플라즈마와 아크

1 플라즈마(plasma)

 1) 정의

   - 이온화된 기체로 고체, 액체, 기체에 이흔 4번째 상태. 원자핵과 자유전자가 따로 운동하는 상태.

 2) 플라즈마의 생성

   - 플라즈마는 아크(또는 전기) 방전에 의해 발생되며, 전기 아크는 전기를 통해 전달되는 전자의 유동으로 인해 발생함.

   - 용접 전극을 연결한 회로에서 전류가 흐르면, 전극과 기본 금속 간에 강한 전자 흐름이 발생하는데, 이 과정에서 전자들은 고속으로 움직이며, 이로 인해 전극과 기본 금속 간의 거리에 이온화된 가스 분자를 생성함. 이 가스 분자는 높은 온도와 압력에 노출되며, 결국 플라즈마 상태로 변하게됨.

 2) 플라즈마의 특징

   - 높은 열에너지/고온 : 플라즈마는 매우 높은 온도를 유지하므로 금속을 용융시킨다.

     * 10,000K에서 수백만K까지 다양하다.

     * 플라즈마가 이온화된 상태로 전자와 이온사이의 상호작용으로 생성되기 때문임.

     * 플라즈마 커터는 10,000K~ 50,000K, 용접은 20,000K에서 30,000K 온도를 유지한다.

   - 용접량 조절 기능 : 플라즈마의 온도 또는 모양을 조절하므로 용입의 깊이를 조절할 수 있다.

   - 다양한 용접 가능 : 플라즈마 용접은 금속 / 비금속을 용접할 수 있다.

     * 비금속 용접물질 : 산화물 세라믹스, 탄화물세라믹스, 질화물 세라믹스

 

2 전기방전
 1) 전기방전의 정의
   - 전기 방전은 전기적 에너지가 분자 내의 전자를 활성화하고 이온화시키면서 생성되는 현상.
 2) 전기방전의 종류
   - 아크 방전(Arc discharge) : 두 전극 사이에 전류가 흐르면서 발생하는 전기 방전. 용접이나 조명용 램프 등에서 사용됨.
   - 스파크 방전(Spark discharge) : 두 전극 사이에서 단발성의 전기 방전이 발생하는 현상. 볼텍스 엔진에서의 점화 등에서 사용됨.

 

3 아크(arc)

 1) 아크의 정의

   - 아크는 전기 방전의 한 형태로, 두 전극 사이에서 전류가 흐르면서 발생하는 높은 온도와 밝은 빛을 동반한 플라즈마 상태를 말함.

   - 아크는 높은 온도와 밝은 빛을 동반하여 금속을 녹이고 용재를 용접 부위에 녹여 접합하는 역할을 함.

     * 아크의 세기와 모양에 따라 용접의 품질을 조절할 수 있음.

 2) 아크의 발생

   a 아크 용접에서는 양극과 음극 사이에 전류를 가하면 전기적 에너지가 이온화된 가스 분자에 전달됨.

   b 이 에너지는 분자의 전자를 활성화하고 이온화시킵니다.

   c 이 과정에서 전자와 이온 사이에 충돌이 발생하면서 열과 빛이 발생하고, 이에 따라 아크가 발생.