(왼쪽부터)제1저자 Otim kelvin kennedy, 공저자 변예림 석사과정생, 교신저자 전동호 교수.(사진=동아대 제공)

동아대학교는 ICT융합해양스마트시티공학과 오팀 켈빈 케네디 석사과정생(지도교수 건설시스템공학과 전동호 교수)이 토목공학 분야 상위 5% SCI 저널인 ‘Journal of Building Engineering(IF=7.4)’에 제1저자로 논문을 게재했다고 29일 밝혔다.

우간다 출신으로 지난해 9월부터 동아대 BK21 탄소중립 스마트시티 융합교육연구단에 참여하고 있는 케네디 석사과정생은 ‘Utilizing ground biochar desorption for carbon sequestration and internal curing in a clinker-free CaO-activated GGBFS binder(탄소 포집 및 내부 양생을 위한 무클링커 고로슬래그 바인더에서의 분쇄 바이오차 탈착 특성 활용)’ 이라는 제목으로 논문을 발표했다.

제1저자인 Otim 석사과정생 외에 공저자로 동아대 변예림, 울산과학기술원 유현지·오재은, 스코틀랜드 던디대(University of Dundee) Tangwei Mi 교수가 참여했고, 동아대 건설시스템공학과 전동호 교수가 교신저자로 이름을 올렸다.

특히 제1저자인 Otim 석사과정생은 한국 정부가 주관하는 국제인재 양성 프로그램인 GKS(Global Korea Scholarship) 장학생으로 선발돼 한국에서 연구 활동을 이어가고 있다. 이번 연구는 GKS 프로그램을 통해 유치한 우수 외국인 인재가 주도한 성과라는 점에서 큰 의미를 가지며, 국제 공동연구 기반을 넓히고 한국형 저탄소 건설기술의 세계적 확산에 기여할 수 있는 모범 사례로 주목받고 있다.

연구팀은 이번 논문에서 시멘트를 사용하지 않는 친환경 고로슬래그 바인더에서 분쇄 바이오차(biochar, 바이오 숯)의 탈착 특성을 활용해 탄소를 효과적으로 격리하고 콘크리트 내부 수분을 유지, 콘크리트 수화반응 및 강도 향상에 기여할 수 있는 새로운 방식의 혼화재 적용법을 제안했다. 실험적으로 그 효과도 입증했다.

이번 연구 결과는 내부 수화 메커니즘을 제어해 구조적 안정성을 높일 수 있는 기술로, 특히 탄소배출을 줄이면서도 내구성과 역학적 성능을 유지해야 하는 ‘탄소중립 건설 재료 개발’에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 바이오차의 탈착 성질을 통해 이산화탄소를 바인더 내부에 흡수·고정함과 동시에 수분 손실을 막아 미세구조 개선 효과도 확인했다.

바이오차를 5% 치환한 경우의 총 탄소배출계수는 29.0 kgCO2로, 기존 포틀랜드 시멘트 637.1 kgCO2에 비해 현저히 낮았다. 특히 이 시스템은 배출량 대비 강도 비율을 기존 포틀랜드 시멘트의 12.74에서 0.96으로 크게 감소시켜, 동일한 기계적 성능을 훨씬 낮은 이산화탄소 배출로도 달성할 수 있음을 입증하는 성과를 거뒀다.

이번 연구에서 제안한 방법은 기존의 바이오차 활용 연구들이 단순한 재활용에 초점을 맞췄던 것과 달리 ‘수화반응 수분 공급’과 ‘탄소 포집’이라는 두 가지 기능을 동시에 달성했으며, 앞으로 CO2 저감형 콘크리트 및 무클링커 시스템 개발의 핵심 기술로 활용될 가능성도 보여주고 있다.

Otim 석사과정생은 “지도교수님의 탁월한 지도와 연구실 동료들의 협력 및 격려 속에서 수행한 연구가 권위 있는 국제 학술지에 게재돼 매우 큰 영광으로 생각한다. 연구 여정을 가능하게 해준 GKS 프로그램과 BK21 사업의 소중한 지원에 깊이 감사드린다”며 “이번 성과를 계기로 앞으로도 더 의미 있는 연구를 수행해 소속 대학과 연구실의 학문적 우수성과 국제적 위상을 높이는 데 기여하고 싶다”고 말했다.

전동호 교수는 “이번 성과는 학생이 오랜 시간 꾸준히 연구에 몰두하며 쌓아온 노력의 결실”이라며 “앞으로도 지속적인 재료 혁신과 미세구조 기반의 기초 연구를 통해 학문적 기여뿐 아니라 실질적인 건설산업·환경적 파급력을 만들어 나가고 싶다”고 말했다.