이 연구 주제는 시멘트와 콘크리트 제조 과정에서 발생하는 탄소배출을 줄이기 위해 산업부산물, 순환자원, 슬래그계 재료를 활용하는 친환경 결합재 기술에 초점을 둔다. 연구실은 스테인리스 제강 슬래그, 반도체 슬러지, 무기계 미활용 자원 등 기존에 폐기되거나 저부가가치로 사용되던 재료를 시멘트 대체재와 혼합재로 전환하여 지속가능한 건설재료로 활용하는 방안을 탐구하고 있다. 이는 전통적인 포틀랜드 시멘트 의존도를 낮추고 자원순환형 건설산업으로 전환하기 위한 핵심 기반기술로 볼 수 있다. 특히 저온소성 클링커 제조, 하이브리드 광화제 개발, 다성분계 혼합시멘트 설계와 같은 접근법을 통해 소성온도를 낮추고 제조에 필요한 에너지를 절감하는 연구가 활발하다. 이러한 연구는 단순한 재료 치환 수준을 넘어, 광물 조성 변화, 수화반응 특성, 초기 및 장기강도 발현, 내구성, 공정 적용성까지 함께 고려하는 통합적 재료 설계를 포함한다. 실제 수행 프로젝트에서도 탄소배출 저감과 산업 적용성을 동시에 목표로 하여 시멘트 업계와의 협력 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이 연구의 의의는 환경성과 구조성능을 동시에 만족하는 차세대 건설재료를 제시한다는 점에 있다. 친환경 결합재 기술은 국가 탄소중립 정책과 직접 연결되며, 향후 대규모 인프라와 건축물의 저탄소화에 실질적인 기여를 할 수 있다. 연구실은 실험실 수준의 재료 개발을 넘어 제품화와 현장 적용까지 고려하고 있어, 학문적 가치와 산업적 파급효과를 모두 갖춘 연구영역으로 평가된다.

연구실의 대표적인 연구 방향 중 하나는 탄산화 반응을 활용하여 이산화탄소를 건설재료 내부에 안정적으로 고정하는 탄소포집형 콘크리트 기술이다. 관련 논문에서는 스테인리스 AOD 슬래그를 활용한 바인더와 폼 콘크리트의 탄소포집 성능을 다루고 있으며, 탄산화 양생을 통해 재료의 강도 발현과 미세구조 형성을 동시에 유도하는 전략을 제시한다. 이는 콘크리트를 단순한 구조재가 아니라 탄소를 저장하는 기능성 재료로 확장하는 접근이다. 이 연구는 탄산화 반응 메커니즘, 칼사이트 형성, 공극 구조 변화, 압축강도 향상, 미세조직 안정화 등 재료과학적 분석을 기반으로 한다. 특히 슬래그와 같은 산업부산물이 이산화탄소와 반응하여 반응생성물을 형성하는 과정을 정밀하게 평가함으로써, 탄소저감 효과와 기계적 성능을 동시에 확보하는 것이 핵심이다. 폼 콘크리트와 같은 경량 재료에 적용할 경우 공극 구조가 탄산화 효율에 미치는 영향까지 분석할 수 있어, 다양한 재료군에 대한 확장 가능성도 높다. 탄소포집형 콘크리트는 향후 건설산업의 탄소중립 실현에 매우 중요한 기술로 기대된다. 별도의 대규모 저장시설 없이 건설재료 자체가 탄소저장 매체가 될 수 있기 때문에 적용 범위가 넓고 경제성 확보 가능성도 크다. 연구실의 성과는 친환경 결합재 개발과 연계되어, 생산단계와 사용단계 모두에서 탄소를 줄이는 복합적인 해법을 제공한다는 점에서 높은 학술적·산업적 의미를 가진다.

연구실은 친환경성뿐 아니라 성능 고도화를 위한 기능성 콘크리트 개발에도 집중하고 있다. 비탄소계 나노소재를 활용한 시멘트 수화반응 제어, 미세공극 조절, 초내구성 콘크리트 기술 개발은 이러한 방향을 잘 보여준다. 기존 콘크리트가 갖는 균열, 공극, 장기열화 문제를 재료 설계 단계에서 개선함으로써 더 오래 사용 가능한 고성능 인프라 재료를 구현하는 것이 목표다. 구체적으로는 나노소재의 분산 및 전처리 기술, 수화생성물 형성 메커니즘, 공극구조 최적화, 균열 저항성 및 내구성 향상에 관한 연구가 포함된다. 또한 섬유보강 콘크리트의 균열 후 비탄성 거동, 휨성능, 처짐 및 곡률 거동에 대한 실험·이론 연구를 통해 구조적 안정성 확보에도 기여하고 있다. 특허로 제시된 자기치유 콘크리트용 잔골재 기술 역시 미세균열이 발생했을 때 재료 스스로 치유 반응을 유도하도록 설계한 기능성 콘크리트 연구의 연장선에 있다. 이러한 연구는 교량, 터널, 전주, 지중 구조물 등 장기 내구성이 중요한 사회기반시설에 직접적인 응용 가능성을 가진다. 단순히 초기강도만 높은 재료가 아니라, 시간 경과에 따른 열화 저항성, 균열 제어, 유지관리 비용 절감 효과까지 고려한 재료 개발이라는 점에서 실용성이 크다. 연구실은 재료의 미세구조와 구조 성능을 연결하는 관점에서 기능성 콘크리트의 설계 원리를 발전시키고 있다.