근 기상이변으로 인해 짧은 시간 동안 막대한 양의 비가 쏟아지는 국지성 호우가 매우 빈번해지고 있습니다. 특히 우리나라 경북 지역은 화강암 풍화토가 많은 지질적 특성상 홍수가 발생했을 때 하천 제방이 붕괴될 위험이 다른 곳보다 상대적으로 높은 편입니다. 지난 2005년 이후 하천 설계 기준이 한층 강화되었음에도 불구하고, 지어진 지 오래된 기존의 제방들은 여전히 갑작스러운 수위 상승에 대단히 취약한 실정입니다. 이러한 위협적인 문제를 해결하기 위해 물의 침투를 원천적으로 차단하는 핵심 시설물인 복합 PP 차수판 기술의 혁신이 그 어느 때보다 절실해졌습니다. 이번에 새롭게 소개된 기술은 폴리프로필렌(PP) 혼합물을 활용한 복합 PP 차수판입니다. 시중의 모든 플라스틱이 재활용 가능한 것은 아니지만, 폴리프로필렌(PP) 혼합물은 버려지는 폐플라스틱을 수거하여 재활용한다는 점에서 매우 친환경적인 건설 소재라고 할 수 있습니다. 과거에는 제방의 안정성을 보강하기 위해 주로 콘크리트를 사용하여 차수벽을 세웠으나, 이는 환경에 큰 부담을 줄 뿐만 아니라 시공 과정도 매우 까다롭고 복잡했습니다. 반면 복합 PP 차수판은 지속 가능한 환경 보호를 고려하면서도 하천의 안전을 지킬 수 있는 가장 효율적인 미래형 대안으로 평가받고 있습니다. 복합 PP 차수판의 가장 큰 장점은 시공 과정의 간편함과 압도적인 설치 속도에 있습니다. 기존 방식인 콘크리트 차수벽의 경우 설계부터 제작과 설치 완료까지 길게는 6개월 이상의 상당한 시간이 소요되는 반면, 이 복합 PP 차수판 기술은 모듈화된 설계를 통해 매우 짧은 시간 안에 현장 설치를 완료할 수 있습니다. 특히 전용 연결 레일을 활용하여 복합 PP 차수판 모듈들을 서로 정교하게 끼워 맞추는 조립 방식을 채택했기 때문에, 현장의 지형이나 요구되는 상황에 맞춰 원하는 크기의 차수벽을 자유롭고 신속하게 구성할 수 있다는 점이 긴급 재난 상황에서 강력한 경쟁력이 됩니다. 복합 PP 차수판 기술의 실효성을 철저히 검증하기 위해 경상북도와 함께 수행한 실증 실험 결과, 복합 PP 차수판은 제방의 물 침투와 월류에 대해 매우 뛰어난 안정성을 입증했습니다. 제방 내부에 물길이 생기면서 점진적으로 구조가 약해지고 무너지는 현상을 효과적으로 지연시켜 줌으로써, 홍수 발생 시 인근 주민들이 안전하게 대피할 수 있는 소중한 골든타임을 확보해 줍니다. 이는 단순히 제방 붕괴를 막는 기술적 성과를 뛰어넘어, 수많은 시민의 삶의 터전과 소중한 인명을 기습적인 자연재해로부터 보호하는 든든한 안전 파수꾼의 역할을 충실히 수행하고 있는 것입니다. 현재 이 복합 PP 차수판 기술은 경상북도 하천 관리 부서와 공동으로 정식 발명 특허를 획득하며 대외적으로 그 가치와 성능을 널리 인정받았습니다. 연구진은 현재의 성과에 안주하지 않고 물살이 빠르고 곡선 구간이 많은 하천의 복잡한 지형적 특성까지 완벽하게 고려하여, 어떠한 하천 환경에도 유연하게 적용할 수 있는 차세대 특허 기술 개발에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 연구자의 전문적인 역량과 지자체 현장의 아이디어가 성공적으로 결합하여 탄생한 이 기술은, 앞으로 우리 사회를 기후 위기에 따른 홍수 위협으로부터 더욱 안전하게 지켜줄 소중한 자산이 될 것입니다.

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지구환경과학
융합
공학·기술

[KICT LAB 시즌2] 산업부산물의 대변신! 지반고화재!

63빌딩이나 부르즈 할리파와 같은 초고층 건물의 공통점은 각 나라를 대표하는 상징적인 랜드마크라는 점입니다. 만 명 이상의 상시 근무자가 머무는 이런 거대 건축물의 안전을 확보하기 위해 가장 기본이 되는 요소는 바로 튼튼한 지반입니다. 이때 필수적인 기술이 연약한 토양을 보강하여 구조물의 하중을 견딜 수 있도록 지반을 단단하게 만드는 지반고화재입니다. 최근 건설 현장에서는 안전한 기반을 조성함과 동시에 지구 환경까지 보호할 수 있는 혁신적인 지반고화재 기술이 도입되며 새로운 변화의 바람을 맞이하고 있습니다. 전통적으로 사용되어 온 지반고화재의 주원료는 석회석 기반의 포틀랜드 시멘트입니다. 시멘트는 저렴한 가격과 우수한 품질 덕분에 오랫동안 건설 현장에서 널리 쓰여 왔지만, 환경적인 측면에서는 작지 않은 문제점을 안고 있습니다. 주원료인 석회석을 채굴하는 과정에서 산림 훼손이 불가피할 뿐만 아니라, 제조 공정 중에 막대한 양의 온실가스가 배출되기 때문입니다. 실제로 전 세계에서 발생하는 이산화탄소 배출량 중 무시할 수 없는 비중이 시멘트 산업에서 발생한다는 점은 건설 업계가 반드시 해결해야 할 숙명적인 과제로 남아 있었습니다. 이러한 환경적 한계를 극복하기 위해 한국건설기술연구원과 국내 기업은 산업부산물에서 새로운 해결책을 찾았습니다. 화력발전소에서 발생하는 미분말 형태의 저품위 플라이애시와 제철소 용광로에서 나오는 고로슬래그가 그 주인공입니다. 고로슬래그는 입자가 작아 초기 강도와 내구성을 높이는 데 효과적이며, 저품위 플라이애시는 지반과의 응결 속도를 앞당겨 시공 기간을 단축하는 장점이 있습니다. 이는 과거에 단순히 매립되거나 폐기물로 버려지던 부산물을 고부가가치의 친환경 건설 재료로 재탄생시킨 고무적인 결과물이라고 할 수 있습니다. 산업부산물을 활용한 지반고화재는 경제적 가치와 환경 보호라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 데 성공했습니다. 시멘트 사용량을 줄임으로써 온실가스 배출을 획기적으로 낮출 수 있고, 석회석과 같은 천연자원의 소비도 최소화할 수 있습니다. 특히 베트남처럼 급격한 경제 성장으로 인해 화력발전과 철강 산업이 발달한 국가에서는 이러한 부산물의 처리가 시급한 사회적 과제로 떠오르고 있습니다. 이번 기술은 자원을 선순환시키며 산업 현장에서 발생하는 사회적 비용을 줄이고 지속 가능한 성장을 도모하는 데 결정적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 현재 우리나라의 기술진은 베트남 현지의 특성을 고려한 맞춤형 지반고화재 개발과 현지화를 적극적으로 추진하고 있습니다. 최근에는 베트남 현지에서 조달한 저품위 플라이애시를 활용해 성공적인 시험 시공을 마쳤으며, 공식적인 품질 인증 절차를 통해 기술력을 증명할 계획입니다. 이는 단순한 기술 수출의 의미를 넘어 국경을 넘은 협력을 통해 전 지구적 기후 위기에 대응하는 훌륭한 모범 사례가 될 것입니다. 버려지던 폐기물을 친환경 건설 재료로 탈바꿈시키는 기술적 진보는 인류와 자연이 공존하는 지속 가능한 미래를 향한 소중한 발걸음이 될 것입니다.

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지구환경과학
융합
공학·기술

건기왕3 | 식물의 힘은 어디까지? '친환경 제방 보강 공법 기술' 너머로~🌳 (ENG)

하천 제방 붕괴는 단순한 수해를 넘어 우리 삶의 터전을 위협하는 심각한 재난입니다. 제방이 무너지면 하천의 물이 사람이 거주하는 지역으로 급격히 유입되어 막대한 재산 피해와 인명 피해를 초래하기 때문입니다. 최근 이상 기후로 인해 예상 수치를 넘어서는 폭우가 잦아지면서 하천이 감당할 수 있는 범위를 벗어나는 범람 위험이 커지고 있습니다. 과거에는 주로 하천의 유속에 따른 제방 강도 연구에 집중해 왔지만, 이제는 물이 제방을 넘쳐흐르는 월류 상황에서도 견딜 수 있는 기술적 대책 마련이 절실한 시점입니다. 이러한 재난 상황에 대응하기 위해 식물에서 추출한 친환경 접착 물질인 바이오폴리머를 활용한 새로운 제방 보강 기술이 주목받고 있습니다. 이 기술은 작은 돌들에 바이오폴리머를 섞어 고정함으로써 제방 표면의 강도를 콘크리트 수준으로 끌어올리는 원리를 이용합니다. 단순히 강도만 높이는 것이 아니라 보강된 제방 위로 풀이 자라나게 유도하여 실제 자연 하천과 유사한 경관을 유지할 수 있다는 점이 큰 특징입니다. 환경에 미치는 영향을 최소화하면서도 강력한 수압으로부터 안전을 지킬 수 있는 혁신적인 대안으로 평가받고 있습니다. 이론적인 강도를 넘어 실제 현장에서의 안전성을 확인하기 위한 대규모 실증 실험도 성공적으로 수행되었습니다. 안동에 위치한 하천실험센터에서 실제 제방과 동일한 환경을 구축한 뒤, 인위적으로 물을 넘치게 하는 월류 상황을 연출하여 제방의 변화를 면밀히 관찰했습니다. 실험 결과 바이오폴리머로 보강된 제방은 강력한 물의 흐름 속에서도 붕괴되지 않고 견고하게 형태를 유지하는 것으로 입증되었습니다. 이러한 과학적 검증 과정은 신기술이 실제 현장에 도입되었을 때 시민들의 생명을 확실히 보호할 수 있다는 신뢰를 뒷받침합니다. 제방이 붕괴되는 원인은 단순히 물이 넘치는 범람에만 국한되지 않습니다. 하천 주변에 설치된 수문이나 통관 같은 인공 구조물과 흙 사이의 미세한 틈새로 물이 스며드는 현상 역시 주요한 원인 중 하나입니다. 구조물과 흙의 경계면으로 물이 침투하면 내부가 서서히 깎여나가며 제방 전체의 안정성을 해치게 됩니다. 따라서 완벽한 하천 안전을 위해서는 신소재를 활용한 표면 보강뿐만 아니라, 기존 구조물과 제방이 맞닿는 부위를 꼼꼼하게 관리하고 보강하는 통합적인 공학적 관점에서의 접근이 필수적으로 요구됩니다. 새로운 건설 기술의 탄생은 한 개인의 성과가 아니라 여러 분야 전문가들의 긴밀한 협력을 통해 이루어집니다. 바이오폴리머 기술 또한 토목 공학적 설계와 더불어 환경적 가치를 동시에 확보해야 했기에, 환경 분야 전문가와의 지속적인 소통이 연구의 완성도를 높이는 결정적인 역할을 했습니다. 연구는 단지 하나의 정답을 찾는 과정에 그치지 않고, 여러 연구자가 지식을 공유하며 더 안전한 사회를 향해 나아가는 긴 여정입니다. 앞으로도 친환경적이면서도 강력한 기술들이 개발되어 우리가 더 안전하고 쾌적한 환경에서 생활할 수 있기를 기대합니다.

한국건설기술연구원건기왕

지구환경과학
융합
공학·기술

3D프린터로 집🏠까지 짓는다고?😳 보고나면 이해가는 3D프린터와 "특별한 재료"의 놀라운 콜라보!🙌

3D 프린팅 기술은 이제 교육과 의료를 넘어 건설 현장까지 그 영역을 확장하며 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 건설 3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올리는 적층 방식을 활용하여 설계자가 의도한 어떠한 복잡한 구조물이라도 자유롭게 구현할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 이 기술을 도입하면 인력 중심의 시공 방식에서 벗어나 로봇을 활용한 자동화 시공이 가능해지며, 이는 곧 전체적인 시공 시간의 획기적인 단축으로 이어집니다. 또한 정밀한 계산하에 필요한 부분에만 재료를 사용하므로 건설 폐기물 발생을 최소화할 수 있고, 결과적으로 시공 비용까지 절감하는 일석삼조의 경제적 효과를 기대할 수 있습니다. 대한민국의 건설 3D 프린팅 기술은 현재 비약적인 발전을 거듭하며 세계적인 수준과 어깨를 나란히 하고 있습니다. 한국건설기술연구원은 지난 2016년부터 관련 연구에 매진해 왔으며, 2019년에는 국내 최초로 100제곱미터 규모의 소형 건축물을 성공적으로 출력하며 그 기술력을 입증한 바 있습니다. 연구진은 대형 레일 기반의 갠트리 로봇 시스템을 구축하고, 해외 기술보다 경제적이면서도 강도가 우수한 전용 재료를 자체 개발하는 성과를 거두었습니다. 비록 대형 건축물 시공을 위한 법적 제도 마련이라는 과제가 남아있지만, 조형물과 단층 주택을 중심으로 실제 현장 적용 사례를 꾸준히 늘려가며 미래 건축의 새로운 기준을 세워가고 있습니다. 기술의 완성도를 높이기 위해서는 실제 연구 과정에서 발견된 실무적인 문제들을 해결하는 노력이 필수적입니다. 콘크리트를 적층하는 과정에서 노즐 내부에 발생하는 잔여물은 장비 유지보수 시간을 늘리는 주요 원인이 되기도 하지만, 이는 오히려 향후 기술 발전의 중요한 단서가 되었습니다. 연구팀은 출력 과정뿐만 아니라 장비의 자동 클리닝 시스템을 구축하여 시공의 효율성을 극대화하는 다음 단계의 연구를 준비하고 있습니다. 단일 기술의 완성도에만 매몰되지 않고 다양한 지식과 기술을 융합하려는 시도가 계속된다면, 머지않은 미래에는 상상 그 이상의 혁신적인 건축물들을 우리 주변에서 더 자주 만나게 될 것입니다.

한국건설기술연구원친절한 건기횽

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