유리보다 가볍고 튼튼한 투명한 목재가 개발되다

보통의 나무판을 유리처럼 투명하게 한 후, 유리보다 튼튼하고 우수한 단열 특성을 갖게 하는 기술을 메릴랜드대학 연구팀이 발표했습니다. 뛰어난 단열성능을 자랑해 미래에는 유리를 대체할 자재로 활약할 것으로 기대됩니다.

Solar-assisted fabrication of large-scale, patternable transparent wood | Science Advances
https://advances.sciencemag.org/content/7/5/eabd7342

Solar-assisted fabrication of large-scale, patternable transparent wood

Scientists develop transparent wood that is stronger and lighter than glass | CBC Radio
https://www.cbc.ca/radio/quirks/scientists-develop-transparent-wood-that-is-stronger-and-lighter-than-glass-1.5902739

Scientists develop transparent wood that is stronger and lighter than glass | CBC Radio

목재는 기본적으로 식물섬유의 주성분인 '셀룰로오스'와 셀룰로오스를 결합하여 강도를 만들어내는 '리그닌'으로 구성되어 있습니다. 이 리그닌에 포함된 '발색단'이라는 분자에 의해 나무가 갈색으로 염색되어 내부까지 빛이 통과하는 것을 막고 있습니다.

이 리그닌을 제거하여 나무를 투명하게 하는 시도는 이전부터 이루어지고 있었습니다. 그러나 리그닌의 제거는 고온 하에서 장시간의 작업과 유해한 화학물질이 필요했고, 이로 인해 제조비용이 매우 높아진다는 것이 단점이었습니다.

이에 메릴랜드대학 연구팀은 길이 1미터, 두께 1밀리미터의 나무판에 일반페인트 브러시로 과산화수소를 도포하여 햇빛 또는 자외선램프에서 1시간 정도 방치했습니다. 그러자 과산화수소에 의해 리그닌이 표백되어 목재가 하얗게 되었습니다.

다음으로 연구팀은 해양개발용으로 설계된 투명한 에폭시수지를 목재에 주입하여 나무에 존재하는 작은 공간이나 구멍을 채운 후 경화시켰습니다. 목재에 에폭시수지가 채워지며 백색이었던 목재가 투명하게 되었습니다. 이 투명화의 원리는 희고 불투명한 직물을 물에 적시면 반투명이 되어 건너편이 비쳐 보이게 것과 같은 원리라고 연구팀은 설명합니다.

에폭시수지에 의해 투명해진 나무는 가시광선의 약 90%를 투과시키기 때문에 유리처럼 높은 선명도를 자랑합니다. 동시에 투명한 목재는 목재 유래의 강도와 유연성도 가지고 있기 때문에 유리보다 깨지기 어려우면서도 유리보다 가볍다고 합니다.

그리고 이 투명한 목재는 단열성이 매우 우수한 것으로 밝혀졌습니다. 유리창은 건물에서 열손실의 큰 요인이기 때문에 투명한 나무는 건물의 에너지효율을 높게 유지하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 또한 열악한 환경에 설치되는 태양광 패널의 커버에 응용할 수도 있습니다.

연구팀에 따르면 투명하게 할 수 있는 목재는 발사(balsa)에서 오크까지 다양하며 목재가 절단된 방향에 관계없이 투명화가 가능하다고 합니다.

이번에 발표된 기술은 고온의 환경을 필요로 하지 않기 때문에 제조비용이 적게 든다고 연구팀은 주장합니다. 그러나 이번에 발표된 기술은 어디까지나 실험실 규모에서 이루어진 것이며, 산업 규모로 확장된 것이 아니어서 실용화에는 시간이 걸립니다.

연구원은 투명한 나무를 "새로운 건축자재로서 큰 잠재력을 가지고 있으며, 이론적으로 집 전체를 투명하게 만들 수도 있습니다"라고 말합니다.