유망 기술 미리보기 (1) - 자기치유 콘크리트
건설 분야의 새로운 기술을 연구하는 전문가들을 직접 만나 ‘기술의 현재’를 들여다보고, 이 기술이 미래에 어떤 모습으로 건설현장에 다가올지 살펴본다. 첫 번째로 ‘자기치유콘크리트 기술’을 연구하고 있는 이광명 성균관대 자기치유 친환경 콘크리트 연구센터장을 만나봤다. /편집자 주
“자기치유콘크리트 기술은 구조물의 유지관리 비용을 줄이는 동시에 사용수명을 늘릴 수 있는 혁신적인 기술입니다”
이광명 자기치유 친환경 콘크리트 연구센터장(토목환경공학부 교수)은 ‘자기치유콘크리트 기술’을 미래 건설재료 시장을 선도할 주목할 분야로 꼽으면서, 특히 국가기반 중요시설물 등에 필수적으로 사용될 기술이라고 설명했다.
자기치유 재료기술은 지난 2013년 세계 경제포럼에서 10대 유망기술로 선정됐다. 현재 전 세계적으로 기초연구단계 수준이고, 각국에서 건설재료 분야의 국제 경쟁력을 키우기 위해 집중적인 연구개발이 이뤄지고 있다.
국내에서는 2015년부터 자기치유 친환경 콘크리트 연구단이 연구를 수행하고 있다. 국내 연구기관은 박테리아, 캡슐을 활용한 기술 개발연구를 수행중이다. 2020년까지 자기치유 건설소재 시장을 선도할 수 있는 기초연구를 완료하고 2025년부터는 산·학·연·관과 협력을 통해 기술이전 및 상용화를 추진한다는 목표다.
사실 콘크리트는 그 구성 물질에 의해 자연적으로 치유할 수 있는 특성이 있는데 콘크리트의 자기치유 기술은 상당히 오래전부터 존재했다. 하지만 치유 가능한 균열 폭이 작기 때문에 콘크리트 내부에 ‘마이크로캡슐’, ‘고흡수율폴리머 재료’, ‘박테리아’ 등을 활용해 치유능력을 극대화하는 연구를 진행중이다.
이론적으로 박테리아를 넣은 콘크리트에 균열이 생기면 박테리아들은 균열 사이로 들어온 물, 이산화탄소 등과 반응해 탄산칼슘과 같은 수화물을 만들어 낸다. 이 수화물들이 균열들을 채우면서 내구성을 유지한다.
하지만 박테리아만을 콘크리트 내부에 넣으면 생존률이 높지 않다는 문제가 있다. 이 센터장은 실험 결과 박테리아 생존율이 0.1%도 되지 않는 것을 확인했고, 콘크리트 속에서 생존하기 힘든 박테리아를 보호하는 캡슐도 함께 연구중이다. 0.1~0.5mm의 균열을 발생 1~28일 안에 치유되도록 하는 것이 최종 목표다.
이광명 센터장은 “지금까지 개발된 기술로는 구조물의 내구성을 향상시키기에는 자기치유 성능이 부족한 상태”라고 평가했다. 그렇기 때문에 첨단건설재료를 만들기 위해서는 지속적인 연구가 필요하고, 실제 구조물에 적용하는 사례도 늘어나야 한다고 주장했다.
이 센터장은 기초연구 이후 실용화 단계에 들어가면 유지보수 분야에서 매우 각광받을 것으로 내다봤다. 최근 유럽, 미국, 일본 등 선진국에서는 노후화된 콘크리트 구조물이 급증하면서 유지보수 비용에 대한 부담이 커지고 있기 때문이다. 이 센터장은 특히 “지하에 매립되는 전력구, 하수관과 같은 지하구조물에서 미세 균열이 발생했을 때 사람이 접근하지 않고도 보수가 가능해져 미래 건설분야를 이끌 기술이라고 확신한다”고 말했다.