전기가 통하는 기체, 플라스마는 무엇일까?

전기가 통하는 기체, 

플라스마는 무엇일까?

■ 물질의 상태와 플라스마

물질의 상태는 온도와 압력에 따라 변합니다. 물을 예로 들면 고체(얼음), 액체(물), 기체(수증기) 상태로 변하는 것을 말해요. 이것을 물질을 구성하는 원자 또는 분자의 수준에서 생각하면 아래 그림과 같아요. 고체는 원자 또는 분자가 서로 단단히 결합되어 있고, 액체로 변하면 이 결합은 다소 느슨해져 부분적으로 결합이 분리돼요. 그리고 기체가 되면 모든 원자나 분자가 해체되어 자유롭게 움직이게 돼요. 이처럼 물질의 세 상태는 고체, 액체, 기체를 말합니다.

▲물질의 세 가지 상태와 플라즈마(출처: 에듀넷)

그런데 지구에서는 흔하지 않지만, 우주에서는 물질이 고체, 액체, 기체 상태 이외에 또 다른 상태로 존재하고 있는데, 바로 플라스마 상태입니다. 플라스마는 기체 상태의 물질을 높은 온도로 가열하였을 때 나타나는 상태에요. 예를 들어, 태양 표면과 같이 온도가 매우 높은 경우, 물질의 원자에서 전자가 튀어나오게 돼요. 원래 원자는 전기적으로 플러스(+)도 마이너스(-)도 아닌 중성 상태인데, 전자가 튀어 나오게 되면서 원자는 플러스 성질을 띠는 상태가 되지요. 즉 고온이 되면서 기체는 플러스와 마이너스 전기를 갖는 입자로 분리되고 이러한 상태로 된 기체를 플라스마라고 합니다.

▲플라즈마(출처: 에듀넷)

▲플라즈마 램프(출처: 에듀넷)

우주에서는 거의 모든 물질이 이 플라스마 상태로 되어 있으며, 별의 내부나 별을 둘러싸고 있는 주변 공간에 있는 물질들도 대부분 플라스마 상태입니다.

▲별의 주변 공간(출처: 에듀넷)

▲태양의 모습(출처: 에듀넷)

지구의 자연 현상에서 볼 수 있는 플라스마 상태는 대표적으로 번개와 북극 지방 밤하늘에 발생하는 오로라가 있으며, 이들은 모두 플라스마가 나타내는 빛이라고 할 수 있습니다.

▲번개 현상(출처: 에듀넷)

▲오로라 현상(출처: 에듀넷)

■ 생활에서 활용되고 있는 플라스마

플라스마는 전기가 통할 수 있는 기체에요. 플라스마 상태의 기체에 전압을 걸면, 플러스 전기를 띤 입자는 마이너스 극에, 마이너스 전기를 띤 입자는 플러스 극으로 이동합니다. 이러한 플라스마의 특징을 이용해서 우리 생활에서도 많이 이용되고 있어요. 벽걸이 텔레비전이라고 불리는 PDP(Plasma Display Panel), 조명으로 사용하고 있는 형광등, 길거리에서 흔하게 볼 수 있는 네온사인은 모두 플라스마를 이용한 제품들이랍니다.

▲네온 사인(출처: 에듀넷)

▲PDP TV(출처: 에듀넷)

그 외에도 우리나라는 플라스마를 활용하여 석탄을 가스화해서 전기를 생산하는 기술을 가지고 있어요. 플라스마를 이용해서 석탄에 높은 온도와 압력을 가해 가스로 만든 뒤 전기로 생산하는 방법인데, 이것은 선진국이 사용하는 석탄 가스화 복합 발전보다 더 발전된 기술로, 발전 효율이 높고 환경 친화적이기 때문에 차세대 기술로 주목받고 있답니다.

[자료출처: 에듀넷]