New 'super ice' 10 times stronger, bringing it close to the strength of concrete
일반 얼음보다 10배 강한 '슈퍼 얼음'
히브리대학교 연구진이 셀룰로오스 나노결정과 맞춤형 단백질을 얼음에 결합해 BioPykrete를 만들었습니다. 일반 얼음보다 10배 강하고 파괴 전 에너지를 70배 더 흡수하지만, 현재는 소규모 개념 검증 단계입니다.
- 주제
에디터 노트
BioPykrete의 실험 결과와 콘크리트 대체 가능성은 구분해야 합니다. 원문이 제시한 수치는 일반 얼음보다 10배 높은 강도와 파괴 전 에너지 흡수량 70배이며, 이번 연구는 소규모 개념 검증입니다. 장기 내구성이나 실제 건축 성능은 아직 확인되지 않았습니다. 댓글에서 나온 얼음 도로와 의약품 포장 아이디어는 가능한 용도를 상상한 의견이지, 연구에서 시험한 결과는 아닙니다. 특히 얼음 도로 제안은 강도 외에도 현장 조건에서 재료를 만들고 유지하는 문제를 남깁니다. 북극과 남극 건축재라는 목표도 동결 상태를 유지할 수 있는 환경이라는 조건에 기대고 있습니다.
AI 요약
제2차 세계대전 당시 영국 해군은 목재 펄프를 섞은 얼음인 Pykrete로 항공모함을 만드는 방안을 검토했습니다. 얼음을 보강해 콘크리트만큼 강하게 만들려는 구상이었지만, 비용이 늘고 더 나은 대안이 나오면서 계획은 중단됐습니다. 히브리대학교 연구진은 이 아이디어를 바탕으로 식물성 재료와 단백질을 결합한 BioPykrete를 만들었습니다.
얼음과 셀룰로오스를 단백질로 결합
연구진은 목재 펄프의 크고 불규칙한 섬유 대신 셀룰로오스 나노결정을 사용했습니다. 여기에 부동 단백질(AFP)과 탄수화물 결합 모듈(CBM)을 결합한 단백질 CBM3a-AFPIII를 더했습니다. 이 단백질은 셀룰로오스 나노결정과 얼음이 서로 붙도록 돕습니다. 셀룰로오스 나노결정은 얼음 내부에서 균열이 쉽게 퍼지지 않도록 보강재 역할을 합니다.
연구진은 BioPykrete가 일반 얼음보다 10배 강하고, 깨지기 전까지 70배 더 많은 에너지를 흡수한다고 보고했습니다. 얼음이 갑자기 산산이 부서지는 대신 더 많은 에너지를 흡수하며 점차 변형된다는 설명입니다. 연구진은 얼음이 굳는 속도와 냉각 절차를 최적화하고 AFP-CBM 단백질 변형체를 개발하면 강도를 더 높일 수 있다고 논문에 적었습니다.
극한 환경의 건축 재료를 목표로
연구진이 제시한 용도는 북극과 남극처럼 일반적인 건축 공법을 적용하기 어려운 외딴 지역의 구조물입니다. 주재료로 얼음과 식물성 셀룰로오스를 쓰므로 콘크리트나 강철을 쓰지 않는 생분해성 재료가 될 가능성을 제안합니다. 다만 이번 연구는 소규모 개념 검증 실험입니다. 장기간 사용과 조건 변화에 따른 내구성을 확인해야 하며, 균열이 퍼지는 방식과 보강 원리도 추가로 살펴볼 계획입니다. 연구진은 포장재와 건축재 등으로 활용 범위를 넓힐 가능성도 언급했습니다.
Hacker News 반응
- @silverFork — 강도가 세진 건 알겠는데 녹지 않나요? 이걸 어디에 쓰려는 건가요?
- @mkotlikov — 이번 용도는 항공모함이 아니라 북극과 남극처럼 일반적인 건축 공법을 적용하기 어려운 외딴 지역의 건설입니다. 콘크리트나 강철 대신 얼음과 식물성 셀룰로오스를 쓰니 탄소 배출이 적고 생분해되는 건축 재료가 될 수 있습니다.
- @EA-3167 — 기후 변화가 이 기술의 가치 제안을 천천히 쫓아오는 저승사자처럼 느껴집니다.
- @patall — 얼음 도로에 쓸 수 있습니다. 얼음이 얼면 보통 페리 운항을 이어가기 어려워집니다. 차가 다닐 만큼 얼음이 두꺼워질 때까지 기다려야 하죠. 평소보다 얇은 얼음에서도 운전할 수 있게 하는 재료가 있다면 대기 시간을 줄이고 이전에는 적합하지 않았던 곳에도 얼음 도로나 다리를 만들 수 있습니다. 얼음을 다른 곳에서 키워 바지선으로 옮길 수도 있습니다. 지하 터널 공사에도 쓸 수 있습니다. 모래 지반에 콘크리트 구조물을 만들 때 땅을 얼리는 경우가 있는데, 더 강한 얼음으로 보강하면 작업이 쉬워질 수 있습니다. 겨울에 교량을 놓을 때 임시 발판으로 얼음을 쓰는 방법도 있습니다.
- @hn_throwaway_99 — 지금껏 들어본 것 중 가장 룹 골드버그 기계 같은 발상입니다. 틈새 중에서도 가장 좁은 틈새에나 쓰일 것 같네요.
- @gaiagraphia — 기사에서 포장재 활용 가능성을 짧게 다뤘습니다. 냉동 식품 포장에 얼음이 쓸모 있을까요? 생분해되고, 제품이 포장부터 배송까지 계속 냉동 상태였다는 걸 보여줄 수도 있습니다. 쓰레기를 밖에 버리면 정원에 거름을 주게 되는 셈이죠.
- @dublinben — 냉장 상태를 유지해야 하는 의약품 운송에도 이런 무결성 확인 기능이 특히 유용할 수 있습니다. 현재는 얼음팩을 스티로폼 상자에 넣는 수준입니다.
- @IshKebab — 연구자들이 발명품의 실용적 용도를 반드시 내세워야 하는 점이 싫습니다. 이 재료가 어떤 상황에서도 콘크리트를 대체할 것 같지는 않습니다. 그래도 흥미롭긴 합니다.
- @alexpotato — Pykrete가 언급돼서 반갑네요. Pykrete에는 톱밥이 꼭 필요하지 않습니다. 신문지처럼 어떤 재료든 넣으면 콘크리트의 철근처럼 비슷한 보강 효과를 낼 수 있습니다.
- @Turskarama — 섬유가 들어가면 얼음 결정의 약점인 균열이 커지는 문제를 막을 수 있습니다. 섬유가 균열을 가로질러 연결해 균열이 크게 번지지 않게 합니다.
- @orbital-decay — 스케이트 종목마다 필요한 얼음의 성질이 다릅니다. 피겨 스케이팅은 스케이트 날이 더 잘 파고들도록 아이스하키보다 얼음 온도가 1도쯤 높으면 좋습니다. 전용 경기에서는 얼음 상태를 조정합니다.
원문: ScienceAlert / 번역·요약: Trawling