스위스 로잔연방공과대학(EPFL) 과학자들이 전자 폐기물 감소와 수질 평가 시 생태계 교란 최소화라는 두 가지 핵심 과제를 해결하는 획기적인 환경 모니터링 솔루션을 선보였다.
다리오 플로레아노 교수와 박사과정 장수항이 이끄는 연구팀이 개발한 이 5cm 크기의 보트형 로봇은 전적으로 생분해성이고 먹을 수 있는 소재로 만들어졌다. 로봇 본체는 시판 어분 펠릿을 분말로 갈아 바이오폴리머 결합제와 섞은 뒤, 동결건조 방식으로 성형했다. 연구진은 외부 구조의 단백질 함량을 기존 어분보다 30% 높이고, 지방 함량은 8% 낮춰 영양가를 강화했다.
이 로봇의 진정한 혁신은 전자장치나 배터리 없이 움직인다는 점이다. 장치는 일부 수생 곤충이 수면을 이동할 때 사용하는 것과 같은 마랑고니 효과를 추진력으로 활용한다. 작은 챔버에서 구연산과 탄산수소나트륨이 화학 반응을 일으켜 이산화탄소를 발생시키고, 이 기체가 무독성 프로필렌글리콜 연료를 채널을 통해 밀어낸다. 방출된 연료가 수면 장력을 감소시켜 로봇을 전진시키며, 몇 분 동안 최대 본체 길이의 3배 속도로 이동할 수 있다.
EPFL 연구팀은 이 로봇을 대규모로 수면에 배치해 활용하는 방안을 구상하고 있다. 각 로봇에는 생분해성 센서가 탑재되어 수질의 pH, 온도, 오염물질, 미생물 등 데이터를 수집한다. 연구진은 로봇의 움직임을 정밀하게 제어하는 대신, 연료 채널의 비대칭 설계를 통해 '좌회전형'과 '우회전형' 변형을 만들어 자연스럽게 수면에 퍼지도록 했다.
"자연 환경에서 활용되는 소형 수영 로봇 개발이 빠르게 진전되고 있지만, 기존에는 플라스틱, 배터리, 전자장치 등에 의존해 민감한 생태계에 대량 배치하기 어려웠습니다."라고 장수항은 설명했다. "이번 연구에서는 이러한 소재를 완전히 생분해성이고 먹을 수 있는 부품으로 대체할 수 있음을 보여줍니다."
이번 연구는 2025년 5월 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐으며, 식용 로보틱스 분야의 최신 성과다. 이번 성과는 EPFL이 기존에 개발한 식용 소프트 액추에이터, 유체 회로, 전도성 잉크 등 연구를 기반으로 하며, 2021년 350만 유로의 지원을 받아 출범한 EU 펀딩 프로젝트 'RoboFood' 컨소시엄의 일환이다.