연구자들이 새로운 곰팡이를 개발하다

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그라츠 공과대학교 건축 및 미디어 연구소의 Shape Lab 연구원들이 새로운 곰팡이 기반 3D 프린팅 소재인 MyCera를 개발했습니다.

점토, 목재 톱밥, 균사체(균류의 영양 부분)로 구성된 MyCera는 CO2 배출을 줄이고 전 세계 폐기물 관리 문제를 해결한다는 전반적인 목표를 가지고 개발되었습니다.

이 연구 프로젝트는 3D 프린팅된 소성되지 않은 점토 요소의 구조적 성능을 개선하고 소성된 요소의 생물학적 용접을 가능하게 하기 위해 지능적인 섬유 강화재로 균사체를 사용합니다. 균사체 기반 소재는 3D 프린팅 후에도 계속 성장하기 때문에 마이세라(MyCera)는 높은 인장강도와 구조적 성능을 제공한다고 한다.

연구팀이 발견한 내용은 '마이세라(MyCera). 디지털 방식으로 제조된 점토 구조 내에서 균사체 성장의 적용”이 국제 건축 컴퓨팅 저널(International Journal of Architectural Computing)에 게재되었습니다.

연구팀은 논문에서 “전체 연구 목표는 건축 산업과 건설 폐기물 관리에도 영향을 미치는 폐기물 관리 및 CO2 배출이라는 세계적인 문제에 대한 실행 가능하고 장기적인 해결책을 찾는 데 초점을 맞추고 있다”고 설명했습니다.

“복합재료 'MyCera'는 균사체가 없는 동일한 재료 혼합물과 비교할 때 주목할만한 구조적 특성을 보여줍니다. [...] 인장강도의 높은 증가는 인쇄 후 발생하는 성장 과정에 따른 것으로 추정됩니다.”

연구원들은 “이런 종류의 지능형 섬유 분포는 비성장 물질로는 달성할 수 없었을 것”이라고 덧붙였습니다.

균사체 기반 3D 프린팅

Shape Lab 팀은 연구에 이탈리아 소재 3D 프린터 제조업체 WASP의 Delta WASP 40100 Clay를 활용하여 MyCera로 3D 프린팅하는 시스템을 성공적으로 사용했습니다. 연구원에 따르면 3D 프린터의 개방형 시스템, 규모 및 과거 기반 재료로 3D 프린팅할 수 있는 능력이 프로젝트에 매우 적합하다고 합니다.

Shape Lab 팀은 Delta WASP 3D 프린터를 활용하여 3D 프린팅된 점토의 구조적 성능을 향상시키는 것 외에도 균사체를 사용하여 다양한 구성 요소를 바이오 용접할 수 있다고 판단했습니다.

연구진은 균사체가 계속 성장하는 상태에서 3D 프린팅 요소를 함께 배치해 여러 구조물을 제작하는 데 성공했다. 계속 성장하는 노드 요소의 균사체 섬유는 균사 네트워크의 확장을 통해 연결을 형성할 수 있습니다. 따라서 인접한 요소는 성공적으로 함께 바이오 용접될 수 있습니다.

연구원들에 따르면 이는 전통적인 콘크리트를 보다 지속 가능한 바이오 기반 MyCera 재료로 대체함으로써 건설 산업에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 이제 팀은 이 목표를 더욱 발전시키기 위해 더 많은 연구를 수행할 계획입니다.

연구진은 “충분한 연구를 마친 후 제안된 재료 구성이 시멘트 기반 바인더를 대체할 수 있음을 확인할 수 있다”고 주장합니다. "성장된 섬유 연결의 유리한 구조적 효과에 대한 가정을 검증하기 위해 균사체 섬유 강화재와 현무암 및 유리 섬유와 같이 인장 강도를 높이기 위해 일반적으로 사용되는 기타 섬유를 비교할 계획입니다."

균사체를 이용한 3D 프린팅

균사체가 적층 제조에 활용된 것은 이번이 처음이 아닙니다.

3D 프린팅 산업은 최근 스칸디나비아 최대 규모의 연례 3D 프린팅 컨퍼런스인 AM Summit 덴마크 2023에 참석했습니다. 이벤트 주최자인 덴마크 AM Hub는 Bjarke Ingels Group과의 지속적인 협력인 I AM MSHRM 프로젝트의 개요를 설명했습니다.

이 파트너십을 통해 도넛 모양의 지속 가능한 임시 구조물의 설계와 부품 건설이 이루어졌습니다. 구조물의 프레임은 플라스틱 폐기물, 현지에서 조달한 사탕수수, 옥수수 전분을 사용하여 3D 프린팅되고 있습니다. 그런 다음 프레임을 균사체로 채워 벽을 만듭니다.

Bjarke Ingels Group의 파트너인 Catherine Huang은 "나무를 키우는 데 20년이 걸리는 대신 20일 이내에 균사체 패널을 재배할 수 있습니다"라고 설명했습니다. “현재 재활용 플라스틱으로 만들어진 이 인쇄물은 생체 재료가 될 수도 있고 완전히 퇴비화가 될 수도 있습니다. 그래서 수명이 끝나면 다시 땅으로 돌아갑니다.”