우주에서 콘크리트를 만들면 어떻게 될까

지금까지 달을 개발하면 막대한 혜택이 있을 것으로 여겨지고 있지만 인류가 본격적으로 달에 진출하려면 월면 기지가 필수다. 하지만 지구에서 건설 자재를 발사해 달 기지를 만드는 건 비용이 너무 비현실적이다. 이런 이유로 달에 있는 모래로 만든 콘크리트에 대한 관심이 모아진다.

펜실베이니아주립대학과 미 항공우주국 나사(NASA) 공동 연구팀은 국제우주정거장 ISS에서 소량 재료로 콘크리트를 다져보는 실험을 실시했다. 목적은 달 모래로 만든 콘크리트로 달 기지를 짓기 위한 지식을 얻으려는 것.

콘크리트는 익숙한 재료지만 콘크리트가 굳어 강도를 높이는 과정은 실제로는 아직 완전히 해명된 건 아니라고 한다. 이런 콘크리트를 달에서 만들려면 먼저 콘크리트가 굳는 구조와 미세 중력 하에서의 콘크리트가 어떤 행동을 하는지 이해할 필요가 있다. 지구상에서 콘크리트를 만들 때에는 콘크리트 재료인 시멘트가 물과 반응해 규산칼슘 수화물, 수산화칼슘이 결정을 형성하기 시작한다. 성장한 결정의 미세구조가 서로 맞물려 입자끼리나 자갈 등을 결합시켜 걸죽한 물질로 견고한 재질이 되는 것이다.

그렇다면 미소 중력 하에선 어떻게 될까. 연구팀은 시멘트의 주성분인 규산칼슘과 소석회, 증류수 등을 국제우주정거장으로 옮겼다. 이어 밀폐된 가방에서 재료를 혼합해 42일간에 걸쳐 고화시켰다. 그 결과 우주에서 굳어진 콘크리트는 지상에서 만든 콘크리트와는 다른 구조를 갖게 됐다고 한다. 현미경 사진 2개 중 위는 우주에서 만든 콘크리트이며 아래는 지상에서 만든 것이다.

연구팀은 우주에서 만든 콘크리트는 지상에서 만든 것보다 재질이 고르게 섞여 있다면서 이는 콘크리트 강도를 높이는 성질이라고 밝혔다. 또 다공질 구조도 있어 이는 콘크리트를 약하게 만드는 성질이라고 밝혔다. 강도를 높이는 요소와 약화시키는 요소 모두 볼 수 있다는 지적이다. 실제로 두 콘크리트 중 강도가 어떤 게 높은지는 시험 중이라고 한다.

연구팀은 달의 모래 등은 상당히 미세한 입자여서 기포 발생을 억제해 콘크리트를 탱탱하게 해줄 수 있다면서 달에선 지상보다 견고한 콘크리트를 만들 수 있다는 견해를 보이기도 했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.