플라즈마는 기체(분자·원자)가 전자와 이온으로 분리돼 전기적으로 중성을 띠는 새로운 물질로 고체·액체·기체에 이어 물질의 ‘제4상태’라 불린다. 물리·화학·소재·열공학·항공 역학 등이 융합된 기초․첨단 연구 분야에서 첨단 소재 개발에 필요한 원천기술로 반도체·디스플레이·신소재·에너지·우주·항공 등 다양한 응용분야에 활용되고 있다. 전 세계 시장이 400∼500조 원대에 이르는 것으로 알려지면서 고온플라즈마응용연구센터의 구축사업은 주목을 받고 있다.
고온플라즈마를 통한 고기능성 신소재 개발 주력
플라즈마 기술은 21세기 주요 산업의 기반 기술이자 첨단 소재 개발을 위해 필요한 원천기술이다. 이는 반도체, 디스플레이, 신소재, 에너지, 우주·항공 등 다양한 응용분야에 활용된다. 플라즈마는 온도, 밀도 등의 특성에 따라 다양한 플라즈마가 있으며, KSTAR, ITER 등에서 핵융합에 의한 전기 생산을 목적으로 연구되고 있는 초고온 플라즈마, 산업용으로 활용되는 플라즈마로서, 플라즈마의 구성 입자들 모두 수천에서 수 만도의 온도를 갖는 고온 플라즈마와 플라즈마 구성 입자들 중 전자만 높은 온도를 갖는 저온 플라즈마로 분류된다.
이중에서 고온 플라즈마는 고온, 고열로 대상 재료를 용융, 기화시켜 물리적 상변화를 유발하는 열원의 역할을 하거나 높은 반응성을 갖는 입자들에 의한 화학반응을 촉진하는 화학반응로로서 작용한다. 때문에 저온 플라즈마의 활용이 불가능한 고온, 고강도가 요구되는 고기능성 소재·부품, 에너지·환경, 원자력, 항공·우주 등에서의 한계기술 극복 및 신기술 창출, 에너지 이용 효율화, 생산성 향상, 공해 극소화, 경제성 제고에 핵심적인 역할을 할 수 있다. 따라서 고온, 고강도가 요구되는 고기능성 소재․부품 개발과 에너지․환경, 항공․우주 분야의 한계기술을 확보하기 위해서는 고온 플라즈마 장비 및 기술이 필요하다. 전북대 고온플라즈마응용연구센터 구축사업단은 대규모 산업화 및 극한 환경 분야의 한계기술 확보에 필요한 ‘고온플라즈마 발생장치’의 설계·제작 및 관련 인프라를 구축함을 목표로 구축사업에 임하고 있다.
설계·제작 및 관련 인프라를 구축
전북대 고온 플라즈마 응용연구센터 구축사업단은 고온 플라즈마 발생장치와 주변장치, 부대시설 등을 대규모로 구축하기 위해 지난해 7월 설립되었다. 교육과학기술부의 기초연구사업의 하나로 진행되는 이 사업은 연구의 중요성에 맞춰 투자 규모도 상당하다. 교육과학기술부가 296억 원, 전라북도 30억 원, 완주군 46억5000만원, 전북대학교 20억 원으로 총 392억5000만원이 투입된다. 2014년 6월에는 전북 완주군 전북과학산업단지에 고온플라즈마 발생장치와 주변 장치, 부대시설 등이 구축될 예정이다. 0.4㎿, 2.4㎿ 급 개량형 고온 플라즈마 발생장치, 60㎾, 200㎾ 급 RF 고온 플라즈마 발생장치가 들어서게 된다. 장기 사업인 만큼 추진전략도 체계적이다. 2009부터 2014년까지 이뤄지는 첫 번째 단계는 연구 및 교육 기반 구축 단계로 고온 플라즈마 응용연구센터 구축, 고온 플라즈마 핵심기술 선행 연구에 힘쓸 예정이다. 또한 사업단에서는 2012년 플라즈마 석 · 박사 과정을 개설하고 2017년에는 '국제 플라즈마 기술학교(World Plasma Technical School)'를 운영해 플라즈마 관련 기술 연구 및 산업에 필요한 인력을 양성할 방침이다. 홍봉근 단장은 “연구인력뿐만 아니라 산업체 직업훈련을 통해서 플라즈마 관련 산업인력도 양성하여 탄탄한 인력인프라를 구축해 지속적인 연구와 신산업 창출을 가능하게 할 것입니다.”라고 전했다.
▲ 플라즈마의 세계시장규모가 400∼500조 원대에 이르는 것으로 알려지면서 상당한 주목을 받고 있는 전북대 고온플라즈마응용연구센터의 구축사업단은 ‘고온플라즈마 발생장치’의 설계·제작 및 관련 인프라를 구축함을 목표로 구축사업에 임하고 있다.ⓒ대한뉴스
원천기술 확보 및 국가경쟁력 강화
고온 플라즈마 응용연구센터 구축사업단은 전라북도가 추진 중인 부품·소재공급기지 조성사업의 핵심 사업을 성공적으로 추진할 수 있도록 장비의 이용자 그룹 육성, 관련 인력 양성 등을 본격적으로 추진할 예정이다. 전라북도는 글로벌 경쟁력 확보를 위해 '첨단부품소재 공급기지 조성사업' 기본계획을 수립하고 이를 실천하기 위한 구체적인 전략을 마련할 계획이다. 이를 통해 미래형 자동차기계, 부품소재, 플라즈마의 3대 특화클러스터를 조성하기로 했다. 한편, 전북대는 대내외적인 환경 변화에 대응하고 글로벌 경쟁력을 갖춘 대학으로 성장하기 위한 '비전 2020'을 수립하였으며 2020년 플라즈마연구의 세계적인 중심대학으로 성장하기 위해 핵심 역량으로 플라즈마의 특화를 선정했다. 이로써 전북대는 세계 100대 대학으로의 진입을 발판으로 삼을 계획이다.
홍봉근 단장은 “많은 분들의 기대를 한 몸에 받고 있는 사업단의 단장으로써 책임감을 가지고 고온플라즈마 장치를 활용한 기초 및 응용 연구에 착수하겠습니다.”라며 “고기능성 소재·부품분야에 산업화를 촉진함으로써 2020년 글로벌 경쟁력을 갖춘 센터로 자리매김하겠습니다.”라고 포부를 밝혔다.
한태윤 기자
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