수산기, 오존보다 월등히 높은 살균력 지녀
기존 단점인 짧은 수명 극복해 상용화에 한 걸음
살균, 정화, 탈취 등에 플라즈마 기술을 활용할 수 있는 새로운 길이 열렸다. KAIST 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀은 대기압 플라즈마에서 수산기(OH radical)가 생성하는 원리를 규명했다.
플라즈마는 물과 밀접하다. 물을 플라즈마로 처리한 방전수를 만들어 농업용수 및 살균수로 사용하기도 하고, 생의학 분야에서도 둘 사이 반응 연구가 활발하다.
플라즈마가 생산하는 수산기는 화학식 OH를 구성하는 활성화학종의 일종으로 둘 사이의 반응에서 가장 중요한 역할을 하는 물질이다. 또한, 다양한 활성종들 가운데 가장 강력한 산화력을 가지고 있는 것으로 알려졌다. 최 교수팀은 이미 2018년에 수산기가 살균, 정화, 탈취 등에 과산화수소나 오존에 비해 수백에서 수천 배까지 큰 효과가 있음을 밝힌 바 있다.
하지만 수산기의 최대 단점은 대량 생산이 어렵고 생존기간이 매우 짧아 제대로된 활용을 할 수 없다는 것. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 플라즈마 내에서 수산기를 생성하는 새로운 방법을 고안했다.
연구팀이 선택한 방법은 산화질소의 광분해를 이용한 방법으로 광분해를 촉진시켜 수산기의 생성량을 높이면서 제어까지 가능하게 했다. 광분해 방법은 플라즈마를 이용해 물 속에 산화질소를 생성한 후 자외선에 추가로 노출시켜 산화질소를 수산기로 분해하는 과정이다. 이 방법을 사용하면 수산기의 생성 위치를 자외선 노출 위치에 따라 제어할 수 있어 생존 기간을 늘릴 수 있다.
최원호 교수는 “이번 연구를 통해 플라즈마 기술에 대한 과학적 이해를 넓히면서 효율적인 플라즈마 기술의 제어 방법을 제시함으로써 농업, 식품, 바이오 의학 등 다양한 분야에 플라즈마 기술이 적극적으로 접목될 수 있는 기반을 마련할 것이다”라고 말했다.
박상후 박사, 박주영 박사과정 학생이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 7월 8일 자 온라인판에 게재됐다.
