플라즈마 쉽게 알아보기

 

플라즈마 그림

 

1. 플라스마의 개념

  플라스마는 고채, 액체, 기체 다음의 상태로 원자핵과 자유전자가 따로 떠돌아다니는 상태이다. 물리학과 화학 분야에서 디바이 차폐를 만족하는 이온화된 기체이다. 자유 전하로 인해 플라스마는 높은 전기전도도를 가지며, 전자기장에 매우 큰 반응성을 지닌다.

(디바이 차폐란 고밀도의 양이온으로 응축된 플라스마 층이다. 높은 양전하를 가지며 접촉하고 있는 물체 표면에서 반대 극성을 띄는 음전하로 균형을 이루며, 이 층의 두께를 디바이 길이라 하고 그 값은 변한다.)

반도체에 쓰이는 플라스마

 

2. 플라즈마의 특성

(1) 전기 전도성

플라스마는 자유 전자와 이온으로 구성되어 있어 전기 전도성이 매우 높다. 그래서 전자기장에 민감하여 전류를 잘 흐르게 한다.

 

(2) 자기장 상호작용

플라스마는 자기장과 상호작용하여 복잡하게 움직인다. 플라스마를 제어하고 응용하는 데 중요한 특징이다.

 

(3) 높은 온도 상태

플라스마는 이온화된 입자들이 활발하게 움직이기에 매우 높은 온도를 지닌다. 태양의 표면 온도는 약 5,500 °C이다.

 

(4) 빛 방출

플라스마는 높은 에너지 상태로 인해 다양한 파장의 빛을 방출한다. 번개나 네온사인이 대표적 예시이다.

 

(5) 압력 및 밀도

플라스마의 압력과 밀도는 다양하며, 주변 환경에 따라 변화한다. 우주 플라스마는 밀도가 낮지만, 실험실 플라스마는 밀도가 높은 것이 예시이다.

 

플라즈마 AI 사진

 

3. 플라즈마 활용 산업

(1) 수소 생산

플라스마는 특성상, 전기분해 과정에 중요한 역할을 한다. 그래서 수소 생산에서 플라스마를 이용해 수소를 분해하여 생산 가능하다. 재생 가능 에너지 설루션으로 주목을 받고 있다.

 

(2) 유전자 변형

플라스마를 이용해 세포벽을 통과시켜 유전자를 전달하는 연구가 진행 중이다.

 

(3) 방사선 치료

플라스마를 이용하여 정확하게 암세포를 타격하는 기술을 개발한다.

 

(4) 물 처리 및 공업용 산소 생산

플라스마는 물을 오염물로 분해하고 공업용 산소를 생산하는데 활용된다.

태양과 플라스마

 

  플라스마는 우주의 99%가량을 구성하는 핵심 요소이다. 지구는 특이하게도 플라스마가 낮은 비율로 구성되어 있다. 플라스마는 행육합에너지, 반도체, 농업 등의 여러 분야에 적용되어 인간의 발전에 큰 영향을 미친다. 하지만 연구개발은 더필요하고 그 예산은 충분하지 않지만 매우 흥미롭고 발전가능성 있다.