시멘트를 더 강하게 만들고 온실가스 배출을 줄이는 방법 찾기

전문가들은 물질의 분자 구조를 분석한 후, 물질의 품질을 바꾸고 대기 중으로 배출되는 온실 가스의 양을 줄이는 데 도움이 되는 새로운 공식을 도출할 수 있습니다.

건설 분야에서 가장 흔한 재료는 콘크리트인데, 콘크리트는 대기 중으로 배출되는 온실 가스의 10분의 1을 생성하여 지구 온난화의 주요 원인 중 하나입니다.

전문가들이 실시한 최근 연구에 따르면 과학자들은 온실 가스 배출량을 크게(약 절반 정도) 줄일 수 있는 새로운 기술을 개발할 수 있었습니다.

또한, 전문가들은 콘크리트 구조에 대한 복잡한 분자 분석을 수행한 결과, 콘크리트의 내구성과 손상 저항성을 향상시킬 수 있다는 결론을 내렸습니다. 콘크리트는 모래, 물, 시멘트로 만들어지며, 시멘트 생산에는 두 가지 재료가 혼합되어 사용됩니다. 하나는 칼슘(보통 석회석)이 강화된 것이고, 다른 하나는 규소(보통 점토)가 강화된 것입니다. 이 혼합물을 1500°C로 가열하면 클링커라고 하는 고체 덩어리가 생성됩니다. 대기 중으로 배출되는 온실가스의 대부분은 건축 자재 생산(가열, 탈탄소화) 과정에서 발생합니다.

과학자들은 구조를 분석한 결과, 재료 내 칼슘 양을 줄이면 배출량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 재료를 더 강하게 만들 수 있다는 결론에 도달했습니다.

시멘트는 지구상에서 널리 사용되고 있으며, 연구 결과에 따르면 강철보다 세 배나 더 많이 사용됩니다. 일반 시멘트에서 칼슘과 규소의 비율은 약 1:1에서 2:1까지 변동할 수 있으며, 일반적으로 1.7:1입니다. 그러나 분자 구조 비율이 다른 재료를 자세히 비교한 연구는 이전에는 없었습니다. 연구 저자가 언급했듯이, 그와 그의 팀은 모든 화학 조성을 포함하는 데이터베이스를 구축했고, 현재 사용되는 최적의 비율은 1.5:1임을 확인할 수 있었습니다.

전문가의 설명에 따르면, 비율을 변경하면 재료의 분자 구조가 개선되기 시작합니다(단단하게 정렬된 결정 구조에서 무질서한 유리 구조로). 또한, 전문가들은 칼슘 1.5:규소 1 비율로 혼합하면 혼합물의 강도가 두 배로 높아지고 손상에 대한 저항력도 향상된다는 것을 발견했습니다.

전문가들이 내린 모든 결론은 수많은 실험을 통해 확인되었습니다.

시멘트 생산 과정에서 최대 10%의 온실가스가 대기 중으로 배출되는데, 전문가들은 시멘트의 칼슘 함량을 줄이면 대기 중 이산화탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다고 말합니다. 과학자들은 칼슘 함량을 줄인 시멘트를 생산하면 이산화탄소 배출량을 60%까지 줄일 수 있다고 주장합니다.

이번 연구는 매사추세츠 공과대학과 국립과학연구센터(CNRS)의 전문가들이 5년간 공동으로 진행한 연구의 마무리이며, 롤랜드 펠렝이 이 과학 프로젝트의 책임자로 참여했습니다.

전문가들은 높은 강도와 다양한 기계적 손상에 대한 저항성 덕분에 시멘트 생산을 위한 새로운 공식이 파이프의 누출과 파손을 방지하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

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