내가 연구하는게 정말 의미가 있을까? 세상에 도움이 될까?

다른 사람이 들으면 우습다 할수도 있지만 일단 나는 연구자이다.
연구라는게 지금은 과학의 시대인지라 중요하게 여겨지지만,
사실 따져보면 남의 돈으로 시도하고 남의 돈으로 실패하는게 연구이다.
18 - 19세기 과학자들이 괜히 귀족인게 아니다.
그정도 여유가 있어야 할 수 있는게 연구다.
나도 따지고 보면 국민의 세금으로 하루하루 실패를 하고 있다.
마음껏 시도해보고 망가트려 볼 수 있는 궁극적인 이유는 내돈이 아니기 때문인 것도 있다.
그러다 의문이 들었다.
나는 잘하고 있는걸까? 이게 정말로 의미있는걸까? 겉포장만 번지르한 게 아닐까?

언제까지 시키는 것만 할 수는 없기에
(시키는 것만 노가다 하고 있다보면 스스로에 대한 한심함에 헛구역질이 나온다)
나름대로 주제를 잡고 연구라는 것을 하는데
연구실 특성상 남이 하는 연구에 대해 관심도 없고
인정이나 칭찬을 기대하기가 힘들기에..
내가 하는 연구에 대한 이유를 스스로 만들어야 했다.
이 글은 아무에게도 도움이 안될 것이다.
근거없는 그냥 내 생각이고
어쩌면 자기 정당화이기 때문이다.

내가 시도하는 진단법이 왜 가치있는가?

대기압 플라즈마의 경우 진공 플라즈마와는 다르게 전기장이나 EEDF와 같은 전기적 진단정보를 얻기가 힘들다.
연구실에서의 진단방법을 보면 범용적으로 사용할 수 있는 선택지는 OES를 이용한 광학적 진단을 이용해
수소 스펙트럼 라인의 broadening을 이용하는 방법과 질소분자의 스펙트럼 선을 이용하는 방법이 있는데,
문제는 이런 가스라인을 실제 실험에서 얻기가 힘들다는 점이다.
진공 플라즈마에서도 진단을 위해 헬륨이나 네온가스를 넣는데 대기압은 그러기가 매우 어렵다.
가스를 넣어준다해서 그 스펙트럼선이 나온다는 보장도 없다

또 다른 간접적 플라즈마 진단방법으로 전기적 측정이 있다.
전기적 모델을 이용한 전기측정 데이터 처리를 이용하면
회로적으로 해석한 플라즈마의 저항, 밀도 등의 정보를 얻을 수 있다.
DBD 방전기의 경우 전하가 보존된다는 가정이 있으면 리사주 곡선을 그려서
방전기의 표면정보(Cd), 방전 커패시턴스(Cg)의 정보를 알아낼 수 있다.

Cd를 추적함으로써 방전기의 표면정보를 알아내, 유전체의 손상유무를 진단할 수 있고
Cg를 추적함으로써 방전전의 공기갭의 정보나 이온화에 대한 간접정보를 얻을 수 있다
(이 부분은 좀더 고민과 연구가 필요하다. 하지만 분명 연관성은 존재함)
어느논문은 effective capacitance라는 것을 계산하고 시뮬레이션해서 방전이 일어나는 시점을 계산할 수 있었다.
플라즈마 방전의 효율이나, 방전시 방출되는 에너지등을 계산 할 수도 있다.
스트리머 당 방전에너지를 계산하는 것은 라디칼의 발생등에 직접적인 연관관계가 있으므로 연구가치가 충분히 있다고 생각한다
(경험적으로 방전이 있자마자 동시에 오존냄새가 확풍겨온다. 이는 그 순간에 전기적 에너지를 전달받아 라디칼이 형성되었다는 것을 유추해 볼 수 있다)

오존이 생기는 에너지를 조사해보면 오존의 표준생성 엔탈피는 142.67 kJ/mol 이다.
방전으로 인해 추가적으로 생겨 방출되는 에너지는 (방전전류 * 전압) 10 J 정도이다.
단 이때 전달되는 에너지는 이온화된 플라즈마 상태일 때 전자가 이동하여 전달된 것 이므로
이온화된 플라즈마 상태에서의 생성 에너지를 계산해봐야 할 것이다.

방전에너지를 계산할 수 있게 되면
방전 당 생기는 에너지를 통해 라디칼의 생성을 제어할 수 있다고 생각한다.
단순히 전류전압만을 측정하는 것으로 라디칼의 생성 조절, 표면의 변화, 방전의 상태진단 등을 모두 계산하게 될 수 있다.
아직 연구중이고 검증이 되지 않았다.
하지만 비슷한 방식으로 접근한 논문도 있고 어려운 실험도 아니니 도전해볼 가치는 있다.

이렇게 쉽게 풀 수 있는게 아닐 수도 있고
아예 접근방법이 틀린 것일지도 모른다
그냥 내가 쌓아온 시간이 증명해주겠지
앞으로 또 어떤 하루가 기다리고 있을지는 모르지만 열심히 해보자.