건물 온도를 시원하게 지켜줄 신기한 '초냉각 시멘트' 개발

건물 온도를 시원하게 지켜줄 신기한 '초냉각 시멘트'가 개발되었어요!

 

안녕하세요! 요즘 날씨가 점점 더워지고 도시 열섬 현상도 심해져서 걱정이 많으실 텐데요. 이런 고민을 덜어줄 아주 흥미로운 기술 소식이 있어서 공유해 드릴까 해요. 바로 햇빛을 차단하고 건물을 시원하게 만들어주는 '초냉각 시멘트' 개발 소식입니다.

 

초냉각 시멘트, 어떤 기술인가요?

초냉각 시멘트란, 한마디로 '태양 에너지를 흡수하지 않고 반사시키는 특별한 시멘트'라고 할 수 있어요. 보통 시멘트나 콘크리트는 햇빛을 흡수해서 열을 축적하는데, 이 시멘트는 거울처럼 햇빛을 다시 우주로 돌려보내서 건물 온도를 낮춰주는 기능을 한답니다. 중국 동남대학교 연구진이 이 초냉각 시멘트를 개발했다고 해요.

 

햇빛을 반사하는 원리는 무엇일까요?

그럼 이 시멘트가 어떻게 시원한 온도를 유지할까요? 비밀은 바로 '햇빛 산란'에 있어요. 연구팀은 시멘트의 클링커라는 화학 성분을 조절해서 햇빛이 잘 흩어지게 만들었다고 해요. 이렇게 햇빛이 흡수되지 않고 사방으로 퍼지면서 시멘트 자체가 뜨거워지지 않고 오히려 주변의 열까지 식혀주는 효과를 낸다고 합니다.

 

초냉각 시멘트가 가져올 변화

이 초냉각 시멘트가 상용화되면 정말 많은 이점을 얻을 수 있을 거예요.

건물 내부 온도 하락: 건물 자체가 뜨거워지는 것을 막아주어 실내 온도를 시원하게 유지하는 데 큰 도움을 줄 수 있어요.

냉방 에너지 절약: 에어컨 사용량을 줄일 수 있어서 전기료 부담도 덜고, 에너지 절약에도 기여할 수 있겠죠.

도시 열섬 현상 완화: 도시 전체의 온도를 낮춰주는 효과가 있어서, 뜨거운 도시를 시원하게 만드는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 

잠깐! 시멘트 속 '에트링가이트'는 무엇일까요?

초냉각 시멘트의 원리 외에도 시멘트는 정말 흥미로운 화학 작용을 통해 다양한 성질을 가질 수 있어요. 그중 하나가 바로 '에트링가이트'라는 성분입니다. 에트링가이트는 시멘트가 물과 섞여 굳어지는 과정, 즉 '수화 반응' 중에 생성되는 광물의 한 종류인데요. 시멘트가 빠르게 굳거나(초속경), 반대로 부피가 팽창하도록 만들 때 중요한 역할을 합니다. 

 

에트링가이트 생성을 조절하는 방법

연구자들은 시멘트의 특정 성능을 높이기 위해 이 에트링가이트의 생성 과정을 조절하려고 노력하는데요, 몇 가지 방법이 있습니다.

첨가제 사용: 시멘트 제조 시 '팽창재'와 같은 특정 혼화재료를 추가하면 에트링가이트가 더 많이 생성되면서 시멘트가 굳을 때 팽창하는 효과를 얻을 수 있습니다. 

원료 배합 조절: 시멘트를 만들 때 사용되는 원료인 산화칼슘(CaO), 알루미나(Al₂O₃), 황산염(SO₃)의 비율을 조절하여 에트링가이트의 생성 속도나 양을 바꿀 수 있어요. 이는 시멘트의 굳는 속도나 강도에 영향을 줍니다. 

수화 환경 조절: 시멘트가 물과 만나는 수화 초기에 형성되는 에트링가이트는 시간이 지나면서 다른 형태로 변화하기도 합니다. 이러한 환경을 조절하여 원하는 시멘트의 성질을 만들어낼 수 있습니다.

초냉각 시멘트가 '빛 반사'에 중점을 둔 기술이라면, 에트링가이트 조절은 시멘트의 '경화 특성'이나 '부피 변화'를 조절하는 중요한 기술이랍니다. 시멘트라는 재료가 생각보다 훨씬 다양한 가능성을 가지고 있다는 점, 정말 놀랍죠?

마치며

어떠신가요? 정말 신기하고 반가운 소식이죠? 이렇게 새로운 기술들이 지구를 더욱 건강하게 만들고 우리의 삶을 더 쾌적하게 변화시켜주고 있어요. 이 초냉각 시멘트가 널리 사용되어서 우리 도시들이 조금 더 시원해지기를 기대해 봅니다.

 

디지털 세상과 조금 다른 이야기일 수 있지만 이러한 환경속에서 디지털 기술도 자라나는 것이 아닌가 생각합니다. 앞으로도 디지털을 이용한 새로운 건축 기술이 생겨나길 바래봅니다.

 

본 원고는 SCIENCE ADVANCES에 실린 'Scalable metasurface-enhanced supercool cement' 논문을 참고로 작성하였습니다.