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▲ 사진=워싱턴 주립대학
하지만 사실 이 튼튼한 껍질은 그냥 버리기 아까운 뛰어난 소재입니다. 새우나 게 같은 갑각류의 외골격 주요 소재는 키틴(chitin)이라는 물질로 매우 튼튼하고 가벼운 폴리머입니다. 과학자들은 다른 용도 없이 대부분 쓰레기로 버려지는 키틴을 유용하게 사용할 수 있는 방법을 고민해왔습니다.
미국 워싱턴 주립대학 소마예흐 나시리 교수가 이끄는 연구팀은 다소 독특한 응용 방법을 제안했습니다. 바로 시멘트 첨가제로 넣는 것입니다. 시멘트가 과자도 아닌데 새우 껍질을 넣는 이유는 강도를 높일 수 있기 때문입니다.
엉뚱한 이야기 같지만, 연구팀은 키틴 나노 섬유와 결정을 약간만 첨가해도 시멘트의 성질을 크게 바꿀 수 있습니다. 사람 머리카락 굵기의 1/1000에 불과한 나노 섬유 폴리머가 시멘트 입자와 다른 물질을 단단하게 엮어 나노 섬유 강화 콘크리트로 만들기 때문입니다.
연구팀은 전체 무게의 0.05%에 불과한 키틴 첨가물로 휘어지는 힘에 대한 강도가 40% 높아지고 압축하는 힘에 대한 강도도 12% 강해진다는 사실을 발견했습니다. 연구팀은 이 내용을 관련 전문 학술지인 시멘트와 콘크리트 구성(Cement and Concrete Composites)에 발표했습니다.
연구팀이 생각하는 키틴 폴리머 강화 콘크리트의 장점은 같은 하중을 견딜 수 있는 콘크리트의 양을 줄일 수 있다는 것입니다. 비용 절감 효과는 물론이고 들어가는 시멘트의 양을 줄여 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 시멘트는 현대 건축에서 필수적인 물질이지만, 제조 과정에서 막대한 양의 이산화탄소를 배출하는 문제점이 있습니다.
한 가지 더 재미있는 사실은 키틴 첨가물이 시멘트가 굳는 속도를 늦춘다는 것입니다. 믹서트럭(레미콘 차량) 기준으로 한 시간 정도 굳기 시작하는 시간을 늦출 수 있어 더 먼 거리의 건설 현장까지 이를 공급할 수 있습니다.
다만 안전 문제를 생각하면 앞으로 많은 검증 과정을 거쳐야 합니다. 오랜 시간이 지나도 강도를 유지하는지, 빠르게 균열을 일으키거나 다른 문제를 일으키지 않는지 확인하기 전까지 실제로 사용하긴 어렵습니다. 따라서 몇 년 안에 새우 첨가 시멘트가 판매되지는 않겠지만, 키틴처럼 뛰어난 소재를 유용하게 사용하려는 과학자들의 노력이 계속되면 불가능한 일은 아닐지 모릅니다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
