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친환경 살충제·소독제 '플라스마 활성수' 대량생산 기술 나왔다

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친환경 살충제·소독제 '플라스마 활성수' 대량생산 기술 나왔다

2019.10.07 16:14
조주현 한국전기연구원 책임연구원(왼쪽)과 진윤식 책임연구원이 새로 개발한 동축형 플라스마 활성수 제조장비 앞에서 포즈를 취했다. 한국전기연구원 제공
조주현 한국전기연구원 책임연구원(왼쪽)과 진윤식 책임연구원이 새로 개발한 동축형 플라스마 활성수 제조장비 앞에서 포즈를 취했다. 한국전기연구원 제공

물질 입자가 전자와 이온 등 전기적 성질을 띤 입자로 분리된 상태를 ‘플라스마’라고 한다. 번개와 오로라, 형광등, 네온사인 등이 플라스마에 의한 현상이다. 이런 플라스마로 산소와 질소를 분해하면 반응성이 높은 입자를 만들 수 있다. 이들을 물에 녹이면 친환경 소독제나 살충제 등 다양한 용도로 활용할 수 있는 ‘플라스마 활성수’가 된다. 최근 국내 연구팀이 플라스마 활성수를 세계 최고 효율로 제조할 수 있는 기술을 독자 개발했다.


한국전기연구원은 진윤식, 조주현 전기물리연구센터 책임연구원팀이 플라스마 활성수를 한 시간에 500L까지 생산할 수 있는 세계 최고 성능의 플라스마 활성수 제조 장비를 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.


플라스마 활성수는 산성을 띠어 강한 소독력 및 살충력을 갖는 물이다. 병원에서 의료도구를 소독하거나 피부를 치료할 때, 가정에서 채소나 과일을 씻는 친환경 세정제로도 이용 가능하다. 질소산화물이을많이 함유해 액체 비료로도 활용할 수 있다. 


플라스마 활성수를 만들기 위해서는 가느다란 틈으로 플라스마를 고속으로 분출하는 ‘플라스마 제트’를 활용하는 방법이 널리 쓰였다. 전기는 통하지 않지만 정전기를 가하면 내부에 양극과 음극이 생겨나는 ‘유전체’와, 평판 금속 전극을 샌드위치처럼 배열해 방전을 일으키는 ‘평판형 유전체 장벽 방전(DBD)’ 방식을 활용하기도 한다. 하지만 두 기술 모두 한 번에 플라스마 활성수를 기껏해야 종이컵 하나 수준인 수십 mL에서 큰 생수병 수준인 수 L 밖에 생산할 수밖에 없어 효율이 낮았다.


연구팀은 기존의 평판형 유전체 장벽 방전 방식을 개선해 길다란 막대 가운데와 주변 원통에 유전체와 전극을 배치하는 ‘동축형 유전체 장벽 방전 장치’를 개발했다. 부피는 평판형에 비해 작지만, 직렬 및 병렬 연결이 쉬워 대용량화에 유리한 구조다. 연구팀은 여기에 물과 플라스마의 반응 효율을 높이는 반응기 구조를 고안해 오랜 시간 높은 전력을 공급해 플라스마 활성수를 한 시간에 500L씩 다량 생산할 수 있는 기술을 완성했다. 연구팀은 “기존 플라스마 활성수 제조용량 기록인 미국 APS사의 시간당 120L, 네덜란드 아인트호벤대의 시간당 100L를 크게 뛰어넘는 기록”이라고 밝혔다.


진 책임연구원은 “플라스마 활성수는 공기와 물, 전기만 있으면 제조가 가능하고, 다른 화학물질을 사용하지 않기 때문에 매우 친환경적”이라며 “이번 개발로 농업, 바이오, 식품, 원예 등 다양한 산업에서 대용량의 플라스마 활성수를 활용할 길이 열렸다”고 말했다.


연구팀은 연구 결과를 특허출원하는 한편, 미국에서 열린 ‘펄스파워 및 플라스마 과학 콘퍼런스’ 등 국제 학회에서 공개했다. 에너지 소모는 줄이면서 다방면에 응용할 수 있도록 기술을 특화시키는 등 성능도 개선할 계획이다.
 

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