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콘크리트보다 22배 강해… ‘달 먼지’로 새로운 건설자재 개발

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▲ 콘크리트보다 22배 강해… ‘달 먼지’로 새로운 건설자재 개발

중국 연구진이 인공 달 먼지로 콘크리트보다 강도가 22배 더 강한 건설 자재를 만들어내는 데 성공했다.

중국과학원 신장물리화학기술연구원 연구진은 이번 연구를 통해 달의 먼지를 고온에서 반복해서 녹이면 믿을 수 없을 정도로 내구성이 강한 섬유를 만들어 달 기지 건설에 사용할 수 있다는 가능성을 보여줬다.



이들 연구자가 만든 물질은 이른바 현무암섬유로 불리는 것으로, 이번 연구에서는 인장 강도가 최대 1400MPa(메가파스칼)에 달하는 것으로 나타났다. 이는 일반적인 콘크리트 강도보다 내구성이 22배 높고, 지난 2월 유럽우주국(ESA)이 달 먼지와 소변 화합물 요소를 결합해 만든 물질의 강도인 32MPa보다 43배 이상 높은 것이다.

이에 대해 연구를 주도한 마펑청 박사는 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와의 인터뷰에서 이 물질은 작은 운석이 충돌해 생기는 폭발에서도 파괴되지 않을 만큼 충분히 단단할 것이라고 주장했다.

사실 이들 연구자가 달의 먼지를 가지고 건설 자재를 만들려고 하는 이유는 달 기지를 건설하는 데 있어 가장 큰 문제가 되는 비용을 줄이기 위한 것이다. 왜냐하면 달까지 건설 자재를 보내는 데 들어가는 돈이 ㎏당 5만~9만 달러(약 6000만~1억1000만 원)나 되기 때문이다.

▲ 현재 NASA는 달 기지를 건설하는 데 1만2000t의 건축 자재가 필요하며 이는 지구에서 운송하는 데 1조 달러 이상의 거액이 필요하다고 추정한다.(사진=NASA)

실제로 미국항공우주국(NASA)이 어떤 달 기지를 건설하는 데 필요한 콘크리트와 철강 그리고 물 등 건설 자재는 총 1만2000t이 필요할 것이라고 밝힌 바 있다. 이는 만일 이들 자재를 모두 지구에서 운송해야 한다면 1조 달러(약 1200조원)가 필요하다는 것이다.

하지만 이들 연구자는 달에서 이른바 현무암섬유로 불리는 물질을 생산할 수 있다면 건설 비용을 상당히 줄일 수 있다고 보고 있다.

▲ 중국 연구진은 백두산에서 채취한 암석으로 만든 인공 달 먼지를 활용해 현무암섬유를 제작했다. (사진=중국과학원 신장물리화학기술연구원 제공)

이 때문에 이들은 백두산에서 채취한 암석으로 만든 인공 달 먼지를 활용해 현무암섬유를 제작했다. 특히 이 먼지는 이산화규소 약 48%에 산화알루미늄 약 17% 등으로 구성됐는 데 이는 1971년 당시 NASA의 아폴로14호가 달에서 가져온 달 먼지 표본의 구성과 거의 똑같은 것이다.

이에 대해 연구진은 이런 달 먼지는 더욱더 흔한 다른 종류의 현무암보다 더 쉽게 현무암섬유로 변할 수 있다고 설명했다. 달 먼지는 1300℃ 이상 가열해 녹인 뒤 급속 냉각하면 유리로 변한다. 그런 다음 이를 가루로 분쇄한 뒤 녹을 때까지 좀 더 높은 온도로 가열한 뒤 노즐을 통해 공급하면 연속적인 필라멘트가 생성되는데 이것이 바로 현무암섬유다.

현무암섬유는 군사 건설 프로젝트와 무기 등에 쓰여왔다. 1950년대부터 옛 소련이 이를 작은 규모로 만들기 시작했고 곧 미국에서도 이를 생산하기 시작했지만, 이와 관련한 생산 정보는 1990년대까지 기밀에 부쳐졌다.

반면 중국은 현무암섬유 생산 후발주자이지만, 현재 많은 기업에서 이를 콘크리트에 넣어 교량 등 인프라 건설 프로젝트에서 더 저렴한 비용으로 강도를 높이는 데 사용하고 있는 것으로 전해졌다.

중국의 달 기지 건설 현장에 관한 청사진에는 온도 1000℃ 이상 낼 수 있는 열 집열기에 햇빛을 반사하는 거대 거울이 있어 현무암섬유를 현장에서 만들 수 있는 것으로 나와 있다. 현무암 섬유는 주로 다른 재료에 첨가해 쓰지만, 일주 중요 구성품을 제조하는 데 단일로 사용할 수 있다.

하지만 이들 연구자는 우주와 같은 외부 환경에서 시뮬레이션을 해야 할 몇몇 중요 단계와 함께 이 재료가 달에서 실제로 제대로 작동할 수 있는지를 확인하기 위해 생산 과정을 여전히 검토하고 있다고 말했다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언티아 시니카 테크놀로지카’(Scientia Sinica Technologica) 최신호에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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