빙글빙글 회전하며 공중 부유…하늘 나는 마이크로칩, 韓주도 개발

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https://m.nownews.seoul.co.kr/news/science/development/2021/09/27/20210927601007
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윤태희 기자

업데이트 2021-09-27 15:08

입력 2021-09-27 15:08

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개미보다 훨씬 작고 모래알 정도 크기의 마이크로칩에는 날개가 있어 빙글빙글 돌면서 가능한 한 멀리 공중을 떠다닐 수 있다. 이는 세계에서 가장 작은 비행 구조로 대기 중 병원균이나 미세먼지 수준을 측정하는 등 다양한 용도로 사용할 수 있다.

숭실대와 영국 케임브리지대와 미국 노스웨스턴대 공동연구팀은 작은 모래알 크기의 마이크로칩에 비행력을 부여한 ‘마이크로 플라이어’를 개발했다.

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연구를 주도한 숭실대 연구팀은 바람에 의해 퍼지는 트리스텔라테이아(Tristellateia) 속 식물 씨앗의 3차원 구조에서 영감을 얻었다. 별처럼 생긴 이 씨앗에는 헬리콥터의 회전 날개 같은 구조가 있어 빙글빙글 회전하면서 가능한 한 오랫동안 멀리 이동하는 특징이 있다.

즉 연구팀은 이 씨앗의 구조나 그것이 낙하하는 동안 대기 중 공기와 어떻게 작용하는지를 분석해 복잡한 3차원 형태를 갖는 마이크로칩을 고안했다.

이에 대해 연구 교신저자인 존 로저스 노스웨스턴대 교수는 “자연은 몇십억 년의 시간을 거쳐 고도의 공기역학 특성을 지닌 씨앗을 설계했다”면서 “우리는 그런 디자인 콘셉트를 빌려, 그것을 전자회로 플랫폼에 응용했다”고 설명했다.

마이크로 플라이어의 제작에는 펼치면 그림이 튀어나오는 아동용 책의 구조가 응용돼 있다. 고무 기질의 기반은 당겨져 있을 때 평평하지만 풀면 비틀려 입체 구조의 날개가 된다.

연구팀은 또 마이크로 플라이어에 주위의 에너지를 이용할 수 있는 능력을 부여했다.

이렇게 완성한 마이크로 플라이어에는 데이터 스토리지, 광센서, 데이터 송신용 안테나 등 다양한 부속품을 탑재할 수 있다.

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이를 비행기나 빌딩 옥상에서 뿌리면 바람이 작은 마이크로 플라이어를 흩뿌려 주위 환경을 감지하고 과학자들은 정보를 수집할 수 있다.

대기 상태와 화학 오염 감시, 인구 감시 심지어 질병 추적에도 사용할 수 있다고 연구진은 덧붙였다.

최종적으로는 분해 가능 폴리머와 퇴비화 가능 도체, 용해 가능 집적회로 칩을 이용해 물에 닿으면 자연스럽게 녹아 환경을 배려한 제품을 목표로 하고 있는 것으로 전해졌다.

흩뿌려진 마이크로칩을 회수하는 것은 어렵지만 자연적으로 녹는 것이라면 환경을 오염시킬 우려도 없는 것이다.

자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(9월 22일자)에 실렸다.

사진=미국 노스웨스턴대

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr