국가핵융합연구소는 23일 플라스마기술연구센터 연구진이 플라스마처리 수(水)를 만드는 과정에서 그간 알려지지 않았던 물·플라스마 상호작용 원리를 규명했다고 밝혔다.

일반적으로 물질은 자연에서 고체·액체·기체의 3가지 모습으로 존재한다.

플라스마는 기체에 에너지를 더 가하면 나타나는 형태다.

이 때문에 물질의 '4번째 상태'라고 일컫는다.

▲ 국가핵융합연구소 플라스마기술연구센터 전형원(왼쪽부터), 윤성영, 김성봉, 이창호, 유승민 연구원

반도체나 디스플레이 등 첨단산업뿐 아니라 환경이나 의료 등 다양한 산업에서 활용할 수 있을 것으로 학계에선 보고 있다.

특히 플라스마처리 수는 특별한 약품 없이도 수질을 정화하거나 살균할 수 있는 효과를 보인다.

연구팀은 대기압 플라스마를 물에 접촉해 플라스마처리 수를 만드는 과정에서 전기장에 의한 물 표면 형상 변화를 확인했다.

아울러 이에 따른 플라스마 특성도 살피는 한편 광학·화학적 진단과 수치 해석을 통해 정량적으로 비교하는 데 성공했다.

연구팀에 따르면 물 분자는 극성을 띄고 있어서 외부 전기장에 따라 형상이 바뀐다.

플라스마로 물을 처리하는 경우엔 물의 표면장력이 감소하면서 형상 변화도 더 심화했다.

이런 형상 변화와 전기전도도 증가 때문에 플라스마 특성이 바뀐다는 사실을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

일반적인 물에서는 기체 온도가 비교적 낮은 '글로우 플라스마'가 발생하지만, 플라스마처리 수에서는 전류 밀도가 커지는 '아크 플라스마'가 생긴다고 덧붙였다.

연구팀은 이번 연구를 통해 플라스마가 형성하는 화학종 종류와 양을 효율적으로 제어할 수 있는 기초 원리를 제공할 수 있을 것으로 기대했다.

유석재 국가핵융합연구소장은 "플라스마처리 수 생성 장치 개발에도 속도가 붙을 것"이라며 "미래 농식품 분야에서 플라스마 기술 기반 신시장을 창출할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

연구 논문은 13일 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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