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Nikkei X-TECH_2023.8.23

감자로 만드는 '콘크리트'
영국 맨체스터대학, 고강도 경화체를 연구

영국 맨체스터대학에서 달이나 화성에서의 사용을 상정한 경화체 ‘스타크리트(StarCrete)’의 연구가 진행되고 있다. 주요 재료는 달이나 화성 표면에 퇴적되는 퍼석퍼석한 돌가루 레골리스(Regolith)를 모방한 모래 모양의 물질과 감자에서 나오는 전분 등이다.

압축강도는 달의 모방 레골리스를 사용하면 91.7N/㎟, 화성의 모방 레골리스를 사용하면 72N/㎟으로 고강도 콘크리트와 동등한 수치를 나타냈다.

StarCrete는 전분을 뜻하는 Starch와 Concrete(콘크리트)를 합한 말이다. 일반 콘크리트와 달리 조골재인 돌이나 결합재인 시멘트는 사용하지 않는다. 대신에 달이나 화성의 모래인 레골리스를 감자에서 채취하는 전분으로 결합한다.

만드는 방법은 다음과 같다. 먼저 모방 레골리스와 전분을 혼합하고 염화마그네슘 용액을 더해 약 120도에서 가열한다. 그 가열한 혼합물을 건조한 후에 망치로 부수고 물을 넣고 섞는다. 그 후에 금형에 넣어서 기계로 압축한다. 마지막으로 금형에서 꺼내 다시 가열하면 완성이다.

콘크리트의 강도를 나타낼 때 사용되는 압축강도는 일반 콘크리트의 2배 가까이 된다. 휨강도에서도 달의 레골리스를 사용하면 2.1N/㎟, 화성의 레골리스에서는 8.4N/㎟를 얻을 수 있었다.

-- 현지 조달할 수 있는 재료 --
인류가 달이나 화성에서 생활하기 위해서는 현지 조달이 가능한 건설 부재가 필요하다. 연구에서는 달이나 화성의 모래를 어떻게 결합시켜 고강도 재료를 만드는지에 초점이 맞춰졌다. 그래서 연구팀이 눈여겨본 것이 우주비행사의 식량에 필요한 전분이다.

인류가 계속 생활하는 장소라면 식량 생산 시스템은 구축되어 있을 것이다. 연구에서는 전분 공급원으로서 쌀이나 밀 등에 대해 검토했다. 그 결과 감자의 전분이 가장 강도를 발휘하는 것으로 나타났다. 추산에 따르면 건조한 감자 25kg이 있으면 약 500kg의 StarCreete를 만들 수 있다.

연구팀은 우주에서의 이용 외에 지구에서 이용하는 것도 모색하고 있다. StarCreete의 실용화를 위해 영국 DeakinBio라는 스타트업 기업을 만들었다. 이 회사는 생체 고분자 등을 소재로 사용하는 타일을 판매하고 있다. 앞으로는 내수성 향상이나 사이즈 확대를 도모한다.

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