깨진 곳 스스로 메우는 콘크리트
깨진 곳이나 금이 간 곳을 스스로 메우는 자가치유 콘크리트가 개발됐다. 일반적으로 철근 콘크리트는 시간이 지나면서 표층이 떨어져나가 작은 틈이 생기기 마련이다. 이것을 포트홀(pot hole)이라고 하는데, 여기에 빗물이 들어가면 구멍처럼 움푹 팬 곳이 생기면서 크고 작은 사고위험을 동반하게 되며, 심할 경우 건물 붕괴의 원인이 되기도 한다. 네덜란드 델프트기술대학 연구진은 이러한 포트홀을 사람의 손길 없이도 스스로 복구할 수 있는 콘크리트를 개발했다. 이 바이오 콘크리트는 일반 혼합 콘크리트 재료에 바실루스균과 젖산칼슘을 넣은 생분해성 캡슐을 첨가한 것이다. 콘크리트에 균열이 생겨 틈새로 물이 침투하면 캡슐이 녹고, 밖으로 나온 박테리아가 젖산을 공급원 삼아 번식 활동을 하면서 칼슘과 탄산염 이온을 혼합해 석회석을 만드는 것이다. 바실루스균은 알칼리성 환경에서 살아남을 수 있을 뿐 아니라 먹이와 공기 없이도 수십 년간 생존할 수 있는 포자를 생성하기 때문에 스스로 재생하는 바이오 콘크리트의 재료로 최적이다.
연구진은 이집트 카이로에서 북서쪽 100㎞ 거리에 있는 와디 나트룬 지역의 활화산과 소다호 인근에서 발견한 특정 박테리아와 콘크리트를 혼합하 는 실험을 실시했다. 그 결과, 박테리아로 만든 석회석으로 0.8㎜의 구멍이 메워지는 데 약 3주 정 도가 걸렸다. 연구진은 이 박테리아 혼합 액체를 건물이나 도로의 구멍에 뿌려주는 것만으로도 효과가 있을 것으로 보고 있다.
자연과 건축재료의 혼합이라는 측면에서 새로운 건 축의 개념을 탄생시킬 수 있을 것으로 기대를 모으고 있는 이 기술이 상용화되는 데에는 그리 오 랜 시간이 걸리지 않을 것으로 보인다. 연구진은 내년에 포트홀 등에 쓸 수 있는 바이오 콘크리트 스프레이를 상용화하겠다고 밝혔다.
나무로 반도체를 만든다고?
반도체가 등장한 이후 실리콘은 반도체 재료의 대명사였다. 하지만 영원한 것은 없다고 했던가. 전 세계 반도체 연구자들이 더 나은 프로세스를 만들기 위해 새로운 반도체 재료를 연구하고 있는 가운데, 얼마 전 실리콘 대신 나무섬유를 사용한 반도체 칩이 등장해 화제가 됐다. 미국 위스콘신대 연구팀은 아주 독특한 방법으로 나무 반도체 칩을 제조하는 데 성공했다. 이들이 선보인 반도체 칩은 CNF(Cellulose Nano Fibril)라불리는 물질을 기반으로 제조되었다. 나무에 존재하는 섬유질을 사용한 것인데, 연구진은 두꺼운 섬유질을 나노 단위까지 작게 쪼개 CNF라는 대체물질을 만들어냈다. 종이 두께가 보통 1(0.0001㎝)인데, 연구진은 이보다 더 잘게 만드는 과정을 거쳤다. 이렇게 만들어진 CNF는 아주 강력하고 얇은 종이의 형태를 띤다. 가볍고 투명할 뿐 아니라 생분해성에 유연성까지 갖추었다. 연구진은 이 칩을 부드럽게 유지하는 한편, 늘어나거나 줄어들지 않도록 하기 위해 에폭시 코팅재로 덮었다.
물론 CNF 한 가지 물질로만 반도체를 만들 수는 없다. CNF는 반도체의 기판 역할을 하고, 그 위에 회로를 구성하기 위해 갈륨비소 트랜지스터가 사용된다. 하지만 CNF를 사용하면 기존의 갈륨비소 기반의 마이크로웨이브 디바이스에 비해 훨씬 많은 수의 트랜지스터를 만들 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 상용화를 위해서는 앞으로 많은 연구가 필요하겠지만, 상당히 독창적인 시도임에는 분명해 보인다. 전자제품의 미래가 유연성에 달려있다고 해도 과언이 아닌 가운데 미래에는 종이나 천처럼 얇고 쉽게 변형이 가능한 물질들이 전자기기를 만드는 데 널리 사용될 수 있다는 것을 보여준 의미 있는 연구 성과다.
글 임숙경 전문기자
