조류 기반 아스팔트...영하 온도에 강하고 탄소 배출량도 줄여준다 Algae-based asphalt shrugs off freezing temperatures and reduces carbon output

Algae-based asphalt shrugs off freezing temperatures and reduces carbon output

A new algae-based binder makes asphalt tougher in freezing temperatures while pushing roads toward carbon neutrality.

Winter’s freeze-thaw cycle is brutal on roads, and fixing the damage costs billions every year.

Cracking asphalt, frost heaves, and potholes are more than just annoyances for drivers and pedestrians.

They are persistent safety hazards that strain municipal budgets, especially in colder regions where temperatures swing rapidly below freezing.

조류 기반 아스팔트는 영하의 온도에도 강하고 탄소 배출량을 줄입니다.

새로운 조류 기반 결합제는 아스팔트를 영하의 온도에서도 더욱 견고하게 만들 뿐만 아니라 도로의 탄소 중립성을 향상시키는 데 기여합니다.

겨울철의 동결과 해빙 반복은 도로에 심각한 손상을 입히고, 그 피해를 복구하는 데 매년 수십억 달러가 소요됩니다.

갈라진 아스팔트, 서리로 인한 융기, 그리고 움푹 패인 구멍은 운전자와 보행자에게 단순한 불편함 그 이상입니다.

이는 지속적인 안전 위험 요소이며, 특히 기온이 급격히 영하로 떨어지는 추운 지역에서는 지자체 예산에 부담을 줍니다.

이제 연구원들은 더 견고하고 오래가는 도로를 만드는 해답이 예상치 못한 곳에서 나올 수 있다고 말합니다. 바로 조류입니다.

새로운 연구에 따르면 미세 조류에서 추출한 오일이 아스팔트에 사용되는 석유 기반 결합제의 일부를 대체하여 포장 표면을 더욱 유연하고 내구성이 뛰어나며 친환경적으로 만들 수 있다고 합니다.

이 접근 방식은 아스팔트의 가장 큰 약점 중 하나를 해결합니다.

기존의 포장 도로는 모래와 암석을 결합하는 원유 기반 물질인 역청에 의존합니다.

아스팔트는 열에 따라 팽창하고 추위에 따라 수축할 수 있지만, 온도가 급격히 떨어지면 부서지기 쉬워져 차량 통행과 습기로 인해 균열이 발생하고 그 범위가 넓어집니다.

아스팔트가 실패하는 이유

이 문제를 해결하기 위해 엘함 피니가 이끄는 연구팀은 해조류 오일로 만든 탄력 있고 지속 가능한 접착제를 개발했습니다.

이 연구팀의 이전 연구에서는 조류에서 추출한 오일이 역청과 유사한 특성을 보이면서도 저온에서 더 나은 성능을 발휘한다는 것을 보여주었습니다.

"조류에서 추출한 화합물은 아스팔트의 내습성, 유연성 및 자가 치유 기능을 향상시켜 포장 수명을 연장하고 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다."라고 연구팀의 책임자인 엘함 피니는 말합니다.

"장기적으로 볼 때, 조류 아스팔트는 보다 지속 가능하고, 회복력이 뛰어나며, 환경에 대한 대응력이 있는 도로를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다."

이러한 연구 결과를 바탕으로 연구진은 컴퓨터 모델링을 사용하여 네 가지 조류 종에서 추출한 오일을 분석했습니다. 목표는 아스팔트 고체와 잘 혼합되고 동결 조건에서도 기능을 유지할 수 있는 후보 물질을 찾는 것이었습니다.

한 종이 특히 눈에 띄었습니다. 담수 녹조류인 헤마토코쿠스 플 루비알리스(Haematococcus pluvialis) 에서 추출한 오일은 모의 교통 스트레스 조건에서 영구 변형에 대한 저항성이 가장 강한 것으로 나타났습니다.

또한 습기로 인한 손상으로부터 더 나은 보호 기능을 제공했는데, 이는 도로 파손의 주요 원인 중 하나입니다.

실험실 테스트를 통해 해당 소재의 성능을 더욱 향상시켰습니다. 연구팀은 조류가 첨가된 아스팔트 샘플을 반복적인 교통 하중과 동결-해동 주기에 노출시켜 추운 기후에서의 실제 조건을 모방했습니다.

더 푸른 미래가 펼쳐집니다

결과는 놀라웠습니다. 조류 기반 결합제로 만든 포장 도로는 기존 원유 결합제를 사용한 아스팔트에 비해 변형 회복력이 최대 70% 향상된 것으로 나타났습니다.

내구성 외에도 환경적인 영향은 매우 큽니다. 연구진은 석유 기반 바인더의 1%만 조류 유래 물질로 대체해도 아스팔트에서 발생하는 순 탄소 배출량을 4.5% 줄일 수 있다고 추정합니다.

이론적으로 약 22% 정도를 다른 포장재로 대체하면 아스팔트 포장은 탄소 중립을 달성할 수 있습니다.

연구팀은 이 기술이 큰 비용 부담 없이 고성능 도로를 건설하는 동시에 지구상에서 가장 널리 사용되는 건축 자재 중 하나에서 발생하는 배출량을 줄일 수 있다고 밝혔습니다.

이 연구는 미국 에너지부의 자금 지원을 받아 수행되었습니다.

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