세계 각국이 '넷제로(탄소중립) 조기 구현를 위해 다양한 이산화탄소(CO₂) 포집 기술 개발에 열을 올리고 있는 가운데, 콘크리트 제조 과정에서 대량으로 발생하는 CO₂를 콘크리트 안에 저장하는, 이른바 'CO₂ 먹는 콘크리트' 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
콘크리트는 시멘트 가루와 물, 골재 등을 섞어 반죽하는 방식으로 만들어진다. 이 과정에서 부득이하게 막대한 양의 이산화탄소를 발생한다. 'CO₂ 먹는 콘크리트' 기술이 본격 상용화되면 온실가스 배출량 감소에 큰 효과를 낼 수 있을 전망이다.
한국건설기술연구원(건설연)은 구조연구본부 박정준 박사 연구팀은 초미세 나노버블을 활용해 온실가스의 주범인 CO₂를 콘크리트 안에 흡수 및 저장할 수 있는 'CO2 먹는 콘크리트'(CEC(Carbon Eating Concrete)를 국내 처음으로 개발했다고 26일 밝혔다.
건설연 연구팀은 초미세 나노버블을 사용해 일반 대기압 조건에서도 CO₂를 고농도로 저장할 수 있는 이른바 'CO₂나노버블수'를 먼저 개발했다.
이후 콘크리트 생산 과정에 물(배합수) 대신 이를 섞은 결과, 1㎥의 콘크리트 생산 시 1.0∼1.8㎏의 CO₂를 콘크리트 내부에 직접 저장할 수 있다는 것을 확인했다.
CO₂나노버블수란 다량의 나노버블이 존재하는 물에 CO₂가 고농도로 용해된 물을 말한다. 연구팀은 배합수 대신 CO₂ 나노버블수를 산업 부산물과 함께 콘크리트 제조과정에 활용, 첨단 분석 기술을 통해 CO₂ 나노버블수 안에 존재하는 CO2가 콘크리트와 화학적으로 반응하는 것을 검증했다.
연구팀에 따르면 이번에 개발한 CEC의 CO₂ 포집 성능은 CO₂ 직접 주입 기술 분야의 세계적인 선도 기업인 캐나다 카본큐어사의 직접주입법에 의한 저장량과 유사한 수준이다.
연구팀은 이와함께 CO₂ 반응성이 높은 산업 부산물을 사용하여 시멘트 사용량 자체를 줄일 수 있는 최적의 온습도 조건 및 배합기술을 적용한 양생 기술도 개발했다.
이 기술은 콘크리트의 압축 강도 및 내구성을 높여 적은 양의 시멘트로도 콘크리트 본연의 물리적 성능을 최대로 발현할 수 있다. 이에 따라 기존 증기 양생 기술에 비해 콘크리트 생산에 더 적은 에너지가 소모되는 등 일석이조의 효과가 기대된다.
김병석 건설연 원장은 “이번에 개발한 기술의 상영화되면 국내 레미콘 시장에서 연간 50만 톤 이상의 이산화탄소를 감축할 수있을 것"이라며 "이 기술의 조기 상용화를 통해서 건설 분야의 탄소중립을 앞당기는데 기여하겠다”고 밝혔다.
전문가들에 따르면 콘크리트는 전 세계에서 가장 많이 사용되는 인공 건축재료로 연간 300억 톤 정도 생산되고 있으며 콘크리트 생산(시멘트 포함)과정에서 전체 온실가스의 무려 5% 가량을 차지할 정도로 막대한 양의 이산화탄소가 발생한다.
이에 앞서 지난 25일 한국에너지기술연구원 대기청정연구실 연구팀은 축산 농가에서 나오는 가축분뇨를 '바이오차'로 바꿔 온실가스와 초미세먼지를 줄이는 기술을 개발했다.
바이오차는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcoal)의 합성어로 곡물 줄기와 배설물, 음식물 찌꺼기를 섭씨 350도 이상에서 열분해해 만든 물질로 가축분뇨에서 나오는 아산화질소와 암모니아 배출을 차단하고, 공기 중 탄소를 흡수한다.
바이오차가 탄소를 가둬놓을 수 있는 기간은 1000년 이상이다. 정부도 ‘축산 분야 2030 온실가스 감축·녹색성장 전략’을 통해 바이오차 이용을 확대할 계획이다.
과학기술계에 따르면, 기후협약에 따라 전세계가 탄소중립 관련 기술 개발에 경쟁적으로 나서고 있으며, 우리나라도 정부 출연연구기관과 대학, 산업계를 중심으로 세계 수준의 넷제로 기술 개발이 잇따르고 있다.
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