살아있는 시멘트 나왔다…"에너지 저장해 공급"

덴마크 연구진, 시멘트에 박테리아 주입…"에너지 저장형 슈퍼 커패시터로 전환"

영양분을 공급받게 되면 성능을 회복할 수 있는 살아 있는 시멘트가 곧 나올 수도 있을 전망이다. 

덴마크 오르후스 대학 연구진이 시멘트에 박테리아를 삽입해 에너지를 저장할 수 있는 새로운 소재로 변신시켰다고 과학 전문매체 인터레스팅엔지니어링이 10일(현지시간) 보도했다. 해당 연구 결과는 국제학술지 ‘셀 리포츠 물질과학(Cell Reports Physical Science)’에 실렸다.

이번에 개발된 소재는 단순히 에너지를 저장할 뿐 아니라 영양분을 공급 받으면 성능을 스스로 회복할 수 있는 특징을 지닌다.

덴마크 연구진이 시멘트에 박테리아를 주입해 에너지를 저장하는 소재로 변신시켰다. (사진=클립아트코리아)

오르후스 대학 치 뤄(Qi Luo) 수석 연구원은 “우리는 구조와 기능을 결합해 무게를 지탱하면서 동시에 에너지를 저장할 수 있는 소재를 개발했다”며, “영양분을 공급하면 성능까지 회복할 수 있다”고 설명했다.

연구진은 생명력이 없는 것으로 여겨졌던 시멘트에 박테리아 ‘쉬와넬나 오나이덴시스(Shewanella oneidensis)’를 첨가했다. 이 미생물은 세포 밖으로 전하를 발생시키는 특성이 있어 시멘트 내부에서 전하 운반 네트워크를 형성하고, 이를 통해 에너지를 저장하고 방출시킬 수 있다.

초기 실험 결과, 이 방식은 기존 시멘트 기반 에너지 저장 시스템보다 훨씬 뛰어난 성능을 보였다. 더 놀라운 점은 미생물이 죽은 뒤에도 기능을 유지하고, 영양분을 공급하면 다시 살아날 수 있다는 점이다. 이는 건축 자재가 단순히 구조적 역할을 넘어 향후 에너지 시스템에서 적극적인 역할을 할 수 있음을 시사한다.

회복 가능한 전력 시스템

연구진은 미생물 활동이 영양분이 고갈되면 약해지는 문제를 해결하기 위해 시멘트 내부에 단백질, 비타민, 소금 등 영양소 용액을 공급할 수 있는 미세유체 시스템을 설계했다. 이를 통해 원래 에너지 용량의 최대 80%까지 회복시킬 수 있었다. 이 방식은 배터리를 교체하거나 수리하지 않고도 장기간 기능을 유지할 수 있게 해준다.

출처=셀 리포츠 물질과학

또 연구진은 극한 조건에서도 실험을 진행했다. 시멘트는 영하와 고온 모두에서 전력을 저장하고 방출할 수 있었으며, 블록 6개의 연결했을 때 LED 전구를 켤 수 있는 전력을 생산했다.

뤄 연구원은 "이것은 단순한 실험실 테스트에 그치지 않는다"라며, "향후 실제 건물의 벽, 기초,  교량 등에 이 기술을 적용해 태양광 패널과 같은 재생 에너지원을 지역 에너지 저장 장치로 활용할 수 있기를 기대한다"고 밝혔다.

그는 “아직은 작은 성능이지만 큰 의미가 있다”며, “이 소재로 만든 방 하나는 약 10kWh의 에너지를 저장할 수 있는데, 이는 일반 기업 서버에 하루 동안 가동할 수 있는 전력”이라고 설명했다.