스스로 균열을 메꿀 수 있는 콘크리트 기술

 

 

콘크리트는 건축 자재에 있어서 없어서는 안 되는 존재입니다. 만드는 방법이 간단하고 내구성이 커서 토목 공사나 건축의 주요 재료로 쓰이지만, 그만큼 탄소 배출량이 높습니다. 또한 콘크리트는 부서지기 쉬운 데다가 콘크리트에 생기는 균열은 건물의 내구성을 약화시키는 원인이 되곤 합니다. 이에 과학자들은 콘크리트의 내구성을 높이는 연구를 진행하고 있습니다. 우스터 폴리테크닉 대학 (WPI, Worcester Polytechnic Institute)의 연구팀은 적혈구에서 발견되는 효소를 사용하여 기존 콘크리트보다 4배 더 내구성이 뛰어난 '자가 치유 콘크리트'를 만들어냈습니다. 연구는 콘크리트 기반 구조물의 수명을 연장하고 값비싼 수리 또는 교체의 필요성을 없애기 위해 시작되었습니다.

 

 

© wpi.edu

 

연구를 진행한 WPI의 니마 라바르 (Nima Rahbar) 교수는 "작은 균열이 처음 시작되었을 때 스스로 메꿔질 수 있다면 수리나 교체가 필요한 더 큰 문제로 바뀌지 않을 것입니다. 공상 과학처럼 들리지만 건설 업계의 중대한 문제에 대한 진정한 해결책입니다."라며 "우리는 이산화탄소 이동을 가장 빠르게 유발하는 원인을 찾기 위해 자연을 찾았습니다. 이것이 바로 탄산무수화효소 (CA, carbonic anhydrase 이산화탄소와 물을 탄산수소이온과 수소이온으로 바꾸는 것을 촉매 하는 효소)입니다. 우리 몸의 효소는 놀랍도록 빠르게 반응하기 때문에 콘크리트 구조물을 수리하고 강화하는 효율적인 메커니즘으로도 사용될 수 있습니다.”라고 소감을 밝혔습니다.

 

 

© wpi.edu

 

연구원들은 재료가 혼합되고 부어지기 전에 콘크리트 분말에 CA 효소를 첨가하여 자가 치유 콘크리트를 만들었습니다. 이로 인해 효소가 공기 중의 이산화탄소와 반응하고 탄산 칼슘 결정을 생성하여 콘크리트에 생긴 작은 균열을 채울 수 있습니다. 5년 동안의 연구를 통해 특허를 획득한 이 기술은 밀리미터 단위의 균열을 24시간 내에 자체적으로 메꿀 수 있다고 합니다. 연구팀은 이 자가 치유 기술이 건축물의 수명을 20년에서 80년으로 연장할 것으로 예측했습니다. 콘크리트의 수명이 늘어난다면, 수리를 하는 주기가 길어질 것입니다. 그리고 내구성이 떨어져 건물을 다시 짓는 일도 줄어들게 됩니다. 그렇게 된다면 탄소 배출량도 효과적으로 감소시킬 수 있겠죠. 진짜 영화에서 나올 것 같은 기술이 실제 과학으로 해결된다는 것이 신기하네요. 멋진 연구가 아닐 수 없습니다.

 

WPI Researcher Develops Self-Healing Concrete