안녕하세요, 독자 여러분. 오늘은 도로의 혁신을 가져올지도 모를 흥미로운 기술을 소개해드리려 합니다.

몇 년 전, 하버드와 MIT, 그리고 스위스 연구소의 전문가들은 로마인들이 사용한 콘크리트에 자체 회복 능력이 있음을 발견했습니다. 이는 일부 고대 구조물이 2천 년 가까이 무너지지 않고 견딜 수 있었던 이유로, 이러한 성질을 활용해 현대의 구멍 문제를 해결하려는 움직임이 확대되고 있습니다. 구글의 전문가들과 협력하여 과학자들과 연구원들이 이러한 기술의 비밀을 풀기 위해 함께 연구하고 있습니다.

도로의 골칫거리, 구멍

구멍은 경제적으로도 크나큰 문제를 야기합니다. 예를 들어, 영국은 매년 구멍을 수리하는 데 1억 파운드를 지출하고 있습니다. 이 문제는 타이어와 바퀴 정렬, 서스펜션 뿐만 아니라 차량의 배기 시스템에도 해로운 영향을 끼쳐 도로 안전에 위협이 됩니다. 그렇다면, 스스로 치유하는 도로가 있다면 어떨까요?

AI와 협력한 혁신적 기술

킹스 칼리지 런던과 스완지 대학교의 전문가들은 AI 기술을 활용해 시간이 지남에 따라 스스로 균열을 수리할 수 있는 새로운 아스팔트 재질을 개발했습니다. 이 기술은 자가 치유 동식물 조직에 영감을 받아 개발되었습니다. 아스팔트는 시간이 지남에 따라 점점 취약해지는 ‘비투멘’이라는 접착제의 노화로 인해 균열이 발생합니다. 특히 온도 변화와 습기 침투 때문에 이러한 현상이 더욱 심화됩니다.

구글 AI의 문제 해결 방법

구글의 팀은 약물 개발에서 사용되는 AI의 기초 기술을 활용해 가상의 분자를 생성하고, 이 분자가 아스팔트의 비투멘과 화학적으로 상호작용하는 방식을 연구했습니다. 연구에 따르면, 이러한 방법을 통해 아스팔트에 생긴 균열을 되돌리고 스스로 치유되는 길을 열고자 했습니다. 이 혁신의 핵심은 작은 포자들입니다.

포자는 식물 성분과 재활용 오일로 만들어졌으며, 인간의 머리카락보다 얇습니다. 아스팔트가 균열되기 시작하면 오일이 방출되어 균열을 메웁니다. 연구에 따르면, 팀이 생성한 특수하이브리드 재질은 약 50분 만에 미세 균열을 치유할 수 있습니다.

연구에서 활용된 오일 혼합물은 해바라기에서 추출되어 극단적으로 견고한 식물 포자와 꽃가루 입자를 형성하는 자연 발생 고분자와 혼합되었습니다. 이로 인해 복잡한 유기 유체 모델을 생성할 수 있는 데이터 중심의 프레임워크가 개발되었고, 프로세스의 정확도를 높이며 신제품의 개발을 가속화할 수 있었습니다.

포자가 아스팔트의 자기 치유를 유도하는 방법

포자는 도로와 포장에서 사용되는 아스팔트 물질에 끈적이는 초능력을 부여해 균열을 시간이 지나면 치유될 수 있도록 합니다. 높은 온도와 산소 노출로 인해 아스팔트의 가벼운 화학 성분이 기화되면서 비투멘이 점점 깨끗한 성질을 잃게 됩니다. 그러면서 점점 더 무거워지는 성분들이 군집을 이루어 비투멘의 유동성을 감소시킵니다.

이때 포자나 ‘알지네이트’가 등장합니다. 저점도의 오일로 채워진 이 작은 캡슐은 아스팔트와 혼합될 때 모양을 유지하면서 비투멘 재질에 다시 탄력성과 점성을 부여합니다. 시간이 지남에 따라 균열이 생기거나 차량의 무게로 인해 표면이 압력을 받을 때 이 캡슐벽이 파열되면서 바이오 기반 물질이 방출됩니다.

오일은 균열 내부에 퍼져 비투멘을 점차 부드럽게 만들고, 스스로 조밀한 액체처럼 흐르면서 균열을 천천히 메웁니다. 칠레 정부의 국가 연구 개발 기관(ANID)에서 자금을 지원받아 수행된 다른 연구에서도 유사한 결과가 나타났으며, 이러한 ‘캡슐화된 회춘제’의 자체 치유 이점이 밝혀졌습니다. 추가 연구는 지속 가능한 재료를 사용하여 자체 치유 콘크리트를 개발하는 방향으로 나아가고 있습니다.

이 혁신적인 기술은 결국 AI를 사용해 구멍을 탐지하는 것보다 더 나은 접근법으로 평가받고 있습니다.

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