<문화논단>신기술 '이산화탄소 양생 콘크리트'

이삼 타헤르 아므르 아람코 선임연구원

아람코가 카이스트(KAIST)와 이산화탄소 관련 공동연구를 통해 포집한 이산화탄소를 콘크리트 양생에 활용할 수 있음을 입증한 기술의 잠재력은 상당하다. 이 기술은 상업적으로 실행 가능한 방식으로, 탄소 순환 경제에 기여하게 됨은 물론 탄소 배출을 줄이고 전 세계 시멘트 산업에도 도움을 줄 수 있기 때문이다.

전 세계 프리캐스트(precast) 콘크리트 산업에 이 기술을 적용할 경우 연간 최소 6300만t의 이산화탄소를 재활용할 수 있을 것으로 추산된다. 이는 약 1400만 대 차량의 배기가스를 저감하는 효과다. 구체적으로는 연간 2억4600만t 규모의 이산화탄소 또는 약 5300만 대의 차량 배기가스를 줄일 수 있을 것이다. 이는, 콘크리트 주성분인 시멘트 제조 과정에서, 전 세계 연간 온난화 가스 배출의 7%가량이 발생한다는 점을 고려할 때 의미가 더욱 크다.

탄소 배출 저감 관련 기술 개발은 아람코의 핵심 연구 분야 중 하나다. 아람코는 2014년부터 카이스트와 이 기술을 연구해 왔다. 콘크리트 연구원들은 이 양생 프로세스를 통해 콘크리트 강도 등의 특성을 향상시키는 실험을 했다. 연구원들은 수분과 습도값을 통제한 상황에서 온도값을 다르게 조정하며 실험했다. 당시 목표는 이산화탄소를 양생 프로세스에 추가하는 혁신적인 방법을 고안하는 것이었다.

그로부터 2년 뒤, 우리는 약 20∼23%의 이산화탄소를 이 과정에서 흡수시킬 수 있다는 희망적인 연구 결과를 얻기 시작했다. 이는 업계 평균보다 5∼10배가량 높은 수치였고, 이산화탄소를 증기와 결합시켜야 한다는 중요한 사실도 알게 됐다. 실험실에서 이 개념을 입증할 수 있게 된 이후 이 기술을 실제 현장에도 적용할 수 있는지 검증하는 게 남은 과제였다. 그래서 팀을 꾸려 프리캐스트 콘크리트 플랜트 설비에 이 연구 결과를 적용했다. 이 설비에서 17%의 이산화탄소를 흡수시킬 수 있음을 시연했을 때 이 개념이 실제 현장에서 작동할 수 있다는 사실을 알게 됐다. 이제 우리는 프리캐스트 시멘트 1t당 160∼200㎏의 이산화탄소를, 프리캐스트 콘크리트 1㎥당 60∼80㎏의 이산화탄소를 저장할 수 있다.

실제 연구 결과는 기대했던 것보다 더 인상적이었다. 당초 목표는 양생 프로세스 동안 이산화탄소가 최대한 흡수되도록 하는 것이었지만, 이 방법이 콘크리트를 더 빨리 굳게 하는 데도 효과가 있다는 사실을 알게 됐다. 탄소 양생 콘크리트는 이 산업에서 필요로 하는 35메가파스칼 수준의 강도를 달성하는 데 통상 7∼28일이 걸리던 것을 단 하루 만에 이뤘고, 탈형도 8∼10시간 이후부터는 가능하게 됐다.

좋은 소식은 또 있었다. 탄소 양생 콘크리트는 더 견고할 뿐만 아니라, 투과성은 낮고 황산염과 염소에 대한 저항력이 높아 특히 해상 건설 때 장점으로 작용할 수 있다는 점이다. 대부분의 이산화탄소 관리 프로젝트 비용이 많지만, 이 새로운 탄소 양생 기술은 대규모 설비 장착이나 재조립 없이도 해당 설비의 성능을 높이는 데 활용할 수가 있다.

이산화탄소 포집 기술은 성숙 단계에 접어들었지만, 포집된 이산화탄소 활용이 과제였다. 마침내 우리 연구팀은 포집된 이산화탄소 중 일부를 활용할 수 있는 새로운 사용처를 발견함으로써 연구과제를 진전시킬 수 있었다.

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