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KAIST, 플라즈마-액체 경계 안정 원리 규명

플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 여러 분야 기술 발전 기대

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  • 입력 : 2021.04.02 14:53
  • 기자명 By. 이정화 기자
기체 제트의 이온화를 통한 액체 표면의 안정화를 모사한 삽화.(제공=KAIST)
기체 제트의 이온화를 통한 액체 표면의 안정화를 모사한 삽화.(제공=KAIST)
[충청신문=대전] 이정화 기자 = 플라즈마가 기체-액체간 경계면 안정성을 높이는 것으로 나타났다. 유체역학적 불안정성으로 한계를 겪던 관련 과학·산업 기술 개발에도 날개가 달릴 것으로 보인다.

KAIST는 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 이 같은 현상을 최초로 발견하고 원리를 규명하는 데 성공했다고 2일 밝혔다.

좁은 구멍에서 고속으로 분출되는 '제트' 형태의 기체를 액체 표면에 분사시키는 구조는 여러 산업에서 활발히 쓰이고 있지만 불안정성 때문에 활용 한계가 있다. 컵에 담긴 주스 표면을 빨대로 약하게 불면 오목하게 들어가는 수준이지만 강하게 불면 거품이 일고 물방울이 튀어 오르는 데서 볼 수 있다.

연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 얻은 플라즈마를 분사하면 물 표면이 안정적으로 유지됨을 발견했다.

플라즈마 제트는 '플라즈마 총알'로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람이 발생하는데, 물 표면을 따라 초당 수십 킬로미터 속력으로 이동하며 나란한 방향으로 강한 전기장을 일으키면서 전기역학적 상호작용을 끌어냈다.

최 교수는 "플라즈마에 대한 과학적 이해를 높이는 동시에, 경제적이고 산업적 활용이 가능한 플라즈마 유체 제어 분야를 확대할 것"이라며 "플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 여러 분야의 기술 개발에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

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