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[KICT LAB 시즌2] 이제 건축자재도 ‘제로’ 시대! - 제로에너지 건축자재

지구 전체 면적에서 도시가 차지하는 비중은 단 3%에 불과하지만, 놀랍게도 전 세계 온실가스 배출량의 70~80%가 이곳에서 발생합니다. 이러한 환경 문제를 해결하기 위해 유럽을 중심으로 에너지 소비량과 생산량을 합산하여 '제로'를 만드는 제로에너지 건축물이 핵심 대안으로 떠오르고 있습니다. 제로에너지 건축물은 신재생 에너지를 생산하는 액티브 기술도 중요하지만, 무엇보다 건축자재 자체의 성능을 높여 열 손실을 최소화하는 패시브 기술이 그 기초를 형성합니다. 특히 열의 이동인 열교 현상을 막고 공기의 흐름을 차단하는 기밀 성능을 확보하는 것은 탄소 배출을 줄이는 가장 직접적인 방법입니다. 하지만 국내의 경우 제로에너지 건축물을 활성화하는 과정에서 원천 기술의 부재라는 큰 장벽에 부딪혀 왔습니다. 핵심 건축 기술과 고성능 자재 대부분을 해외 수입에 의존하다 보니, 일반 건축물 대비 공사비가 약 160%까지 상승하는 등 경제성 확보에 어려움이 많았습니다. 또한 탄소 중심의 기존 산업 구조와 자재 간의 낮은 호환성은 통합 설계를 어렵게 만들어 자원의 효율성을 떨어뜨리는 요인이 되었습니다. 이러한 높은 비용과 기술적 한계는 국내 건설 시장에서 친환경 건축물이 대중화되는 속도를 늦추는 주요 원인으로 작용하며 국산화 기술의 필요성을 더욱 증명해 왔습니다. 한국건설기술연구원은 이러한 한계를 극복하고자 에너지 절감 기여도가 높은 창호 시스템을 100% 국산화하는 성과를 거두었습니다. 사계절이 뚜렷한 국내 기후 특성에 맞춰 겨울철 난방과 여름철 냉방 에너지를 동시에 절감할 수 있는 이중창과 커튼월 기술을 개발한 것입니다. 특히 초고층 빌딩에 쓰이는 커튼월은 다양한 유리 사양과 결합이 가능한 전용 브래킷을 적용해 열교 차단은 물론 공사 기간까지 대폭 단축했습니다. 세계 최고 수준의 성능을 유지하면서도 공유 프로파일 기술을 통해 가격을 기존의 절반 수준으로 낮춘 이 기술은 제로에너지 건축물의 경제적 문턱을 낮추는 획기적인 전환점이 될 것입니다. 창호와 더불어 단열 성능을 극대화한 진공 단열 신소재의 개발도 주목할 만합니다. 기존 단열재는 성능을 높이려면 두께가 두꺼워져 실내 면적이 줄어드는 단점이 있었으나, 새로 개발된 소재는 진공 기술을 활용해 100mm 이하의 얇은 두께로도 기존보다 약 10배 우수한 단열성을 제공합니다. 이는 열전도율을 극한으로 낮추어 전국 어느 지역에서도 법적 기준을 상회하는 에너지 효율을 낼 수 있게 합니다. 또한 강화된 건축법에 맞춰 불에 타지 않는 준불연 성능까지 확보함으로써, 에너지 효율화와 화재 안전이라는 두 가지 핵심 가치를 동시에 만족시키는 데 성공하며 현장 활용도를 높였습니다. 마지막으로 개발된 초단열 방화문은 화재 시 연기와 불꽃을 최대 90분까지 차단할 수 있는 강력한 내화 성능과 단열 효과를 동시에 갖추었습니다. 문 내부에 들어가는 접착제와 가스킷 등 미세한 부품까지 새롭게 설계하여 열 손실을 방지하면서도 무게는 가볍고 두께는 얇게 만들어 시공의 편의성까지 극대화했습니다. 정부가 2025년부터 50가구 이상 아파트의 제로에너지 건축물 인증 의무화를 예고함에 따라 이러한 혁신 자재들의 역할은 더욱 중요해질 전망입니다. 2050 탄소중립 로드맵을 향한 국산 기술의 약진은 우리 삶의 터전을 더욱 친환경적이고 안전한 미래로 안내할 것입니다.

[KICT LAB 시즌2] 이제 건축자재도 ‘제로’ 시대! - 제로에너지 건축자재
한국건설기술연구원KICTLAB
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건기왕2ㅣ미세먼지 네 이놈! 우리가 광촉매로 잡으러 간다!

매년 봄과 가을이면 우리를 괴롭히는 미세먼지는 단순한 불편함을 넘어 인류의 생존을 위협하는 심각한 환경 문제입니다. 과거 1950년대 영국에서 발생한 런던 스모그 사건은 대기오염의 위험성을 전 세계에 알린 비극적인 사례로, 단 한 달 만에 약 1만 명의 생명을 앗아갔습니다. 공기 중에 섞인 미세한 오염물질이 호흡기를 통해 폐로 직접 유입되면 치명적인 결과를 초래할 수 있으며, 이는 심장질환 등 전신 건강에도 악영향을 미칩니다. 현대 사회에서 대기 환경 관리는 이제 선택이 아닌 반드시 해결해야 할 생존의 과제가 되었습니다. 최근 도시의 인프라가 지하화되면서 터널과 같은 폐쇄된 공간에서의 대기질 관리가 더욱 중요해지고 있습니다. 터널은 환기가 원활하지 않은 구조적 특성상 차량 정체가 발생할 경우 이용자들이 장시간 고농도의 오염물질에 노출되기 쉽습니다. 특히 대기 중의 질소산화물과 황산화물은 화학 반응을 거쳐 초미세먼지로 변하게 되는데, 이러한 전구물질을 사전에 차단하는 것이 기술적 핵심입니다. 이를 해결하기 위해 과학계에서는 광촉매를 이용하여 미세먼지 생성의 근본 원인을 제거하고 대기오염을 억제하는 연구에 주목하고 있습니다. 한국건설기술연구원 구조연구본부에서는 기존 광촉매의 높은 가격 문제를 해결하기 위해 획기적인 기술을 선보였습니다. 하수 찌꺼기를 원료로 활용하여 기존 제품 대비 10분의 1 이하의 저렴한 비용으로 광촉매를 생산하는 데 성공한 것입니다. 건설 자재는 도로와 건물 등 대규모 면적에 적용되어야 하므로 경제성 확보가 필수적인데, 이 기술은 저렴한 가격으로 보도블록, 건물 외벽, 터널 내부에 광촉매를 도입할 수 있는 길을 열었습니다. 적절한 성능을 유지하면서도 비용 부담을 낮춘 이 기술은 대기 정화 기술의 대중화를 이끌 중요한 열쇠가 될 것입니다. 광촉매 기술은 대기 중의 오염물질을 이온으로 변화시켜 제거하는 원리로 작동합니다. 아파트 외벽이나 보도블록에 적용된 광촉매는 태양의 자외선을 에너지원으로 삼아 질소산화물과 같은 유해물질을 흡착하고 분해합니다. 주로 실외에서 태양광을 활용하지만, 최근에는 실내 조명에서도 반응하는 가시광 광촉매나 UV LED 광원을 활용한 기술도 함께 발전하고 있습니다. 이를 통해 실외 대기질 개선뿐만 아니라 우리가 대부분의 시간을 보내는 실내 공간의 공기까지 능동적으로 관리할 수 있는 환경이 조성되고 있으며, 이는 주거 환경의 질을 높이는 데 기여합니다. 실제 대구 지역의 보도블록에 이 기술을 시공하여 측정한 결과, 질소산화물 제거 효과가 20%에서 최대 30%에 달하는 것으로 확인되었습니다. 이는 과거 차량 통행 금지 조치를 통해 얻었던 미세먼지 저감 효과인 3%와 비교했을 때 매우 비약적인 수치입니다. 만약 서울 도심 전체의 보도블록과 건설 자재에 이러한 기능을 도입한다면 대기질 개선에 획기적인 변화를 가져올 수 있습니다. 다양한 과학 기술들이 각자의 영역에서 제 역할을 다하며 시너지를 낼 때, 우리는 비로소 미세먼지 걱정 없는 깨끗하고 안전한 도시 환경을 구축할 수 있을 것입니다.

건기왕2ㅣ미세먼지 네 이놈! 우리가 광촉매로 잡으러 간다!
한국건설기술연구원건기왕
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