스페인 연구팀, 폐수 청소, 에너지도 만드는 '자율 마이크로 모터' 개발
스페인 카탈루냐 화학 연구소(ICIQ
마이크로 모터라고 불리는 아주 작은 자주식 장치는 특정한 오염 물질을 목표로 폐수를 통해 이동하도록 설계될 수 있다. 그것들은 오염 물질을 흡착하거나 물에서 제거하는 것을 돕는 기능성 물질이나 코팅을 운반하는 독특한 능력을 가지고 있다.
그러나 에너지도 생산할 수 있도록 최적화할 수 있다면 어떨까
스페인 카탈루냐 화학 연구소(ICIQ)의 연구원들은 폐수가 이동하면서 효율적으로 청소하고 재생 가능한 에너지원으로 사용될 수 있는 암모니아를 생산하는 자율 마이크로 모터를 개발했다.
모터는 이제 예테보리 대학에서 만든 AI 기술을 사용하여 조정되어 결과를 최적화하여 매우 효율적인 청소 및 에너지 생성 기계로 만들 것이다.
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장치들은 화학적 상호작용에 의해 작동하는 거품 방출 메커니즘을 가진 실리콘과 이산화망간 튜브로 구성되어 있다. 그 튜브는 모터로 작동하는 이 거품들의 도움으로 물 속에서 움직인다.
장치에 바로 닿으면 오염된 물 속에 존재하는 요소가 라카아제라는 화학 성분을 통해 암모니아로 변환된다. 그러면 암모니아는 친환경 에너지원인 수소로 변환될 수 있다.
"이것은 흥미로운 발견입니다. 오늘날, 수처리 공장은 모든 요소를 분해하는데 어려움을 겪고 있는데, 이것은 물이 방출될 때 부영양화를 초래합니다. 이것은 특히 도시 지역에서 심각한 문제입니다," 라고 ICIQ의 닥터 캐서린 빌라 그룹의 박사과정 학생인 레베카 페러가 말했다.
디자인 개선
이제 과학자들은 튜브가 물을 잘 씻어낼 수 있도록 디자인을 개선해야 한다. 이를 위해서는 이들 부품이 어떻게 움직이며, 물에 잠겼을 때 얼마나 오랫동안 작동하는지를 관찰해야 한다. 하지만 이는 장치에서 발생하는 기포가 시야를 가리기 때문에 현미경으로 관찰하기 어렵다.
다행히 예테보리 대학 연구진이 개발한 인공지능 기술은 마이크로 모터의 움직임을 예측할 수 있게 해주었다. 액체 속에서 헤엄치는 여러 모터를 기계 학습 알고리즘으로 동시에 관찰할 수 있게 해준다.
"만약 우리가 마이크로 모터를 감시할 수 없다면, 우리는 그것을 개발할 수 없습니다. 우리의 인공지능은 현재 개발 작업이 진행 중인 실험실 환경에서 잘 작동합니다," 라고 예테보리 대학교 물리학과의 박사과정 학생인 하르시스 바흐만치가 말했다.
마이크로 모터는 마이크로 스케일에서 독립적으로 이동하고 지정된 활동을 수행할 수 있기 때문에 환경 개선을 위한 유망한 도구가 되었다. 그러나 이 최신 개발은 그들의 매력을 더할 수 밖에 없지만, 과학자들은 언제 그들이 그들의 장치를 대규모로 펼칠 수 있을지 모른다. 당분간, 그들은 이 중요한 혁신을 다음 몇 년 동안 보편적으로 실행 가능하게 만들려는 희망으로 계속 연구하고 있다.
Micromotors purify wastewater and create green energy
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