인도와 미국 공동 연구팀이 인분을 활용해 일반 콘크리트보다 강도가 높은 친환경 건축 자재를 개발하는 데 성공했다. 이 신소재는 제조 과정에서 온실가스 배출량을 줄일 수 있어 차세대 건축 자재로 주목받고 있다.

28일 사이언스얼럿 등 해외 과학기술 매체는 인도 마니팔대 자이푸르캠퍼스와 미국 루이지애나공대 공동 연구팀의 연구 성과를 보도했다. 연구팀은 이번 연구 결과를 국제 학술지 사이언티픽 리포트에 발표했다.

연구팀은 콘크리트 생산 과정의 환경 문제에 집중했다. 콘크리트는 물과 자갈, 모래에 시멘트를 혼합한 반죽을 굳혀 만드는데, 현대 도로와 건물 등 각종 구조물의 필수 자재로 쓰인다. 하지만 시멘트 제조 과정에서 석회석을 1500도 초고온으로 가열해야 하고, 이 과정에서 엄청난 양의 화석 연료가 소비된다.

인분을 가열 처리해 만든 바이오차를 콘크리트 원료로 사용하는 과정 / 사이언스얼럿 홈페이지 캡처

연구진은 콘크리트에 투입되는 시멘트 일부를 인분으로 대체하는 방식을 시도했다. 시멘트 사용량이 줄어들면서 온실가스 배출량 감소 효과를 얻을 수 있었다.

다만 콘크리트 원료로 사용된 인분은 산소가 거의 차단된 상태에서 고온으로 구워 건조한 바이오차 형태로 처리됐다. 바이오차로 전환된 인분은 악취가 완전히 제거됐다.

실험 결과 인분을 포함한 콘크리트는 일반 콘크리트보다 강도가 크게 향상된 것으로 확인됐다.

시멘트의 10%를 인분으로 교체했을 때 강도 개선 효과가 가장 뛰어났다. 위아래 방향에서 가해지는 힘을 버티는 압축 강도는 일반 콘크리트보다 21% 높아졌고, 구부러지려는 힘에 저항하는 휨 강도는 42%나 증가했다.

연구진은 바이오차 내부에 숯과 유사하게 형성된 다수의 구멍이 콘크리트 강도를 높인 핵심 요인으로 분석했다. 구멍들이 수분을 머금었다가 천천히 방출하면서 시멘트 반죽이 더욱 단단하게 경화됐다는 설명이다.

다만 이 콘크리트는 당장 건설 현장에 적용되지는 않는다. 연구진은 "동결과 해동이 반복되는 환경, 염분 노출, 극한 온도 등 실제 현장 조건에 대한 테스트가 아직 진행 중"이라며 "콘크리트가 다양한 환경에서 어떤 성능을 보이는지 평가하는 추가 연구가 필요한 상황"이라고 밝혔다.