햇빛만 있으면 녹조 잡는다…KIST, '무전원 자율방제 수상 로봇' 개발

(서울=뉴스1) 신민경 기자 = 국내 연구진이 약품 투입이나 외부 전력 공급 없이 햇빛만으로 작동하는 '무전원 자율 방제 수상 로봇'을 세계 최초로 개발했다.

2일 과학기술계에 따르면, 한국과학기술연구원(KIST)의 청정에너지연구센터 오형석 박사 연구팀이 초물성전도소재연구센터 김남동 박사, 극한물성소재연구센터 조혜성 박사 연구팀과 공동으로 외부 전력 공급과 약품 운반 없이 햇빛만으로 작동하는 무전원 자율 방제 수상 로봇을 세계 최초로 개발했다.

기존 녹조 제거 방식은 작업자가 선박을 타고 과산화수소를 직접 살포하는 형태가 주로 활용됐다. 그러나 넓은 수역을 반복적으로 이동해야 해 많은 비용과 인력이 들고, 약품의 장기 보관을 위해 첨가하는 안정제가 오히려 녹조 제거 효율을 떨어뜨리는 한계가 있었다.

연구팀은 탄소 소재에 코발트 원자를 하나씩 분산시킨 단일원자 촉매를 개발해 공기 중 산소와 물만으로 과산화수소를 현장에서 즉시 합성하는 기술을 구현했다. 이 기술로 생성된 과산화수소는 기존 상용 과산화수소 대비 녹조 제거 속도가 최대 1760배 향상된 것으로 나타났다.

연구팀은 해당 촉매 시스템을 태양광 패널 및 부유 장치와 결합해 자율 방제 수상 로봇을 완성했다. 로봇은 낮 동안 태양광으로 충전한 전력을 활용해 주·야간 자율 운항이 가능하며, KIST 내 실제 연못에서 진행된 시험 운행에서도 우수한 녹조 제거 성능을 검증받았다.

이번 기술은 전력 인프라가 부족한 저수지와 댐 등에서도 활용 가능성이 높다. 별도의 약품 운송 없이 현장에서 필요한 만큼 과산화수소를 직접 생산해 운송 비용과 약품 누출 위험을 대폭 줄일 수 있다. 연구팀은 향후 장치 규모를 확대해 강과 대형 상수원 등 다양한 수질 관리 현장으로 적용 범위를 넓혀갈 계획이다.

오형석 KIST 책임연구원은 "이번 성과는 수질 정화 촉매, 첨단 복합소재, 로봇 제어 기술을 보유한 KIST 연구진이 협력해 만들어낸 융합 연구의 결과"라며 "햇빛만으로 현장에서 녹조 제거제를 생산하는 이번 기술이 미래형 스마트 물관리 기술의 새로운 대안이 되기를 기대한다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 탄소 업사이클링 사업, 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B: 엔바이론먼트 앤 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy)' 최신호에 게재됐다.

논문명은 'Solar-floating Co-N4 single-atom catalyst platform for neutral-pH H2O2 generation and algal bloom mitigation'이다.

smk5031@news1.kr