이원영 기자
영국 스완지 대학과 킹스 칼리지 런던 연구팀이 바이오매스와 구글 클라우드 AI를 활용해 자기 치유 아스팔트를 개발했다고 발표했다. 이 연구는 영국에서 매년 1억 4,350만 파운드 비용이 발생하는 도로 함몰 문제를 해결하는 걸 목표로 하고 있다.
이번 연구는 도로 인프라의 지속 가능성과 내구성을 획기적으로 향상시키는 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 재료과학, 화학, 컴퓨터과학 전문가가 협력해 자연의 자기 치유 메커니즘을 모방한 새로운 아스팔트 기술을 개발하는 데 성공했다.
보통 아스팔트에는 비투멘(bitumen)이라는 점착성 검은색 물질이 포함되어 있다. 하지만 시간이 지나면서 이 비투멘이 산화되어 경화되면서 균열이 발생하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 머리카락보다 작은 크기 캡슐을 아스팔트에 삽입했다. 이 캡슐은 식물 유래 다공성 물질로 제작됐으며 내부에는 재활용된 유분 기반 복원제가 채워져 있다.
자기 치유 과정은 아스팔트 내부에서 균열이 발생하면서 시작된다. 균열이 생길 때 물리적 압력으로 인해 캡슐이 파열된다. 파열된 캡슐에서 내부의 복원제가 방출된다. 복원제가 경화된 비투멘과 화학 반응을 일으켜 비투멘의 유연성을 회복시킨다. 비투멘이 다시 부드러워지면서 균열이 자연스럽게 메워진다.
연구팀에 따르면 이 모든 과정이 1시간 이내에 완료되며 아스팔트의 구조적 완전성이 회복된다. 이 과정은 인간 개입 없이 자동으로 진행되며 사용된 재료가 생물 유래 및 재활용 자원이기 때문에 환경 부담도 낮다.
연구팀은 구글 클라우드와 협력해 분자 수준에서 복잡한 분석을 수행할 수 있는 데이터 기반 모델을 개발했다. 이 AI 모델은 원자 단위 시뮬레이션을 가속화해 비투멘의 산화 과정, 균열 형성 메커니즘에 대한 이해를 심화했다. 또 기존 계산 모델과 비교해 더 빠르고 비용 효율적인 분석을 가능하게 했다.
연구팀에 따르면 영국에서는 매년 2,000만 톤에 이르는 아스팔트가 생산되며 이는 중요한 탄소 배출원이 되고 있다. 이에 따라 연구팀은 이번 자기 치유 아스팔트 기술 도로 유지·관리 비용 절감, 영국 정부의 2050년 탄소 중립(Net Zero) 목표 달성에 기여할 핵심 기술로 자리 잡을 것으로 기대하고 있다. 또 실용화를 위해 산·학·관 협력이 필수적이라고 강조했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
