소변으로 만들었다…바이오 콘크리트

연구자가 소변 성분을 재료로 하는 건축재료를 개발했다. 폐기물을 효과적으로 활용할 수 있을 뿐 아니라 생산 시 발생하는 온실가스를 억제할 수 있는 환경적 이점이 있다.

독일 슈투트가르트 대학 연구팀은 새로운 종류 건축재료인 바이오콘크리트 개발에 주력하고 있다. 바이오콘크리트는 미생물 등을 사용한 콘크리트로 생물 치유 특성을 이용해 자가 수리를 수행하는 게 특징이다.

일반 콘크리트는 견고한 건축재료지만 비바람이나 시간의 경과에 따라 균열이 생기기 시작할 수 있다. 이 균열이 더 확산되어 물 등이 내부의 철근 재료에 천천히 침식되어 콘크리트는 취약해진다.

2016년 초 네덜란드 델프트 대학 소속 미생물학자 헨크 요나커스는 일반 콘크리트에 세균과 칼슘 젖산 캡슐을 혼합한 자연 자가 수리 능력을 활용하는 자가 수리형 콘크리트 제품 개발에 성공했다.

이 콘크리트 균열에 수분이 침입하면 칼슘 젖산의 생분해성 플라스틱 껍질이 분해되고 칼슘 젖산에 의해 활성화된 세균이 칼슘 젖산을 소비해 석회석을 생성한다. 이 석회석이 팽창해 물로 인해 생긴 균열을 메움으로써 콘크리트를 수리하는 구조였다.

이런 바이오콘크리트를 비바람에 노출되는 건물이나 유지보수가 어려운 장소에 있는 건물에 사용해 건물 유지비를 절약할 수 있게 될 것으로 기대된다.

슈투트가르트 대학 연구팀이 바이오콘크리트 재료로 선택한 건 인간 소변이었다. 연구자에 따르면 세균을 포함한 분말과 모래에 인간 소변을 혼합해 세균에 의한 요소 분해와 소변에 칼슘을 첨가하는 과정이 진행되어 칼슘의 결정이 성장한다고 한다. 이게 충전재 역할을 해 바이오콘크리트로 성장한다는 것이다.

연구자가 공업용 요소를 사용해 바이오콘크리트를 제조한 결과 50메가파스칼을 초과하는 압축 강도를 달성해 기존 바이오콘크리트 강도를 대폭 상회하는 데 성공했다고 한다. 연구자는 30~40메가파스칼이면 2~3층 건물을 건설하기에 충분하다고 말했다.

다만 인간 소변을 모방한 재료인 인공 소변에서는 20메가파스칼이 됐고 실제 소변에서는 5메가파스칼로 떨어졌다. 연구팀은 이는 시간이 지남에 따라 세균 활성이 소실되기 때문이라고 지적했다.

소변을 사용한 바이오콘크리트는 소성 시 온도를 낮출 수 있다는 장점과 소변에 이미 물이 포함되어 있어 추가적인 물이 불필요하다는 장점이 있다. 연구자는 향후 바이오콘크리트 새 소재로 소변을 활용하는 길을 열기 위해 옥외에서 사용 가능한지를 판단하기 위한 동결융해 시험을 실시할 예정이라고 한다. 실현되면 공항과 같은 인파가 많은 장소에서 배출된 소변을 분리·처리해 바이오콘크리트 원료로 이용할 수 있게 될 것으로 기대된다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.