콘크리트는 적을수록 좋습니다

May 08, 2023

기후변화 등 글로벌 이슈를 논의하기 위해 다보스에서 열리는 세계경제포럼(WEF) 연례회의에 세계 정상들이 모이는 가운데, 그들은 콘크리트에 둘러싸여 하루를 보내게 된다. 주택, 고층 건물, 도로, 고속도로, 교량, 보도, 수도 시스템, 댐 등은 비교할 수 없는 강도 특성, 내구성, 다용성 및 저렴한 비용 때문에 콘크리트에 의존합니다. 물과 광물을 혼합하면 콘크리트로 굳어지는 시멘트에 대한 전 세계 수요가 2050년까지 42억 톤에서 62억 톤으로 48% 증가할 것으로 예상되는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

최근 중국의 대규모 도시화 속에서 중국은 20세기 전체를 ​​통틀어 미국이 사용한 것보다 2011년부터 2013년 사이에 더 많은 콘크리트를 사용했습니다. 중국의 콘크리트 사용이 둔화되는 반면, 경제 발전으로 인해 인도, 아프리카 및 기타 개발도상국의 콘크리트 소비는 주거용, 상업용 및 기반 시설의 용도가 나누어지면서 급증할 것입니다. 일상 생활을 개선하는 구조물을 건설하는 데 필수적이지만 콘크리트는 전 세계 탄소 배출량의 8%를 차지합니다. 그리고 이러한 배출량의 90%는 콘크리트의 주요 강도 기여 성분인 클링커 생산에서 발생합니다.

파리 기후 협약에 따라 전 세계 콘크리트 산업은 1.5°C 온난화 탄소 예산 내에서 유지하기 위해 배출량을 2030년까지 16%, 2050년까지 100% 줄여야 합니다. 이러한 노력에는 구체적인 가치 사슬 전체에 걸쳐 상당한 변화가 필요하지만, 가장 쉽고 비용 효율적인 방법은 프로젝트 요구 사항을 충족하면서 자재를 적게 사용하는 것입니다. 탄소 집약적 클링커에 대한 수요를 줄이면 콘크리트 산업이 기후 목표를 달성할 수 있는 궤도에 다시 진입하는 데 도움이 될 것입니다.

해당 부문의 탄소 배출량을 완화하기 위한 첫 번째 단계는 응용 분야가 성장하더라도 각 응용 분야에서 콘크리트를 덜 사용하는 것입니다. 재료 자체를 변경하지 않고도 탄소를 크게 절약할 수 있는 콘크리트 재료 효율성을 보장하는 여러 가지 기존 및 개발 방법이 있습니다. 건물 및 기타 프로젝트의 전통적인 설계는 탄소 배출보다는 비용을 최소화하고 과도한 설계 마진을 쌓는 것을 목표로 합니다. 그러나 자동화된 설계 도구의 최근 지속적인 발전을 통해 구조 엔지니어와 건축가는 자재 효율성을 더욱 고려하면서 특정 프로젝트에 대한 더 많은 구조적 옵션을 신속하게 탐색할 수 있습니다.

RMI의 간행물 Profitative Decarbonizing Heavy Transport and Industrial Heat에서는 더 나은 구조 설계를 통해 수익성 있게 달성할 수 있는 콘크리트 및 강철 절약에 대해 자세히 설명합니다. 예를 들어, 이러한 엔지니어링 방법은 뉴욕의 프리덤 타워(Freedom Tower)와 중국의 상하이 타워(Shanghai Tower)에서 각각 콘크리트 사용량을 40%와 24% 절감했습니다. 자동화된 설계 소프트웨어가 향상됨에 따라 린 설계는 현재 방법에 비해 비용 경쟁력(설계 시간)을 확보하고 수요 감소의 주요 동인이 될 것으로 예상됩니다.

두 번째 레버는 새 콘크리트를 사용하지 않는 것입니다. 어떤 경우에는 오래된 구조물의 콘크리트 요소를 재사용하는 등의 옵션을 통해 CO2를 줄일 수 있습니다. 그러나 정답은 지역마다 다르며 건축 유형, 설계 요구 사항, 현지 재료 가용성 등을 포함한 다양한 요인에 따라 달라집니다.

동시에, 저탄소 콘크리트 사용을 허용하려면 건축 법규와 시장 선호도를 조정해야 합니다. 탄소가 인프라 구축의 핵심 고려 사항이 되면서 설계자의 요구 사항과 기존 기술 간의 혁신 격차를 줄여야 합니다. EC3 도구와 같은 도구는 엄격한 테스트와 함께 프로젝트 설계 옵션의 내재 탄소를 효율적으로 비교하여 미래의 저탄소 구조를 위한 길을 열어줄 것입니다.

건물에 사용되는 콘크리트 총량을 줄이는 것 외에도 콘크리트 단위당 시멘트를 적게 사용하는 것도 콘크리트의 클링커 함량과 탄소 강도를 줄이는 또 다른 효과적인 방법입니다. 위험을 증가시키지 않고 바인더 강도를 줄이려면 시멘트 낭비를 최대 30%까지 줄이고 혼합 사양과 혼합 생성이 더 정확하며 혼화제라는 화학 물질을 첨가할 수 있는 레디믹스 콘크리트와 같은 벌크 시멘트 사용으로 전환해야 합니다. 콘크리트 특성을 개선하고 시멘트 요구량을 줄입니다.