저온

저온(低溫)은 낮은 온도를 말한다. 반대말은 고온이다.

저온물리학

저온상태에 있는 물질의 성질을 연구하는 물리학의 한 분야이다. 저온에서는 물질의 구성원자가 열진동을 작게 하기 때문에 관찰하지 못했던 다양한 특징이 나타난다. 보통 4.2K 이하의 온도에서 실험한다. 이미 이 분야의 지식을 토대로 초전도자석이 개발되어 실용화되었다. 온도를 내리면 물질을 구성하는 구성원자는 열진동(熱振動)이 작아져서 더욱 안정되고 질서 있는 상태가 되어, 높은 온도에서는 열진동 때문에 관측되지 못했던 여러 특성이 관측된다. 1908년 H.K.오너스가 헬륨의 액화에 성공한 이래 발전된 분야로, 현재는 절대영도(絶對零度:0K) 근방까지 온도를 내릴 수 있게 되었다. 따라서 저온물리학이라 하면 액체헬륨의 끓는점인 4.2K 이하의 온도에서 물리현상을 연구하는 것을 뜻하는 경우가 많다.

액체헬륨과 같은 양자액체(量子液體), 고체헬륨·고체수소와 같은 양자고체(量子固體), 초전도(超傳導), 자성, 전자의 성질, 초저온의 생성 또는 그 측정법, 저온에서의 측정장치 개발 등이 연구대상이다. 공업 분야에서는 기술적 측면에서 연구 결과가 많이 이용될 것이며, 초전도자석은 이미 실용화되었다.

이상저온

겨울이 아닌 시기, 즉 봄에서 가을에 이르는 시기에 기온이 평년보다 유난히 낮게, 즉 평년 대비 10퍼센타일 미만의 기온이 나타나는 현상을 말한다. 반대되는 개념으로 이상 고온이 있다. 특히 여름에 이런 현상이 나타나면 이상 냉하(異常 冷夏)라고도 한다. 이상 저온/사례 문서에서 후술할 1936년, 1947년, 1980년, 1993년, 2003년 등이 이상 냉하였다.[1] 또한 3~4월과 10월 중순~11월에 이상 저온 현상이 나타나면 한파와 다름없을 정도이다. 또한 1912~1913년, 1917년, 1934년, 1936년, 1947년, 1956년, 1980년 등은 이상 저온이 잦아 연평균 기온도 매우 낮았다. 대체로 건조한 9월 하순~5월 기간에 속해 있지만[2] 11월은 습하고 흐린 날이 많으며 비가 많이 오고 일교차도 작으며 그로 인해 일조량도 적어서 이상 저온이 오면 겨울보다 더 춥다고 느껴질 수도 있다.

일본에서는 봄철 이상 저온을 '한춘(寒春)', '냉춘(冷春)'이라고 부르며, 가을철 이상 저온을 '한추(寒秋)'로 부르는 모양이다.

여름에 이상 저온이 찾아온다면 북태평양 기단이 남쪽으로 확장해서 한반도는 찬 공기로 흐리고 비가 자주 내리는 경우가 대다수이며 이 경우 북태평양 기단이 남쪽에 자리잡고 있어서 태풍이 거의 발생하지 않는데, 2014년 8월과 2020년 7월에는 발생하지 않았고 이상 저온은 아니지만 평년 수준이거나 약간 낮은 2021년 8월은 발생하기는 했으나 강하게 발달하지는 못했다.

이상 저온 현상의 원인이 대표적인 것은 상층 한기로 시베리아 고기압이 강하게 내려올 때이다. 전형적인 시베리아 기단을 받는 겨울철도 삼한사온으로 이동성 고기압이 와서 시베리아 기단을 받을 때는 한파가 일어난다. 또한 시베리아 기단이나 블로킹으로 인해서 북서풍만 지속적으로 불거나 일시적으로 내려올 때 이상 저온이 발생하기도 한다. 심지어 2020년 7월 같이 여름에도 이 사례가 있다. 2021년 5월도 드물게 5월 이상 저온이 발생했다. 또한 라니냐가 일어날 때 11~2월에 이상 저온이 오면서 한파가 나타나는 경우도 있다. 반면 엘니뇨가 찾아올 때도 이상 저온이 오기도 하는데 급작스러운 한파가 있기도 하고 여름에는 선선한 경우도 잦다. 여름철에는 집중호우로 기온이 오르지 못해 이상 저온이 나타나기도 하고 그 밖에도 오호츠크해 기단 등으로 동풍이 불 때 강원도 영동 지역에 이상 저온이 나타나기도 하며 대기 중 아황산가스, 화산재 같은 먼지가 있을 시 햇빛을 완전히 가려 이상 저온이 나타나기도 한다.

저온 플라즈마

플라즈마는 크게 저온과 고온으로 종류가 분류 되고 고온은 금속을 용융하는 용도와 같이 열적인 공정이 필요한 곳에 쓰인다 .

근래에는 환경 소각 장치에 고온 플라즈마를 쓰는 경우도 있지만 대게의 경우는 용접, 용사, 용융 등에 제일 많이 쓰인다.

저온 플라즈마는 공정과정에서 열접촉에 의한 열변형이 없도록 하는 플라즈마의 사용을 위해 연구가 시작 되면서 탄생 되어 온 것이다.

저온플라즈마의 제일 큰 특징은 열보다는 전자 에너지가 더 크다는 점이다. 글로우, 코로나, 평형 아크, 더스티, 글라이딩 , 등의 많은 종류와 특성을 가진 저온 플라즈마 들이 있다. 글로우 플라즈마 보다 더 위력적인 가공할 만한 화염이 발생되는 글라이딩 플라즈마의 경우 화장지나 담배를 접촉 하여도 불이 붙지 않을 정도로 저온이다. 성냥 머리를 접촉하여도 불이 붙지 않는것은 열 손실이 비행하는 동안 소실되고 그 비행사이클의 끝이 플라즈마가 소거 되는 시점이기 때문이다. 플라즈마는 개시-진행-소거를 반복 하고 소거시에 에너지를 빛이나 화염으로 발산하고 소거 된다. 실험에 의거한 개인적인 견해를 덧 부치면 수중에서는 빛과 화염 대신 이온으로 소거 된다고 주장 한다.

이러한 저온 플라즈마를 산업공정이나 환경에 이용 할 수 있는 응용기술개발이 전 세계적으로 활발한 것은 지구 환경의 저해 요소를 없애는 수단이 될 수 있기 때문이다.

산업공정에 쓰이는 공정 플라즈마 외에도 우리 실생활에 쓸 수 있는 응용도 무수히 많다. 미래의 저온플라즈마 응용은 필수적으로 우리 생활과 밀접하여 이용 될 것임은 틀림 없다. 그동안 개발하여 오던 응용분야들만 간단하게 소개 하여도 여러 분야가 된다.

참고자료

• 〈저온〉, 《네이버 국어사전》
• 〈저온물리학〉, 《두산백과》
• 〈이상 저온〉, 《나무위키》
• 〈저온플라즈마 (Cold Plasma) 의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2012-12-03

같이 보기

• 고온
• 플라즈마

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