플라즈마 특성 및 그 응용

목차

1. 플라즈마란 무엇인가
1) 플라즈마의 어원
2) 제 4의 물질상태 플라즈마

2. 플라즈마 변수
1) 플라즈마 밀도
2) 플라즈마 온도
3) 전자 온도

3. 플라즈마의 종류(plasma types)
1) 열 플라즈마(thermal plasma)
2) 저온 플라즈마
(1) 저온 플라즈마 발생기

4. 플라즈마 발생 메커니즘
1) DC 방전 (DC Discharge)
(1) 파센 법칙(Pachen’s Law)
(2) DC 글로우 방전의 특성
2) 라디오 주파수 방전(Radio Frequency Discharges)
3) 마이크로파 플라즈마(Microwave plasmas)

5. 금속을 함유한 원료의 플라즈마 처리 공정
1) 증류와 승화 공정
2) 열분해공정
(1) 지르콘사로부터 ZrO2의 생성
(2) 불화 우라늄 ( UF6 )의 열분해
3) 할로겐화 반응
4) 탄소열 환원공정
(1) 탄소열 환원공정에 플라즈마 기술의 접합
(2) 플라즈마 환원, 플라즈마 용해, 플라즈마 징크 공정
5) 플라즈마에 의한 산화물의 환원
6) 수소 플라즈마에 의한 할로겐화물의 환원
(1) 육불화 우라늄에서 우라늄의 환원
(2) 할로겐화물의 환원에 의한 금속분말의 제조

6. 플라즈마의 응용분야
1) 핵융합 발전
(1) 토카막(Tokamak)
2) 자기 유체역학적 에너지 변환
(1) MHD(자기 유체) 발전
(2) 로켙의 엔진용 플라즈마 추진기
3) 기체 방전
4) 특수재료의 가공
5) 반도체 박막
6) 자연계의 플라즈마

7. 참고 문헌

본문내용

1) 플라즈마의 어원
플라즈마란 단어는 희랍어에서 온 것으로 원래의 뜻은 “ 틀에 넣어 만든 것, 조립된 것 ” 이라는 말이다. 고분자 물질을 plastics 라고 하는데 그 어조인 plas-가 모두 이에서 나온 말들이다. 플라즈마란 말은 1928년에 랑그뮤어(l. Langmuir)란 학자에 의해 물리학에서 처음으로 사용하기 시작했다. 랑그뮤어는 미국의 전기회사인 General Electric의 한 젊은 연구원이였다. 그는 수은 아크 정류기에 관한 연구 중 방전현상에 이상한 흥미를 가지게 되었고 방전하는 기체 속에는 높은 진동수를 가진 독특한 진동이 존재함이 측정되었다. 또 이러한 진동을 이론적으로 해석하여 그 진동을 “ 플라즈마 진동 ” 이라고 명명함으로써 플라즈마란 용어가 탄생하게 되었다.
2) 제 4의 물질상태 플라즈마
플라즈마란 말은 우리에게 생소하게 들려진다. 그러나, 각 가정에서 조명 등으로 사용하고 있는 형광등이나 각 상점에서 야간 표시등으로 사용하고 있는 네온사인, 한여름에 소나기가 쏟아지면서 자주 발생하는 번갯불과 같은 것들이 모두 플라즈마 상태인 것이다. 지구 표면에서는 밀도가 높은 공기층이 있어서 플라즈마 상태를 보기가 힘들지만 대기권을 벗어나면 전리층을 포함한 우주 공간은 99% 이상이 플라즈마로 이루어져 있다.따라서 태양을 비롯한 항성들도 이 플라즈마가 밀집되어 있는 상태에서 핵융합 반응을 끊임없이 일으키면서 거대한 에너지를 방출하고 있는 것이다.플라즈마를 가장 간단하게 볼 수 있는 예로서는 진공 방전 현상을 생각할 수 있다. 10-1 ～ 10-2 Torr 정도의 기압을 가진 방전관에 수 kV 정도의 전압을 가해줄 때 저기압 방전이 일어나면서 음극에서 양극 쪽으로 몇 단계로 명암의 무늬가 형성된다. 이 때 양극에서 약간 떨어진 곳에서부터 음극 쪽으로 균일하고 고른 빛을 띠는 부분이 나타나는데 이것을 양광주라 한다. 이 양광주 부분을 조사해 보면 전자와 이온이 분리되어 있으면서 거의 같은 밀도로 고르게 섞여져서 전체적으로는 전기적 중성을 이루고 있는 것을 볼 수 있다. 이것이 플라즈마이다.따라서 플라즈마는 양전기를 가진 이온과 음전기를 가진 전자가 거의 같은 밀도로 분포되어 있고, 전체로는 전기적으로 중성을 유지하면서 고르게 분포되어 있는 전기를 가진 입자의 집단이라고 할 수 있다.이러한 플라즈마는 그 온도와 밀도가 넓은 범위에 걸쳐서 존재할 수 있다.

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