사진: 건설기술연구원 제공

[대한경제=서용원 기자]한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 지구온난화의 원인 중 하나인 이산화탄소를 콘크리트 안에 저장하는 ‘나노버블을 활용한 CO₂먹는 콘크리트’를 국내 최초로 개발했다고 26일 밝혔다.

콘크리트는 전 세계에서 가장 많이 사용되는 인공재료로 연간 300억톤(t) 정도 생산되며, 사회기반시설과 도시화 수요로 인해 사용량이 꾸준히 증가하고 있다. 단일 품목임에도 전체 온실가스의 5%가량을 차지할 정도로 콘크리트 생산(시멘트 포함)과정에서 막대한 양의 이산화탄소가 발생한다.

건설연 구조연구본부 연구팀은(팀장 박정준 박사) 콘크리트로 만들어진 건물이 이산화탄소를 효과적으로 흡수하고 저장할 수 있고, 동시에 콘크리트의 압축강도 및 내구성도 향상시킬 수 있는 나노버블을 활용한 CO₂먹는 콘크리트‘CEC(Carbon Eating Concrete)’를 국내 최초로 개발했다.

일반적으로 콘크리트는 시멘트 가루와 물, 골재를 반죽해 혼합하는 방식으로 만들어진다. 연구팀은 나노버블을 사용해 일반 대기압 조건에서도 CO₂를 고농도로 저장할 수 있는 CO₂ 나노버블수를 개발했다. ‘CO₂나노버블수’란 다량의 나노버블이 존재하는 물에 CO₂가 고농도로 용해된 물을 말한다. 개발된 기술은 물(배합수) 대신에 CO₂나노버블수를 산업부산물과 함께 콘크리트 생산에 활용하는 제조 기술이다. 첨단 분석 기술(라만 분광법)을 통해 CO₂ 나노버블수 안에 존재하는 CO₂가 콘크리트와 화학적으로 반응하는 것을 검증했다.

개발된 기술은 1㎥의 콘크리트를 생산하면, CO₂ 1.0 ~ 1.8kg을 콘크리트 내부에 직접적으로 저장할 수 있다. 이는 CO₂직접 주입 기술 분야의 세계 선도 기업인 캐나다 ‘카본큐어(Carbon Cure)’사의 직접주입법에 의한 CO₂저장량과 유사한 수준이다.

추가로 연구팀은 CO₂반응성이 높은 산업 부산물을 사용해 시멘트 사용량을 절약할 수 있는 최적의 온습도 조건 및 배합기술을 적용한 ‘CEC’도 개발했다. 개발된 CO₂ 양생 기술은 적은 양의 시멘트로도 콘크리트의 물리적 성능을 최대로 발현할 수 있다. 기존 증기 양생 기술에 비해 콘크리트 생산에 더 적은 에너지가 소모되며, CO₂ 양생 기법을 적용해 기존 대비 동등 이상의 압축 강도를 확보할 수 있다. 또 높은 CO₂ 저장 효율을 갖는 것이 큰 장점이다. 연구팀은 다양한 온도와 압력 조건의 CO₂ 양생 환경을 모사하고자 국내 최대 규모의 콘크리트용 CO₂ 고온 가압 양생 시스템을 구축했다.

김병석 원장은 “개발된 기술은 국내 레미콘 시장에서 연간 50만 톤 이상의 CO₂를 감축하는 데 이바지할 수 있을 것으로 기대하며, 원천기술의 상용화를 통해서 건설 분야의 탄소중립을 앞당길 수 있는 과학기술이 될 것”이라고 밝혔다.

본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 한국건설기술연구원의 주요사업 ‘친환경 Carbon Eating Concrete(CEC) 제조 및 활용 기술 개발 (2022~2024)’과제를 통해 개발됐다.

서용원 기자 anton@

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