스스로 갈라진 균열을 메우는 도로가 있다?” 자가 치유 아스팔트의 시대가 온다!

 

어느 날 여러분이 운전 중인 도로가, 마치 사람의 피부처럼 알아서 상처를 치유한다면 어떨까요? (제발 내 피부도....)최근 스완지대학교, 킹스 칼리지 런던, 칠레의 연구자들이 AI와 바이오매스 재료들을 사용하여 개발한 ‘자가 치유 아스팔트’가 바로 그런 미래를 현실화하고 있습니다. 눈에 보이지 않는 미세 다공성 물질(‘포자’)과 재활용 오일이 결합된 이 아스팔트는 도로 위에 균열이 생기는 순간 스스로 오일을 방출해 균열을 메워주는데요. 이 혁신적인 아이디어가 과연 어떻게 가능해졌는지 함께 살펴보시죠!

자가 치유 아스팔트의 가장 큰 특징은 머리카락보다도 작은 크기의 미세 다공성 물질, 일명 ‘포자’입니다. 이 포자들은 도로가 갈라지기 시작하면 자동으로 오일을 방출해 균열을 메우는 역할을 합니다. 연구진이 실험실에서 측정한 결과, 작은 균열은 불과 한 시간 안에 완전히 복구되었다고 해요. 덕분에 도로의 수명을 최대 30%나 늘릴 수 있다고 하니, 한 번 깔아두면 오랫동안 튼튼하게 사용할 수 있다는 뜻이죠.

그리고 이 포자에 쓰이는 재활용 오일 역시 주목할 만한 포인트입니다. 기존 아스팔트는 석유 기반 비투멘에 크게 의존하지만, 이 새 소재는 식물성 바이오매스에서 추출한 오일을 함께 사용해, 환경오염을 줄이고 지속 가능성도 높였습니다.

그렇다면 이 작은 포자가 어떻게 균열을 메우는지, 그리고 비투멘(아스팔트의 주성분)에 어떻게 적용되는지 연구진은 도대체 어떤 방식으로 밝혀낸 걸까요? 여기서 등장하는 것이 바로 머신 러닝과 AI 시뮬레이션입니다.

비투멘은 복잡한 유기 분자로 구성된 유체이기 때문에, 균열 발생 메커니즘을 분석하고 예측하기가 쉽지 않습니다. 이를 위해 연구자들은 AI 모델을 활용해 비투멘이 어떤 조건에서 산화되는지, 균열이 어디서 형성되는지를 시뮬레이션했습니다.

대규모 연산이 필요한 원자 단위 시뮬레이션을 더 빠르게 돌리기 위해, 연구팀은 Google Cloud의 AI 도구(예: Gemini, Vertex AI)를 사용했습니다. 이 과정을 통해 얻은 데이터를 머신 러닝 모델에 반영하여, 최적의 자가 치유 소재 배합과 구조를 찾아낸 것이죠. 정말로 대학원생들은 AI의 혜택을 받고 있던 겁니다 흑흑 ㅠ

경제적 이점뿐만 아니라, 환경적인 효과도 상당합니다. 석유 기반 재료 사용이 줄어들고(재활용 오일 활용), 수리 횟수가 줄어드는 만큼 도로 유지보수에서 발생하는 탄소 배출량도 감소하게 됩니다. 게다가 폐기물 활용을 통해 ‘순환 경제’에도 기여하니, 도로 인프라에서의 탄소 중립 목표에 한 발 더 가까워졌다고 볼 수 있습니다.

이번 기술은 단순히 균열을 메우는 데서 그치지 않습니다. 연구팀은 미래 도로 환경을 고려해 다양한 기능을 탐색하고 있는데, 예를 들어 차량이 지나갈 때 발생하는 진동이나 태양광을 이용해 전기를 생산하는 에너지 수확 기술과의 결합을 모색하고 있습니다. 

또한 배기가스나 미세먼지를 흡수·저감하는 공기 정화 물질을 아스팔트에 포함시키는 방법도 고려하며, 나아가 자율 주행차와 직접 통신해 차량 흐름을 제어하고 안전성을 높이는 ‘스마트 로드 시스템’을 구축하는 방안까지 연구 중입니다. 이렇게 자가 치유 소재와 다양한 기능들이 융합되면, 도로는 더 이상 단순한 포장 재료가 아니라 도시 스마트 인프라의 중요한 축으로 자리 잡을 날이 머지않아 보입니다.

지금까지 살펴본 자가 치유 아스팔트는 미세 균열 문제를 해결하고 도로 수명을 연장하며, 경제적·환경적 이점까지 얻을 수 있는 일석삼조의 기술입니다. 본격적인 실증 프로젝트가 늘어나면, 우리가 매일 지나다니는 도로가 훨씬 더 안전하고 친환경적인 공간이 되겠죠.

연구자들은 이 기술을 더욱 향상시키기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 도로 포장에 대한 개념이 바뀌고, 포장이 스스로 컨디션을 점검하고 관리하는 시대가 오고 있는 셈인데요. 궁금한게... 염화칼슘으로 파인 것도 해결해주나요...? 사실 겨울에 이게 제일 짜증나서...