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현대 콘크리트 구조물의 수명은 수십년에 불과하다. 그러나, 고대 로마인들이 지은 구조물들은 2,000년이 지난 현재에도 굳건히 서있다. 최근 엔지니어들은 고대 콘크리트의 자가치유를 돕는 성분을 발견하였으며, 앞으로 새로운 건물을 더 오래 버틸 수 있도록 재현할 수 있는 방법을 발견하였다.

   콘크리트는 세계에서 가장 널리 사용되는 자재이다. 그러나 날씨와 하중 등의 영향우로 작은 균열의 발생할 수 있다. 이들이 누적되면 전체 구조물에 영향을 준다. 치명적인 문제의 발생을 막기 위해, 주기적으로 많은 비용으로 유지보수, 또는 교체를 하여야 한다. 그러나, 고대 로마 건축물은 2천년 이상을 견뎌 왔다. 이 비결을 알아내기 위하여 과학자들은 연구 조직을 만들고, 콘크리트 성분 분석에 나섰다.

재료 중에는 이탈리아 특정 지역 화산재로 만든 포졸란이란 재료가 있다. 이 재료는 석회와 유사한 성분으로 교각과 같은 해양 환경에서 콘크리트를 세월이 지남에 따라 강도를 더욱 높게 한다. 석회 덩어리의 밀리미터 크기 흰색 광물 덩어리가 과거에는 무시 되었으나, 현 연구진들은 이 덩어리에 이유가 있다고 생각하였다.

   연구 수석 저자 Admir Masic은 이 석회덩어리가 단순히 낮은 품질관리로 기인한다고 생각하는 것에 모순을 발견하였다. 로마인들은 수 세기에 걸쳐 최적화된 상세 제조법에 따라 뛰어난 건축자재를 만들어 왔다. 이러한 상황은 콘크리트 품질관리의 문제로 생각하기 어렵다는 것이다.

   연구진은 석회덩어리를 면밀히 조사히기 위해 몇 가지 이미지 및 화학적 매핑 기술을 사용하여, 이 석회 덩어리가 고온에서 생성되는 일종의 탄산칼슘이라는 것을 밝혀 냈다. 이는 고대 로마인이 사용하였을 것 보다 더 큰 형태인 생석회를 직접 첨가하였다는 것을 의미한다. 이 직접 첨가방식의 이점은 두 가지라고 Masic은 밝혔다. 첫째, 전체 콘크리트가 고온으로 가열되면서 새로운 고온 화합물이 생성되는 것이다. 둘째, 고온은 모든 반응을 가속화하여 더욱 빠른 시공을 가능하게 한다는 것이다.  
   
     더우기 가장 중요한 것은 석회덩어리가 콘크리트 자가치유의 기능을 갖고 있다는 것이다. 고온 혼합 공정은 재료의 재료를 쉽게 부서질 수 있도록 하며, 콘크리트의 작은 균열이 생기면 이들 부서진 재료들이 간극으로 이동한다. 물이 이 부위에 들어가면 석회와 반응하여 탄산칼슘으로 균열을 치유한다. 또한 포졸란과 반응하여 콘크리트 경화를 지속시킨다. 따라서 품질관리가 되지 않아서 생긴 부산물이 아니라, 석회덩어리가 존재하는 이유가 있다는 것을 밝혔다. 이 자가치유 과정이 고대 로마 콘크리트 수명의 비결이라는 것이다.

   가설을 확인하기 위해 고대와 현대 콘크리트 고온 혼합 샘플을 만든 후 균열을 생성시켰다. 그리고 장시간 균열로 물을 침투시켰다. 2주 후, 고대 콘크리트 샘플은 균열이 치유되어 누수를 막았다. 그러나 현대 콘크리트는 치유가 되지 않았다.

   이 팀은 고대 공학의 비밀을 발견하였다. 게다가 현대 콘크리트 생산 방식 개선에 도움을 주는 노력을 진행하고 있다. 이 연구진은 이 물질을 상용하 하기 위한 조치들을 취하고 있다.

참고문헌

이 연구은 Science Advance에 실린 내용이다.