[이미디어= 황원희 기자] 건설산업에서 발생하는 탄소는 최대 난제였지만 이산화탄소 흡수원을 개발한 곳이 있어 눈길을 끈다. 엠파의 콘크리트&아스팔트 연구소(Empa's Concrete & Asphalt lab)가 그 주인공으로 연구진은 바이오차를 콘크리트에 통합함으로써 이산화탄소 중립적이거나 심지어 이산화탄소 음성인 콘크리트의 가능성을 탐구하고 있다. 최적의 적용을 위해 연구진은 바이오차를 펠릿으로 가공해 이를 기존 골재에 대체하는 시도를 해오고 있다. 

2050년까지 기후 중립국인 스위스의 목표를 달성하기 위해서는 이산화탄소 배출에 대한 전략과 과정이 필요하다. 소위 네거티브 배출 기술 (NET)은 2050년에 남아있는 "피하기 어려운" 배출을 상쇄하기 위한 것으로 결국 순 제로를 달성하도록 지원할 수 있어야 한다. 주요 배출원 중 하나로서, 건설 부문은 특별한 책임이 있다. 

전세계 온실가스의 약 8 퍼센트가 시멘트 생산에 의해 발생된다. 동시에, 막대한 자원의 소비와 함께 건설 부문을 가능한 탄소 흡수원으로 이용하려는 초기의 노력도 보이고 있다. 만약 "CO2를 이용한 건설"을 시작하거나 오히려, 건축 자재 생산을 위해 탄소를 이용함으로써 장기적으로 대기로부터 제거할 수 있다면, 탄소중립에 성공할 것이다. 이러한 비전이 현실화 되려면, 많은 연구가 필요한데, 엠파의 콘크리트 & 아스팔트 연구소도 그러한 개발 주역 중 하나이다. 

 바이오차는 산소가 없는 상태에서 바이오매스의 열분해 탄소화 과정에 의해 생산되며, 이 과정에서 식물이 성장하면서 이산화탄소의 형태로 대기로부터 추출한 탄소인 높은 수준의 순수한 탄소로 구성된다. 이산화탄소는 식물이 연소될 때 방출되지만, 장기간에 걸쳐 바이오차 안에 묶여 있는 상태로 유지된다. 바이오차 성분이 배합된 최초의 콘크리트 제품들은 이미 시장에 출시되어 있다. 

그러나 바이오차는 종종 처리되지 않은 상태로 콘크리트에 배합되는데, 이는 물성의 저하를 가져올 수 있다. 연구진은 바이오차는 다공성이므로 다량의 수분을 흡수할 뿐만 아니라 콘크리트 생산에 사용되는 값비싼 혼합물도 흡수한다고 밝혔다. 더욱이 취급하기에 쉽지 않고 유해성분도 갖고 있다. 미세한 석탄 먼지는 호흡기에 문제를 일으키며 폭발 위험도 가진다.

따라서 연구자들은 바이오차를 펠릿으로 가공하는 기술을 청정생산 저널(Journal of Clean Production)에서 공개했다. 

펠릿을 생산하기 위해 연구진은 회전하는 팬이 있는 콘크리트 혼합기를 사용하여 바이오차와 물을 혼합하고 회전시켜 지름이 4~32 밀리미터인 작은 펠릿을 얻었다. 그 다음 연구진은 이 펠릿을 사용하여 오늘날 토목공학에서 가장 널리 사용되는 강도 등급인 C20/25~C30/37의 일반 콘크리트를 생산할 수 있었다. 

그에 따르면 콘크리트에 있는 탄소 펠릿 부피 대비 20%의 비율로 넷제로를 달성할 수 있다고 밝혔다. 즉, 저장된 탄소의 양은 펠릿과 콘크리트 생산에서 발생하는 모든 배출량을 상쇄한다. 부피 대비 20%의 일반 콘크리트(밀도가 2,000~2,600 kg/m3)의 경우에는 아직 한계에 도달하지 않았지만, 특히 경량 콘크리트(밀도가 약 1,800 kg/m3)의 경우 배출량 음성이 두드러진다. 콘크리트에 있는 탄소 펠릿의 부피 대비 45%의 혼합물은 총 배출량이 마이너스 290 kg/m3이다. 이에 비해, 일반적인 콘크리트는 약 200 kg/m3의 CO2를 배출한다.

엠파 연구진은 "대기 중 채굴"이라는 광범위한 개념에 주목한다. 태양 에너지를 이용한 합성 메탄, 세계의 일조량이 풍부한 지역의 대기로부터 물, 이산화탄소를 생산하는 일, 그리고 그 후 합성 가스를 열분해하는 것 등이 그것이다. 이같은 과정은 산업계에서 에너지 운반체로 사용될 수 있는 수소와, 바이오차와 같은 펠릿으로 가공함으로써 콘크리트에 통합할 수 있는 고체 탄소를 산출할 수 있기 때문이다. 

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