KR102077769B1 - 플라즈마 발생기 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 발생기 및 플라즈마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 발생기는 액상 매질을 수용하며 접지된 금속 용기와, 적어도 일부가 액상 매질에 잠기도록 금속 용기에 설치되는 고전압 전극부를 포함한다. 고전압 전극부는 기체 이송관과 다공성 튜브 및 전원부를 포함한다. 기체 이송관은 기체 공급부로부터 기체를 공급받아 이송한다. 다공성 튜브는 기체 이송관의 단부에 연결되며, 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 액상 매질로 분출한다. 전원부는 기체 이송관과 다공성 튜브에 구동 전압을 인가한다.

Description

플라즈마 발생기 및 플라즈마 처리 방법 {PLASMA GENERATING DEVICE AND PLASMA TREATMENT METHOD}
본 발명은 플라즈마 발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액상 매질을 플라즈마 처리하는 플라즈마 발생기 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
전자와 이온 및 화학적 활성종을 포함하는 플라즈마는 높은 반응성으로 인해 반도체 및 디스플레이 등의 제조 공정, 신소재 합성, 유해 물질 제거, 질소계 비료 대체 물질 생산 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 최근에는 액상 매질, 기체-액체 혼합 매질 등 다양한 매질에서 플라즈마를 발생시키기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다.
액상 매질에서 플라즈마를 생성하는 대표적인 기술은 수십 kV 이상의 고전압 펄스 전원을 이용하는 방법으로서, 액상 용존 기체간의 연속적인 절연파괴로 플라즈마를 생성한다. 이 방법은 액상 매질의 종류에 관계없이 플라즈마 발생이 가능한 장점이 있으나, 펄스 전원이 고가이고, 플라즈마 발생기의 대형화가 어렵다.
전원장치의 부담을 줄이면서 액상 매질에서 플라즈마를 생성하는 또 다른 방법은 플라즈마 기체를 액상 매질로 주입시켜 기체의 플라즈마 활성종이 액상 매질과 반응하도록 하는 것이다. 이 경우에도 구동 전압을 더욱 낮추고, 플라즈마 기체가 충분한 시간을 두고 액상 매질에 용존될 수 있는 조건이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 액상 매질에서 낮은 구동 전압으로 플라즈마를 용이하게 생성할 수 있는 플라즈마 발생기 및 플라즈마 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생기는 액상 매질을 수용하며 접지된 금속 용기와, 적어도 일부가 액상 매질에 잠기도록 금속 용기에 설치되는 고전압 전극부를 포함한다. 고전압 전극부는 기체 이송관과 다공성 튜브 및 전원부를 포함한다. 기체 이송관은 기체 공급부로부터 기체를 공급받아 이송한다. 다공성 튜브는 기체 이송관의 단부에 연결되며, 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 액상 매질로 분출한다. 전원부는 기체 이송관과 다공성 튜브에 구동 전압을 인가한다.
다공성 튜브는 복수의 관통홀이 형성된 타공판과, 모양이 일정하지 않은 미세 기공들이 서로 통해 있는 금속 발포체 중 어느 하나로 제작될 수 있다. 다공성 튜브는 기체 이송관에 나란하게 연결될 수 있으며, 기체 이송관과 다공성 튜브는 지면에 수직하게 배치될 수 있다. 플라즈마 발생기는 금속 용기의 상측을 덮는 덮개판과, 덮개판의 가장자리에 위치하여 덮개판과 금속 용기를 절연시키는 절연체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 내부로 액상 매질이 흐르며 접지된 금속관과, 적어도 일부가 액상 매질에 잠기도록 금속관에 설치되는 고전압 전극부를 포함한다. 고전압 전극부는 기체 이송관과 다공성 튜브 및 전원부를 포함한다. 기체 이송관은 금속관을 관통하며, 기체 공급부로부터 기체를 공급받아 이송한다. 다공성 튜브는 금속관의 내부에서 기체 이송관의 단부에 연결되며, 금속관과 나란하게 위치하고, 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 액상 매질로 분출한다. 전원부는 기체 이송관과 다공성 튜브에 구동 전압을 인가한다.
다공성 튜브는 복수의 관통홀이 형성된 타공판과, 모양이 일정하지 않은 미세 기공들이 서로 통해 있는 금속 발포체 중 어느 하나로 제작될 수 있다. 다공성 튜브는 기체 이송관에 수직으로 연결될 수 있고, 금속관의 내면과 거리를 두고 금속관의 내부 중심에 위치할 수 있다. 플라즈마 발생기는, 기체 이송관이 금속관을 관통하는 부분을 둘러싸 금속관과 기체 이송관을 절연시키는 절연 링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법은, 유동이 없거나 일정한 유동을 가지는 액상 매질에 기체 이송관과 다공성 튜브 및 전원부를 포함하는 고전압 전극부를 배치하는 단계와, 기체 이송관으로 기체를 공급하고, 다공성 튜브를 통해 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 액상 매질로 분출하는 단계와, 기체 이송관과 다공성 튜브에 구동 전압을 인가하여 미세 기포들 내부에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함한다. 미세 기포들 내 플라즈마의 화학적 활성종이 액상 매질과 반응하여 액상 매질을 플라즈마 처리한다.
액상 매질은 금속 용기에 담겨 있거나 금속관 내부를 흐를 수 있으며, 고전압 전극부는 기체 이송관의 일부와 다공성 튜브 전체가 액상 매질에 잠기도록 금속 용기 또는 금속관에 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고전압 펄스 전원의 사용을 배제하여 장치 가격을 낮출 수 있고, 전체 구성을 간소화할 수 있으며, 대용량화에 유리하다. 특히 액상 매질에 인가하는 전압을 수 많은 미세 기포들로 분산하여 인가하므로 플라즈마 생성이 용이하며, 기체와 액상 매질간 반응성을 높여 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 매질의 플라즈마 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1과 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 사시도와 단면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 발생기(100)는 액상 매질(10)을 수용하는 금속 용기(20)와, 적어도 일부가 액상 매질(10)에 잠기는 고전압 전극부(30)를 포함한다. 고전압 전극부(30)는 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32) 및 전원부(33)를 포함한다.
금속 용기(20)는 정해진 용량의 액상 매질(10)을 담는 용기(vessel) 구조물로 이루어진다. 액상 매질(10)은 플라즈마 발생기(100)의 구동 온도에서 액상을 유지하는 물질이며, 필요 시 전기 전도도 향상과 pH 조절 등을 위해 전해질을 포함할 수 있다.
금속 용기(20)는 접지되어 액상 매질(10)을 접지시킨다. 즉 금속 용기(20)는 액상 매질(10)을 수용하는 용기의 기능과 액상 매질(10)을 접지시키는 접지 전극의 기능을 동시에 수행한다. 제1 실시예의 플라즈마 발생기(100)는 별도의 접지 전극을 구비하지 않아도 되므로 전체 구성을 간소화할 수 있다.
기체 이송관(31)은 금속관으로 구성되며, 기체 공급부(40)로부터 제공받은 기체를 액상 매질(10)을 향해 이송한다. 기체 이송관(31)은 지면에 대해 수직하게 위치할 수 있고, 전체 또는 아래측 일부가 액상 매질(10)에 잠길 수 있다.
기체 공급부(40)는 기체 이송관(31)의 상측 단부에 결합되며, 도시하지 않은 펌프와 유량 조절 밸브 등을 포함할 수 있다. 기체 공급부(40)는 기체 이송관(31)으로 플라즈마 생성 기체와 반응성 기체를 제공할 수 있다.
플라즈마 생성 기체는 질소, 헬륨, 및 아르곤과 같은 비활성 기체를 포함하거나 공기를 포함할 수 있다. 반응성 기체는 산소, 수소, 암모니아, 질소산화물, 또는 메탄과 아세틸렌 등의 탄화수소계 물질을 포함할 수 있다. 플라즈마 생성 기체와 반응성 기체의 종류는 플라즈마 발생기(100)의 용도에 따라 다양하게 선택 가능하다.
다공성 튜브(32)는 기체 이송관(31)의 하단에서 기체 이송관(31)과 나란하게 연결되며, 전체가 액상 매질(10)에 잠긴다. 다공성 튜브(32)는 일측이 개방되고 다른 일측이 막힌 관 구조물로서 금속으로 제작되며, 개방된 일측이 기체 이송관(31)의 단부에 연결된다. 다공성 튜브(32)에는 복수의 관통홀(321)이 서로간 거리를 두고 균일하게 배열될 수 있다.
복수의 관통홀(321)은 다공성 튜브(32)의 원주 방향 및 길이 방향을 따라 나란히 정렬될 수 있다. 다공성 튜브(32)는 기체 이송관(31)으로부터 공급받은 기체를 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개어 액상 매질(10)로 분출하는 기능을 한다.
기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32)는 전원부(33)와 전기적으로 연결되어 플라즈마 발생에 필요한 전압을 인가받는다. 전원부(33)는 직류(DC), 교류(AC), 또는 고주파(RF) 전압을 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32)에 인가하며, 이때 인가 전압의 최대 크기는 수 kV를 넘지 않는다. 이러한 전원부(33)는 종래 수십 kV 이상의 고주파 펄스전원 대비 장치 가격이 낮다.
플라즈마 발생기(100)는 금속 용기(20)의 상측을 덮는 덮개판(51)과 절연체(52)를 더 포함할 수 있다. 덮개판(51)은 액상 매질(10)이 외부로 노출되지 않도록 액상 매질(10)을 커버하며, 중앙에 개구부를 형성하여 기체 이송관(31)이 덮개판(51)을 관통하도록 할 수 있다. 절연체(52)는 덮개판(51)의 가장자리 및 금속 용기(20)의 상측 가장자리와 접하여 덮개판(51)과 금속 용기(20)를 절연시킨다.
기체 공급부(40)에서 기체 이송관(31)으로 기체를 주입함과 동시에 전원부(33)에서 기체 이송관(31) 및 다공성 튜브(32)로 구동 전압을 인가하면, 기체는 다공성 튜브(32)의 관통홀들(321)을 통과하면서 미세한 기포 형태로 바뀌고, 수 많은 미세 기포들이 액상 매질(10)로 분출된다. 이와 동시에 액상 매질(10)과 고전압 전극부(30)의 전압 차에 의해 미세 기포들 내부에 플라즈마가 발생한다.
미세 기포 내 플라즈마의 화학적 활성종은 액상 매질(10)과 반응하여 액상 매질(10)을 플라즈마 처리한다. 미세 기포 내 플라즈마는 고온 및 고에너지로서 액상 매질(10)의 분해 및 합성 등에 효과적이며, 밀도가 높은 액상 매질(10)과 반응하므로 반응 속도가 매우 높다. 한편, 미세 기포 내 플라즈마는 액상 매질(10) 중에 존재하는 것이기 때문에 거시적으로 안전하고, 취급이 용이하다.
제1 실시예의 플라즈마 발생기(100)는 액상 매질(10)에 인가하는 전압을 수 많은 미세 기포들로 분산하여 인가하는 것이므로 플라즈마 생성이 용이하다. 또한, 미세 기포 하나의 표면적은 작지만 수 많은 미세 기포들이 액상 매질(10)과 접하는 전체 표면적은 매우 크기 때문에 플라즈마 상태의 기체와 액상 매질(10)간 반응을 매우 효과적으로 일으킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 3을 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 발생기(200)에서 다공성 튜브(32)는 일정 두께의 금속 발포체로 구성될 수 있다. 금속 발포체의 내부에는 모양이 일정하지 않은 수 많은 미세 기공들이 서로 통해 있으며, 미세 기공을 둘러싸는 금속체들도 스폰지와 같이 서로 연결되어 있다.
다공성 튜브(32)는 기체 이송관(31)으로부터 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개어 액상 매질(10)로 분출한다. 제2 실시예의 플라즈마 발생기(200)는 다공성 튜브(32)가 금속 발포체인 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 사시도와 단면도이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 발생기(300)는 내부로 액상 매질(10)이 흐르는 금속관(25)과, 적어도 일부가 액상 매질(10)에 잠기는 고전압 전극부(30)를 포함한다. 고전압 전극부(30)는 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32) 및 전원부(33)를 포함한다.
금속관(25)은 액상 매질(10)을 이송하는 관 구조물로 이루어지며, 접지되어 그 내부의 액상 매질(10)을 접지시킨다. 도면에서는 지면과 나란하게 설치된 금속관(25)을 도시하였으나, 금속관(25)의 배치 상태는 도시한 예시로 한정되지 않는다.
액상 매질(10)이 유입되는 금속관(25)의 일측은 제1 수조(도시하지 않음)와 연결될 수 있고, 액상 매질(10)이 배출되는 금속관(25)의 반대측은 제2 수조(도시하지 않음)와 연결될 수 있다. 제1 수조에 저장된 액상 매질(10)은 금속관(25)으로 유입되고, 금속관(25)을 흐르면서 플라즈마 처리된 후 제2 수조로 배출되어 저장될 수 있다.
기체 이송관(31)은 금속관(25)을 관통하여 금속관(25)의 내부와 외부에 걸쳐 위치한다. 기체 이송관(31)은 금속관(25)과 접촉하지 않도록 절연 링(53)에 둘러싸여 금속관(25)을 관통한다. 절연 링(53)은 고무와 같은 탄성물질로 제작될 수 있으며, 기체 이송관(31)에 의해 압축되어 금속관(25) 내부를 밀폐시키는 오링으로 기능할 수 있다.
기체 공급부(40)는 기체 이송관(31)의 단부에 결합되며, 도시하지 않은 펌프와 유량 조절 밸브 등을 포함할 수 있다. 기체 공급부(40)는 기체 이송관(31)으로 플라즈마 생성 기체와 반응성 기체를 제공할 수 있다.
다공성 튜브(32)는 금속관(25) 내부에서 기체 이송관(31)에 연결되며, 액상 매질(10)의 흐름 방향을 따라 금속관(25)과 나란하게 위치한다. 다공성 튜브(32)는 일측이 개방되고 다른 일측이 막힌 관 구조물로서 금속으로 제작되며, 개방된 일측이 기체 이송관(31)의 단부에 수직하게 연결된다. 다공성 튜브(32)는 금속관(25)의 내면과 소정의 거리를 두고 금속관(25)의 내부 중심에 위치할 수 있다.
기체 이송관(31)에 접하는 다공성 튜브(32)의 일측은 액상 매질(10)의 상류측에 위치할 수 있고, 기체 이송관(31)으로부터 멀리 떨어진 다공성 튜브(32)의 다른 일측은 액상 매질(10)의 하류측에 위치할 수 있다. 다공성 튜브(32)에는 복수의 관통홀(321)이 서로간 거리를 두고 균일하게 배열된다. 예를 들어, 복수의 관통홀(321)이 다공성 튜브(32)의 원주 방향과 길이 방향을 따라 나란히 정렬될 수 있다.
다공성 튜브(32)는 제1 실시예와 마찬가지로 기체 이송관(31)으로부터 공급받은 기체를 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개어 액상 매질(10)로 분출하는 기능을 한다. 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32)는 전원부(33)와 전기적으로 연결되어 플라즈마 발생에 필요한 전압을 인가받는다. 이때 인가 전압의 최대 크기는 수 kV를 넘지 않는다.
기체 공급부(40)에서 기체 이송관(31)으로 기체를 주입함과 동시에 전원부(33)에서 기체 이송관(31) 및 다공성 튜브(32)로 구동 전압을 인가하면, 기체는 다공성 튜브(32)의 관통홀들(321)을 통과하면서 미세한 기포 형태로 바뀌고, 수 많은 미세 기포들이 액상 매질(10)로 분출된다. 이와 동시에 미세 기포들 내부에 플라즈마가 발생한다.
액상 매질(10)로 분출된 미세 기포들 내부에서 플라즈마의 화학적 활성종이 액상 매질(10)과 반응하면서 액상 매질(10)을 플라즈마 처리한다. 제3 실시예의 플라즈마 발생기(300) 또한 액상 매질(10)에 인가하는 전압을 수 많은 미세 기포들로 분산하여 인가하는 것이므로 플라즈마 생성이 용이하고, 기체와 액상 매질(10)간 반응을 매우 효과적으로 일으킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생기의 단면도이다.
도 6을 참고하면, 제4 실시예의 플라즈마 발생기(400)에서 다공성 튜브(32)는 속이 빈 일정 두께의 금속 발포체로 구성될 수 있다. 기체 이송관(31)을 통해 다공성 튜브(32)의 내부 공간으로 공급된 기체는 다공성 튜브(32)를 통과하면서 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개지며 액상 매질(10)로 분출된다.
제4 실시예의 플라즈마 발생기(400)는 다공성 튜브(32)가 금속 발포체로 구성된 것을 제외하고 전술한 제3 실시예와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
다음으로, 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 플라즈마 발생기(100, 200, 300, 400)를 이용한 액상 매질의 플라즈마 처리 방법에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 매질의 플라즈마 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참고하면, 액상 매질의 플라즈마 처리 방법은 접지된 액상 매질에 고전압 전극부를 배치하는 제1 단계(S10)와, 다공성 튜브를 이용하여 기체를 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개어 액상 매질로 분출하는 제2 단계(S20)와, 다공성 튜브에 전압을 인가하여 미세 기포들 내부에 플라즈마를 발생시키는 제3 단계(S30)를 포함한다. 제2 단계(S20)와 제3 단계(S30)는 실질적으로 동시에 이루어진다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 제1 단계(S10)에서 액상 매질(10)은 유동이 없는 상태이거나 일정한 유동 상태일 수 있다. 제1 실시예와 제2 실시예의 플라즈마 발생기(100, 200)에서 액상 매질(10)은 금속 용기(20)에 수용되어 유동이 없는 상태이며, 제3 실시예와 제4 실시예의 플라즈마 발생기(300, 400)에서 액상 매질(10)은 금속관(25) 내부를 일정 속도로 흐른다.
액상 매질(10)과 접하는 금속 용기(20) 또는 금속관(25)은 접지되어 액상 매질(10)을 접지시키는 접지 전극으로 기능한다. 고전압 전극부(30)는 기체 공급부(40)로부터 기체를 공급받아 이송하는 기체 이송관(31)과, 기체 이송관(31)의 단부에 연결된 다공성 튜브(32)와, 기체 이송관(31) 및 다공성 튜브(32)에 플라즈마 발생에 필요한 전압을 인가하는 전원부(33)를 포함한다.
다공성 튜브(32)는 복수의 관통홀(321)이 형성된 타공판으로 구성되거나 스폰지와 같은 금속 발포체로 구성될 수 있다. 제1 실시예와 제2 실시예의 플라즈마 발생기(100, 200)에서 다공성 튜브(32)는 지면에 수직한 상태로 액상 매질(10)에 잠길 수 있으며, 제3 실시예와 제4 실시예의 플라즈마 발생기(300, 400)에서 다공성 튜브(32)는 액상 매질(10)의 흐름 방향과 나란한 상태로 액상 매질(10)에 잠길 수 있다.
제2 단계(S20)에서, 기체 공급부(40)가 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32)로 기체를 공급하고, 공급된 기체는 다공성 튜브(32)를 통과하면서 미세한 기포 형태로 잘게 쪼개져 액상 매질(10)로 분출된다. 기체는 비활성 기체 또는 공기를 포함하거나, 산소, 수소, 암모니아, 질소산화물, 또는 메탄과 아세틸렌 등의 탄화수소계 물질을 더 포함할 수 있다.
제3 단계(S30)에서, 전원부(33)가 턴 온(on)되어 기체 이송관(31)과 다공성 튜브(32)로 전압을 인가한다. 전원부(33)는 직류, 교류, 또는 고주파 전압의 전원일 수 있으며, 인가 전압의 최대 크기는 수 kV를 초과하지 않는다. 전원부(33) 작동에 의해 미세 기포들 내부에 플라즈마가 발생하고, 미세 기포 내 플라즈마의 화학적 활성종이 액상 매질(10)과 반응하여 액상 매질(10)을 플라즈마 처리한다.
전술한 구성의 플라즈마 발생기(100, 200, 300, 400)와 플라즈마 처리 방법에 따르면, 고전압 펄스 전원의 사용을 배제하여 장치 가격을 낮출 수 있고, 전체 구성을 간소화할 수 있으며, 대용량화에 유리하다. 특히 액상 매질(10)에 인가하는 전압을 수 많은 미세 기포들로 분산하여 인가하므로 플라즈마 생성이 용이하며, 기체와 액상 매질(10)간 반응성을 높여 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 플라즈마 발생기(100, 200, 300, 400)는 기존의 액상 화학반응에서 복잡한 공정을 거쳐야 했던 기상 기체의 고정화와 기능화기 생성, 예를 들어 질소 고정화, 수산기 및 아민기 형성 등에 활용할 수 있으며, 화학적 활성종을 이용한 분해 및 합성에 적용될 수 있다. 산업적으로는 나노물질의 기능화 처리 및 합성, 식수 정화 및 살균, 산업용 및 의료용 수처리, 유화(emulsifying) 처리 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200, 300, 400: 플라즈마 발생기
10: 액상 매질 20: 금속 용기
25: 금속관 30: 고전압 전극부
31: 기체 이송관 32: 다공성 튜브
33: 전원부 40: 기체 공급부
51: 덮개판 52: 절연체
53: 절연 링

Claims (10)

  1. 액상 매질을 수용하며 액상 매질을 접지시키는 금속 용기;
    일측이 막힌 다공성 튜브와, 다공성 튜브의 개방된 단부에 연결된 기체 이송관을 포함하며, 적어도 다공성 튜브가 상기 액상 매질에 잠기도록 상기 금속 용기에 설치되고, 전원부로부터 구동 전압을 인가받는 고전압 전극부; 및
    상기 다공성 튜브를 통과해 상기 액상 매질로 분출 가능한 압력으로 상기 기체 이송관과 상기 다공성 튜브에 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며,
    상기 다공성 튜브는 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 상기 액상 매질로 분출함과 동시에 분출된 미세 기포들 내부에 플라즈마를 생성하여 상기 액상 매질을 플라즈마 처리하는 플라즈마 발생기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 튜브는 복수의 관통홀이 형성된 타공판과, 모양이 일정하지 않은 미세 기공들이 서로 통해 있는 금속 발포체 중 어느 하나로 제작되는 플라즈마 발생기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 튜브는 상기 기체 이송관에 나란하게 연결되며, 상기 기체 이송관과 상기 다공성 튜브는 지면에 수직하게 배치되는 플라즈마 발생기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 용기의 상측을 덮는 덮개판과, 상기 덮개판의 가장자리에 위치하여 상기 덮개판과 상기 금속 용기를 절연시키는 절연체를 더 포함하는 플라즈마 발생기.
  5. 내부로 액상 매질이 흐르며 액상 매질을 접지시키는 금속관;
    상기 금속관의 내부에서 상기 금속관과 나란하게 위치하며 일측이 막힌 다공성 튜브와, 상기 금속관을 관통하며 다공성 튜브의 개방된 단부에 연결된 기체 이송관을 포함하며, 적어도 다공성 튜브가 상기 액상 매질에 잠기도록 상기 금속관에 설치되고, 전원부로부터 구동 전압을 인가받는 고전압 전극부; 및
    상기 다공성 튜브를 통과해 상기 액상 매질로 분출 가능한 압력으로 상기 기체 이송관과 상기 다공성 튜브에 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며,
    상기 다공성 튜브는 제공받은 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 상기 액상 매질로 분출함과 동시에 분출된 미세 기포들 내부에 플라즈마를 생성하여 상기 액상 매질을 플라즈마 처리하는 플라즈마 발생기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다공성 튜브는 복수의 관통홀이 형성된 타공판과, 모양이 일정하지 않은 미세 기공들이 서로 통해 있는 금속 발포체 중 어느 하나로 제작되는 플라즈마 발생기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다공성 튜브는 상기 기체 이송관에 수직으로 연결되며, 상기 금속관의 내면과 거리를 두고 상기 금속관의 내부 중심에 위치하는 플라즈마 발생기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기체 이송관이 상기 금속관을 관통하는 부분을 둘러싸 상기 금속관과 상기 기체 이송관을 절연시키는 절연 링을 더 포함하는 플라즈마 발생기.
  9. 유동이 없거나 일정한 유동을 가지는 액상 매질에 기체 이송관과 다공성 튜브를 포함하는 고전압 전극부를 배치하는 단계;
    상기 다공성 튜브를 통과해 상기 액상 매질로 분출 가능한 압력으로 상기 기체 이송관과 상기 다공성 튜브에 기체를 공급함으로써 기체를 미세한 기포 형태로 쪼개어 상기 액상 매질로 분출하는 단계; 및
    상기 기체 이송관과 상기 다공성 튜브에 전원부의 구동 전압을 인가하여 미세 기포들 내부에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하며,
    상기 다공성 튜브의 바깥으로 분출된 미세 기포들 내 플라즈마의 화학적 활성종이 상기 액상 매질과 반응하여 상기 액상 매질을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액상 매질은 금속 용기에 담겨 있거나 금속관 내부를 흐르며,
    상기 고전압 전극부는 상기 기체 이송관의 일부와 상기 다공성 튜브 전체가 상기 액상 매질에 잠기도록 상기 금속 용기 또는 상기 금속관에 설치되는 플라즈마 처리 방법.
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