이 연구 주제는 콘크리트 재료의 성능을 유지하거나 향상시키면서도 탄소배출을 줄이고 자원순환을 확대하는 지속가능 건설재료 기술에 초점을 둔다. 연구실은 초기 탄산화 양생된 콘크리트의 사용연한과 이산화탄소 포집효율을 생산·시공·운영 전 과정 관점에서 평가하며, 탄산화 양생이 실제 구조물에 적용 가능한지에 대한 공학적 해답을 도출하고자 한다. 이는 단순히 재료 강도를 확보하는 수준을 넘어, 장기 내구성, 염소 확산, 탄산화 거동, 수명 예측까지 연결되는 통합적 접근이라는 점에서 의미가 크다. 구체적으로는 시멘트 수화반응과 탄산화 반응의 상호작용, 배합비 변화에 따른 CO2 포집량 차이, 가속탄산화 양생이 전기저항이나 균열 개시 저항성에 미치는 영향 등을 실험적으로 분석한다. 또한 바텀애시, 플라이애시, 슬래그, 광미, 폐플라스틱, 인공경량골재 등 다양한 산업부산물과 순환자원을 활용하여 등가 강도와 등가 내구성을 만족하는 친환경 배합설계를 연구한다. 이러한 연구는 기존 포틀랜드 시멘트 중심 체계에서 벗어나, 자원 재활용과 탄소저감을 동시에 달성할 수 있는 차세대 건설재료 개발로 이어진다. 향후 이 연구는 탄소중립형 건설 산업으로의 전환에 직접적으로 기여할 수 있다. 탄산화 양생 콘크리트의 성능 예측식과 내구성 설계식이 확보되면, 실제 구조물의 설계기준 및 시공기준 정립에 활용될 수 있으며, 해상교량과 같은 대형 인프라의 저탄소화에도 응용 가능하다. 결국 이 연구는 콘크리트가 환경부하의 원인이라는 기존 인식을 넘어, 탄소를 저장하고 수명을 연장하는 기능성 재료로 진화할 수 있음을 보여주는 핵심 분야라 할 수 있다.

이 연구 주제는 시멘트계 재료 자체에 감지 기능을 부여하여 구조물의 상태를 실시간으로 진단하는 스마트 건설재료 기술을 다룬다. 연구실은 탄소나노튜브(CNT), 탄소섬유(CF), 전도성 모르타르 등 전기전도성을 가진 재료를 시멘트 복합체에 적용하여 균열, 염소 침투, 부식, 강도 발현 등을 감지할 수 있는 센서형 콘크리트를 개발하고 있다. 이는 별도의 부착형 센서에 의존하지 않고 구조재와 센서 기능을 일체화한다는 점에서 유지관리 효율성과 장기 신뢰성이 높다. 대표적으로 CNT/시멘트 복합재료의 수화반응 및 수축 거동, 균열 발생에 따른 전기전도도 변화, 다양한 사용환경에서의 균열 모니터링 전략 등을 실험과 수치해석으로 검증하고 있다. 등록 특허에서도 전도성 모르타르를 이용한 균열 감지, 고전도성 시멘트 복합재료를 활용한 철근콘크리트 내 염소 침투 감지, 시각 이미지와 열화상 이미지를 연계한 콘크리트 강도 측정 시스템 등이 확인된다. 최근에는 고주파 정량 초음파 영상기법을 이용하여 시멘트 페이스트의 탄산화 깊이를 비파괴적으로 측정하는 연구까지 확장되면서, 전기적·영상적·음향적 진단기술을 포괄하는 방향으로 발전하고 있다. 이러한 기술은 노후 인프라 유지관리, 해상교량 상태 감시, 조기 손상 예측, 예방적 보수보강 체계 구축에 매우 중요하다. 특히 염해와 탄산화, 균열이 동시에 문제되는 해양 및 혹독환경 구조물에서 스마트 센서형 시멘트 복합재료는 구조 안전성을 높이고 유지관리 비용을 절감하는 핵심 수단이 될 수 있다. 따라서 이 연구는 건설재료학과 구조건전성 모니터링을 연결하는 융합 분야로서, 미래형 인프라 관리 기술의 기반을 제공한다.

이 연구 주제는 기존 콘크리트의 한계를 극복하기 위해 고강도, 고연성, 경량성, 자기치유성을 동시에 갖춘 고기능성 시멘트 복합재료를 개발하는 데 목적이 있다. 연구실은 중공 유리 마이크로스피어를 활용한 고강도 경량 시멘트 복합체, 섬유보강 시멘트계 복합재료의 균열 치유, ECC 코팅 적용에 따른 염화물 확산 거동, UHPC 및 포러스 콘크리트의 성능 개선 등 다양한 고성능 재료 분야를 폭넓게 연구하고 있다. 이는 구조 성능 향상뿐 아니라 시공성, 유지관리성, 사용 환경 적합성까지 고려한 응용 지향적 연구라고 볼 수 있다. 특히 자기치유 분야에서는 광물계 치유재와 고흡수성 폴리머(SAP)를 포함한 섬유보강 복합재료를 대상으로, 균열 후 투수성 변화와 강성 회복을 정량적으로 평가하고 있다. 또한 슬래그 시멘트, 알칼리 활성 슬래그(AAS), 다양한 섬유량 조건에서의 자기치유 특성도 다루며, 재료 조성에 따른 치유 메커니즘 차이를 분석한다. 경량화 연구에서는 낮은 물-시멘트비 조건에서 중공 유리 마이크로스피어를 도입해 강도 손실을 최소화하면서 자중을 줄이는 방안을 제시하고 있으며, 이는 프리캐스트 부재나 특수 구조물 적용 가능성을 높인다. 이 연구는 미래 건설재료가 단순히 강한 재료를 넘어서, 스스로 손상을 회복하고 구조물 자중을 줄이며 내구성을 능동적으로 높이는 방향으로 나아가고 있음을 보여준다. 자기치유 기술은 미세균열 누적을 억제하여 구조물 수명을 늘리고, 경량 고성능 재료는 시공 부담과 운송 에너지를 줄이는 효과가 있다. 궁극적으로 이러한 고기능 시멘트 복합재료 연구는 고내구·저유지관리·친환경 구조물 구현을 위한 핵심 기반기술로 평가된다.