플라즈마 종류

개요

플라즈마 종류에 대한 내용입니다. 플라스마의 종류에서 산업현장에서 주로 사용하는 플라스마는 저온 플라스마와 열 플라스마로 나눌 수 있습니다. 산업용에서 저온 플라스마는 반도체 및 관련 제조 공정에서 가장 널리 사용되고 있으며, 열 플라스마는 금속의 식각이나 절단 등에 응용하고 있습니다. 열 플라스마. 반도체와 그와 유사한 제조공정에서 사용되는 폭발성, 부식성, 독성 가스뿐만 아니라 온실 가스인 PFCs 가스를 Thermal Plasma=열프라스마를 이용하여 완전 분해 처리하는 역할을 합니다. 여기에서 열플라스마의 경우 고온 3,000 ℃ 이상의 특징과 높은 화학적 특성을 가지고 있습니다. 열플라스마는 그 형태로는 아크 방전에 의해 발생시킨 이온 전자 및 중성입자로 구성된 기체로 되어 있으며 열프라스마의 구성입자가 약 20,000℃와 속도는 100~2,000m/s를 갖는 고속 불꽃을 가지고 있습니다. 이러한 특징에서 활성 입자의 작용으로 다양한 산업 분야에서 적용되는 것입니다.

내용

플라스마에서 아크방전을 이용한 극간의 직류 또는 교류 아크방전에 의해 기체를 플라스마화 하는 방법으로는 플라스마를 노즐상의 양극과 음극의 전극으로부터 고온을 초고속으로 분사시켜서 산업현장에 적용되고 있습니다.플라스마 기술은 1950년대 초기에 현재 사용되고 있는 torch 의 기본적 구조가 완성 된이후 플라즈마 공정의 응용되어 발전하고 있는 기술 분야 입니다.보편적인 형태로는 제트 방식인 비이송식 Non transferred type 으로 재질로는 텅스텐 음극 봉과 동 양극 노즐 간의 직류 아크 방전을 이용하는 것입니다.일정한 관 형태의 동 전극간의 직류 또는 교류 아크방전을 이용하는 것이 있으며자계를 인가해서 전극상의 아크 점을 회전 이동시켜서 전극의 손실을 방지하고 부수적으로 플라즈마를 회전시키는 것도 가능하며 메가와트 급의 출력의 토치도 있습니다. 대상물을 양극으로 하며 토치의 음극에서 이것에 직접 아크를 집중하는 방식은 이송식 =transferred type이라고 합니다. 비이송 방법은 주로 열분해 방식의 대기오염 물질처리 분야에서 이송식은 주로 열 용합방식으로서 고형 폐기물처리 분야에 주로 사용합니다.

PLASMA 플라즈마

프라스마에서 대기압 프라즈마가 있으며 이러한 플라스마라는 용어가 사용된지는 약 1930년대 무렵 입니다. 전통적으로는 플라즈마라고 하면  진공 챔버 안에서 발생하는 진공 플라즈마가 대부분이었습니다.진공 상태에서의 조건하에서는 낮은 파워로 쉽게 플라즈마 만들 수도 있지만 진공이 아닌 대기압에서는 플라즈마 발생을 유도하는 것이 훨씬 어렵습니다. 진공 상태에 비하여 프라즈마를 만들려면 높은 전력이 필요하고 플라스마를 만들어도 균일성이나 안정성에서 진공에서의 그것과는 차이가 나는 것입니다.기술은 진보하고 발전하는 것이라 플라스마에 대한 연구에 진전되면서 현재는 대기압 플라즈마를 실제로 산업에 응용하고 있습니다.

기타

플라스마에서 저온 플라스마의 경우에는 일반적으로 저온 플라즈마는 반도체 제조, 금속 및 세라믹 박막제조,물질합성 등 다양한 활용성을 가지고 있으며 대부분 저압에서 생성하게 됩니다.상압 비평형 플라즈마는 대기압에서 저온의 플라즈마를 얻음으로써 진공유지,처리물 장입과 관련된 장치 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 배연가스 처리 및 공기청정과 같이 활용 분야도 더 광범위 합니다. 상압 비평형 플라즈마는 펄스 코로나방전과 유전체 장벽방전으로 주로 발생하고 상압 플라즈마의 발생은 대기압하에서 다양한 방법의 전기방전을 이용하지만 전자 에너지의 세기가 이온 및 중성입자 등의 에너지보다 높게 유지되도록,즉, 플라즈마가 비평형 상태를 이루도록 합니다.

전체적인 플라즈마의 온도는 상온 약1,000K인데 반해,전자의 온도는 10,000 K에서 100,000K가 유지됨으로써 다양한 플라즈마 화학반응 및 표면처리의 응용에 적합한 방전이 가능 합니다.상압 플라즈마를 구현하는 방법으로는 유전체 장벽 방전, 코로나 방전,마이크로웨이브 방전, 아크방전등의 기술이 있습니다.이 중 수천도의 높은 온도를 수반하여 주로 spray melting 등에 사용하는 아크방전을 제외한 나머지 기술은 모두 비교적 저온에서 구현이 되므로 폴리머 분야나 전자 및 반도체 공정에 사용이 가능합니다.이 중에서 유전체 장벽 방전은 기존의 진공플라즈마에 비해 약 1000배 이상 높은radical 농도를 구현할 수 있으면서도 온도가 상온~150℃로 낮아서 폴리머, glass 및 저융점 금속의 표면처리에 적합 합니다. 그리고 반도체 공정 플라즈마에서는 플라즈마 ashing 플라스마 이것은 반도체 제조공정에서 종래 사용되어 왔던 화공약품 H2SO4 그리고 H2O2 또는 알칼리용액을 사용하는 습식 제거 방법의 단점으로 막대한 화공약품을 사용함으로 인한 경제적 부담, 폐수처리 등의 환경문제, 비효율성과 이온주입을 받은 PR은 습식 방법으로 제거곤란을 해결하기 위하여 제안되었으며, 화학적 에칭과 같은 원리를 이용합니다.