KAIST는 최원호 원자력 및 양자공학과 교수 연구팀이 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 얻은 플라즈마를 물 표면에 분사시켰을 때, 일반적인 기체와 액체 사이 경계면보다 훨씬 안정적으로 유지되는 것을 발견했다고 4일 밝혔다.

이는 행성 대기의 흐름을 이해하거나, 플라즈마 제트를 활용하는 기초과학·응용 분야에 크게 도움이 될 전망이다.

플라즈마는 기체가 높은 에너지로 가열돼 전하를 띄는 전자와 이온으로 분리된 상태를 말한다. 반도체와 디스플레이 제조공정에 핵심적인 역할을 한다.

경계면의 유체역학적 불안정성은 일상에서도 흔히 볼 수 있다. 가정에서 사용하는 샤워기의 물줄기나 갯벌 바닥의 물결 무늬 등이 대표적인 사례다. 또 와인이 담긴 잔을 흔든 다음 그대로 두면 와인이 잔의 벽을 타고 눈물처럼 흘러내리는 `와인의 눈물` 현상에서도 관찰할 수 있다.

하지만 액체 표면에서 유체역학적 불안정성이 증가하는 현상과 이를 안정화하는 방법에 대해서는 이해가 부족했다. 따라서 관심은 높은데도 불구하고 활용성을 높이는 데 한계가 있었다.

이에 최 교수 연구팀은 물 표면을 따라 초당 수 십㎞의 속력으로 이동하는 플라즈마 총알이 물 표면과 나란한 방향으로 일으키는 강한 전기장을 만들어 물 표면을 안정적으로 유지한다는 것을 실험으로 최초 확인했다.

최 교수는 "이번 연구는 플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 여러 분야의 기술 개발에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처(Nature)` 1일자에 실렸다. 정인선 기자

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