이산화탄소를 초강력 3D 프린팅 콘크리트로 변환한다.

혁신적인 3D 콘크리트 프린팅

싱가포르 난양 기술 대학교(NTU Singapore)의 연구원들은 탄소를 포집하여 건설 산업의 환경 영향을 줄이는 새로운 방법을 제공하는 3D 콘크리트 프린팅 방법을 만들었다.

탄소 포집 과학 및 기술 저널에 자세히 설명된 이 기술은 시멘트의 상당한 탄소 발자국을 목표로 한다. 시멘트 생산은 연간 약 16억 톤의 이산화탄소(CO2)를 차지한다. 이는 전 세계 CO2 배출량의 약 8%에 해당한다. 이 새로운 방법은 재료 사용량을 줄이고, 건설을 가속화하고, 노동력 수요를 줄임으로써 배출량을 줄이는 것을 목표로 한다.

탄소 포집을 통한 콘크리트 강화

이 공정은 산업 공정에서 부산물로 포집된 증기와 CO2를 인쇄 중에 콘크리트 혼합물에 주입하여 작동한다. 이를 통해 콘크리트는 구조 내에 CO2를 가두고 저장할 수 있다.

테스트 결과 이 ​​방법은 탄소를 저장할 뿐만 아니라 콘크리트를 강화한다는 것이 밝혀졌다. 인쇄된 재료는 기존의 3D 프린팅 콘크리트에 비해 더 큰 기계적 강도를 보였다.

콘크리트 프린팅 기술의 발전

연구의 주요 연구자인 NTU 기계항공공학부(MAE)와 NTU 싱가포르 3D프린팅 센터(SC3DP)의 탄 밍 젠(Tan Ming Jen) 교수는 "건물 및 건설 부문은 전 세계 온실가스 배출의 상당 부분을 차지한다. 새로 개발한 3D 콘크리트 프린팅 시스템은 콘크리트의 기계적 특성을 개선할 뿐만 아니라 이 부문의 환경 영향을 줄이는 데 기여함으로써 탄소 감소 대안을 제공한다. 발전소나 다른 산업에서 발생하는 CO2를 3D 콘크리트 프린팅에 사용할 수 있는 가능성을 보여준다. 기존 시멘트는 많은 탄소를 배출하기 때문에, 우리 방법은 3D 콘크리트 프린팅 통해 CO2를 되돌릴 수 있는 방법을 제공한다."라고 말했다.

연구팀은 혁신이 글로벌 지속 가능한 개발 목표를 달성하고 철근 콘크리트 건설과 같은 기존 에너지 집약적 공정에 대한 산업의 의존도를 줄이는 데 유망한 기여를 한다고 믿는다.

이 새로운 개발은 NTU의 SC3DP에서 탄 교수와 그의 팀, 그리고 국제 협력자들의 이전 건설용 3D 프린팅 연구를 기반으로 한다.

프린팅 및 재료 강도의 발전

연구팀은 3D 콘크리트 프린팅 시스템을 개발하기 위해 3D 프린터를 CO2 펌프와 증기를 분사하는 제트에 연결했다.

활성화되면 시스템이 구조물이 프린팅될 때 CO2와 증기를 콘크리트 혼합물로 펌핑한다. CO2는 콘크리트의 구성 요소와 반응하여 재료 내부에 고정된(격리 및 저장) 고체 형태로 변한다. 동시에 증기는 3D 프린팅 구조물로의 CO2 흡수를 개선하여 특성을 향상시킨다.

실험실 결과는 상당한 개선을 보여준다.

연구원들은 실험실 테스트에서 인쇄된 콘크리트 구조물의 인쇄성이 50% 향상되었음을 발견했다. 즉, 더 효율적으로 모양을 잡고 인쇄할 수 있다는 의미이다.

구조물은 또한 더 나은 강도와 ​​내구성을 보였다. 인쇄된 콘크리트는 일반 3D 인쇄 콘크리트에 비해 압축(견딜 수 있는 무게)이 최대 36.8%, 굽힘(부러지기 전에 휘어질 수 있는 정도)이 최대 45.3% 더 강했다.

특히 이 방법은 기존 3D 프린팅 방법에 비해 38% 더 많은 이산화탄소를 흡수하고 가두어 더 친환경적이다.

건설의 더 푸르고 강력한 미래

NTU MAE 학교의 박사 후보생인 제1 저자인 림 션 깁은 "우리는 세계가 기후 변화 목표를 달성하기 위한 노력을 가속화하는 중요한 시기에 있다. 우리는 우리의 기술이 건설 산업을 더 지속 가능하게 만드는 데 기여할 수 있다고 믿는다."라고 말했다.