KR100477503B1 - 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치 - Google Patents

플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속재질의 방전전극 및 상대전극의 표면에 촉매 또는 광촉매를 코팅하여 플라즈마방전에 의한 (광)촉매의 화학반응의 활성을 증대시킴으로써 플라즈마반응과 (광)촉매반응의 시너지효과를 극대화시켜 유해가스처리효율을 상승시킬 수 있는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치는 공급된 전원에 의해 플라즈마방전을 일으키는 방전전극과 상대전극 및, 상기 전극들에 전원을 공급하는 전원부를 구비하고, 배관을 통해 반응기내로 유입된 유해가스를 정화처리하는 유해가스정화장치에 있어서, 플라즈마의 생성영역내에 위치되어 상기 방전전극과 상대전극 사이에서 발생된 플라즈마광에 의해 촉매 또는 광촉매의 활성이 증가되도록 상기 방전전극 및 상대전극의 표면에 상기 촉매 또는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치{Type mixture and one body purification apparatus between plasma and catalyst}
본 발명은 실내공기정화장치, 내연기관 또는 소각장 등의 공해배출시설로부터 배출되는 유해가스를 정화처리하기 위한 유해가스정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속재질의 방전전극 및 상대전극의 표면에 촉매 또는 광촉매를 코팅하여 플라즈마방전에 의한 (광)촉매의 화학반응의 활성을 증대시킴으로써 플라즈마반응과 (광)촉매반응의 시너지효과를 극대화시켜 유해가스처리효율을 상승시킬 수 있는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진 또는 소각장으로부터의 유해 배기가스를 정화하기 위한 방법으로서 고전압에 의한 코로나방전을 생성시켜 플라즈마 화학반응으로 유해성분을 산화 또는 환원시켜 제거하는 방법이 이용되고 있다. 코로나 방전을 이용한 배기가스 정화장치는 배기가스 중에 포함되어 있는 유해물질(질소산화물, 황산화물, VOCs, 다이옥신 등)을 정화하는 원리를 이용한다. 이러한 코로나 방전형 배기가스 정화장치의 배기가스 제거효율을 높이기 위한 여러 가지 기술들이 제안되어 왔다. 알려진 코로나 방전형 배기가스 정화장치들로는 코로나 방전전극을 가는 선형으로 한 와이어전극-대-실린더(Wire-to-cylinder)형과, 코로나 방전전극을 침상으로 한 침상전극-대-평판형(Point source-to-Plate) 등을 대표적으로 들 수 있다.
또한, 촉매 또는 광촉매를 이용한 정화방식도 이용되고 있는 데, 촉매의 경우는 별도의 광원이 필요없어 장치가 간단해질 수 있지만, 온도와 같은 별도의 반응활성조건이 필요하다. 한편, 광촉매의 경우에는 특정한 파장을 가진 광원을 광촉매, 예를 들면 TiO2에 조사하여 광촉매가 여기될 때 발생되는 자유 라디칼로 오염물질을 정화시키게 된다.
이상에서 설명한 코로나방전에 의한 플라즈마정화장치나 촉매/광촉매(촉매는 일반적으로 광촉매를 포함하는 개념이므로, 이하 촉매로 통칭한다.) 정화장치를 개별적으로 사용하여서는 그 정화처리에 한계가 따를 뿐만 아니라, 에너지투입 측면에서 살펴보아도 효율이 그리 좋지 않았다. 따라서, 최근에는 에너지소비를 최대한 줄이면서도 처리성능을 개선할 수 있도록 이들을 조합한 플라즈마와 촉매 또는 광촉매의 혼합형 유해가스정화장치가 개발되고 있다.
플라즈마에 의해 생성된 화학종(각종 이온, 라디칼)의 생존주기는 보통 수 마이크로초(㎲)이하이므로, 이 짧은 시간내에 생성된 화학종이 촉매와 반응하기 위해서는 플라즈마발생부와 촉매반응부가 별도로 분리되어 있으면 높은 가스정화효율을 얻기 힘들다.
또한, 광촉매의 경우 광화학반응을 활성화시키기 위한 빛의 파장영역이 UV영역(400nm 파장영역, E(eV)=hc=hv/λ=1239/λ에 의해 광에너지가 3eV이상)이라는 것이 밝혀지면서, 기존의 UV영역 광발생장치로서 사용되던 자외선램프- 제논램프, 수은램프, 블랙라이트, 냉음극방전관 등등- 대신 플라즈마와 혼합한 정화장치가 개발되고 있다. 이는 기존 자외선램프의 에너지 효율이 20%정도로 낮고, 광촉매와 혼합하여 사용하는데 있어 다소 복잡하기 때문이다. 더욱이, 플라즈마와 혼합한 정화장치에서는 플라즈마에 의한 가스정화성능과 광촉매에 의한 가스정화성능의 시너지 효과를 얻을 수 있다. 이러한 혼합형 정화장치에 대해 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 촉매의 양단에서 방전이 일어나는 종래의 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치가 도시되어 있다. 이 장치는 도시한 바와 같이 반응기(10)의 양측에 전극들(12,14)을 배치하여 방전플라즈마를 생성하고, 그 전극들(12,14) 사이에 촉매(20)를 위치시켜 유입된 유해가스를 정화처리한다. 하지만, 이 장치는 방전에 의한 플라즈마의 형성이 전극(12,14) 주위에서만 발생되어 촉매(20)의 길이가 길어질수록 촉매(20)의 중앙부분은 플라즈마와의 동시반응에서 제외되어 정화처리효율이 격감하는 문제가 있었다. 그같은 문제를 해소하기 위하여 길어지는 촉매(20)의 중간을 분할하여 다단식으로 구성하기도 하였으나, 그럴 경우 방전장치내 정전용량이 증가하는 새로운 문제에 봉착하게 된다.
또한, 도 2는 종래의 평판-와이어 방전전극을 갖는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 구성도로, 보는 바와 같이 와이어(30)와 평판(32)을 양전극으로 하여 전원공급기(34)와 배선하고 있으며, 평판(32)에 촉매(40)를 부착시켜 플라즈마와 함께 촉매(40)에 의한 반응이 일어나게 구성되었다. 하지만, 이 장치에 있어 점선으로 나타낸 것과 같이 와이어전극(30)에 의한 방전이 그로부터 평판(32)의 가까운 곳으로 집중되어 촉매(40)의 전체적인 반응의 활성화를 유도하지 못하는 단점이 있었다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 와이어-실린더형 방전전극에 촉매가 부착된 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치들을 나타내고 있다. 도 3a에 개시된 장치는 실린더(50) 내벽부에 촉매(60)들을 부착하고, 그 중심축상에 와이어형 방전전극(52)을 위치시켜 플라즈마를 발생시키고 있으며, 이 플라즈마발생에 따라 실린더(50) 내벽에 위치한 촉매(60)들이 활성화되어 유해가스와 반응을 일으키게 된다. 또한, 도 3b에 도시된 장치도 실린더(50a)의 중심축상으로 와이어형 방전전극(52a)을 배치하고, 그 내벽에서 방전전극(52a)을 향해 방전전극(52a)과 수직하게 촉매(60a)들을 배치하고 있다. 이와 같은 장치들은 방전이 주로 와이어형 방전전극(52,52a)의 주변에서만 발생되므로 플라즈마가 실린더(50,50a) 쪽으로 퍼져 나가기가 쉽지 않아 촉매(60,60a)의 활성화에 매우 비효율적이었다.
도 4는 종래의 플라즈마와 촉매의 발생영역이 별개로 구분된 혼합분리형 유해가스정화장치의 구성을 나타낸 것으로, 여기에 나타난 장치는 가스가 유입되는 실린더(70)의 입구부(72)에만 와이어형 방전전극(74)을 설치하여 그와 대응되는 상대방전전극인 실린더(70)와의 사이에서만 플라즈마방전이 유발되고, 그 후방의 실린더(70)의 부피가 증가된 중간부분(76)에 촉매(미도시)가 위치하여 촉매반응기로 작동하고 있다. 따라서, 이 장치는 플라즈마에 의한 가스정화반응과 촉매에 의한 가스정화반응이 분리되어 병렬로 처리되는 구조를 가지므로 상호간에 영향을 미쳐 효과가 상승되는 시너지효과는 기대하기 어려운 맹점을 지니고 있었다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 다른 실시예들을 나타낸 구성도들로, 본 출원인이 기출원한 것이다. 도 5a에 개시된 유해가스정화장치는 원통형 지지대(80)상에 원판형상의 다침전극판(82)을 장착하고, 그 위에 원통형 지지대(84)를 다시 적층한 후 지지대(84)상에 원판형 다공전극판(86)을 장착하여 정화장치의 단위셀을 구축한다. 이러한 단위셀들을 다수 적층하고 다침전극판(82)과 다공전극판(86) 사이에 허니콤촉매(88)를 부착시켜 유해가스정화장치가 이루어지게 된다. 도면에는 두개의 단위셀들과 4개의 촉매(88)가 적층순서에 입각하여 도시되어 있다. 이러한 장치는 촉매를 사용할 때는 적정한 온도만 유지해주면 촉매의 반응활성이 증대되어 양호한 유해가스정화효율을 얻을 수 있다. 이 구조에서는 다침전극판(82)의 침(82a)들이 허니콤촉매(88)의 셀들과 정확하게 일치하지 않게 되므로 플라즈마방전시 발생하는 침(82a)간 간격이 넓을수록 플라즈마 미방전영역이 생성되어 유해가스 처리효율이 떨어지게 된다.
한편, 도 5b의 장치도 도 5a의 구성과 흡사한데, 이 장치에서는 도 5a의 허니콤촉매 대신에 원통형의 절연지지대(90)를 촉매로 구성하여 그 위에 상면에 다수의 침(92a)들이 돌출한 다침전극판(92)을 장착하고나서, 지지대(94)를 개재하여 다공전극판(96)을 장착하고 있다. 이러한 장치에서는 촉매인 절연지지대(90)가 통형으로 형상화되어 유해가스가 통형 촉매를 통과할 때 그 내주면에서만 반응이 이루어지므로 유해가스와 촉매의 접촉처리면적이 작아 비효율적이며 처리유량이 많아질 경우 처리효율이 좋지 못하고, 따라서 대용량의 유해가스를 처리하기에는 부적합한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점들을 극복하기 위하여 안출한 것으로서, 금속재질의 방전전극 및 상대전극의 표면에 촉매 또는 광촉매를 코팅하여 플라즈마방전에 의한 (광)촉매의 화학반응의 활성을 증대시킴으로써 플라즈마반응과 (광)촉매반응의 시너지효과를 극대화시켜 유해가스처리효율을 상승시키는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치는 공급된 전원에 의해 플라즈마방전을 일으키는 방전전극과 상대전극 및, 상기 전극들에 전원을 공급하는 전원부를 구비하고, 배관을 통해 반응기내로 유입된 유해가스를 정화처리하는 유해가스정화장치에 있어서, 상기 방전전극 및 상대전극 중 하나이상의 표면에 촉매 또는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 전체적인 구조를 보여주는 종단면도이다. 또한, 도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 핵심부분을 발췌하여 나타낸 도면들로, 도 7a는 방전전극이 방전전극지지대에 장착되는 구조를 보여주는 사시도이고, 도 7b는 방전전극과 상대전극의 적층구조를 보여주는 사시도이고, 도 7c는 도 7b의 측단면도이다.
보는 바와 같이, 본 발명의 정화장치는 반응기(100)내에 방전을 위한 전원을 공급하는 전원부(110)와, 이 전원부(110)로부터 공급된 전원공급에 따라 방전을 일으키는 방전전극(120) 및 상대전극(130)을 구비하고 있다. 이 방전전극(120)과 상대전극(130)은 반응기(100)내에 차례로 적층되어 고정되는데, 특히 상대전극(130)은 반응기(100)에 용접등의 방법에 의해 등간격으로 직접 고정되고 방전전극(120)은 상대전극(130)들 사이사이에 지지대(140)를 개재하여 그에 장착고정된다. 전원부(110)는 교류(AC), 직류(DC), 펄스를 각각 또는 복합적으로 승압하여 인가할 수 있으며, 현재 상용되고 있는 모든 저렴한 AC, DC, 펄스 전원공급장치를 이용할 수 있다.
방전전극(120)을 지지하는 방전전극지지대(140)는 도 7a에 도시한 바와 같이 원통형으로 그 내측으로 상부쪽에서 방전전극(120)을 삽입고정할 수 있는 장착홈(142)이 마련되어 있다. 방전전극(120)은 판상체(122)의 양면으로 침들(124,124a)이 무수히 돌출하고 있으며, 침들(124,124a) 사이사이마다 유동공(126)들이 천공되어 있다. 물론, 이렇게 침들(124,124a)이 무수히 양면으로 돌출하고 있는 방전전극(120)의 양표면에는 촉매 또는 광촉매가 코팅되어 촉매코팅층들(128,128a)을 형성하고 있다. 이 침들(124,124a)의 첨예한 단부와 일정간격 이격하여 배치되는 상대전극(130)은 통공(132)들이 무수히 천공된 다공 판상체(134)로, 그 양표면상에는 촉매 또는 광촉매가 코팅된 촉매코팅층(136,136a)이 형성되어 있다. 방전,상대전극들(120,130)은 촉매의 코팅성능을 높이기 위하여 촉매코팅전에 그 표면에 규소화합물계열의 물질로 전처리를 한다. 이 전처리에 의하여 금속전극표면과 촉매의 접촉력이 증가하여 전극표면에 보다 두꺼운 촉매층이 형성되게 된다. 전극표면에 코팅되는 일반촉매와 광촉매는 사용용도에 따라 그에 적합한 종류가 선택되어 적용된다. 적용가능한 일반촉매로는 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세듐(Ru) 등이 있고, 광촉매로는 이산화티탄(TiO2), 일산화아연(ZnO), 삼산화텅스턴(WO3), 황화카드뮴(CdS) 등이 있다. 예를 들어, 먼지입자의 집진, 냄새(방향족)분자의 탈취, NOx/SOx의 제거, CO의 제거등의 용도에 따라서 그에 적합한 종류의 촉매가 취사선택되며, 이러한 촉매가 적용된 공기정화장치는 자동차 디젤엔진의 배가스, 산업용 플랜트 배가스, 발전소 배가스, 비상용 발전소 배가스, 실내용 에어컨 등의 가스정화장치로 사용된다.
삭제
이상 설명한 본 발명의 표면에 촉매 또는 광촉매가 코팅된 방전전극과 상대전극 사이에 도 5a에서와 같은 촉매담체 또는 광촉매담체를 개재시켜 구성하면 보다 높은 정화효율을 얻을 수도 있다.
도 8은 본 장치에서의 유해가스처리과정을 보여주는 동작설명도이다.
보는 바와 같이, 방전전극(120)의 첨예한 침들(124,124a) 단부에서 그와 대응되는 상대전극(130)의 통공(132)들로 플라즈마가 형성되는데, 이렇게 형성된 플라즈마는 전극들(120,130)에 코팅된 촉매코팅층(128,128a,136,136a)에 인접하고 있으므로 화살표와 같이 유동하는 유해가스는 촉매반응과 플라즈마반응이 동시에 또는 순차로 교번하면서 정화처리가 행해지게 된다. 즉, 촉매반응영역과 플라즈마반응영역이 거의 동일하므로 플라즈마반응은 촉매반응을 활성화시키게 된다. 따라서, 광촉매가 사용되었을 경우 플라즈마의 영향아래 놓여 보다 큰 상승효과가 있게 된다. 이러한 플라즈마반응과 촉매 또는 광촉매 반응의 시너지효과는 전극들(120,130)에 코팅된 촉매코팅층(128,128a,136,136a)이 두터울수록 높게 된다.
도 9는 본 장치에서 플라즈마 및 촉매에 의해 생성된 활성종 모형도로, 이 도면에서는 방전전극(120)과 상대전극(130) 사이에서 방전에 의해 플라즈마가 발생하고, 이 플라즈마에 의해 화학종이 생성되어 동시순차적으로 촉매 또는 광촉매와 반응하고 있는 상태를 보여주고 있다. 이와 같이, 유해가스의 분자가 여기된(들뜬) 상태에서 전극들(120,130)의 촉매코팅층(128,128a,136,136a)에서 곧바로 촉매 또는 광촉매와 반응하여 기저(바닥)상태에 있는 분자보다 휠씬 빠르게 반응하게 된다. 더욱이, 플라즈마생성영역내에 촉매가 전극들(120,130)에 코팅되어 존재하므로 화학종의 짧은 생존주기내에도 촉매반응이 최대한 효과적으로 일어나게 된다. 그러므로, 반응시간이 단축되어 처리효율이 상승하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 플라즈마방전에 의해 생성되는 화학종(O·,N·,OH,O2 -,O2 +, N2 + 등 각종 이온 및 라디칼)의 생존주기는 보통 10-6~10-12초로, 본 장치는 플라즈마방전이 일어나는 방전전극(120) 및 상대전극(130)에 촉매가 코팅되어 있으므로 위와 같은 짧은 화학종의 생존주기내에서도 촉매와 반응이 가능하게 된다. 특히, 광촉매의 경우에는 플라즈마방전에 의해 발생되는 UV파장의 빛에 의해 활성화되어 유해가스의 처리효율이 더욱 상승하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 금속재질의 얇은 와이어(200)들을 직조하여 철망형의 방전전극과 상대전극을 구성하고, 이러한 철망형태의 방전전극과 상대전극을 일정간격 이격하며 교호로 적층시켜 정화장치를 구성하되, 그 방전전극들과 상대전극들의 표면에 촉매 또는 광촉매를 코팅하여 플라즈마반응과 촉매반응이 동일한 영역에서 일어나게 한다. 이로 인하여, 플라즈마는 촉매의 활성을 증대시키는 한편, 플라즈마에서 반응한 유해가스가 곧바로 촉매와 반응하게 되어 처리효율이 상승된다.
전술한 방전전극 및 상대전극을 이루는 와이어(200)는 지름이 0.1~1mm인 것이 적합하고, 그들이 이룬 철망구조는 그 눈금이 5~50메쉬(mesh; KSA5107기준에 의거)의 정다각형 또는 각도를 갖는 다각형상이 적절하다.
도 11은 유해가스중 본 장치에 의해 제거되는 NOx의 제거효율을 나타낸 도표로, 이 도표는 일반촉매인 촉매1, 촉매2 시험에서는 촉매의 정화성능을 시험한 결과와 플라즈마방전에 의한 정화처리효과 및 두 반응의 복합반응에서 얻어진 결과를 대비하여 보여주고 있으며, 촉매3에서는 위와 같은 비교시험에서 촉매를 광촉매로 대체하여 실시한 시험결과를 나타내고 있다. 여기서 촉매1로는 구리(Cu)가, 촉매2로는 백금(Pt)이 그리고, 광촉매로는 이산화티탄(TiO2)이 사용되었다.
이 도표에서 알 수 있듯이, 촉매1은 자체 촉매반응에서는 NOx제거효율이 대략 15%를 상회하고 있으며, 플라즈마에 의한 NOx제거효율은 대략 20%에 이르고 있다. 그러나, 본 장치를 사용하여 이 두 반응이 복합되었을 경우 그들의 시너지효과로 인해 그 제거효율이 크게 상승하여 약 40%에 근접하고 있다. 촉매2에서도 이와 유사한 결과를 얻어 본 장치는 시너지효과가 높은 것으로 확인되었다. 또한, 광촉매인 촉매3은 도표에서 알 수 있는 바와 같이 일반촉매인 촉매1과 촉매2에 비하여 그 시너지효과가 더 높아 NOx제거효율이 좋은 것으로 드러났다.
이 결과로부터 본 장치는 플라즈마에 의해 생성되는 유해분자 화학종과 촉매 또는 광촉매와의 복합반응으로 효율이 상승한다는 것이 입증된다. 이 도표에서 NOx제거효율이 50%이하로 낮은 것은 각각의 촉매효율을 비교하기 위하여 차이가 상대적으로 큰 부분을 택하여 제시하였기 때문으로, 실제 NOx제거효율은 100%정도까지도 가능하다.
이하, 첨부된 전도면들을 참조하면서 본 장치의 작용효과에 대해 상세히 설명한다.
전원부(110)에서는 방전을 위하여 직류, 교류, 펄스를 각각 또는 복합적으로 승합하여 인가한다. 이때, 방전에 의해 발생되는 플라즈마 광에너지는 방전에 참여하는 가스에 의해 좌우된다. 물론, 이때 참여하는 가스가 유해가스라 할지라도 그 주성분은 주로 질소, 산소, 수분들이다. 발생되는 플라즈마 광에너지는 주로 3~4eV이며, 또한 이때 함께 발생되는 자유전자(전자사태동반)에 의한 가스분자 이온화를 위한 운동에너지는 0~20eV이다. 이와 같은 에너지에 의해 생성되는 가스성분의 화학종은 곧바로 전극들(120,130)의 촉매코팅층(128,128a,136,136a)을 이룬 촉매 또는 광촉매와 반응하여 처리되게 된다. 이때, 펄스전원에 의한 방전의 경우에는 이온화에너지가 큰 자유전자를 다량 생성시킬 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 유해가스정화장치는 촉매 또는 광촉매가 방전에 의해 생성된 화학종과 동시순차적으로 반응할 수 있도록 되어 있어 유해가스의 분자가 여기된(들뜬) 상태에서 반응이 진행된다. 따라서, 기저(바닥)상태에 있는 분자에서의 반응보다 유리하게 진행되어 처리효율이 상승하게 된다. 특히, 방전에 의해 생성되는 화학종(O·,N·,OH,O2 -,O2 +, N2 + 등 각종 이온 및 라디칼)의 생존주기는 보통 10-6~10-12초인 데, 본 장치는 플라즈마반응부와 촉매 또는 광촉매반응부가 근접하게 혼합구성되어 있어 위와 같은 짧은 화학종의 생존주기내에서 화학종이 촉매표면과 반응할 수 있게 된다.
여기에서 개시되는 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치는 금속재질의 방전전극 및 상대전극의 표면에 촉매 또는 광촉매를 코팅하여 플라즈마방전에 의해 (광)촉매의 화학반응의 활성을 증대시킴으로써 플라즈마반응과 (광)촉매반응의 시너지효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다. 이로 인하여, 에너지소비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 유해가스의 처리효율이 향상되는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.
도 1은 종래의 촉매의 양단에서 방전이 일어나는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 구성도이고,
도 2는 종래의 평판-와이어 방전전극 결합형 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 구성도이고,
도 3a 및 도 3b는 종래의 와이어-실린더형의 방전전극에 촉매가 부착된 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 구성도이고,
도 4는 종래의 플라즈마와 촉매의 처리영역이 별개로 구성된 혼합분리형 유해가스정화장치의 구성도이고,
도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 다른 실시예들을 나타낸 구성도이고,
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 전체적인 구조를 보여주는 종단면도이고,
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 핵심부분을 발췌하여 나타낸 도면들이고,
도 8은 본 장치에서의 유해가스처리과정을 보여주는 동작설명도이고,
도 9는 본 장치에서 플라즈마 및 촉매에 의해 생성된 활성종 생성 모형도이고,
도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 11은 유해가스중 본 장치에 의해 제거되는 NOx의 제거효율을 나타낸 도표이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 반응기 110 : 전원부
120 : 방전전극 122 : 판상체
124,124a : 침 126 : 유동공
128,128a : 촉매코팅층 130 : 상대전극
132 : 통공 134 : 판상체
136,136a : 촉매코팅층 140 : 방전전극지지대
142 : 장착홈

Claims (6)

  1. 공급된 전원에 의해 플라즈마방전을 일으키는 방전전극과 상대전극 및, 상기 전극들에 전원을 공급하는 전원부를 구비하고, 배관을 통해 반응기내로 유입된 유해가스를 정화처리하는 유해가스정화장치에 있어서,
    상기 방전전극 및 상대전극 중 하나이상의 표면에 촉매 또는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방전전극 및 상대전극 중 하나이상의 표면에는 촉매 또는 광촉매의 코팅시 금속전극과 촉매의 접촉효율을 높일 수 있는 규소화합물 계열의 물질이 전처리된 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방전전극은 양면으로 침들이 무수히 돌출하며 그 사이에 유동공들이 천공되되 양표면에는 소정두께로 상기 촉매 또는 광촉매가 코팅되어 있는 다침전극판이며, 상기 상대전극은 상기 방전전극과 소정간격 이격하여 배치되되 상기 침들과 대응되는 부위에 통공들을 갖고 그 양표면에는 소정두께로 상기 촉매 또는 광촉매가 코팅되어 있는 다공전극판이며,
    상기 침상표면과 상기 통공내주면에 각각 촉매 또는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 방전전극과 상기 상대전극 사이에 촉매담체 또는 광촉매담체가 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 방전전극과 상대전극 각각은 금속와이어들이 격자형으로 직조된 격자형 금속망구조로 만들어지고, 그 표면에는 소정두께로 촉매 또는 광촉매가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 와이어는 지름이 0.1~1mm이고, 상기 철망체의 눈금은 5~50메쉬(Mesh)의 다각형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치.
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