KR102078734B1 - 수중 플라즈마 방전을 이용한 비료성분 함유 물 생산장치 - Google Patents

수중 플라즈마 방전을 이용한 비료성분 함유 물 생산장치 Download PDF

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KR102078734B1
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강경두
고경준
김민재
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(주)퓨어플라텍
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/20—Liquid fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C1/00—Ammonium nitrate fertilisers

Abstract

본 발명에 의하면, 물이 유동하거나 저장되는 공간에 설치되어서 수중 플라즈마 방전을 일으키는 적어도 하나의 전극 구조물; 및 수중에서 상기 전극 구조물에 질소를 함유하는 방전기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며, 상기 전극 구조물은, 수중에 침지되는 제1 전극부와, 상기 제1 전극부와 상호작용하여 상기 수중 플라즈마 방전을 일으키고 상기 제1 전극부와 이격되어서 위치하여 수중에 침지되는 제2 전극부를 구비하며, 상기 수중 플라즈마 방전에 의해 수중에서 질소계 비료성분이 발생하는 비료성분 함유 물 생산장치가 제공된다.

Description

수중 플라즈마 방전을 이용한 비료성분 함유 물 생산장치 {APPARATUS FOR PRODUCING WATER CONTAINING FERTILIZER USING UNDERWATER PLASMA DISCHARGE}
본 발명은 액체 비료 생산 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질소비료 성분을 함유하는 물을 생산하는 장치에 관한 것이다.
비료는 토양의 생산력을 유지 또는 증진시키고 작물을 잘 생장시키기 위하여 토양 또는 식물에 투입하는 영양 물질로서, 시비 방법에 따라 밑거름, 웃거름, 제법과 성상에 따라 입상 비료, 분상 비료, 사상 비료, 고형 비료 및 액상 비료로 분류되고, 원료에 따라 유기질 비료, 무기질 비료 및 광물질 비료로 분류되며, 또 주성분에 따라 단비, 복합 비료, BB 비료, 질소질 비료, 인산질 비료, 가리질 비료 및 미량요소 비료로 분류되고, 또한 효과에 따라 속효성 비료, 완효성 비료, 지효성 비료로 분류되며, 용도에 따라 수도용 비료, 원예용 비료 및 과수용 비료 등으로 분류된다. 이중 액체로 이루어지는 액상비료는, 분말 또는 입자 모양의 비료를 희석한 것으로 액비라고도 한다.
수중 플라즈마 방전은 수중 방전을 이용하여 플라즈마 상태를 만드는 기술로서, 이온수 생성 또는 수질 개선을 위한 수처리 등에 주로 활용되고 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0958580호 (2010.05.18.)
본 발명의 목적은 질소비료 성분을 함유하는 물을 수중 플라즈마 방전을 이용하여 용이하게 생산하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공급이 용이한 질소비료 성분을 함유하는 물을 생산하는 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 물이 유동하거나 저장되는 공간에 설치되어서 수중 플라즈마 방전을 일으키는 적어도 하나의 전극 구조물; 및 수중에서 상기 전극 구조물에 질소를 함유하는 방전기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며, 상기 전극 구조물은, 수중에 침지되는 제1 전극부와, 상기 제1 전극부와 상호작용하여 상기 수중 플라즈마 방전을 일으키고 상기 제1 전극부와 이격되어서 위치하여 수중에 침지되는 제2 전극부를 구비하며, 상기 수중 플라즈마 방전에 의해 수중에서 질소계 비료성분이 발생하는 비료성분 함유 물 생산장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 비료성분 함유 물 생산장치는 수중 플라즈마 방전을 일으키는 전극 구조물에 질소를 함유하는 방전기체를 공급하여 수중에서 질소계 비료 성분을 발생시키므로 질소비료 성분을 함유하는 물을 용이하게 생산할 수 있다.
또한, 수중 플라즈마 방전을 일으키는 전극 구조물을 유동하는 물의 유동방향을 따라서 복수개 배치함으로써, 물이 유동 중에 비료성분이 발생할 수 있으므로 비료성분을 함유하는 물을 필요시에 신속하게 공급할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비료성분 함유 물 생산장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 비료성분 함유 물 생산장치에서 전극 구조물의 일 실시예를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전극 구조물에서 제1 전극부의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 전극부 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 구조물의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 구조물의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 구조물의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 구조물의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비료성분 함유 물 생산장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 비료성분 함유 물 생산장치의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비료성분 함유 물 생산장치(100)는 수중 방전에 의한 플라즈마를 이용하여 비료성분이 함유된 물을 생산하는 장치로서, 플라즈마 처리 공간(A)에 배치되는 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들과, 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들 각각에 전원을 공급하는 전원 공급부(180))와, 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들 각각으로 질소를 함유하는 방전기체를 공급하는 기체 공급부(190)를 포함한다. 비료성분 함유 물 생산장치(100)는 수중 플라즈마 방전을 이용하여 비료성분이 함유된 물을 생산한다.
복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들은 플라즈마 처리 공간(A)에 배치되는데, 도시된 바와 같이 물의 유동 방향을 따라서 차례대로 배치되는 것이 유리하다. 본 실시예에서는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)이 플라즈마 처리 공간(A)에 복수개가 배치되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하나만 배치될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 2에는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)의 일 실시예에 대한 구성이 측면도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)은 제1 전극부(120)와, 물의 유동방향을 따라서 제1 전극부(120)와 이격되어서 위치하는 제2 전극부(130)와, 이격된 두 전극부(120, 130) 사이에 형성된 공간(140)에 채워지는 복수개의 유전체 부재(150)들을 구비하는 유전체 구조물을 포함한다. 본 실시예에서는 두 전극부(120, 130)의 사이에 유전체 구조물이 구비되는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 유전체 구조물이 없는 경우도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 3에는 제1 전극부(120)의 일 실시예가 사시도로서 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제1 전극부(120)은 평평한 그물망(mesh)으로서, 물의 유동방향과 직각을 이루도록 배치된다. 제1 전극부(120)를 구성하는 그물망의 눈(121)을 통해 물이 통과하여 유동할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 제1 전극부를 통해서는 물의 유동을 위해 물이 통과할 수 있는 구조를 갖는다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 전극부(130)는 물의 유동방향을 따라서 제1 전극부(120)와 이격되어서 위치한다. 제2 전극부(130)는 제1 전극부(120)와 같은 평평한 그물망으로서, 물의 유동방향과 직각을 이루도록 배치된다. 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)의 사이에는 전원 공급부(180)에 의해 전계가 형성되며, 그에 따라 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)의 사이에서 플라즈마 형성을 위한 방전이 일어난다.
도 4에는 제1 전극부의 다른 실시예가 사시도로서 도시되어 있다. 도 4에 도시된 제1 전극부는 도 2에 도시된 제1 전극부(120) 대신에 설치되어서 사용될 수 있는 것이다. 도 4를 참조하면, 제1 전극부(220)는 이격되어서 배치되는 복수개의 제1 전극봉(222)들과, 복수개의 제1 전극봉(222)들을 연결하면서 지지하는 두 개의 지지대(225)들을 구비한다. 이격된 복수개의 제1 전극봉(222)들 사이의 틈으로 물이 통과하여 유동할 수 있다. 두 지지대(225)들 각각은 복수개의 제1 전극봉(222)들 각각의 양단을 연결한다. 본 실시예에서는 지지대(225)가 두 개인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하나만 구비될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 도 4에 도시된 제1 전극부(220)가 사용되는 경우 제2 전극부도 도 4에 도시된 형태의 것이 사용될 수 있다. 두 전극부가 모두 도 4에 도시된 형태의 것이 사용되는 경우 제1 전극부에 구비되는 제1 전극봉들과 제2 전극부에 구비되는 제2 전극봉들은 서로 평행하게 배치되거나 서로 교차하게(예를 들어, 90도의 각도로 교차) 배치될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 또한, 제1 전극부에 구비되는 제1 전극봉들과 제2 전극부에 구비되는 제2 전극봉들이 서로 평행하게 배치되는 경우에, 제1 전극봉과 제2 전극봉이 서로 대향하도록 배치될 수도 있으나, 이와는 달리 지그재그 형태로 서로 어긋나게 배치될 수도 있다.
도 5에는 제1 전극부의 또 다른 실시예가 사시도로서 도시되어 있다. 도 5에 도시된 제1 전극부는 도 2에 도시된 제1 전극부(120) 대신에 설치되어서 사용될 수 있는 것이다. 도 5를 참조하면, 제1 전극부(320)는 이격되어서 배치되는 복수개의 제1 연장 막대(321)들과, 복수개의 제1 연장 막대(321)들 각각에 제2 전극부(도 2의 130)를 향해 돌출되도록 형성되는 복수개의 제1 전극 팁(322)들과, 복수개의 제1 연장 막대(321)들을 연결하면서 지지하는 두 개의 지지대(325)들을 구비한다. 이격된 복수개의 제1 연장 막대(321)들 사이의 틈으로 물이 통과하여 유동할 수 있다. 두 지지대(325)들 각각은 복수개의 제1 연장 막대봉(321)들 각각의 양단을 연결한다. 도 5에 도시된 제1 전극부(320)가 사용되는 경우 제2 전극부도 도 5에 도시된 구성의 것이 사용될 수 있는데, 이와는 달리 제2 전극부로서 도 2에 도시된 바와 같은 그물망(mesh) 형태, 도 4에 도시된 바와 같은 봉 형태 또는 관통홀이 형성된 판상의 것이 사용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
복수개의 유전체 부재(150)들은 이격된 두 전극부(120, 130)의 사이에 형성된 공간(140)에 쌓여서 채워지는데, 방전 기체 및 물이 유동할 수 있을 정도의 공극을 형성한다. 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 유전체 부재(150)가 볼(ball) 형상인 것으로 설명하는데, 이와는 달리 판 형상이나 기둥 형상 등 다양한 다른 형상일 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 유전체 부재(150)는 두 전극부(120, 130)의 사이에 형성된 공간(140)으로부터 그물망의 눈(도 3의 121)을 통해 바깥으로 빠져나가지 않도록 적절한 크기와 형상을 갖는다. 두 전극부(120, 130)의 사이에 전계가 형성된 상태에서 복수개의 유전체 부재(150)들 사이에는 플라즈마 형성을 위한 개시 방전이 일어난다. 그에 따라 두 전극부(120, 130) 사이에 인가되는 동일한 전원에 대해 증가된 두 전극부(120, 130) 사이의 간격(d)을 얻을 수 있게 되어서 대량의 방전 기체 버블이 넓은 면적을 통과하게 되고, 이는 플라즈마 처리 용량의 증가를 의미하게 된다. 또한, 두 전극부(120, 130) 사이의 동일한 간격(d)에 대해 복수개의 유전체 부재(150)들에 의해 두 전극부(120, 130)에 인가되는 전원의 전압을 낮출 수 있게 되므로 전력 소비 측면에서 유리하게 된다. 이를 위하여 유전체 부재(150)는 기체 공급부(190)에 의해 공급되는 질소를 함유하는 방전기체(예를 들어, 공기)의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 부도체가 사용된다. 이는 전도성의 물이 방전을 방해하지만, 분극(polarization) 특성을 갖는 유전체가 교류 시 공기 및 물의 방전을 도와주는 효과를 이용하는 것이다. 본 실시예에서는 유전체 부재(150)로서 세라믹 소재가 사용되는 것으로 설명하며, 알루미나(Al2O3) 또는 이산화티타늄(TiO2)이 사용될 수 있다. 이산화티타늄(TiO2)의 경우 플라즈마에 의해 발생한 자외선에 의해 광촉매로서 기능을 하게 된다. 또한, 유전체 부재(150)로서 테프론과 같은 고강도 수지계열 유전체가 사용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같은 형태의 전극 구조물(110)은 두 전극부(120, 130) 중 하나의 전극부를 수평으로 배치하고, 그 위에 복수개의 유전체 부재(150)들을 복수의 층(본 실시예에서는 3개 층)으로 쌓은 후, 그 위를 나머지 전극부로 덮어서 제조될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제조과정에서 복수개의 유전체 부재(150)들의 적층을 위해 두 전극부(120, 130)들 사이에 위치하는 스페이서가 설치될 수 있다.
도 6에는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물의 다른 실시예가 측면도로서 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(410)은 제1 전극부(120)와, 제1 전극부(120)와 이격되어서 위치하는 제2 전극부(130)와, 두 전극부(120, 130)의 사이에 형성된 공간(140)에 배치되는 복수개의 유전체 판부재(450)들을 구비한다. 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)는 도 3에서 설명된 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 복수개의 유전체 판부재(450)들은 두 전극부(120, 130)의 사이에서 차례대로 일렬로 서로 면대면으로 마주보도록 배치되는 판 형태이다. 유전체 판부재(450)는 도 2에 도시된 유전체 부재(150)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 복수개의 유전체 판부재(450)들 각각에는 복수개의 관통구(451)들이 형성된다. 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 복수개의 관통구(451)들이 물의 유동방향을 따라서 지그재그 형태로 배치되도록, 복수개의 유전체 판부재(450)들 중 이웃한 두 유전체 판부재(450)들 각각에 형성된 관통구(451)들이 엇갈리게 배치되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 복수개의 유전체 판부재(450)들 각각에 형성된 관통구(451)들을 통해 물이 수중 플라즈마 전극 구조물(410)을 통과하여 유동하게 된다.
도 7에는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물의 또 다른 실시예가 측면도로서 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(510)는 제1 전극부(320)와, 제1 전극부(320)와 이격되어서 위치하는 제2 전극부(330)와, 두 전극부(320, 330)의 사이에 형성된 공간에 배치되는 두 유전체 판부재(450)들 및 복수개의 유전체 부재(150)들을 구비한다. 제1 전극부(320)와 제2 전극부(330)는 도 5에서 설명된 제1 전극부(320)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 즉, 제1 전극부(320)는 제2 전극부(330)를 향해 향성된 복수개의 제1 전극팁(322)들을 구비하고 제2 전극부(330)는 제1 전극부(320)를 향해 형성된 복수개의 제2 전극팁(422)들을 구비하는 구성이다. 두 유전체 판부재(450)들 각각은 도 6에 도시된 유전체 판부재(450)로서, 두 유전체 판부재(450)들 중 하나는 제1 전극부(320)에 인접하여 위치하고 다른 하나는 제2 전극부(330)에 인접하여 위치한다. 두 유전체 판부재(450)들 중 제1 전극부(320)에 인접하여 위치하는 유전체 판부재(450)에 형성된 복수개의 관통구(451)들 각각에 제1 전극부(320)에 형성된 복수개의 제1 전극팁(322)들 각각이 수용되어서 복수개의 제1 전극팁(322)들이 보호될 수 있다. 두 유전체 판부재(450)들 중 제2 전극부(330)에 인접하여 위치하는 유전체 판부재(450)에 형성된 복수개의 관통구(451)들 각각에 제2 전극부(330)에 형성된 복수개의 제2 전극팁(422)들 각각이 수용되어서 복수개의 제2 전극팁(422)들이 보호될 수 있다. 복수개의 제2 유전체 부재(150)들은 도 2에 도시된 복수개의 유전체(150)들과 동일한 구성으로서 두 유전체 판부재(450)들 사이에 쌓여서 두 유전체 판부재(450)들 사이에 형성된 공간을 채운다. 복수개의 제1 전극팁(322)들 및 복수개의 제2 전극팁(422)들 각각은 복수개의 유전체 부재(150)들 각각의 사이에 위치한다.
도 8에는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물의 또 다른 실시예가 측면도로서 도시되어 있다. 도 8들 참조하면, 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(610)은 물의 유동방향을 따라서 차례대로 위치하고 이격되어서 배치되는 복수개의 전극부(120, 130)들과, 복수개의 전극부(120, 130)들 사이에 형성된 공간에 채워지는 복수개의 유전체 부재(150)들을 구비한다. 복수개의 전극부(120, 130)들은 제1 전극부(120) 및 제1 전극부(120)와 상호작용하여 플라즈마 방전을 일으키는 제2 전극부(130)를 구비하는데, 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)는 물의 유동방향을 따라서 교대로 배치된다. 본 실시예에서는 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)가 도 3에 도시된 그물망 형태인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 도 4 및 도 5에 도시된 구성의 것이 사용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 본 실시예에서는 복수개의 유전체 부재(150)들이 도 2에 도시된 것과 같은 형상인 것으로 설명하지만, 이와는달리 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어질 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물이 사시도로서 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(710)은 길게 연장되는 봉 또는 튜브 형상의 제1 전극부(720)와, 제1 전극부(720)를 내부에 수용하는 튜브 형상의 제2 전극부(730)와, 제1 전극부(720)와 제2 전극부(730)의 사이에 형성된 공간에 채워지는 복수개의 유전체 부재(150)들을 구비한다. 본 실시예에서 제2 전극부(730)는 그물망(mesh) 형태인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 물과 기체가 유동할 수 있도록 관통구가 형성된 형태일 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
다시, 도 1을 참조하면, 전원 공급부(180)는 복수개의 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들 각각에 전원을 공급한다. 전원 공급부(180)에 의해 전극 구조물(110)에 전원이 공급되어서 두 전극부(도 2의 120, 130)의 사이에 전계가 형성되고, 그에 따라 두 전극부(120, 130) 사이에서 플라즈마 형성을 위한 방전이 일어난다. 본 실시예에서는 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130) 중 하나의 전극부는 접지 전극으로 기능하고 다른 하나의 전극부는 전원 공급부(180)와 연결되어서 구동 전극으로 기능하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 전원 공급부(180)는 두 전극부(120, 130) 중 구동 전극으로 기능하는 전극에 교류 전압이나 펄스 전압을 인가할 수 있다. 또한, 전원 공급부(180)는 두 전극부(120, 130)에 교류전압을 인가할 수도 있다.
기체 공급부(190)는 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들 각각으로 질소(N2)를 포함하는 방전기체를 공급한다. 기체 공급부(190)는 복수개의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)들 각각의 아래에 배치되어서 대응하는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)에 질소를 포함하는 기체 버블(B)을 공급하는 복수개의 노즐(191)들과, 노즐(191)로 질소를 포함하는 기체를 공급하는 공급 펌프(192)를 구비한다. 노즐(191)을 통해 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110)로 공급되는 질소를 포함하는 기체 버블(B)은 플라즈마 방전에 의해 물과 함께 플라즈마 처리되어서 질산 이온(NO3 -) 및 암모늄 이온(NH4 +)과 같은 질소계 비료 성분을 생성하고 물에 녹아서 잔존하게 됨으로써, 비료성분을 함유하는 물이 생산된다. 기체 버블(B)의 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물(110) 내 체류시간을 늘리기 위하여 노즐(191)은 마이크로 버블을 형성하는 것일 수 있다. 본 실시예에서는 방전기체가 공기(air)인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 기체 공급부(190)에 의해 전극 구조물(110)로 공급되는 방전기체로서 질소를 포함하는 것이면 모두 가능하며 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 발명의 비료성분 함유 물 생산장치에 의해 생산되는 비료성분 함유 물은 질소계 비료 성분 외에 수중 플라즈마 방전에 의해 생성된 OH라디칼 및 오존 등의 살균 성분도 함께 함유함으로써 살균작용도 하게 된다.
도 1의 실시예에서는 전극 구조물(110)들이 화살표로 표시된 바와 같이 물이 유동하는 배관(D) 내에 배치되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니고 도 10에 도시된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 전극 구조물(810)들이 물이 유동하지 않고 저장되는 저장 탱크(C) 내에 배치될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 이 경우 도시된 바와 같이 저장 탱크(C)로 물을 공급하는 급수관(D1)과 저장 탱크(C) 내의 물을 외부로 배출하는 배수관(D2)이 별도로 구비된다. 도 10을 참조하면, 복수개의 전극 구조물(810)들은 저장 탱크(C)의 바닥에 인접하여 눕혀진 형태로 배치된다. 즉, 전극 구조물(810)로는 예를 들어서 도 2와 같은 구조의 것이 사용될 수 있는데, 이 경우 두 전극부(120, 130)가 상하로 배치되어서 넓은 면적의 저장 탱크(C)에 대응할 수 있다. 전극 구조물(810)로는 도 2와 같은 구조의 것 외에 앞서서 설명된 실시예의 것들이 눕혀진 형태로 배치되어서 사용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 도 10의 실시예에서 노즐(191)은 도시된 바와 같이 대응하는 수중 플라즈마 방전용 전극 구조물의 수평 면적에 대응하여 형성된다. 도 10에서는 배수관(D2)의 선단부가 저장 탱크(C)의 바닥에 인접하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 배수관(D2)의 선단부는 저장 탱크(C) 내에서 적절한 곳에 선택적으로 위치할 수 있다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 비료성분 함유 물 생산장치
110 : 전극 구조물
120 : 제1 전극부
130 : 제2 전극부
150 : 유전체 부재
180 : 전원 공급부
190 : 기체 공급부

Claims (20)

  1. 물이 유동하거나 저장되는 공간에 설치되어서 수중 플라즈마 방전을 일으키는 적어도 하나의 전극 구조물; 및
    수중에서 상기 전극 구조물에 질소를 함유하는 방전기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며,
    상기 전극 구조물은, 수중에 침지되는 제1 전극부와, 상기 제1 전극부와 상호작용하여 상기 수중 플라즈마 방전을 일으키고 상기 제1 전극부와 이격되어서 위치하여 수중에 침지되는 제2 전극부와, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 형성되는 공간에 배치되는 유전체 구조물을 구비하며,
    상기 유전체 구조물은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이로 상기 방전기체가 공급되어서 수중 플라즈마 방전이 발생할 때, 상기 수중 플라즈마 방전의 개시 방전 전압을 낮추도록 상기 방전기체보다 높은 유전율을 가지며,
    상기 제1 전극부는 상기 제2 전극부를 향해 형성되는 복수개의 제1 전극팁들을 구비하며,
    상기 제2 전극부는 상기 제1 전극부를 향해 형성되는 복수개의 제2 전극팁들을 구비하며,
    상기 유전체 구조물은, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부의 사이에서 상기 제1 전극부에 인접하여 배치되는 제1 유전체 판부재 및 상기 제2 전극부에 인접하여 배치되는 제2 유전체 판부재와, 상기 제1 유전체 판부재와 상기 제2 유전체 판부재 사이의 공간에 쌓여서 채워지는 복수개의 유전체 부재들을 구비하며,
    상기 제1 유전체 판부재에는 상기 복수개의 제1 전극팁들 각각이 수용되는 복수개의 제1 관통구들이 형성되며,
    상기 제2 유전체 판부재에는 상기 복수개의 제2 전극팁들 각각이 수용되는 복수개의 제2 관통구들이 형성되며,
    상기 수중 플라즈마 방전에 의해 수중에서 질소계 비료성분이 발생하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전기체는 공기인 비료성분 함유 물 생산장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 구조물은 물이 유동하는 공간에 설치되며,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부는 물의 유동방향을 따라서 배치되는 비료성분 함유 물 생산장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체 부재는 볼 형상, 판 형상 또는 기둥 형상인 비료성분 함유 물 생산장치.
  8. 물이 유동하거나 저장되는 공간에 설치되어서 수중 플라즈마 방전을 일으키는 적어도 하나의 전극 구조물; 및
    수중에서 상기 전극 구조물에 질소를 함유하는 방전기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하며,
    상기 전극 구조물은, 수중에 침지되는 봉 형상의 제1 전극부와, 상기 제1 전극부가 수용되는 내부 공간을 제공하고 수중에 침지되어서 상기 제1 전극부와 상호작용하여 상기 수중 플라즈마 방전을 일으키는 그물망 형태의 제2 전극부와, 상기 내부 공간에 상기 방전기체가 통과가능하게 채워지는 복수개의 유전체 부재들을 구비하며,
    상기 복수개의 유전체 부재들 각각은, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이로 상기 방전기체가 공급되어서 수중 플라즈마 방전이 발생할 때, 상기 수중 플라즈마 방전의 개시 방전 전압을 낮추도록 상기 방전기체보다 높은 유전율을 가지며,
    상기 수중 플라즈마 방전에 의해 수중에서 질소계 비료성분이 발생하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유전체 부재는 볼 형상, 판 형상 또는 기둥 형상인 비료성분 함유 물 생산장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극부는 이격되어서 배치되고 상기 복수개의 제1 전극팁들이 형성되는 복수개의 제1 전극봉들을 더 구비하며,
    상기 제2 전극부는 상기 복수개의 제1 전극봉들과 대향하도록 배치되고 상기 복수개의 제2 전극팁들이 형성되는 복수개의 제2 전극봉들을 더 구비하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 전극 구조물은 물이 유동하는 공간에 복수개가 설치되며,
    상기 복수개의 전극 구조물들은 상기 물의 유동방향을 따라서 차례대로 배치되는 비료성분 함유 물 생산장치.
  16. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 기체 공급부는 상기 전극 구조물에 상기 방전기체를 마이크로 버블로 공급하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  17. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 질소계 비료성분은 질산 이온(NO3 -)과 암모늄 이온(NH4 +)을 포함하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  18. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 기체 공급부는,
    상기 전극 구조물에 기체 버블을 공급하는 노즐을 구비하는 비료성분 함유 물 생산장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 전극 구조물은 복수개이며,
    상기 노즐은 상기 복수개의 전극 구조물들 각각에 대응하여 복수개가 설치되는 비료성분 함유 물 생산장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 노즐은 상기 전극 구조물의 아래에 위치하며,
    상기 노즐은 상기 전극 구조물의 수평 면적에 대응하여 형성되는 비료성분 함유 물 생산장치.
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KR20090097340A (ko) * 2008-03-11 2009-09-16 주식회사 다원시스 Ｄｂｄ 플라즈마 방전을 이용한 오폐수 정화방법
KR100958580B1 (ko) 2009-05-29 2010-05-18 주식회사 에코바이론 액상비료 희석 및 관개공급장치 및 공급방법
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