back 수상자 상세정보

김병석

한국건설기술연구원, 토목구조

200년 수명 초고강도·고내구성 슈퍼콘크리트 개발·실용화 추진

공적 요약

200년 수명의 초고강도·고내구성 슈퍼콘크리트를 개발하고, 이를 이용한 세계 최초의 교량과 빌딩을 건설해 실용화를 촉진하여 한국 건설기술의 위상을 강화

구체적 내용

자갈 대신 마이크로·나노 재료와 강섬유를 사용해 조직이 치밀한 초고성능콘크리트를 개발하고 ‘슈퍼콘크리트’라 명명했다. 슈퍼콘크리트는 압축강도 80~180메가파스칼(MPa), 수명은 200년에 달해 일반 콘크리트 대비 강도 5배, 수명은 4배 향상됐으며, 제조원가는 50% 줄여 경제성을 높였다.
연구팀은 레미콘 트럭 믹싱과 일반 양생으로도 시공하는 건설기술을 확보하고, 다양한 재료실험을 통해 구조설계 지침을 마련했다. 나아가 세계 최초 초고성능콘크리트 도로 사장교인 춘천대교(2017년), 세계 최초 빌딩인 코스모스 리조트(2017년) 및 한국 기술로 미국에 세운 최초의 교량 호크아이 브릿지(2015) 등의 건설에 성공하며 노하우를 축적했다.
또한 제1회 국제 초고성능콘크리트 혁신상(UHPC Innovation Awards)에서 빌딩과 인프라 부문 모두 단독 수상하는 쾌거를 이뤘으며, 김병석 박사는 국제학술대회 기조연설자, 미국 100분 토론 패널, 아시아 콘크리트 연합 슈퍼콘크리트 기준 제정위원으로 활동하며 한국 건설의 위상을 높였다.

주요경력
1984. 4. ~ 현재 한국건설기술연구원 구조연구부장, 기획조정실장, SOC성능연구소장, 선임연구본부장, (현)남북한인프라특별위원장
2020. 5. ~ 현재 한반도인프라포럼 운영위원장
2013. 6. ~ 현재 국가표준실무위원회 위원
2015. 1. ~ 2017.12. 국회 입법조사처 자문위원
2002. 1. ~ 2003.12. 감사원 자문위원
2014. 11. ~ 현재 한국교량및구조공학회 부회장
2016. 1. ~ 2017. 12. 대한토목학회 부회장
주요학력
1984. 3. ~ 1992. 8. 서울대학교 대학원 토목구조, 박사
1982. 3. ~ 1984. 2. 서울대학교 대학원 토목구조, 석사
1978. 3. ~ 1982. 2. 서울대학교 토목공학과, 학사

SF 영화 ‘A.I.’,‘마니너리티 리포트등을 통해 스마트 시티의 미래를 엿볼 수 있다. 이들이 보여주는 미래도시의 공통점은 건물과 도로 같은 인프라가 가볍고 날렵한 아름다움을 자랑한다는 점이다. 또한 자율주행·무인 로봇·스마트팩토리 등 상상 속에 머물던 4차 산업이 새로운 혁신과 부가가치를 창출하는 거대 시스템으로 구현된다. 소프트 파워와 첨단 건설기술의 발전이 균형을 이룬 내일의 모습이다.


미래 도시를 완성할 첨단 건설기술은 어떻게 탄생할까? 김병석 박사는 지난 35세계 최고 수준의 기술을 개발해 글로벌 경쟁력을 갖는 모범사례를 만들어보자는 도전정신과 열정으로 슈퍼콘크리트를 개발하고 콘크리트 건축의 미래를 보여주었다. 그가 추진한 세계 최초의 슈퍼콘크리트(초고성능콘크리트) 사장교인 춘천대교는 유럽·미국 등 기술자들로부터 건설사에 한 획을 긋는 구조물이란 찬사를 받았다. 이제 그는 슈퍼콘크리트 기술로 남북을 연결하는 평화의 다리를 짓겠다는 새로운 꿈을 향해 열정을 쏟아 붓고 있다. 김병석 박사가 제안하는‘1Movement(운동)’과 함께 그의 연구 인생을 소개한다.

이달의 과학기술인상 수상을 진심으로 축하드립니다. 수상 소감 부탁드립니다.

초고강도·고내구성 특성을 갖는 ‘초고성능콘크리트(UHPC)’를 오랜 기간 연구할 수 있도록 지원해주신 과학기술정보통신부·국가과학기술연구회·국토교통부·국토교통과학기술진흥원, 그리고 저를 수상자로 선정해주신 연구재단과 심사위원들께 감사의 말씀 드립니다. 이 상은 저 개인의 상이 아닌 우리 연구진과 연구원 모두가 함께 받는 상입니다. 또한 이 상은 한국건설기술연구원이라는 큰 울타리와 함께, 저와 함께해온 연구진들의 도전의식과 주인의식, 포기하지 않는 마음, 뜨거운 열정의 결과입니다. 연구진을 포함해 연구원 모든 가족들께 깊은 감사의 마음을 전합니다.

35년이 넘는 시간 동안 건설기술 한 우물을 파며 다양한 성과를 창출하셨습니다. 박사님의 연구를 연결하는 키워드는 무엇인가요?

1984년 한국건설기술연구원 공채2기로 입사했습니다. 30여 년 연구원 생활 동안 논문과 특허도 중요하지만, ‘현장에 반드시 활용되는 연구’, ‘공사비를 줄여서 국가예산을 절감하고 국내기업이 해외에서 경쟁력을 올릴 수 있는 연구’, ‘세계 최고를 지향하는 연구’를 지향했습니다. 전 세계 구조물의 80% 이상이 콘크리트 구조물입니다. 특히 UHPC는 세계 각국이 기술선점을 위해 각축전을 벌이고 있는 신수종·신재료 분야입니다. 이 영역에서 세계 최고 수준의 실용적 기술을 개발하면 국가에 큰 도움이 된다는 생각으로 연구했습니다. 그 결과 ‘슈퍼콘크리트’는 UHPC의 우리 브랜드명으로 이미 전 세계에 널리 알려져 있습니다.

학위를 마친 후 다양한 선택지 중 연구자의 길을 선택한 이유가 궁금합니다.

성직자의 길을 걷고 싶었는데 어머님의 극렬한(?) 반대에 부딪혀 실용성이 높은 공대에 진학했습니다. 1학년 때는 이공계열 ‘자유 전공’이었고 2학년에 올라가며 전공을 선택하였는데 건설(토목)이 스케일이 크고 여러 사람이 함께하는 일의 특성이 성격에도 맞았습니다. 물론 학점도 고려하였습니다(웃음).
졸업 후 연구자의 길을 택한 이유는, 교수의 경우 학생을 가르치고 제자를 양성하는 일의 비중도 높은데 그 과정에서 비슷한 내용을 되풀이 하는 것이 적성에 맞지 않았지요. 반면 연구자는 항상 새로운 것을 찾는, 다시 말해 같은 일을 하면 안 되는 직업이잖아요. 그리고 연구가 직업인 동료들과 함께 연구하는 프로의 세계라는 것도 좋았고, 특히 같은 일을 하더라도 출연연에서 하면 국가적으로 더 큰 파급효과를 낼 수 있다는 것도 고려사항 중의 하나였습니다. 연구원 재직 중에도 학교 갈 기회가 두 번 있었는데 같은 이유로 원서도 내지 않았습니다.

일반 콘크리트 대비 강도 5배, 수명 4배에 달하는 세계 최고 성능 슈퍼콘크리트 기술·구조물 개발에 성공하셨습니다. 관련성과도 소개해주세요.

슈퍼콘크리트는 ‘세계 최초’, ‘세계 최고’등 수많은 성과를 도출했습니다. 먼저 재료적인 측면에서 강도가 일반 콘크리트의 5배 이상, 내구수명 200년 이상 등 세계 최고 성능을 확보하면서 제조비용을 해외 동급 콘크리트 대비 50% 이상 절감시켰습니다. 그리고 5,000개 이상의 다양한 시편과 구조 부재의 시험과 신뢰성 해석을 통해 국내는 물론 해외에서도 적용이 가능한 슈퍼콘크리트 설계기준을 개발하고, 콘크리트와 철근 물량을 30% 이상 저감시키고 공사비용을 기존 경쟁기술 대비 10% 이상 절감시킨 최적의 슈퍼콘크리트 구조시스템을 개발했습니다. 그리고 세계 최초로 압축강도 180MPa 슈퍼콘크리트 도로 사장교인 춘천대교(2017년)와 120MPa급 슈퍼콘크리트 쉘 구조물인 울릉도 힐링스테이 코스모스 리조트(2017년), 세계 최대 지간장(540m)을 갖는 콘크리트 사장교인 고덕대교(2022년 완공 예정), 한국기술로 미국에 건설한 최초의 교량인 호크아이 브릿지(Hawkeye UHPC Bridge, 2015년) 등 월드 레코드를 보유하고 있습니다.

슈퍼콘크리트를 이용한‘춘천대교'와 ‘힐링스테이 코스모스 리조트' 는 제1회 국제 ‘UHPC Innovation Awards'에서 수상의 영예도 안았습니다.

미국 연방도로청이 주관하고 미국 콘크리트협회(ACI)와 유럽콘크리트연합(FIB)가 파트너로 함께하는 UHPC 혁신상이 제정되어 ‘빌딩’ 부문과 ‘인프라’부문에 공모를 하였는데 ‘울릉도 리조트’와 ‘춘천대교’가 두 분야에서 각각 단독 수상했습니다. 쾌거였죠. 관계자들 모두가 놀랐습니다.‘코스모스 리조트’는 세계 최초의 UHPC 건물입니다. 외국에서는 UHPC를 외장재 등 구조부재가 아닌 곳에 주로 사용해왔습니다. 울릉도 리조트는 건물 구조 자체를 슈퍼콘크리트로 하고 곡면 처리했으며 철근을 거의 쓰지 않은 무철근 건물입니다. 두께도 12㎝ 밖에 되지 않습니다. 일반 콘크리트로 하면 두께가 30㎝ 이상 되며 철근도 배근해야 합니다.

연구기획 단계부터 실용화를 염두에 두었기에 뜻깊은 결실을 본 것 같습니다.

기술이 아무리 좋아도 현장 적용 실적이 없으면 소용없습니다. 현장에서는 검증되지 않은 기술을 안 쓰려 합니다. 혁신기술일수록 더 그렇지요. 말로는 “외국을 따라하는 ‘팔로워’가 아니라 ‘퍼스트 무버’가 되어야 한다”고 하지만, 실제“세계 최초로 슈퍼콘크리트를 적용해보자”고 하면 하나같이 “외국 사례가 있냐?”, “해외에서 먼저 하면 그 다음에 해보자”고 합니다. 그래서 전략적으로 한국건설기술연구원 건물 연결 보도교를 슈퍼콘크리트 사장교로 건설했습니다. 비록 소규모지만 세계 최초 UHPC 사장교 입니다. 그리고 미국과 같은 선진국의 다리를 건설하면 신뢰도를 높일 수 있다는 생각에 미국 연방도로청과 아이오와 교통국에 가서 슈퍼콘크리트를 소개하고 기술 인증을 받은 후 아이오와주 뷰캐넌 카운티에 있는 호크아이 브릿지를 180MPa 슈퍼콘크리트로 교체하였습니다. 이것은 놀랍게도 일반 콘크리트와 강교를 합쳐 우리나라 기술로 건설한 미국 최초의 교량입니다. 이러한 트랙 레코드를 기반으로 ‘춘천대교’와 ‘코스모스 리조트’를 건설하고 미국에서 주최한 UHPC 국제학술대회 100분 토론에 아시아 대표 자격으로 초청 받았습니다.

현장의 목소리에 귀 기울인 결과 기술개발과 상용화의 더 큰 진전을 이루셨다고요.

현장의 니즈는 현장 종사자들이 더 잘 압니다. 산학 협력이 중요한 이유이지요. 애초 저를 포함한 연구자들은 실용화 대상을 교량이나 건축물에 한정해 생각했었는데, 현장의 요구를 수렴해 그 대상을 확대했습니다. 일례로 돼지와 소를 키우는 축사도 슈퍼콘크리트로 짓는 것입니다. 국내 최초로 돼지 축사를 콘크리트 방식으로 건설한 중소기업 사장이 슈퍼콘크리트 기사를 보고 찾아왔습니다. 일반 콘크리트로 지은 축사는 돼지 오물로 인해 화학적인 부식이 빠르며, 고압세척 시 콘크리트가 부서져 수명이 단축되고 배수로가 막히는 단점이 있었습니다. 반면 슈퍼콘크리트 축사는 부식 저항성이 뛰어나 수명도 2배 이상 길고 경제적입니다. 향후 국내외 축사 시장에서 슈퍼콘크리트의 매출 향상이 예상됩니다. 또 우리나라에 ‘차도 블록’을 처음 도입한 분이 슈퍼콘크리트를 접목한 ‘슈퍼블록’을 개발했습니다. 도심에 ‘과속 방지턱’ 대신 내구성이 뛰어난 슈퍼블록 포장을 하면 파손 방지 등 여러 면에서 유리합니다. 이처럼 살아있는 기술의 실마리는 연구진이 아닌 현장 종사자분들의 머리에서 나옵니다.

두바이의 부르즈 할리파, 싱가포르의 마리나 베이 샌즈 호텔 같은 세계적인 랜드마크가 우리나라 건설기술로 탄생했습니다. 앞으로도 우리나라가 관련 기술을 선도하고 시장을 개척하려면 어떠한 노력이 필요할까요?

세계 최초, 세계 최고 기술과 실적을 확보하려면 축적의 시간이 필요합니다. 돌아보니 5년 정도 한 분야를 열심히 파면 국내에서 알아주고 10년을 하면 외국에서 알아주고, 15년 이상하면 일부 영역에서 세계 최고가 될 수 있습니다. 그러나 우리나라 연구 환경에서는 이런 길을 걷기가 불가능에 가깝습니다. ‘중복 연구’를 금하기 때문입니다. 역설적으로 ‘중복 연구’를 해야 세계 최고가 될 수 있습니다. 어느 연구자가 같은 내용을 중복해 연구하겠습니까? 같은 분야 연구를 하는 거지요. 중간 결과가 좋고 시장 효과가 크다면 같은 길을 계속 가도록 장려해야 합니다. 삼성전자가 스마트폰 1위에 올랐다고 연구개발을 안합니까? 정상에 서면 더해야 합니다. 개발 기간이 길고 임팩트가 큰 연구는 건설회사에서 투자하기 어렵습니다. 그래서 공공기술은 정부에서 투자해야만 합니다. 슈퍼콘크리트 연구도 고비가 많았습니다. 저는 몇 년 뒤 정년퇴임하므로 후배 동료들에게 항상 이야기합니다. “슈퍼콘크리트는 앞으로 100년 200년 갈 영역이니까 누가 뭐라고 하든 어떻게든 과제 발굴을 해서 계속 하라고. 그러나 국가적으로 도움 안 되고 시장성이 없으면 바로 그만 두라고. 연구를 위한 연구는 절대 하지 말라고.”

슈퍼콘크리트가 현대, 나아가 미래 건설에 어떤 영향을 미치길 기대하시나요?

스마트 시티, 스마트 건설이 유행입니다. 하지만 소프트한 면으로만 치우치는 것은 조심해야 합니다. 균형이 중요합니다. 건설의 뿌리가 되는 하드한 기술과의 균형으로 빅데이터·초연결·자동화를 고민하고 결합해야 합니다. 스마트(smart)란 단어는 애초 영국에서 ‘외관이 단정하고 깔끔한’ 것을 의미했는데 미국으로 건너가면서 ‘영리한’것으로 의미가 변화했습니다. 영화 ‘토탈 리콜’이나 ‘마니너러티 리포트’에서 빅 데이터, 사물 인터넷으로 초연결된 스마트 시티의 사례를 볼 수 있습니다. 이들 도시의 건물과 기본 인프라는 가볍고 날렵하고 아름다운 동시에 경제적이며 내구성도 좋아 유지보수가 거의 없어야 합니다. 참고로 저의 박사논문은 컴퓨터 프로그램으로 교량을 최적화하여 자동 설계하는 내용입니다. 요즘 유행하는 BIM이 생기기도 전에 경부 고속철도 교량 설계를 BIM 개념으로 연구했던 스마트한 사람입니다(웃음).

연구자의 길을 걸어오며 어려움은 없으셨는지요? 평소 생각하고 실천하신 과학자로서의 자세도 함께 들려주세요.

세계 최초, 세계 최고 수준의 기술이 목표였기에 많은 어려움들이 있었습니다. 건설연의 두 건물을 연결하는 보도 사장교를 지으려 할 때도 실패 시 부담이 크다며 팀원 대부분이 반대했습니다. 그러나 세계와의 기술 경쟁에서 이기려면 목표를 크게 하고 죽을힘을 다해야 한다고 설득했죠. 당시 교량용 부재를 만드는데 균열이 발생했습니다. 모두가 원망하는 눈치였습니다. 기술을 수정해 다시 제작해야 하는데 누구도 개선 방안을 자신 있게 이야기하지 않았죠. 결과에 책임을 져야 하니까요. 몇 차례 대책회의를 갖고 연구진의 의견을 수렴해 수축을 저감하는 슈퍼콘크리트 배합 개선 결정을 결국 제가 했습니다. 만일 두 번째도 실패했더라면... 생각만 해도 끔찍합니다. 우리나라 연구환경은 실패를 용납하지 않으니까요. 다행히 성공했고, 기술은 한 단계 발전했습니다. 연구진의 자신감도 높아졌고요. 이후 호크아이 브릿지, 춘천대교, 코스모스 리조트에 이르기까지 어느 하나 쉬운 도전이 없었습니다. 모두가 최초였으니까요. 그러나 도전은 모두 성공했고 논문이나 보고서로는 공개하지 않는 엄청난 노하우를 얻었습니다. 연구진에게 제가 늘 강조하는 말이 있습니다. “실패와 어려움을 두려워하지 말자. 우리가 쉽게 하는 것은 다른 나라 연구자들도 쉽게 할 것이다. 어려움이 생길수록 더 입맛을 다시고 열정으로 무장하자. 절대로 포기하지 말자. 어려움을 극복하면 노하우가 쌓이고 진정한 경쟁력이 확보된다.”

학회와 위원회를 비롯해 「한반도인프라포럼」운영위원장, 한국건설기술연구원 남북한인프라특별위원장으로 봉사하시며 학계와 사회발전에 기여하셨습니다.

토목학회 부회장으로 「건설정책포럼」을 운영했고, 교량및구조공학회 부회장으로 활동 중입니다. 또 감사원과 국회입법조사처, 국가표준 실무위원회, 국토부 등 여러 정부부처의 자문위원으로 봉사해왔습니다. 「한반도인프라포럼」 운영위원장은 제게 특별한 의미가 있습니다. 이 포럼은 남북의 인프라 협력을 위해 정보를 공유하며 구체적인 어젠더를 발굴하고 협의·준비하는 실행력을 갖춘 모임입니다. 한반도는 냉전 이데올로기에 의해 분단된 지구상의 마지막 지역입니다. 남북이 어떤 길을 걷느냐에 따라 우리의 미래가 크게 좌우됩니다. 그리고 북한이 개방의 길을 걸을 때 가장 먼저 시작되는 사업이 인프라 건설입니다. 베트남과 미얀마 사례에서 볼 수 있듯 북한의 인프라 건설은 국제금융재원과 민간자본이 투입되고, 건설 자본과 기술이 결합한 국제 경쟁과 입찰로 진행될 것입니다. 우리나라는 물론 중국·유럽·미국·일본 등의 치열한 경쟁이 예상됩니다. 우리 건설기업 각각의 실력은 뛰어나지만 해외 사업 수주 시 우리끼리 정말 치열하게 경쟁합니다. 일본이나 중국 등에서는 볼 수 없는 모습입니다. 이러한 문제점을 사전에 대비해 우리 기업들이 지혜롭게 북한 인프라 건설에 동참하고 국격을 지키도록 준비하는 것이 포럼의 목적입니다. 이런 측면에서 남북한 건설기술용어집 발간, 남북 공통 기준 사전 연구, 북한에 적합한 인프라 특화 기술 개발 등을 준비하고 추진하고 있습니다.

연구자로서 멈추지 않는 열정의 원천과 더불어 자기관리 비결도 소개해주세요.

저는 어릴 때 욕심이 많았습니다. 일에 대한 욕심, 인정받으려는 욕심, 등. 어느 날 생각해보니 과도한 욕심이 저와 주위 사람을 힘들게 한다는 것을 알게 됐죠. 그래서 마음을 비우고 욕심을 없애는 방향으로 노력했는데 이것도 어려웠습니다. 그래서 없애는 것과 크게 키워가는 것이 결국은 만나게 될 것이라는 생각으로 저 하나만 위하는 데서 가족을 위하고 더 나아가 팀, 직장, 나라, 세계를 위하는 방향으로 욕심을 키워왔고 지금도 키워나가는 중입니다. 욕심이 커지다보니 열정도 더 커졌습니다. 단지 최선을 다하되 결과에 집착하지 않으려고 노력하고 있습니다. 건강관리를 위해서는 평상시에 4시 반에 일어나 간단하게 스트레칭하고 단전호흡을 기반으로 하는 명상을 1시간 정도 합니다. 그리고 반신욕을 40분 정도. 코로나19 이전에는 탁구로 땀 흘리며 운동했는데 요즈음은 못하고 있습니다.

지금까지의 연구성과를 기반으로 앞으로 도전하고 싶은 목표는 무엇인가요?

국제 학술대회에서 초청강연을 할 때면 항상 세 가지‘Dream'을 이야기해왔습니다. ‘Dream 1'은‘세계 최초 UHPC 사장교를 짓겠다’는 것이고 ‘Dream 2'는‘세계 최대 경간장의 콘크리트 교량을 슈퍼콘크리트 기술로 짓겠다’는 것인데 둘 다 이루어졌습니다. 마지막 꿈은 ‘슈퍼콘크리트 기술로 남북을 연결하는 평화의 다리를 짓겠다’는 것입니다. 이 꿈은 현재 진행형입니다. 이 꿈을 위해 몇 년 전부터 ‘1㎜ Movement’를 이야기하고 있습니다. ‘1㎜ 운동’이죠. 1㎞ 사장교를 지으려면 1,000억원 정도가 필요한데 정부 예산이 아닌 전 세계 사람들의 1㎜ 기부를 통해 평화의 다리를 건설하자는 것입니다. 1㎜에 100$, 10만원 정도입니다. 이데올로기로 분단된 지구상 마지막 지역 한반도에 전세계 인류의 평화의 염원을 담은 다리를 건설하자는 것입니다. 재료는 무엇이든 관계없지만 이왕이면 슈퍼콘크리트였으면 합니다. SUPER는 지속가능(Sustainable), 초고성능(Ultra-performing), 선도적(Pioneering), 환경친화적(Environment-friendly), 우뚝 솟음(Remarkable)의 의미를 갖고 있는 200년 장수명 초고강도 기술이기 때문입니다. 다시는 이념에 기반 한 전쟁을 일으키지 말고 인류가 서로를 위하는 지구촌 가족의 마음으로 평화를 지켜나가자는 의미를 남북 연결 다리로 짓자는 것입니다. 제 강연을 들은 많은 외국인들이 이미 동참 의사를 밝혔습니다. 조만간 본격적인 운동을 시작할까 합니다.

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