플라즈마 원리 및 이론 그리고 응용 분야

소개글

플라즈마 원리 및 이론 그리고 응용 분야에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.플라즈마의 여러 가지 의미
(1)그리스어로서의 플라즈마
(2)생물학, 의학에서의 플라즈마
(3)물리학에서의 플라즈마

2.플라즈마의 원리 및 특징
(1)플라즈마
(2)플라즈마의 생성
(3)플라즈마의 상태
(4)플라즈마의 특성
-전기적 특성
-자기적 특성
-화학적 특성
-플라즈마의 온도와 밀도
-플라즈마 진동

3.플라즈마의 응용분야
1.신소재 합성
2.고분자의 표면처리
3.금속 표면처리
4.환경 정화
5.Plasma display panel(PDP)
6.핵융합
7.열플라즈마

- Reference -

본문내용

질 수 있어서, 종래의 방법에서와 같이 증착시 기판의 고온 가열이 필요하여 이에 수반되는 모재의 변형, 변성을 줄일 수 있는 등의 장점이 있기 때문에 플라즈마를 이용한 초경피막 기술 등이 산업체에서 쓰여 지기 시작하고 있다.
4. 환경 정화
전자빔이나 글로 방전 플라즈마를 이용하여 공장의 배기가스 중 NOx, SOx를 제거하는 건식 처리기술은 환경 분야 에서도 플라즈마가 중요히 쓰여 짐을 보여준다.
5.Plasma display panel(PDP)
최근에는 차세대 고선명 텔레비젼에서 요구되는 대화면(50인치) 평판 표시장치의 하나인 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel)에 대한 연구가 수행되고 있고, 장기적으로는 21세기에 들어 요구되는 에너지, 신재료, 반도체 소자 제조, 환경 분야 등에서 플라즈마의 이용이 점점 더 늘어날 전망으로 있으며, 이에 따라 다양한 플라즈마의 생성 및 제어, 측정 기술, 플라즈마의 물성을 측정하는 플라즈마 진단법이 개발이 이루어질 것으로 전망된다.
6. 핵융합
원자번호가 낮은 원소의 핵이 매우 높은 운동에너지를 가지는 경우 양전하에 의한 핵 사이의 강력한 반발력을 극복하여 다른 핵과 근접 충돌할 수 있는데, 이 때 핵융합 반응이 발생하게 된다. 핵융합 반응이 일어나면 반응 전과 반응 후 전체질량에 있어서 결손이 생기고 이것이 대량의 에너지로 변환되어 방출된다. 예를 들어, 중수소 핵이 삼중수소의 핵과 융합하면 알파입자라고도 불리는 헬륨 핵과 중성자가 생성되는데, 이 과정에서 핵 내부 구조의 재조정을 통해 초래되는 미세한 질량감소가 반응 후 생성되는 입자들의 운동에너지 형태로서 방출된다. 이 때 각 반응 당 방출되는 에너지의 크기는 17.6 MeV이다. 이는 연료 1kg으로 현재의 1 GW 급 발전소의 요건을 충족시키는 수준인 10E8 kWh의 에너지를 생산해낼 수 있는 규모이다.
실용가능한 핵융합 반응
핵융합 발생에 필요한 에너지를 공급하기 위한 가장 유망한 방법은 연료 이온의 온도를 충분히 높여서 핵의 열운동속도를 증가시키는 것이다. 이런 핵융합 방식을 '열핵융합반응'이라고 한다. '열핵융합반응'에 요구되는 온도는 약 10 keV, 즉 섭씨 1 억도 정도로서 이런 높은 온도에서는 연료원소들이 완전히 이온화되어 '강전리 플라즈마' 상태로 존재하게 된다. 따라서 열핵융합발전은 플라즈마 응용에 있어서 가장 흥미로운 분야 중의 하나라고 말할 수 있다.
참고문헌
"Tokamaks" by John Wesson (1997)
7. 열플라즈마
열플라즈마(Thermal Plasma)는 직류 아크나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 토치에서 발생시킨 이온화된 기체로 1,000-20,000 ℃와 100-2,000 m/s의 초고온 고열, 고속 젯트의 불꽃 형태를 띄고 있다. 재래식 연소과정을 통해 화학적 반응으로 발생시킨 열유체에서는 얻을 수 없는 초고온, 대열용량, 고속, 다양의 활성입자를 갖는 열플라즈마 발생기로서의 토치는, 고온 제어와 폭넓은 출력의 자유스러운 조정이 가능하고 빠른 열 및 물질 전달 능력을 갖고 있으며 다양한 기체들을 열유체로 쉽게 전환할 수 있어서, 한계에 다다른 기존 열유체 발생기술을 대체하여 신속한 반응과 단축된 가공 및 공정처리로 효율적이며 환경면에서 깨끗한 열원이나 반응로로 제공되어, 제조 및 소재와 환경 산업의 생산기반에 핵심이 되는 열유체기기로써 사용되고 있다. 직류 토치는 발생기 모양과 배치에 따라, 아래의 그림과 같이 이송식 또는 비이송식인 막대형-노즐과 공동형 전극 구조로 크게 분류할 수 있으며 고주파 토치는 100 kHz - 수십 MHz 범위의 고주파를 사용하여 수정관이나 세라믹관 안에 주입된 기체를 자기유도방식으로 방전시켜 플라즈마를 발생시킨다.
제조 및 소재 분야에서 열플라즈마의 이용은 기계부품 및 장비 공작가공, 보호피막 및 고기능성 표면개질, 신소재 생산 등에 주로 사용되어 절단 용접 및 표면강화, 용사 코팅, 열플라즈마 합성, 열플라즈마 화학증착, 제철제련 등이 이에 속한다. 환경분야에서는 고온고열의 소각용융로에 이용되어 유해 산업 폐기물을 열분해 시키거나 유리고화시켜 공해문제를 해결하려는 기술개발이 주류를 이루고 있으며 이를 아래 그림에 정리하였다.
- Reference -
플라즈마의 세계“ 고토 켄이치, 전파 과학사, 1991
http://plasma.hanyang.ac.kr
http://pvdworld.net
"Tokamaks" by John Wesson (1997)

키워드

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