아크은 어떤 이유때문에 생기는 것인가요?

Question

고압의 전류가 흐르는 곳에서 갑자기 스위치를 열면 전기가 불처럼 일렁이며 일어나더군요. 이것을 아크라고 하던데 어떤 이유때문에 생기나요?

박준희 전문가 · Accepted Answer

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.가스 및 전극 물질의 증기 속에 전압을 가하면 전류가 흘러 아크가 발생합니다. 이 때 음극에서 방출된 열전자는 증기 분자와 충돌하고, 이것을 전리하고 생긴 양이온이 음극면에 충돌해서 열전자의 방출을 재촉하죠. 이 때문에 전류는 증대하고 양극면은 전자의 충돌에 의해 고온이 되어 강하게 발광한다고 하는데요. 이 방전 현상을 아크 방전이라고 합니다.감사합니다.

신기한친칠라145 · Answer

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아크방전은 가스를 통한 연속적인 방전으로, 보통의 상태에서는 비전도성인 가스가 전위차이에 의해 이온화된 플라즈마가 되면서 빛을 방사하는 현상이다.그림 1. 아크방전 사진.아크방전의 특성아크방전의 주요 특성은 아래와 같다.아크방전은 방전현상 중에 가장 높은 전류 밀도 하에서 일어난다.두 전극 사이의 전류가 증가할 때 아크방전은 미광방전에 의해 시작될 수 있다. 일단 지속적인 아크방전이 일어나면 아크방전에 필요한 전압은 미광방전보다 낮지만 전류 밀도와 온도는 높다.낮은 전압에서도 두 전극을 붙였다 떼어냄으로써 아크방전을 생성할 수 있다.연속적인 아크방전은 매질의 온도를 높이고 더 많은 가스를 이온화시켜 아크방전이 일어나는 영역에서 부분적으로 열평형인 플라즈마 상태를 형성할 수 있다.100 Hz 이하의 낮은 주파수 교류에서 일어나는 아크방전은 직류 전원에 의한 아크방전과 거의 비슷하다. 전원의 위상이 바뀔 때 마다 전류의 방향이 바뀐다.주파수가 높아지면, 전체 이온화가 방향을 바꾸면서 진행될 시간이 충분하지 않아 열평형 상태의 아크방전을 일으킨다.레이저를 이용하여 아크의 모양(예를 들면 S 모양)을 바꿀 수 있다.아크방전의 활용아크방전은 아래와 같이 산업에 많이 응용되고 있다.금속 용접플라즈마 절단영화상영기 등에 사용되는 고출력 아크등(arc lamp)전기 아크용광로 (electric arc furnaces)아크방전과 안전고전압 장치의 전원스위치 등에서 예상치 않은 아크방전은 매우 위험하고 치명적이다. 이를 방지하기 위해 다양한 방법이 활용되고 있다. 아래는 몇가지 예이다.변압기 오일, 유전체 가스, 진공을 활용자기장을 이용한 아크 분출열이나 화학반응을 통해 아크 에너지를 흡수할 수 있는 감쇄(damping) 물질 사용.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.아크는 전기가 고압으로 흐르는 두 전극 사이에서 발생하는 전기 방전을 말합니다. 아크는 전극 사이의 전압이 일정한 값 이상으로 증가하면 전극 사이의 기체가 이온화되면서 방전의 전류가 흐르게 됩니다. 고압의 전류가 흐르는 곳에서 갑자기 스위치를 열면, 전류가 흐르던 두 전극 사이의 전압이 급격히 감소합니다. 이때, 전압의 감소로 인해 전극 사이의 기체가 이온화되고, 아크가 발생하게 됩니다

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.고압의 전류가 흐르는 곳에서 스위치를 열면 전기가 불처럼 일렁이며 아크가 생기는 현상은 전기 분해 현상이라고 합니다. 전기 분해 현상은 전기가 공기나 다른 물질을 통과할 때 발생하는 현상으로 전기를 구성하는 입자들이 분해되어 전기를 통과하면서 발생하는 것입니다.전기 분해 현상은 전기가 공기나 다른 물질을 통과할 때 발생하는데 이때 공기나 물질의 분자들이 전기를 통과하면서 전기를 구성하는 입자들과 충돌하게 됩니다. 이 충돌로 인해 전기를 구성하는 입자들이 분해되고 분해된 입자들이 다시 결합하면서 전기를 통과하는 동안 발생한 열에 의해 불꽃이 생기게 됩니다.그리고 전기 분해 현상은 전기를 통과하는 동안 발생한 열로 인해 공기나 물질이 가열되면서 열팽창이 일어나게 됩니다. 이 열팽창으로 인해 공기나 물질이 확장되면서 불꽃이 일어나게 됩니다. 이게 바로 아크가 생기는 이유입니다.감사합니다.도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.