KISTI-과학향기 [기사 저장일 : 2026-11-02(19:21:37)] ===================================과학향기========================================= [기사 호수 : 제3069호] [기사 등록일 : 2026-11-02] [기사 제목 : [과학향기 for kids] 똥으로 만든 콘크리트, 더 튼튼하다?] [기사 내용 : 도로, 다리, 아파트처럼 우리 주변의 건물과 구조물은 대부분 콘크리트로 만들어져 있어요. 콘크리트는 모래, 자갈, 물, 그리고 시멘트를 섞어 만드는데요, 시멘트는 석회석이라는 돌을 아주 높은 온도로 가열해서 만드는 건축 재료예요. 그런데 시멘트를 만들 때 이산화탄소가 엄청나게 배출돼요. 전 세계 이산화탄소 배출량의 5~8%가 여기서 나올 정도죠. 그래서 과학자들은 시멘트를 조금이라도 대신할 친환경 재료를 오랫동안 찾아왔어요. 그런데 최근, 정말 기발한 후보가 등장했답니다. 바로 대변이에요! 사진 1. 전 세계 이산화탄소 배출량의 5~8%가 시멘트를 만드는 과정에서 배출된다. ⓒShutterstock 똥으로 콘크리트를 만든다고? 물론 대변을 그대로 콘크리트에 섞는 건 아니에요. 우리가 화장실에서 누는 대변은 대변 처리 시설에 모이는데요, 여기서 대변을 정화하고 나면 진흙처럼 걸쭉한 찌꺼기가 남아요. 인도 연구팀은 이 대변 찌꺼기를 바짝 말린 뒤, 산소가 차단된 특수 가열로에서 350~450℃의 높은 온도로 2시간 동안 가열했어요. 이렇게 하면 안에 있던 성분들이 날아가고 까만 가루만 남아요. 이 가루를 ‘바이오차’라고 해요. 숯과 비슷하지만 훨씬 더 고운 가루죠. 사진 2. 대변 찌꺼기로 만든 바이오차(a). 이를 체로 걸러 더 고운 가루로 만들었다(b). ⓒScientific Reports 연구팀은 이 바이오차 가루를 시멘트 무게의 5%, 10%, 15%씩 시멘트 대신 넣어 여러 종류의 콘크리트를 만들었어요. 그리고 28일, 56일, 91일이 지났을 때 각각 얼마나 단단해지는지 측정했답니다. 과연 이 ‘대변 콘크리트’의 결과는 어땠을까요? 똥을 조금만 넣으면 오히려 더 강해진다? 바이오차를 10% 넣은 콘크리트는 91일이 지나자 위에서 누르는 힘을 버티는 강도가 일반 콘크리트보다 21% 높아졌어요. 구부러지는 힘을 버티는 강도는 무려 42%나 높아졌답니다. 사진 3. 바이오차를 넣은 콘크리트. 이 콘크리트는 위에서 누르는 힘을 버티는 강도, 구부러지는 힘을 버티는 강도가 일반 콘크리트보다 높았다. ⓒScientific Reports 그렇다면 대변으로 만든 가루가 어떻게 콘크리트를 더 강하게 만드는 걸까요? 비밀은 바이오차의 특이한 구조에 있어요. 바이오차 표면을 전자현미경으로 들여다보면, 아주 작은 구멍이 빽빽하게 뚫려 있는 스펀지 같은 모양이에요. 이 구멍들이 물을 잔뜩 머금었다가 콘크리트가 굳는 동안 서서히 내보내 주는 거예요. 이 덕분에 시멘트 내부에서 화학반응이 더 오랫동안 활발하게 일어나 콘크리트가 점점 더 단단해진답니다. 사진 4. 전자현미경으로 본 바이오차의 모습. 구멍이 많아서 물을 머금었다가 콘크리트가 굳는 동안 서서히 내보내 콘크리트를 더 튼튼하게 만들어 준다. ⓒScientific Reports 또 바이오차에 풍부한 실리카 성분이 시멘트가 굳으면서 생기는 물질과 반응해 콘크리트를 더욱 단단하게 만들어 주는 물질을 추가로 만들어내요. 작은 바이오차 입자들이 콘크리트 내부 빈틈을 꼼꼼히 채워주는 효과도 있어서, 전체적으로 더 촘촘하고 강한 구조가 만들어지는 거랍니다. 단, 바이오차를 15%까지 넣으면 오히려 강도가 떨어졌어요. 너무 많이 넣으면 바이오차 입자끼리 뭉치면서 콘크리트 내부에 빈 공간과 균열이 생겨 오히려 약해지기 때문이에요. 연구팀은 전자현미경으로 이 차이를 직접 눈으로 확인했답니다. 두 가지 환경 문제를 한 번에 해결! 이 연구가 특히 주목받는 이유는 환경 문제 두 가지를 한꺼번에 해결할 수 있기 때문이에요. 시멘트 일부를 대변 바이오차로 대체하면 이산화탄소 배출을 줄일 수 있고, 처리하기 곤란한 분뇨 폐기물도 유용하게 활용할 수 있거든요. 게다가 연구팀은 바이오차를 넣을수록 콘크리트 속 수은, 아연, 망간 같은 유해 중금속의 농도가 크게 줄어드는 것도 확인했어요. 바이오차가 이 물질들을 콘크리트 내부에 단단히 가두는 역할을 하기 때문이에요. 자칫 환경을 오염시킬 수 있는 중금속이 건물 재료 속에 안전하게 갇히는 셈이죠. 물론 이 기술이 실제 건설 현장에서 쓰이려면 혹독한 추위에 얼었다 녹았다를 반복하는 환경이나 바닷가의 짠 환경 등 더 다양한 조건에서 안전성을 확인하는 추가 연구가 필요해요. 그래도 우리가 매일 화장실에서 만들어내는 것이 언젠가 우리가 사는 건물의 재료가 될 수 있다니, 쓸모없다고 여겼던 것이 뜻밖의 보물이 되는 날이 머지않은 것 같네요. ※ 교과서 연계 - 이번 과학향기 에피소드는 어떤 교과 단원과 관련돼 있을까? 3학년 1학기 과학 - 물질의 성질 3학년 2학기 과학 - 물질의 상태 글: 오혜진 동아에스앤씨 기자 / 일러스트: 감쵸 작가 ] [기사 칼럼니스트 : 오혜진] ==================================================================================== Copyright⒞2026 KISTI All right reserved. 모든 저작권은 한국과학기술정보연구원에 있습니다.