순환경제 기반 탄소중립 건축센터(C.CNB) 2그룹은 ‘탄소중립 건설기술’을 주요 연구주제로 해 건설폐기물, 산업부산물 등을 활용해 건설재료를 재자원화할 수 있는 기술개발에 주력할 방침이다.
한국지속가능성기준위원회(KSSB)가 차후 자재생산단계를 포함하는 스코프3(총외부배출량)를 공시할 예정인 상황에서 건물부문 탄소중립의 순환경제 모델에서 핵심 연결고리인 폐기‧생산을 잇는 기술이라는 점에서 의미가 크다. 2그룹 총괄을 맡고 있는 이영학 경희대 교수를 만나 주요 연구계획 및 목표에 대해 들었다.
■ 연구단 참여배경 및 기대효과는기후변화로 인한 위기가 심각해지고 있다. 파리기후협약 이후 탄소중립은 몇몇 선진국가만이 해결해야 하는 문제가 아닌 전 지구적인 문제가 됐다.
건설현장에서 시공 중 발생하는 탄소량은 전체 탄소배출량에서 큰 비율을 차지하지 않지만 건설자재의 생산, 운송, 시공, 완공, 운영 및 폐기까지 고려하면 전체 탄소배출량에서 상당 부분을 차지한다. 이에 따라 건설분야 전 과정에 대해 탄소중립을 실천하기 위한 핵심기술 개발이 요구되는 중요한 시점이다.
C.CNB에 참여한 것은 환경, 시공, 구조분야에서 전문적 지식과 기술력을 보유한 전문가들이 같은 목표를 가지고 협력해 연구할 수 있는 기회라고 판단했기 때문이다. 정부정책은 물론 산업 전반에서도 탄소중립 실현에 대한 요구는 점점 강해지고 있으며 건설산업에서도 탄소중립 기술에 대한 수요가 증가하고 있다.
연구단은 서로의 전문지식과 경험을 공유하고 협력해 이러한 사회적‧기술적 요구에 부응 및 기여할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 연구단을 통해 얻을 수 있는 연구결과가 많은 사회적가치를 창출할 기회가 되길 바란다.
■ 건설재료 탄소감축 연구가 인상적인데
현재 건설분야에서 탄소중립을 위해 탈현장화(OSC: Off Site Constuction)를 추구하고 있으며 이에 대한 시공관련 기술개발 또는 폐자원을 활용한 건설재료의 개발을 시도하고 있다.
그러나 개발수준 및 통합적 측면의 접근은 아직 이뤄지고 있지 않은 실정이다. 이에 따라 효율적인 자재생산, 이동, 시공, 재사용 및 재활용을 통해 탄소배출을 저감하고 현장 특성에 따른 탄소배출 기준과 관리 프로세스 수립을 위한 기술개발이 필요한 시점이다.
■ 2그룹 연구내용은
2그룹은 그룹장을 포함해 △양현민 한양대학교 에리카 교수 △박성우 중앙대학교 교수 △구충완 인천대학교 교수 등 4명의 핵심연구원으로 구성되며 탄소중립 건설기술 개발이 목표다.
2그룹은 △건설‧산업폐기물 활용 건설재료 재자원화기술 △산업부산물 활용 비구조체 개발 및 재자원화기술 △순환형 모듈러 건축구조기술 △AI기반 건설시공 탄소배출 실시간 자동화관리플랫폼 개발 등 총 4개 핵심기술을 통해 건물생산, 사용 및 유지관리, 해체 및 폐기, 재사용 단계에서 탄소중립 달성에 기여하고자 한다.
첫 번째 핵심기술은 건설산업 전 과정에서 발생하는 폐기물의 효율적인 활용을 위해 분류체계 및 통합데이터관리가 가능한 데이터베이스를 구축하고 건설폐기물을 재자원할 수 있는 기술을 개발하는 것이다.
두 번째 핵심기술은 산업부산물 처리에 의한 환경부하를 저감시킬 수 있도록 산업부산물 분류체계 및 통합데이터관리가 가능한 데이터베이스를 구축하며 무시멘트 바인더의 반응성 재활성화 기술을 개발하고자 한다.
세 번째 핵심기술은 건설폐기물 및 현장분진 등 감소, 운송 및 시공의 간소화 및 해체, 재조립이 가능한 모듈러 건축구조기술 등을 개발하는 것이다.
네 번째 핵심기술은 전 생애평가 기법을 활용해 건설시공 시 현장에서 발생하는 탄소배출에 대한 모니터링 및 진단 가능한 자동화관리플랫폼을 개발하는 것이다.
■ 계획 중인 개발 프로세스는
각 세부그룹은 핵심기술 개발을 위해 7년간 단계적이고 유기적인 연구를 수행한다. 양현민 한양대 교수는 첫 번째 핵심기술인 건설폐기물 재자원화 기술을 개발하는 것을 목표로 건설 전 과정에 따른 무기계 건설산업 폐기물 분류체계 구축과 고품질 재활용을 위한 국내‧외 분류체계에 따른 시스템을 분석한 후 무기계 건설 산업폐기물의 화학적 특성을 분석해 데이터베이스를 구축한다.
이후 재자원화를 위한 소성기술을 개발하고 AI기술을 이용한 무기계 건설산업 폐기물의 최적 재자원화 알고리즘을 개발한다. 시멘트 제조를 위해 건설폐기물을 활용한 최적조합을 도출한 후 실용화를 위해 성능분석 및 품질기준을 평가한다. 최종적으로 건설폐기물을 사용한 시멘트 제조 및 품질관리에 관한 가이드라인을 작성한다.
박성우 중앙대 교수는 두 번째 핵심기술인 산업부산물을 이용한 기능성 비구조체 개발 및 재자원화 기술을 개발하는 것을 목표로 산업부산물에 관한 데이터베이스를 구축하고 산업부산물을 이용해 무시멘트 바인더를 개발한다.
이후 무시멘트 바인더를 이용해 경량블록, 흡읍재, 단열재 등 비구조체 생성기술을 개발한다. 무시멘트 바인더 인공골재 활용기술과 친환경성 평가모델을 개발하며 기술고도화를 위해 무시멘트 바인더를 이용한 비구조체 재활용 품질 가이드라인을 작성한다.
이영학 경희대 교수는 세 번째 핵심기술인 내재적 탄소배출 저감을 고려한 모듈러 건축구조기술을 개발하는 것을 목표로 해체 및 재조립이 가능한 수평 및 수직 부재의 접합시스템, 구조체와 비구조체 분리가 가능한 모듈러시스템을 개발하며 실험 및 해석기반 개발기술의 구조성능을 검증한다. 순환형 모듈러시스템 실현을 위해 설계 및 해석 관련 표준 프로세스를 제시하며 현장적용을 위한 가이드라인을 작성한다.
구충완 인천대 교수는 네 번째 핵심기술인 AI 기반 건설시공 탄소배출 실시간 자동화관리플랫폼 기술을 개발하는 것을 목표로 건설현장에 특화된 탄소배출량 실시간 모니터링플랫폼을 구축하고자 한다.
AI 기반으로 건설현장의 탄소배출량을 실시간으로 추론하고 진단하는 알고리즘과 통합관리를 위한 LCA 및 EVM 알고리즘을 개발할 것이다. 또한 개발기술 검증을 위한 리빙랩을 운영하며 건설현장 단위 시범사업을 운영한다.
■ 2그룹의 궁극적 지향점은
2그룹은 건설분야에서 탄소중립을 실현하기 위한 기술적 혁신을 목표로 한다. 2그룹에서 개발하려는 기술은 건축물의 생산, 사용, 유지관리, 해체, 폐기 그리고 재사용 단계에서 탄소중립을 실현하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
