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[필리핀-마닐라] = 칸라온 화산에서 마그마가 이제 화산재로 분출되고 있다. 네그로스 섬 전역에 흩뿌려진 화산재의 엄청난 양이 유용할 수도 있다.

그 모든 재를 낭비할 필요는 없다. 방사성 핵폐기물에서 발생하는 유해한 방사선을 차단하는 데 사용할 수 있다. 국립대학과 아테네오 데 마닐라에서 실시한 새로운 연구에 따르면, 이는 화산 폐기물을 관리하고 처리하는 실용적인 방법이라고 한다.

4월 1일 Journal of Building Engineering에 게재될 이 연구는 바탕가스의 타알 화산에서 나온 화산재를 기반으로 한 지오폴리머 모르타르의 방사선 차폐 특성을 조사한 최초의 연구다.

마닐라 국립대학의 플로이드 레이 플란도 교수이자 이 연구의 주저자인 그는, 천연 시멘트와 같은 바인더인 지오폴리머는 포틀랜드 시멘트에 대한 친환경적 대안이라고 말했다.

플란도와 공동 연구자인 미리스 수프나드, 조엘 마킬링도 아테네오 지구물리학 연구소 물리학과와 연결되어 있다. 그들은 타알의 화산재를 알루미노규산염으로 사용했다. 알루미노규산염은 일반적으로 장석으로 알려진 알루미늄과 규산염으로 구성된 광물 화합물이다.

화산재는 2020년 1월 바탕가스의 타알 화산이 분화했을 때 채취한 것이다. 여기에 팜팡가 강의 실리카가 풍부한 미세 모래를 섞었다. 타알 화산은 필리핀에서 두 번째로 자주 분출하는 활화산이다.

2020년 분출로 620만 제곱미터 면적을 덮는 화산재 퇴적물이 생성되었다.

Plando에 따르면, 대량의 재떨이 잔해물을 치우면 다양한 폐기 구덩이에 버려지는데, 이는 장기적으로 볼 때 특히 필리핀과 같은 열대 국가에서는 안전하지 않다. 젖은 재가 시간이 지남에 따라 "고착"되거나 응고될 수 있기 때문이다.

현재 이 폐기물을 시멘트와 같은 보조 바인더로 활용하기 위한 노력으로 화산재를 플라스틱, 모래, 시멘트와 섞어 "에코 벽돌"을 만들고 있다.

현재 화산재를 유용한 재료로 전환하려는 노력의 주요 목적은 시멘트를 만드는 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출을 줄이는 것이다.

플란도에 따르면, 화산재를 지오폴리머 또는 3차원 무기 재료에 사용하는 것은 시멘트를 대체하여 이산화탄소 배출을 줄이는 방법이다.

지오폴리머를 만드는 것은 화산 폐기물을 관리하고 토양, 물, 대기, 심지어 인간의 흡입에 미치는 화산재의 해로운 영향을 줄이는 친환경적 방법이라고 그는 덧붙였다.

방사선 차폐에 지오폴리머를 적용하는 것에 대한 관심도 커지고 있다. 대리석, 중정석, 현무암, 자철광은 높은 밀도, 내구성, 자연적 특성으로 인해 통과하는 방사선 강도를 줄이는 데 활용되었다. 병원, 산업 현장, 핵 연구 시설에는 방사선 차폐가 필수적이다.

이러한 장소에서는 의사가 아픈 장기나 부러진 뼈를 치료하는 데 도움을 주거나, 엔지니어가 건물의 구조적 약점을 찾는 데 도움을 주거나, 영양사가 식품을 살균하여 유통기한을 늘리는 데 도움을 주는 등 유익한 목적으로 이온화 방사선을 사용한다.

화산재를 이용해 방사선 노출을 막으면 폭발 후 폐기물 처리 문제가 줄어들고 폐기물을 유용한 것으로 바꿀 수 있다.

Plando는 "이 지오폴리머 모르타르의 잠재적인 산업적 응용 분야 중 하나는 방사성 폐기물의 캡슐화이다."라고 말한다. "고밀도 덕분에 매립지 라이너로 사용하면 침출수 오염을 방지하는 동시에 장기 보관을 위한 더 강하고 안정적인 매트릭스를 제공할 수 있다."

또 다른 응용 분야는 기존 구조물을 보강하는 것이다. Plando는 "이 지오폴리머 모르타르로 건물을 개조하면 방사선 차폐 특성이 향상될 것이다. 특히 의료 및 핵 시설과 같이 방사성 물질을 사용하는 시설에서 더욱 그렇다."라고 말했다.

이 연구에서는 Taal 화산재를 지오폴리머 모르타르에 통합하면 미세 구조, 내열성 및 방사선 차폐 기능이 크게 향상되어 방사선 노출을 줄이는 차폐막이 제공된다는 것을 보여주었다. 이러한 개선은 주로 화산재의 고유한 화학적 특성, 특히 천연 철분이 풍부한 미네랄 함량에 기인한다.

Plando는 "철은 전자를 더 많이 포함하고 있기 때문에 차폐 능력이 더 뛰어나다. 또한 무겁고 빽빽하게 뭉친 구조로 인해 밀도가 높은 금속이다. Taal 화산재와 같이 전자 밀도가 높은 물질은 위험한 X선과 감마선을 차단하는 데 더 효율적이다."라고 말했다.