고려대학교 환경생태공학부 옥용식 교수">고려대학교 환경생태공학부 옥용식 교수고려대학교 환경생태공학부 옥용식 교수는 국립싱가포르대학교 (NUS) 건축공학과 Harn Wei Kua 교수, 연세대학교 건축학과 김수민 교수를 포함한 건축 분야 최고 권위의 전문가들과 함께 자연환경에서 유래한 신소재인 바이오차(Biochar)를 활용한 콘크리트의 탄소중립 이용 가능성 및 실용화 방안을 제시했다.
이번 연구결과는 해당 분야 최고 권위의 국제저명학술지 Cement and Concrete Composites에 게재됐다. Cement and Concrete Composites 저널은 시멘트와 콘크리트, 그리고 건축 재료 분야에서의 발전과 혁신을 이뤄낸 논문을 게재하는 저널로 연구 논문의 인용 빈도를 나타내는 지표인 CiteScore 15.5 및 Impact Factor 10.5인 분야 최고 권위를 갖는 저명 국제학술지이다.
옥 교수는 “바이오차란 자연에 있는 토양 내의 유기물로 일종으로 단일 물질이 아닌 생태계에서의 탄소순환 전반에 영향을 미치는 시스템으로 이해해야한다”고 논의했고, “토양이 보유한 탄소의 양은 대기 중의 탄소 양에 2배에 달하므로, 토양에서의 유기물의 작은 변화는 전지구적 기후변화에 큰 영향을 미치게 된다. 바로 이 토양 유기물을 보존할 수 있는 방법이 바이오차 기반의 자연해법이다.”라고 덧붙였다.
실제 매킨지의 가장 최근 보고서에서도 나무를 바이오차로 변환하여 분해가 느려지게 되면, 탄소를 토양에 잡아두는 효과를 볼 수 있고, 이는 탄소중립 실현에 가장 적합한 기술이라고 언급한 바 있으며 최근 국내에서도 대기업과 투자증권 등에서 활발히 활용되고 있는 자연기반의 기술이다.
본 연구에서는 바이오차를 콘크리트에 일정비율 포함시키며 실제 건설 현장에서의 활용 가능성을 평가하고 그 효과를 비교 설명했다. 또한 폐목재, 커피찌꺼기, 견과류 껍질 등 다양한 폐자원으로부터 얻어진 바이오차의 특성을 비교했는데, 이는 버려지는 폐기물로부터 건축 분야에 활용 가능한 바이오차의 생산가능성을 입증했다.
또한 다양한 환경에서 압축력과 인장력 등 물리적 강도를 테스트했을때 기존 콘크리트보다 바이오차를 함유한 콘크리트가 비슷하거나 더 좋은 결과를 나타냄을 확인했다. 이상의 결과는 바이오차의 다기공성 특징에 기인하는데, 스스로 수화되거나 기존 콘크리트 구성물질이 수화되는것을 도우면서 건축 재료로서의 성능 향상에 도움을 줄 수 있다.
끝으로 논문에서는 건설업에서 기존 콘트리트를 바이오차 함유 콘크리트로 대체했을 때의 환경적, 경제적 이익을 제시했다. 이는 단순히 원재료비의 절감이나 친환경 마케팅의 효과 뿐만 아니라 탄소중립의 강력한 해결책으로 부상하고 있는 바이오차를 콘크리트 생산 공정에 포함시킴으로써 기업의 온실가스 배출량을 줄이는 효과도 불러올 수 있다.
최근 마이크로소프트를 포함한 글로벌 리딩 기업들이 바이오차에 대한 투자를 늘리고 생산된 바이오차를 전량 매입하기도 하는 가운데, 바이오차 분야의 지속적인 연구는 UN 지속가능개발목표 (UN SDGs)와 기업의 지속가능경영, 즉 환경사회지배구조(ESG)를 달성하는 데 기여할 것으로 기대된다.
