플라스마 (Plasma)
쉽게 풀면
고체를 데우면 액체, 더 데우면 기체가 됩니다. 여기서 더 세게 에너지를 주면 원자에서 전자가 떨어져 나가 전자와 이온이 뒤섞인 상태가 되는데, 이것이 플라스마입니다. 전체를 놓고 보면 양전하와 음전하의 수가 비슷해 중성이지만, 내부에는 자유롭게 돌아다니는 전하가 가득합니다. 그래서 전기와 자기장에 매우 민감하게 반응하고, 스스로 빛을 내기도 합니다. 형광등 안, 번개, 태양이 모두 플라스마입니다.
왜 중요한가
우주에 있는 보이는 물질의 대부분이 플라스마 상태여서 별과 성간물질을 이해하는 데 필수적입니다. 지상에서는 핵융합 에너지 연구의 대상 자체이고, 반도체 공정의 식각과 증착, 표면 처리, 조명, 의료용 살균 등 산업 응용도 매우 넓습니다. 기체와 달리 전자기적으로 집단 행동을 보인다는 점에서 별개의 물질 상태로 취급됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
조금 더 깊게 보면
플라스마를 특징짓는 핵심은 전하가 개별적으로가 아니라 집단적으로 반응한다는 점이며, 이를 정량화하는 대표적 척도가 디바이 길이와 플라스마 진동수입니다. 전자와 이온의 온도가 크게 다를 수 있어서, 전자만 뜨겁고 전체 기체는 차가운 저온 플라스마를 만들 수 있고 이것이 산업 공정에 유용합니다. 자기장 안에서는 하전 입자가 자기력선을 감고 돌기 때문에 자기장이 플라스마를 가두는 용기 역할을 할 수 있으며, 이것이 토카막의 기본 아이디어입니다. 전체적인 흐름은 자기유체역학으로, 입자 분포가 중요한 경우에는 운동론으로 기술합니다.
주의할 점
의학에서 말하는 혈장(plasma)과 한국어·영어 표기가 겹치므로 문맥을 반드시 확인해야 합니다. 또 '전기가 통하는 기체'라고만 이해하면 부족한데, 집단적 성질이 나타날 만큼 전리된 입자가 많아야 비로소 플라스마로 분류됩니다. 표기는 국내 문헌에서 '플라스마'와 '플라즈마'가 함께 쓰입니다.