진흙과 탄산칼슘 소재의 지지대로 생장 도와

최근 인도양의 섬나라인 모리셔스 해역에 일본 선박이 좌초되면서 대규모 기름 유출 사고를 일으켰다. 모리셔스 정부는 즉각 국가위기관리위원회를 발동시켰고, 여러 전문가를 초빙하여 조사한 끝에 수습방안이 포함된 보고서를 발표했다.

보고서의 내용은 절망적이었다. 선박에서 유출된 기름으로 발생한 피해를 복원하는 작업에 수십 년이 걸릴 수 있다는 전문가들의 의견이 대다수였기 때문이다. 특히 모리셔스 해변을 천혜의 관광지로 만드는 데 있어 일등공신 역할을 한 산호초들이 폐사할 위기에 처했다는 소식이 알려지자 전 세계 관광업계는 충격을 금치 못하고 있다.


모리셔스 해안을 오염시킨 기름 유출 사고 ⓒ flickr

이처럼 전 세계가 모리셔스 해변의 기름 오염 사고에 안타까워하고 있는 상황에서 최근 들어 3D 프린팅 기술을 활용한 산호초 복원 프로젝트가 진행되고 있어 주목을 끌고 있다.


산호초 생장을 돕도록 3D 프린팅 한 진흙 소재 지지대

모리셔스 해변의 산호초 폐사 사고는 기름 유출이 원인이지만, 사실 이 사고가 아니더라도 전 세계 산호초는 심각한 위기 상황에 놓여있다. 기후변화에 따른 수온 상승과 각종 오염물질 유입에 따른 해양 산성화가 산호초의 생장을 가로막는 주요 원인으로 떠오르고 있다.

특히 산호초에게서 나타나는 백화현상(coral bleaching)은 대단히 심각한 상황이다. 백화현상이란 산호초 내부에서 공생하는 조류가 파괴됨으로써, 산호초가 색깔을 잃고 흰색의 석회질이 드러나는 것을 말한다. 산호초에게 필요한 에너지의 최대 90%를 조류가 제공하기 때문에, 조류가 사라지게 되면 산호초 역시 생존할 수 없게 된다

해양 생물학자들은 산호초 복원을 위해서는 장기적인 방법과 단기적인 방법을 병행할 수밖에 없다고 조언한다. 장기적 방법은 지구 온난화로 인한 수온 상승을 최대한 늦추고 오염물질 유입을 저지하는 것이지만, 단 기간에는 해결할 수 없는 방법들이다.

반면에 단기적 방법은 산호초들이 빨리 생장할 수 있도록 인위적으로 돕는 것이다. 산호초가 많이 자라는 곳에 생장에 필요한 영양분을 제공하거나, 천적이 침범하지 못하도록 여러 가지 방해 거리를 구축하는 것 등이 포함된다.


진흙 소재의 지지대에서 자라고 있는 산호초들 ⓒ Hong Kong Univ.

그런데 최근 들어서는 3D 프린팅 시스템을 활용하여 인공 지지대와 골격을 산호초 밭에 설치하는 기술에 관심이 모아지고 있다. 대표적으로는 홍콩대 연구진이 3D 프린터를 이용해서 개발한 진흙 형태의 ‘리프 타일(reef tile)’이 꼽힌다.

얼핏 보면 육각형 모양의 평범한 타일이지만, 자세히 들여다보면 어린 산호가 부착되어 자라기 쉬운 모양으로 이루어져 있다.소재인 진흙을 3D 프린터로 출력한 후, 이를 1125℃에서 구워 독특한 문양으로 이루어진 타일을 만든 것이다.

진흙을 사용하는 이유는 철이나 콘크리트를 사용하는 것보다 주변 환경에 오염이 적고 산호에도 독성을 덜 미칠 수 있기 때문이다. 또한 산호초가 자라기 쉽게 형성한 문양을 만들기에도 진흙이 최적이라는 것이 연구진의 설명이다.

연구진은 리프 타일이 얼마나 산호초 생장에 도움이 되는지를 파악하기 위해 조만간 인근 해양공원에 위치한 산호초 밭에서 실증실험을 진행할 예정이다. 

여러 종류의 어린 산호들을 마치 화분에 심듯이 타일에 옮기는 방식으로 현장 테스트를 하여 리프 타일이 실제로 산호초를 얼마나 빠르게 회복시키는지를 검증한다는 계획이다.



지속가능한 산호초 수중 서식지 조성이 목표


3D 프린팅 기술을 활용하여 산호초 생장을 돕는 연구는 미국에서도 진행되고 있다. 미국의 디자인업체인 오브젝츠(Objects)가 개발한 ‘코랄카보네이트(Coral Carbonate)’로서 탄산칼슘으로 이루어져 있다.

탄산칼슘은 여러모로 산호초와 관련이 많은 소재다. 우선 산호초의 뼈대를 이루는 물질이 석회질인데 이는 대부분이 탄산칼슘으로 이루어져 있다. 또한 탄산칼슘은 탄소를 포획하고 대기 중에서 이산화탄소를 제거하는 기능이 있기 때문에 산호초 복원에 적합한 재료라는 것이 전문가들의 의견이다.

더군다나 탄산칼슘이 전 세계 어디에서든지 쉽게 구할 수 있을 정도로 그 양이 풍부하고 가격도 저렴하다. 이런 점 때문에 탄산칼슘은 기존의 플라스틱 및 콘크리트로 제작한 산호초 지지대를 대체할 수 있는 소재로 꼽히는 것이다.

원통처럼 생긴 코랄카보네이트는 현무암처럼 다공성으로 이루어져 있다. 이 소재는 모양과 재질 모두 산호초를 모방했다. 산호초처럼 울퉁불퉁한 표면과 굴곡진 틈새를 갖고 있어서 지지대로서 최적의 조건을 갖고 있다.



탄산칼슘으로 출력한 산호초 지지대인 코랄카보네이트 ⓒ Objects


특히 울퉁불퉁한 표면과 굴곡진 틈새는 산호초가 생장하는 데 있어 필수적인 공생생물인 조류들이 살 수 있는 공간을 제공해 준다. 과거라면 이 같은 산호와 비슷한 형태의 지지대는 제작하기 어려웠다. 그러나 3D 프린터를 통해 정교한 모양의 지지대 제작이 가능하다는 것이 개발자들의 설명이다.

현재 오브젝츠는 캘리포니아예술대의 연구진과 공동으로 코랄카보네이트를 샌프란시스코만 인근의 바다에 설치한 후, 산호초의 변화상을 면밀하게 검토하고 있는 중이다. 먼저 설치된 코랄카보네이트들 중에는 이미 산호초 및 조류가 자리를 잡고 서식하기 시작한 것으로 알려졌다.

이 같은 프로젝트의 목표에 대해 오브젝츠 측은 산호초와 조류가 자라고 확산될 수 있는 ‘지속가능한 산호초 수중 서식지’를 만드는 것이라는 입장을 밝히고 있다. 


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