'자체 치유' 콘크리트의 발명

Phát minh loại bê tông 'tự vá' - Ảnh 1. — 자가치유 콘크리트가 널리 적용되면 건설 유지관리 비용을 크게 줄일 수 있습니다. - 사진: Quantum News

The Brighter Side of News 에 따르면, 자가치유 콘크리트의 발명은 네브래스카-링컨 대학(미국)의 연구팀의 소유이며, 건설 산업뿐만 아니라 실용적 적용 가능성이 높아 높은 평가를 받고 있습니다.

콘크리트 균열이 심각한 문제인 이유는 무엇입니까?

콘크리트는 세계 에서 가장 널리 사용되는 건축 자재입니다. 하지만 열, 수축 또는 무거운 하중으로 인해 미세 균열이 발생하기 쉽습니다.

이러한 균열로 인해 물, 공기, 화학물질이 침투하여 강철을 부식시키고 구조물을 약화시킬 수 있으며, 적시에 감지하고 처리하지 않으면 붕괴로 이어질 수도 있습니다.

미국에서는 콘크리트 균열을 발견하고 수리하는 데 매년 수백억 달러의 비용이 듭니다. 이는 정확한 손상 위치를 파악하고 고비용 수리를 진행해야 하는 어려운 과정입니다.

Congrui Grace Jin 박사가 이끄는 이 팀은 혹독한 환경에서도 생존할 수 있는 균류와 조류/남조류의 공생 생물인 이끼에서 영감을 얻었습니다.

그들은 실험실에서 이러한 공생 모델을 재현하여 섬유성 균류(Trichoderma reesei)와 남조류(Anabaena inaequalis 또는 Nostoc punctiforme)를 결합하여 공기, 물, 빛만으로 생존할 수 있는 미생물 시스템을 만들었습니다.

이 시스템의 특징은 외부에서 추가 영양소를 공급하지 않고도 콘크리트의 균열을 막는 데 도움이 되는 물질인 탄산칼슘 미네랄을 자동으로 생산할 수 있다는 점입니다.

이 미생물군집에서 남세균은 빛을 이용하여 광합성을 하고, 공기 중의 이산화탄소와 질소를 흡수하여 영양분을 생성합니다. 사상균은 이 영양분을 이용하여 성장하고, 탄산칼슘 결정을 생성하여 틈새를 메웁니다.

실험 결과, 이 공생 미생물은 콘크리트처럼 영양분이 부족하고 습도가 낮으며 pH가 높은 환경에서도 잘 자라는 것으로 나타났습니다. 이러한 환경에서는 다른 많은 박테리아가 서식할 수 없습니다. 또한, 실험 결과 균열 치유 속도가 기존 박테리아 방식보다 최대 80% 더 빠른 것으로 확인되었습니다.

특히, 이 방법은 요소를 사용하는 일부 기술처럼 독성 가스를 생성하지 않으므로 환경에도 안전합니다.

실제 적용 및 미래 전망

자가치유 콘크리트가 널리 채택된다면 건설 유지관리 비용을 크게 절감하고, 다리, 건물, 심지어 수리가 거의 불가능한 달이나 화성의 우주 구조물의 수명을 연장할 수 있습니다.

연구팀은 또한 사회학자들과 협력하여 벽 안에 미생물이 "숨어 있는" 집에서 생활하는 것에 대해 대중이 어떻게 생각하는지 파악하고 있습니다. 안전과 사회적 수용을 보장하기 위해 법적, 윤리적 측면도 고려하고 있습니다.

과학자들은 이론 모델에 그치지 않고 미생물이 포함된 콘크리트 샘플을 제작하여 건설 현장과 같은 따뜻한 온도, 평균 습도, 조명 주기 등 실제 환경을 시뮬레이션하여 배양했습니다. 그 결과, 이 미생물 시스템은 유전적 변형 없이 공기와 빛에만 의존하여 효과적으로 성장하고 작동할 수 있음을 보여주었습니다.

이 기술이 상용화된다면, 글로벌 건설 산업에 혁신을 일으켜 도시를 보다 지속 가능하고, 배출량이 적고, 모든 사람에게 더 안전한 곳으로 만들 수 있습니다.

민하이

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