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[보도자료]기포에 의해 만들어진 에어로졸 발생 원리 규명

2011-06-281,162

네이처 커뮤니케이션 표지논문 선정, “산업계 기포 제어와 기후변화 모델 개선 기여”

물속 기포가 대기로 빠져나올 때 순간적으로 터지면서 에어로졸*이 방출되는 원리가 국내 연구진에 의해 규명되었다.
* 에어로졸(aerosol) : 대기 중에 떠다니는 수 마이크로미터 크기의 작은 입자 또는 액체방울로, 미세먼지, 연기, 아지랑이 및 구름 등이 포함됨

포스텍 제정호 교수, 원병묵 연구교수 및 이지산 박사과정생이 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지 ‘네이처’의 온라인 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 표지논문으로 게재(6월 22일자)되는 영예를 얻었다.
(논문명: Size limits the formation of liquid jets during bubble bursting)

탄산음료를 컵에 따르면 가스(기포)가 물 밖으로 빠져나오면서 수면 위로 작은 물 입자가 튀어나오는 것을 볼 수 있다.
이 현상은 기포가 물속에서 빠져나오는 순간 터지면서 발생된 에너지가 물기둥을 만들어 발생하는 것으로, 이 때 생기는 물 입자를 ‘에어로졸’이라고 부른다.
바다에서 파도가 칠 때 수많은 기포가 물속에 갇히게 된다. 이 기포에 의해 만들어진 에어로졸은 구름과 허리케인을 형성하는 등 기후변화에 영향을 주고, 바다 속의 미세 생명체가 에어로졸 안에 들어가면 사람의 호흡기 질환을 유발하는 등 건강에도 영향을 미친다.
이 현상은 1950년대 처음으로 확인되었지만, 최근까지도 발생 원리는 정확히 규명되지 못했다. 지난해 미국 하버드대 연구팀이 ‘네이처’지 논문을 통해 큰 기포가 작은 기포로 연쇄적으로 감소하는 원리를 밝혀냈지만, 작은 기포가 에어로졸로 바뀌는 원리를 설명하지는 못했다.

제정호 교수팀은 초고속 엑스선 현미경(미국 APS 방사광가속기)으로 액체 속의 미세 세포가 마이크로초(백만분의 1초) 단위로 변화하는 모습을 촬영하는데 성공했다.
연구팀은 기포가 터지는 순간의 모양변화를 마이크로초 단위로 관찰하여 에어로졸이 발생되는 원리를 명확히 규명하였다.
이번 연구결과로 기포와 기포 또는 물방울과 물방울이 합쳐질 때 일어나는 현상까지 일반적인 원리로 설명할 수 있게 되었다.

제정호 교수는 “이번 연구결과로 기포와 물방울과 관련된 현상에 공통적으로 적용할 수 있는 통합 원리를 확립하였을 뿐만 아니라, 산업계의 기포 제어나 에어로졸을 포함한 기후변화 모델 개선에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.