국내 공동 연구팀이 플라즈마에서 바람이 발생하는 기초 원리를 밝히는데 성공했다. 플라즈마이용 유체 제어기술을 비롯해 다양한 플라즈마 응용 기술 발전에 기여할 전망이다.
KAIST(총장 신성철)은 최원호 물리학과 교수팀이, 문세연 전북대 교수와 함께 전기 바람으로 불리는 플라즈마 내 중성기체 흐름의 주요 원리를 규명했다고 19일 밝혔다.
플라즈마의 전기바람은 전하를 띤 전자, 이온이 중성기체 입자와 충돌해 발생하는 중성기체의 흐름을 뜻한다. 대기압 플라즈마 내 전기장이 강한 공간에 전자나 이온이 불균일 분포하면 전기바람이 생긴다. 선풍기와 같은 날개 없이 공기의 움직임을 일으킬 수 있어 차세대 유체제어 기술로 주목받고 있지만 정확한 발생 원인이 밝혀지지 않았다.
연구팀은 대기압 플라즈마를 이용해 전기바람 발생의 원리를 밝히는데 성공했다. 전자와 이온이 혼합된 '스트리머 전파'와 공간전하의 이동을 통해 원리를 설명했다.
연구팀에 따르면 스트리머 전파는 전기바람 발생에 큰 영향을 주지 못한다. 오히려 스트리머 전파 이후 발생하는 공간전하의 이동이 주요 원인이었다.
특정 플라즈마에서는 음이온이 아닌 전자가 전기바람 발생의 핵심 요소였다. 헬륨 플라즈마에서는 태풍 속력의 4분의 1 수준인 최고 초속 4m의 전기바람이 발생했다. 연구팀은 이를 통해 전기바람의 속력을 제어하는 기초 원리를 제공할 수 있을 것으로 봤다.
최원호 교수는 “대기압 플라즈마와 같이 약하게 이온화된 플라즈마에서 나타나는 전자나 이온, 중성입자 사이의 상호작용을 학문적으로 이해하는 기반을 마련했다”면서 “산업에 활용할 수 있는 플라즈마 유체제어 분야를 확대하고, 활용을 가속화하는데 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
