KR101992020B1 - 플라스마 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
플라스마 발생 장치가 개시된다. 플라스마 발생 장치는 제1면 및 이와 대향하는 제2면을 갖는 유전체; 상기 제1면에 형성되며, 접지된 접지 전극; 상기 제2면에 형성되면, 전원과 연결되는 파워 전극; 및 상기 제2면에 형성되며, 상기 파워 전극과 소정 간격으로 이격된 부유 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 플라스마 발생 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 대기압 상에서 의료용으로 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 장치에 관한 것이다.
플라스마는 반도체, 디스플레이 소자, 각종 부품의 표면처리 등에 널리 사용되어 왔으며, 더욱 그 응용성을 넓혀 생명공학 연구, 의료, 공기 청정, 소각로 등에도 사용되는 융합적인 기술분야로 자리매김하고 있다. 특히, 치아미백, 암세포 사멸, 혈액 응고 속도 촉진, 피부미백, 상처 치료 등의 의료 분야로의 영역을 확대하고 있는데, 종래 주로 사용되던 레이저의 경우, 열에 의한 화상 및 작은 레이저 반경에 의한 넓은 면적 시술시의 균일한 치료가 불가한 근본적인 단점이 있었다. 하지만, 플라스마의 경우는 열 데미지가 없고, 플라스마 발생장치에 따라 넓은 면적의 처리 부위를 균일하고 효율적으로 처리가 가능한 장점이 있다.
플라스마에서 발생하는 자외선(UV), 오존 등의 산소 라디칼, 일산화질소등의 질소산화물, 전류와 하전입자들을 각각은 인체 치료에 있어서, 세포 면역 증가, 살균, 암세포 괴사, 혈액순환 증가 등을 야기하는 것으로 보고되고 있다.
플라스마에 포함된 라디칼은 분자의 종류에 따라 서로 다른 효과를 나타낸다. OH 라디칼은 H2O2로 전환되어 조직 세포의 증식을 자극하고, NO2 라디칼은 신체 조직 내에서 NO를 생성하여 혈관확장, 신경전달 등을 활성화시킨다. 그리고 O3 라디칼은 병원균과 곰팡이균의 살균 및 조직의 산소 공급을 활성화시킨다.
이러한 라디칼들을 고밀도로 발생시키기 위해서는 인가되는 전력을 증가시키거나, 장치의 크기가 증가되어야 하는데, 이에는 기술적인 한계가 있다.
본 발명은 저전력에서 고밀도의 라디칼을 생성할 수 있는 플라스마 발생 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 플라스마 발생 장치는 제1면 및 이와 대향하는 제2면을 갖는 유전체; 상기 제1면에 형성되며, 접지된 접지 전극; 상기 제2면에 형성되면, 전원과 연결되는 파워 전극; 및 상기 제2면에 형성되며, 상기 파워 전극과 소정 간격으로 이격된 부유 전극을 포함한다.
또한, 상기 접지 전극의 적어도 일부 영역은, 상기 파워 전극과 상기 부유 전극의 사이 구간과 마주하여 제공될 수 있다.
또한, 상기 부유 전극은 상기 전원과 단락될 수 있다.
또한, 상기 파워 전극에 인가되는 전력은 글로우 방전에서 글로우-아크 천이가 발생되는 구간의 전류 및 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 전압 인가 시, 상기 파워 전극과 상기 부유 전극 사이에는 유전체 장벽 방전부터 비열평형 아크 방전이 발생될 수 있다.
또한, 상기 유전체의 재질은 SiO2, Al2O3, 그리고 탄소-수소 고분자 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 상대투자율이 10 ~ 5,000 사이의 전이금속을 적어도 하나를 포함한 세라믹이 될 수 있다.
또한, 상기 유전체는, 상기 제1면이 외측면으로 제공되고 상기 제2면이 내측면으로 제공되는 튜브 형태로 제공되고, 상기 파워 전극은 상기 부유 전극 보다 상기 유전체의 선단에 인접 위치할 수 있다.
또한, 상기 파워 전극은 상기 부유 전극의 일 단부와 마주하는 제1영역과, 상기 유전체의 선단에 인접한 제2영역을 포함하며, 상기 제2영역에 형성되는 유전체 재질의 제1유전체 튜브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1유전체 튜브의 선단은 상기 파워 전극의 전방으로 돌출되고, 후단은 상기 파워 전극과 상기 부유 전극의 사이 구간에 위치할 수 있다.
또한, 상기 접지 전극에 도포되면, 상기 접지 전극의 외부 노출을 차단하는 유전체 재질의 제2유전체 튜브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 파워 전극과 부유 전극 사이에 비열평형 아크 방전에 의한 고밀도의 라디칼이 생성될 수 있으며, 동시에 오존 발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스마 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 전기 방전이 발생되는 구간을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라스마 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스마 발생장치와 종래 기술에 따른 플라스마 발상장치에서 발생하는 전류 크기를 측정한 그래프이다.
도 5는 유전체와 전극들의 온도에 따른 과도 스파크 발생 조건 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 제작된 플라스마 발생 장치의 샘플 사진이다.
도 7는 도 6의 플라스마 발생 장치와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머의 밝기를 측정한 그래프이다.
도 9는 도 8의 그래프에서 각 그래프의 최대 피크값에 대한 측정 값들의 상대 비를 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진과 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다.
도 2는 전기 방전이 발생되는 구간을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라스마 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스마 발생장치와 종래 기술에 따른 플라스마 발상장치에서 발생하는 전류 크기를 측정한 그래프이다.
도 5는 유전체와 전극들의 온도에 따른 과도 스파크 발생 조건 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 제작된 플라스마 발생 장치의 샘플 사진이다.
도 7는 도 6의 플라스마 발생 장치와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머의 밝기를 측정한 그래프이다.
도 9는 도 8의 그래프에서 각 그래프의 최대 피크값에 대한 측정 값들의 상대 비를 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진과 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스마 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 플라스마 발생 장치(10)는 대기압 상에서 플라스마를 발생시킨다. 발생된 플라스마는 의료용으로 사용될 수 있다. 플라스마는 피부와 같은 인체 표면 및 위, 식도, 입, 대장과 같은 장기 내의 균과 박테리아 제거, 그리고 피부 재생 촉진 등의 치료에 사용될 수 있다.
플라스마 발생 장치(10)는 유전체(110), 접지 전극(120), 파워 전극(130), 부유 전극(140), 그리고 전원(150)을 포함한다.
유전체(110)는 두께가 얇은 유전체(dielectric substance) 재질로, 제1면(111)과 이와 마주하는 제2면(112)을 갖는다. 실시 예에 의하면, 유전체(110)는 12~38um의 두께를 가질 수 있다. 유전체(110)의 재질은 탄소를 포함하지 않는 세라믹, 탄소-수소 고분자 화합물, 상대투자율이 10~5,000사이인 전이금속 중 어느 하나로 제공될 수 있다. 탄소를 포함하지 않는 세라믹은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 탄소-수소 고분자 화합물은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate) 등을 포함할 수 있다.
접지 전극(ground electrode, 120)은 유전체(110)의 제1면(111)에 형성되며, 접지된다. 파워 전극(power electrode, 130)은 유전체(110)의 제2면(112)에 형성되며, 전원(150)과 연결된다. 부유 전극(floating electrode, 140) 유전체(110)의 제2면(112)에 형성되며, 파워 전극(130)과 소정 간격으로 이격되어 위치한다. 부유 전극(140)은 파워 전극(130)과 물리적으로 단락된다. 실시 예에 의하면, 파워 전극(130)과 부유 전극(140)의 사이 간격(d)은 0.1~1mm일 수 있다. 부유 전극(130)은 전원(150)과 단락된다. 따라서, 부유 전극(130)은 전원(150)으로부터 직접적으로 또는 파워 전극(130)을 통한 간접적으로 전원(150)으로부터 전력인가가 차단된다. 접지 전극(120), 파워 전극(130), 그리고 부유 전극(140)은 동일한 재질로 제공될 수 있다. 이와 달리, 부유 전극(140)은 몰리브덴, 텅스텐 등 이차전자방출계수가 큰 물질이나, MgO가 코팅된 금속으로 제공될 수 있다.
접지 전극(120)은 적어도 일부 영역이 파워 전극(130)과 부유 전극(140)의 사이 구간(d)과 마주하여 제공된다. 즉, 접지 적극(120)은 파워 전극(130)과 부유 전극(140)이 사이 구간(d)에 걸쳐 유전체(110)의 제1면(111)에 제공된다.
전원(150)은 파워 전극(130)에 교류 전력을 인가한다. 전원(150)은 글로우 방전에서 글로우-아크 천이(golw to arc transition)가 발생하는 구간의 전류 및 전압이 인가될 수 있다. 상기 구간의 전압 인가 시, 파워 전극(130)과 부유 전극(140) 사이에는 유전체 장벽 방전부터 비열평형 아크 방전이 발생될 수 있다. 도 2에서, 전원(150)은 H-I 구간의 전류 및 전압을 인가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라스마 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 플라스마 발생 장치(20)는 제트 타입으로, 유전체(210), 접지 전극(220), 파워 전극(230), 부유 전극(240), 제1유전체 튜브(250), 제2유전체 튜브(260), 그리고 가스 공급 라인(270)을 포함한다.
유전체(210)는 튜브 형태로 제공되며, 외측면이 제1면(211)으로 내측면이 제2면(212)으로 제공된다. 유전체(210)의 재질은 도 1에서 설명한 재질과 동일하게 제공될 수 있다. 유전체(210)의 두께는 0.5 ~ 2 mm 사이이다.
접지 전극(220)은 유전체(210)의 제1면(211)에 형성되며, 접지된다. 파워 전극(230)은 유전체(210)의 제2면(212)에 형성되며, 도면에는 도시하지 않았지만 전원과 연결된다. 부유 전극(240)은 유전체(210)의 제2면(212)에 형성되며, 파워 전극(230)과 소정 간격으로 이격되어 위치한다. 부유 전극(140)은 파워 전극(130) 및 전원과 단락된다. 파워 전극(230)은 부유 전극(240)보다 유전체(210)의 선단에 인접 위치한다. 파워 전극(230)은 부유 전극(240)에 인접한 제1영역(231)과 유전체(210)의 선단에 인접한 제2영역(232)으로 구분될 수 있다. 제1영역(231)은 부유 전극(240)의 선단과 마주하는 영역으로, 유전체(210)의 내부 공간에 노출된다. 제2영역(232)은 제1영역(231)으로부터 유전체(210)의 선단 측으로 연장되는 영역으로, 후술하는 제1유전체 튜브(250)에 의해 유전체(210)의 내부 공간에서 노출이 차단된다. 접지 전극(220)은 적어도 일부 영역이 파워 전극(230)과 부유 전극(240)의 사이 구간(d)과 마주하여 제공된다. 접지 전극(220)은 파워 전극(230)과 부유 전극(240)의 사이 간격(d)보다 넓은 폭으로 제공된다.
제1유전체 튜브(250)는 유전체(210)의 선단에 삽입되며, 일부 영역은 파워 전극(230)의 제2영역(232)에 코팅되며, 선단은 유전체(210)의 전방으로 돌출된다. 제1유전체 튜브(250)의 후단은 파워 전극(230)과 부유 전극(240)의 사이 구간에 위치할 수 있다. 제1유전체 튜브(250)는 유전체(210)와 동일한 재질로 제공될 수 있다.
제2유전체 튜브(260)는 유전체(210)의 제1면(211)에 형성되며, 접지 전극(220)이 외부로 노출되지 않도록 접지 전극(220)의 전체 영역에 코팅된다. 제2유전체 튜브(260)는 유전체(210)와 동일한 재질로 제공될 수 있다.
가스 공급 라인(270)은 유전체(210)의 내부 공간으로 소스 가스를 공급한다. 소스 가스는 공기, 헬륨 가스, 아르곤 가스, 질소 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 플라스마 발생 장치(10, 20)는 유전체(110, 210)의 제1면에 접지 전극(120, 220)이 형성되고, 제2면에 파워 전극(130, 230)과 부유 전극(140, 240)이 소정 간격(d) 이격하여 형성된다. 그리고, 접지 전극(120, 220)은 일부 영역이 파워 전극(130, 230)과 부유 전극(140, 240)의 사이 구간에 걸쳐 제공된다.
전원으로부터 파워 전극(130, 230)에 전력이 인가되면, 파워 전극(130, 230) 주변에 형성된 강한 전기장에 의해 파워 전극(130, 230) 주변 공기의 절연 파괴가 형성되어 전기장 스트리머가 유전체(110, 210)의 표면을 따라 형성되며, 전기장 스트리머 내의 전자가 유전체(110, 210)의 표면 및 부유 전극(140, 240) 주변에 형성된다. 유전체(110, 210)의 표면과 부유 전극(140, 240) 주변에 존재하는 전자들이 증가하면, 이들이 시드 전자(seed electron)가 되며 파워 전극(130, 230)과 부유 전극(140, 240) 사이에 비열평형 아크가 발생된다. 비열평형 아크는 과도 스파크라고도 한다. 과도 스파크는 파워 전극(130, 230)과 부유 전극(140, 240) 사이 구간의 소스 가스를 라디칼과 이온, 그리고 여기 분자와 원자 상태로 여기시킨다.
구체적으로, 교류 전력의 인가에 따라 파워 전극(130, 230)에 음전위가 형성될 경우, 파워전극(130, 230) 주변에 강한 전기장이 형성되어 공기의 절연파괴가 발생하고, 전기장 스트리머가 유전체(110, 210)을 향해 진행하고, 전기장 스트리머 내의 전자는 유전체(110, 210)의 표면에 존재하게 되고, 또한 부유전극(140, 240) 주변에 형성된다. 이때, 부유전극(140, 240)의 전위는 음전위가 된다.
파워 전극(130, 230)이 음전위에서 양전위로 전환되는 경우, 유전체 (110, 210)의 표면에 존재하는 전자들과 부유전극(140, 240) 주변의 전자들은 시드 전자가 되어 강한 과도 스파크가 발생된다. 부유전극(140, 240)에 존재하는 시드 전자들의 양이 증가될 경우 양전위의 파워전극(130, 230)과 음전위의 부유전극 (140, 240)사이에 강한 과도 스파크가 형성된다. 이 때의 과도 스파크는 도 2에서의 H-I 구간인 아크 형성 전 단계의 글로우-아크 천이 영역이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스마 발생장치와 종래 기술에 따른 플라스마 발상장치에서 발생하는 전류 크기를 측정한 그래프이다. 그래프 (A)는 본 발명에 따른 플라스마 발생장치에서 파워전극과 부유 전극 사이 구간에서 발생하는 전류 크기를 측정한 그래프이고, 그래프 (B)는 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 파워 전극 주변에서 발생되는 전류 크기를 측정한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 그래프 (A)에서는 전류 피크가 1.1A로 측정된 반면, 그래프 (B)에서는 전류 피크가 0.052A로 측정된다. 이를 통해, 본 발명에 따른 플라스마 발생장치에서 발생되는 전류 크기가 종래 기술에서 발생하는 전류 크기에 비해 약 20배 정도 증가함을 알 수 있다. 이러한 전류 피크의 증가는 라디칼 생성을 용이하게 하며, 라디칼의 생성 밀도를 증대한다.
한편, 과도 스파크는 파워 전극과 부유 전극의 사이 간격이 좁으면 낮은 전압인가에서 발생될 수 있고, 사이 간격이 넓으면 높은 전압인가에서 발생될 수 있다. 또한, 과도 스파크의 발생은 유전체와 전극들의 온도에 따라 달라질 수 있는데, 유전체와 전극들의 온도가 높을 경우, 파워 전극과 부유 전극의 동일한 사이 간격에서도 과도 스파크는 낮은 인가 전압에서도 발생될 수 있다.
도 5는 유전체와 전극들의 온도에 따른 과도 스파크 발생 조건 변화를 나타내는 그래프이다. X축은 파워 전극에 인가되는 전압 크기를 나타내고, Y축은 파워 전극과 부유 전극의 사이 간격을 나타낸다. 그리고 빨강색 그래프는 유전체와 전극들의 온도가 상온에서의 과도 스파크 발생 조건을 나타내고, 파란색 그래프는 유전체와 전극들의 온도가 120℃일 경우, 과도 스파크 발생 조건을 나타낸다. 그래프를 참조하면, 파워 전극과 부유 전극의 사이 간격이 동일한 경우, 유전체와 전극들의 온도가 높을수록 낮은 인가 전압에서 과도 스파크가 발생됨을 알 수 있다. 실시 예에 의하면, 과도 스파크는 유전체와 전극들의 온도가 20~250℃에서 발생할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 제작된 플라스마 발생 장치의 샘플 사진이고, 도 7는 도 6의 플라스마 발생 장치와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다. 도 7의 (A)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이고, (B)는 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다. 도 8은 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머와 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 전기장 스트리머의 밝기를 측정한 그래프이다. 그래프 (A)는 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 빛의 세기를 나타내는 그래프이고, 그래프 (B)는 종래 기술의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 빛의 세기를 나타내는 그래프이다.
먼저 도 6 및 도 7을 참조하면, 종래의 플라스마 발생 장치와 달리, 본 발명의 플라스마 발생 장치에서는 파워 전극(130)과 부유 전극(140)의 사이 구간과 부유 전극(140)의 주변에 플라스마가 발생됨을 확인할 수 있다. 특히 파워 전극(130)과 부유 전극(140)의 사이 구간에는 높은 밀도의 플라스마가 발생됨을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 동일한 계측 조건 및 전력 인가 조건에서 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마의 밝기가 종래 기술의 플라스마 발생장치에서 발생되는 플라스마 밝기보다 대략 11배 밝음을 확인할 수 있다.
도 9는 도 8의 그래프에서 각 그래프의 최대 피크값에 대한 측정 값들의 상대 비를 나타내는 그래프이다. 그래프 (A)는 X축은 파장을 나타내고, Y축은 도 8의 각 그래프에서 측정 값들을 최대 피크값으로 나눈 값이다. 그래프 (B) 내지 (D)는 그래프 (A)의 각 구간별 파장을 확대하여 나타내는 그래프이다.
도 9의 그래프 (A)를 참조하면, 본 발명의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마의 상대 밝기가 종래 기술에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마의 상대 밝기보다 전체적으로 증가했음을 확인할 수 있다.
특히 그래프 (C)에서는 플라스마가 발생되는 파장대역 폭이 넓어짐을 확인할 수 있다(파란색 원형 점선 구간 참조). 이는 본 발명 적용 시, 질소의 회전온도 즉, 가스온도가 상승함을 나타낸다. 가스온도의 상승은 오존 발생의 감소에 기여한다.
또한, 그래프 (D)에서는 일산화 질소(NO) 라디칼 발생 대역이 발생됨을 확인할 수 있다(화살표 표시 영역).
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진과 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다. (A)는 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이고, (B)는 부유 전극이 제공되지 않는 종래의 플라스마 발생 장치에서 발생되는 플라스마를 촬영한 사진이다.
먼저 도 10을 참조하면, 동일한 전력 인가 조건에서, 본 발명에 따른 플라스마 발생 장치에서 종래의 플라스마 발생 장치보다 높은 밀도의 플라스마가 생성됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 플라스마 발생 장치에서 토출되는 플라스마가 종래의 플라스마 발생 장치보다 집속(focusing) 정도가 개선됨을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10, 20: 플라스마 발생 장치
110, 210: 유전체
120, 220: 접지 전극
130, 230: 파워 전극
140, 240: 부유 전극
110, 210: 유전체
120, 220: 접지 전극
130, 230: 파워 전극
140, 240: 부유 전극
Claims (10)
- 제1면 및 이와 대향하는 제2면을 갖는 유전체;
상기 제1면에 형성되며, 접지된 접지 전극;
상기 제2면에 형성되면, 전원과 연결되는 파워 전극; 및
상기 제2면에 형성되며, 상기 파워 전극과 소정 간격으로 이격된 부유 전극을 포함하되,
상기 유전체는, 상기 제1면이 외측면으로 제공되고 상기 제2면이 내측면으로 제공되는 튜브 형태로 제공되고,
상기 파워 전극은 상기 부유 전극 보다 상기 유전체의 선단에 인접 위치하고, 상기 부유 전극의 일 단부와 마주하는 제1영역과, 상기 유전체의 선단에 인접한 제2영역을 포함하며,
상기 제2영역에 제공되고, 유전 재료로 형성된 제1유전체 튜브를 더 포함하는 플라스마 발생 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 전극의 적어도 일부 영역은, 상기 파워 전극과 상기 부유 전극의 사이 구간과 마주하여 제공되는 플라스마 발생 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 부유 전극은 상기 전원과 단락된 플라스마 발생 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전원으로부터 상기 파워 전극에 인가되는 전력은 글로우 방전에서 글로우-아크 천이가 발생되는 구간의 전류 및 전압이 인가되는 플라스마 발생 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 글로우 방전에서 글로우-아크 천이가 발생되는 구간의 전압 인가 시, 상기 파워 전극과 상기 부유 전극 사이에는 공기 유전체 장벽 방전부터 비열평형 아크 방전이 발생되는 플라스마 발생 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체의 재질은 SiO2, Al2O3, 그리고 탄소-수소 고분자 화합물, 상대투자율 10~5,000 사이의 전이금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스마 발생 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1유전체 튜브의 선단은 상기 파워 전극의 전방으로 돌출되고, 후단은 상기 파워 전극과 상기 부유 전극의 사이 구간에 위치하는 플라스마 발생 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 전극에 도포되어 상기 접지 전극의 외부 노출을 차단하며, 유전 재료로 형성된 제2유전체 튜브를 더 포함하는 플라스마 발생 장치.
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