연세대학교 고성능건설재료연구실(ACML)은 초고성능 콘크리트(UHPC) 및 친환경 시멘트 복합체의 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 기존의 시멘트 기반 재료가 가진 내구성 한계와 환경적 문제를 극복하기 위해, 고강도·고인성·저탄소 배출 콘크리트의 설계와 제조 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 특히, 산업 부산물(고로슬래그, 폐유리, 폐타이어 등)과 알칼리 활성화 재료를 활용한 무시멘트 콘크리트, 이산화탄소(CO₂) 저장 콘크리트, 그리고 나노소재를 적용한 차세대 시멘트 복합체 개발에 집중하고 있습니다. 초고성능 콘크리트는 기존 콘크리트에 비해 월등한 압축강도와 인장강도, 내충격성, 내화학성, 내구성을 자랑합니다. 연구실에서는 다양한 형태의 강섬유(직선, 후크, 트위스트, 곡선형 등) 및 폴리머 섬유를 혼입하여 인장성능과 에너지 흡수능을 극대화하고, 나노실리카, 탄소나노튜브, 그래핀 등 나노소재를 도입하여 미세구조를 개선하고 기능성을 부여하는 연구를 수행합니다. 또한, 자기치유 및 자기센싱 기능을 갖춘 콘크리트, 전도성 콘크리트, 열전 콘크리트 등 미래형 스마트 건설재료 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 단순한 재료 개발을 넘어, 구조물의 수명 연장, 유지관리 비용 절감, 탄소중립 실현 등 사회적·환경적 가치를 창출하는 데 기여하고 있습니다. 연구실은 실험실 규모의 소재 개발에서부터 대형 구조물 적용, 현장 실증, 표준화 및 설계지침 제안까지 전주기적 연구를 수행하며, 국내외 학계 및 산업계와의 협력을 통해 초고성능·친환경 건설재료 분야의 글로벌 리더십을 확보하고 있습니다.

본 연구실은 섬유보강 시멘트 복합체의 미세역학적 해석과 인장·내충격 성능 향상에 관한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 초고성능 콘크리트(UHPC) 및 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)는 다량의 강섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 카본 섬유 등 다양한 섬유를 혼입하여, 다중 미세균열 발생과 높은 인장변형성능, 우수한 에너지 흡수능을 구현합니다. 연구실에서는 섬유의 형상, 길이, 배향, 표면개질(나노실리카, 은, 탄산칼슘 코팅 등) 및 하이브리드 보강 효과를 체계적으로 분석하여, 최적의 섬유 설계와 혼입기술을 제시하고 있습니다. 특히, 미세역학 기반 해석(섬유 인발 실험, FEM, 이미지 분석 등)을 통해 섬유-매트릭스 계면의 결합력, 인발 에너지, 균열 제어 메커니즘을 정량적으로 규명합니다. 또한, 다양한 하중 조건(정적, 동적, 충격, 극저온 등)에서의 인장·내충격 거동, 크리프 및 수축 특성, 자기치유 및 내식성 향상 효과를 실험적으로 검증하고, 구조물의 내구성 및 안전성 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 고층 건축물, 장대교량, 방호구조물, LNG 저장탱크 등 극한 환경 및 고성능이 요구되는 인프라에 적용될 수 있는 신뢰성 높은 설계기술로 이어집니다. 연구실은 국내외 표준화, 설계지침 개발, 산업체 기술이전 등 실용화 연구도 활발히 추진하고 있으며, 미래 건설산업의 패러다임 전환을 선도하고 있습니다.

연구실은 첨단 나노소재와 융합기술을 활용하여, 자기센싱, 전도성, 열전 및 환경기능성을 갖춘 스마트 콘크리트 개발에 앞장서고 있습니다. 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 은/그래파이트 나노입자, 전도성 폴리머 등 다양한 전도성 소재를 시멘트 복합체에 도입하여, 구조물의 실시간 변형·손상 감지, 전기적 난방, 열에너지 하베스팅, 전자파 차폐 등 다기능성을 구현하고 있습니다. 자기센싱 콘크리트는 미세균열, 변형, 하중 변화 등을 전기저항 변화로 감지할 수 있어, 구조물의 상태 모니터링 및 유지관리 자동화에 혁신을 가져옵니다. 또한, 전도성 콘크리트 및 열전 콘크리트는 겨울철 도로/철도 제설, 건물 에너지 절감, IoT 센서 자가전원 공급 등 다양한 스마트 인프라에 적용되고 있습니다. 연구실은 나노소재의 분산, 계면 결합력, 최적 혼입량, 장기 내구성 등 핵심 기술을 체계적으로 연구하며, 실험실-현장-실증을 연계한 통합 연구를 수행합니다. 더불어, 광촉매 기능(이산화티타늄 등)을 활용한 대기오염 저감, CO₂ 포집·저장 콘크리트, 폐자원 순환형 친환경 콘크리트 등 지속가능한 미래도시 구현을 위한 환경기능성 콘크리트 개발도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 스마트·지능형 콘크리트 기술은 4차 산업혁명 시대의 스마트시티, 탄소중립, 인공지능 기반 건설산업 혁신을 견인할 핵심 원천기술로 평가받고 있습니다.