이온풍

이온풍, 이온풍, 관상풍 또는 전기풍은 지면에 상대적인 고전압을 받는 일부 날카로운 도체(점이나 날개 등)의 끝에서 발생하는 코로나 방전에 연결된 정전기력에 의해 유도되는 기류다. 이온 바람은 전기유체역학 현상이다. 이온 풍력 발전기는 또한 전기 유압식 추진기로 간주될 수 있다.

'이온풍'이라는 용어는 양과 음이온만 주로 현상에 관여했다는 잘못된 인식 때문에 오성으로 간주된다. 2018년 한 연구에서는 음전압 주기 동안 전자가 음전 이온보다 더 큰 역할을 한다는 것을 발견했다. 이에 따라 '전기 바람'이라는 용어가 보다 정확한 용어로 제시됐다.^[1]

이 현상은 현재 2018년에 개발된 최초의 고체 상태의 평면인 MIT 이온 풍력 평면에서 사용되고 있다.

역사

B. Wilson은 1750년에^[2] 동일한 코로나 방전에 관련된 반동력을 보여주었고 이온 추진기의 전구체는 코로나 방전 바람개비였다.^[3] 끝이 뾰족한 지점까지^[4][5] 구부러진 채 자유롭게 회전하는 바람개비 암에서 나오는 코로나 방전은 공기에 공간 전하를 부여해 극성이 포인트와 공기에 동일하기 때문에 포인트를 밀어낸다.^[6][7]

런던 왕립 협회의 악기 큐레이터인 프란시스 하우크스비는 1709년에 가장 일찍 전기 바람을 보고하였다.^[8] 마이런 로빈슨은 1950년대 현상에 대한 관심이 되살아나는 동안 광범위한 문헌 목록과 문헌 검토를 마쳤다.^[9]

2018년 한국과 슬로베니아의 연구진은 쉴리렌 사진을 이용해 이온 외에 전자가 이온풍 발생에 중요한 역할을 한다는 사실을 실험적으로 규명했다. 이 연구는 이온 바람을 일으키는 전기유체역동력이 전자와 이온이 중성입자를 밀어낼 때 발생하는 전하입자 항력에 의해 발생한다는 직접적인 증거를 최초로 제시한 것이다.

2018년 MIT 연구팀이 이온풍으로 추진되는 최초의 시제품 비행기를 제작해 성공적으로 비행했다.^[10]

메커니즘

이중돌기와 관련된 국부 전하 분포를 포함한 도체의 순전하가 외부 표면에 전적으로 상주하며(파라데이 케이지 참조), 평탄한 표면보다 날카로운 지점과 가장자리에 더 집중되는 경향이 있다. 이는 날카로운 전도성 지점에서의 전하로 인해 발생하는 전기장이 크고 매끄러운 구형 전도성 쉘에 상주하는 동일한 전하가 발생하여 발생하는 전기장보다 훨씬 강하다는 것을 의미한다. 이 전기장 강도가 코로나 방전 개시 전압(CIV) 그라데이션이라고 알려진 것을 초과할 때, 그것은 팁 주위의 공기를 이온화하며, 전도성 팁의 어둠 속에서 작은 희미한 자주색 플라즈마의 제트기를 볼 수 있다. 주변 공기 분자의 이온화로 인해 이온화된 공기 분자가 생성되며, 이온화된 공기 분자는 충전된 팁과 동일한 극성을 갖는다. 이후 팁은 동차지 이온구름을 밀어내고, 이온구름은 이온자체 간의 반발로 즉시 팽창한다. 이러한 이온의 반발은 끝에서 발산되는 전기 '바람'을 일으키는데, 보통 끝의 기압 변화에 따라 쉿하는 소음이 동반된다. 반대방향 힘은 지면에 밀착되지 않으면 후퇴할 수 있는 팁에 작용한다.

무반사 이온 풍력 발전기는 주변 바람을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 이온을 이동시키는 역 함수를 수행한다.

참고 항목

참조

외부 링크

• 우주에서의 플라즈마 추진