우주에서 시멘트반죽을 버무렸더니

유럽우주국(ESA) 소속 우주비행사 알렉산더 거스트가 우주정거장에서 시멘트혼합 실험을 하고 있다. 나사 제공

달 기지 건설에 쓸 콘크리트 제조 실험
지상의 시멘트반죽보다 구멍 많고 커
강도는 미측정...다양한 중력 조건 실험중

유럽우주국(ESA) 소속 우주비행사 알렉산더 거스트가 우주정거장에서 시멘트혼합 실험을 하고 있다. 나사 제공

우주에서는 극한의 온도와 강력한 우주방사선에 노출된다. 따라서 우주비행사들이 안전하게 달이나 화성에서 활동하기 위해선 이 극한조건에서 자신을 보호해줄 수 있는 장비나 시설이 필요하다. 미국을 비롯한 우주개발국가들이 달 기지 건설을 추진하는 이유가 여기에 있다. 달 기지의 유력한 재료 후보가 콘크리트다. 콘크리트는 시멘트 가루와 물을 섞어서 만든 시멘트반죽에 모래와 자갈을 혼합한 것이다. 오늘날 지구상에서 물에 이어 두번째로 많이 사용하는 재료로 꼽힌다.

콘크리트의 가장 큰 장점은 매우 단단해서 운석이나 우주방사선 등 외부 충격과 영향을 차단해주는 보호 기능이 뛰어나다는 점이다. 또 달이나 화성 현지의 토양, 암석을 재료로 활용할 수 있다는 장점도 있다.

미 항공우주국(나사)는 미국의 한 연구진이 미세중력의 우주 공간에서 시멘트를 버무리는 데 성공했다고 최근 밝혔다.

나사에 따르면 미 펜실베이니아주립대 연구진은 국제우주정거장(ISS)에서 시멘트의 기본 성분인 규산삼칼슘과 물을 혼합해 42일 동안 응고시켰다. 우주 환경에 가장 적합한 제조 방식을 찾아내기 위해 시멘트 분말과 첨가제의 종류, 물의 양, 수화 시간을 바꿔가며 여러개의 혼합물을 만들었다.

우주에서 만든 시멘트 반죽(위)과 지상에서 만든 시멘트 반죽(아래). 우주 시멘트반죽에 구멍이 많이 보인다. 나사 제공

알렉산드라 라들린스카 책임연구원은 "우리는 오랜 기간 콘크리트를 사용해 왔지만 결정 형성 과정의 화학과 구조를 완벽하게 이해하고 있는 것은 아니다"라며 "이번 실험을 통해 우리는 지구와 우주 기반 시스템 간에 약간의 차이가 있다는 것을 알게 됐다"고 말했다.

지상에서 시멘트 가루는 물 분자를 흡수해 단단한 결정 구조를 형성한다. 그런데 미세중력 조건에서는 결정 구조의 모양이 달라진다. 연구진은 우주에선 미세중력으로 인해 시멘트의 다공성이 증가하는, 즉 구멍이 많아지고 더 커지는 현상을 확인했다. 이는 콘크리트의 강도에 영향을 줄 수 있는 요소다. 연구진은 그러나 아직 강도를 측정하지는 않은 상태라고 밝혔다.

현재는 달 표면 모의입자를 포함한 시멘트 샘플들에 대한 구조 평가가 진행중이다. 연구진은 우주정거장에 있는 원심분리기를 이용해 다양한 상태의 중력을 만들어 시멘트 샘플을 제작했다. 라들린스카는 "우리는 달에 있는 재료로 달 기지를 건설할 수 있다는 가설을 확인했다"며 " 다음 단계에선 무중력에서부터 화성 중력 사이에 있는 여러 상태의 중력에 적합한 방식을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다.

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기