“단단한 코코넛 껍질, 지진 내진설계에 유용” (연구)

5일 오후 8시33분경 울산 동쪽 52㎞ 해상에서 규모 5.0의 지진이 발생하면서 지진에 대한 대비책이 부실하다는 지적이 쏟아지는 가운데, 지진에 취약한 부산의 시내 지진대피소 절반 이상이 내진 설계가 돼 있지 않아 비상상황 때 무용지물에 불과하다는 자료가 공개돼 불안이 더욱 증폭되고 있다.

이번 지진으로 지진 내진 설계나 복구와 관련한 궁금증 및 관심이 쏟아지는 상황에서, 다양한 용도로 활용되는 열대과일인 코코넛의 껍질이 지진내진설계에 유용하게 활용될 수 있다는 연구결과가 발표됐다.

코코넛의 겉껍질은 매우 단단하며, 촘촘하고 얇은 섬유층으로 이뤄져 있다. 코코넛 나무는 최대 30m까지 자라는데, 코코넛의 단단한 껍질은 다 익은 열매가 높은 나무에서 떨어질 때 열매 안쪽의 과육이 훼손되는 것을 막기 위한 일종의 보호막이다.

안쪽의 부드럽고 젤리처럼 생긴 과육을 보호하기 위해 코코넛은 총 3개 층의 껍질 구조를 가지고 있다. 가장 바깥에는 거칠고 딱딱하며 질긴 껍질이, 중간에는 섬유질로 이뤄진 껍질이, 가장 안쪽에는 단단하고 두께 2~5㎝의 촘촘한 섬유층 껍질이 과육을 감싸고 있다.

독일 남서부 프라이부르크대학교 연구진과 건축 전문가들은 이 단단한 코코넛 껍질이 어떻게 외부의 에너지를 분산해 한 곳이 부서지는 것을 막아낼 수 있으며, 이를 건물의 내진 설계에 적용할 방법을 찾기 위해 압착 기계를 이용해 실험을 실시했다.

그리고 이 과정을 컴퓨터 프로그램을 이용해 단층촬영하고, 껍질이 외부로부터 가해지는 에너지를 흡수하는 방법을 정밀 분석했다.

그 결과 코코넛의 속 껍질층은 목질화(식물 세포벽이 리그닌이라고 하는 물질을 축적해 견고하게 되는 현상)가 두드러지고 다수의 돌세포(stone cell, 세포벽이 딱딱하게 굳어 다면체의 형태를 나타내는 세포)로 이뤄져 있다는 사실을 발견했다.

이 각각의 세포는 병렬의 형태로 엮여 있으며, 이는 외부로부터 가해지는 에너지의 균열 또는 굴절을 유발하면서 결과적으로 외부 충격을 소멸시키는 효과를 낳는다는 것.

연구진은 “이러한 구조는 외부로부터 전해지는 에너지가 직접적으로 두꺼운 껍질 전체를 통과할 수 없게끔 하는 효과를 가져다주며, 여기에 열매로 수분과 영양분을 전달하는 속껍질 속 관다발 역시 균열을 막아주면서 외부의 충격을 더욱 완화해주는 결과를 가져다 준다”고 설명했다.

이어 “코코넛 껍질의 이러한 성질을 건축 자재에 적용하면 균열의 방향을 조절하거나 균열 자체를 막을 수 있으며, 이는 수많은 인명 피해를 예방하는데 도움이 될 것”이라면서 “향후 코코넛 껍질 및 구조의 심층 연구를 통해 지진이나 산사태 또는 대형 자연재해로부터의 위협을 견딜 수 있는 건물을 만들 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

사진= ⓒkarepa / 포토리아

송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr