콘크리트는 내구성이 우수하고 시공성, 경제성이 뛰어나 건설재료로 널리 사용되고 있지만, 각종 요인에 의하여 쉽게 균열이 발생한다는 문제점이 있습니다. 미세한 균열 발생은 구조물의 성능 저하를 유발하기에 미세 균열의 조기 치유가 중요한데, 조기 치유는 균열의 성장으로 인한 구조물의 내구성 악화를 방지하기에 중요하다는 점을 알고, 0.1mm 이하의 크기를 가지는 미생물을 이용하는 연구 논문을 읽어 보았습니다. 콘크리트 치유와 관련된 선행 연구에 대한 한계점과 콘크리트 균열에 대응할 수 있는 제 아이디어를 도출해내겠습니다.
[생체광물형성 미생물을 이용한 자가치유 콘크리트 기초연구: 호알칼리성 포자형성 미생물의 분리와 칼슘첨가재의 선정(대한토목학회 논문)-정보영, 조은혜, 남경필]의 논문에서는 높은 pH에서 생존이 가능하고 물리적 압력과 수화열에 내구성을 가지는 포자를 형성하는 미생물을 분리하고, 이들의 생체광물형성 능력을 확인하는 것을 목표로 하였으며 미생물과 다양한 칼슘유기산의 첨가가 콘크리트의 강도 발현에 미치는 영향을 조사하고, 적합한 미생물과 칼슘유기산을 선정하여 연구를 진행하였습니다. 이 연구의 결과로는 미생물과 칼슘유기산을 함께 첨가한 경우 콘크리트의 강도가 전체적으로 증가하였고 칼슘물질을 첨가한 경우에도 압축강도가 증가하는 경향을 보였기에 미생물과 칼슘유기산을 이용한 자가치유 콘크리트의 강도 발현에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 결론을 도출하였습니다. 그러나 한계점으로는 이 연구는 현장이 아닌 실험실에서 진행되었기에 현장에서의 적용 가능성과 실제 환경에서의 성능은 추가적인 연구가 필요하며 이 연구에서는 특정한 생체광물형성 미생물인 Bacillus pseudofirmus에 초점을 맞추었기에 다른 생체광물형성 미생물의 활용 가능성이 고려되지 않았다는 점이 있습니다.
콘크리트 자가 치유에 관한 제 아이디어를 말씀드리겠습니다.
1. 콘크리트 내부에 나노 사이즈의 로봇을 배치하여, 콘크리트에 균열이 발생하게 되면 나노로봇들이 자동으로 활성화되어 균열을 메우는 방식으로 로봇의 표면이나 로봇 내부의 도관에 폴리머나 시멘트와 같은 물질을 사용하는 것입니다. 나노 로봇이 센서를 통해 해당 위치를 감지하고 균열이 발생한 지점으로 이동하여 콘크리트를 메우는 것입니다. 아직 기술적으로 부족한 아이디어이지만 한계점이 보완된다면 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키고 유지보수의 비용을 절감하는 데 큰 도움이 될 것이라고 생각합니다.
2. 식물의 자가치유 메커니즘에 영감을 받아 콘크리트에 적용시킬 수 있는 방법에 대한 아이디어를 생각해보았지만 아직 기술적으로 부족한 한계점이 많다고 생각이 듭니다.
3. 태양열을 이용하여 콘크리트 치유 재료를 활성화하고 균열을 메우는 것에 대한 아이디어 입니다. 외부 에너지원을 활용하여 콘크리트의 자가치유를 촉진하여, 구조물의 수명을 연장시키는 데 도움을 줄 것이라고 생각합니다. 그러나 앞선 아이디어와 같이 치유 재료에 대한 선행 연구가 부족하고 외부 에너지원을 활용하는 것이기에 아직 기술적인 한계점이 뚜렷하다는 생각이 듭니다.
그러나 이러한 아이디어를 도출해냄으로서 활발히 진행되지 않은 연구의 시발점이 될 수 있을 것이라고 생각합니다. 이 글을 보시는 여러분도 다양한 의견을 남겨주세요!
