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곰팡이 균사체를 활용해 건축 구조물이나 콘크리트 적용 자재 자체를 에너지저장장치로 전환하는 '균사체 기반의 바이오 콘크리트 슈퍼커패시터' 특허로, 리튬이온배터리의 희토류 의존·설치공간 문제와 기존 박테리아 기반 미생물 시멘트의 한계(분산 구조로 인한 전도경로 형성 곤란, pH 12~13에서의 생존력 저하)를 함께 극복하고자 한다. 시멘트, 3D 균사 네트워크, 균사체 기반 탄소 전도성 네트워크의 세 기능으로 구성되며, 균사가 전극 방향으로 자발 정렬되는 자가 배선과 균열 자가 치유를 동시에 제공하고 세포질 유동 기반 이온 수송으로 전하를 저장·방출한다. 건축물뿐 아니라 도로·교량에도 적용 가능하며, 별도 공간을 점유하지 않는 '무공간 ESS'로서 스마트 건설소재 및 ESS 시장(각각 CAGR 12.7%, 15.8%)을 겨냥한다.

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(a) Development of PCM impregnated aggregates consisting of multiwalled carbon nanotubes inside. (a-1) It is possible to control the content of multiwalled carbon nanotubes in the PCM suspension as per morphology of the lightweight aggregate. (a-2) Lightweight aggregates with larger pore diameters have the ability to store the nano material in higher quantities so the MWCNT content can be increased. (b) Concrete fabricated by using nano-PCM impregnated lightweight aggregates will have higher thermal fatigue resistance as compared to its counterparts. (b-1) Addition of multiwalled carbon nanotubes in the PCM is beneficial to complete the both phases congruently. (b-2) Chances of supercooling phenomenon get very low due to congruent melting and freezing. (b-3) Also time required to complete one phase is lesser then its counter parts.

본 발명에서는 시멘트를 비탄산염 원료 및 순환자원으로 대체하는 기술을 상변화물질과 혼합하여 열 저장으로 인해 에너지를 절감할 수 있으며 친환경적인 폐콘크리트 미분말을 적용한 상변화물질 함침 경량골재 콘크리트 복합체를 제안하고자 한다. 상변화물질을 경량골재에 함침시키는 기술을 이용하여 상변화물질의 잠열 저장 능력으로 인하여 건축물 내에 난방효과를 극대화하고 탄소 배출 또한 감소시킬 수 있는 물리적 특성이 우수한 콘크리트를 만들고자 한다. 제조 시 경량골재와 일반골재의 직경이 5mm 이상 12.5mm 이하인 골재를 선정하고 잔 골재(모래)의 직경은 1mm이하를 기준으로 선정한다. 또한, 시멘트를 대체하여 사용하는 수화물로는 폐콘크리트 미분말을 사용한다. 이러한 콘크리트는 기존의 일반콘크리트에 비해 경량성, 우수한 보온성, 낮은 탄소배출 등의 장점을 갖고 있다.

본 발명은 시멘트 전체 중량 중 5~25%의 함량으로 석회석 미분말이 시멘트 대신 치환되어 포함되고, 상기 시멘트 중량 대비 각각 5~15%의 실리카 퓸과 1~5%의 폴리에틸렌 섬유가 강도 보강을 위해 포함되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 콘크리트와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에서는 콘크리트 재료 중 시멘트의 일부를 석회석 미분말으로 대체하여 CO2 저감효과를 기대할 수 있다. 또한, 이러한 재료 치환으로 인한 강도와 인장성 저하를 보강하기 위하여 폴리에틸렌 섬유와 실리카 퓸을 일정 함량으로 첨가함으로써 해결하였다. 또한, 본 발명에서는 콘크리트 재료에 캡슐화시킨 PCM을 함침하여 새로운 발열 섬유 강화 콘크리트 개발로 건물의 단열 효과 증대로 건물의 에너지 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 에너지 사용이 많은 겨울철에 난방 에너지 절감으로 탄소 제로 건축물에 활용으로 에너지 소비 감축으로 인한 대기 환경오염 방지, 저탄소 녹색 성장에 기여할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 WPC와 콘크리트를 연결한 WPC-콘크리트 복합체를 목재 건물이나 문화재의 복원에 이용하는 것을 제안하고자 한다. WPC를 원통형 구조의 모양으로 설계한 뒤 그 안에 콘크리트를 채워 넣고 두 재료를 ㄴ자 모양의 연결재로 고정시키는 구조이다. 이는 기존의 목재 기둥보다 훨씬 더 강한 하중을 견딜 수 있으며 긁힘에 대한 저항이 무척 크다는 WPC의 장점도 가질 수 있다.

본 발명에 의하면, 코어콘크리트와 철근 간의 접촉이 전면적으로 차단될 수 있어 탄산화 양생법에서 문제된 철근의 급격한 부식이 근본적으로 방지될 수 있고, 물의 침투로 인한 동결과 해동, 염분으로 인한 산성화, 물과 탄산가스에 의한 중성화 등을 원인으로 하는 콘크리트의 내구성 약화가 저감될 수 있으며, 지구온난화 해소에 도움이 되는 이산화탄소의 포집, 활용 내지 저장이 건설분야에서도 이루어질 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 종래와 같은 프리캐스트나 시공현장 등에서도 특별한 제약없이 폭넓게 활용될 수 있는 효과가 있다.

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