「초콘크리트」：피라미드의 돌과 미군의 최신 연구
2009년 11월 6일
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David Hambling
쿠후왕의 피라미드(기자의 대피라미드).화상은Wikimedia
시멘트 제조 기술은, 역사 속에서 끊어지거나 재발견 되거나 해 왔다.고대 로마인은, 가루들로 한 바위(caementitium)를 생석회와 물에 혼합하고, 다양한 건물에 사용할 수 있는 물질을 만들어 내는 방법을 알고 있었다.로마에 있는판테온은, 무 관계 콘크리트로 완성된 세계 최대의 돔이라고 하고 있어2000년 지난 지금도 강도를 유지하고 있다.[고대 로마에서 사용된 콘크리트는, 시멘트 및 화산재를 주성분으로 하고 있어, 현대 콘크리트의 배이상의 강도가 있었다고되고 있다]
하지만, 중세에는 이러한 기술은 없어져 허술한 대체품으로서 석회 모르타르(양회반죽)가 사용되고 있었다.또, 1950년대까지는, 현대적인 콘크리트가, 고대의 비슷한 소재와 비교해서 분명하게 내구성이 없었다.많은 건물이, 물이 스며 듦이나 화학작용에 의해서열화에 시달리고 있었던 것이다.
우크라이나의 과학자, Victor Glukhovsky씨는, 고대의 시멘트 제조법이라면 왜 현대의 시멘트보다 내구성의 높은 것이 할 수 있는지를 조사해 알칼리 활성제를 더하는 것으로, 매우 품질의 높은 것이 할 수 있는 것을 발견했다.Glukhovsky씨의 연구에 영향을 받은 프랑스인의 화학 엔지니어 Joseph Davidovits씨는, 지오 폴리머의 화확적 구조를 해명해, 그 구조를 이용하는 방법을 발견했다.
지오 폴리머는, 전문적으로는합성 아르미노케이산 자반질로 불리고 있지만, 고온으로 소 이루게 할 필요가 없는 슈퍼 시멘트 또는 세라믹스라고 부르는 분이 알기 쉬울 것이다[자세한 설명은이쪽(PDF)].지오 폴리머로 만든 머그 컵은, 시멘트의 마루에 떨어뜨려도 갈라지지 않고튀어오른다.
Davidovits 박사가 주장한 가장 주목할 만하는 설은, 이집트의 대피라미드가 자연스러운 돌의 덩어리로부터 만들어진 것은 아니고, 지오 폴리머 석회석 콘크리트의 일종인인조석으로 만들어졌다고 하는 것이다.
이 설이 올바르면, 피라미드 건조가 많은 수수께끼가 해명된다.그 자리에서 콘크리트를 생성하고 현장에서 치는 분이, 거대한 돌의 덩어리를 움직이는 것보다 훨씬 간단하기 때문이다.놀랄 만한 일로, X선과 현미경을 이용한 최근의 샘플 조사는, 피라미드가 인공석으로 만들어지고 있다고 하는 설을증명하는 것이라고 한다.[이 설에 근거해 인조석을 제작한 동영상은이쪽]
현대에 있어서는, 지오 폴리머의 도입에 일찍부터 열심인 조직의 하나가 미 공군이다(이란의 테헤란 대학등도 지오 폴리머의연구를 행하고 있지만).
예를 들어,피라먼트로 불리는 지오 폴리머·베이스의 시멘트는, 활주로의 건설과 수리를 재빠르게 행하는데 적합하다.피라먼트로 활주로를 만들면, 불과수시간에 최중량의 비행기를 사용할 수 있게 된다.통상의 콘크리트가 몇일 걸려 획득할 수 있는 강도를 수시간에 얻을 수 있다.
미 공군 연구소는, 활주로, 절연재, 로켓·노즐 등 다양한 용도로의 지오 폴리머의 연구에 자금을제공하고 있다.지금까지, 우주라고 하는 가혹한 상황에서도 인공위성의 부품을 접착할 수 있는 특수한 접착제가, 지오 폴리머로부터 개발되고 있다.
한편,[지하의 목표를 폭파하기 위한]신형의대형 관통 폭탄은, 압축 강도5000psi[중량 파운드마다 평방 인치]로 두께 약 61미터의 콘크리트를 관통할 수 있다고여겨지고 있다.하지만, 압축 강도가 2배가 되면, 관통할 수 있는 두께는 불과 약 7.6미터가 된다.더 강도의 높은 콘크리트가 개발되면, 그 두께는 더 줄어 들게 될 것이다.
지오 폴리머의 주형을 제철로 이용.Photo:Air Force Office of Scientific Research.
[일본어판：갈릴레이-사토 타카시／고우하라 히로코]
