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살균효과 가진 신비의 물 원리 풀었다

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살균효과 가진 신비의 물 원리 풀었다

2018.08.22 16:10
국가핵융합연구소 연구진이 플라스마 처리수의 생성 원리를 규명했다. 플라스마 처리에 따라 물의 표면장력이 바뀌는 것을 나타낸 사진. 사이언티픽 리포트 제공.
국가핵융합연구소 연구진이 플라스마 처리수의 생성 원리를 규명했다. 플라스마 처리에 따라 물의 표면장력이 바뀌는 것을 나타낸 사진. 사이언티픽 리포트 제공.

국가핵융합연구소 연구진이 제4의 물질 상태로 알려진 플라스마를 물속에서 발생시켜 물의 성질을 변화시킨 ‘플라스마 처리수(水)’를 만드는 과정에서 베일에 가려졌던 물과 플라스마의 상호 작용 원리를 알아냈다. 플라스마 처리수는 살균 효과, 하수정화 효과 등을 기대할 수 있고, 물속에서 질소가 합성되면서 농업에 활용할 경우 비료 효과를 얻을 수 있다.

 

플라스마 처리수를 만드는 과정에서 플라스마와 물 사이에서 일어나는 상호 작용은 그 원리가 명확하게 규명되지 않아 플라스마 처리수를 산업에 실제 적용하는 데는 한계가 있었다. 연구진은 실험을 통해 우선 물과 플라스마의 반응 순서를 정리했다. 물 분자는 전기적인 극성을 띄고 있어 외부 전기장에 따라 형상이 변화되는데, 물속에서 플라스마가 발생하도록 처리할 경우, 물의 표면장력이 감소하기 때문에 물 분자의 형상변화가 심해진다는 사실을 알아냈다. 전기장에 따라 물의 표면 형상이 바뀌고 플라스마 특성이 변화한다는 사실을 확인했다. 

 

플라스마 처리수를 만들 때 쓰이는 플라스마의 성질도 달랐다. 물속에서 플라스마를 발생시킬 경우 물 분자와 반응해 일반적인 플라스마보다 온도가 높고 전류밀도가 큰 ‘아크 플라스마’가 생겨난다는 사실도 연구진은 알아냈다. 플라스마 처리 수를 정화, 살균, 질소합성 등 다양한 분야에 선택적으로 이용하려면 앞으로 아크 플라스마에 대한 이해를 한층 더 높일 필요가 있을 것으로 보인다.

 

연구진은 이번 연구를 통해 플라스마와 물의 상호작용에 대한 이해를 높인 만큼, 앞으로 다양한 플라스마 화학반응을 제어할 방법이 개발될 것으로 기대하고 있다. 유석재 핵융합연 소장은 “이번 연구 결과를 통해 이른 시일 안에 농·식품 분야에서 플라스마 기술을 상용화되길 기대한다”고 밝혔다. 이 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 8월 13일자 온라인판에 게재됐다.

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