전북대학교 문세연 교수와 한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 최원호 교수가 공동 연구를 통해 전기 바람이라 불리는 플라즈마 내 중성기체 흐름의 주요 원리를 규명했다.
전기 바람은 전하를 띈 전자나 이온이 가속 후 중성기체 입자와 충돌해 발생하는 중성기체의 흐름을 말한다.선풍기 날개와 같이 기계적인 움직임 없이 공기의 움직임을 일으킬 수 있는 방법으로 팬을 대체할 수 있는 차세대 기술로 주목받고 있다.
연구팀은 대기압 플라즈마를 이용해 전기 바람 발생의 전기 유체역학적 원리를 밝히고, 전기 유체역학적 힘에 의한 스트리머 전파와 공간전하 이동의 효과를 정성적으로 비교하는 데 성공했다.
또 스트리머 전파는 전기바람 발생에 큰 영향을 주지 못하고 오히려 스트리머 전파 이후 발생하는 공간전하의 이동이 주요 원인임을 밝혔다.
특히 최근에는 이와 같은 플라즈마 기술을 적용해 트럭 및 선박에서 발생하는 공기저항을 감소시켜 연료 효율 증가와 미세먼지 발생 감소, 풍력발전기 날개 표면의 유체 분리의 완화, 도로 터널 내 공기저항 및 미세먼지 축적 감소, 초고층 건물의 풍진동 감소와 같은 응용 기술 개발이 여러 나라에서 활발히 시도되고 있다.
지난해에는 세계 최초로 저온 플라즈마를 이용해 대장암 세포를 죽일 수 있는 연구를 발표했으고, 2016년에는 2,000도 이상을 견딜 수 있는 초고온 세라믹 코팅 기술을 개발해 세계 학계의 주목을 받기도 했다.
한편, 이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래 선도 플라즈마·농식품 융합 기술 개발 사업과 산업 통상 자원부의 사업화 연계 기술 개발사업(R&BD) 지원을 받았다.
연구 보고서는 지난달 25일자 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인 판에 게재됐다.
김혜지 기자
