'자가 치유' 콘크리트의 발명.

빛과 미생물을 이용해 스스로 복구되는 자가 치유 콘크리트는 건설 보수 비용을 획기적으로 줄이고 기반 시설의 수명을 수 세기 동안 연장할 수 있는 혁명적인 기술 혁신으로 여겨진다.

자가 치유 콘크리트가 널리 보급된다면 건물 유지 보수 비용을 크게 줄일 수 있을 것이다 - 사진: 퀀텀 뉴스

뉴스 매체 '더 브라이터 사이드 오브 뉴스' 에 따르면, 자가 치유 콘크리트 발명품은 미국 네브래스카-링컨 대학교 연구팀의 것으로, 건설 산업뿐만 아니라 다양한 분야에서 실용적인 응용 가능성으로 높은 평가를 받고 있습니다.

콘크리트 균열이 심각한 문제인 이유는 무엇일까요?

콘크리트는 세계 에서 가장 널리 사용되는 건축 자재입니다. 하지만 열, 수축, 또는 무거운 하중의 영향으로 작은 균열이 생기기 쉽습니다.

이러한 균열을 통해 물, 공기 및 화학 물질이 침투하여 철근을 부식시키고 구조물을 약화시킬 수 있으며, 조기에 발견하고 처리하지 않으면 붕괴로 이어질 수 있습니다.

미국에서는 콘크리트 균열을 탐지하고 보수하는 데 매년 수백억 달러가 소요됩니다. 이는 손상 부위를 정확하게 파악하고 비용이 많이 드는 보수 조치를 시행해야 하는 까다로운 과정입니다.

진콩루이 그레이스 박사의 지도 하에, 연구팀은 균류와 조류/남세균의 공생체로서 혹독한 환경에서도 생존할 수 있는 이끼류에서 영감을 얻었습니다.

연구진은 사상균(Trichoderma reesei)과 남세균(Anabaena inaequalis 또는 Nostoc punctiforme)을 결합하여 공기, 물, 빛만으로도 생존할 수 있는 미생물 시스템을 만들어 실험실에서 이 공생 모델을 재현했습니다.

이 시스템의 독특한 특징은 기존 방식과 달리 외부 영양분 보충 없이 콘크리트의 균열을 메우는 광물인 탄산칼슘을 자동으로 생성할 수 있다는 점입니다.

이 미생물 생태계에서 남세균은 빛을 이용하여 광합성을 하고, 공기 중의 이산화탄소와 질소를 흡수하여 영양분을 생산합니다. 사상균은 이러한 영양분을 이용하여 성장하고, 균열을 메우는 탄산칼슘 결정을 생성합니다.

실험 결과, 이 공생 미생물 시스템은 콘크리트와 같이 영양분이 부족하고 습도가 낮으며 pH가 높은 환경에서도 잘 자라는 것으로 나타났는데, 이는 다른 많은 박테리아가 할 수 없는 일입니다. 또한, 기존 박테리아를 이용한 방법보다 균열 복구 속도가 최대 80% 더 빠른 것으로 확인되었습니다.

특히 이 방법은 요소 비료를 사용하는 일부 기술처럼 유독 가스를 발생시키지 않기 때문에 환경적으로도 안전합니다.

실제 적용 사례 및 향후 전망

자가 치유 콘크리트가 널리 보급된다면 유지 보수 비용을 크게 절감하고 교량, 도로, 건물은 물론 수리가 거의 불가능한 달이나 화성의 우주 구조물까지 수명을 연장할 수 있을 것입니다.

연구팀은 현재 사회학자들과 협력하여 벽 속에 미생물이 "숨어 있는" 집에 사는 것에 대한 대중의 인식을 파악하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 또한 안전과 사회적 수용을 보장하기 위해 법적, 윤리적 요소도 고려하고 있습니다.

연구팀 은 이론적인 모델에만 머무르지 않고 미생물을 포함한 구체적인 샘플을 제작하고, 건설 현장과 유사한 따뜻한 온도, 평균 습도, 광주기 등의 조건에서 배양했습니다. 그 결과, 이 미생물 시스템은 유전자 편집 없이 공기와 빛만으로 효과적으로 성장하고 기능할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

이 기술이 상용화된다면 전 세계 건설 산업에 혁명을 일으켜 도시를 더욱 지속 가능하고, 배출량을 줄이며, 모두에게 더 안전한 곳으로 만들 수 있을 것입니다.

민하이

출처: https://tuoitre.vn/phat-minh-loai-be-tong-tu-va-20250623113630787.htm