◎서울대 홍상희 교수팀/신물질합성·폐기물처리 등 활용고집적 반도체 제작이나 신물질 합성, 독성폐기물 처리 등 산업현장에서 다양하게 활용할 수 있는 플라즈마 발생장치가 국내 처음으로 개발됐다.
서울대 원자핵공학과 홍상희 교수팀은 13일 고체 액체 기체에 이어 제4의 물질상태로 불리는 플라즈마를 발생시키는 「플라즈마 토치」를 개발했다고 밝혔다. 플라즈마는 기체가 섭씨 수천∼수만도의 고온에서 전기적 성질을 띤 입자로 변하면서 자유롭게 운동하는 물질상태를 말한다. 플라즈마는 깨끗하고 높은 열에너지를 갖고 있어 신물질 합성 등 다용도로 활용된다.
플라즈마 토치는 텅스텐으로 만든 음극과 구리로 만든 양극 사이에 아르곤과 수소를 섞은 혼합기체를 통과시키며 순간적으로 방전하면 최고 섭씨 1만5,000도의 플라즈마를 형성하는 장치이다. 음전기와 양전기가 부딪치면서 발생하는 고온의 열에너지가 혼합기체를 플라즈마상태로 만들어 초속 500∼600m로 분출시키는 것이다.
홍교수는 이 장치를 이용해 반도체나 자동차엔진 비행기터빈 등 특수소재에 기능성 피막을 입히는 응용기술을 개발했다. 플라즈마가 생성되는 부위에 내모성과 내열성이 뛰어난 금속 및 세라믹 분말을 삽입, 분사시켜 정교하고 단단한 피막을 입히는 것이다. 또 불순물이 함유된 물질을 고온으로 녹여 기체상태로 만든 뒤 순간 냉각시켜 초미세 세라믹분말과 반도체 핵심소재인 「알루미늄 라이트라이더」 등 신물질도 만들어 냈다.
홍교수는 80㎾급의 전원을 사용하는 이 장치의 전원을 수㎿급까지 늘려 생활쓰레기는 물론 병원폐기물, 화학공장의 독성 액체폐기물을 처리하는 연구를 진행중이다. 소각로용 플라즈마는 유기질 오염물은 열분해시키고 중금속 등은 고체상태의 무해물질로 만들어 기존 소각로로는 처리할 수 없는 폐기물질을 정화시킨다.
홍교수는 『이 장치는 많은 양의 유해 폐기물을 단시간내 완전 분해할 수 있기 때문에 매립이나 소각 등 기존의 폐기물처리 방식과 달리 2차적인 환경오염을 일으키지 않는다』며 『순조롭게 연구가 진행된다면 2000년께 소각로용 대형 플라즈마 토치를 실용화할 수 있을 것』이라고 말했다.<홍덕기 기자>
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