인분 가열한 바이오차 함유시멘트에 '인분'을 섞어 제조한 콘크리트는 일반 콘크리트보다 강도가 높다는 연구 결과가 나와 관심이 쏠린다. 게다가 제조 과정에서 이산화탄소 등 온실가스 배출량도 줄일 수 있어 환경친화적인 것으로 나타났다.
28일 '사이언스얼럿' 등 해외 과학기술 매체 보도에 따르면, 인도 마니팔대 자이푸르캠퍼스와 미국 루이지애나공대 소속 과학자들이 모인 공동 연구팀은 최근 국제 학술지 '사이언티픽 리포트'에 신개념 콘크리트에 관한 연구를 발표했다.
인분을 가열 처리해 만든 바이오차를 콘크리트 원료로 사용하는 과정. 사이언스얼럿 홈페이지 캡처연구팀은 콘크리트 제조 과정에서 환경 오염이 발생한다는 사실에 주목했다. 일반적으로 콘크리트는 물, 자갈, 모래에 시멘트를 섞은 물렁물렁한 반죽을 굳혀 제작한다. 콘크리트는 도로, 건물 등 현대 구조물의 필수 자재이지만, 문제는 시멘트 제조 공정에 있다. 시멘트 완제품을 만들려면 석회석을 1500도의 초고온에 가열해야 하는데, 이때 막대한 화석 연료를 소모한다.
연구진은 콘크리트에 들어가는 시멘트 일부를 덜어낸 뒤 이를 '인분'으로 교체했다. 덕분에 콘크리트를 만들 때 투입되는 시멘트의 총량이 줄어 온실가스 배출량도 감소했다. 다만 콘크리트 원료로 쓰인 인분은 산소가 거의 없는 환경에서 뜨겁게 구워 건조한 '바이오차(Biochar)' 형태다. 인분을 바이오차로 전환하면 악취가 사라진다.
인분을 함유한 콘크리트는 일반 콘크리트보다 더 튼튼해진 것으로 나타났다. 분석에 따르면 시멘트 10%를 인분으로 대체했을 때 강도 향상 효과가 가장 높았다. 위아래로 짓누르는 힘을 견디는 능력인 '압축 강도'가 일반 콘크리트 대비 21% 상승했으며, 구부러지는 힘을 견디는 능력인 '휨 강도'는 42% 증가했다.
연구진은 인분으로 만든 바이오차에 숯처럼 많은 구멍이 뚫린 점이 콘크리트 강도를 향상한 원인으로 분석했다. 구멍이 수분을 저장했다가 조금씩 배출하면서 시멘트 반죽을 더 단단하게 굳혔다는 것이다.
다만 해당 콘크리트는 곧장 건설 현장에 투입되지 않는다. 연구진은 "아직 동결-해동 주기, 염도, 극한 온도 등 실제 환경 조건 테스트가 남아 있다"며 "콘크리트가 이런 환경에서 어떻게 작용하는지 평가하기 위한 추가 연구가 필요하다"고 전했다.