KR101613090B1 - 오목 구조부를 포함하는 플라즈마 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀 방전을 유도하는 오목 구조부를 구비하여 유체 유동 제어 효율을 향상시킨 플라즈마 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 액추에이터는 제 1 유전체, 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 유전체, 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 1 전극, 제 2 유전체의 상부에 위치한 제 2 전극, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부 및 제 2 유전체 중 제 1 전극과 근접한 위치에 위치하는 오목구조부를 포함한다.

Description

오목 구조부를 포함하는 플라즈마 액추에이터{PLASMA ACTUATOR INCLUDING HOLLOW STRUCTURE UNIT}
본 발명은 플라즈마 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀 방전을 유도하는 오목 구조부를 구비하여 유체 유동 제어 효율을 향상시킨 플라즈마 액추에이터에 관한 것이다.
플라즈마 액추에이터는 표면상에 플라즈마 방전을 유도하고, 생성되는 플라즈마에 의한 전자 또는 이온의 전자기력을 이용하여, 유체 유동을 제어하는 장치이다. 플라즈마 액추에이터의 일반적인 메카니즘으로는 ⅰ) 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 전자 또는 이온의 전자기력으로 유체 유동을 제어하는 방식 외에, ⅱ) 플라즈마 방전에 의한 폭발적인 가열을 이용하여 유체 유동을 제어하는 방식 등이 널리 알려져 있다.
일반적으로 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge, 이하 DBD) 방식(또는, OAUGDP 방식)의 플라즈마 액추에이터는, 절연체의 표면상에 위치한 노출 전극과 절연체 중에 위치한 절연 전극으로 구성된 한 쌍의 전극을 포함하고, 두 전극 사이에 수백 내지 수만 볼트(V)의 교류 전압 또는 펄스 전압을 인가함으로써 플라즈마를 방전시킨다. 다른 구성 예로서, 플라즈마 액추에이터는, 노출 전극 없이 폭이 넓거나 좁은 한 쌍의 절연 전극을 절연체에 포함하는 이중 장벽 방식(Double Barrier Actuators)으로 구성될 수 있다. 플라즈마 액추에이터의 한 쌍의 전극은 각각이 하나의 전극으로서 위치하거나 또는 각각이 여러 개의 전극으로 분할되어 플라즈마 액추에이터의 절연체 상부에 위치하고, 위치한 각각의 전극이 동시에 또는 순차적으로 방전될 수 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 액추에이터의 구성을 도시하는 블록도이다. 플라즈마 액추에이터(10)는 절연체(14) 상부에 위치한 제 1 전극(13)과 다른 절연체(12) 상부에 위치한 제 2 전극(11)을 포함한다. 제 1 전극(13)과 제 2 전극(11) 사이에는 교류 전압(15)이 인가되어, 절연체(14) 표면상에 플라즈마(16)가 방전된다. 방전된 플라즈마(16)에 의해 일 방향으로 유도 유동이 발생하면, 그에 따라 그 반대 방향으로 추진력이 인가된다.
플라즈마 액추에이터는 기계적으로 구동되는 부품을 필요로 하지 않으므로, 기계적 방식의 액추에이터에 비해 전체적인 장치의 무게가 가벼우며, 기계 부품에 의한 저항 성분이 작다. 나아가, 플라즈마 액추에이터는 상대적으로 반응 속도가 빨라 신속한 제어가 가능하며, 구조가 단순하여 다양한 분야에 대한 적용 및 유지 보수가 용이하다.
그러나, 이러한 많은 장점에도 불구하고, 종래의 DBD 기반 플라즈마 액추에이터는 기계적 방식의 액추에이터에 비해 입력된 에너지를 유체 유동 제어 에너지로 전환하는 효율이 높지 않은 문제점이 있었다.
한편, 파센(Paschen)에 의해 발견된 현상으로서 홀 방전 현상이 있다. 홀 방전 현상은 움푹 파인 오목 구조의 음극과 평판 구조의 양극 사이에 전압을 인가하는 경우, 두 개의 평판 전극을 이용하는 일반적인 방전 방식에 비해 향상된 전자 밀도의 플라즈마 방전이 형성되는 현상이다. 광자에 의한 2차 전자 방출, 전자의 진자 운동(pendular motion), 음극 강하(cathode fall) 영역에서 발생하는 이온화 충돌 또는 이온 수집 증가 등이 홀 방전 현상의 원인으로서 제시되고 있다.
미국 등록특허공보 제 5387842 호(1995. 2. 7)
본 발명의 목적은 복수 홀 또는 도랑 구조를 갖는 오목 구조부를 구비하여, 입력 에너지로부터 유체 유동 제어 에너지로의 전환 효율을 향상시킨 플라즈마 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 복수 홀 또는 도랑 구조를 갖는 오목 구조부를 구비하여, 방전 개시 전압을 더욱 낮춘 플라즈마 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 액추에이터는, 제 1 유전체; 상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 유전체; 상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 1 전극; 상기 제 2 유전체의 상부에 위치한 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 제 2 유전체의 표면상 일부 구역에 위치하는 오목구조부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 오목 구조부는 상기 제 2 전극의 표면에 위치한다.
실시 예로서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 이격되고, 상기 제 1 유전체와 상기 제 2 유전체의 사이 또는 상기 제 2 유전체의 상부에 위치하는 제 3 전극을 더 포함하며, 상기 제 3 전극에는 DC 전압이 인가된다.
실시 예로서, 상기 제 2 전극이 상기 제 1 유전체의 상부에 위치할 수 있으며, 이때 상기 오목 구조부는 상기 제 2 유전체 표면상 일부 구역에 형성될 수 있다.
실시 예로서, 상기 오목 구조부에는 복수의 홀이 형성된다. 이때, 상기 오목 구조부는 하나 이상의 블록을 조립하여 구성될 수 있으며, 상기 블록은 착탈 식으로 제작되어 플라즈마 식각 혹은 외부 충격에 의한 표면 구조 변경시 쉽게 교체가능하도록 구현될 수 있다. 그리고, 상기 하나 이상의 블록은 서로 다른 형태, 직경, 깊이등을 가짐으로써 플라즈마 액추에이터의 동작 고도나 조건에 맞춤형으로 조립될 수 있다.
실시 예로서, 상기 오목 구조부에는 복수의 도랑이 형성되고, 상기 복수의 도랑들은 하나 이상의 방향으로 연장된다. 나아가, 상기 오목 구조부는 일 면에 제 1 방향으로 연장된 복수의 도랑들을 포함하면서, 동시에 타 면에 제 2 방향으로 연장된 복수의 다른 도랑들을 포함한다. 이때, 상기 복수의 도랑들의 깊이 및 상기 복수의 다른 도랑들의 깊이는 상기 오목 구조부의 두께보다 작도록 구성되는 한편, 상기 오목 구조부는 상기 복수의 도랑들 및 상기 복수의 다른 도랑들이 교차하는 지점에서 관통된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 액추에이터는, 홀 구조 또는 도랑 구조를 갖는 오목 구조부를 구비함으로써, 종래의 플라즈마 액추에이터에 비해 더욱 높은 전자 밀도의 방전을 형성하고, 유체 유동 제어 에너지로의 전환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 오목 구조부 내의 방전을 유도함으로써 방전 개시 전압을 더욱 낮출 수 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 액추에이터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 오목 구조부의 일 실시 형태를 예시적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 오목 구조부의 다른 실시 형태를 예시적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 오목 구조부를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 제 3 전극을 더 구비한 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 탈부착 가능한 오목 구조부를 구비한 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른b실시 예로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 의도된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 원칙적으로 첨부한 청구항들에 정해지고, 청구항들에 기재된 것 및 그와 균등한 범위의 가능한 실시 예들을 포괄한다. 유사한 참조부호가 도면들에서 사용되는 경우, 유사한 참조부호는 여러 실시 예들에 대해서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 플라즈마 액추에이터는, 더욱 높은 전자 밀도의 방전을 형성하여 유체 유동 제어 에너지로의 전환 효율을 향상시키고, 방전 개시 전압을 더욱 낮추기 위해, 홀 방전이 유도되는 오목 구조부를 포함한다.
본 발명은 플라즈마 액추에이터 표면에 미세한 도랑 또는 미세한 구멍을 갖는 오목 구조부를 위치시켜, 유체 유동 제어 시 오목 구조부의 도랑 또는 구멍 내에 홀 방전을 유도한다. 그리고, 이를 통해 방전되는 전자 밀도를 더욱 증가시킴으로써, 플라즈마 액추에이터의 에너지 변환 효율을 향상시킨다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 플라즈마 액추에이터의 구체적인 구성을 다양한 실시 예들을 통해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 플라즈마 액추에이터(100)는 제 1 전극(110), 제 2 전극(120), 제 1 유전체(140), 제 2 유전체(130a, 130b), 및 오목 구조부(150)를 포함한다. 제 1 전극(110), 제 2 전극(120), 제 1 유전체(140) 및 제 2 유전체(130a, 130b) 및 의 구성은 도 1의 제 1 전극(13), 제 2 전극(11), 절연체들(12, 14)거과 유사하다.
제 1 전극(110)은 유전체, 즉 상부의 제 2 유전체(130a, 130b)와 하부의 제 1 유전체(140) 사이에 위치한 절연 전극이다.
제 2 전극(120)은 제 2 유전체(130b)의 상부에 위치하고, 외부에 노출되는 노출 전극이다.
제 1 유전체(140) 및 제 2 유전체(130a, 130b)는 각각 하부 유전체와 상부 유전체를 구성하며, 절연체로서 기능한다.
오목 구조부(150)는 복수의 홀 또는 도랑이 형성된 구조부로서, 제 2 전극(120)의 표면에 삽입된다.
실시 예로서, 플라즈마 액추에이터(100)는 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이에 교류 전압 또는 펄스 전압을 인가하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전원 공급부는 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이에 교류 전압 또는 펄스 전압을 인가함으로써, 제 2 전극(120) 또는 제 2 유전체(130a, 130b)의 표면상에 플라즈마를 발생시킨다.
도 2에서, 오목 구조부(150)에 형성된 오목 구조의 깊이는, 일반적으로 수 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(mm)로 형성될 수 있고, 오목 구조의 모양은 복수의 홀이 인접하여 위치한 형태 또는 복수의 도랑이 위치한 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 복수의 도랑 구조는 서로 연결되어 서로 다른 도랑에서 홀 방전이 동시에 일어나도록 구성될 수 있다.
오목 구조부(150)가 포함하는 홀의 직경은 일반적으로 수 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(mm)로 형성될 수 있다. 오목 구조부(150)가 포함하는 홀의 크기(또는, 직경)는 플라즈마 액추에이터(100)가 구동되는 고도, 압력, 주변 기체 또는 유속 조건 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 압력이 높은 압력으로부터 점차 낮아질수록 홀의 직경과 깊이는 커지는 것이 바람직하며, 주변 기체의 전자 충돌 단면적이 클수록, 홀의 직경과 깊이는 작아지는 것이 바람직하다.
제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)은 각각 복수 개로 나뉘어 제 1 유전체(140) 제 2 유전체(130b)의 상부에 순서대로 위치할 수 있으며, 각각 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)으로 구성된 복수 쌍의 전극이 반복적으로 개재되어 각 전극 쌍에 인가되는 전압의 위상 차에 따라 유도 유체 유동의 방향과 세기가 제어되게 할 수 있다.
실시 예로서, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이에는 수십 볼트(V) 내지 수백 킬로볼트(kV)의 전압이 인가될 수 있다.
실시 예로서, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이에 인가되는 전압은, 고속 유동 조건에서의 순간적인 기체 가열에 의한 충격파 형성을 이용해 유체 유동 제어 효율을 향상시키기 위해 펄스 형태로서 인가될 수 있다.
실시 예로서, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이에 인가되는 전압의 주파수는 수십 헤르츠(Hz) 내지 수백 메가헤르츠(kHz)일 수 있다.
실시 예로서, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120) 사이의 거리는 수 밀리미터(mm) 내지 수십 밀리미터(mm)일 수 있다.
실시 예로서, 플라즈마 액추에이터(100)는 전원 공급부의 출력 임피던스와 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120)의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 임피던스 정합부는 전원 공급부와 전극들(110, 120) 사이에 위치할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르면, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)의 사이에 인가되는 전압에 의해 플라즈마가 발생할 때, 그로 인해 발생된 전자 또는 이온의 전자기력에 의해 특정 방향의 유체 유동이 유도되고, 이때, 오목 구조부(150)의 홀 또는 도랑에 의해 홀 방전이 유도된다. 이렇게 유도된 홀 방전은 더욱 높은 전자 밀도의 방전을 형성하고, 그에 따라, 플라즈마 액추에이터(100)의 유체 유동 제어 에너지 전환 효율이 향상된다. 나아가, 오목 구조부 내의 홀 방전에 의해, 방전 개시 전압도 더욱 낮아질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 오목 구조부의 일 실시 형태를 예시적으로 나타내는 평면도이다. 도 3을 참조하면, 오목 구조부(150)는 서로 다른 형태의 홀들이 형성된 복수의 블록들(151, 152, 153)을 포함할 수 있다.
오목 구조부(150)는 복수의 블록들(151, 152, 153)이 결합 또는 조립된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 블록(151), 제 2 블록(152) 및 제 3 블록(153)이 순차적으로 병렬 조합되거나, 제 1 블록(151), 제 2 블록(152) 및 제 3 블록(153)이 순차적으로 직렬 적층되어 오목 구조부(150)를 형성할 수 있다.
복수의 블록들(151, 152, 153) 중 적어도 하나에는 다른 블록들과 다른 형태의 홀들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 블록(152)에는 제 1 블록(151) 및 제 2 블록(153)보다 작은 크기 또는 얕은 깊이의 홀들이 형성될 수 있다. 복수의 블록들(151, 152, 153)은 서로 동일한 형태(예를 들어, 크기 및 깊이가 동일한)의 홀들을 갖는 두 개의 블록들(151, 153)을 포함하도록 구성될 수도 있고, 반면에, 모든 블록들(151, 152, 153)이 서로 상이한 형태(예를 들어, 크기 또는 깊이가 상이한)의 홀들을 갖도록 구성될 수도 있다. 각 블록들(151, 152, 153)이 갖는 홀들의 형태는 홀들의 크기 및 홀들의 깊이 외에도 홀들 사이의 간격에 의해 구분 지어질 수 있다.
오목 구조부(150)를 구성하는 블록들(151, 152, 153)의 조합 방식 또는 조합 형태에 따라 플라즈마 위치 분포, 방전 효율 또는 유체 유동 방향이 달라질 수 있다.
실시 예로서, 상기 오목 구조부(150)의 홀 직경은 수 마이크로미터(㎛) 내지 수십 밀리미터(mm)일 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 오목 구조부의 다른 실시 형태를 예시적으로 나타내는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 오목 구조부(150)는 특정 방향으로 연장된 복수의 도랑들을 포함할 수 있다.
오목 구조부(150)는 서로 다른 방향으로 연장된 도랑들을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 오목 구조부(150)는 일 면에 제 1 방향(a1)으로 연장된 제1 도랑 구조를 포함하고, 타 면에 제 2 방향(a2)으로 연장된 제2 도랑 구조를 포함하도록 구성될 수 있다.
실시 예로서, 오목 구조부(150)가 제 1 도랑 구조나 제 2 도랑 구조에 의해 관통되지 않도록, 오목 구조부(150)의 제 1 도랑 구조의 깊이(d1) 및 제 2 도랑 구조의 깊이(d2)는 오목 구조부(150)의 두께(t)보다 크지 않게 구성될 수 있다.
실시 예로서, 오목 구조부(150)의 제 1 도랑 구조와 제 2 도랑 구조가 교차하는 지점에서 오목 구조부(150)를 관통하는 오목 구조가 생성되도록, 제 1 도랑 구조 및 제 2 도랑 구조의 깊이를 조정할 수 있다.
실시 예로서, 오목 구조부(150)의 제 1 도랑 구조 또는 제 2 도랑 구조의 도랑 폭은 수 마이크로미터(㎛) 내지 수십 밀리미터(mm)일 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 오목 구조부를 위에서 내려다본 평면도이다. 도 5를 참조하면, 오목 구조부(150)는 상부 면에 형성된 세로 방향(a1)의 제 1 도랑 구조 및 하부 면에 형성된 가로 방향(a2)의 제 2 도랑 구조를 포함한다.
제 1 도랑 구조 및 제 2 도랑 구조의 구체적인 형태는 도 4에서 설명한 바와 동일하다.
제 1 도랑 구조와 제 2 도랑 구조가 교차하는 지점(예를 들어, c 지점)에는 오목 구조부(150)를 관통하는 오목 구조가 생성될 수 있다. 교차 지점(c)에서 제 2 유전체(140, 도 2 참조)는 외부에 노출될 수 있다.
한편, 여기서는 제 1 도랑 구조와 제 2 도랑 구조가 직교하는 것으로 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 도랑 구조와 제 2 도랑 구조는 서로 예각 또는 둔각의 사잇각을 갖도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 플라즈마 액추에이터(200)는 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 1 유전체(240), 제 2 유전체(230a, 230b, 230c), 및 오목 구조부(250)를 포함한다. 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 1 유전체(240) 및 제 2 유전체(230a, 230b, 230c)의 구성은 도 2의 제 1 전극(110), 제 2 전극(120), 제 1 유전체(140) 및 제 2 유전체(130a, 130b)와 유사하다.
도 6의 실시 예에서, 오목 구조부(250)는 도 2의 실시 예와는 달리, 제 1 전극(210)과 인접한 제 2 유전체(230a, 230b, 230c)의 일부 위치(예를 들어, 230a와 230b의 사이)에 위치한다. 이때, 상기 오목 구조부의 홀 또는 도랑 구조는 관통 구조로 형성되어 상기 제 1 전극의 일부가 대기 중에 드러난 형태일 수 있다.
이 경우에도, 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)의 사이에 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키면, 오목 구조부(250)에는 동일하게 홀 방전이 유도된다. 그리고, 도 2의 실시 예와 동일한 원리에 의해, 홀 방전은 향상된 전자 밀도의 방전을 형성하고, 그에 따라, 플라즈마 액추에이터(200)의 유체 유동 제어 에너지 전환 효율이 향상된다. 나아가, 오목 구조부 내의 홀 방전에 의해, 방전 개시 전압도 더욱 낮아짐도 동일하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 플라즈마 액추에이터(300)는 제 1 전극(310), 제 2 전극(320), 제 1 유전체(340), 제 2 유전체(330a, 330b) 및 오목 구조부(350)를 포함한다. 제 1 전극(310), 제 2 전극(320), 제 1 유전체(340) 및 제 2 유전체(330a, 330b)의 구성은 도 6의 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 1 유전체(24) 및 제 2 유전체(230a, 230b, 230c)와 유사하다.
도 7의 실시 예에서, 오목 구조부(350)는 도 6의 실시 예와 같이, 제 1 전극(310)과 인접한 제 2 유전체(330a, 330b)의 일부 위치(예를 들어, 330a와 330b의 사이)에 위치한다. 이때, 상기 오목 구조부의 홀 또는 도랑 구조는 관통 구조로 형성되어 상기 제 1 전극의 일부가 대기 중에 드러난 형태일 수 있다.
반면에, 도 7의 실시 예에서는, 도 6의 실시 예와 달리, 제 2 전극(320)이 제 2 유전체(330a, 330b)와 제 1 유전체(340) 사이에 삽입된 형태로 위치한다. 제 2 전극(320)은 제 1 유전체(340)에 의해 제 1 전극(310)과 전기적으로 이격 및 절연된다.
도 7의 실시 예에서도, 제 1 전극(310)과 제 2 전극(320)의 사이에 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키면, 오목 구조부(350)에는 동일하게 홀 방전이 유도된다. 그리고, 도 2 및 도 6의 실시 예와 동일한 원리에 의해, 홀 방전은 더욱 높은 전자 밀도의 방전을 형성하고, 그에 따라, 플라즈마 액추에이터(300)의 유체 유동 제어 에너지 전환 효율이 향상된다. 나아가, 오목 구조부 내의 홀 방전에 의해, 방전 개시 전압도 더욱 낮아짐도 동일하다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 탈부착 가능한 오목 구조부를 구비한 플라즈마 액추에이터를 나타내는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 플라즈마 액추에이터(500)는 제 1 전극(510), 제 2 전극(520), 제 1 유전체(540) 및 제 2 유전체(530a, 530b)와 함께, 부착(560) 또는 탈착(550)이 가능한 형태의 오목 구조부를 포함한다.
오목 구조부는 플라즈마 방전 시 발생하는 이온에 의한 물리적 또는 화학적 식각 효과에 의해 변형되거나 마모될 수 있으므로, 부착된 오목 구조부(560)는 교체를 위해 플라즈마 액추에이터(500)로부터 분리될 수 있다(550).
한편, 도 8에서는 도 6의 실시 예에 탈부착 가능한 오목 구조부를 적용한 예를 도시하였으나, 다른 실시 예들(예를 들어, 도 2, 및 도 7의 실시 예들)에도 동일한 원리의 탈부착 가능한 오목 구조부가 적용될 수 있음은 자명하다.
한편, 앞에서 설명한 실시 예들에서, 오목 구조부(150, 250, 350, 450, 550)는 오목 구조부(150, 250, 350, 450, 550)가 위치한 부분(즉, 오목 구조부가 삽입된 전극 혹은 유전체)를 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 상기 오목 구조부는 오목구조가 형성된 복수의 블록의 결합에 의해 형성될 수 있다.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 명세서의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
10, 100, 200, 300, 500: 플라즈마 액추에이터
13, 110, 210, 310, 510: 제 1 전극
11, 120, 220, 320, 520: 제 2 전극
14, 140, 240, 340, 540: 제 1 유전체
12, 130a, 130b, 230a, 230b, 230c, 330a, 330b, 530a, 530b, 530c: 제 2 유전체
150, 250, 350, 550: 오목 구조부 15: 교류 전원
16: 플라즈마

Claims (9)

  1. 제 1 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 1 전극;
    상기 제 2 유전체의 상부에 위치한 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및
    상기 제 2 유전체 표면에 위치하는 오목구조부를 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 이격되고, 상기 제 1 유전체의 상부 또는 상기 제 2 유전체의 상부에 위치하는 제 3 전극을 더 포함하는 플라즈마 액추에이터.
  2. 제 1 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 1 전극;
    상기 제 2 유전체의 상부에 위치한 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및
    상기 제 2 전극의 표면에 위치하는 오목구조부를 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 이격되고, 상기 제 1 유전체의 상부 또는 상기 제 2 유전체의 상부에 위치하는 제 3 전극을 더 포함하는 플라즈마 액추에이터.
  3. 제 1 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 유전체;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 1 전극;
    상기 제 1 유전체의 상부에 위치한 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및
    상기 제 2 유전체 표면에 위치하는 오목구조부를 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 이격되고, 상기 제 1 유전체의 상부 또는 상기 제 2 유전체의 상부에 위치하는 제 3 전극을 더 포함하는 플라즈마 액추에이터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 구조부는 복수의 홀을 포함하는, 플라즈마 액추에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오목 구조부는 서로 다른 형태의 홀들이 형성된 복수의 블록들을 포함하는, 플라즈마 액추에이터.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 구조부는 하나 이상의 방향으로 연장된 복수의 도랑을 포함하는, 플라즈마 액추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오목 구조부는 일 면에 제 1 방향으로 연장된 복수의 도랑들을 포함하고, 타 면에 제 2 방향으로 연장된 복수의 다른 도랑들을 포함하고, 상기 복수의 도랑들 및 상기 복수의 다른 도랑들이 교차하는 지점에서 관통되는, 플라즈마 액추에이터.
  8. 삭제
  9. 삭제
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