진공의 기초 1. 진공과 압력이란 무엇인가

플라즈마를 공부하던 반도체를 공부하던 우리가 익히 알아야할것이 있다. 바로 '진공' 아직 반도체 공부를 시작하지 않은 사람은 왜 굳이 그냥 반도체를 만들면 되는데 굳이 비싼돈들여서 고진공까지 만든후에 반도체를 만드는가 싶을테지만 간략하게 이야기하면 우리가 듣고있는 일명 3나노는 30Å(옹스트롬)의 크기이며 이는 원자를 일렬로 놓았을때 대략 10개정도 된다.

 

이게 무슨말이냐면 셀 수 없이 많은 원자가 들어있는 공기를 최대한 진공에 가깝게 만든 후 원하는 가스를 넣어야 방해 없이(파티클이나 결함없이)원하는 층을 만들 수 있기 때문에 그렇게 큰 돈을 지불하고서라도 고진공을 만들려하는것이다.

 

민망하게 그린 산소를 이루는 기체들 종류가 매우 많다.

그렇다면 진공이란 무엇인가. 라틴어 Vacua에서 따온말로 (영어로는 Vaccum)일명 '비어있다'는 의미이며 실제로 아무것도 없는 진공은 세상에 없고 우리는 진공에 가깝게 공간을 만든 상태를 의미한다. 바깥과 분리된 어떠한 용기내에 대기보다 압력이 낮은 상태를 말하며 이때 용기 내 외부의 대기압력을 비교함으로써 진공용기의 기체 양을 알 수 있다.

어느것이 고진공일까?

그렇다면 압력이란 무엇인가. 압력은 일정한 면적에 가해지는 힘으로 정의하고, 우리가 진공에서의 압력은 진공용기내의 면적에 가해지는 기체분자나 입자들의 힘으로 정의되어진다.

 

진공용기내에서의 압력

그러면 도대체 진공은 어떻게 만드는가? 아주 간단하다. 용기를 비어있게 하면 된다. 그러나 단순히 우리가 눈으로 보이는것으로 비어있는것이 아니라 눈에 보이지 않는 기체를 모두 제거해야 비로소 진공에 가까워진다고 할 수 있다. 이럴때 쓰는것이 바로 '펌프'인데 펌프에는 다양한 종류의 펌프가 있다. 기체를 제거하는 것부터 또 다른 어떤것들은 기체를 잡아두는 역할을 하기도 한다.