물고기 사료로 만든 친환경 수생 로봇

EPFL 과학자들이 만든 식용 로봇은 생분해성 연료와 표면 장력을 결합하여 물 표면을 돌아다니며 인공 폴리머와 전자 장치로 만든 환경 모니터링 장치에 대한 안전하고 영양가 있는 대안을 제시합니다.

배 모양의 로봇은 일부 수생 곤충이 수면을 가로질러 이동할 때 사용하는 마랑고니 효과와 동일한 현상을 활용합니다. 분리 가능한 작은 챔버 내에서 발생하는 화학 반응으로 이산화탄소 가스가 생성되고, 이 가스는 연료 채널로 유입되어 연료를 밀어냅니다. 분사된 연료로 인해 물의 표면 장력이 급격히 감소하면서 로봇이 앞으로 나아갑니다.

이 영리한 설계는 로봇이 몇 분 동안 수면 위를 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 효과적인 방법일 뿐만 아니라, 완전히 무독성이며 생분해성입니다. 실제로 어떤 사람들은 이 화학 반응을 유발하는 성분인 구연산과 중탄산나트륨이 화산을 이용한 일반적인 학교 과학 실험에 사용되는 것과 동일하다는 것을 알아챌지도 모릅니다. 그리고 '연료'는 스킨케어 제품에 흔히 사용되는 액체인 프로필렌 글리콜입니다.

EPFL 박사과정생 슈항 장(Shuhang Zhang)은 "자연 환경을 위한 소형 수영 로봇 개발이 빠르게 진행되고 있지만, 이러한 로봇은 일반적으로 플라스틱, 배터리, 기타 전자 장치에 의존하기 때문에 민감한 생태계에 대량 배치하는 데 어려움을 겪습니다."라고 말했습니다. "이 연구에서는 이러한 소재를 완전히 생분해되고 식용 가능한 구성 요소로 대체할 수 있는 방법을 보여줍니다."

장과 다리오 플로레아노가 이끄는 공학대학 지능형 시스템 연구실의 연구팀은 최근 Nature Communications에 연구 결과를 보고했습니다.

생물에서 영감을 받은 운동

이 로봇은 수생 동물에게 무해할 뿐만 아니라 유익하기까지 하도록 설계되었습니다. 약 5cm 길이의 외부 구조에 강도와 견고성을 더하기 위해 연구진은 시중에서 판매하는 펠릿보다 단백질 함량이 30% 높고 지방 함량이 8% 낮은 어류 사료를 사용했습니다. 따라서 이 장치는 동물처럼 수명이 다한 수생 동물에게 영양분을 공급할 수 있습니다.

EPFL 연구팀은 로봇을 대량으로 배치할 계획입니다. 각 장치에는 수질 pH, 온도, 오염 물질, 미생물 존재 여부 등 환경 데이터를 수집하는 생분해성 센서가 장착될 것이며, 수집 후 또는 원격 감지를 통해 이러한 정보를 판독할 수 있을 것입니다.

연구팀은 로봇의 방향 이동을 정밀하게 제어하는 ​​대신, 연료 채널의 비대칭 설계를 변경하여 '좌회전' 및 '우회전' 변형을 구현했습니다. 이러한 수준의 제어만으로도 로봇을 수면 전체에 분산시킬 수 있으며, 로봇의 의사무작위 운동은 곤충의 움직임을 모방하여 물고기에게 영양분이나 약물을 전달하는 데 이상적인 수단이 됩니다.

연구진은 이 로봇이 수생 생물의 인지 발달을 촉진할 수 있을 것으로 예상하지만, EPFL 연구에서 동물 실험은 수행되지 않았기 때문에 이를 규명하기 위한 추가 연구가 필요합니다.

로봇 식품의 최전선

이 연구는 급성장하는 식용 로봇 분야의 최신 혁신입니다. 지능형 시스템 연구실(Laboratory of Intelligent Systems)은 이미 식용 장치에 관한 여러 논문을 발표했습니다. 여기에는 식품 조작기 및 반려동물 사료용 식용 소프트 액추에이터, 식용 컴퓨팅용 유체 회로, 작물 성장 모니터링용 식용 전도성 잉크 등이 포함됩니다. 플로레아노는 또한 RoboFood 컨소시엄 동료들과 함께 로봇 식품에 대한 관점을 발표했습니다.

그가 총괄하는 이 프로젝트는 2021년 EU의 350만 유로 지원금으로 시작되었으며, 이러한 장치의 잠재력을 탐구하기 위해 시작되었습니다.

플로레아노는 "전자 폐기물을 생분해성 소재로 대체하는 것은 집중적인 연구 대상이지만, 특정 영양 성분과 기능을 갖춘 식용 소재는 거의 고려되지 않았으며, 인간과 동물의 건강에 새로운 기회를 열어줄 것"이라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250508112558.htm