연구자: 박정준 KICT 구조연구본부 연구위원(탄소중립 건설재료팀)

지구는 매년 이상기후라는 경고장을 보내고 있다. 폭우, 가뭄, 태풍으로 인한 인명과 인프라 피해가 반복되고, 온실가스 감축은 더 이상 선택이 아닌 생존의 과제가 되었다. 특히 시멘트·콘크리트 산업은 전 세계 온실가스 배출의 8%를 차지하는 대표적인 다배출 산업이다. 한국건설기술연구원 구조연구본부 탄소중립 건설재료팀은 이러한 현실을 정면으로 돌파하기 위해 ‘Carbon Eating Concrete(CEC)’ 기술을 개발했다. 이들의 목표는 단순히 배출을 줄이는 것이 아니라, 콘크리트 산업 전체의 탄소중립을 앞당기는 것이다.

탄소중립을 향한 도전, CEC 기술 개발

탄소중립 건설재료팀은 건설산업의 탄소중립(Net Zero) 달성을 목표로 연구를 이어가고 있다. 이들은 국내외에서 시급히 요구되는 탄소 감축 기술 개발에 대응하기 위해 시멘트·콘크리트 산업의 온실가스 문제에 정면으로 도전하고 있다.

연구팀의 핵심 연구 분야는 ‘Carbon Eating Concrete(CEC)’ 기술이다. 콘크리트 제조 과정에서 발생하는 이산화탄소를 콘크리트 내부 성분과 반응시켜 안정적인 광물 형태로 저장하고, 동시에 강도와 내구성을 높이는 것이 기술의 핵심이다. 배출가스를 단순한 오염원이 아닌 자원으로 활용하는 순환형 접근을 실현한 셈이다.

연구팀은 시멘트, 골재, 배합수 등 건설재료 전 과정에서 CO₂ 저장 가능성을 탐구하며 콘크리트 산업 전반의 탄소중립 효과를 극대화하는 데 초점을 맞추고 있다. 국내 최대 규모의 CO₂ 양생 장비를 활용해 교량용 프리캐스트 바닥판에 직접 CO₂를 저장하는 실증 연구에 성공했으며, 현장타설 레미콘에도 적용할 수 있는 ‘회수수 CO₂ 처리 기술’을 개발해 세계 최고 수준의 효율을 달성했다. 궁극적으로 연구팀은 소재개발–구조성능평가–현장적용–정책제안으로 이어지는 전주기적 연구 체계를 통해, 기술이 실험실에 머무르지 않고 실제 건설 현장에 안착할 수 있도록 하고 있다.

탄소중립을 앞당길 게임체인저, CEC 기술

국제에너지기구(IEA)는 콘크리트 제조 과정에서 CO₂를 활용하는 CCU(Carbon Capture Utilization) 기술이 전체 CCUS(탄소포집·저장·활용) 감축 목표 10Gt 중 1~15%를 담당할 잠재력이 있다고 전망한다. 이는 CEC 기술이 전 세계적으로 탄소중립을 앞당길 실현 가능한 해법임을 보여준다. CEC 기술은 CCUS 기술 체인에서 ‘키 플레이어’로 불린다.

산업 현장에서 포집된 CO₂를 대량으로 활용하고 동시에 안전하게 저장할 수 있는 거의 유일한 기술이기 때문이다. 탄소-연료전환이나 탄소-석유전환과 같은 다른 CCU 기술들이 아직 개념증명 단계에 머무르고 있는 것과 달리, CEC는 이미 실증을 통해 현장 적용 가능성을 입증했다. 연구팀은 국내 콘크리트 생산량의 20%만 CEC 기술로 전환해도 연간 52만 톤의 CO₂를 감축할 수 있으며, 이는 국내 CCUS 감축 목표의 약 4.9%에 해당한다고 전망한다. CEC 기술은 건설산업을 기후위기 대응의 주체로 전환시키는 핵심 열쇠다.

난관을 넘어선 융합 연구

하천실험센터의 가장 큰 강점은 실험실증 기반의 통합솔CEC 기술 개발은 단순히 CO₂를 콘크리트에 주입하는 문제를 넘어, 포집–활용–평가의 전 과정을 하나의 사슬로 연결하는 융합 연구다. 이를 위해 구조연구본부를 중심으로 건축·화재안전연구본부, 신한대, 연세대, ㈜지승C&I 등 산·학·연 전문가들이 참여해 초기 단계부터 정기 세미나와 토론을 이어왔다. 연구진은 서로 다른 전공 언어를 이해하고, 데이터를 공유하며 문제를 풀어나가는 과정을 거쳐 융합 연구의 모델을 만들어가고 있다.

가장 큰 도전은 실험실 수준에서 성공한 기술을 산업 규모로 확장하는 스케일업 과정이었다. 단순히 반응기 용량을 키우는 것을 넘어, 현장에서 요구하는 품질과 신뢰성을 갖춘 시제품을 대량 생산할 수 있는지 검증해야 했다. 대형 스케일에서 예상치 못한 반응 변동이 발생했을 때, 연구팀은 직접 여러 단계의 mock-up 반응기를 설계·제작하고, 시뮬레이션과 데이터를 반복적으로 분석해 최적 조건을 도출했다. 이러한 과정을 거쳐 현재는 레미콘과 프리캐스트 제품 생산 공장에서 실증 실험이 활발히 진행되고 있다. 확보한 데이터를 다시 연구에 반영해 설비와 공정을 개선하는 선순환 체계도 구축했다. 끊임없는 조정과 최적화 덕분에 CEC 기술은 점차 현장 표준으로 자리 잡아가고 있다.

전주기적 연구 역량과 팀워크

탄소중립 건설재료팀의 가장 큰 강점은 소재 개발에서 제도개선까지 이어지는 전주기적 연구 역량이다. 연구진은 단순한 소재 개발을 넘어 구조 부재의 안전성 평가, 현장 적용 검증, 기술 표준화와 정책 제안까지 하나의 흐름으로 연구를 수행한다. 이러한 접근은 실제 건설 현장에서 발생할 다양한 문제를 사전에 예측하고 해결책을 마련하게 해, 기술의 실용화 가능성을 크게 높인다.

이 모든 성과는 팀원들 간의 끈끈한 신뢰와 협력에서 비롯됐다. 탄소중립 건설재료팀은 직급이나 경력에 상관없이 누구나 자유롭게 의견을 제시하고, 서로 다른 관점을 존중하며 최적의 해결책을 찾아가는 수평적 문화를 지닌다. 수많은 시행착오와 실패를 극복하는 과정에서 팀원들은 서로를 격려하며 힘을 북돋아 주었고, 이러한 문화가 연구자들에게 긍정적인 자극이 되어 지속 가능한 미래를 함께 만들어가는 원동력이 되고 있다.