혁신 기술
기술을 통한 지속 가능한 건설 발전
전통 건설에서 디지털 친환경 건설로
Construction은 일반적으로 매우 에너지와 노동을 많이 소모하는 활동이며, 상당한 오염을 발생시킵니다. 다른 경제 활동에 비해 디지털화가 거의 이루어지지 않은 “오프라인” 활동이 여전히 주류를 이루고 있습니다.
지속 가능한 미래(Sustainable Futures)1에 발표된 과학 논문은 AI, 블록체인 기술, 디지털 제작, 그리고 지속 가능성 추세가 이 산업에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 조사하고 있습니다.
디지털 기술과 친환경 소재가 결합되면 친환경 건설 기술이 크게 가속화되고 건설 산업의 환경 영향을 감소시킬 수 있습니다.
The study was done by Malaysian researchers at the Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) and the National University of Malaysia (UKM), published under the title “Digital integration in eco-construction 2.0: Advancing sustainability through technology”.
새로운 생산 방법
건설에 사용되는 재료는 역사적으로 대량 생산된 표준 형태였으며, 조립에는 숙련된 인력이 필요했습니다. 새로운 기술이 가까운 미래에 이 현황을 바꿀 가능성이 높습니다.
첫 번째는 공장 대량 생산을 넘어서는 생산 방법으로 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 가공, 레이저 절단, 3D 프린팅을 말합니다. 각각은 장점과 약점이 있으며, 특정 작업의 요구 사항에 따라 선택되어야 합니다.
이러한 방법은 원자재를 가공해 완제품을 만들 때 발생하는 재료 손실을 크게 줄여줍니다.
또한 최종 디자인에 대한 유연성이 크게 향상되어 맞춤형 디자인을 보다 쉽게 구현할 수 있습니다.
마지막으로, 이들은 훨씬 작은 규모와 보다 지역적으로 제조될 수 있어 원자재 → 공장 → 건설 현장으로의 운송 발자국을 급격히 감소시킬 수 있습니다.
“이 방법론은 친환경 소재 활용에만 유리한 것이 아니라, 폐기물 발생이 적은 특성 덕분에 린 건설 원칙 및 넷제로 목표와도 밀접하게 맞물립니다.”
이 모든 새로운 생산 방법은 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 건축 정보 모델링(BIM)의 개선 및 보급으로 큰 혜택을 받고 있습니다. 오늘날 CAD와 BIM은 대부분의 건설 프로젝트의 디지털 백본을 형성합니다.
친환경 소재
건설 산업에 영향을 미치는 또 다른 변화는 보다 환경 친화적인 소재로의 전환입니다.
변화를 주도하는 주요 요인은 재활용 플라스틱, 생분해성 폴리머, 천연 섬유를 포함한 복합 소재를 사용할 수 있는 3D 프린터입니다.
특히 지오폴리머 는 3D 프린팅에 사용될 수 있습니다. 지오폴리머는 일반적으로 세라믹과 유사한 무기질 소재로, 발전소와 제철소에서 발생하는 플라이 애시나 슬래그와 같은 산업 부산물로 만들 수 있습니다. 지역에서 조달한 재료로도 제조 가능합니다.
이를 통해 건설 산업은 자원을 소비하기보다 산업 폐기물을 재활용하는 위치에 설 수 있습니다.
대규모 3D 프린터의 개발은 현장에서 직접 전체 건물 구조를 건설할 수 있게 하여 운송 비용과 관련된 탄소 배출을 감소시켰습니다.
하지만 3D 프린터의 비용과 상대적으로 낮은 속도는 여전히 이 기술의 심각한 제한점이며, 대규모 적용을 늦추는 요인입니다.
재생 가능한 친환경 소재, 예를 들어 목재 고층 건물을 위한 대량 목재도 건설 산업의 탄소 배출 및 자원 소비 감소에 기여할 수 있습니다.
새로운 디자인
3D 프린팅 건물은 대량 생산된 부품으로 만든 건물보다 더 복잡하고 맞춤형 형태를 채택할 수 있습니다.
그 결과, 자연스럽고 인체공학적인 형태를 건물에 통합할 수 있어 열역학 및 조명 분포가 개선되어 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
벌집 구조와 같은 자연 단열 형태를 통합하면 재료 비용을 줄이면서 단열 효과를 높일 수 있으며, 이는 건설 분야에서 3D 프린팅의 가치를 더욱 높입니다.
3D 프린팅은 또한 “그라디언트 소재”를 만들 수 있게 하는데, 이는 단일 객체 내에서 재료 특성이 변하여 과잉 사용 없이 특정 기능 요구를 충족시킵니다.
지속 가능한 건설 공급망을 위한 블록체인
건설 산업이 자주 직면하는 문제 중 하나는 사용되는 재료의 출처와 ESG 프로필을 추적하는 것입니다.
이 분야는 블록체인 기술이 제공하는 효율적인 기록 관리가 도움이 될 수 있습니다.
공급망 전반에 걸친 거래를 자동화하고 보안화함으로써 블록체인은 운영 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라, 재료의 원산지, 가공, 운송에 대한 명확하고 변조 불가능한 기록을 제공해 이해관계자 간 신뢰를 구축합니다.
블록체인은 스마트 계약을 가능하게 하여 계약 실행을 원활하게 만들 수 있으며, 이 기술은 자재 조달부터 완공 건물의 검증 및 인증에 이르기까지 건설 프로세스 전 단계에 적용될 잠재력이 있습니다.
블록체인은 재료의 출처와 사용을 추적·증명함으로써 LEED, BREEAM, ISO 21930 등 고급 지속 가능성 기준을 충족시키는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 환경 규제, 노동 보호, 탄소 감축 의무를 준수함을 입증할 수 있습니다.
이 기술 도입의 가장 큰 제한 요인은 기술적이라기보다 문화적이며, 건설 산업이 전통적인 관행을 현대화하는 데 일반적으로 저항한다는 점입니다.
“건설 부문은 특히 조달 및 하청 관행에서 레거시 워크플로, 비공식 관계, 파편화된 문서 시스템에 의존하고 있어 디지털 투명성에 구조적 저항을 보입니다.”
특히 이는 일부 국가·지역에서 산업에 내재된 권력 구조와 암·회색 시장 관행에 영향을 미칠 수 있습니다.
“많은 이해관계자에게 블록체인의 탈중앙화·불변성은 촉진자가 아니라 기존 운영 규범을 위협하는 파괴적 힘으로 인식됩니다.”
아마도 블록체인 및 기타 디지털 추적 도구의 도입은 규제 요구가 아니라 책임 관리와 품질 보증을 위한 조건인 핵심 인프라 프로젝트에서 빠르게 이루어질 것입니다.
AI in Sustainable Construction: Applications and Limits
Applications
AI가 점점 다재다능해짐에 따라 이제 건설 프로젝트를 개선하는 데 활용될 수 있습니다.
한 가지 적용 사례는 환경 영향 평가(EIA) 워크플로에 AI를 통합하는 것입니다. 이는 현장별 환경 지표, 과거 프로젝트 데이터, 규제 파라미터 등 방대한 이질적 데이터셋을 기반으로 정확한 예측을 가능하게 합니다.
법률 문서 및 규제 지원도 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
“자연어 처리(NLP) 기술은 규제 텍스트와 과거 EIA 문서에서 구조화된 지식을 추출해 준수 평가를 가속화하고 검토 주기를 간소화합니다.”
AI의 또 다른 적용은 재료 성능을 예측하는 것으로, 구조적 무결성, 단열, 방수, 습기, 염소 침투, 동결‑해동 사이클, 열 구배 등 다양한 기준을 포함합니다.
Limitations
AI 도입에 대한 제한 요인은 업계 전반에 걸친 입력 데이터의 전반적인 낮은 품질이며, 이는 모델의 역량과 정확성을 저하시킵니다.
프로젝트가 점점 디지털화됨에 따라 이 제한은 시간이 지나면서 사라질 것으로 기대됩니다. 동일하게 수십 년에 걸친 다양한 재료 성능에 대한 데이터 축적도 증가하고 있습니다.
또 다른 잠재적 문제는 모델이 역사적 불평등을 반영하거나 민감한 생태 구역을 충분히 대표하지 못하는 데이터셋으로 학습될 경우입니다. 이는 내부 작동 방식을 이해하기 어려운 “블랙 박스” AI 모델과 결합될 때 특히 문제가 됩니다.
“AI가 제공하는 효율성과 분석 깊이는 투명하고 감사 가능하며 상황에 맞는 모델링 프레임워크를 구현함으로써 이러한 위험과 균형을 맞춰야 합니다.”
친환경 소재, 블록체인, AI 간의 시너지
스크롤하려면 스와이프 →
| 기술 | 주요 혜택 | 핵심 제한점 |
|---|---|---|
| 3D 프린팅 | 맞춤형 설계, 현장 건축, 폐기물 감소 | 높은 비용, 느린 프린팅 속도 |
| 친환경 소재 | 배출 감소, 폐기물 재활용, 재생 가능한 원천 | 비용, 확장성, 규제 수용성 |
| 블록체인 | 추적 가능성, 스마트 계약, ESG 준수 | 산업 저항, 문화적 저항 |
| AI | 영향 예측, 규제 준수, 재료 최적화 | 데이터 품질, 편향, 투명성 문제 |
이러한 혁신들은 서로 맞물려 개별적으로 적용될 때보다 더 큰 효용을 발휘합니다.
블록체인 기술을 통한 추적성이 향상되면 AI가 활용할 수 있는 고품질 데이터 양이 증가합니다.
건설 프로젝트의 디지털화가 진행될수록 CAD와 3D 프린팅 기술을 실제 건설에 통합하는 것이 용이해집니다.
친환경 소재 사용과 개선된 재활용 기술은 건설·철거 과정의 생태 영향을 감소시켜, 고품질 데이터를 활용해 환경 인증을 획득하고 업계 새로운 기준을 설정하는 데 가치를 더합니다.
이러한 시너지 효과는 실제 프로젝트에서도 이미 관찰되고 있습니다. 예를 들어, 싱가포르는 친환경 공공 주택 건설에 다음과 같은 다양한 신기술을 활용했습니다:
- 태양광 노출, 풍향, 도시 열섬 효과 등 환경 데이터를 분석해 건물 배향과 소재 선택을 최적화하는 고급 AI 시스템.
- 재활용 콘크리트와 지속 가능한 방식으로 수확한 목재와 같은 친환경 소재. 이들 소재는 자연 환기와 채광을 극대화하도록 건물 구조에 전략적으로 배치됩니다.
- 고성능 단열재와 창호, 태양광 패널 및 녹색 지붕을 AI 시스템과 결합해 실시간 환경 조건에 따라 에너지 사용을 지속적으로 모니터링하고 조정합니다.
실제 사례
연구는 또한 이러한 기술을 조기에 도입한 실제 사례들을 제시해, 이제 기술 주기의 구현 단계에 진입했음을 보여줍니다.
예시 중 하나는 블록체인을 활용해 계약자와 공급업체 간 결제 분쟁을 해결한 사례입니다.
“두바이의 대표적인 인프라 프로젝트는 블록체인을 도입해 계약 관리와 마일스톤 기반 지급을 간소화했으며, 행정 효율성 향상과 재무 비용 절감을 실현했습니다.”
블록체인은 또한 재료의 환경 발자국을 추적하는 데 도움을 주었습니다.
“네덜란드에서는 블록체인을 시험 적용해 강철 및 콘크리트와 같은 핵심 재료의 실시간 품질, 납기, 환경 발자국을 추적했으며, 수동 검사 병목 현상 없이 재료 사양과 지속 가능성 기준을 충족시켰습니다.”
스웨덴에서는 IA(인공지능)를 활용해 건축가와 엔지니어가 겨울에는 에너지 보존을, 여름에는 열 흡수를 최소화하는 고성능 단열 소재를 선택했습니다.
“이 최적화된 소재 적용으로 신축 주거 건물의 에너지 소비가 최대 25% 감소했으며, 해당 주택의 탄소 발자국이 크게 낮아졌습니다.”
AI는 또한 일본에서 건설 폐기물 재활용을 자동화하는 데 활용되었습니다.
고급 이미지 및 센서 기술을 갖춘 AI 기반 분류 시스템은 다양한 건설 폐기물을 정확히 식별·분류했습니다.
“철거 현장에서 진행된 파일럿 프로젝트에서 AI 시스템은 기존 수동 분류 방식에 비해 재활용 비율을 30% 상승시켰습니다. 분류 효율성 향상은 폐기물 관리에 소요되는 전체 시간과 인건비를 감소시켜 재활용 과정을 보다 경제적이고 지속 가능하게 만들었습니다.”
지속 가능한 건설의 규제 과제
역설적으로, 대부분의 건설 규제는 안전 및 환경 프로필 개선을 목표로 하지만, 이러한 기술 도입에 장애가 될 수도 있습니다.
잠재적 문제의 큰 부분은 건설 방법의 표준화 감소에서 비롯됩니다. 맞춤형 디자인은 에너지·환경 프로필을 개선할 수 있지만, 규제가 요구하는 경직된 카테고리와 평가 방식에 맞추기 어렵습니다.
이를 해결할 수 있는 한 가지 방안은 “규제 샌드박스”라 불리는 파일럿 프로젝트 허용 제도로, 보다 적은 규제 하에 가치를 입증할 수 있게 합니다.
“이러한 프레임워크는 건설 기업이 완전한 규제 노출 없이 디지털 방식을 시험해볼 수 있게 하여, 혁신을 촉진하면서도 감독을 유지합니다.”
또 다른 개선책은 공공 입찰 프로토콜에 디지털 건설 요구사항을 내재화하는 것입니다. 이를 통해 정부는 단순히 적응하는 수준을 넘어, 디지털·환경 친화적 건설 부문으로의 전환을 적극적으로 주도할 수 있습니다.
이러한 규제 변화는 지방·국가·국제 차원에서 관리되어야 합니다.
또한 규제는 기술 발전에 신속히 대응해야 합니다. 그렇지 않으면 AI·3D 프린팅과 같은 혁신 기술 도입이 늦어질 수 있으며, 기업들은 미래 규제에 부합하지 않을 기술에 대규모 투자를 꺼릴 수 있습니다.
미래 건설 기술
앞으로는 더욱 인상적인 소재가 건설 프로젝트에 통합될 수 있습니다. 예를 들어, 재료 과학의 나노기술은 비용 효율적이며 환경 친화적인 초고강도·경량 건설 소재를 만들 잠재력을 제공합니다.
또 다른 옵션은 스마트 소재로, 온도에 반응하는 폴리머와 같이 환경 변화에 따라 단열 특성을 조절할 수 있습니다.
이러한 소재는 추가적인 기계적 개입 없이도 건물의 에너지 효율과 쾌적성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
디지털 제작 기술도 더욱 정교해져, 실시간 품질 관리 시스템(고급 센서·AI 알고리즘 등)을 통합해 프린팅 파라미터를 즉시 조정함으로써 최적의 재료 특성과 구조적 완전성을 보장할 수 있습니다.
로보틱스도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 로봇이 벽돌 쌓기나 복잡한 배관·전선 설치를 수행하면 속도와 정밀도가 향상되고 인적 오류와 노동 비용이 감소합니다.
마지막으로, AI는 새로운 소재 연구에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 건물의 디지털 트윈이 시간에 따라 파라미터 변화를 관찰하거나, AI가 새로운 소재 발견을 촉진해 소재 수명을 연장하고 건물 전체 수명 주기 동안 환경 영향을 더 잘 이해하도록 돕습니다.
결론
건설은 전통적으로 비교적 “저기술” 산업으로, 새로운 소재를 천천히 도입하고 건설 방법은 크게 변하지 않았습니다.
CNC, 3D 프린팅, CAD, 디지털 발자국, AI가 동시에 성숙함에 따라 이는 곧 변할 수 있습니다. 특히 환경 영향 감소, 추적성 향상, 에너지 효율 증대, 자원 소비 감소를 위한 압력이 결합될 때 더욱 그렇습니다.
하지만 다른 많은 경제 부문과 달리, 이 변화가 건설 산업에서 인간 노동을 크게 대체할 가능성은 낮습니다.
대신 생산성, 안전성, 새로운 건물의 친환경 프로필이 향상되고, 더 나은 설계와 낮은 자원 소비가 가능해지며, 현장의 복잡하고 변화하는 상황을 직접 다루는 인간의 감독 아래 이루어질 것입니다.
3D 프린팅 기업
(아래에 논의된 기업 외에도, 우리 기사 “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”에서 다른 기업들을 확인할 수 있습니다.)
Nano Dimension
(NNDM )
대부분의 적층 제조 기업은 금속과 플라스틱에 집중하고 복잡한 기계 부품을 목표로 합니다. Nano Dimension은 대신 3D 프린팅 전자 분야에 집중했습니다. 여기에는 전도성 또는 유전체 잉크·세라믹과 같은 매우 전문화된 기술이 포함되며, 예를 들어 광학 또는 라디오 부품 제작에 활용될 수 있습니다.
이는 “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization”에서 추가로 탐구한 3D 프린팅을 나노 규모로 적용한 가능한 사례 중 하나입니다.
Nano Dimension은 인수와 내부 R&D를 혼합한 성장 전략을 취해 왔습니다.
출처: Nano Dimensions
이 전략은 Desktop Metal 인수 2024년 발표 2025년 최종 완료와 함께 변화했습니다. 두 회사가 합병하면 전자부터 대형 산업 장비·항공우주까지 모든 규모의 금속·세라믹 3D 프린팅 분야에서 훨씬 강력한 입지를 확보하게 됩니다.
이는 SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics 등 고객 기반을 통합함으로써 규모의 경제를 창출합니다.
또한 두 기업은 지리적으로 서로 다른 영역( Nano Dimension은 유럽, Desktop Metal은 미국)에서 주로 활동했으며, 영업팀을 통합함으로써 시너지 효과를 얻을 수 있었습니다.
출처: Nano Dimension
회사는 제조 과정의 생태 발자국을 94%의 CO₂ 배출 감소, 물 사용 100% 감소, 재료 사용 98% 감소, 화학 물질 사용 82% 감소로 줄일 수 있다고 주장합니다. 전반적으로 Nano Dimension이 기술 분야의 선두주자로 부상할 것으로 기대됩니다.
출처: Nano Dimensions
합병된 기업은 3D 프린팅 분야의 새로운 발견을 활용하고, 보다 강력한 알루미늄 합금을 개발할 수 있는 좋은 위치에 있으며, 이러한 혁신은 목표 시장을 확대할 가능성이 높습니다.
하지만 투자자는 인수된 Nano Dimension과 Desktop Metal 모두 현금 흐름이 마이너스였으며, 따라서 합병된 기업은 비용을 절감하거나 충분히 성장해 미래에 수익을 창출해야 한다는 점을 인지해야 합니다.
(You can read a more in-depth analysis of Nanodimension in the dedicated investment report)
Latest Nano Dimension (NNDM) Stock News and Developments
