플라스마(Plasma)가 뭐야?

사진: Unsplash 의 Behzad Ghaffarian

 플라스마(Plasma)란 고체, 액체, 기체와 함께 물질의 상태를 나타내는 개념이다. 기체에 높은 에너지(열 에너지, 전기 에너지 등)를 주면 전자의 에너지 레벨이 올라가고 에너지 레벨이 올라감에 따라 자유전자가 발생하게 되는데 이때 정말 높은 에너지를 주게 되면 원자가 자유전자와 이온으로 분리되고 이런 자유전자와 양이온들이 모여 기체가 된다. 이러한 기체들의 상태를 플라스마 상태라고 한다.

 

 플라즈마 상태의 특징은 우선 입자가 자유전자, 양이온, 중성입자로 분리된다는 것이고 둘 째는 빛을 방출한다는 것이다.

자유전자가 된 전자는 곧장 양이온에 속박되어 안정된 상태로 돌아가려고 하는데 이를 재결합(Recombination) 현상이라 한다. 이렇게 전자가 양이온의 전기장 안으로 속박되려고 할 때 에너지 레벨이 낮아지며 빛을 방출하게 되는 것이다. 빛의 스펙트럼은 어떤 물질이냐에 따라 다르다. 예로 네온(Ne)은 주황색, 제논(Xe)은 백색광을 낸다.

 

 플라즈마를 이용한 실생활의 예로는 네온사인을 들 수 있다. 네온사인은 유리관 안에 네온 혹은 헬륨 등 기체를 가득 채운뒤 유리관 안을 매우 높은 전위차로 방전시켜 기체를 플라스마 상태로 만든다. 그렇게 플라스마 상태가 된 기체들은 곧장 재결합을 하여 빛을 방출하게 되는데 이렇게 방출된 빛이 네온사인이다. 네온사인의 색은 앞서 언급한 대로 기체의 종류에 따라 다르다. 한 가지 기체만 넣지 않고 여러 기체를 섞어 다양한 색을 만드는 것이다. 이 외에도 플라즈마는 특수광원, 형광등, 용접기 등 다양하게 실생활에 활용되고 있다.

 

결론

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 플라즈마가 이렇게 실생활 가까이에 있다는 점에서 약간 놀랐다. 플라스마, 말로만 많이 들었는데 오늘 그래도 뭔지는 안 것 같아서 약간 뿌듯하다. 이 글을 읽는 누군가도 유익한 정보를 얻어갔으면 좋겠다.

 

 

 

 

 

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