공기 중에서 '신선한 물' 채집...딱정벌레와 거미에게서 영감

캐나다 워털루대

방수처리가 된 독특한 돌기를 통해 공기 중 물을 얻는 나미브 사막 딱정벌레. 게티이미지뱅크 제공

과학자들이 공기 중 수증기를 신선한 물로 바꾸는 방법을 개발했다. 환경오염이 심화됨에 따라 강, 호수, 지하수, 해양에서 깨끗한 물을 구하는 것이 점점 어려워질 것이란 전망이 나오는 가운데 공기가 물 자원의 새로운 보고가 될지 관심이 모인다.

캐나다 워털루대는 마이클 탐 화학공학과 교수 연구팀이 공기 중에서 지속적으로 수분을 흡수하는 표면처리 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 연구 결과는 지난달 20일 국제학술지 ‘네이처 워터’에 게재됐다. 연구를 이끈 탐 교수는 “이번 연구는 물을 마시기 위해 물가로 가지 않아도 되는 거미와 딱정벌레의 신체적 특성에 착안했다”고 설명했다.

거미와 딱정벌레는 신체 특성상 물에 접근하는 것이 쉽지 않아 나름의 방식으로 물을 구한다. 거미는 거미줄을 늘어뜨려 공기 중의 물방울을 채집해 수분을 보충한다. 일년 내내 비가 거의 내리지 않는 아프리카 사막에 사는 나미브 사막 딱정벌레는 독특한 껍질로 물을 수집한다. 이 딱정벌레는 안개가 끼는 날엔 등에 있는 수많은 돌기에 물방울이 맺힌다. 등껍질 표면에는 일종의 방수처리 역할을 하는 왁스 물질이 칠해져 있어 물방울은 몸에 흡수되지 않은 채 딱정벌레의 입 안으로 들어간다.

연구팀은 딱정벌레에 착안한 생체 모방 표면 기술을 개발했다. 딱정벌레의 표면과 유사한 형태이면서 왁스 성분으로 코팅된 표면을 설계해 작은 물방울을 포집하는 데 성공했다. 천연 식물성 물질을 활용해 거미줄 구조를 미세하게 구현한 막을 만들었다.

후속 연구에선 이 표면 기술을 발전시킬 계획이다. 태양 에너지를 활용해 신선한 물을 흡수한 뒤 남은 찌꺼기를 자체적으로 증발시키는 기술을 찾는 것이 목표다. 이를 위해 연구팀은 스스로 수분을 내보내는 버섯의 독특한 구조에 주목하고 있다.

연구팀이 개발한 공기 중 신선한 물을 채집하는 장치. 캐나다 워털루대 제공

[박정연 기자 hesse@donga.com]