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융합기술 현장 건물이나 교량 등의 뼈대를 형성하기 위해서는 강철을 보강할 수 있는 콘크리트(concrete)가 절대적으로 필요하다. 그러나 콘크리트가 영속적인 것이 아니다. 어느 정도 세월이 흐르면 균열이 발생하고, 콘크리트 전체가 약해진다. 이는 건설업계의 큰 고민 중의 하나였다.
최근 이 문제를 해결할 수 있는 방안이 제시됐다. 뉴사이언티스트 지의 최근 보도에 따르면 그동안 콘크리트 부식을 연구해온 네덜란드 델프트(Delft) 공대 소속의 헨크 용거스(Henk Jonkers) 씨는 최근 연구결과를 발표하면서 박테리아의 조골세포(osteoblast cell)를 이용하면 콘크리트 균열을 치료할 수 있다고 밝혔다.
조골세포란 뼈의 신생과 재생에 관여하는 세포를 말한다. 골질(骨質)을 분비해 뼈를 만든다. 용거스 씨의 생각은 이 자연 그대로의 조골세포를 콘크리트 균열을 막는데 사용하자는 것이다. 용거스 씨의 설명은 대략 이런 내용이다.
콘크리트 안에서 50년 간 살아 있어
콘크리트에 균열이 발생하면 바깥 면이 취약해진다. 균열된 부분으로 들어간 물은 화학물질을 침식시킨다. 그러나 건축 처음단계에서 박테리아를 시멘트에 집어넣으면 박테리아는 물을 공급받아 많은 조골세포를 생산하게 되고, 콘크리트 혼합물로부터 영양분을 공급받아 시멘트의 균열 문제를 해결할 수 있다는 것이다.
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| ▲ 최근 콘크리트 균열을 박테리아로 막는다는 연구결과가 나와 화제가 되고 있다. | 용거스 씨는 이처럼 콘크리트 부식을 줄이는 시멘트, 즉 방해석(claite)을 만들기 위해서는 조골세포를 생산하는 박테리아가 필요한테 물과 젖산칼슘(calcium lactate)을 영양분으로 해서 이 박테리아를 만들어낼 수 있다고 말했다. 그리고 이 방식을 ‘자연에 대한 자연(nature with nature)’ 대처방식이라고 설명했다.
문제는 보통 콘크리트의 pH 10 이상의 환경에서는 박테리아가 생존하지 못한다는 것이었다. 연구진은 이런 환경에서 살아갈 수 있는 박테리아를 찾기 위해 러시아와 이집트에 있는 소다호(soda lake)를 찾아 헤맸고, 그곳에서 바실루스(Bacillus)를 발견했다.
더구나 이 박테리아는 물과 영양분이 없이도 50년에 달하는 오랜 기간 동안 휴면 상태의 포자를 유지할 수 있었다. 연구진은 젖은 콘크리트 혼합물에서 포자가 활성화되는 것을 막고, 젖산칼슘이 콘크리트 질에 영향을 미치는 것을 우려해 콘크리트에 2~4mm 폭의 세라믹 펠릿(ceramic pellet)을 첨가했다.
콘크리트 균열이 생길 때에만 펠릿이 열려 콘크리트 내부로 물을 공급하면 박테리아가 움직이도록 하기 위한 조치였다. 박테리아는 자유롭게 돌아다니면서 순수한 의미의 방새석을 만들기 위해 산소와 이산화탄소를 칼슘과 결합시킨다.
강철의 부식을 치료하는 방법도 연구가 진행되고 있다. 일본 혹카이도(hokkaido)대 연구진이 최근 강철과 같은 금속들을 부식으로부터 보호할 수 있는 자기치료 코팅 방식을 소개했다고 케미컬 사이언스 지가 보도했다.
강철은 부식에 민감해서 다리와 선박, 자동차 같은 구조물과 기구들의 안전을 위협할 수 있다. 경우에 따라 강철을 빠르게 부식시키는 염용액(salt solutions)에 노출돼 있기 때문이다. 이로 인해 발생하는 피해액 역시 엄청난데 선진국의 경우 강철 부식과 관련된 GNP의 약 4%에 달한다는 조사결과도 있다.
IT 통해 살모넬라균 감염경로 추적
혹카이도 대학 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 전도성을 가지는 중합체(ICP)를 개발했다. 연구책임자인 데미언 코왈스키 씨는 이 중합체가 현재 사용되고 있는 고가의 독성 있는 크롬산염에 대신 쓰일 수 있다고 말했다.
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| ▲ 혹카이도 대학이 개발한 ICPs를 활용해 강철 부식을 자가치료할 수 있다는 연구결과가 나왔다. | 폴리피롤(polypyrrole)을 사용하는 새로운 유형의 코팅제 ICPs는 이온이나 전류를 전도할 수 있는 합성 금속이다. 코왈스키 씨는 폴리피롤을 헤테로폴리움 이온들과 섞었다. 중합체 코팅이 손상되면 치료이온들이 그 부위에 방출돼 강철과 반응하고, 그 손상 부위에 불용성 철 몰리브덴염(iron molybdate salt)을 형성한다.
이는 보통 단량체가 방출돼 손상된 부위에 코팅을 재형성하는 기존 방식과는 매우 다르다. 관계자들은 이 중합체가 매우 얇기 때문에 상용화될 경우 큰 변화를 가져올 것으로 보고 있다.
앞의 경우는 콘크리트, 강철과 같은 무기물을 치료하는 방식이지만, IT 기술을 통해 생물을 치료하는 방식도 등장하고 있다. 미국 정보기술혁신재단(ITIF)에 따르면 미 질병통제예방센터(CDC)는 식품 매개 질병을 감지하기 위해 올초 ‘펄스넷(PulsNet)'을 개발했다.
지역 의료기관, 연방기관 등에서 감염된 식품 등 매개물을 CDC로 보내면 그곳에서는 박테리아의 DNA를 만들기 위해 펄스장겔전기영동(PFGE)를 활용한다. 그리고 그곳으로부터 나온 연구결과를 CDC 데이터베이스에 PFGE 패턴을 업로드하는 방식이다.
불과 수 개월 사이 이 펄스넷은 살모넬라균의 최근 발생추이를 알아내는데 중요한 역할을 했다. 지난 5월 CDC는 펄스텟을 통해 일련의 구체적인 살모넬라균 발생 사실을 인지했다. 그리고 이 살모넬라균이 건강해 보이는 닭 난소에 감염되고, 껍질이 형성되기 전 달걀에 감염된다는 사실을 발견했다.
이 사실을 확인한 FDA(미 식품의약국)는 2010년 기준 5만 개 이상의 달걀을 생산하는 기업에 대해 새로운 위생기준을 설정했다. FDA는 이 기준이 살모넬라균 발생을 60% 이상 줄일 수 있을 것으로 보고 있다. | 
저작권자 2010.09.13 ⓒ ScienceTimes
