전북대학교 문세연 교수(양자시스템공학과)가 공동저자로 참여한 ‘상압 플라즈마 제트와 액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성과 관련한 상호작용 연구’가 세계 최고 저널인 네이처(Nature / IF 43.07)지에 게재됐다고 전했다.

26일 전북대에 따르면 문 교수는 카이스트 원자력 및 양자공학과 최원호 교수(교신저자), 한국핵융합에너지연구원 박상후 박사(제1저자), 슬로베니아 조제 슈테판 연구소의 우로쉬 스벨바 교수(공동저자)와 공동 연구 끝에 이 같은 성과를 올렸다.

플라즈마는 고체, 액체, 기체 등의 세 가지 상태가 아닌 제4의 물질로 일컬어지는 것으로, 이온이나 전자와 같이 전하를 띤 입자들이 기체처럼 섞여 있는 상태를 의미한다.

상압에서 발생된 저온·고속의 가스 기류인 ‘플라즈마 제트’는 최근 바이오, 의료, 농식품 분야 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 그러나 응용 분야의 목적상 액체와의 상호작용이 필연적인데, 그간 응용 분야에 대한 연구만 진행되어 왔고, 플라즈마-액체표면의 상호작용에 대한 근원적 이해는 부족한 상황이었다.

이번 연구에서는 플라즈마 제트가 물 표면에 분사되었을 때 유속을 가지는 일반적인 기체와 액체 사이의 경계면에서보다 플라즈마 제트와 액체 사이 경계면이 훨씬 안정적으로 유지되는 것을 세계 최초로 발견한 것이다.

제1저자인 박상후 박사는 “이는 자연에 존재하는 약하게 이온화된 기체와 액체 사이의 상호작용에 관한 이해를 넓히고, 플라즈마 제트를 활용하는 기초과학?응용 분야에 크게 도움이 될 것으로 기대된다”며 후속 연구에 대한 의지를 보였다.

교신저자인 KAIST 최원호 교수는 "이번 연구의 결과는 플라즈마에 대한 과학적 이해를 높이는 동시에, 경제적이고 산업적 활용이 가능한 플라스마 유체 제어 분야를 확대할 것"이라며 "플라스마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 여러 분야의 기술 개발에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

공동 저자인 문세연 교수는“저온 플라즈마 분야에서 다양한 연구가 진행되고 있지만, 세계적인 학술지인 Nature에 논문이 출간된 것은 국내에서는 최초이고 세계적으로도 유례가 드문 상황”이라며 “국내 플라즈마 학술 분야 수준이 세계적으로 인정받게 된 쾌거이며, 해당 논문의 공동저자로 참여하게 돼 영광”이라고 소감을 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국 연구재단 개인연구지원사업(우수 신진 연구)과 KAIST High-Risk and High-Return 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다.

/장은성 기자