전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 과학기술

속보

더보기

KAIST, 플라즈마의 액체-기체 경계면 안정성 규명...네이처 게재

기사입력 : 2021년04월02일 10:00

최종수정 : 2021년04월02일 10:00

액체에 강력한 기체 제트 분사해도 안정적인 경계면 유지
유체 제어 통한 의료·생명·농업·식품·화학 등 분야 활용

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 기체 제트가 물에 분사될 때 오목하게 파이는 현상을 안정적으로 제어할 수 있게 됐다. 이같은 기술을 활용하면 유체 제어를 통한 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 여러 분야의 기술 개발에도 성과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.

한국과학기술원(KAIST)는 최원호 원자력 및 양자공학과 교수 연구팀이 기체를 이온화시킨 플라즈마가 기체와 액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성을 증가시키는 것을 최초로 발견하고 이를 규명했다고 2일 밝혔다.

최 교수 연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 얻은 플라즈마를 물 표면에 분사시켰을 때, 일반적인 기체와 액체 사이의 경계면에서보다 경계면이 훨씬 안정적으로 유지되는 것을 발견했다. 이번 연구는 자연에 존재하는 약하게 이온화된 기체와 액체 사이의 상호작용에 관한 이해를 넓히고, 플라즈마 제트를 활용하는 기초과학·응용 분야에도 도움이 될 것으로 보인다.

기체 제트의 이온화를 통한 액체 표면의 안정화를 모사한 삽화 [자료=한국과학기술원] 2021.04.02 biggerthanseoul@newspim.com

예를 들어 컵에 담긴 주스의 표면 위에 빨대로 숨을 약하게 불면 주스 표면이 보조개 형태로 오목하게 들어간다. 이와 달리, 강하게 불면 오목한 형상이 없어지고 주스에 거품이 일거나 물방울이 튀어 오르는 등 불안정한 상태가 된다. 

이번 연구는 강력한 기제 제트를 불어넣더라도 액체 표면이 안정적으로 오목하게 유지될 수 있도록 한 것이 핵심이다. 

최 교수 연구팀은 기체 제트를 강한 전기장으로 이온화시켜 만든 플라즈마의 특성을 이용하면 기체와 액체 사이 경계면의 안정성을 향상시킬 수 있다는 것을 실험과 이론으로 밝혀냈다.

이번 실험에 활용한 플라즈마 제트에서는 '플라즈마 총알(plasma bullet)'로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람(electric wind)이 발생한다. 연구팀은 이같은 특성을 이용해 물 표면의 불안정성을 줄였다.

기체 제트 내에 플라즈마를 발생시키면 생성되는 1초당 수십 미터 속력의 전기바람으로 인해 물 표면에 가해지는 힘이 증가해서 물 표면이 더 깊이 파인다. 물 표면이 불안정해져야 하는 게 정상이나 안정적으로 유지되는 것을 연구팀은 실험적으로 확인했다.

연구팀은 플라즈마-물 이론 모델을 정립해, 물의 표면을 따라 1초당 수십 킬로미터 속력으로 이동하는 플라즈마 총알이 물 표면에 나란한 방향으로 일으키는 강한 전기장으로 인해 물 표면이 안정적으로 유지됨을 최초로 규명한 것이다.

플라즈마 생성 유무에 따른 물 표면의 변화를 보여주는 실험사진 [자료=한국과학기술원] 2021.04.02 biggerthanseoul@newspim.com

이번 연구 결과는 박상후 한국핵융합에너지연구원 박사가 제1저자로, 최 교수가 교신저자로 참여했으며, 국제 학술지 '네이처(Nature)' 4월 1일 자에 게재됐다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 개인연구지원사업(우수신진연구)과 한국과기원 '하이리스크 앤드 하이리턴(High-Risk and High-Return)' 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다. 

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
트럼프 "머스크 추방도 검토" [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 도널드 트럼프 미국 대통령이 기자들에게 "(일론) 머스크의 추방 문제도 고민해보겠다"고 발언하며, 두 사람 간 갈등이 또 한 번 수위를 높였다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 트럼프의 감세·재정 법안을 비판한 데 이어, 트럼프는 머스크의 정부 보조금과 계약에 대한 전수조사와 함께 추방 가능성까지 언급해 정치적·법적 논란이 확산되고 있다. 트럼프는 1일(현지시간) 백악관 앞에서 기자들과 만난 자리에서 "머스크를 추방할 수 있느냐"는 질문에 "모르겠다. 한번 살펴보겠다(I don't know, we'll have to take a look)"고 답했다. 그는 이어 "머스크는 많은 보조금을 받았으며, 전기촤 의무화 폐지에 매우 화가난 듯 하다"고 덧붙였다. 도널드 트럼프 미국 대통령과 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO).[사진=로이터 뉴스핌] 2025.06.21 mj72284@newspim.com 트럼프는 전기차 강제 규정을 "바이든 시대의 유산"으로 규정하고 폐지를 추진 중이다. 그는 "나는 전기차를 원하지 않는다. 휘발유도, 하이브리드도, 언젠가는 수소차도 원할 수 있다"며 "다만 수소차는 터지면 5블록 떨어진 데서 시신을 찾는다"고 비꼬기도 했다. 트럼프의 '추방' 발언이 담긴 클립이 퍼지자, 머스크는 X(옛 트위터)에 "이걸 더 키우고 싶어 죽겠지만, 지금은 참겠다"고 의미심장한 글을 올렸다. 이 논란은 머스크가 트럼프의 '크고 아름다운 하나의 법안 법(OBBBA)'을 "완전히 미치고 파괴적 법안"이라며 비판한 데서 촉발됐다. 트럼프는 이에 대해 "머스크는 역사상 가장 많은 보조금을 받은 사람"이라며, 정부효율성부(DOGE)가 머스크의 보조금 수혜 내역을 조사할 필요가 있다고 응수했다. 이어 트럼프는 "보조금이 없으면 로켓 발사도, 전기차 생산도 못할 것"이라고 몰아세웠다. 전문가들은 연방정부의 보조금·계약 중단이나 규제 강화 가능성을 주목하고 있으며, 이는 테슬라와 스페이스X의 사업에 실질적인 타격으로 이어질 여지가 있다고 지적한다. 머스크는 세금안 반대뿐 아니라 "새로운 정당(America Party)을 만들겠다"고 맞불을 놓으며 대선 기간부터 이어온 트럼프와 머스크 간 '브로맨스'가 균열 조짐을 보이고 있다. koinwon@newspim.com 2025-07-01 22:23
사진
기재부, 나라장터에 NXC 지분 매각 공고 [세종 = 뉴스핌] 김범주 기자 =국내 게임 1위 업체 '넥슨'의 정부 지분에 대한 공개입찰 절차가 진행 중인 것으로 확인됐다. 기획재정부는 지난달 30일 나라장터 등에 넥슨 지주사 엔엑스씨(NXC)의 지분 매각 공고를 냈다고 2일 밝혔다. NXC는 비상장기업이다. 고 김정주 넥슨 회장 사망으로 유가족들이 상속세 4조7000억원을 NXC주식(29.29%)으로 물납했다. 넥슨 로고. [사진=넥슨] 그동안 기재부는 다양한 방식으로 NXC 지분 매각을 추진해 왔지만 결과적으로 무산됐다. 지난해 말에는 매각 주관사를 선정하는 방식으로 NXC 지분 처분을 추진하기도 했다. NXC 지분 매각에 따른 세외 수입은 3조7000억원이다. 올해도 NXC 지분 매각이 성사되지 않을 경우 해당 금액만큼 이른바 '펑크'가 발생하는 셈이다. 한편 최근 게임업계에서는 중국 IT기업 텐센트가 넥슨 지분 인수를 타진 중인 것으로 알려졌다. 기재부 관계자는 "매각 절차를 게시했지만, 구체적인 매각대상자 등은 결정된 바 없다"고 말했다. wideopen@newspim.com 2025-07-02 15:10
안다쇼핑
Top으로 이동