10_knowledge_outputs/reports/sustainable-ecc-lineage-survey.md

지속가능 ECC/EGC 계보·개발 이력 총괄 리포트

작성일: 2026-08-26근거 레이어: sustainable_ecc_extension 매트릭스 271행(120편, 1996–2026) + extreme/by_lee_lab 배치 교차             + 10_knowledge_outputs/chronicles/ecc_research_chronicle.md 시기 구조질문: "지속가능 ecc 계보 또는 개발 이력 정리해줘"관련 문서: 04_material_systems/green_ecc.md, 02_concepts/sustainability.md,           02_concepts/life_cycle_analysis.md, 10_knowledge_outputs/chronicles/ecc_research_chronicle.md상태: active (연도·수치는 매트릭스/소스노트 실측값)

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0. 계보 한눈 보기

[1996–2009] 동기부여기    : CO2 문제 규명 + 고무/지오폴리머 선구[2010–2015] 태동기        : 저시멘트 ECC → AAS/geopolymer feasibility → 활성화제 최적화[2016–2020] 성숙기        : PE 섬유 EGC · one-part · 설계방법론 · 자기치유 결합[2021–2023] 한계 돌파기   : 13.7% → 18.6% → 22.3% 세계기록 연쇄 + 순환경제 전면화[2024–2026] 통합기        : LC3·해수해사·CO2 고정 · 원파트 상온양생 20.9% · 기능 다원화

1. 동기부여기 (1996–2009): 왜 지속가능인가

**2002** Malhotra: 클링커 1톤 생산 ≈ CO2 1톤, 전지배 온실가스의 ~7 % — 지속가능 바인더 연구의 대전제

(`03_papers/sustainable_ecc_extension/malhotra_2002_..._paper_card.md`)

**2008** Damtoft et al.: 석회석 탈탄산으로 클링커 kg당 CO2 0.53 kg — 산업 차원 감축 로드맵 제시

**1996** Fattuhi & Clark: 폐타이어 고무 혼입 — 폐자원 재활용 계열의 효시 (강도 −70 % vs 충격흡수 개선)

**2005** Dias et al.: 메타카올린 지오폴리머가 포틀랜드 콘크리트보다 높은 K_Ic(1.34 MPa·m^0.5) —

지오폴리머가 취성이 아니라는 초기 증거

**2007** Kim et al.: 슬래그 ECC로 직접인장 3.0–4.5 % 달성 — 시멘트 프리에 가까운 바인더에서도

PSH가 성립함을 조기 입증

2. 태동기 (2010–2015): feasibility의 시대

**2010** Zhou et al.: 포틀랜드 시멘트를 15 wt%까지 낮추고 석회석 분말+슬래그 보강 → 연성 3.3 %, 균열폭 57 µm.

"저시멘트여도 ECC다"의 최초 정식 입증

**2012** Lee et al. (전남대): **알칼리 활성화 슬래그 모르타르 변형률 경화 feasibility** —

시멘트 0 %에서 4.48 % 연성 (`00_sources/by_lee_lab_publications/source_notes/lee-2012-strain-hardening-fiber-reinforced-alkali-activated_source_note.md`).

Cho et al. 동년 비발연성 활성화제 연구와 함께 AAS-SHCC 계보의 출발점

**2013** Lee et al.: PP 섬유 + 인공 flaw 설계로 HVFA 매트릭스에서 3.20 % —

저탄소 매트릭스에서 flaw design이 PSH를 여는 열쇠임을 입증 (`04_material_systems/pp_ecc.md`)

**2013–2014** Shaikh, Nematollahi: geopolymer 단섬유 보강·deflection hardening 체계화

**2014** Ohno & Li: fly-ash 기반 strain-hardening geopolymer feasibility (> 4.3 %) — Li 본인이

지오폴리머 ECC로 확장한 공식적 분기점

**2015** Nematollahi et al.: Na-activated FA PVA-EGC 4.3 % + fc 63.7 MPa — 활성화제 종류가

PSH 지배 인자임을 정량화 (이후 activator optimization 계보의 기준선)

3. 성숙기 (2016–2020): EGC로의 체계 전환

**2016** Choi et al. (전남대): PE-AAS 복합재 7.50 % / 13.06 MPa — PVA를 넘어 PE 섬유가

시멘트프리 초고연성의 주력 섬유로 부상 (`04_material_systems/pe_ecc.md`)

**2017** Nematollahi et al.: **one-part("just add water") PE-EGC 4.8 %** — 2액상 활성화의

시공성 장벽을 제거한 원파트 계보의 시작. 같은 해 hollow ceramic sphere 경량 EGC(밀도 1580 kg/m³)

**2018**: 자기치유 결합(nguyen-2018: 균열폭 <100 µm 밀폐율 >90 %), 통계적 배합설계(zahid-2018),

integrated design method(ohno-2018), 스케일업 검증(nedeljkovic-2018: 3 L→45 L 무손실) —

실험실 기술에서 설계 방법론·실용화로 이행

**2019**: fly ash 공급 위기 경고(caltrans-2016)에 대한 대응이 본격화 — waste expanded perlite

50 vol% 슬래그 대체(long-2019). Elmesalami 리뷰의 전단

**2020** Olivier: 시멘트가 전지배 CO2의 ~8 %라는 통계 확정 — EGC의 감축 잠재(50–80 %)와 대비되는 수치

4. 한계 돌파기 (2021–2023): 세계기록 연쇄

연도	기록	시스템	소스노트
2021	13.68 %	UD-EGC15 fly-ash 지오폴리머 (Nguyen 2021, V.C. Li 공동저자, SMP/SH = 1.5, PE 1.75 vol%)	`00_sources/by_lee_lab_publications/source_notes/nguyen-2021-ultra-ductile-behavior-of-fly-ash-based_source_note.md`
2021	10.7 %	크럼블 고무 = flaw design (Long/Luong 2021)	`04_material_systems/rubberized_ecc.md`
2023	18.62 ± 1.59 %	활성화제 10 °C 프리쿨링 + 액상 프리처리, 밀도 <1.7 (Nguyen 2023)	`00_sources/extreme_ductility_extension/source_notes/nguyen-2023-micromechanical-and-mineralogy-analyses-on_source_note.md`
2023	22.34 ± 0.48 %	ED-AASC R5-S8-M1 (Luong 2023, s/b=0.8 + 고무 5 wt% + PE 1.75 vol%) — 현 세계기록	`00_sources/by_lee_lab_publications/source_notes/luong-2023-extremely-ductile-alkali-activated-slag-based-composite-with_source_note.md`

같은 기간 순환경제 축도 전면화:

유리모래 100 % 대체로 13.4 % 연성 (wu-2023)

완전 재생 EGC — RCP 50 % + 재생섬유 100 %로 fc 84 MPa·8.1 % (wang-2024)

폐섬유(upcycled selvage)로 εu > 8.9 %, 비용 −74 % (park-2023)

red mud로 활성화제 80 % 대체 (kan-2025)

5. 통합기 (2024–2026): 다원화

**설계 역전**: wang-2024(V.C. Li 공동저자) — 섬유 0.2 vol%만으로 5.0 %, strain-to-fiber ratio 25.0 세계기록.

"섬유를 줄이는 것"이 새로운 지속가능 축이 됨 (`04_material_systems/geopolymer_ecc.md`)

**원파트·상온 양생의 정점**: nguyen-2026 — 원파트 건식 믹스 EPS-EGC로 **20.9 %**, PE 1.2 vol%만 사용.

시공성과 초고연성의 동시 달성

**LC3·마그네슘**: ahmed-2024(LC3+PET 4 %), meng-2023(MgO CO2 격리 용량 110 wt%)

**해양 자원화**: seawater-sea-sand EGC(fc > 140 MPa, ~8 %; lao-2022/2023) — 담수·천연사 제거

**구조 적용 입증**: GD-ECC 링크슬랩 60년 생애주기 탄소·비용 −50 %(hou-2024), EGC 보강층 폭발 박리 −78 %(liu-2023)

6. 계보의 구조적 요약

1. **바인더 축**: 저시멘트(2010) → AAS feasibility(2012) → geopolymer(2014) → activator 최적화(2015–18)

→ one-part(2017) → 원파트 상온 양생(2023–26) → LC3/MgO(2023–24)

2. **연성 축**: 2.0 %(2012) → 4.5 %(~2015) → 7.5 %(~2016 PE 전환) → 13.7 %(2021) → 18.6 %(2023) → **22.34 %(2023)** → 20.9 %(2026, 원파트로 재현)

3. **순환경제 축**: 고무(1996) → 재생모래(2012) → HVFA(2013) → 폐펄라이트(2019) → 폐섬유·유리모래·완전재생(2021–24) → red mud 활성화제(2025)

4. **평가 축**: 물성 보고 → LCA(li-2016 링크슬랩 −50 %) → 60-year lifecycle(hou-2024)

공통 분모는 Victor Li 책 Ch8(`04_material_systems/green_ecc.md`)의 정의 그대로,

"환경부담 감소 + ECC 본질 기능 유지"의 동시 달성이다.

7. 검증 방법

sustainable_ecc_extension 매트릭스 271행 전수 나열 후 연도별 에라 분할

각 에라 대표 논문의 claim은 매트릭스 행에서 그대로 인용 (수치 재검증은 최고연성 리포트

`highest-ductility-ecc-atlas-survey.md`에서 이미 layer-0 대조 완료)

시기 명칭은 `10_knowledge_outputs/chronicles/ecc_research_chronicle.md`의 시기 4~6 체계와 정합