춘천교육청 영재교육원 과학
– 플라즈마 발생기 실험
성림초등학교 고준
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– 플라즈마 발생기 실험
성림초등학교 고준
혈장
플라즈마로 최첨단을 열고 우주로 가다
북극지방의 밤하늘에서 볼 수 있는 오로라는 태양에서 방출된 플라즈마의 일부가 지구 자기장에 이끌려 대기로 진입해 공기 분자와 반응해 빛을 내는 현상이다.
요전 PDP 텔레비전1)부의 상징으로 여겨졌다. 이것 PDP 텔레비전의 핵심 기술은 플라즈마입니다. 네온, 아르곤 등의 가스를 유리 두 겹 사이의 틈에 있는 작은 챔버에 채우고 전극에 전압을 가해 가스를 플라즈마 상태로 만든다. 이 플라즈마 상태에서 형광체는 원하는 색상의 빛을 생성합니다.
그렇다면 플라즈마란 무엇인가? 기체의 온도가 약 2,000도까지 올라가면 기체 분자가 원자로 쪼개지고, 약 3,000도에서는 전자가 원자에서 분리되어 이온화된다. 이 상태의 기체를 플라즈마라고 합니다. 이 경우 전하 분리는 상당히 높지만 음전하와 양전하의 총 수가 같으므로 중성입니다.
우주의 대부분은 플라즈마 상태로 존재합니다. 플라즈마는 지구에서 관찰할 수 있습니다. 지구의 에너지원인 태양, 지구를 둘러싼 전리층, 극지방의 하늘을 물들이는 오로라, 한여름 구름 속에서 볼 수 있는 번개 등이 플라즈마 현상이다. 대기권 밖으로 나가면 지구 자기장에 붙잡힌 이온들로 이루어진 밴 알렌 벨트와 태양에서 쏟아지는 태양풍에도 플라즈마가 존재한다. 별 사이의 공간을 채우는 수소 가스도 플라즈마입니다.
또한 모든 가정의 제품에서 인공 플라즈마를 찾을 수 있습니다. 형광등과 네온사인은 방전에 의해 플라즈마 상태에서 빛을 낸다. 또한 고전압 전류가 흐르면 플라즈마 상태로 나오는 오존은 악취 제거 능력이 뛰어나 탈취제나 공기청정기에 사용된다. 쓰레기 소각장에 플라스마 동력 장치를 설치하면 굴뚝에서 나오는 유해한 연기를 없앨 수 있을지도 모릅니다.
그러나 플라즈마는 쉽게 사용하기에는 너무 폭발적입니다. 이러한 플라즈마를 효과적으로 활용하기 위한 기술이 점차 발전함에 따라 첨단 기술을 선도하는 중요한 역할을 하고 있습니다. 기존의 재료 합성이나 가공 방법으로는 만들 수 없었던 새로운 재료의 생성도 가능하다. 특히 플라즈마의 놀라운 폭발력은 우주로 가는 길을 열어줄 것으로 기대된다.
현재 우주 왕복선은 엄청난 양의 화학 연료를 운반해야 하기 때문에 장기간의 행성 간 여행에 사용할 수 없습니다. 이때 우주선에 ‘플라즈마 엔진’을 탑재하면 훨씬 적은 연료로 기존 우주선보다 10배 빠른 속도를 낼 수 있다. 앞으로 플라즈마를 사용하거나 응용할 수 있는 분야는 무궁무진합니다. 핵융합 에너지 생성 인공 태양따지고 보면 우주의 플라즈마를 인위적으로 만들어내려는 것이다.
더 알아보기 플라즈마 상태
일반적으로 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 나뉩니다. 그 외에도 플라즈마는 ‘제4의 물질 상태’라고도 불립니다. 고체에 에너지를 가하면 액체나 기체가 되고, 다시 기체 상태에 높은 에너지를 가하면 원자 속의 전자가 분리되어 플라즈마 상태가 된다.
플라즈마를 생성하기 위해서는 직류, 초고주파, 전자빔 등의 전기적 방법을 적용하여 플라즈마를 생성한 후 자기장을 이용하여 이 상태를 유지해야 하는 경우가 많다. 인위적으로 만들기는 쉽지 않지만 우주의 99%는 플라즈마 상태다.
물질의 4가지 상태내부 온도가 상승함에 따라 물질의 상태는 고체(분자의 위치가 고정됨) → 액체(분자가 모여 이동) → 기체(분자가 독립적으로 이동) → 플라즈마(분자가 이온과 전자로 분리됨)로 바뀝니다.
(네이버백과사전) 자연에서 찾은 플라즈마 (핵융합의 세계, 2015. 3. 31., 국가핵융합연구소)
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