플라즈마 (물질)

플라즈마(Plasma)란 흔히 제4의 물질이라고 알려져 있는 형태이다 얼음이 녹으면 액체>기체 상태로 변하는데 여기에는 또 다른 한가지의 형태가 있다. 그것을 플라즈마라고 부른다. 전자에 에너지를 가해서 전자의 회전의 반경을 넓히는 것을 여기(勵起)라고 부르며 전자가 튀어 나온 것을 전리라고 한다. 튀어나온 전자를 자유 전자라 하고 남아있는 전자를 이온 이라고 하며 전자가 불확정적으로 튀어 다니고 이온이 떠다니는 형태를 플라즈마라고 부른다. 이렇게 보면 되게 생성하는 과정이 복잡하지만 우주 전체를 보면 가장 흔한 물질 중 하나이다. 우주 전체의 99%가 플라즈마 상태로 추정되기 때문이다.

역사

플라즈마는 윌리엄 크룩스에 의해서 1879년에 발견되었고 1928년 어빙 랭뮤어가 진정한 의미의 플라스마란 ‘자유 하전입자인 전자, 이온 및 중성 입자로 구성되어 있으며, 전기적으로는 중성인 성질을 갖고 있는 상태’라고 정의했다.

플라즈마의 정의

플라즈마는 일반적으로 고온 플라즈마와 저온 플라즈마로 분류한다.

고온 플라즈마

높은 온도(4000~12,000‘C)에서 발생하는 플라즈마를 고온 플라즈마라고 하며, 플라즈마 내의 전자, 이온 등이 열적 평형상태이기 때문에 평형 플라즈마, 열 플라즈마라고 하기도 한다.

저온 플라즈마

저온 플라즈마는 두 전극 사이에 전압을 걸어줌으로써 발생하는 플라즈마를 저온 플라즈마라고 하며 전자 혼자만 높은 온도를 갖고 있고 나머지 이온과 중성입자는 낮은 온도를 가지고 있기 때문에 열적 평형이 비평형이기 때문에 비평형 플라즈마 라고도 한다.

응용 분야

실제 플라즈마는 우리 주위에 활발하게 이용되고 있다. 흔하게 네온사인, 전기 레이저, 등등 광학적 응용에서부터 아크용접, 방전가공 등 산업적 용도로도 활발히 사용되고 있다. 또는 반도체 분야, 재료 분야, 환경 분야, 우주 분야 등등 이 외에도 플라즈마의 응용 분야는 실로 무궁무진하다.