대기압 플라즈마 사진 및 수산기 생성경로(KAIST 제공)© 뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = KAIST(총장 신성철)는 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 대기압 플라즈마에서 수산기(OH radical)가 생성되는 원리를 규명했다고 15일 밝혔다.

대기압 플라즈마는 대기 중에 여러 형태로 플라즈마 효과 및 2차 생성물을 방출하는 장점이 있어 살균, 정화, 탈취 등 에너지 및 환경 분야부터 생의학 분야까지 다양한 연구 및 산업 분야에 활용되고 있다.

플라즈마는 강한 전기적 힘으로 인해 기체 분자가 이온과 전자로 나눠지는 상태를 말한다.

수산기는 대표적인 활성 산소종으로, 물과 플라즈마의 반응에서 가장 중요한 역할을 하는 물질이다.

수산기는 산화력이 매우 커 여러 목적으로 활용하는 방안이 시도되고 있다.

연구팀은 지난해 수산기 박테리아 살균의 경우 기존의 살균법인 과산화수소나 오존을 사용할 때보다 수십에서 수백 배 효율이 높다는 연구 결과를 밝힌 바 있다.

수산기는 살균뿐 아니라, 수질 정화, 폐수 처리, 세척 등 환경 분야 및 멸균, 소독, 암세포 제거 등 의료 기술에서도 매우 높은 잠재력을 갖고 있다.

그러나 수산기는 대량으로 생성하기가 어렵고 생존 기간이 짧아 플라즈마 기술을 적극적으로 활용하는 데 한계가 있다.

플라즈마 처리수(PTW)에서 pH와 과산화수소, 아질산염 비율에 따른 수산기 반응 경로(KAIST 제공)© 뉴스1

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연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 플라즈마 내에서 기존에 알려진 수산기의 생성 방식 외에 산화질소의 광분해에 의한 생성원리를 규명했다.

또 광분해를 촉진시켜 수산기의 생성량을 높이면서 동시에 제어하는 방법을 개발했다.

광분해 방법은 플라즈마로 생성된 산화질소가 존재하는 물과 플라즈마에 자외선을 추가로 노출해 산화질소가 수산기로 분해되는 과정을 말한다.

연구팀이 개발한 광분해방법은 수산기의 생성을 자외선 노출 위치에 따라 제어할 수 있어 수산기의 생존 기간이 짧다는 단점을 극복할 수 있다.

최원호 교수는 “이번 연구를 통해 플라즈마 기술에 대한 과학적 이해를 넓히면서 효율적인 플라즈마 기술의 제어 방법을 제시했다”며 “농업, 식품, 바이오 의학 등 다양한 분야에 플라즈마 기술이 적극적으로 접목될 수 있는 기반을 마련할 것이다”라고 말했다.

이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도 플라즈마-농식품 융합기술 개발 사업 지원으로 수행됐다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 온라인 판에 지난달 8일 게재됐다.
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