< PreviousMagazine of the Korea Concrete Institute 18시에시편의저항률은급격하게증가한다.따라서,시편의지속적인저항변화를관찰함으로써균열발생에대한여부를감지할수있다.<그림6>은전기포텐셜법(electricalpotentialmethod)을활용함으로써시멘트계재료의균열발생유무및깊이를평가하는방법에대해나타냈다.전기포텐셜법을시멘트계재료에적용하기위해서는시멘트계재료의전기전도도를크게향상해야한다.따라서,이연구에서는그래핀을시멘트계재료에첨가하여시멘트계재료의전기전도도를높였으며,시편에인위적인균열인홈(notch)을주고전기포텐셜법을이용하여시편에서발생한균열의깊이를감지하는센싱시스템을구축하였다.시편에형성된홈의깊이와시편의형상에따라서시편의전기저항값은변화하였다.이러한방식을이용해서시멘트계재료에형성된균열에대한정확한감지가가능하다.3.3 센싱 성능에 영향을 미치는 요인앞에서언급된바와같이CCIC를활용한자가진단기술은시편자체의전기적신호를측정함으로써시편의상태또는결함을검출할수있다.따라서,시편내부의전기전도도,전기저항그리고저항률과같은값이매우중요하다.이러한전기적특성들은CCIC의배합특성,탄소나노소재의농도및분산처리방법,내부상대습도(InternalRelativeHumidity;이하IRH)그리고온도등다양한요인에영향을받는다.따라서,CCIC를활용한자가진단기술을실제콘크리트구조물에적용하기위해서는이처럼다양한요인들이고려되어야한다.특히탄소나노소재의농도는시편의conductivenetwork를결정짓는매우중요한요인중하나이기때문에시편의센싱성능에매우큰영향을미친다.일반적으로분산처리가잘이루어진탄소나노소재의함량이증가할수록시편의전기저항은감소하게된다.이러한탄소나노소재의농도이외에도기하학적형상이시편의conductivenetwork에매우큰영향을미친다.기하학적형상에는탄소나노소재의형상,구조,길이,직경그리고표면형태가포함된다.또한,계면활성제를이용하여탄소나노소재를분산시킬경우탄소나노소재의끝(tip)부분에부착되어존재하는계면활성제로인해탄소나노소재간의전자를주고받는효과가감소하게됨으로써CCIC의전기적특성은변화하게된다.이러한탄소나노소재자체의특성이외에도온도와습도와같은환경요인에의해서도전기적특성에는큰변화가발생한다.<그림7>에나타낸바와같이탄소나노소재를혼입한시멘트계재료의압저항특성은IRH에의해크게변화된다.높은IRH에서는압저항민감도가감소하게되며,IRH가감소하게될수록압저항민감도는점차증가한다.높은IRH에서는수분을통해전자의이동이자유로우며,탄소나노소재의끝에서강한전계방출효과를일으켜tunneling효과가발생하게된다.반대로낮은IRH에서는수분을통한전자의이동이자유롭지못하며,tunneling효과가감소하기때문에전기전도도가감소하게된다.높은IRH로인한높은전기전도율과강한전계방출효과는전기적으로시편자체가매우안정적이라는것을의미하기때문에시편에응력이작용특집 2 | SPECIAL ARTICLES그림 6. 전기포텐셜 법을 이용한 CCIC의 균열 깊이 측정5)그림 7. 내부상대습도에 따른 압저항 민감도의 변화제31권 2호 2019. 0319함에도불구하고변화되는전기저항값이매우작다.그러나시편의낮은IRH로인해낮은전기전도율,약한전계방출효과가있는시편은전기적으로불안정하다는것을의미하며,작은압축응력의작용에도저항값이크게변하는결과를낳게된다.시편의온도변화는시편자체의수축과팽창을일으키기때문에시멘트매트릭스에서인접해있는탄소나노소재사이의거리에변화를주고,전자의전이에너지(transitionenergy)를변화시키게됨으로써CCIC의전기적특성을변화시킨다.3.4 센싱 메커니즘CCIC가압저항효과를나타내는이유는다음과같다.첫번째이유는탄소나노소재자체의전기저항의변화다.즉,시편에압축하중이가해지면,내부에존재하는탄소나노소재또한압축하중을받기때문에모양이변형되며결국탄소나노소재자체의전기저항값이변하게된다.그러나,탄성범위내에서탄소나노소재자체의전기저항의변화는무시할수있을만큼매우작아서이러한영향은배제할수있다.두번째이유는시편에가해지는압축응력으로인해인접해있던탄소나노소재간에접촉되는지점의수가증가함에있다.탄소나노소재간의접촉되는지점의수가증가하게되면,<그림8>에나타낸바와같이탄소나노소재사이에서전자를더수월하게주고받는tunneling효과가향상되기때문에시편에서발생하는전기저항은감소하게된다.4. 콘크리트 구조물 적용 기술<그림9>에나타낸바와같이탄소나노소재를첨가한시멘트계재료는bulkform,sandwichform,bondedfrom,coatingform그리고embeddedform등다양한형태로콘크리트구조물에적용할수있다.여기에서,bulkform은구조물전체가CCIC로만들어진것을의미하며,coatingform은구조물의한쪽표면이CCIC로덮여있는것을의미하고sandwichform은구조물의위와아래표면이CCIC로덮여있는것을의미한다.Bondedform은자가진단이가능한CCIC를에폭시를이용하여구조물의표면에붙이는것을의미하며,embeddedform은CCIC가콘크리트구조물에내장된것을의미한다.일반적으로,탄소나노소재는콘크리트재료에비해단가가매우높은재료로써,bulkform과같이콘크리트구조물전체에탄소나노소재를적용하는방법은비경제적이다.그림 9. 자가진단을 위한 CCIC의 구조물 적용 방안1)그림 10. CCIC의 콘크리트 포장체 적용 방안그림 8. 탄소 나노소재에 의한 압저항 효과 메커니즘6)Magazine of the Korea Concrete Institute 20Bulkform과비교하여나머지4개의forms는콘크리트구조물에대한모니터링효율을극대화할수있으며,비용측면에서또한경제적인장점이있다.이러한콘크리트구조물의기둥과보이외에도<그림10>에나타낸바와같이콘크리트포장체의일부구간에자가진단이가능한CCIC를설치함으로써차량의속도,통행량,교통밀도,주행차량계중등에대한다양한교통정보를별도의센서부착없이파악할수있다.5. 맺음말CCIC는압저항효과가있으며,지속적인전기저항측정을통해재료표면에발생한균열을감지하여재료자체가센서로활용될수있으므로,앞에서언급한기존센서의재료간의이질성으로인한장기내구성및신뢰성의한계를극복할수있을것으로평가된다.이러한CCIC를활용한자가진단기술은2000년대이후전세계적으로활발한연구가진행되고있으나,아직은환경조건이일정하게통제된실험실수준에서연구만진행되고있다.앞서언급된바와같이탄소나노소재를활용한시멘트계재료의전기적특성은다양한요인에의한영향을받기때문에실제콘크리트구조물에적용하기위해서는이러한요인들을복합적으로고려하여정확한전기적신호를측정할수있는알고리즘이구축되어야한다.또한,탄소나노소재를활용한자가진단기술을실용화하기위해서는제조비용의절감과일정함품질을확보할수있는기술이필요하다.특집 2 | SPECIAL ARTICLES담당 편집위원 : 박병선(한국건설생활환경시험연구원) pbs0927@kcl.re.kr 1. B. Han, S. Ding, X. Yu., “Intrinsic self-sensing concrete and structures:A review,” Measurement Vol. 59, 2015. 2. B. Han, K. Zhang, X. Yu, E. Kwon, J. Ou., “Electrical characteristics and pressure-sensitive response measurements of carboxyl MWNT/cement composites,” Cement & Concrete Composites, Vol. 34, No. 6, 2012. 3. C. Song, S. Choi., “Moisture-dependent piezoresistive responses of CNT-embedded cementitious composites,” Composite Structures Vol. 170, 2017. 4. F. Azhari N. Banthia., “Cement-based sensors with carbon fibers and carbon nanotubes for piesoresistive sensing,” Cement & Concrete Composites, Vol. 34, No. 7, 2012. 5. J. Le, H. Du, S. D. Pang., “Use of 2D graphene nanoplatelets (GNP) in cement composites for structural health evaluation,” Composites:Part B, Vol. 67, 2014. 6. B. Han, X. Yu, J. Ou., “Effect of water content on the piezoresis tivity of MWNT/c ement composites,“ Journal of Materials Science, Vol. 45, No. 14, 2010.참고문헌송치원 박사과정은 중앙대학교에서 고흡수율 폴리머를 첨가한 알칼리 활성 슬래그 모르타르의 내부상대습도 및 자기수축 특성에 대한 연구로 2015년에 석사학위를 취득하였으며, 현재 중앙대학교 토목공학과에서 박사과정에 재학 중이다. 주 관심 연구 분야는 시멘트계 재료의 자기수축과 탄소나노튜브(CNT) 보강 시멘트 복합재료 등이다.schw870813@naver.com최성철 교수는 서울대학교 토목공학에서 초기재령 콘크리트의 환경하중에 의한 균열 위험성 평가에 관한 연구로 박사학위를 취득한 후, 미국 텍사스 내 주립대에서 관련 연구를 진행하였으며, 현재 중앙대학교 건설환경플랜트공학과 교수로 재직하고 있다. 주로 환경하중을 받는 콘크리트 시간 거동 및 자기치유/자가진단 스마트 콘크리트에 관련한 연구를 수행하고 있다. schoi@cau.ac.kr특집 3 | SPECIAL ARTICLES나노 콘크리트의 현재와 미래The Present and Future of Nano-Concrete강용학 Yonghak Kang한국건설생활환경시험연구원대구경북지원 선임연구원정상화 Sanghwa Jung한국건설생활환경시험연구원영남본부 본부장제31권 2호 2019. 03211. 머리말언제부터인가우리의일상생활속에서는‘나노’라는말이평범하게사용되고있으며,다양한재료및제품들이나노소재또는나노기술을활용하여제조되고있다.‘나노’라는단어는그리스어의난쟁이를표현하는‘나노스(nanos)’에서유래된것으로‘10억분의1’을의미한다.나노기술은1959년미국물리학회(AmericanPhysicalSociety)회의에서열렸던물리학자리차드파인만(RichardFeynmann)의연설에서처음소개되었고,1 ~ 100 nm범위의물질을이해하고제어하는데초점을맞추어나노물질을활용함에따라발생하는독특한현상이새로운응용분야로이어지도록하는것이특징이다.특히,물리학에서나노기술이란물질을원자단위수준에서제어하는기술을의미하며,물질의설계과정에서원자들을적절하게결합시킴으로써다양한성능및기능을얻을수있는물질을제조하는데그목적이있다할수있다.건설분야에서나노기술은최근수년동안전세계적으로활발하게검토가이루어지고있으며,선진국에서는나노기술을건설시장의중요한자원으로식별하여이를활용한건설시장의혁신을이끌어내려하고있다.특히나노기술의건설재료로의적용은기존재료의성능을개선하고새로운기능을부여함과동시에건설환경의전반적인개선과환경오염을최소화함으로써침체된건설산업을효율적으로활성화하는방법의하나로인식되고있다.본고에서는건설재료중가장대표적인콘크리트분야에현재접목되고있는나노기술에대한소개와나노콘크리트가시장에소개되기위해선결해야할문제및대응방안에관해설명하고자한다.2. 콘크리트와 나노 기술2.1 나노 콘크리트의 등장나노기술은<그림1>과같이크게두가지의접근방법으로구분할수있다.첫번째접근방법은물질의원래구조를유지하면서더큰구조가나노크기로축소되는하향식접근방법이고,두번째접근방법은물질을구성하는원자또는분자로부터조립또는자기조립과정을거쳐재료가설계되는상향식접근방법이다.일반적으로나노콘크리트제조기술에활용되는나노소재또한하향식접근방법으로제조된것들이대부분이며,최근에는수열합성법등을통하여나노소재를제조하는기술또한검토되고있다.Magazine of the Korea Concrete Institute 22현재까지나노콘크리트제조분야로의나노기술의응용은여전히제한적이나,일부연구개발을통하여시장성있는제품이성공적으로선보이고있다.특히시멘트및포졸란물질에대한나노기술의응용은시멘트의기본현상에대한지식과이해를증대시킴과동시에<그림2>와같이다양한스케일에서의관찰및측정을통해콘크리트의성능에영향을미치는메커니즘및요인의이해와콘크리트의수명예측과같은새로운통찰력을제공하고있다.콘크리트는다른건설재료와비교하여구조용재료로써강성,강도및비용면에서가장중요한역할을하는재료이다.우리가잘알고있는전형적인콘크리트는일반적으로보통포틀랜드시멘트(OPC),자갈,모래,혼화재및혼화제,물등으로구성된다.이러한,콘크리트를생산함에있어가장중요한역할을하는것은시멘트라할수있으며,시멘트의물성을개선함으로써콘크리트의성능을대폭개선할수있다.MehtaandMonteiro는‘Concrete-Microstructure,propertiesandmaterials(2010)’에서콘크리트생산산업은다음과같은주요한두가지도전과제에직면해있음을언급하고있다.그림 2. 다양한 스케일과 연결된 콘크리트 기술(Sobolev, 2016)그림 1. 나노 기술의 상향식 접근법과 하향식 접근법에 대한 개념도 (Sobolev and Ferrada-Gutirrez 2005)특집 3 | SPECIAL ARTICLES제31권 2호 2019. 03231) 콘크리트생산이천연자원및오염물질배출측면에서갖는환경적영향2) 장기적인내구성및건설기반시설의악화그러나,이와같은도전과제는나노기술을적용함으로써충분히풀어갈수있으며,이를해결하기위해주로검토되는나노기술은콘크리트생산시나노파티클을첨가하여콘크리트의성능을향상시키는기술이다.나노파티클의첨가는시멘트및콘크리트의매트릭스구성에많은영향을주어구조적조성을바꿈으로써보다높은성능을나타내거나다양한기능을부여한다.나노파티클의첨가는표면적이증가하여반응성이높아지는효과와함께시멘트페이스트의나노공극을채워줌으로써콘크리트의기계적성질은크게향상한다.이를위해가장많이쓰이는나노파티클로는Nano-silica와Nano-TiO2를 들수있다.또한,탄소나노튜브(CNTs)나탄소나노섬유(CNFs)의사용은콘크리트의공극이나균열에가해지는인장하중을전달하는가교구실을함으로써콘크리트의압축강도와탄성계수,연성등이개선됨이보고되고있다.그외로콘크리트의기계적특성,내구성,수축특성등을개선하는나노기술로써시멘트입자자체에대한나노개질,골재표면의나노박막코팅,나노버블활용등의연구또한보고되고있다.2.2 나노 파티클 활용 기술2.2.1 나노 실리카(Nano Silica)나노실리카는고강도콘크리트제조에있어다른나노파티클보다우월한성능을나타내며,실리카와수산화칼슘의포졸란반응에의한화학적영향과실리카의나노사이즈에의한물리적영향으로콘크리트의압축및휨강도가최대75 %까지증가됨이보고되고있다(Shakhmenkoetal.,2013;Jalaletal.,2012).이와같은콘크리트의성능개선메커니즘은<그림3>과같이SEM(Scanningelectronmicroscopy)을활용한미세구조분석을통해밝혀졌다.소량의나노파티클을시멘트페이스트에균일하게분산시킴에따라나노파티클은높은표면에너지로인해수화생성물의핵형성역할을하게되어시멘트수화를촉진하게된다(Bjornstrometal.,2004;Lin,2008).또다른성능개선메커니즘은나노파티클이시멘트페이스트의나노공극을채우고,나노실리카가Ca(OH)2와 반응하여 추가적인 C-S-H를 생성하는 것이다(Sobolev,2005;Jo,2007).나노실리카입자의첨가는초기수화속도의증가,포졸란반응을통한C-S-H겔양의증가,공극의감소,C-S-H겔자체의기계적성질향상등을통해시멘트페이스트의미세구조에중요한영향을미친다(Gaiteroetal.,2010).나노실리카를활용한콘크리트의제조는다른나노파티클적용기술과달리CuoreConcrete처럼그제조방법이잘확립되어있다(PascalMaes,2014).그러나,나노실리카는높은표면에너지를가지고있으므로쉽게응집되어콘크리트의작업성이현저하게저하함에따라몇몇연구자들은콘크리트내의나노실리카를균일하게분산시키기위해고성능감수제사용을제안하기도했다(MartinsandBombard,2012;Senffetal.,2010).2.2.2 나노 티타니아(Nano-TiO2)티타니아(TiO2)는비자외선환경에서의비활성,독성제거,산성및염기성환경에서의화학적안정성,자외선환경에서의강력한산화력등으로인해다양한응용분야에서활용되는잠재적나노물질로인식되고있다.이러한나노티타니아를활용한콘크리트제조와관련된몇개의연구결과를살펴보면,나노티타니아는포틀랜드시멘트의조기수화를가속하고(Jayapalanetal.,2010),콘크리트의압축및휨강도를증가시키는것(LiHetal.,2007)이보고되고있다.또한,나노티타니아와나노실리카를혼입함도로포장용콘크리트의내마모성에그림 3. 균일 분산된 구형 나노 실리카 입자(Sanchez and Sobolev, 2010)Magazine of the Korea Concrete Institute 24대한실험적연구에서는나노티타니아를함유한콘크리트의내마모성은동일한양의나노실리카를함유한콘크리트보다우수하고,그효과는혼입률이줄어들수록(5%<3%<1%)증가함이확인되었다(HuiLiZhangetal.,2006).일반적으로나노티타니아는자동차와산업에서배출되는오염물질(NOx,일산화탄소,VOCs,등)의광촉매분해를위해많이쓰이고있으며,나노티타니아를혼입한콘크리트는콘크리트자체의환경적오염에대한세정에도매우효과적이다(Valleeetal.,2004,Murataetal.,1999,Chen2009).또한,나노티타니아가혼입된포장콘크리트의경우,광촉매반응을통해대기중의NOx를제거하는데매우효과적이라는연구결과도보고되고있다(Kamitanietal.,1998,Murataetal.,2002).나노티타니아를활용한오염제거및자가세정기능을가진콘크리트제품은이미건물의외벽및도로포장재료로써유럽및일본등지에서생산·사용되고있다(SanchezandSobolev,2010).특히,자가세정콘크리트를적용한건물로널리알려진것으로<그림4>의DivesinMisericordia교회를손꼽을수있다.2003년완공된이교회가16년이지난현재까지도변함없는외관을유지하는것은티타니아가가진광촉매효과때문이기도하다.2.2.3 나노 알루미나(Nano-Al2O3)나노알루미나는일반적으로강성이높아서다양한산업분야에서코팅제로사용되며,시멘트모르타르에혼입시탄성계수를높이는데매우효과적이라는결과가보고되고있다.특히,약150 nm입자크기의나노알루미나를5 %혼입하는경우,재령28일의탄성계수는플레인대비143 %증가하는것이확인되었으나,압축강도의증가는명확하지않았다(Lietal.,2006).탄성계수의증가는시멘트수화반응시나노알루미나입자가시멘트와골재사이의계면공극을채워공극이적은밀실한천이영역을만듦에따른것이라여겨진다.또한,나노알루미나의혼입률이5 %를넘는경우에는나노파티클의응집으로인해천이영역에서의밀실도가떨어지게되어모르타르의탄성률은감소하는것으로보인다.따라서골재표면에나노알루미나입자가충분하게분산되게하기위해서는적절한혼합방법이필요하다. 2.2.4 나노 지르코니아(Nano-ZrO2)나노지르코니아의시멘트혼입을통한시멘트페이스트의강도증진과관련된연구는Fanetal.(2004)에의해보고되었다.나노지르코니아의시멘트혼입은시멘트페이스트의미세구조를개선해페이스트내공극이감소하여밀실해지고압축강도또한증진하는결과를확인하였으며,이는나노지르코니아가공극충진및수화물간가교작용을함에따라개선된것이라분석하였다. 2.2.5 나노 탄산칼슘(Nano-CaCO3)일반적으로표면적이10 m2/g이상인탄산칼슘입자는회반죽,시멘트모르타르,콘크리트등과같이구조물의내 · 외부에쓰이는재료의제조에활용되었다(Cervellatietal.,2006).특히,나노탄산칼슘입자를혼입함으로써콘크리트는우수한기계적저항성,충격저항성개선,휨강도향상,수증기에대한높은침투성과액상수분에대한낮은침투성,높은다공성,낮은비중,양호한흡읍성특집 3 | SPECIAL ARTICLES그림 4. 티타니아 함유 시멘트로 지어진 Dives in Misericordia 교회 그림 5. 재령 7일 시멘트 페이스트 내 나노 알루미나 응집체 (Salim et al., 2010)제31권 2호 2019. 0325등과같은특성의개선을기대할수있다.이와관련하여SatoandDiallo(2010)는나노탄산칼슘을혼입한시멘트페이스트에대하여미소수화열열량계를통한시험을하고,나노탄산칼슘의첨가로시멘트페이스트의수화열발생이가속됨과동시에C3S수화유도기간이단축됨을보고하였다.또한나노탄산칼슘활용과관련하여수화유도기간을단축하기위해C3S수화물층을파괴하거나높은이온농도를가진시멘트페이스트의C-S-H핵형성(시드효과)을촉진하는것을제안하였다. 2.2.6 나노 클레이(Nano-Clay)나노클레이입자의활용은콘크리트의기계적특성,염화물침투저항성,무다짐특성,투수성및수축특성등의개선에대한가능성을보여주고있다(Changetal.,2007,Kuoetal.,2006,Morsyetal.,2009,HeandShi2008).나노클레이중폴리머/클레이나노복합체(PCN)에서주로사용되는유기-변형몬모릴로나이트(OMMT)는시멘트모르타르의필러및보강재로사용된다(Kuoetal.,2006).특히,친수성몬모릴로나이트(MMT)마이크로입자는그대로콘크리트에사용할시팽창등으로인해내구성에큰영향을미치나,양이온교환반응을통해변형된OMMT는소수성을가지게되어시멘트모르타르및콘크리트강도와투수성을향상하는데이용이가능하다.2.3 탄소기반 나노소재 활용 기술탄소나노튜브는직경이수nm인튜브형구조로이루어진나노파티클로강철보다5배나높은약1.0TPa의탄성계수와함께약50 ~ 100GPa의인장강도를가지고있음이보고되고있다(SinnottandAndrews,2001,Silvestreetal.,2012).일반적으로CNTs는<그림6>과같이크게단일벽탄소나노튜브(SWCNTs,SingleWallCarbonNano-Tubes)와다중벽탄소나노튜브(MWCNTs,MultiWallCarbonNano-Tubes)의두가지유형으로나누어지며,그차이는전체적인두께에있다고할수있다.특히,MWCNTs는SWCNTs와비교하여상대적으로생산하기쉬우며,생산비용또한저렴하다는장점이있으며,이로인하여콘크리트에있어쉽게활용할수있는편이다.지금까지의연구에서는콘크리트제조시소량의탄소나노튜브(0.0 ~ 0.1wt%)첨가는콘크리트의휨강도(최대25 %)및탄성계수(최대50 %)의증가와함께나노공극감소를통한나노구조의강화,C-S-H의생성증가에영향을주고있음이보고되고있다(Konsta-Gdoutosetal.,2010b;Metaxaetal.,2009;Shahetal.,2009).또한,탄소나노튜브가가진높은전기전도도는시멘트계재료에전기적성질을부여함으로써콘크리트가구조모니터링을위한센싱역할을할수있다는점도보고되고있다(LiandChou,2004;Dharap,2004).그러나,탄소나노튜브도다른나노파티클과같이충분한성능을발휘하기위해서는적절한분산이이루어져야하며,이를확보하지않을경우,콘크리트의기계적성질이저하하는중요한원인이된다는점또한보고되고있다(Mussoetal.,2009;SaézdeIbarraetal.,2006). 3. 나노 콘크리트 제품화를 위한 방향성일반적으로재료의성능향상은건설시장의활성화에큰영향을미치는요인중하나로손꼽히며,나노기술의활용은기존건설재료의성능을획기적으로개선할수있는수단으로검토되고있다.특히앞에서서술한바와같이콘크리트제조에있어나노기술의적용은압축강도,휨강도,탄성계수와같은기계적특성의향상,염화물침투저항성,투수성과같은내구성의개선등에큰영향을미치고있음이다양한연구를통해보고되고있다.현재일부나노기술이적용된제품이시장에소개되그림 6. SWCNTs 와 MWCNTs의 개념도(Reilly, 2007)Magazine of the Korea Concrete Institute 26고있으나,대부분의나노콘크리트기술은실험실수준에머물러있는수준이며,실험실수준의결과를제품으로연결하기위해서는다음과같은문제점들을선결해야할필요가있다.1) 건설업계의재료에대한전통적이고보수적인시각의극복2) 건설초기의과도한투자비용의개선3) 환경적영향분석및인체안전성의확보콘크리트는다른산업에서제조되는제품과달리투입하는비용이많이들고일회성이라는특수성을가지고있으므로,건설업계는콘크리트기술에대해상당히전통적이고보수적인시각을가지고있다.이와같은상황에서나노콘크리트를구조물에적용하기위해서는많은관련연구를통한신뢰도높은결과가보고되어야하며,동시에업계의인식을바꾸기위해나노콘크리트에대한지속적인홍보가필요하다.또한,나노콘크리트를적용함으로써구조물의성능이개선되어사용수명이늘어난다는점에서생애주기비용은상당부분감소할것으로보이나,나노소재의비싼원가및나노콘크리트제조를위한추가적인설비구축에따라초기건설비용이많이증가할것으로보인다.이를극복하기위해서는나노콘크리트개발에앞서저렴한원가와대량공급이가능한건설용나노소재제조기술의개발이반드시선행되어야한다.건설산업에서나노콘크리트가안고있는가장큰불확실성은나노물질활용에따른환경영향성및인체안전성에대한연구와검증이충분히이루어지지않았다는점이다.이와같은환경및인체에미치는영향에대한불확실성은나노콘크리트의제조과정에만국한되지않고건설계획에서해체에이르는건설산업의밸류체인과직접적으로관련되어있으므로,이를해결하기위해서는나노물질에대한건설산업의전주기적관점에서의체계적이고종합적인환경및인체영향에대한모니터링시스템구축이시급한실정이다.4. 맺음말나노콘크리트는향후건설산업을획기적으로바꿀수있는재료중하나로주목받고있다.지금까지의나노콘크리트관련연구는기존제조된나노소재를콘크리트에적용함으로써콘크리트의성능이어떻게개선되었는가에만국한되어있으나,앞으로는실제구조물적용을위해소재에서환경에이르기까지의다양한관점에서연구가진행되어야할것이다.또한,선진각국은이미나노콘크리트를건설산업에들여오기위해다방면에걸친중장기적인로드맵을수립하고단계적으로수행중이다.국내에서도나노기술에대한중장기적로드맵은수립되어있으나,대부분전기,전자,기계,바이오등과같은분야에국한되어있으며,건설재료분야와관련된검토는충분하지않은실정으로나노콘크리트기술의해외경쟁력강화및원천기술확보를위해서는중장기로드맵수립은반드시필요하다.빠르게변해가는건설시장에서나노콘크리트기술을성공시키기위해서는건설분야만이아닌전기,전자,재료,환경,바이오등다양한분야와의기술융·복합은필수적이며,정부의지속적이고충분한지원과함께콘크리트관련업계의적극적인관심과참여가전제되어야할것이다.담당 편집위원 : 박병선(한국건설생활환경시험연구원) pbs0927@kcl.re.kr 1. 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