살아있는 건축물: 더 깨끗한 도시를 위한 박테리아 콘크리트

취리히 연방공대(ETH Zurich) 연구진은 남세균을 담은 3D 프린팅용 살아 있는 재료를 개발했다. Nature Communications에 발표한 연구의 대상은 일반 구조용 콘크리트에 세균을 섞은 재료가 아니라 수분을 포함한 고분자 하이드로젤이다. 실험실 시험과 건축 전시가 이뤄졌지만 건물의 하중을 지탱하는 구조재로 적합하다는 증거는 아직 없다.

두 가지 탄소 저장 방식

남세균은 햇빛으로 광합성을 하며 탄소를 생체량에 저장한다. 또한 녹지 않는 탄산염 광물의 형성을 촉진한다. 광물은 생체량보다 탄소를 더 안정적으로 보관할 수 있고 하이드로젤을 단단하게 만든다. 생체량과 광물을 함께 이용하는 것이 연구의 핵심이다.

어떻게 만들었나?

연구진은 Synechococcus PCC 7002를 Pluronic F-127 기반의 프린팅 가능한 하이드로젤에 넣었다. 출력한 구조에는 빛과 영양분이 세포까지 도달해야 하며, 젤은 빛을 이용해 안정화했다. 탄산염 형성에 필요한 이온이 들어 있는 모의 해수 용액에서 시험했다. 따라서 물과 빛, 유지 관리 없이 어느 환경에서나 작동한다고 볼 수 없다.

측정한 결과

논문에 따르면 30일 동안 하이드로젤 1그램당 CO₂ 2.2 ± 0.9밀리그램, 400일 동안 26 ± 7밀리그램을 저장했다. 시험 환경에서 세균은 1년 넘게 활성을 유지했다. 이는 재료 수준의 실험실 측정값이며 건물 전체가 순배출량이 음수라는 증거는 아니다.

베네치아 건축 비엔날레에서는 출력한 부품으로 나무줄기 모양의 구조물 두 개를 선보였다. ETH Zurich에 따르면 적절한 조건에서 각 구조물이 연간 최대 18킬로그램의 CO₂를 저장할 잠재력이 있다. 이는 사용 중인 건물에서 장기간 실측한 수치가 아닌 예상 능력이다. 전시 설치물에는 매일 감시와 관리가 필요했다.

가능성과 한계

이 살아 있는 하이드로젤은 미래에 건물 표면이나 다른 탄소 저장 방식의 보완재가 될 수 있다. 널리 사용하려면 내구성, 유지 관리, 물 사용량, 구조 안전성, 전체 수명주기 배출량을 검증해야 한다. 연구는 이 재료가 구조용 콘크리트를 대체하거나 도시의 모든 탄소 문제를 해결한다고 보여 주지 않는다.

블룸에너지는 에너지 기업이지만 이 ETH 재료의 개발사로 제시되지 않았다. 연구 결과만으로 회사 매출이나 주가를 예측할 수 없다.

정리

3D 프린팅한 남세균 하이드로젤은 시험에서 탄소를 생체량과 광물에 저장하고 1년 이상 활성을 유지했다. 실제 건축물에 적용하는 작업은 여전히 연구와 시연 단계다.