2020 첨단 건설 재료, 자기 치유 콘크리트! (Self-Healing Concrete)

 

안녕하세요~ 이번에는 2020년 주목 받을 건설 기술 트렌트인 자기 치유 콘크리트를 소개해볼까합니다! 

콘크리트는 시공이 비교적 단순하고 유지보수가 용이한 장점때문에 많이 쓰이는 재료죠. 하지만  콘크리트의 균열은 시간이 지남에 따라 발생되는 불가피한 현상이기에 유지 보수 또한 지속적으로 해주어야 합니다.

콘크리트 구조물에 균열이 발생한 후 최소 6개월~1년동안 관찰하여 균열이 3개월동안 정지 되었다고 판단되면 발주처 및 감리단에 보고 후 협의하여 보수한다고 합니다. 이렇게 기존에는 구조물을 보수하는 인력이 주기적으로 공급되고 그만큼 비용도 들었죠. 

이러한 단점을 보완하기위해 개발중인 건설재료가 바로 자기치유 콘크리트입니다! 

사실 이 콘크리트 연구는 예전부터 이루어져왔습니다. 콘크리트 자체에 자연적으로 회복할 수 있는 특성이 있다는 점을 통해 그 능력을 극대화 시킬수 있는 연구를 꾸준히 해왔던거죠. 그렇게 최근 박테리아를 이용한 콘크리트의 회복 가능성을  보여준 사례가 뜨면서 주목받게 된 것 같습니다. 

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자기치유 콘크리트의 원리                

이 콘크리트를 연구한 콜로라도 볼더대학의 연구팀들은 광합성을 통해 에너지를 얻는 미생물인 시아노박테리아에 의해  균열된 부분을 채울수 있음을 보여주었습니다.

처음에는 시아노박테리아를 따뜻한 물, 모래, 그리고 영양분의 혼합물에 넣었습니다. 박테리아는 빛을 받아 탄산칼슘을 생산하게 되면서 모래를 시멘트로 만들었죠. 하지만 이 과정은 느렸습니다.

그래서 젤라틴을 새롭게 이용했습니다. 젤라틴은 물에 용해된후 냉각될 때 분자들 사이에 특별한 결합을 형성하는 특징을 갖고있어요. 특히 따뜻한 온도에서도 사용할수 있는데, 그래서 시아노박테리아가 만드는 결합력을 강화하기 위해 젤라틴을 사용하기로했습니다. 그 결과 젤라틴은 콘크리트가 더 빨리 자라도록 박테리아와 상호작용을 했죠. 

 

자기치유 콘크리트의 장점                

그냥 콘크리트에 박테리아를 넣어서 만든 것과 달리, 젤라틴을 추가적으로 첨가함으로써 새로운 발견을 하게 됐는데요 이 콘크리트가 가진 장점은 무엇일까요?

콘크리트의 젤라틴을 혼합한 이 자기치유 콘크리트는 더 빨리 회복 될 뿐만아니라 박테리아에 의해 형성된 작은 큐브의 강도가 세다는 점입니다. 약 5센티미터정도되는 블록 위에 사람이 서 있어도 멀쩡할 정도입니다. 

또 하나의 장점은 다양한 재료로 만들수 있다는 점입니다. 일반적인 콘크리트는 신선한 모래를 필요로 하는데 콘크리트는 전세계적으로 수요가 크기 때문에 재료가 부족할수있죠. 하지만 자기치유 콘크리트는 이런 특정한 모래를 필요로 하지 않으며 심지어 폐기물로도 만들수 있다고 합니다. 재료가 한정적이지 않다는 점에서 큰 이득인것 같습니다.

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피해갈수없는 콘크리트 균열문제에 대한 혁명을 일으킬 자기치유 콘크리트의 연구는 꾸준히 이뤄지고 있다고 합니다. 사실 균열을 막기위한 방안은 많지만 사람이 직접 손봐야하는 것이 많습니다. 하지만 이 콘크리트는  많은 인력을 필요로 하지 않는다니 비용적 측면에서 큰 장점이고 균열이 일어나는 진전도도 느려질것같네요. 자기 치유 콘크리트, 기대가 많이 되는 건설 재료입니다!