Plasma의 응용 및 개발사에 대해서 알아보자

플라즈마의 응용에 대해서 알아보자. 플라즈마는 열적으로 매우 높은 온도를 가지며, 전기적으로는 도체로 많은 전류를 흐르게 할 수 있고, 큰 전자력도 만들 수 있다. 또한 자체적으로 빛을 만들 수 있고, 화학적으로 매우 활성이 강한 이온을 포함하고 있기 때문에 여러 면에서 응용할 수 있다. 따라서 플라즈마는 높은 에너지를 에너지원으로 사용하여 다양한 분야의 응용기술로 사용할 수 있는데, 산업적, 화학적, 전기적, 광학적, 전자적 및 핵공학 기술 분야에서 에너지원으로 사용하고 있으며, 실용적인 목적뿐만 아니라, 새로운 생산기술과 재료기술과 같은 산업용으로 다양하게 응용되고 있다. 또한, 플라즈마를 연구함으로써 우주를 이해하는데 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 반도체 장비, 재료, 화학 공정 및 환경 등의 분야에서 사용되며, 상압의 플라즈마에서 높은 반응성과 촉매 특성을 이용하여 반응성이 낮은 화합물을 쉽게 변환시키는 반응공정에 응용하기도 한다. 플라즈마의 고온이나 화학적으로 활발한 특성은 신물질 합성을 비롯하여 금속이나 고분자 등의 표면을 처리하거나 성질을 바꿀 수 있으며, 예로서 고온고압 하에서 다이아몬드를 인공적으로 합성하였지만 메탄가스 플라즈마를 이용하여 다이아몬드 박막을 합성할 수 있다. 이외에 공구의 내마모 코팅, 반도체 증착, 광학부품 코팅 및 음향기기 등에 폭넓게 활용되고 있다. 플라즈마 디스플레이는 플라즈마는 전자와의 충돌로 인하여 내부에서 여기 된 원자나 분자로부터 많은 빛을 내는 매우 유용한 광원으로 사용할 수 있다. 태양은 바로 자연적으로 발광하는 플라즈마 덩어리로 위대한 조명이라 할 수 있다. 더욱이 태양풍으로 지구에 도달하여 지자기와의 상오작용으로 극지방에서 나타나는 오로라는 형용할 수 없는 아름다움을 인간에게 선사한다. 전형적인 가스 방전에 의한 조명으로는 플라즈마 방전관 램프가 있으며, 이는 방전관에 수은 증기를 채우고 방전을 시켜 발생하는 자외선이 내벽에 도포하는 형광물질을 통해 가시광선을 내게 된다. 수은 증기 이외에 네온 가스를 사용한 것이 네온사인이며, 고압 아크등은 높은 휘도를 가진 고효율의 조명원으로 널리 사용되고 있다. 또한, 최근에는 CRT를 대체하는 평판 디스플레이로서 플라즈마 표시장치(plasma display panel)가 주류를 이루고 있는데, 차세대 고선명 TV의 특징이라면 가볍고, 작은 부피에 소형으로 휴대용 표시장치일 뿐만 아니라, 표시성능이나 기능 면에서 우수한 특성을 지닌 대화면 디스플레이로 절대적 우위를 차지하며 각광을 받고 있다. PDP(Plasma display panel)의 개발사 18세기 초에 Volta에 의해 전지가 발명되었고, 진공용기와 기술이 점차 향상되면서 가스 방전에 대한 연구가 꾸준히 진전을 거듭하였다. 그리고 인공 플라즈마에 의한 발광현상을 확인하게 되었는데 1835년 Faraday가 가스 방전 형산에 대해 실험하였다. 이와 같은 연구를 바탕으로 1927년 벨연구소의 Gray 등이 처음으로 가스 방전 표시장치를 개발하였는데, 이는 2,500화소에 네온 가스로 채워진 방전관은 독립적으로 동작시키는 표시장치로서 초당 16 frame의 화상 표시 성능을 가졌다. 비슷한 시기에 Nicholson은 행구동 방식을 이용한 가스 방전 TV 표시장치를 최초로 개발하였다. 그러나 TV용 CRT의 급속한 개발에 영향으로 가스 방전을 이용한 발광장치는 관심 밖으로 밀려났다. 1940년대에 접어들면서 Bacon과 Pollard 등은 가스 방전 표시장치로서 Dekatron tube를 개발하였는데, 이는 환형의 음극이 양극 주위를 둘러싼 구조로 문자나 숫자를 나타낼 수 있는 장치이다. 또한, 1950년대에는 Burroughs사에서 Nixie 방전 표시장치를 최초로 실용화하였으며, 이는 가스 방전을 이용한 디스플레이 장치이다. 그리고 1956년에는 matrix 구조를 가진 가스방전 표시 장치가 개발되었다. 이와 같은 개발 초기의 PDP 역사는 다음과 같다. 1927년 미국 벨 연구소의 Gray가 가스방전 표시장치 개발. 1940년대 Bacon과 Pollard가 Dekatron tube 개발. 1950년대 Burroughs사에서 nixie 방전표시장치 개발. 1964년 미국 일리노이대의 Slottow와 Bitter가 AC형 PDP 개발. 1970년 Burroughs사 Holz와 Ogle가 TM형 PDP 개발. 1980년대 Matsushita사가 단색 DC형 PDP 개발. 1993년 Fujitsu사 21 "면방전형 color AC PDP 양산. 1995년 스위스의 Scheffer와 Nehring이 STN-LCD 개발. 1998년 LG 전자가 60" XGA급 AC color PDP 개발. 1999년 삼성 SDI가 65" color HDTV PDP 개발. 이러한 역사들을 지나왔다. 이후, 본격적으로 PDP 기본 구조를 갖춘 표시장치에 대한 연구개발로 1964년 일리노이대의 Bitzer와 Slottow 등의 AC형 구조의 PDP를 개발한 것에서 시작하였다. 이들이 개발한 구조는 금속 전극에 절연체를 부착하여 개별적인 셀의 용량성 저항을 부과하였다. 이러한 구조는 하나의 셀이 방전할 경우에 이웃하는 다른 셀에 영향을 주지 않도록 개선하였고, 메모리 기능도 포함하게 되었다. 그리고 1968년 일리노이대의 Owens등은 이를 더욱 개선하여 AC형 PDP를 실용화하였다.