환경 오염을 위하여 노력하는 토목 공학 기술자들
< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[위즈덤 아고라 / 이승원 기자] 오늘날 우리는 다양한 이동 수단을 통해 이전보다 빠르게 이동할 수 있게 되었다. 그 이동 수단들 밑에는 이들이 쉽고 안전하게 이동할 수 있도록 해주는 도로가 존재한다. 도로는 기원전 3000년 전에 발명된 바퀴가 쉽게 이동할 수 있도록 만들어진 길에서 시작되었다. 시간이 흐르며 바퀴와 함께 도로 역시 발전해 왔고, 현재의 시멘트 도로에 이르렀다.
우리가 사용하는 도로와 건물들, 교량은 모두 토목공학 기술자들의 산물이지만, 그 이면에는 막대한 탄소 배출량이 자리 잡고 있다. 특히 건설 산업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 상당 부분을 차지하며, 그중 시멘트는 약 9%를 차지한다. 이는 항공 산업보다도 더 높은 수준으로, 우리가 일상적으로 마주하는 콘크리트 구조물이 엄청난 양의 탄소를 배출하고 있음을 보여준다. 이러한 상황 속에서 토목공학 기술자들은 변화의 움직임을 보이고 있다.
토목공학 기술자들이 보이는 변화
토목공학 기술자들은 도로, 건물, 다리 등 다양한 구조물의 설계를 맡고 있을 뿐만 아니라, 주변 환경의 이해와 사용하는 재료에도 많은 신경을 쓴다. 예를 들어 산을 가로지르는 꼬불꼬불한 도로에는 야생동물이 갑자기 도로 위로 나타나지 않도록 하는 철조망이 설치되어 있다. 그 덕분에 우리는 갑자기 나타나는 야생동물로 인한 교통사고를 줄일 수 있다.
또한 토목공학 기술자들은 콘크리트로 인한 기후 변화 문제를 해소하기 위해 재료 자체를 변화시키고 있다. 대표적으로는 저탄소 콘크리트, 재활용 건축 자재, 그리고 3D 프린팅 건설 기술 등이 있다. 저탄소 콘크리트는 이름에서 알 수 있듯이 기존의 콘크리트보다 탄소 배출량을 줄인 자재이다. 시멘트를 고로슬래그(철강 부산물)와 함께 혼합해 일반 콘크리트의 이산화탄소 배출량보다 약 40~50% 이상을 줄이는 데 성공하였다. 이는 현재 다양한 기업들에서 도입되기 시작하였다.
재활용 건축 자재들은 이미 사용되었거나 제작 과정에서 버려진 재료를 다시 가공하여 재구성한 자재이다. 대표적인 예로는 폐콘크리트, 유리, 섬유, 플라스틱 등을 재가공하여 자원순환에 기여한다. 또한 3D 프린팅 건설 기술은 일반적인 3D 프린터와 비슷한 장치를 이용해 직접 건축물을 출력하거나, 미리 제작된 조각들을 조립하는 기술이다. 필요한 만큼만 생산할 수 있어 건설 과정에서 발생하는 낭비를 줄일 수 있으며, 친환경적인 방법으로 주목받고 있다.
새로운 3D 프린팅 기술
현재는 많은 연구원들이 새로운 꿈의 신소재로 불리는 그래핀과 콘크리트를 배합하는 기술을 선보이고 있다. 그래핀은 다양한 분야에서 사용될 수 있으며, 콘크리트와 혼합 시 시멘트의 비율이 줄어 환경적 이점을 가질 수 있는 재료이다. 그래핀은 강철보다 약 200배 강해 소량만 첨가해도 기존 콘크리트보다 훨씬 강한 힘을 견딜 수 있다.
이 점이 가장 유용하게 작용하는 이유는 3D 프린팅 건설 기술에서의 최대 난제 중 하나를 해결할 수 있기 때문이다. 그 난제는 바로 프린팅을 이용한 건설 기술로는 벽을 지탱해 주는 철근을 넣기 힘들다는 점이다. 그러나 그래핀 배합 콘크리트는 자체 강도가 높아 철근이 추가적으로 필요하지 않아, 이전보다 쉽게 건설할 수 있게 한다.
또한 그래핀은 전도성을 가지고 있어 건물 자체에 센서 기능을 적용할 수 있다. 즉, 스스로 균열과 온도 변화를 감지하여 경고할 수 있는 ‘살아 있는 벽’을 만들 수 있다는 것이다.
현재 많은 연구원들이 최적의 농도와 프린팅 온도, 압력 조건을 찾기 위해 연구 중이다. 아직까지 실질적으로 적용된 사례는 많지 않지만, 전 세계적으로 다양한 시도와 연구가 진행되고 있다. 해결해야 할 과제로는 그래핀의 높은 가격과 배합 문제가 남아 있다. 그러나 기술은 점점 완성 단계에 가까워지고 있으며, 실제 건설 현장에 사용될 날도 멀지 않았다.
새로운 기술만으로는 부족한 변화
비록 토목공학 기술자들의 연구로 탄생한 새로운 건설 기술들이 환경적으로 큰 도움이 될 수 있지만, 기존 콘크리트 방식과의 호환성 문제와 이에 따른 금전적 손실에 대한 우려로 많은 기업과 국가들이 변화를 주저하고 있다. 또한 아직 확실한 성과가 없는 새로운 기술의 도입을 부담으로 인식하는 경향도 있다.
우리의 환경을 위해서는 정부의 역할도 중요하다. 물론 자본주의 사회에서 이익을 중시하는 기업들이 변화에 민감할 수밖에 없다는 사실은 이해할 수 있다. 그러나 정부가 기술 도입을 위한 적극적인 지원을 제공하거나, 금전적 손실을 줄이기 위한 제도적 장치를 마련할 수 있을 것이다.
한 국가의 변화는 더 많은 국가를 변화로 이끌 수 있고, 이는 결국 세계의 변화를 촉진할 수 있다. 특히 새로운 건설 기술을 발전시키고 있는 연구원들에게 충분한 지원이 이루어진다면 더 빠른 속도로 기술 발전을 이끌어낼 수 있을 뿐만 아니라, 연구 간 경쟁을 통해 더 많은 성과가 창출될 수 있다. 기업들 역시 이러한 지원을 바탕으로 기술의 가능성을 신뢰하고 나아간다면, 기술이 가진 잠재력을 현실로 구현할 수 있을 것이다.
이렇듯 기술 개발만으로는 확실한 변화를 이끌어내기 어렵다. 그 기술에 대한 지속적인 관심과 충분한 지원이 함께 이루어질 때, 우리는 비로소 더 나은 세계를 향한 한 걸음을 내딛게 될 것이다. 이러한 작은 변화들이 쌓여 다음 세대를 위한 길이 되고, 그들을 위한 소중한 유산이 될 것이다.
환경을 생각하는 토목공학 기술자들
점점 세상은 빠른 속도로 발전해 가고 있으며, 그 속도에 비례해 환경오염과 지구 온난화 역시 심화되며 기후 변화와 생태계 파괴로 이어지고 있다. 그 변화의 속도는 걷잡을 수 없을 정도로 빨라지고 있으며, 그로 인한 피해 역시 돌이키기 어려운 수준에 이르고 있다. 이러한 상황 속에서 토목공학 기술자들의 노력은 환경 파괴의 속도를 늦추는 데 중요한 역할을 할 수 있다.
[위즈덤 TECH]토목공학, 이름을 들었을 때에는 투박하고 힘들게 일하시는 분들의 이미지만 떠오르곤 합니다. 저는 토목공학을 모든 것의 기반이라고 생각합니다. 공학자들이 구조물 뒤에 숨겨진 많은 계산과 원리를 저는 더 알아보고 알려드리고 싶습니다. 우리가 살고 있는 이 세상, 편하게 이용하고 있는 건물들과 구조물들, 그 뒤에서 조용히 그리고 묵묵히 자신의 일을 하고 있는 토목 공학자들에 대해 위즈덤 아고라 이승원 기자의 ‘위즈덤 TECH’으로 알아봅시다.
