광화학 기반 연료 운반 분자의 설계 및 빛을 이용한 분자 분해 거동. (그림1a) 헥사플루오로이소프로판올 (hexafluoroisopropanol, HFIP) 연료 분자와 광반응성 오르토-니트로벤질 (o-nitrobenzyl, ONB) 유도체를 결합하여 광반응성 연료 운반 분자를 설계함. 연료 운반 분자는 자외선 조사에 의해 분해. (그림1b) 용액 상태에서 연료 운반 분자의 분해에 따른 색 변화가 관찰됨. 자외선 조사 시간이 증가할수록 분해가 점차 진행. 한국연구재단



외부 배터리나 연료 공급 없이 빛만 있으면 스스로 연료를 릴게임야마토 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.
사이다쿨바다이야기게임 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 헥 바다이야기게임다운로드 사플루오로이소프로판올(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.


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고분자 복합체 필름의 분해에 따른 연료 방출 메커니즘 및 광분해성 마이크로 펌프 성능. (그림2a) 연료 운반 분자는 고분자 매트릭스에 통합되어 고분자 복합체 필름을 형성하고 고체 상태에서도 자외선 조사를 통해 분해되어 연료 분자를 방출. (그림2b) 고분자 복합체 필름을 마이크로 펌프로 적용하여 자외선 조사에 따라 연 온라인릴게임 료 분자를 방출함으로써 물체를 이동시킴. 한국연구재단



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.



광화학 기반 연료 방출을 통한 마이크로 로봇의 추진 및 자기장을 이용한 방향성 제어. (그림3a) 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate, PET) 필름 기판에 연료 운반 분자를 코팅하고 자성 입자를 포함시켜 마이크로 로봇을 제작. (그림3b) 물 위에서 마이크로 로봇에 자외선을 조사하여 연료 분자를 방출함으로써 마이크로 로봇이 앞으로 전진하며 자기장을 이용해 방향을 조절. (그림3c) 자외선과 자기장을 조절하여 구동하는 마이크로 로봇이 복잡한 궤적을 따라 이동. 한국연구재단



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) 이재형 기자 jh@kukinews.com