플라스마 내 미세먼지 운동 규명…"기존 가설 오류 증명"

플라스마 내 미세먼지 운동 규명…"기존 가설 오류 증명"
원자력연구원 채길병 박사, 플라스마 더스트 입자 운동 확인



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국원자력연구원은 원자력데이터센터 채길병 박사가 플라스마 내 미세먼지 입자 소용돌이 운동·정렬 현상을 규명했다고 21일 밝혔다.
일반적으로 물질은 자연에서 고체·액체·기체의 3가지 모습으로 존재한다.
플라스마는 기체에 에너지를 더 가하면 나타나는 형태다.
이 때문에 물질의 '4번째 상태'라고 일컫는다.
음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리돼 있어서 반도체나 디스플레이 등 첨단산업뿐 아니라 환경이나 의료 등 다양한 산업에서 활용 가치가 높다.
그런데 플라스마를 활용하기 위한 공정을 진행하다 보면 안으로 미세먼지 입자가 유입될 가능성이 있다.
특히 반도체 제조 과정에서 플라스마로 미세먼지가 들어가면 웨이퍼에 착상될 위험이 있다.
그런 경우 제품은 폐기할 수밖에 없다.
미세먼지 제거를 위한 입자 운동 원리 연구가 필요한 건 이런 손실을 피하기 위해서다.


채 박사는 비구형(둥글지 않은 형태) 미세먼지 입자가 플라스마 내부에서 발생하는 전기장과 이온의 흐름에 따라 소용돌이치는 현상을 확인했다.
아울러 해당 입자가 정전기적 상호작용을 통해 정렬·자전 운동하는 모습도 발견했다.
일반적으로 많은 이론은 계산상 편의를 위해 먼지 입자를 공처럼 둥근 형태로 가정한다.
그러나 이번처럼 비구형의 실제 입자 움직임과 원리가 학계에 보고된 적은 없다고 연구원 측은 전했다.
채길병 박사는 "학계에서 통용하던 구형 더스트 입자 가설의 오류를 증명하고, 비구형 입자 형태를 적용하는 게 타당하다는 것을 입증한 사례"라며 "플라스마 공정 과정에서 발생하는 미세먼지를 제어하는 기술적 성과 창출을 위해 지속해서 노력할 계획"이라고 말했다.


원자력연구원 측은 연구팀이 극저온 플라스마 발생장치를 통해 비구형·프랙털 모양 얼음 더스트 입자를 생성하고 관찰했다고 전했다.
그러면서 플라스마 상태의 우주 대기와 유사한 환경에서 실험이 진행된 사실도 큰 성과라고 강조했다.
채 박사는 "플라스마 상태의 극한환경 연구 주제인 우주과학 분야에도 도움이 될 수 있도록 연구를 설계하고 도전할 방침"이라고 덧붙였다.
성과를 담은 논문은 국제 학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports)에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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