KAIST, 플라즈마내 '전기바람' 발생 원리 규명

플라즈마 응용 기술 발전 기여 기대

KAIST물리학과 최원호 교수는 전북대 문세연 교수와의 공동 연구를 통해 '전기 바람(Electric wind)'이라 불리는 플라즈마 내 중성기체 흐름의 주요 원리를 규명했다고 19일 밝혔다.

'전기바람'이란 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 기존의 팬을 대체할 수 있는 차세대 기술이다.

연구팀은 대기압 플라즈마를 이용해 전기바람 발생의 전기 유체역학적 원리를 밝혀 냈다.

전기 유체역학적 힘에 의한 스트리머 전파와 공간전하 이동의 효과를 정성적으로 비교하는 데도 성공했다.

연구팀은 스트리머 전파는 전기바람 발생에 큰 영향을 주지 못하고 오히려 스트리머 전파 이후 발생하는 공간전하의 이동이 주요 원인인 것을 알아냈다.

특정 플라즈마에서는 음이온이 아닌 전자가 전기바람 발생의 핵심 요소임을 확인한 것.


또한 헬륨 플라즈마에서 최고 초속 4m 속력의 전기바람이 발생했는데 이는 일반적인 태풍 속력의 4분의 1 정도이다.

이러한 결과를 통해 전기바람의 속력을 효율적으로 제어할 수 있는 기초 원리를 제공할 수 있을 것으로 보인다.



최원호 교수는 "이번 결과는 플라즈마 내 존재하는 전자나 이온과 중성입자 사이의 상호작용에 대한 기초 연구로 플라즈마를 이용하는 유체 제어기술 등 플라즈마 응용 기술의 발전에 기여하게 될 것"이라고 말했다.

박상후 박사가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 1월 25일자 온라인 판에 게재됐다.