팔방미인 ‘플라즈마’ 뜬다

반도체·바이오·환경·의학 분야에 수요 늘어

태양에너지, 핵융합에너지로 우리 일상과 멀게만 느껴졌던 플라즈마가 생활 속으로 가까이 다가온다.

플라즈마는 최근 형광등, 네온사인, 디스플레이, 반도체 집적회로 가공, 유해가스나 폐수 처리, 바이오 과학 등 다양한 분야에 응용된다.

3일 특허청에 따르면 고체 상태의 물질이 에너지를 받으면 액체로, 다시 기체로 변화하며, 기체에 더 큰 에너지를 가하면 원자핵과 전자로 나뉘어 이온화된 상태가 되는데, 이를 플라즈마라고 한다.

결국 플라즈마는 전기적 성질을 띤 전자, 이온, 중성 입자로 구성되며, 전기장과 자기장에 의한 제어가 가능해 다양한 분야에 응용될 수 있다.

플라즈마 관련 특허 출원은 2012년 15건에 불과하던 것이 지난해 165건으로 증가하는 등 최근 5년(2012∼2016)간 급격한 증가세를 보였다.

내국인의 경우 2013년까지는 출원이 없다가 2014년 3건에서 2016년 108건으로 매년 60% 이상의 증가세를 보여주며, 내국인 중에서는 산업체가 78%를 차지한다.

구체적인 기술 분야를 보면 반도체 생산을 위한 표면 공정 등 표면 처리용 플라즈마 처리장치가 2012년 4건에서 2014년 28건, 2016년 136건으로 급증했다.

최근 5년간 플라즈마 출원 기술 분야의 대부분인 72%를 차지한다.

플라즈마 기술을 표면 처리에 적용하면 대량 처리가 가능하고, 독성이 강한 액체 화학약품을 사용하지 않아 공해유발 공정이나 난 공정을 대체할 수 있다.

이런 장점을 활용해 반도체 고밀도 집적회로 등 정밀한 제조 공정과 디스플레이, 플라즈마 표면 처리를 거친 유리창, 플라즈마 처리 섬유 등 산업 공정 곳곳에서 우리 생활을 변화시킨다.

고온 상태의 플라즈마는 핵융합 발전과 용접에 활용할 수 있고, 섭씨 100도 이하의 저온 상태에서는 주변의 기체를 이온 형태로 변화시켜 물질의 화학적 성질을 변화시킬 수 있다.

이 때문에 표면이나 공기 중에 포함된 오염물질을 분해하고 제거하는 데 효과적이며, 살균과 상처 치료에 적용이 가능해 앞으로 환경, 식품, 바이오, 의료, 미용 분야 등 폭넓은 분야에서 활용이 늘 것으로 기대된다.

성백문 특허청 전력기술심사과장은 “반도체와 디스플레이 산업에서 플라즈마 관련 기술의 활용도가 꾸준히 높아지고, 바이오 분야에서 플라즈마를 이용한 살균과 녹조 제거, 환경 분야에서 자동차 매연 저감장치, 의학 분야에서 치아 미백·기미 치료 등 새로운 응용분야를 위한 플라즈마 기술 수요가 계속 늘어난다”며 “관련 기술 출원도 당분간 꾸준히 늘어날 것”으로 예상했다.

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