플라즈마기술과 건축

관측되는 우주의 대부분은 플라즈마로 이뤄져있고, 다양한 은하계의 성단과 스스로 빛나는 항성(별: 태양)과 별들사이의 물질 및 혜성의 꼬리, 그리고 반알랜복사대(자기하늘), 대기하늘(층) 상층부의 이온하늘(층), 등이 플라즈마의 예다. 일상 속에서는 오로라와 번개, 형광등, 네온사인, 용접아크 등에서 플라즈마를 발견하게 된다. 반도체공정의 상당부분은 플라즈마공정이 차지하고, 평면 TV의 대명사가 된 PDP TV는 초소형(단면적 0.4 mm^2 정도) 플라즈마 방전관을 한 픽셀로 갖는 TV이며, 이와 비슷한 LCD 와 (O)LED TV 및 핸드폰제작, 표면강도가 매우 큰 금속제작, 고급 자동차의 도색, 고어텍스 같은 기능성 첨단 옷감제조에 플라즈마가 활용된다. 인공판막 및 인공관절제작에, 피부개선 및 수술용 장비에도 플라즈마가 이용된다. 화력발전소, 선박, 자동차에서 나오는 유해가스처리, 원자력발전소에서 나오는 방사능 물질의 누출을 막는 유리화, 우주왕복선의 방열판, 우리별 같은 인공위성 통신, 태양 흑점 폭발에 의한 통신장애, 지상의 인공태양인 핵융합연구 등은 플라즈마를 이용하는 것으로, 이런 핵융합(FT), 정보/나노(IT/NT), 환경(ET), 우주(ST) 및 가속기(AT) 산업에 응용("fiesta")되는 플라즈마는 현대산업의 새로운 매개체로 여겨지고 있다.

한편, 건축을 “인간의 편안한 거주를 위한 구조 및 기능을 갖는 종합적 공간예술 또는 기술”이라고 한다면, 건축자재뿐만 아니라, 에너지, 환경 및 문화와 연관된 플라즈마 기술과 건축의 연관성도 찾아 볼 수 있다. 먼저 폐플라스틱 및 건축폐자재를 플라즈마로 처리하여 건축자재로 재활용하고, 플라즈마코팅은 새로운 건축마감재를 만들어낸다. 상용화되지는 않았으나, 원통형 철근 및 H빔의 플라즈마 처리에 의한 콘크리트와의 반응 개선, 다리 및 댐에 사용되는 특수 철근구조의 플라즈마처리에 의한 수명연장, 지상의 메가스트럭쳐 및 수중구조물의 외부처리에 의한 기능개선, 등은 기능성건축자재에 활용될 수 있는 플라즈마 기술의 예가 될 것이다.

다음으로 에너지와 환경측면에서는, 집단거주지 소형소각장, 대단지 아파트의 플라즈마 환기시스템 및 공기청정, 전자빔 또는 플라즈마에 의한 물 세정, 등에 플라즈마 기술이 직접 활용 될 수 있다. 또한, 방사선과 전자파, 또 전기충격으로부터, 사람과 시설의 보호를 위한 안전장치나, 고집적 대단위 시설을 위한 에너지/환경/안전장치에 플라즈마기술의 접맥이 필요할 것이다. 미래 집단거주지 및 우주거주지(달, 화성)의 새로운 에너지 장치로서의 플라즈마기술 이 직접 사용될 것이며, 간접적으로 온돌 및 난방장치의 효율 향상에도 플라즈마 연구가 연관될 것이다

또한 문화생활의 중심에 선 디스플레이는 PDP와 LCD에서 (O)LED로 개선되어 온 바, 이 제조의 주요기술은 플라즈마 기술이며, 유비쿼터스시스템을 지향하는 미래 건축에 첨단 디스플레이는 필수적이다. 아울러 창의적인 미래건축으로서, 생태변화에 따른 미래형주택(생화학 및 방사능 오염지역) 및 우주에서의 주거 공간(달, 화성, 우주정거장, 장거리 우주선, 등)은 플라즈마의 이해 없이는 건설이 불가능할 것이다.

공상과학 일 것 같지만, 인류생존을 위해서 염두에 두어야 할 것은 태양-지구체계의 변화에 대응하는 건축구조물일 것이다: 지자기가 감소되는 현상이 지속되면, 수십만년 마다 반복되는 지자기 역전(북극과 남극이 바뀜)이 발생하며, 이 경우 지구는 자기장 변화에 따른 생태계교란과, 막대한 에너지를 지닌 태양풍(플라즈마, 중성자, 전자기파, 등)에 무방비 상태가 되어, 전 오존층 파괴보다 훨씬 심각한 재난을 맡게 될 것이다. 이런 상황에서 인류 생존을 위한 건축(물)은 새로운 패러다임을 요구하며, 그 매개체는 플라즈마가 될 것이다. 유사한 예로, 핵전쟁이 아니더라도 방사선에 강한 집이나 구조물을 실제로 만들고 있는 회사나, 개인이 생기고 있다: 미국배우 탐크루즈나 비보스그룹이 20여 곳에 100억원 이상의 구조물을 건축하고 있으며, 이는 핵전쟁(플라즈마상태반응인 수소폭탄이나, 플라즈마가 발생하는 원자폭탄)에 대비한 것으로 볼 수 있다. 이런 특수건축의 수요는 현실적으로 존재하는 것으로 플라즈마나 방사선에 관련된 건축물이라고 할 것이다.

건축(물)이 단순 생존을 위한 구조에서 시작해서, 안락한 거주나 효율적인 활동을 위한 미적 구조물로 관심 받는 현 시점이지만, 다시 생존을 위한 미래 건축물도 고려해야할 것이다. 이런 관점에서 3차원 공간에 여러 세대가 존재하는 시간차원을 아우르는 4차원적인 예술 및 생활 필수요소로서의 건축에 제4의 물질로서의 플라즈마를 효과적으로 활용하게 되길 바란다.

※플라즈마(plasma)

고체에 열을 가해, 액체, 기체로 변화시킨 후, 열을 계속 더 가하면 기체분자가 원자로 쪼개지며(해리), 원자로부터 전자가 분리되어(이온화), 음전기의 전자와 양전기의 양이온의 형태로 한데 어울려 있게 된다. 이런 전기를 띤 이온화된 기체와 전기적으로 중성인 기체분자/원자들이 서로 어울려 있는 준 중성의 이온화된 기체(quasi-neutral ionized gas).