가장 큰 화두는 역시 에너지효율과 친환경 요즘 콘크리트는 에너지 다소비라는 오래된 굴레를 벗기 위해 안간힘을 쓰고 있다. 시멘트를 사용하지 않고 콘크리트를 만들려는 것이다. 국내 전남대 바이오하우징연구사업단 은 최근 무(無)시멘트 그린 콘크리트 결합재를 개발해 관심을 모으고 있다. 이 그린 콘크리트는 석회석 대신 제철소 부산물(고로슬래그)와 석탄재(플라이애시) 등을 결합재를 사용하고 유효미생물, 인공경량 골재를 이용해 만들기에

제조과정에서 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는다. 무시멘트 그린 콘크리트를 이용해 시공한 건물은 단열재 50㎜를 추가 시공한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어 외벽과 지붕에서 각각 32%와 13%의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 만일 시멘트 생산 과정에서 에너지 효율화만을 생각한다면 고온의 소성로 연료로 폐기물을 사용하는 방안을 적극 도입해 볼 만 하다. 일본의 경우 시멘트 1톤을 생산할 때 400kg의 폐기물을 사용하기도 한다. 1450도까지 상승시킬 수 있는 시멘트 소성로를 이용해 폐기물을 처리하면 기존 폐기물 소각로보다 오염물질의 발생이 거의 없게 된다. 기존 폐기물 소각로보다 600도 이상 고온에서 처리할 수 있기 때문이다. 폐기물에서 발생하는 에너지가 시멘트 생산에 활용되어 유연탄 사용을 줄이고, 소각 잔해물은 시멘트의 구성성분이 되기에 매립도 필요 없다. 그리고 시멘트 생산 과정에 활용되는 폐기물 중에서 음료수나 식품 용기로 널리 쓰이는 페트(PET)병은 콘크리트 구조물의 균열 제어형 보강섬유로 재활용되기도 한다. 폐 페트병을 녹여 만든 PET섬유를 콘크리트에 적용하는 것이다. 이때 알칼리 저항성이 약하다는 단점이 제기되었는데 친수성(親水性ㆍ물 분자와 쉽게 결합되는 성질) 재료로 처리하는 방법으로 조항성을 높일 수 있게 되었다. 그래서 PET를 녹인 폐기물을 통해 폴리머를 활용한 '폴리머 콘크리트'나 가벼운 페트병의 특성을 이용한 '경량 콘크리트' 등을 생산할 수 있다. 육중한 콘크리트 더미를 다이어트할 길이 열린 셈이다.

이제는 콘크리트에도 Smart를 붙일 수 있다 첨단 나노기술은 콘크리트를 고강도의 슈퍼콘크리트로 변모시켰다. 나노촉매제를 넣어 콘크리트의 물리화학적 성질을 개선한 슈퍼 콘크리트는 천연재료(석회석)의 사용을 2~3배 줄일 수 있어 중량을 절감하고 동절기 공사에도 영향을 받지 않는다. 그리고 일반 콘크리트보다 150% 이상 조직강도가 높아지고 방한 강도도 50% 이상 높일 수 있어 급격한 온도 차이로 인한 균열과 철근부식 현상도 막을 수 있다.

서울 양평동 선유교를 철강재 없이 시공할 수 있었던 것도 강도가 6배 이상 증가된 슈퍼 콘크리트를 사용한 덕분이었다. 슈퍼 콘크리트가 보강재 없는 건물을 가능하게 한 것이다. 그리고 스스로 진화하는 능력도 갖추게 되었다. 스스로 균열을 복구하는 기능을 갖추게 된 것이다. 벨기에의 헌트대학 연구진은 최근 접착제로 미생물을 활용하는 기술을 개발했다. 마치 캡슐에 유산균을 넣은 음료를 만들어 캡슐 속에 미생물이 있다가 균열이 생기면 메우는 식이다. 첨단 기술의 세례를 받은 미생물이 콘크리트를 통해 이용가치를 배가하고 있는 셈이다. 이와 관련해 경북대 건축토목공학부 김화중 교수팀은 콘크리트의 공극을 박테리아로 메우는 기술을 개발하기도 했다. 박테리아 중에서 탄산칼슘을 만드는 SP 박테리아를 활용하는 것이다. 콘크리트로 건물을 지을 때 SP박테리아를 첨가하면 적절한 조건에서 탄산칼슘을 분비하게 된다. 콘크리트가 굳어져 공극이 형성된 뒤 수년이 지나면 SP박테리아가 탄산칼슘을 배출해 공극을 메우게 된다. 물론 환경조건이 맞지 않는 겨울철에는 SP박테리아가 활동을 하지 않고 동면을 취한다. 만일 SP박테리아를 대량 생산하는 기술을 확보하면 박테리아가 콘크리트의 균열을 방지해 수명을 연장시키고 외벽의 높낮이를 일정하게 하는 것도 가능할 것으로 기대된다.

빌딩, 거대한 공기청정기로의 변신 스마트 콘크리트는 오염물질을 제거하기도 한다. 이른바 광촉매 콘크리트가 그것이다. 광촉매 콘크리트는 빛을 받으면 공기 오염물질을 흡수한다. 햇빛에 있는 자외선이 산화티타늄이 들어간 콘크리트와 만나 수소이온이 발생해 오염물질을 흡수하는 식이다. 공해물질뿐만 아니라 세균이나 냄새도 처리한다니 거대한 공기청정기가 따로 없는 셈이다.

이러한 콘크리트가 널리 보급된다면 삭막한 콘크리트 숲이 환경정화용 시설로 거듭난다고 하겠다. 물론 아직은 개발단계이고 실질적으로 상용화 되려면 많은 시간이 필요하다. 이 밖에도 스마트 콘크리트는 다양한 방식으로 개발되고 있다. 습도를 조절하는 콘크리트(조습 콘크리트)는 목재나 황토와 같이 대기에 습도가 높아지면 공기 중 수분을 빨아들이고, 대기가 건조해지면 콘크리트에 빨아드린 수분을 방출하여 실내의 습도 환경이 일정하게 유지되도록 한다. 질소산화물을 흡수하는 콘크리트나 포름알데히드나 휘발성 유기화합물 등 유해공기의 공기정화를 하는 콘크리트, 방사선을 막는 콘크리트, 전자파를 막는 콘크리트, 원적외선이 나오는 콘크리트 등도 있다. 앞으로 고기능성 콘크리트는 지능형 건축의 필수품으로 자리잡게 될 것으로 보인다.