외부 배터리나 연료 공급 없이 빛만 있으면 스스로 연료를 만들어 움직이는 초소형 로봇기술이 등장했다.
한국연구재단은 전남대 김형우 교수팀과 미국 미시간대 압돈 페나-프란체슈 교수팀이 공동연구로 연료를 몸 안에 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓰는 방식의 마이크로 로봇을 구현했다고 3일 밝혔다.
이 기술은 로봇 자체를 하나의 연료탱크처럼 설계한 것이 핵심이다.
이는 로봇 자체가 에너지를 저장하고 필요 시 방출하는 ‘내재 에너지(embodied energy)’를 갖는다.
기존 마이크로 로봇은 크기가 작아 배터리 탑재가 어려워 외부에서 에너지를 공급받거나 주변 환경의 연료에 의존했다.
연구팀은 자외선에 반응하는 오르토-니트로벤질(ONB) 기반 분자에 연료 물질인 헥사플루오로이소프로판올(HFIP)을 결합해 연료운반 분자를 설계했다.
이 물질은 평소에는 안정적으로 연료를 붙잡고 있다가 빛을 받으면 분해되며 즉시 연료를 방출한다.
이때 방출된 연료는 물과의 표면장력 차이를 만들어 액체 흐름을 유도, 미세한 물살을 형성해 로봇을 밀어준다.
연구팀은 이 현상을 이용해 별도의 구동 장치 없이도 로봇이 스스로 이동하도록 만들었다.
로봇 제어 방식도 빛을 켜고 끄는 것만으로 작동을 시작하거나 멈출 수 있고, 내부에 넣은 자성 입자를 통해 자기장으로 이동 방향을 조절할 수 있다.
실제 연구팀은 실험을 통해 복잡한 경로에서도 안정적으로 움직이는 자율 주행 특성을 확인했다.
이 방식은 외부 연료공급 장치를 줄일 수 있어 시스템 구성을 단순화하고, 작동 안정성도 높일 수 있다.
연구팀은 향후 가시광선이나 근적외선처럼 더 깊이 투과하는 빛에 반응하도록 기술을 확장, 인체 내부에서 작동하는 의료용 로봇으로 발전시킬 계획이다.
김 교수는 “이 기술은 마이크로 로봇을 넘어 능동 소재와 미세유체 시스템 등 다양한 분야로 확장할 수 있다”며 “근적외선 기반으로 발전시키면 실제 의료 환경에서도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
한편, 이번 연구는 정송아 전남대 박사가 공동 제1저자로 수행했고, 연구결과는 지난 2월 28일 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 표지논문으로 게재됐다.
(논문명: Photochemical Fuel Carrier Molecules for Robotic Embodied Energy)
