진공 상태에서 일어나는 현상과 응용

1. 압력차이에 의한 힘 : 이러한 힘의 이용은 가장 오래된 형태의 이용 방법이라 할 수 있다. 로마 시대에 광산에서 이용되었던 물펌프 역시 이러한 힘을 이용하는 것이었고, 비단 이런 기기의 이용만이 아니라, 자연계에서 볼 수 있는 바람 조차도 이러한 힘에 의하여 나타나는 현상이라 할 수 있다. 또한 인간의 신체에서도 횡경막의 움직임에 따른 압력 변화를 이용하여 숨을 쉰다는 점에서 우리는 이미 오래 전부터 이러한 압력차이에 의한 힘에 가까이 있었다는 점을 깨닫게
된다. 그 밖에도 자동차의 엔진, 진공 청소기 등등 헤아릴 수 없이 많은 부분에서 이러한 압력차이에 의한 힘을 이용하고 있다.

2. 빠른 증발 : 진공상태에서는 액체나 고체의 증발 속도가 획기적으로 커지는데, 1/40 기압이면 상온에서도 물Q이 끊고, 액체 질소 온도에서 조차 상당한 속도로 수분이 증발한다. 일반 식료품이나 의약품의 냉동건조에 이러한 현상을 이용하고 있다. 또한 녹이기 힘든 고융점 금속이나 산화물도 진공 상태에서 가열해 승화를 통한 증발을 촉진 시킬 수 있는데 이러한 현상을 이용하여 박막을 제조하는데 이용하고 있다. 그 밖에도 접착제나 도료의 기포 제공 등 다양한 분야와 산업에서 응용되고 있다.



3. 소리와 열의 차단 : 소리와 열의 전달은 매질을 통하여 이루어 지는데, 진공 상태가 되면 이러한 매질의 양이 희박해 지므로 그 전달이 어려워 진다. 이러한 것을 이용하여 작게는 보온병등에서 활용되고 있으며, 크게는 자기부상 열차와 핵융합 실험 장치에 쓰이는 초전도 자석의 열전열에 이용하고 있다. 또한 이중벽으로 만든 진공패널은 단열 및 차음에 활용되기도 한다.



4. 운동저항의 감소 : 이것에 대표적인 예는 비행기를 들 수 있다. 공기의 흐름에 의한 부력을 이용하는 기계임에도 불구하고 공기가 적은 고공으로 비행하는 이유는 바로 공기에 의한 마찰열을 피하기 위한 것이다. 또한 고속 열차 역시도 진공으로 만들어진 관속을 달린다면 시속 900Km까지 달릴 수 있다고 한다. 그리고, 오늘날 증착 장비역시 입자간의 충돌을 피할 수 있는 초고진공 상태를 필요로 하는데 이것은 진공도가 좋은 상태에서는 균일하고 깨끗한 도금이 가능하기 때문이다.



5. 방전 : 공기가 희박해지면 낮은 전압에서 방전을 쉽게 일으킬 수 있다. 이것은 전자가 낮은 압력에서 먼 거리를 이동하므로 기체 분자를 전리 시킬 수 있는 충분한 에너지를 얻기가 쉽기 때문이다. 방전을 통해 만들어진 플라즈마는 원자핵 실험 장치, 가속기, 박막 생성설비 및 표면 개질을 위한 다양한 이온의 공급원으로 사용 되고 있다.또한 플라즈마에서 나오는 각종 파장의 빛은 대출력 레이저에 이용되기도 하며, 형광등 역시 방전 현상을 이용하고 있다. 게다가 핵융합반응에도 활용되는 등 그 응용의 폭은 크다고 할 수 있다. 그리고, 이러한 특성들 중 재미있는 것은 전자와 기체 분자와의 충돌이 일어나지 않는 수준으로 진공상태가 되면 오히려 고전압을 주어야만 방전이 일어난다는 점인데, 이를 이용한 고전압 고전류 스위치의 이용은 이미 오랜 역사를 갖고 있다.



6. 산화 방지 : 산화로 인한 물질의 변화는 금속 많이 아니라 식료품 등 거의 모든 것에서 이루어 진다고 해도 과언이 아니다. 이러한 변화를 피하고 먼지를 제거 하기 위한 진공기술은 생산에 있어서 큰 역할을 하고 있다.



7. 청정 표면 : 물체의 가공 규모가 작아지면서 표면처리 문제는 중요한 문제로 대두 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 초고진공 기술이 뒷받침 되어야 한다.