플라즈마란 무엇인가?(플라즈마 발생원리)

일상생활 속 우리가 마주하는 모든 물체는 어떤 상태일까요? 딱딱한 외관을 지닌 고체, 물과 같은 액체, 그리고 대기중의 공기는 기체 상태로 존재하죠. 이렇게 우리 일상생활 속에는 세 가지의 상태가 존재합니다. 물질은 고체, 액체, 기체로 존재하죠. 그런데 말이죠. 이러한 상태말고도 다른 상태가 있다는 것을 알고 계셨나요? 그것은 바로 플라즈마입니다. 오늘의 주제는 바로 새로운 상태 플라즈마에 대해서 알아보는 시간을 가져보겠습니다.

 

플라즈마란 무엇인가요?

보통 얼음이 녹아서 물이 되고, 물은 증발해서 수증기가 됩니다. 이처럼 보통 물질은 고체 --> 액체 --> 기체의 순으로 상변화를 하게되는데요. 기체보다 반응성이 큰 상태가 있습니다. 바로 플라즈마입니다. 우리가 물을 끓이면, 수증기가 되듯이 기체에 아주 고온을 가해주게 되면 플라즈마가 되게 됩니다. 또한, 플라즈마는 열 뿐만 아니라 전자기를 이용해서도 만들수도 있는데요. 그래서 플라즈마는 2가지의 종류로 나뉘게 됩니다.

 

- 고온 플라즈마 : 열을 통해서 플라즈마가 생성된 것  ex) 태양

- 저온 플라즈마 : 전자기를 이용해서 저온에서 플라즈마가 생성된 것  ex) glow 방전

 

지구에서 고온 플라즈마를 만들어내는 것은 쉽지가 않은데요. 엄청나게 고온의 환경을 만들어내는 것이 엄청나게 많은 에너지를 필요로하기 때문입니다. 그래서 플라즈마를 이용하는 장비들은 모두 저온 플라즈마를 이용해서 플라즈마를 만들어내게 됩니다.

 

 

 

플라즈마는 어떻게 만들어지나요?

 

위와 같은 구조의 회로가 있다고 가정해보겠습니다. 정상적인 커패시터가 장착된 회로입니다. 이러한 회로에 직류 전원을 220V와 같은 수치가 아니라, 5만 볼트를 가해준다면 어떻게 될까요? 순간적으로 가해진 초고압의 전압은 커패시터 사이의 공기를 가로지르는 방전효과를 만들어냅니다.

 

우리가 자연에서 관찰할 수 있는 번개가 바로 그런 원리로 만들어지는 것이죠. 그렇기에 이렇게 방전된 charge는 공기를 이온으로 분리하게 되고, 이렇게 분리된 이온이 바로 플라즈마 상태인 것이죠.

 

 

 

플라즈마 장비에서 사용하는 플라즈마의 특성

1. 화학적 특성

플라즈마 상태는 매우 불안정한 상태입니다. 그렇기 때문에, 보통 다른 물질과 결합해서 옥텟규칙을 유지하려는 경향이 아주 강합니다. 이는 아주 강한 화학적 결합력을 지닌다는 것을 의미합니다.

 

2. 전기적 특성

이온으로 이루어져있기에 전도성이 우수합니다.

 

3. 물리적 특성

발생된 전위차에 의해, 물리적 충돌을 하게 할 수 있습니다.

 

4. 자기적 특성

자기를 이용하여 방향을 만들어낼 수 있습니다. 우리가 장비에서 플라즈마를 효율적으로 이용하기 위해서 자기적 특성을 자주 사용합니다.

 

우리가 주변에서 플라즈마를 관찰할 수 없는 것은 바로 25도 1기압에서는 플라즈마가 안정적인 상태가 아니기 때문입니다. 만약 우리가 태양과 같은 아주 뜨거운 환경에 있다면, 고체로 존재하기가 힘들겠죠. 플라즈마에 관해서 오늘은 포스팅했는데요. 많은 분들께 도움이 되기를 바라며 포스팅 마치겠습니다.