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Nikkei X-TECH_2022.12.16

건설 키워드
탈탄소형 콘크리트: CO₂를 흡수하는 인프라
실제 구조물에 채용 증가

탈탄소형 콘크리트는 제조 공정에서 배출하는 이산화탄소(CO₂)의 양보다 많은 CO₂를 흡수/고정하는 콘크리트를 말한다. 건설 산업에서 주요 재료인 콘크리트는 시멘트에 모래나 자갈 등 골재와 물을 더해 수화 반응을 일으켜 경화된다. 시멘트는 제조 시에 대량의 CO₂를 배출하기 때문에 ‘2050년의 탄소중립’ 실현에는 콘크리트의 저탄소화, 탈탄소화가 필수이다.

그래서 각 건설사들은 시멘트의 일부를 제강 부산물인 고로슬래그가 주체인 결합재로 바꾸거나 CO₂를 흡수시켜 탄소중립이나 탄소 네거티브를 실현하는 콘크리트를 개발해 실제 구조물에 대한 채용을 추진하고 있다.

시멘트 내 칼슘원과 CO₂를 반응시켜 CO₂를 고정한 탄산칼슘을 생성하는 패턴이 많다. 각 건설사의 기술 차이는 콘크리트를 제조하는 어느 단계에서 CO₂를 흡수시키느냐는 점에 있다. CO₂를 원료로 한 탄산칼슘의 결정 자체를 골재로 사용하거나 양생 중에 CO₂를 콘크리트 표면에 포함시키는 등 다양하다.

예를 들면, 아이자와고압콘크리트(홋카이도)의 기술은 타설 시에 CO₂를 흡수시킨다. 액화 CO₂를 분사한 물과 시멘트, 골재를 이용해 콘크리트를 반죽하는 것이다. CO₂가 물에 녹아 생기는 탄산이온이 시멘트에서 용출된 칼슘이온과 결합해 탄산칼슘 광물을 생성한다. 캐나다의 카본큐어 테크놀로지(CarbonCure Technologies)와 라이선스 계약을 맺고 21년에 일본에서 최초로 구현했다.

정부도 탈탄소형 콘크리트의 기술 개발을 뒷받침한다. 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)는 21년도 그린 이노베이션 기금사업에서 ‘CO₂를 이용한 콘크리트 등 제조기술 개발 프로젝트’를 공모. 복수의 컨소시엄의 제안을 채택했다.

가시마, 덴카, 다케나카공무점을 간사로 하는 컨소시엄은, 가시마 등이 개발한 양생 중 CO₂를 고정하는 ‘CO₂-SUICOM’을 개량해 CO₂ 배출량 절감 효과를 높인 ‘CUCO-SUICOM 형틀’을 방수로 터널 공사 현장에 처음 적용했다. 합계 677kg/㎥의 CO₂ 배출량 삭감에 성공했다. 이는 삼나무 139그루 분의 1년간 흡수량에 해당한다.

콘크리트 포장에 대한 구현도 진행된다. 안도하자마를 간사회사로 둔 컨소시엄은 22년 8월에 ‘Carbon Pool(CP) 콘크리트’를 처음으로 도로포장 현장에서 적용했다. CP 콘크리트는 시멘트 소성 공정 등에서 생기는 CO₂를 시멘트 수화생성물에 고정해 재생골재로 사용하는 친환경 콘크리트다.

입상화(Granulation)된 폐콘크리트에 이 기술을 적용하면 CO₂를 고정한 탄산칼슘을 많이 함유한 재생골재로 이용할 수 있다. 지구온난화와 폐기물 문제를 일거에 해결할 수 있다고 한다.

기설 구조물에 대한 전개도 기대된다. CO₂를 흡수하는 성질이 있는 아민 화합물을 주성분으로 한 함침제를 콘크리트 구조물 표면에 도포하는 기술을 공동 개발하고 있는 곳이 홋카이도대학과 시미즈건설이다. 흡수한 CO₂와 콘크리트 속의 수산화칼슘이 반응해 탄산칼슘으로 CO₂를 고정하는 구조다.

국립환경연구소의 연구에 의하면 시멘트/콘크리트 부문에서 50년까지 탄소중립을 달성하기 위해서는 콘크리트의 탈탄소화를 목표로 하는 것 이외에 소재를 과도하게 사용하는 설계를 피하고, 구조물의 장기 이용이나 공유화, 도시 기능의 집약화, 해체 부품의 재사용 등을 조합하는 것이 중요하다고 한다.

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