나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Washington State University의 Xianming Shi 교수 연구팀이 습기와 염분으로부터 콘크리트를 보호할 수 있는 나노 기반 밀봉제(sealer)를 개발

● 미국 내에서 고속도로와 같은 주요 기반 시설은 대부분 1950~1970년대에 건설되었으며 추운 환경에서 수십 년 동안 반복된 동결-해동 과정과 제빙제 사용으로 기반 시설의 내구성이 악화됨.

● 현재 사용되는 국소 밀봉제는 염수로부터 콘크리트를 보호하는 기능을 제공하지만 수분의 침투를 완전하게 차단하지 못하는 한계점 노출

● 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 실리콘 기반 밀봉제에 두 가지 나노물질인 산화 그래핀과 몬모릴로나이트 나노클레이를 첨가

● 해당 나노물질은 콘크리트의 미세구조를 촘촘하게 만들어 액체가 침투하는 것을 어렵게 만들었으며, 수증기와 같은 기체의 침입에 대한 장벽을 형성

● 수성 기반의 밀봉제는 친환경적이고, 작업 시에도 안전하지만, 밀봉제의 성능을 악화시키는 단점을 보유하고 있었으나 연구팀은 나노물질을 사용하여 성능 저하를 완화시킴.

● 연구팀은 나노물질 기반 밀봉제가 일상적인 마모 현상으로부터 콘크리트를 보호하는 데 어떻게 도움을 줄 수 있는지에 대해 조사를 하고 있으며, 향후 2년 안에 파일럿 규모의 시연을 수행할 계획

※ 용어설명

- 밀봉제(sealer): 다공질이며 도료를 흡수하는 유형의 피도면의 구멍을 메우기 위해 사용하는 도료

- 산화 그래핀(Graphene oxide): 흑연에 황산과 같은 강산을 넣고 반응시키면 그래핀이 산화되면서 산소로 치환되고, 산화 그래핀이 된다. 표면에 친수성 작용기 (-OH, -COOH)를 지니고 있어 물에 잘 녹는 성질을 보유

- 나노클레이(nanoclay): 층상 규산염 광물의 나노입자로 시멘트의 소량 치환을 통하여 콘크리트 내구성 향상을 기대

※ Journal of Materials in Civil Engineering 게재(2022.01.18.), “Effects of Nanomaterials on Engineering Performance of a Potassium Methyl Siliconate–Based Sealer for Cementitious Composite”