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전국방방곡곡

대한민국 먹거리 산업의 기반이 되는 플라즈마 기술

플라즈마기술연구센터 홍용철 책임연구원

정부 출연 연구기관은 국가 경제에 이바지할 의무가 있다. 신성장동력 산업에 힘이 되는 기술을 개발해 보급하는 것이 임무다. 연구원들의 피와 땀으로 개발된 원천 기술은 대한민국이 기술 강국으로 도약하는 발판이 된다. 글로벌 사회에서 원천 기술을 보유한 국가로 저력을 발휘할 수 있도록 힘쓰는 연구원이 있어 소개한다. 플라즈마기술연구센터 홍용철 책임연구원이다.

 

 

실생활에서 뗄 수 없는 기술, 플라즈마 
플라즈마는 일반인에게 생소한 단어지만 우리 생활 곳곳에 들어와 있다. 대표적인 예가 스마트폰이다. 스마트폰에 쓰이는 반도체를 생산하기 위해 플라즈마 기술이 쓰인다. 반도체 제작 공정의 80%는 플라즈마 기술로 이뤄진다. 특히 플라즈마가 우주의 99% 이상을 차지하고 있다. 플라즈마란 정확히 어떤 개념일까. 플라즈마기술연구센터 홍용철 책임연구원은 “물질의 제4의 상태이며 태양 에너지 등 자연에서 자발적으로 발생한다”라며 “반응성이 굉장히 뛰어나 전 세계가 임의적으로 플라즈마를 만들어 사용하는 기술을 개발하고 있다”라고 밝혔다. 


“고온이 필요한 기술에 플라즈마가 쓰입니다. 아주 높은 온도를 낼 수 있습니다. 고채, 액체, 기체의 3가지 물질 상태에 에너지를 가하면 기체가 분리됩니다. 이때 +극과 –극의 성질을 가진 제4의 물질, 플라즈마가 되는 것이죠. 기체는 압력으로만 제어할 수 있지만 플라즈마는 물리적 에너지인 전자기장으로 운동성, 방향, 속도를 조절할 수 있습니다. 표적물질의 변화, 세기, 위치 등을 조절할 수 있어 산업적 활용도가 큽니다. 플라즈마가 쓰이는 분야는 무궁무진합니다. 반도체, 자동차, 먹거리, 농식품, 쓰레기 처리, 의학 등 다양합니다. 어떤 산업과도 접목할 수 있어 발전 가능성이 농후한 분야입니다.”


우리나라가 정책적으로 플라즈마 기술 연구를 뒷받침하기 위해 지난 2012년 플라즈마기술연구센터를 세웠다. 국가핵융합연구소 소속 기관으로 운영 중이다. 지난 2017년 국비 213억 원을 투입해 올해 5월 플라즈마기술연구센터 내의 복합연구동이 건설됐다. 복합연구동 부지면적은 축구장 4개 넓이인 2만 5770m2(7795평)이다. 연면적은 1만 674m2(3229평)로 지상 3층 규모 건물에는 특수실험실 3개, 실험실 28개, 연구실 22개 규모로 지었다. 이로써 지역 산업체와 연구 협력할 인프라가 확보됐으며 도전적인 플라즈마 연구의 성공 가능성이 높아졌다. 

 


홍 연구원이 플라즈마 기술 분야와 접목하고자 하는 분야는 기존 열기관의 효율을 초월하는 초고효율이 열기관이다. 초고효율성의 열기관과 플라즈마 접목을 통해  우리가 사는 환경을 에너지 고민 없이 깨끗하게 지킬 수 있다. 플라즈마 기술이 접목된 열기관은 국민의 삶을 풍족하게 만들 수 있다.

 

군산시에 희망이 되는 기술, 플라즈마 
플라즈마기술연구센터는 ▲플라즈마 발생원 개발 ▲플라즈마와 물질 간 상호작용 및 DB 구축 ▲플라즈마 기술 기반 환경개선 기술 개발 ▲플라즈마-농식품 융합기술 개발 등 플라즈마 기술 역량 확보와 플라즈마 원천기술 개발 등의 연구를 수행해왔다. 홍용철 책임연구원은 “군산시, 전라북도 내 정부출연연구소 기관이다. 지자체, 기업과 시너지 효과를 기대하는 시선이 많다”라며 “저도 플라즈마 기술을 잘 이끌어내 국민의 삶을 윤택하게 만들 수 있는지 고민하고 있다”라고 말했다. 홍 연구원은 대학교에서 화학을 공부하고 석사 때부터 본격적으로 플라즈마를 공부했다. 그는 환경, 생명 등 창의적이며 융합적인 연구가 가능하다는 점에서 플라즈마 연구의 매력을 느꼈다. 플라즈마기술연구센터에서 근무하며 아홉 건의 기술 전수 중 전북 내 기업 두 곳에게 플라즈마 기술을 성공적으로 전수해 지역 경제에 보탬이 됐다. 그는 사용할 수 없는 재료를 플라즈마와 접목해 고부가가치 재료로 만드는 기술을 개발했다. 이 기술을 활용한 기업은 플라즈마 설비를 추가로 구축하고 있다. 다른 성공적인 사례도 녹조 제거 기술에 초점을 맞췄다. 


특히 그는 플라즈마로 녹조 제거 기술을 개발했다. 기업은 이 기술에 자신들의 노하우를 접목해 이동형 녹조 제거기를 완성했다. 지난해 홍용철 연구원은 한국기초과학지원연구원 나노표면연구팀 이현욱 박사팀d,s 핵융합연 창업기업인 엔팩과 공동연구해 수중 플라즈마를 이용한 다공성의 친환경 이산화티탄(TiO2) 광촉매 재료를 제조하는 데 성공했다. 빛을 이용해 오염물질을 분해시키는 정화 기능을 가진 광촉매 재료인 이산화티탄이 열처리 과정 없이 주어진 액체 내에서 플라즈마를 직접 발생하는 기술을 개발한 것이다. 이 기술이 이동형 녹조 제거기의 기초가 되었다. 

 

군산시와 장밋빛 미래를 설계하는 플라즈마기술연구센터
군산시는 제2의 도약이 필요한 시기를 지나고 있다. 경기불황으로 GM대우와 현대중공업 군산조선소가 군산 투자를 멈추면서 비상이 걸렸다. 최근 일본은 우리나라를 백색국가에서 제외하며 무역 압박 강도를 나날이 높이고 있다. 플라즈마기술연구센터처럼 연구기관의 활약이 중요한 시점이다. 플라즈마의 활용은 끝이 없다. 플라즈마 기술로 식품 유통기한, 저장기간을 늘릴 수 있다. 플라즈마 기술을 농업에 접목하면 수확량이 증대될 수 있다. 농산물의 부패균 생성 억제 기술, 농산물 잔류농약 분해하는 기술 등은 유용하게 쓰이고 있다. 플라즈마 기술로 생산된 섬유는 수명이 늘어날 수 있다. 의학 분야에서 인공관절, 임플란트에 쓰일 수 있다. 다방면에서 쓰이는 플라즈마 기술을 개발하기 위해 플라즈마기술연구센터는 체계적인 연구 조직을 갖췄다. 플라즈마기술연구센터에서 연구원은 3개의 분야에서 활동하고 있다. 플라즈마 기술을 대기오염 해소 및 수질 개선에 접목하는 분야를 연구하는 팀이 있다. 에너지 분야에서 플라즈마 기술로 효율성을 높이는 기술을 개발하는 팀이 있다. 재료를 연구하는 팀은 기존 재료와의 차별성을 추구한다. 플라즈마로 만든 재료가 완제품의 성능을 향상할 수 있는지를 연구하고 있다. 최근 우리나라 산업은 완제품을 만드는 기술은 우수하지만 원재료에 취약점을 드러냈다. 외국에 의존하는 재료 산업의 경쟁력을 키우자는 목소리가 안팎에서 나오고 있다. 플라즈마기술연구센터는 파생 기술을 빠르게 접목하기 위해 세운 기관이다. 어느 때보다 연구원의 사명감을 안고 원천기술 발전에 이바지해야 한다. 

 

지난 2008년 우리나라에서 최초로 군산대학교와 플라즈마기술연구센터가 공동연구센터를 만들었다. 군산의 미래를 여는 플라즈마기술연구센터의 노력은 계속되고 있다. 지난 2014년 군산시는 국내외 권위 있는 과학자 600여 명이 참석한 플라즈마 국제 학술대회를 성공적으로 개최했다. 플라즈마기술연구센터는 우리나라의 미래와 군산시의 내일을 준비하고 있다. 홍용철 책임연구원은 “기계, 바이오, 항공우주, 환경, 산업기술 등 응용 분야가 다양한 플라즈마 원천기술 개발에 매진하겠다”라며 “플라즈마기술연구센터가 개발한 플라즈마 기술이 기존에 얻을 수 없는 에너지 창출, 신소재 합성과 가공, 환경보호 등에 기여하길 바란다”라며 인터뷰를 마무리했다. 플라즈마 기술이 군산시와 대한민국의 과학 역사 한 페이지를 화려하게 장식하길 기대한다. 


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