깜짝이야! 금속이 꿈틀대네
20년도 더 된 영화지만 「터미네이터2」에 등장한 액체 금속 로봇 T-1000은 가장 인상 깊은 악당 캐릭터 중 하나로 기억되고 있다. 놀랄 만큼 자유자재로 변신하고, 어떤 상황에서도 원래의 모습으로 다시 합체되던 T-1000이 어쩌면 현실에서도 가능할지 모르겠다. 중국 칭화대 연구팀이 T-1000처럼 스스로 움직이는 액체 금속을 개발했다. 연구팀은 최근 스스로의 힘으로 원을 그리며 한 방향으로 회전하는 동그란 물방울 형태의 액체 금속을 공개했다. 개발된 액체 금속은 소금물이나 수산화나트륨 등을 투입하면 스스로 형태를 바꾸며 30분 정도 고속 운동을 한다. 흡사 연체동물처럼 생긴 물방울의 정체는 갈륨과 인듐 등의 합성 물질이다. 갈륨은 융점이 29.8℃로 상당히 낮다. 이 액체 금속조각에 수산화나트륨 용액을 떨어뜨리면 마치 살아있는 것처럼 움직이게 된다. 액체 금속의 동력원은 두 가지다. 하나는 액체 금속이 일으키는 전하 불균형, 그러니까 양극과 음극의 균형이 잡히지 않은 상태다. 이로 인해 액체 금속 내에 압력차가 발생해 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 밀려가는 것이다. 다른 하나는 액체 금속 조각이 수산화나트륨과 화학반응을 일으켜 발생하는 것이다. 이 거품이 용액 내에서 액체 금속을 밀어내는 역할을 한다. 이미 지난해에 미국 노스캐롤라이나 주립대학에선 변형 액체 금속을 개발했다. 움직인다기보다는 액체와 고체 상태를 오가는 정도의 소재였는데, 이 금속 역시 갈륨과 인듐을 기본으로 개발됐다. 평상시에는 단단한 형태를 유지하지만, 1V 미만의 전압을 가하면 액체처럼 변한다. 물론 이 소재들을 이용해 지금 당장 T-1000처럼 높은 지능과 복잡한 기능을 가진 로봇을 만들 수는 없겠지만, 다양한 공간에 침투하는 기기의 소재나 혈관 로봇, 스스로 조립하는 액체지능형 기계 등에 응용할 수 있다.
박테리아로 충전해볼까?
세균을 이용해 배터리를 만들 수 있다는 연구 결과가 보고돼 화제다. 영국 맨체스터대 연구팀은 자색세균의 일종인 ‘로도슈도모나스 팔루스트리스(R-palustris)’를 이용해 천연 배터리를 제작할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 배터리를 만들기 위해서는 전자를 흡수하고 방출할 수 있는 기능이 필요한데, 연구팀은 R팔루스트리스가 영양분을 흡수하면서 주위로부터 전자를 끌어오는 성질을 가졌다는 데 착안했다. 일반적으로 자색세균들은 여러 원소에서 전자를 끌어내 에너지원으로 사용하는데, R팔루스트리스는 철의 산화를 촉진시키는 기능을 갖고 있어 이 과정에서 필요한 전자를 끌어오는 것으로 알려졌다. 세포 외 전자 전달이라는 과정을 통해 전자를 세포 안팎에서 이동시키며 세포 밖에 있는 전자를 끌고 들어와서 그들의 에너지 대사에 사용한다. 이른바 전자를 포식하는 것이다. 연구팀은 자철석과 함께 R팔루스트리스를 배양하는 과정에서 빛의 세기에 따라 전자를 흡수하는 특성이 달라진다는 사실을 발견했다. 밝은 빛에서는 철로부터 전자를 흡수하지만, 어두운 빛에서는 다시 철에 전자를 돌려주었다. 또한 연구팀은 환경독성이 강해 전 세계적으로 규제의 대상이 되고 있는 6가크롬과 R팔루스트리스를 반응시킨 결과 안정적인 3가크롬으로 바뀌는 것도 발견했다. R팔루스트리스의 이런 특성을 이용하면 밤에는 충전하고 낮에는 방전하는 친환경 천연 배터리를 제작할 수 있는 것이다. 이번 연구 성과를 통해 세균이 미래 에너지원으로 사용될 수 있다는 것이 증명되었다. 세균을 이용해 휘발유 등 화학물질을 제조한 사례는 있지만 배터리 원료를 개발한 것은 이번이 처음이다.
글 임숙경 전문기자
