중국 연구진이 물속을 스스로 이동하며 우라늄 이온을 포집하는 초미세 마이크로로봇 입자를 개발했다. [사진: 스탠포드 엔지니어링]
[디지털투데이 AI리포터] 중국 연구진이 물속을 스스로 이동하며 우라늄 이온을 포집하는 초소형 마이크로로봇 입자를 개발했다.
7일(현지시간) IT 전문매체 테크레이더에 따르면, 중국 칭하이염호연구소 연구팀은 해수에 극미량으로 존재하는 우라늄을 회수하기 위한 스펀지형 마이크로모터를 설계했다.
이 입자는 지름 약 2마이크로미터(μm) 크기로 사람 머리카락보다 훨씬 가늘다. 구조 핵심에는 금속-유기 골격체가 적용됐다. 연구팀은 해당 구조가 다양한 수중 환경에서도 장시간 안정성을 유지하도록 설계됐다고 설명했다. 입자에는 과산화수소를 공급하면 추진력이 발생했고, 초당 약 7마이크로미터 속도로 이동했다. 여기에 빛을 비추면 이동 속도는 거의 두 배까지 증가했다.
연구팀은 태양광과 유사한 조건에서 포집 효율도 함께 높아졌다고 밝혔다. 핵심은 '능동 이동' 방식이다. 기존 고정형 흡착제가 오염물질이나 금속 이온이 가까이 오기를 기다리는 구조였다면, 이번 마이크로모터는 넓은 수역을 직접 이동하며 목표 물질을 찾도록 설계됐다.
연구진은 이런 능동 추적 방식이 기존 정지형 소재보다 에너지 수요와 환경 부담을 줄일 가능성이 있다고 설명했다.
실험실 테스트 결과도 공개됐다. 연구팀은 재료 1g당 최대 406mg의 우라늄을 결합할 수 있었다고 밝혔다. 현재 바다에는 약 45억톤 규모 우라늄이 존재하는 것으로 추정된다. 다만 농도가 매우 낮아 기존 기술로는 경제성 있는 회수가 어렵다는 평가가 많았다.
이 문제는 원자력 발전 확대와 수입 연료 의존도가 높은 중국에 전략적 과제로 꼽힌다. 해수 우라늄 회수 기술이 단순 연구를 넘어 자원 확보 문제와 연결되는 배경이다.
연구팀은 마이크로모터 움직임이 생물의 포식 행동과 유사한 특징도 보였다고 설명했다. 능동형 마이크로모터가 수동형 콜로이드 입자와 만나면 사냥과 도피, 군집 이동과 비슷한 패턴이 나타났다는 것이다. 또 연료 농도 변화에 따라 상호작용 방식도 달라졌다고 밝혔다. 연구팀은 이런 반응이 살아있는 미생물 작동 원리와 일부 유사성을 보였다고 평가했다.
다만 상용화까지는 해결 과제가 남아 있다. 현재 기술은 고염분 환경에서 안정적으로 작동하지 않아 실제 해양 환경이나 염호에 직접 적용하기는 어려운 상태다. 연구팀 역시 기술이 아직 초기 단계에 머물러 있으며 실제 적용을 위해서는 대규모 생산과 환경 적응성 측면에서 추가 연구가 필요하다고 설명했다.
특히 실제 해양 환경의 복잡한 화학 조건을 견디기 위해서는 수년간의 추가 공학 개발이 필요할 것으로 보고 있다.
이번 연구는 곧바로 해양 정화나 자원 회수 단계에 진입했다기보다, 오염물질을 수동적으로 기다리는 기존 소재를 넘어 스스로 이동하며 표적을 찾는 수중 미세기계 가능성을 제시한 사례로 평가된다.
향후 관전 포인트는 고염분 환경 대응 기술과 대량 생산 가능성이 될 전망이다.
AI리포터
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