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플라즈마

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201308.28

플라즈마의 대변신

시스템 관리자   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/plasma/41

인류는 태생부터 지금까지 핵융합의 혜택을 받으면서 살아왔습니다. 태양에너지를 만드는 원천이 바로 핵융합이기 때문입니다. 그런데 이 핵융합반응은 1억도 이상 고온의 플라즈마 상태에서 본격적으로 일어납니다.

즉, 전자와 원자핵이 따로따로 떨어져 자유롭게 움직이는 상태인 플라즈마는 핵융합반응을 위한 필수 조건인 것입니다. 고온에서 이온과 전자가 뒤섞여 존재하는 것을 말하는 플라즈마는 핵융합반응을 만들기 위해 꼭 필요한 상태입니다.

1억도 이상이라는 천문학적인 온도에 플라즈마는 다른 세상에만 존재할 것처럼 보이지만 주위를 둘러보면 우리 생활 속에 대양한 모습으로 존재합니다.



 

은하계의 평범한 별 중의 하나인 태양은 온도가 1,000만도를 넘어 가면서 원자핵과 전자가 분리되는 플라즈마 상태가 됩니다. 초고온 플라즈마 상태에서 입자들은 고속으로 질주하게 되고 질주하는 입자들은 서로 충돌합니다. 이 때 수소원자가 서로 결합하여 헬륨원자가 되는 이른바 핵융합 반응을 통해서 생성되는 막대한 에너지로 빛이나 열을 발산합니다.



네온사인은 네온 가스를 넣은 진공관 양극에 전얍을 가해 빛을 발합니다. 진공관에 전압을 가하면 내부에 저온의 방전 플라즈마가 형성되고 플라즈마를 이룬 입자들이 충돌하면서 색이 발생합니다. 네온사인의 빛은 진공관에 넣은 기체의 종류에 따라 달라집니다. 네온을 넣으면 붉은 색이, 아르곤을 넣으면 자주색이, 수은을 넣으면 청록색이 켜집니다.



구름을 구성하는 물방울이 기류에 의해 파열되면서 양전하와 음전하로 나뉘게 되며, 양전하는 상층부로 대부분 이동하고 음전하가 밑에 깔리게 됩니다. 이때 아래에 위치한 음전하는 지상의 음전하(전자)를 밀어냅니다. 이렇게 되면 지상은 양전하를 띤 원자들만 남는 지점이 생기고 이곳에 축적된 전자가 한꺼번에 이동하는 현상이 발생하는 데 이것이 바로 플라즈마 상태인 번개입니다.



형광등의 양쪽 전극에 높은 전압을 걸어주면 형광등 속의 기체에서 전자가 분리되어 플라즈마 상태가 되는데 이 상태에서는 적은 양의 에너지로도 화학반응이 쉽게 일어납니다. 플라즈마 상태의 기체가 형광등 내벽의 형광물질과 반응하여 빛을 냅니다.

 


치아 미백이나 충치 치료 등에도 플라즈마가 이용된다는 사실. 또한 플라즈마 기체를 기계적인 방법으로 피부 속 진피 속에 전달해 피부재생 및 피부 질환 치료에도 활용되며 디스크치료 수술기구 멸균 암세포 제거 등 다양한 분양에서 플라즈마의 변신이 이루어지고 있습니다.

 

 


이 밖에도 플라즈마는 반도체 제작, 공기청정기 등 다양한 분야에 쓰이고 있습니다. 낯설고도 생소한 제 4의 물질, 플라즈마. 둘러보니 언제나 우리에게 꼭 필요한 모습으로 번쩍번쩍 자리잡고 있었습니다.


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