KR101280445B1

KR101280445B1 - 물 정화를 위한 수중 방전 장치

Info

Publication number: KR101280445B1
Application number: KR1020110056077A
Authority: KR
Inventors: 홍용철; 이상주; 김예진; 이봉주
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-07-01
Also published as: KR20120136884A

Abstract

물 정화를 위한 수중 방전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 방전 장치는, 외부 전원을 인가받아 이를 소정 크기의 전압을 가지는 교류 전원으로 변환하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 공급된 상기 교류 전원의 전압을 증폭하는 전압 증폭부; 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원으로부터 펄스 신호를 생성하는 펄스 회로부; 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 반파 정류 신호를 생성하는 반파 정류 회로부; 상기 펄스 회로부에서 생성된 상기 펄스 신호를 인가받아 유체 내부에 펄스 방전을 일으키는 펄스 방전부; 및 상기 반파 정류 회로부에서 생성된 상기 반파 정류 신호를 인가받아 상기 유체 내부에 모세관 방전을 일으키는 모세관 방전부를 포함한다. 본 발명에 따를 경우 하나의 반응기 내에서 펄스 방전과 플라즈마 방전이 동시에 일으켜 오염수를 안정적이고 효과적으로 정화할 수 있다. 또한 오염수 정화를 위한 구조가 매우 간단하므로 설치 비용이 저렴하며, 다양한 구조의 전극 배열을 구현할 수 있어 오염수 정화를 위한 다양한 분야에 쉽게 적용 가능한 장점이 있다.

Description

물 정화를 위한 수중 방전 장치{UNDERWATER DISCHARGE APPARATUS FOR PURIFYING WATER}

본 발명은 수중 방전 장치에 관한 것으로, 수중 펄스 방전 및 수중 모세관 방전을 이용하여 오염된 물을 정화하기 위한 기술과 관련된다.

최근 들어, 오염수의 정화 및 박테리아 제거 등을 위한 목적으로 다양한 방법들이 연구되고 있다. 이러한 방법들로는, 예를 들어 오존을 이용하는 방법, 오염수에 염소 등의 화학물질을 첨가하는 방법, 자외선을 이용하는 방법, 열처리를 이용하는 방법 등이 있다.

그러나 이러한 방법들의 경우 필요로 하는 충분한 정화 성능을 얻을 수 없거나, 오염수 처리를 위하여 과다한 비용이 필요하거나 또는 예상치 못한 부작용이 나타나는 등의 문제가 있었다. 이에 따라, 효율적으로 오염수를 정화하고 박테리아 등의 미생물을 제거하기 위한 방법에 대한 필요성이 증대되었다.

본 발명의 실시예들은 고전압 펄스 방전 및 수중 모세관 방전을 이용하여 안정적이고 효과적으로 오염수를 정화하기 위한 수중 방전 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 방전 장치는, 외부 전원을 인가받아 이를 소정 크기의 전압을 가지는 교류 전원으로 변환하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 공급된 상기 교류 전원의 전압을 증폭하는 전압 증폭부; 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원으로부터 펄스 신호를 생성하는 펄스 회로부; 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 반파 정류 신호를 생성하는 반파 정류 회로부; 상기 펄스 회로부에서 생성된 상기 펄스 신호를 인가받아 유체 내부에 펄스 방전을 일으키는 펄스 방전부; 및 상기 반파 정류 회로부에서 생성된 상기 반파 정류 신호를 인가받아 상기 유체 내부에 모세관 방전을 일으키는 모세관 방전부를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따를 경우 하나의 반응기 내에서 펄스 방전과 플라즈마 방전이 동시에 일으켜 오염수를 안정적이고 효과적으로 정화할 수 있다. 또한 오염수 정화를 위한 구조가 매우 간단하므로 설치 비용이 저렴하며, 다양한 구조의 전극 배열을 구현할 수 있어 오염수 정화를 위한 다양한 분야에 쉽게 적용 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 방전 장치(100)를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 회로부(106)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반파 정류 회로부(108)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 방전 전극(400)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 방전 전극(500)을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 방전 전극(400)과 모세관 방전 전극(500)이 반응기(600)의 내부에서 배열되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명에 따른 수중 방전 장치(100)의 효과를 설명하기 위한 실험예들을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 방전 장치(100)를 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 방전 장치(100)는 전원 공급부(102), 전압 증폭부(104), 펄스 회로부(106), 반파 정류 회로부(108), 펄스 방전부(110) 및 모세관 방전부(112)를 포함한다.

전원 공급부(102)는 외부 전원(예를 들어 상용 AC 전원)을 인가받아 이를 소정 크기의 전압을 가지는 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 전원 공급부(102)는 필요에 따라 전압 레귤레이터 등의 회로를 포함하여 구성될 수 있다.

전압 증폭부(104)는 전원 공급부(102)로부터 공급된 교류 전원의 전압을 증폭한다. 전압 증폭부(104)에서 증폭되는 전압의 크기는 후술할 펄스 회로부(106) 및 반파 정류 회로부(108)에서 필요로 하는 전압의 크기 및 정화하려는 유체의 성질 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

펄스 회로부(106)는 전압 증폭부(104)에서 증폭된 교류 전원으로부터 고전압 펄스 신호를 생성하며, 반파 정류 회로부(108)는 전압 증폭부(104)에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 반파 정류 신호를 생성한다. 이와 같은 펄스 회로부(106) 및 반파 정류 회로부(108)의 상세 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

펄스 방전부(110)는 펄스 회로부(106)에서 생성된 상기 고전압 펄스 신호를 인가받아 오염된 유체 내부에 펄스 방전을 일으킨다. 펄스 방전부(110)에서 방전된 고전압 펄스로 인하여 상기 오염된 유체 내부에는 충격파(shock wave)가 발생되며, 이로 인해 상기 오염된 유체 내부에 존재하는 대장균(E.coli) 등의 미생물의 세포막이 파괴됨으로써 상기 유체를 정화시키게 된다. 또한, 후술할 바와 같이 모세관 방전부(112)에 의해 방전된 플라즈마에 의하여 상기 유체 내에는 OH, O, H, H₂O₂, HO₂, Cl, HCl 등의 활성종(reactive species)들이 생성되는데, 상기 고전압 펄스는 이러한 활성종들의 유체 내부에서의 체류 시간을 증대시켜 활성종에 의한 미생물 살균 등의 정화 효과를 강화시키는 역할을 한다.

모세관 방전부(112)는 반파 정류 회로부(108)에서 생성된 상기 반파 정류 신호를 인가받아 상기 유체 내부에 모세관 방전(capillary discharge)을 일으킴으로써 상기 오염된 유체를 정화한다. 이와 같은 모세관 방전으로 발생된 플라즈마는 유체 내부의 물 분자를 분해시켜 OH, O, H, H₂O₂, HO₂, Cl, HCl 등의 활성종을 생성하며, 생성된 활성종들은 유체 내부의 오염물질(휘발성유기화합물, 미생물, 조류 등)을 제거한다. 이러한 모세관 방전부(112)의 모세관 방전에 의한 정화 효과는 펄스 방전부(110)에서 발생되는 펄스에 의하여 강화될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 펄스 방전부(110)에서 발생된 펄스에 의하여 미생물의 외벽이 파괴될 경우 모세관 방전부(112)를 통하여 발생된 활성종들은 외벽이 파괴된 미생물의 내부로 직접 작용하여 미생물을 사멸시키게 되는 바, 모세관 방전부(112)만을 구비할 때에 비해 미생물 살균 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 고전압 펄스는 활성종의 유체 내 체류 시간을 증가시키므로 활성종 자체에 의한 정화 효과 또한 강화될 수 있다.

한편, 상술한 효과를 극대화하기 위하여 본 발명에 따른 수중 방전 장치(100)는 오염된 유체에 먼저 고전압 펄스 방전이 이루어지고, 이후 모세관 방전이 일어나도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 고전압 펄스 방전과 모세관 방전이 동시에 일어나거나, 또는 모세관 방전이 먼저 일어나도록 수중 방전 장치(100)를 구성하는 것 또한 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 회로부(106)의 상세 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 회로부(106)는 하나 이상의 고전압 펄스 생성 회로(200)를 포함한다. 이와 같은 고전압 펄스 생성 회로(200)의 개수는 펄스 방전부(110)에 구비되는 펄스 방전 전극의 개수에 따라 정해진다.

각각의 고전압 펄스 생성 회로(200)는, 일단이 전압 증폭부(104)의 제1출력단과 연결되는 캐패시터(C), 일단이 전압 증폭부(104)의 제2출력단과 연결되는 다이오드(D), 일단이 다이오드(D)의 타단과 연결되는 저항(R) 및 일단이 캐패시터(C)의 타단 및 저항(R)의 타단과 연결되는 스위치(S)를 포함한다. 이때 접지(Ground)는 캐패시터(C)의 일단과 연결된다.

이와 같은 구조를 가짐에 따라, 상기 제1출력단 및 제2출력단을 통하여 고전압 펄스 생성 회로(200)로 유입된 교류 전원은 캐패시터(C)에 축적되며, 캐패시터(C)에 축적된 전하는 스위치(S)에 의하여 주기적으로 방전되어 펄스 신호가 생성된다. 스위치(S)는 에어갭 구조로 생성되며, 상기 에어갭은 평소에는 절연 상태를 유지하다가, 캐패시터(C)에 축적된 전하량이 일정량 이상이 되면 상기 절연 상태가 깨어져서 고전압 펄스를 출력하게 된다. 이와 같은 구조를 가질 경우 캐패시터(C)에 축적된 전하는 짧은 시간(약 90nS 이내)내에 집중되어 방전되므로 짧은 시간 안에 큰 에너지를 얻을 수 있다. 또한 스위치(S)가 에어갭 구조를 가질 경우 고전압 펄스 생성 회로(200)가 복수 개 구비되더라도 한 곳에 부하가 집중되는 현상을 방지할 수 있어 효과적인 방전을 발생시킬 수 있다.

한편, 상술한 고전압 펄스 생성 회로(200)는 예시적인 것으로서 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 필요로 하는 고전압 펄스를 생성할 수 있는 회로이면 어떠한 회로라도 본 발명의 고전압 펄스 생성 회로(200)로 사용될 수 있음에 유의한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반파 정류 회로부(108)의 상세 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 반파 정류 회로부(108)는 하나 이상의 반파 정류 회로(300)를 포함한다.

반파 정류 회로(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 다이오드(D1, D2) 및 2개의 캐패시터(C1, C2)로 이루어지며, 전압 증폭부(104)에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 반파 정류 신호를 생성한다. 이때 상기 반파 정류 신호는 음의 전압을 가지는 네거티브 반파 정류 신호인 것이 바람직하며, 이와 같이 네거티브 반파 정류 신호를 구성할 경우, 포지티브 반파 정류 신호 또는 정류되지 않은 교류 신호를 후술할 모세관 방전 전극에 공급할 때에 비해 상기 모세관 방전 전극의 마모를 최소화할 수 있다.

한편, 상술한 반파 정류 회로(300)의 구조 또한 예시적인 것으로서 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 필요로 하는 정류 신호를 생성할 수 있는 회로이면 어떠한 회로라도 본 발명의 반파 정류 회로(300)로 사용될 수 있음에 유의한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 방전 전극(400)을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에서, 펄스 방전부(110)는 하나 이상의 펄스 방전 전극(400)을 포함하며, 펄스 방전 전극(400)은 금속 팁(402) 및 유전체 튜브(404)를 포함한다.

금속 팁(402)은 펄스 회로부(106)의 출력단, 즉 펄스 회로부(106)의 고전압 펄스 생성 회로(200)의 펄스 출력 단자와 전기적으로 연결되며, 금속 재질, 예를 들어 텅스텐 재질로 구성될 수 있다.

유전체 튜브(404)는 금속 팁(402)을 둘러싸는 형태로 구성된다. 펄스 방전 전극(400)의 경우 방출되는 펄스의 전압이 높아 전극의 마모가 심하므로, 유전체 튜브(404)는 마모에 강한 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 테플론(Teflon)으로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 방전 전극(500)을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에서, 모세관 방전부(112)는 하나 이상의 모세관 방전 전극(500)을 포함하며, 모세관 방전 전극(500)은 금속 팁(502) 및 유전체 튜브(504)를 포함한다.

금속 팁(502)은 반파 정류 회로부(108)의 출력단, 즉 반파 정류 회로부(108)의 반파 정류 회로(300)의 출력 단자와 전기적으로 연결되며, 금속 재질, 예를 들어 텅스텐 재질로 구성될 수 있다.

유전체 튜브(504)는 금속 팁(502)을 둘러싸는 형태로 구성되며, 금속 팁(502)의 끝 단 보다 일정 길이(d)만큼 돌출된다. 즉, 모세관 방전 전극(500)에서 금속 팁(502)의 끝 부분은 유전체 튜브(504)의 내부에 d만큼 들어간 상태로 형성된다. 도면에서는 상기 d가 2mm인 실시예가 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 d는 유전체 튜브(504) 내부에 형성되는 미세 거품 및 상기 미세 거품에서 발생하는 방전 효과를 고려하여 적절하게 정해질 수 있다. 이와 같은 유전체 튜브(504)는 예를 들어 알루미나 등으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 모세관 방전 전극(500)에서의 플라즈마 방전이 일어나는 과정은 다음과 같다. 반파 정류 회로(300)로부터 금속 팁(502)으로 공급되는 전압(|Vp|)이 증가함에 따라, 유전체 튜브(504)의 내부 공간에는 미세 거품(micro-sized vapor phase bubble)이 발생한다. 상기 미세 거품의 주성분은 전기분해에 의하여 발생하는 수소이다. |Vp|가 증가할수록 주울 발열(Joule heating)에 의하여 미세 거품의 크기가 증가하며 결국 유전체 튜브(504)의 내부 지름과 같아지게 된다.

|Vp|가 계속 증가함에 따라, 유전체 튜브(504) 내부에 속박된 전류(restricted current)에 의하여 유전체 튜브(504) 내부의 표면 방전(surface discharge)에 의한 주울 발열의 세기가 점차 강해지면서 미세 거품을 유전체 튜브(504)의 입구 쪽으로 밀어내게 되며, 미세 거품은 원형에서 타원형으로 그 형태가 변화하게 된다. 또한 미세 거품의 형태가 타원형이 되면 도시된 바와 같이 미세 거품과 유전체 튜브(504) 간의 접촉 면적이 넓어지게 되며, 이에 따라 미세 거품이 받는 주울 발열의 세기 또한 점점 강해진다.

이후 |Vp|가 계속 증가하면 마침내 미세 거품은 터져서 여러 개의 거품으로 부서지게 된다. 유전체 튜브(504)의 내부에서 미세 거품이 완전히 형성되면, 미세 거품의 양 쪽으로 형성된 두 개의 물기둥이 전극 역할을 하여 미세 거품의 내부에 방전(electrical discharge)가 발생하며, 만약 |Vp|가 충분히 증가하게 되면 유전체 튜브(504)의 외부로 플라즈마 방전이 일어나게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 방전 전극(400)과 모세관 방전 전극(500)이 반응기(600)의 내부에서 배열되는 예를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서 반응기(600)는 수중 펄스 방전 방전 및 수중 모세관 방전이 일어나는 공간이다. 반응기(600)는 내부에 유체가 흐를 수 있도록, 예를 들어 속이 빈 원통형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 유체는 상기 원통의 일단(602)으로 유입되어 타단(604)으로 유출되며, 반응기(600)의 내부를 흐르는 도중 펄스 방전 전극(400)에 의하여 발생되는 펄스 방전 및 모세관 방전 전극(500)을 통하여 발생하는 모세관 방전, 즉 플라즈마 방전에 의하여 정화된다.

펄스 방전 전극(400), 모세관 방전 전극(500) 및 접지 전극(606)은 상기 원통형 몸체를 관통하여 반응기(600)의 내부 면으로 돌출되도록 구비되며, 반응기(600)의 내부로 유입된 물 등의 유체에 펄스 방전 및 플라즈마 방전을 일으킨다. 이 때, 전술한 바와 같이 펄스 방전이 플라즈마 방전보다 먼저 유체에 가해지도록 하기 위하여 도면을 기준으로 펄스 방전 전극(400)이 반응기(600)의 하단에, 모세관 방전 전극(500)이 반응기(600)의 상단에 배열되도록 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 동일한 위치에 양 전극이 위치하거나 순서가 뒤바뀌어도 무방하다.

도 8 내지 도 13은 본 발명에 따른 수중 방전 장치(100)의 효과를 설명하기 위한 실험예들을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 8은 반응기(600) 내에 2개의 펄스 방전 전극(400)만을 구비한 수중 방전 장치의 실시예를 나타낸 수평 단면도이다. 실험 조건은 다음과 같다.

금속 팁(402, 502)의 단면 지름: 2φ

모세관 방전 전극(500)의 급속 팁의 깊이(d): 2mm

유체의 종류: 대장균(E.coli)을 포함하는 바닷물

유체의 용량: 0.7L (교반기(800)에 의하여 반응기 내에서 회전)

펄스 전력: 200W

펄스 전압: 11kV(p,p)

반파 정류 신호 전압: 3.1kV(p,p)

온도: 21°C

도 9는 도 8과 같은 실험 조건에서 0.7L의 대장균을 포함하는 바닷물의 120초 동안의 대장균 수를 측정한 그래프이다.

다음으로, 도 10은 반응기(600) 내에 2개의 펄스 방전 전극(400) 및 1개의 모세관 방전 전극(500)을 구비한 수중 방전 장치의 실시예를 나타낸 수평 단면도이다. 실험 조건은 상기 도 8과 동일하며, 반파 정류 신호의 전력은 250W이다.

도 11은 도 10과 같은 실험 조건에서 0.7L의 대장균을 포함하는 바닷물의 60초 동안의 대장균 수를 측정한 그래프이다. 도 9와 비교하여 볼 때 훨씬 빠른 속도로 대장균이 사멸하는 것을 볼 수 있다.

다음으로, 도 12는 반응기(600) 내에 2개의 펄스 방전 전극(400) 및 1개의 모세관 방전 전극(500)을 구비한 수중 방전 장치의 실시예를 나타낸 수평 단면도이다. 실험 조건은 상기 도 10과 동일하며, 단지 반파 정류 신호의 전력만이 450W로 강화되었다.

도 13은 도 12과 같은 실험 조건에서 0.7L의 대장균을 포함하는 바닷물의 60초 동안의 대장균 수를 측정한 그래프이다. 이 경우에도 도 9와 비교하여 볼 때 훨씬 빠른 속도로 대장균이 사멸하는 것을 볼 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 수중 방전 장치
102: 전원 공급부
104: 전압 증폭부
106: 펄스 회로부
108: 반파 정류 회로부
110; 펄스 방전부
112: 모세관 방전부
200: 고전압 펄스 생성 회로
300: 반파 정류 회로
400: 펄스 방전 전극
402: 금속 팁
404: 유전체 튜브
500: 모세관 방전 전극
502: 금속 팁
504: 유전체 튜브
600: 반응기
602: 유체 유입부
604: 유체 유출부
606: 접지 전극
800: 유체 교반기

Claims

외부 전원을 인가받아 소정 크기의 전압을 가지는 교류 전원으로 변환하는 전원 공급부;
상기 전원 공급부로부터 공급된 상기 교류 전원의 전압을 증폭하는 전압 증폭부;
상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원으로부터 펄스 신호를 생성하는 펄스 회로부;
상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 반파 정류 신호를 생성하는 반파 정류 회로부;
상기 펄스 회로부에서 생성된 상기 펄스 신호를 인가받아 유체 내부에 펄스 방전을 일으키는 펄스 방전부; 및
상기 반파 정류 회로부에서 생성된 상기 반파 정류 신호를 인가받아 상기 유체 내부에 모세관 방전을 일으키는 모세관 방전부를 포함하는 수중 방전 장치.
제1항에 있어서,
상기 펄스 회로부는, 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원으로부터 공급되는 전하를 축적하는 캐패시터; 및
상기 캐패시터에 축적된 전하를 주기적으로 방전하여 상기 펄스 신호를 생성하는 에어갭 구조의 스위치를 포함하는, 수중 방전 장치.
제1항에 있어서,
상기 펄스 방전부는 하나 이상의 펄스 방전 전극을 포함하며,
상기 펄스 방전 전극은, 상기 펄스 회로부의 출력단과 전기적으로 연결되는 금속 팁; 및
상기 금속 팁을 둘러싸는 유전체 튜브를 포함하는 수중 방전 장치.
제3항에 있어서,
상기 금속 팁의 재질은 텅스텐인, 수중 방전 장치.
제3항에 있어서,
상기 유전체 튜브의 재질은 테플론인, 수중 방전 장치.
제1항에 있어서,
상기 반파 정류 회로부는, 상기 전압 증폭부에서 증폭된 교류 전원을 정류하여 음의 전압을 가지는 네거티브 반파 정류 신호를 생성하는, 수중 방전 장치.
제1항에 있어서,
상기 모세관 방전부는 하나 이상의 모세관 방전 전극을 포함하며,
상기 모세관 방전 전극은, 상기 반파 정류 회로부의 출력단과 전기적으로 연결되는 금속 팁; 및
상기 금속 팁을 둘러싸며, 상기 금속 팁의 끝 단 보다 일정 길이만큼 돌출되는 유전체 튜브를 포함하는 수중 방전 장치.
제7항에 있어서,
상기 금속 팁의 재질은 텅스텐인, 수중 방전 장치.
제7항에 있어서,
상기 유전체 튜브의 재질은 알루미나인, 수중 방전 장치.