곧 당신의 스마트폰은 박테리아로 전력을 공급받을 수 있습니다

박테리아 떼가 스마트폰에 전력을 공급할 수 있다고 전문가들이 말합니다

옥스포드 대학교 연구팀은 벌레의 자연스러운 움직임을 활용하여 스마트폰 내에서 미세한 “풍력 발전소”를 축적하고 활성화할 수 있음을 발견했습니다.

연구자들은 저널 Science Advances에서 박테리아와 같은 밀집된 활성 물질의 무작위 떼짓 효과를 조직하여 원통형 로터를 회전시키고 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력 공급원을 제공할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 입증했다고 설명했습니다.

공동 저자 드 타일러 션드룩(Dr. Tyler Shendruk)은 옥스포드 대학교의 루돌프 페이얼스 이론 물리학 센터에서 EMBO 장기 펠로우로 활동하고 있으며, 동료들과 함께 이러한 생물학적으로 구동되는 미세 전력 발전소가 궁극적으로 자가 조립되고 자가 전력을 공급받는 미세한 인공 장치의 초소형 엔진이 될 수 있다고 말했습니다. 이는 광학 스위치에서 스마트폰 마이크에 이르기까지 다양합니다.

“사회가 직면한 많은 에너지 문제는 기가와트 규모이지만, 일부는 미세한 수준입니다. 미세 기계에 대한 소량의 전력을 생성하는 한 가지 잠재적인 방법은 박테리아 현탁액과 같은 생물학적 시스템에서 직접 수확하는 것일 수 있습니다.”라고 션드룩 박사는 말했습니다.

박테리아의 성장이나 블룸은 일반적으로 스스로는 의미 있는 전력을 생성하기에는 너무 무질서합니다. 따라서 실험 중에 단일 로터가 도입되었을 때, 그것은 비효율적이었고 단순히 박테리아에 의해 ‘휘둘려졌습니다.’

그러나 연구자들은 64개의 마이크로 로터로 구성된 특별한 격자를 개발하였고, 박테리아가 ‘떼짓’하면서 이 격자는 자발적으로 이웃 로터가 반대 방향으로 회전하도록 조직되었습니다. 이는 풍력 발전소를 연상시키는 간단한 구조적 조직입니다.

션드룩 박사는 덧붙였습니다: “놀라운 것은 우리가 미세한 기어 모양의 터빈을 미리 설계할 필요가 없었다는 것입니다. 로터는 단순히 박테리아 풍력 발전소의 일종으로 자가 조립되었습니다.

“우리가 박테리아의 난류에서 단일 로터로 시뮬레이션을 수행했을 때, 그것은 단순히 무작위로 휘둘려졌습니다. 그러나 우리가 살아있는 유체에 로터 배열을 넣었을 때, 그들은 갑자기 규칙적인 패턴을 형성하였고, 이웃 로터는 반대 방향으로 회전했습니다.”

공동 저자 드 아민 두스트모하마디(Dr. Amin Doostmohammadi)는 옥스포드 대학교 물리학과 소속으로, “이러한 생물학적 시스템에서 심지어 미세한 양의 기계적 작업을 얻는 능력은 매우 가치가 있습니다. 왜냐하면 이들은 입력 전력이 필요하지 않으며 내부 생화학적 과정을 사용하여 움직이기 때문입니다.”라고 말했습니다.

“미세한 규모에서 우리의 시뮬레이션은 생물학적 집합체가 생성하는 흐름이 미세 로터 배열을 회전시키기 위한 지속적인 기계적 전력을 생성할 수 있도록 스스로 재조직될 수 있음을 보여줍니다.”

주 저자 줄리아 요먼스 교수(Professor Julia Yeomans)는 옥스포드 대학교 물리학과 소속으로, “자연은 미세한 엔진을 만드는 데 뛰어나며, 유사한 디자인을 활용하는 방법을 이해할 수 있다면 엄청난 잠재력이 있습니다.”라고 덧붙였습니다.