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제목  KAIST, ‘플라즈마 제트’ 활용해 기체ㆍ액체 경계면 안정성 향상 원리 규명 2021-04-02 12:19:33
작성인
 고상우 기자
조회 : 44   추천: 1
 


한국과학기술원(KAIST) 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 기체를 이온화시킨 플라즈마(Plasma)가 기체와 액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성을 증가시키는 것을 최초로 발견하고 이를 규명하는 데 성공했다고 2일 밝혔다.

플라즈마는 기체가 높은 에너지로 가열돼 전하를 띄는 전자와 이온으로 분리된 상태를 말한다. 반도체와 디스플레이 제조공정에 핵심적인 역할을 하며, 형광등 내부나 네온사인, 공기청정기 등에서 접할 수 있다.

최 교수 연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 얻은 플라즈마를 물 표면에 분사시켰을 때, 일반적인 기체와 액체 사이의 경계면에서보다 경계면이 훨씬 안정적으로 유지되는 것을 발견했다.

연구팀이 이번 실험에 활용한 플라즈마 제트에서는 `플라즈마 총알`로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람이 발생한다. 연구팀은 이들의 특성을 이용해 물 표면의 불안정성을 줄일 수 있었다.

기체 제트 내에 플라즈마를 발생시키면 생성되는 1초당 수십 미터 속력의 전기바람으로 인해 물 표면에 가해지는 힘이 증가해서 물 표면이 더 깊이 파이게 되고, 이에 따라 물 표면이 불안정해져야 하는 조건임에도 불구하고 안정적으로 유지되는 것을 연구진은 실험적으로 확인했다.

이 같은 연구는 자연에 존재하는 약하게 이온화된 기체와 액체 사이의 상호작용에 관한 이해를 넓히고, 플라즈마 제트를 활용하는 기초과학ㆍ응용 분야에 크게 도움이 될 것으로 기대된다.

최원호 교수는 "이번 연구의 결과는 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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