극지방 건축자재로 쓸 ‘슈퍼 얼음’ 개발…일반 얼음보다 10배 강한 바이오파이크리트

이스라엘 예루살렘 히브리대학교 연구진이 일반 얼음보다 약 10배 강하고, 파손되기 전까지 70배 더 많은 에너지를 흡수하는 소재를 개발했다. ‘바이오파이크리트(BioPykrete)’라 이름 붙인 이른바 슈퍼 얼음은 갑자기 산산조각 나는 대신 점진적으로 변형되도록 설계됐다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘콜로이드 및 서피스 B: 바이오인터페이스’에 실렸다.

강화의 핵심은 얼음에 식물성 재료와 단백질을 결합하는 방식이다. 연구진은 크고 불규칙한 목재 펄프 섬유 대신 셀룰로오스 나노결정을 넣었다. 식물의 주요 구조 물질인 셀룰로오스가 미세 강화재로 작용해 균열이 번지는 것을 막는다.

여기에 ‘CBM3a-AFPIII’라는 특수 단백질이 접착제처럼 작용해 나노결정과 얼음을 결합한다. 연구를 이끈 생화학자 이도 브라스라브스키는 섬유를 섞는 데 그치지 않고 분자 수준에서 물질의 결합을 제어해 강도와 파쇄 방식까지 바꾸려 했다고 설명했다.

연구진이 염두에 둔 곳은 북극·남극처럼 춥고 외딴 지역의 건설 현장이다. 기존 자재와 공법을 적용하기 어려운 환경에서 활용할 수 있다는 구상이다. 콘크리트나 철강 대신 얼음과 식물성 셀룰로오스를 주재료로 삼는 만큼 탄소 발자국이 낮고 생분해되는 건축 자재가 될 가능성도 제시됐다.

연구진은 건설 산업이 큰 탄소 배출과 자원 고갈을 일으킨다는 점을 기술 개발의 배경으로 들었다.

다만 현재 연구는 소규모 개념 증명 단계다. 실제 적용에 앞서 여러 환경 조건에 장기간 노출했을 때의 내구성을 검증해야 한다. 연구진은 바이오파이크리트 안에서 균열이 이동하는 경로를 분석해 강화 원리가 실제로 작동하는지도 확인할 계획이다.

재료 조합과 공정을 미세 조정하면 얼음의 성능을 더 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.