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최근 친환경 건축자재로 목재가 다시 주목받고 있다. 미국의 과학자들은 유리나 플라스틱과 같이 친환경과 거리가 먼 소재를 대체할 수 있는 ‘투명 목재’를 개발했다.
23일(현지시간) 미국 CNN뉴스는 “미 메릴랜드대학 칼리지파크캠퍼스(UMCP) 연구팀이 개발한 투명 목재는 기존 목재처럼 미생물에 의해 분해되지만 기존 목재보다 강도는 훨씬 더 튼튼하다”면서 “투명 목재는 오늘날 건축에 널리 쓰이는 유리나 철강을 대체할 수 있는데 상용화되면 건축 디자인 개념에서 혁신되는 것과 동시에 난방비와 연료소비 절감으로도 이어질 수 있다”고 보도했다.
연구를 이끈 리앙빙 후 UMCP 재료공학부 교수는 이런 투명 목재는 2단계 공정을 거쳐 만들어진다고 밝혔다.
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첫 번째는 유관속 식물에 함유된 유기물인 ‘목질소’(리그닌)를 수산화나트륨과 과산화수소를 사용한 화학처리로 제거하는 것이다. 이 과정은 펄프 제조와 같은 것인데 목질소는 나무에서 노란색을 일으키는 물질이다.
두 번째는 보강제나 접착제로 쓰이는 열경화성 플라스틱 물질 ‘에폭시 수지’를 나무의 물관과 체관에 주입하는 것이다. 이 과정에 걸리는 시간은 약 1시간. 이를 통해 물관과 체관의 세포벽을 형성하는 나노섬유인 셀룰로스의 구조를 유지하는 것은 물론 강도를 더 높여 투명 목재를 완성하는 것이다.
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연구팀은 투명 목재가 앞으로 폭넓은 분야에서 응용될 것으로 기대한다.
후 교수는 우선 이 목재가 유리를 대체할 것으로 전망한다. 그는 “유리는 단열성이 떨어져 겨울은 물론 여름에도 큰 문제가 된다”고 말했다.
반면 목재는 자연적으로 단열 효과가 있어 겨울 추위와 여름 더위를 막는 것은 유리보다 훨씬 더 좋다는 것이다.
또 투명 목재는 빛의 흡수율이 높은 특성도 있어 태양 에너지를 전력으로 변환하는 태양전지에 이용할 수 있다. 적용되면 효율은 최대 30%까지 향상할 수 있다고 한다.
이뿐만 아니라 투명 목재는 건축과 공학 분야에 걸쳐 친환경 건축자재로 사용할 수 있다는 것이다.
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이에 대해 후 교수는 “목재는 잠재적으로 철강과 비슷하거나 그 이상의 무게당 강도를 실현할 수 있을 것”이라면서 “무게는 나무가 더 가볍다는 장점도 있다”고 말했다.
앞으로 연구팀은 추가 연구를 추진하기 위한 자금 마련에 나설 계획이다. 이를 통해 투명 목재는 수년 안에 상품화할 수 있다고 연구팀은 전망한다.
이번 연구 공개 이후 이미 기업 문의도 잇따르고 있다고 한다.
이에 대해 후 교수는 “투명 목재의 소재는 예전부터 쓰였으며, 목재 산업에서는 이미 많은 노하우를 축적한 제조 인프라도 갖춰져 있다”면서 “따라서 이 분야는 매우 빠른 속도로 성장할 것“이라고 예상했다.
이 연구성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’(Advanced Materials) 최신호(4일자)에 게재됐다.
사진=UMCP
윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
