1. 충전, 방전 이란?
ㅇ 충전 (充電, Charging) 또는 대전 (帶電, Electrification)
- 대전체가 전하를 얻는것
. 例) 축전지 등이 외부로부터 전기에너지를 공급 받는 것
. 例) 마찰 전기에 의해 전위를 띄는 것
ㅇ 방전 (放電, Discharge)
- 대전체가 전하를 잃어버리는 것
. 例) 전지 등이 외부에 전기에너지를 공급하는 것
ㅇ 방전 응용
- 방전 회피 : 고 전압에서 절연물의 절연 파괴 방지 등
- 방전 이용 : 작은 에너지 공급으로도 효율적인 방전 플라즈마의 생성,
접지에 의한 인명,시설 보호 등
2. 기체 방전 (Gas Discharge)
ㅇ 일종의 절연 파괴 현상 (Electrical Breakdown) 임
- 비교적 낮은 압력의 기체에서의 급격한 전류 전도 현상
. 공기중 또는 기체가 봉입된 방전관에 높은 전압을 가할 때,
순간 도전(도통)이 일어나며 절연 파괴되는 현상
.. 例) 번개(전기 방전의 일종으로 내부 온도가 수만도에 이름) 등
. 한편, 공기 중 절연파괴 : 33 kV/㎝ (1㎝ 사이에 33 kV 이상의 고 전압이 걸릴 때)
ㅇ 특히, 진공 방전(Vacuum Discharge)이라 함은,
- 과학적 연구를 위해 거의 희박한 기체 하의 방전을 말함 ☞ 진공관 참조
ㅇ 또한, 전자의 증식 과정 (전자 사태 현상)
3. 기체 방전 구분
ㅇ 과도 상태의 불꽃 방전 : Spark Discharge
- 하전 입자가 증식되어 전로 파괴되기 직전에 과도적인 불꽃 수반 방전
- 타운젠즈 방전(Townsend Discharge) 이론
. 짧은 전극 간격과 낮은 기압에 적합한 방전 이론
- 파센의 법칙 이론
ㅇ 전로 파괴 : Total Discharge (전극이 완전히 단락되어짐)
- 글로우 방전 (Glow Discharge)
. 저압 기체에 전기를 통과시켰을 때, 약하고 고운/희미한(glow) 빛 방전
.. 例) 네온사인 등
.. (들뜬 상태의 네온 원자가 안정 상태로 복귀시, 주황색-빨간색 빛 에너지 방출)
. 방전관에서, 관내 압력이 대략 1~10 torr 정도 낮을 때, 관 전체가 밝은 보라색 빛을 띔
. 방전관은, 현대 과학 발전에 중요한 역할을 함
.. 例) 전하 대 질량 비 측정, X선과 동위원소 발견, 질량분석계 발명 등
.. 음극선관의 초기 원형 임
- 아크 방전 (Arc Discharge)
. 통상 높은 압력 하에, 높은 열과 강렬한 (붉은) 빛을 발하는 방전
.. 플라즈마를 이용한 방전
.. 지속성을 띔
.. 기체 방전 중 가장 진전된 형식임
. 방전관에서, 관내 압력이 대략 50 torr 정도일 때, 붉은 빛을 띔
.. 전극 사이의 기체가 충분히 전리된 상태 (고온의 플라즈마)가 됨으로써,
.. 강한 전류 (전류밀도 > 10-4 A/㎡)가 흐르며,
.. 높은 열과 강렬한 빛을 발함
. 높은 전류 흐름으로 인해, 음극이 가열되며, 열전자방출 및 장방출로 더 많은 전자가 방출됨
ㅇ 부분 파괴 : Partial Discharge (국부적으로 절연파괴되어짐)
- 코로나 방전 (Corona Discharge)
. 높은 압력과 강한 불균일 전계에서 국부적인 방전
. 절연이 부분적으로 파괴되며 나타나는 현상
.. 例) 비오는 날씨에 송변전설비에 소리 발생,밤에 전선에서 청백색 빛이 나는 등