탄소중립을 향한 콘크리트 공학자의 도전!
탄소중립이 세계적인 화두인 가운데, 분야마다 친환경 패러다임이 자리 잡고 있다. 하지만 건설산업 분야는 규제와 시스템 문제로 시대의 트렌드를 따라가기에 아무래도 어려움이 따른다. 이런 어려움을 극복하고 탄소중립 대열에 당당히 오르고자 노력하는 연구그룹이 있어 눈길을 끈다.
“건설 분야 개혁이 필요합니다”
2009년 UNIST 개교 후, 초기에 부임한 신명수 교수는 미국에서 유학과 대학교수, 구조기술사 등 다양한 경험을 쌓은 후 소위 ‘IST’ 연구중심대학이라는 장점에 끌려 UNIST에 자리 잡았다. 콘크리트 구조공학 연구로 박사학위를 받았고, UNIST 부임 이후 건설재료 및 비파괴평가까지 아우르는 지속가능구조시스템 연구실을 운영하며 우수한 성과를 내고 있다. 폭넓은 연구 범위를 바탕으로, 콘크리트 내진설계 전문가로 자리매김하였고, 최근에는 인공지능을 접목한 내진성능평가 연구에서도 의미 있는 성과를 만들고 있다. 특히, 유황 콘크리트, 천연섬유보강 콘크리트, 자기치유 콘크리트 등 친환경 건설재료 연구가 눈에 띄는데, 그는 탄소중립이 이슈화되기 오래전부터 친환경 건설재료에 관심을 두고 연구를 시작한 터였다. 현재 도시환경공학과장도 맡은 그는 특히, 개교 초기부터 선택과 집중을 통해 콘크리트 구조 및 재료공학 분야에서 독보적인 성과를 내고 있다고 강조했다. “우리 학과에 콘크리트 구조 및 재료와 비파괴평가 전문가들이 다수 포진해 있다는 것이 강점입니다. 사실 시멘트는 역사적으로 가장 중요한 건설재료이긴 하지만, 탄소중립을 방해하는 이산화탄소를 제일 많이 배출한다는 큰 단점이 있어, 시멘트를 대체할 수 있는 기술 개발을 통해 친환경 산업으로의 전환이 시급하며, 이를 위해 건설 분야의 개혁이 필요합니다”
‘탄소중립’, ‘고성능’, ‘무시멘트’를 키워드로 연구 진행
신명수 교수가 연구책임자로 제안한 ‘탄소중립형 고성능 무시멘트 콘크리트 및 구조적용 기술 개발’ 과제가 2021년 기초연구실에 선정됐다. 1단계에서 재료단위에서 무시멘트 건설재료 원천기술을 개발하고, 2단계에서 무시멘트 콘크리트의 고성능, 양생, 초음파 기술을 고도화하고, 3단계에서 모든 세부기술을 통합해서 부재단위 성능을 검증하고, 성능기반 설계기술 개발을 시도한다. 세부과제마다 국내 최고수준의 연구자들이 공동으로 참여해 최상의 시너지를 낼 것으로 보인다. “시멘트가 아닌 산업부산물과 천연섬유를 활용해 무시멘트 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 PC) 생산이 가능하도록 스마트 양생(養生; 콘크리트 타설 후 일정 시간에 거쳐 품질을 확보하는 과정) 기술을 개발하고, 하이브리드 초음파 기반 무시멘트 PC의 양생품질 모니터링 기술 개발을 거쳐 고성능 무시멘트 콘크리트 구조물의 성능기반설계 기술까지 완성하는 것이 이번 사업의 목표입니다. 기술 실용화를 위해서는 후속 지원이 꼭 필요한데, 우수한 성과 도출을 통해 후속 과제까지 지원받고 싶습니다” 최첨단 신소재이기에 새로운 건설기준이 필요한데, 신 교수와 배재대 이도형 교수가 공동 연구하여 현장에 적용될 수 있는 무시멘트 콘크리트의 탄생이 머지않아 보인다. 탄소중립 시대에 최상의 건설재료지만, 세계적으로 실제 구조물에 적용된 사례는 아직 손가락으로 꼽을 정도다. 이걸 타파해 보겠다는 것이 이번 기초연구실의 가장 큰 목표다.
“도움을 받았던 연구자에서 도움을 주는 연구자 되고파”
“저는 학생들에게 목표를 높게 세우라고 이야기합니다. 낮은 목표는 쉽게 이룰 수 있지만, 성공의 질이 낮아집니다”라며 큰 꿈을 가지고 연구를 시작한 학생들이지만, 긴 연구와 학업에 종종 지치는 모습을 보여 학생들에게 격려의 말을 아끼지 않는다고 신 교수는 밝혔다.
“젊은 시절에는 여기저기서 인정받고 싶었고, 또 많은 도움도 받고 싶어서 동분서주했던 것 같습니다. 중견연구자로 성장한 만큼, 이제는 저도 후배들에게 도움을 주는 연구자가 되고 싶습니다. 제 연구에서는 최첨단 건설기술의 현장적용과 신재료 구조기준 개발에 이바지하고 싶습니다” 사람이 살아가는 공간을 창조하는, 사람과 가장 밀접한 분야의 탄소중립을 위해 신명수 교수는 무(無)시멘트 콘크리트 구조물을 꿈꾸고 있다.
[이슈메이커=임성희 기자]
