거의 30억 년 전, 남조류라고 하는 해양성 남조류 매트는 이산화탄소를 우리가 복잡한 동물이 호흡하는 산소로 전환하여 지구의 대기를 변화시켰다. 행성에 있는 동안 그들은 빛과 물 외에는 아무 것도 없이 5번의 대멸종에서 살아남았다. 그리고 이제 영국의 창턱에 있는 작은 탱크에서 10억 년 된 생명공학 기술이 상대적으로 신인에게 그 전문성을 빌려주고 있다.

케임브리지 과학자들이 만든 탱크는 AA 배터리 크기이며 단순한 알루미늄 프레임에 4개의 플라스틱 창이 있다. 내부에서 조류 군체는 햇빛을 받아 광합성을 통해 음식으로 전환한다. 이 과정에서 그들은 알루미늄 프레임의 전극으로 가는 작은 전류를 생성한다. 여기에 연구원들은 주기로 실행되도록 프로그래밍 된 저전력 컴퓨터 칩(대기 상태에서 45분, 대기 상태에서 15분)을 부착하고 이 기이한 장치를 6개월 동안 자체 장치에 두었다.

놀랍게도, 그것은 불평 없이 계속해서 덤벼들었다.

케임브리지 생화학자이자 이 연구에 대한 논문의 제1저자인 Paolo Bombelli는 "시스템이 오랜 기간 동안 얼마나 일관되게 작동했는지에 깊은 인상을 받았다. 몇 주 후에 시스템이 멈출 것이라고 생각했지만 계속 진행되었다."고 말했다.

쉽게 구할 수 있는 부품과 재료로 구축된 단순한 전원일 뿐만 아니라 시스템은 밤낮으로 작동한다(태양광 발전과 대조적으로). 팀은 조류가 낮에 음식을 과잉 생산하기 때문에 밤에도 계속 행복하게 씹어 먹고 전기를 생산한다고 생각한다. 이 논문은 첫 6개월 동안의 연구 결과를 다루지만 조류로 구동되는 컴퓨터는 이제 1년 동안 계속해서 실행되고 있다.

꽤 멋진 트릭이지만 약간의 조정이 필요할 것이다. 시스템은 소량의 전류를 생성한다. 사물인터넷 애플리케이션에서 일반적으로 사용되는 Arm Cortex M0+ 칩은 매우 기본적인 계산을 수행하는 데 시간당 0.3마이크로와트만 소비한다. Verge가 언급했듯이 평균 노트북이 시간당 약 100와트를 사용하는 경우 이메일을 확인하거나 Zoom 회의에서 구역을 지정하기 위해 수백만 개의 조류 에너지 수확기가 필요하다.

그러나 연구원들은 노트북을 목표로 하지 않는다. 오히려 그들은 미래의 반복이 사물인터넷을 구성하는 수십억 또는 수조 개의 간단한 센서와 칩에 전력을 공급하는 틈새 애플리케이션을 찾을 것이라고 믿는다. 예를 들어 원격 위치의 로컬 조건을 측정하거나 소형 장치를 충전할 수 있다.

“[스케일링]은 완전히 간단하지 않다. 따라서 지붕에 하나를 설치하는 것은 현 단계에서 집에 전원을 공급하지 못할 것이다.”라고 수석 저자인 Christopher Howe가 New Scientist에 말했다. “앞으로 할 일이 꽤 많다. 그러나 [작동할 수 있음] 저소득 및 중간 소득 국가의 농촌 지역, 예를 들어 환경 센서 또는 휴대전화 충전과 같이 소량의 전력이 매우 유용할 수 있는 애플리케이션에서 말이다."

그러나 개선의 여지가 있다. 남조류에는 수천 종의 시아노박테리아가 있으며, 팀은 일부 제품이 다른 것보다 더 최근에 생산된다는 것을 발견했다. 또한 이전 연구에서 연구팀은 시아노박테리아를 유전자 변형하여 전기를 보다 효율적으로 생산했다.

다른 이점이 더 즉각적으로 드러난다. 필요한 재료는 재활용 가능하고 저렴하며 확장 가능하다. 배터리와 태양 전지는 생산하기에 더럽고 리튬 및 희토류 원소와 같이 항상 쉽게 구할 수 없는 재료를 필요로 하는 반면, 알루미늄, 플라스틱, 조류 및 물은 덜 지저분하게 더 쉽게 조달된다. 팀은 일반 플라스틱 물병을 재사용하는 시스템 모델도 테스트했다.

희망은 이러한 종류의 시스템이 에지 장치에 전력을 공급하기 위해 수십만 번 복제될 수 있고 잠재적으로 5년 안에 상업적으로 실행 가능하게 될 것이다. 그것이 사실인지 아닌지는 두고 볼 일이지만, 우리는 이와 상관없이 대안적 형태의 권력이 필요할 것 같다. 팀은 리튬 이온 배터리로 수조 개의 장치를 실행하는 데 매년 3배의 리튬이 필요하다고 추정한다. 그리고 최근에 Stewart Brand가 New York Times에 말했듯이 진행은 "옵션 추가"에 관한 것이다.

어쨌든 우리가 호흡하는 공기를 제공하는 유기체가 무엇보다도 측정하고 깨끗한 상태로 유지하는 데 도움이 된다면 적합하지 않을까?

이미지 출처: Paolo Bombelli