기초과학

전자과기대학, 새 플라즈마 제트 소스 개발

발행일 : 2019 / 09 / 26

전자과기대학 전자과학공학학원 물리전자학부 연구팀은 성공적으로 새 휴대용 플라즈마 제트 소스를 개발하여 대기압에서 저온플라즈마의 안정적인 방전을 달성함으로써 플라즈마가 공기 중에 완전하게 존재하도록 하였다. 해당 성과는 “Applied Physics Letters”에 게재되었다.

플라즈마는 우리 주변에 널리 존재한다. 형광등은 플라즈마 발광체이고 번개는 흔히 보는 플라즈마 방전이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 등과 마찬가지로 물질의 제4상태이며 물질이 우주에서 존재하는 보편적인 형태이다.

플라즈마 내에는 풍부한 고에너지입자가 있는데 이들 입자는 고에너지 특성을 가지고 활성이 강해 자체 온도가 상온과 비슷한 플라즈마가 물체에 접촉하기만 하면 물체가 플라즈마 고에너지입자의 공격을 받아 물체 표면 특성을 변화시킨다.

플라즈마의 이러한 특성을 암 치료, 피부 표면 처리, 살균 소독 등 분야에 응용할 수 있다. 플라즈마의 지혈 작용을 예로 들면, 플라즈마는 순식간에 손상된 피부에 딱지가 생기게 하여 정밀한 최소침습시술 효과를 달성할 수 있다.

그러나 대기층의 존재로 인해 대기 상태에서 플라즈마는 생성 및 유지가 어렵다.

연구팀은 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 여기시키고 플라즈마 제트 소스 내부와 분사구에 특수한 구조를 설계하여 저온플라즈마 제트가 밀폐 배관이 없이 안정적으로 대기 중에 존재하도록 했다. 제트 길이는 2cm 이상이다. 또한, 실험을 통해 구조적 매개변수를 최적화하고 소자의 고효율, 소형화 및 작동 용이성을 구현했다. 이는 대기압에서 저온플라즈마 제트의 응용 영역을 크게 확장시켰다.