이산화탄소를 먹는 콘크리트가 있다? 차세대 친환경 기술 '나노버블'

빠르게 녹는 남극의 빙하로 해수면이 상승하고 있다는 소식 들어보셨나요? 지구온난화의 영향으로 남극 빙하가 빠르게 녹아 여름에는 빙하가 없는 '푸른 극지방' 현상이 빠르면 2035년에 발생할 수 있다고 합니다. 이와 같이 환경오염으로 인한 피해를 막기 위해 많은 사람들이 해결책을 연구하고 있으며 '이산화탄소를 흡수하여 환경오염을 막는 나노버블 콘크리트' 는 그중 하나라고 할 수 있습니다.

 

그렇다면 이산화탄소는 무엇이길래 지구온난화의 주요 원인이라고 부를까요? 

 

이산화탄소는 지구 대기 중에 존재하는 미량 개체로 지표면에서 방출되는 적외선 영역대의 복사에너지를 흡수하는 온실가스입니다.

이산화탄소는 육상 및 해양 표층에서 생물권의 탄소 흡수에 중요한 자원으로 지구에 도움이 되기도 하는데요. 현재 문제가 되고 있는 것은 일정 수준의 이상의 대량의 이산화탄소가 발생되어 문제인 것입니다. 고농도의 이산화탄소를 흡입하게 되면 순환계에 이상을 일으켜 혼수 상태에 이르거나 사망하는 등 심각한 건강 문제도 생길 수 있다고 합니다. 

 

콘크리트가 환경오염을 막는다고 하면 의문을 표하는 사람이 많을텐데요.

나노버블 콘크리트는 보통의 콘크리트와 달리 이산화탄소를 흡수하는 나노버블로 만들어졌기 때문입니다.

이러한 나노버블 콘크리트는 아래 순서로 제작되는데요.

 

1. 나노버블수로 이산화탄소를 포집

2. 이산화탄소를 고농도로 저장할 수 있는 나노버블수를 물 대신에 활용하여 콘크리트 제작

3. 나노버블 콘크리트로 건축

* 나노버블수 = 다량의 나노버블이 존재하는 물에 이산화탄소가 고농도로 용해된 물

 

나노버블 콘크리트로 만들어진 건물은 이산화탄소를 효과적으로 흡수 및 저장할 뿐만 아니라, 콘크리트의 압축강도를 향상할 수 있어 환경보호와 내구성이란 두 마리 토끼를 잡을 수 있습니다.

 

이산화탄소를 포집하는 나노버블에 대해 좀더 자세히 살펴볼까요? 

 

나노버블은 육안으로 확인이 불가능한 나노미터 단위 크기의 기포로 일반적인 기포와 특성이 달라 기체의 효율적인 공급과 기체 용해도를 극대화할 수 있는데요. 먼지, 오일, 중금속과 같은 초미세 입자를 세척하거나 제거하는 것이 가능하므로 다양한 분야에 활용할 수 있습니다.

 

그렇다면 나노버블은 어떤 원리로 이산화탄소를 포집할까요? 여기에는 표면적 효과와 물리화학적 반응이라는 매커니즘이 숨어있습니다. 

 

- 표면적 효과

상대적으로 표면적이 큰 나노버블 표면에 이산화탄소 분자가 더욱 쉽게 접근 및 흡착되어 이산화탄소와의 상호작용 촉진

- 물리화학적 반응

물속에서 안정적인 나노버블 특성을 이용, 나노버블이 포함된 용액에서 화학적 반응을 통해 이산화탄소가 다른 유용한 화합물로 변환

 

위와 같은 두 가지 매커니즘을 통해 나노버블은 이산화탄소를 흡수하여 긍정적인 효과를 발휘하는데요.

강력한 내구성을 지닌 콘크리트뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용이 가능합니다.

 

- 수질 개선

나노버블을 이용하여 물속의 오염 물질 제거 및 수질 향상

- 농업

물의 산소 농도를 높이는 나노버블로 식물의 뿌리 발달 촉진, 이를 활용한 수경재배 시스템

- 의료

특정 세포나 조직에 약물을 효과적으로 전달하는 약물 전달 시스템에 활용

- 화장품

피부에 흡수가 잘 되는 제품을 개발하여 화장품의 효능 개선

- 에너지

나노버블을 통해 반응 효율성을 높여 연료 전지 및 배터리의 성능 향상

 

나노버블 콘크리트의 핵심 기술인 탄소 포집 및 저장(CCS)기술은 다양한 분야에서 지속적인 연구/개발이 이루어 지고 있는데요. 세계적으로 가속화되는 지구온난화로 무척 덥고 긴 여름이 지속되고 있으며, 우리나라의 경우 사계절의 경계가 점점 희미해지고 있는상황입니다. 앞으로 나노버블과 같은 더 많은 친환경 기술이 개발되어 지구의 환경이 정상화되기를 기대해봅니다:)