우주 콘크리트 "피 땀 눈물"(Blood, sweat and tears)

영국 멘체스터대학교에서 혈액과 소변을 화성 토양에 섞었더니 콘크리트 강도가 증가했다는 논문을 "Blood, sweat and tears"라는 제목으로 발표했다.

멘체스터대학의 나이젤 스크러턴 교수는 이 논문을 국제 학술지인 머터리얼 투데이 바이오에서 발표했다.

그래픽 요약 출처: 'Blood, sweat and tears', Aled D. Roberts

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1. 우주 콘크리트는 무엇인가?

정확히는 혈액의 알부민 단백질을 추출하여 화성 토양을 모방한 흙과 섞고 건조시킨 콘크리트이다.

알부민은 혈관과 조직 사이의 삼투압 유지를 위해 혈관에 체액을 머물게 하는 역할을 한다.

이러한 알부민과 땀에서 나오는 요소를 화성 토양을 섞었더니 강도가 최대 25MPa인 콘크리트가 된다. 지구의 콘크리트가 20~32MPa인 것을 감안하면 충분히 건축 재료로 사용할 수 있을 정도의 강도이다.

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2. 만든 이유는?

화성에 건축물을 짓는다고 가정을 할 때 필요한 건축 자재들을 지구에서 다 가져갈 수 없다.

NASA에서는 우주에 1kg인 물체를 국제우주정거장에 보내는 데 약 5,000만원이 든다고 2012년에 밝혔다.

따라서 무거운 건축 자재를 가지고 가는 것보다 화성 내에서 방법을 찾아야 한다.

지속가능한 우주탐사를 위해서는 화성의 토양으로 기지를 만들어야 넓은 지역을 탐사할 수 있다.

멘체스터 대학의 연구진은 우주인의 혈액과 땀, 눈물에서 이 방법을 찾은 것이다.

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3. 만드는 방법

3g 동결건조된 알부민을 40°C에서 7g 순수물에 녹인다. 단백질 성분이므로 변질될 가능성이 있어 온도는 60°C 넘지 않도록 조심하고 4°C에서 보관한다. 인조화성토양 4g을 주사기에 넣고 알부민 용액을 표토 분말에 기공 주입시키면 된다.

논문에 따르면 알부민 하나로는 콘크리트와 같은 강도를 만들기 힘들다.

혈액에서 뽑은 알부민에 소변과 땀, 눈물에 포함된 요소 성분을 더하여 만들었더니 압축 강도가 40MPa까지 증가했다고 밝혔다. 앞에서 말한 지구의 콘크리트 강도보다 강력한 수치다.

또한 알부민과 요소, 인조 화성 토양을 섞고 3D 프린터로 층층이 뿌려 안정적인 구조물을 만드는 실험에도 성공했다.

이는 화성에서도 충분히 생산가능하다는 말이 된다.

만드는 방법 출처: 'Blood, sweat and tears', Aled D. Roberts

a: 완성본 b: 압축 실험 c: 압축 실험 후 모습 출처: 'Blood, sweat and tears', Aled D. Roberts

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4. 기지를 지을 수 있을만큼 생산이 가능할까?

논문에서는 우주인 6명이 2년간 화성에 머물 경우 정기적인 헌혈을 하면 우주 콘크리트 500kg 만들 수 있다고 예상했다.

일반적으로 혈소판이 포함된 헌혈은 연간 최대 24회, 전혈은 최대 5회 할 수 있고, 헌혈은 2주마다 전혈은 8주마다 할 수 있다. 하지만 우주에서도 이와 같은 헌혈 주기가 가능할 지 모른다. 그래서 연구진은 혈액에서 알부민만 뽑아내고 나머지는 몸에 다시 넣는 방식으로 매주 1.2리터씩 두번 혈장을 제공할 수 있다고 밝혔다.

적십자 측에서 밝힌 2017년 데이터에 따르면 혈장 1리터로 추출가능한 알부민 최종원액은 약 0.157리터다.

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5. 현실성이 있을까?

글을 쓰면서도 드는 생각은 사람의 체액을 과연 건축 재료로 쓸 수 있을까? 생각이 든다.

싱가포르 기술디자인대의 하비에르 고메즈 페르난데즈 교수는 뉴사이언티스트 과학전문지 인터뷰에서 "혈액은 부산물이 아니라 생명의 주요 성분"이라고 말했다. 이에 연구진들도 중력이 지구의 38%인 화성에서 지속적인 헌혈이 몸에 어떤 영향을 주는 지는 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.