KR102425713B1

KR102425713B1 - Device for plasma curtain appearance at atmospheric pressure using high voltage and magnetic force

Info

Publication number: KR102425713B1
Application number: KR1020210154789A
Authority: KR
Inventors: 강호림; 강인한; 강해
Original assignee: 강호림; 강인한; 강 해
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-07-27

Abstract

The present invention relates to a plasma curtain generator using a high voltage and a magnetic force and, more specifically, to a plasma generator capable of generating a plasma curtain using only a magnetic force and a high voltage at atmospheric pressure and continuously maintaining the generation. In the present invention, a high voltage is applied to a copper tube, in addition, by applying a high voltage to a carbon rod containing a structure to be positioned at the center of a magnet, a phenomenon of plasma generation in the magnet is continuously maintained. The copper tube and an insulator are included to block the heat generated during the plasma generation from moving toward the magnet, the magnet is only a tool for emitting the magnetic force, and only the copper tube and the carbon rod (or non-ferrous metal, etc.) formed in the magnet are the main agents of the plasma generation, in particular, the density of plasma is increased by utilizing phase coupling of magnetic flux, and the magnet and the copper tube are firmly positioned using the fixing structure such as the insulator between the magnet and the copper tube, thereby fundamentally blocking the transfer of the heat from the plasma to the copper tube and from the copper tube to the magnet. The plasma curtain generator can reliably treat various pollutants diffusing into the air by realizing a small range of the plasma generation using the magnet to a very large range of plasma curtain generation using an electromagnet.

Description

Device for plasma curtain appearance at atmospheric pressure using high voltage and magnetic force

본 발명은 고전압과 자력을 이용한 일반 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기압 상태에서 자력{Magnetic force}과 고전압{High Voltage}만을 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 그 발생을 지속해서 유지 시킴과 동시에, 자기장의 범위가 곧 플라즈마 발생의 범위를 바탕으로 하여, 작은 범위의 플라즈마 발생은 물론, 전자석을 이용한 매우 큰 범위의 플라즈마 발생장치를 구현시키는 데에도 특별한 제약이 없는 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for generating a plasma curtain in a general atmospheric pressure state using high voltage and magnetic force, and more particularly, generates plasma using only a magnetic force and a high voltage in an atmospheric pressure state, and prevents the generation thereof. At the same time, the range of the magnetic field is based on the range of plasma generation, so it is possible to generate a small range of plasma as well as a very large range of plasma generator using an electromagnet. It relates to an apparatus for generating a plasma curtain under atmospheric pressure using magnetic force.

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일반적으로 플라즈마는 강한 전기장 안에서 기체 등 절연체가 절연성을 상실하여, 많은 양의 전류가 방사되는 현상을 말한다.
그것은 전자와 양전하를 가진 이온으로 분리되는데, 음과 양의 전하수가 거의 같은 중성을 띠고 있는 상태를 우리는 플라즈마라고 한다.
상기 플라즈마는 발생하는 압력에 따라 대기압 플라즈마와 저압 플라즈마로 분류한다.
한편으로는 플라즈마를 발생시키는 방법에 따라 열적 플라즈마 방전과 비 열적 플라즈마 방전으로 나눌 수 있다. 열적 방전은 가스 등을 이용하여 가열하여 이온화를 하는 방법이고, 비 열적 플라즈마 방법은 가스의 가열은 최소화하고 전자를 가열하여 이온화를 시키는 방법이다.
상기 플라즈마는 코로나{Corona}, 아크{Arc}, 그로우{Glow}, 스파크{Spark} 방전 등으로 나뉘는데 플라즈마 방전의 기본이 되는 고전압의 위험성과 매우 순간적으로 발생하는 행태를 보임으로써 일반적으로 다루기 힘들고 위험하다는 단점을 갖고 있지만 현재 저온 플라즈마의 경우 반도체 제조 공정, 오존 생성, 전기집진 분야에서 가장 널리 사용되고 있다.
또한 열 플라즈마는 고온 고강도 신소재 및 표면 처리, 특수 환경 폐기물 처리 및 신재생 에너지 개발, 방사성 폐기물 및 제염 처리, 원자로 및 핵융합로 재료 개발 등에 응용되고 있다.
그리고, 물질의 제4 상태인 플라즈마는 고온이기 때문에 입자의 운동 에너지가 크고 전하를 갖는 입자들의 집단이기 때문에 전도성이 높아 금속처럼 전기가 잘 통한다.
한편 항상 대두되고 있는 쓰레기 처리방법에는 크게 두 가지로 분류한다.
그 중 하나는 소각이며, 다른 하나는 매립이다. 우리나라는 현재 지자체별로 발생하는 각종 쓰레기 관련 처리대책을 마련하고 있다.
그중에 생활폐기물 처리내용을 살펴보면 재활용 약 30%, 소각 7.1%, 매립 63% 정도이다. 현재 쓰레기 처리는 다양한 방법이 존재하지만 손쉽게 태울 수 있는 소각을 선호하는 방향으로 전환되고 있으며, 하루에도 많은 양의 쓰레기들이 소각 처리된다.
그러나 소각 중 대기 중으로 배출되는 오염물질(먼지, 염화수소, 황산화물, 질소 화합물, 다이옥신, 중금속 등)의 배출에 대하여 근본적으로 대처할 방법에 대해 뚜렷한 해답을 찾지 못하고 있는 것이 현실이며, 결과적으로 공기 중의 오염원 및 미세먼지에 대한 심각성이 매년 뚜렷하게 증가 되고 있고, 이러한 문제해결을 위한 연구 등이 활발하게 이루어지고 있으나 현재까지 이렇다 할 대책이 나오지 않고 있다.
그 이유는 소각로 등에서 발생 되는 오염원들이 각종 소각의 단계에서 최종적으로 남게 되는 아주 작은 단위의 물질{Substance}들이기 때문이다.
이 물질들은 지극히 낮은 단계의 원소(元素-만물의 근원이 되는, 항상 변하지 않는 구성요소)이거나 또는 소각되면서 생성되는 원소들끼리의 1, 2, 3차 화합물 들인 것이다. 이것들은 소각의 최종적인 단계의 오염원들로서 열분해 과정으로는 제거되지 않는 특정 원소들의 결정체인 것이며, 이런 오염원들이 배출된다는 것은 열을 활용한 "소각"이라는 특성의 한계인 것이다.
1, 2, 3차 화합물인 경우에 있어서 "소각"이라는 방법으로 오염원을 제거한다는 것은 사실상 불가능한 것이며, 결과적으로 소각이라는 것은 오염원들을 남길 수 밖에 없는 태생적 구조에 기인한다.
따라서 대기 중으로 확산하는 각종 오염원을 유도하여, 소각의 한계인 각종 오염원들을 제거할 수 있는 새로운 시스템을 개발할 필요가 생겼다.In general, plasma refers to a phenomenon in which an insulator such as a gas loses insulation in a strong electric field, and a large amount of current is radiated.
It is divided into electrons and ions with positive charges, and the state in which the number of negative and positive charges is approximately equal to neutrality is called plasma.
The plasma is classified into atmospheric pressure plasma and low pressure plasma according to the generated pressure.
On the other hand, according to the method of generating plasma, it can be divided into thermal plasma discharge and non-thermal plasma discharge. Thermal discharge is a method of ionization by heating using gas, etc., and the non-thermal plasma method is a method of ionization by heating electrons while minimizing heating of gas.
The plasma is divided into corona {Corona}, arc {Arc}, glow {Glow}, spark {Spark} discharge, etc., and it is generally difficult to handle and dangerous because it shows the danger of high voltage, which is the basis of plasma discharge, and the behavior that occurs very instantaneously. However, low-temperature plasma is currently most widely used in the semiconductor manufacturing process, ozone generation, and electrostatic precipitation fields.
In addition, thermal plasma is being applied to high-temperature and high-strength new materials and surface treatment, special environmental waste treatment and new renewable energy development, radioactive waste and decontamination treatment, and nuclear reactor and fusion reactor material development.
And, since plasma, which is the fourth state of matter, has a high temperature, the kinetic energy of particles is large, and since it is a group of charged particles, it has high conductivity and conducts electricity well like metal.
On the other hand, garbage disposal methods that are always on the rise are broadly classified into two categories.
One of them is incineration and the other is landfill. Korea is currently preparing measures to deal with various types of waste generated by local governments.
Among them, about 30% recycling, 7.1% incineration, and 63% landfill are about 30% of household waste treatment. Currently, there are various methods of waste disposal, but it is shifting to favor incineration, which can be easily burned, and a large amount of waste is incinerated every day.
However, the reality is that there is no clear answer on how to fundamentally deal with the emission of pollutants (dust, hydrogen chloride, sulfur oxides, nitrogen compounds, dioxins, heavy metals, etc.) And the severity of fine dust is clearly increasing every year, and research to solve this problem is being actively conducted, but no measures have been taken so far.
The reason is that pollutants generated from incinerators are very small units of substances that are finally left in the various stages of incineration.
These substances are either extremely low-level elements (primary, secondary, or tertiary compounds) or elements that are created during incineration. These are pollutants in the final stage of incineration and are crystals of specific elements that are not removed by pyrolysis, and the emission of these pollutants is a limitation of the characteristic of "incineration" using heat.
In the case of primary, secondary, and tertiary compounds, it is virtually impossible to remove a pollutant by the method of “incineration”, and consequently, incineration is due to the innate structure that inevitably leaves pollutants.
Therefore, it is necessary to develop a new system that can induce various pollutants that diffuse into the atmosphere and remove various pollutants that are the limit of incineration.

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대한민국 등록특허 제10-1980876호(2019. 05. 15. 등록), "DBP플라즈마 매연 저감장치"Republic of Korea Patent No. 10-1980876 (registered on May 15, 2019), "DBP Plasma Smoke Reduction Device" 대한민국 등록특허 제10-0866328호(2008. 10. 27. 등록), "플라즈마 버너 및 매연 여과장치"Republic of Korea Patent No. 10-0866328 (registered on October 27, 2008), "Plasma burner and soot filtering device" 대한민국 등록특허 제10-1582625호(2015. 12. 29. 등록), "플라즈마를 이용한 디젤엔진의 질소산화물과 피엠 동시 저감 시스템"Republic of Korea Patent No. 10-1582625 (Registered on December 29, 2015), "Simultaneous reduction of nitrogen oxide and PM of diesel engine using plasma" 대한민국 등록특허 제10-1562856호(2015. 10. 19. 등록), "플라즈마 토치 시스템, 및 이를 이용한 가연성 및 비가연성 생활폐기물 또는 병원폐기물 일괄 처리 방법" 등Republic of Korea Patent No. 10-1562856 (registered on October 19, 2015), "Plasma torch system and method for batch processing of combustible and non-combustible household or hospital waste using the same", etc.

본 발명은 일반대기압 상태에서 플라즈마 발생에 관한 것으로서 복잡한 기계적 장치나 연료 등이 필요없이 간단하게 고전압과 자석의 자력만을 이용, 매우 강력하고 연속적인 플라즈마 발생을 얻음과 동시에, 대기 중으로 확산하는 각종 오염원을 플라즈마 커튼으로 유도, 소각의 한계인 각종 오염원들을 제거하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자력에 의한 열 발생 방지에 동관을 활용함으로써 플라 즈마 발생 시 발생하는 열(熱)이 원통형 자석 쪽으로 이동되는 것을 차단할 수 있게 됨과 동시에 플라즈마의 발생시간을 획기적으로 증가시키는 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다. The present invention relates to plasma generation under normal atmospheric pressure, and without the need for complicated mechanical devices or fuels, simply using only high voltage and magnetic force of a magnet, very strong and continuous plasma generation is obtained, and various pollutants diffusing into the atmosphere are eliminated. The purpose of the plasma curtain is to remove various pollutants, which are the limits of induction and incineration.
In addition, the present invention uses a copper tube to prevent heat generation by magnetic force, so that heat generated when plasma is generated can be blocked from moving toward a cylindrical magnet, and at the same time, high voltage and magnetic force that dramatically increases plasma generation time There is provided an apparatus for generating a plasma curtain in atmospheric pressure using

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상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 자력을 발생시켜 플라즈마를 일정 공간에 유지시키는 원통형 자석; 고전압이 인가되고, 상기 원통형 자석의 가운데에 위치시키기 위한 구조물을 포함하는 탄소봉; 및 상기 원통형 자석 내의 플라즈마 발생 현상을 지속해서 유지 시키고, 안쪽 중앙부에 고온단열재를 배치하여 플라즈마 발생 시 발생하는 열이 원통형 자석 쪽으로 이동되는 것을 차단하는 동관;을 포함하며, 상기 원통형 자석과 탄소봉에 각각 고전압을 인가시켜 연속적인 플라즈마를 발생시킨다.
상기 원통형 동관은 플라즈마 발생으로 원통형 자석에 발생하는 열전달을 차단 수단으로 안쪽 중앙부에 비철금속인 고온단열재를 설치한다.
상기 동관과 원통형 자석 사이에 단열재를 포함하는 고정용 구조물을 이용 하여 원통형 자석과 동관을 고정하며, 동관에서 원통형 자석으로의 열전달을 차단한다.
상기 원통형 자석과 동관 가운데에 철심을 두고 철심 밖으로 세라믹 단열재를 구성하여 자속을 동관(300)의 가운데까지 끌어내는 방식을 사용한다.
상기 원통형 자석과 자석 사이에 간격을 두어 자속과 자속이 겹치는 자속의 위상결합{Phase Conjugation}의 형태로서, 자석의 극을 N+N으로 묶는 형태 또는 N+S로 묶는 형태를 포함한다.
상기 고전압 인가를 위하여 탄소봉은 전자의 흐름에 지장이 없고 열에 강한 비철금속 중 하나인 텅스텐 봉을 사용한다.
상기 자석은 N+N 형태의 복수 개 자석 또는 N+S 형태의 복수 개 자석을 이용하여 플라 즈마 발생 밀도를 증가시킨다.
상기 플라즈마 발생의 타입으로 직류 플라즈마 또는 교류 플라즈마 모두를 포함한다.
상기 전자석이 내경 1m 이상 크기인 경우 탄소봉(200)을 복수 개로 구성하여 플라즈마 발생에 지장이 없게 한다.
상기 고전압 인가를 위하여 탄소봉 대신에 철심을 이용할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention is a cylindrical magnet for generating a magnetic force to maintain the plasma in a certain space; a carbon rod to which a high voltage is applied and including a structure for locating the cylindrical magnet in the center; and a copper tube that continuously maintains the plasma generation phenomenon in the cylindrical magnet and blocks heat generated when plasma is generated from moving toward the cylindrical magnet by placing a high-temperature insulating material in the inner central part; A high voltage is applied to generate a continuous plasma.
In the cylindrical copper tube, a non-ferrous high-temperature insulating material is installed in the inner central part as a means to block heat transfer generated to the cylindrical magnet by plasma generation.
A fixing structure including an insulating material is used between the copper tube and the cylindrical magnet to fix the cylindrical magnet and the copper tube, and block heat transfer from the copper tube to the cylindrical magnet.
A method of drawing the magnetic flux to the center of the copper tube 300 is used by placing an iron core in the center of the cylindrical magnet and the copper tube and constructing a ceramic insulator outside the iron core.
As a form of phase conjugation of magnetic flux overlapping magnetic flux and magnetic flux by spacing between the cylindrical magnet and magnet, it includes a form of binding the poles of the magnet by N+N or a form of binding with N+S.
For the high voltage application, a tungsten rod, which is one of non-ferrous metals that does not interfere with the flow of electrons and is resistant to heat, is used as the carbon rod.
The magnet increases the plasma generation density by using a plurality of N+N type magnets or a plurality of N+S type magnets.
The type of plasma generation includes both direct current plasma and alternating current plasma.
When the electromagnet has an inner diameter of 1 m or more, a plurality of carbon rods 200 are configured so that plasma generation is not affected.
An iron core may be used instead of the carbon rod for applying the high voltage.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 작은 범위의 플라즈마 발생에서 부터 매우 큰 범위의 플라즈마 발생에 이르기까지 아무런 문제가 없으며, 플라즈마의 발생시간을 획기적으로 증가시켜 대기 중으로 확산할 수 있는 각종 오염원들을 플라즈마 커튼으로 유도, 간단하고 확실하게 처리할 수 있다.
여기에서 플라즈마 발생의 범위는 자석의 자속 밀도와 크기(내경, 외경 및 두께)에 비례하고 고전압의 세기(强)가 플라즈마의 발생과 매우 밀접한 상관관계를 가지고 있으며, 일반적인 국소적 플라즈마의 발생 범위와는 다르게 일반 대기압상태에서 강력하고 연속적인 플라즈마 커튼을 발생시킨다.
또한, 일정한 범위(範圍)로 유도되는 고전압과 강한 자력만을 필요로 하므로 여타 종류의 기계적 장치나 연료 없이 간단하게 강력한 플라즈마 커튼을 발생시킨다.
그리고 플라즈마 발생 시 자석에 전달되는 열로 인해 자력이 상실되는데, 본 발명은 자력에 의한 열 발생 방지에 동관을 활용함으로써 플라즈마 발생 시 발생하는 열(熱)이 자석 쪽으로 이동되는 것을 차단할 수 있게 됨과 동시에 플라즈마의 발생 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 각종 해로운 가스나 다량의 미세먼지 등이 대기 중으로 전파되는 오염원을 원천적으로 제거하는 데 있어서 대기압 상태에서 간단하게 자석의 자계(磁界) 내(內)에 고전압을 인가하면 발생하는 플라즈마 커튼을 이용, 대기(大氣) 중으로 확산하기 전, 또는 특정 공간에 퍼져있는 오염원을 쉽게 제거할 수 있다.
특히 자석끼리 서로 밀어내거나(斥力), 붙으려는(吸着) 현상을 이용하여 플라즈마의 발생 범위에 대한 두께 확대와 밀도를 증가시킴으로써, 다량의 오염원을 쉽고 지속적이며, 확실하게 제거하는 데 그 활용도가 매우 넓다.
더욱이 화석연료 등 기타 연료가 불필요하고 발명의 시스템 구성 자체가 매우 간단하여 고장 등의 발생이 거의 없고, 고장 시 부속품 교체에서도 일반 복잡한 구조의 기계적 시스템과 매우 다른 간단한 구조를 가졌고,
지속적인 플라즈마의 발생 범위 또한 고전압의 세기와 강한 자성(磁力)으로 결정되기 때문에 특정 공간부터, 넓은 범위의 오염원 제거에 있어서 즉각적이며 효과적으로 오염원을 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, there is no problem from generation of plasma in a small range to generation of plasma in a very large range, and various contaminants that can diffuse into the atmosphere by remarkably increasing the generation time of plasma are removed through the plasma curtain. Induction, can be handled simply and reliably.
Here, the range of plasma generation is proportional to the magnetic flux density and size (inner diameter, outer diameter, and thickness) of the magnet, and the intensity of high voltage has a very close correlation with the generation of plasma. Otherwise, it generates a powerful and continuous plasma curtain under normal atmospheric pressure.
In addition, since only a high voltage and strong magnetic force induced in a certain range are required, a powerful plasma curtain can be simply generated without other types of mechanical devices or fuel.
And when plasma is generated, magnetic force is lost due to heat transferred to the magnet, and the present invention makes it possible to block the movement of heat generated during plasma generation toward the magnet by using a copper tube to prevent heat generation by magnetic force. can significantly increase the occurrence time of
In addition, the present invention provides a plasma generated when a high voltage is simply applied to the magnetic field of a magnet at atmospheric pressure in order to fundamentally remove the pollutants from which various harmful gases or a large amount of fine dust propagate into the atmosphere. Using curtains, pollutants can be easily removed before they diffuse into the atmosphere or spread in a specific space.
In particular, by increasing the thickness and density of the plasma generation range using the phenomenon that magnets repel each other or stick to each other, its utility is very useful for easily, persistently and reliably removing a large amount of pollutants. wide.
Moreover, other fuels such as fossil fuels are unnecessary and the system configuration itself of the invention is very simple, so there is almost no failure, and it has a simple structure that is very different from the general complex mechanical system in the replacement of parts in case of failure.
Since the continuous generation range of plasma is also determined by the intensity of high voltage and strong magnetism, it is possible to immediately and effectively control the pollutant source in the removal of a wide range of pollutants from a specific space.

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도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압과 자력을 이용한 대기압 상태에서의 플라즈마 커튼 발생장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2, 3은 본 발명의 제1 실시예 따라 같은 극끼리의 자속밀도와 위상결합된 자속의 등고선 데이터를 보여주는 도면이다.
도 4, 5는 본 발명의 제1 실시예 따라 다른 극끼리의 자속밀도와 위상결합된 자속의 등고선 데이터를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 등고선 데이터를 확보하기 위한 공간 좌표계 치수를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 동일평면상의 등고선 데이터를 측면 시각화한 것을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 자석의 극을 같은 극끼리(S+S) 서로 마주 보게 구성하여 다중 슬라이스에서의 자속 밀도를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 자석의 극을 다른 극끼리(N+S) 서로 마주 보게 구성하여 다중 슬라이스에서의 자속 밀도를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 커튼 준비물 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 플라즈마 커튼발생의 실제 사진을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따라 양방향으로의 플라즈마 커튼 발생을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따라 플라즈마 발생 시 자석으로의 열전달을 효과적으로 차단할 목적으로 자석과 동관 모두에 단열재로 구성된 것을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 대형 전자석인 경우 고정 구조물에 여러 개의 탄소봉(200)으로 구성된 것을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 자석의 위상결합의 방법으로서 다른 극 끼리(N+S)로 배열하여 실제 플라즈마 커튼 발생을 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 자석의 극을 같은 극 끼리(S+S)로 배열하여 실제 플라즈마 커튼 발생을 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따라 동관과 탄소봉에 고전압을 인가시키지 않고 자석과 탄소봉에 고전압을 인가시켰을 때 자석과 동관 사이에 발생하는 국소적인 플라즈마 발생 현상을 실험한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따라 자석과 동관 가운데에 철심을 두고 철심(78) 밖으로 단열재를 구성하여 자속을 시스템의 가운데까지 끌어내는 방식을 이미지화한 것을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따라 가우스 미터기를 사용하여 단일 구조의 자석에서 실제 자기장을 측정한 것(6 가우스)을 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따라 자속의 위상겹합의 한 형태로 다른 극 끼리의 방향에서 본 실제 자기장을 측정한 것(33 가우스)을 보여주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따라 자속의 위상겹합의 한 형태로 같은 극 끼리의 방향에서 본 실제 자기장을 측정한 것(37 가우스)을 보여주는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 구성을 보여주는 대표 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a plasma curtain generator in an atmospheric pressure state using a high voltage and magnetic force according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams showing contour data of magnetic flux density and phase-coupled magnetic flux between the same poles according to the first embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams showing contour data of magnetic flux density and phase-coupled magnetic flux between different poles according to the first embodiment of the present invention.
6 is a view showing dimensions of a spatial coordinate system for securing contour data according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a side visualization of contour data on the same plane according to a second embodiment of the present invention.
8 is a view showing magnetic flux density in multiple slices by configuring the poles of the magnet to face each other (S+S) according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing magnetic flux density in multiple slices by configuring the poles of the magnet to face each other (N+S) according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram of a plasma curtain preparation according to a third embodiment of the present invention.
11 is a view showing an actual picture of plasma curtain generation according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing generation of a plasma curtain in both directions according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a view showing that both the magnet and the copper tube are made of an insulating material for the purpose of effectively blocking heat transfer to the magnet when plasma is generated according to the fifth embodiment of the present invention.
14 is a view showing that a plurality of carbon rods 200 are formed in a fixed structure in the case of a large electromagnet according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing actual plasma curtain generation by arranging different poles (N+S) with each other as a method of phase coupling of magnets according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing actual plasma curtain generation by arranging the poles of a magnet with the same poles (S+S) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a local plasma generation phenomenon occurring between a magnet and a copper tube when a high voltage is applied to the magnet and the carbon rod without applying a high voltage to the copper tube and the carbon rod according to an embodiment of the present invention.
18 is a view showing an image of a method of drawing a magnetic flux to the center of the system by placing an iron core in the middle of a magnet and a copper tube according to an embodiment of the present invention, and configuring an insulating material outside the iron core 78 .
19 is a view showing actual magnetic field measurement (6 Gauss) in a magnet having a single structure using a Gaussian meter according to an embodiment of the present invention.
20 is a view showing the actual magnetic field measured (33 Gauss) viewed from the direction of different poles as a form of phase overlap of magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
21 is a view showing the actual magnetic field measured (37 Gauss) viewed from the direction of the same poles as a form of phase overlap of magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
22 is a representative diagram showing a representative configuration according to an embodiment of the present invention.

자석의 물리학적 기질 특이성인 "자석에 열을 가하게 되면 특정 온도에서부터 자력이 사라진다"라는 점을 보완하며, 자석에 직접 고전압을 인가시키지 않고 자석의 가운데 동관을 설치하여 동관과 탄소봉에 고전압을 인가시키면 일반 대기압 내에서의 지속적인 플라즈마 발생 현상을 지속적으로 유지 시킬 수 있다.
우선 자력과 플라즈마의 관계를 살펴보려면 고전압이 자력에 어떤 반응을 보이는지 연역(演繹)적으로 실험해 볼 필요가 있다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이 네오디뮴{Neodymium magnet} 원통형 자석(100)과 탄소봉(200)에 고전압을 걸어 보면 원통형 자석의 자계 내(內)에 연속적이며, 집중적인 플라즈마 발생이 일어남을 볼 수 있으며, 또한 맹렬하게 회전하는 것을 볼 수 있다.
그러나 이 같은 방법은 원통형 자석에 직접 접촉되는 플라즈마의 고열로 인해 특정 온도에 도달하게 되면 원통형 자석은 자력을 잃어버리게 된다.
본 발명에서는 원통형 자석에 가해지는 플라즈마의 열을 차단하고, 지속적인 플라즈마 발생 현상을 유지 시켜야만 하는 데, 이 지점에서 자력은 투과시키고, 전기(電氣:electricity)적 특성 중 전기전도도(電氣傳導度)가 높고, 열(熱)에 견디는 힘이 강한 매질(媒質)을 찾아야 했다.
그래서 자력의 백터{Vector-또는 Entity}선의 진행에 방해가 되지 않는 비철금속 중 동(Copper-용융점 약 1084도)을 실험 대상으로 선정했으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
즉, 비철(非鐵)금속은 철(鐵)과 달리 자계에 반응하지 않는다.
그리고 동(등, 비철금속)이 가지고 있는 특정 기질(器質)은 자력의 벡터선을 무사 통과시키는 데 무리가 없으며 동 주위에 자력을 유지(구속(拘束) 시키는 데 있어서 매우 비상식적이고 독특한 기질의 특이성을 가지고 있다.
결론적으로, 동은 원통형 자석 내(內)의 플라즈마 발생 현상을 지속해서 유지 시키고 원통형 자석에 직접 유도되는 플라즈마 발생 현상으로 말미암은 열 발생을 차단하는 도구로 동(Copper) 활용이 가능하다는 것이다.
구체적으로 살펴보면, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 네오디뮴 원통형 자석(100)과 탄소봉(200)에 각각 고전압을 인가시키면 연속적인 플라즈마(3)가 발생한다.
그러나 도 1(b)에 도시된 바와 같이 자석 없이 단지 탄소봉(200)과 원통형 동관(300)에 고전압을 인가시키면 플라즈마 아크방전(6)에 불과하다는 것을 볼 수 있다.
도 1(c)에 도시된 바와 같이 네오디뮴 자석(100) 안쪽에 종이(11)를 감은 후에 원통형 동관(300)과 탄소봉(200)에 각각 고전압을 인가시키면, 연속적인 플라즈마 발생 현상(9)이 일어남을 볼 수 있다.
도 1(c)의 결과는 자석에 직접 고전압을 인가시키지 않고 단지 원통형 동관(300)과 탄소봉(200)에 고전압을 인가시키는 것만으로도 자계의 영향 범위 내에서는 자석에 직접 고전압을 인가시킨 것과 같은 효과를 나타낸다.
도 1(c)에 도시된 바와 같이 자석과 원통형 동관(300)과의 접촉을 막기 위해 자석과 원통형 동관(300) 사이에 종이(11)를 감아 원통형 동관(300)과 자석을 분리하고 원통형 동관(300)과 탄소봉(200)에 고전압을 인가시키면 자석의 자계 범위에 해당하는 원통형 동관(300) 안쪽에서 매우 뚜렷한 플라즈마 발생 현상(9)를 볼 수 있는데, 동은 자계의 백터(Vector) 선 이동에 특별한 장애 없이 "자계를 통과시킨다"는 것을 증명한 것이다.
따라서 원통형 동관(300)의 안쪽 중앙부에 고온단열재(220)를 배치하여 활용함으로써 플라즈마 발생 시 발생하는 열(熱)이 자석 쪽으로 이동되는 것을 방지할 수 있게 됐고, 이는 플라즈마의 발생 시간을 획기적으로 증가시키는 중요한 지점이 되었으며,
이와 더불어 원통형 자석(100)과 원통형 동관(300) 사이에 단열재(초고온 불연 세라믹 등)를 활용하여 플라즈마 발생으로 인한 원통형 동관(300)에서 원통형 자석(100)으로의 열전달 차단은 물론, 자석과 원통형 동관(300) 그리고 고전압 인가장치를 하나의 시스템으로 구성 하는데 있어서 매우 간단하고 안정적인 플라즈마 발생시스템을 완성할 수 있다.
따라서 자력에 의한 열 발생 방지에 동관(등 비철금속)을 활용함으로써 플라즈마 발생 시 발생하는 열(熱)이 원통형 자석 쪽으로 이동되는 것을 차단할 수 있게 됨과 동시에 플라즈마의 발생 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있는 근거를 마련한 것이다.
실시예 1
도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 자속(磁束)의 위상결합{Phase Conjugation}에 관하여 1개의 자석을 이용한 플라즈마 발생 현상뿐만 아니라 2개(또는 여러 개)의 자석을 활용한 플라즈마의 자속 증가 방법을 설명한다.
도 2(a)는 도시된 바와 같이 총 여섯 개의 같은 극끼리의 자석 배열(N+N)이고, 도 4(a)는 도시된 바와 같이 총 여섯 개 즉, 다른 극끼리의 자석 배열(N+S)이다. 위와 같이 배열했을 경우 자속(磁束)에 미치는 영향에 대해서 알아보고자 하며. 아래의 데이터들은 콤솔 멀티피직스{Comsol Multiphysics}를 사용하여 분석된 데이터들이다.
참고로 콤솔 멀티피직스는 “편미분방정식으로 구현된 물리현상을 시뮬레이션할 수 있는 모델링 패키지 소프트웨어”이다.
도 2(a), 도 2(b), 도 3(a), 도 3(b), 도 4(a), 도 4(b), 도 5(a), 도 5(b), 와 관련된 도 6의 (ㄱ) 매개변수에 대하여 설명하자면,
자석의 두께 5mm, 내경 20mm, 외경 35mm인 자석을 활용하며, 그 유도 패턴을 "6"개로 하고 360도의 회전을 구했으며, 공간의 규모는 150mm로 설정(도 6 (ㄱ) 참조)하고, 공간의 중심점{Origin Point}에서 자석의 내경 중심과의 거리는 40mm, 자석은 네오디뮴 자석(100; N52{Sintered NdFeb})을 사용했다. 물리현상 인터페이스에서 자화 모델(같은 극, 다른 극끼리)은 잔류 자속 밀도{Magnetic Flux Conservation-density}방법을 사용했으며 좌표계는 구형{Spherical}계, 일반해석에서는 정적 해석을 선택했으며, 잔류 자속 방향은 공간 프레임(X,Y,Z) 좌표이고, 잔류 자속 방향은 축 방향 1에서 X1, Y0, Z0, 축 방향 2에서 X0, Y1, Z0이다.
물성치를 이용한 잔류 자속 방향은 같은 극끼리는 r은 1, theta는 0, phi는 0이고, 다른 극끼리는 r은 -1, theta는 0, phi는 0이다.
여기에서 좌표 이름 r은 첫 번째 방향이며, theta는 두 번째 방향, phi는 세 번째 방향이고, 차례대로 X축, Y축, Z축을 의미한다.
연산에 적용된 화살표 부피의 가우스 포인트 최대 점 개수는 "100000", 여기에 따른 비례계수는 "6"이며 동일평면{Isosurface}의 층 레벨은 "5"로 했다.
도 2의 등고선 데이터 (13)부터 (18)과 도 4의 (25)부터 (30)을 비교해 보면 도 2의 등고선 데이터(13)부터 (18) 까지의 표식(▶)은 비어있음을, 도 4의 등고선 데이터(25)부터 (30)까지의 표식은 (▶)로 채워져 있음을 볼 수 있다.
특히, 도 3의 (20)부터 (23), 도 5의 (32)와 (35)의 등고선 데이터(▶)를 비교해 보면 선명한 차이를 볼 수 있는데, 도 3(b)와 도 5(b)의 등고선 데이터에서 약 1.5배 이상 차이가 나고 있음을 볼 수 있으며, 도 8의 자력선(54; S+S)은 일반적으로 양쪽 밖으로 향하고 있으나 도 9의 자력선{58; N+S}에서는 자력선들이 파생적으로 겹치는 결과를 볼 수 있다.
*
실시 예 2
도 7(a)에 도시된 바와 같이(N+N)의 (39) 자속과 도 7(b)의 (S+N) (41)의 자속 두께를 보면 확연한 차이를 볼 수 있는데, 3D 데이터 집합의 하위 메뉴에서 발견되는 표면의 값을 3D로 시각화하는 방법을 이용하면, 동일평면의 등고선 데이터{Isosurface} (37)과 (42)에서 등고선 데이터의 자속이 다르게 형성되고 있음을 볼 수 있다.
도 6의 (ㄴ)에 도시된 치수와 같이 매개변수는 자석의 두께 10mm, 내경 50mm, 외경 100mm인 자석을 활용하여 그 유도 패턴을 2개로 좌우 대칭적(S+N)으로 구성하였으며, 공간의 규모를 구형계 300mm로 설정했고, 공간의 중심점{Origin Point}과 자석 내경의 중심점은 같고 상기와 마찬가지로 네오디뮴 원통형 자석(100) N52{Sintered NdFeb}을 사용했다.
도 8에 도시된 바와 같이 자석 극을 서로 마주 보게(S+S) 구성하면, 자석과 자석 사이에 척력(斥力)이 작용하여 서로 심하게 밀어내기 때문에 아크릴로 고정 구조물을 만들어 자석과 자석 간의 간격을 가능한 한 가까이(약 10mm) 근접시켰으며, 도 9에 도시된 바와 같이 자석의 극을 서로 반대로 보게(S+N)한 사진이며 아크릴 고정 구조물(210)로 자석이 서로 붙음을 방지하였고, 도 8, 9의 아래쪽에 도시된 바와 같이 자석 배열(다중 슬라이스 자속 밀도)에서 상기 자석과 자석 사이에 간격을 두어 자속과 자속이 겹치는 자속의 위상결합에서 차이가 있음을 보여준다.
도 8과 도 9의 화살표 부피의 화살표 비례계수는 10, 화살표 위치의 배치방법은 가우스 포인트이고, 가우스 포인트의 최대 점의 개수는 100000이다.
그리고 3D 그룹의 슬라이스 표현 식은 자기장, 무전류 mfnc.Bz, 평면데이터의 평면{plane}은 yz, 진입방법의 평면 수는 1이다.
도 8에 도시된 바와 같이 N+N의 자속은 밖으로 퍼지게 보이며, 도 9에 도시된 바와 같이S+N은 안쪽으로 쏠리게 보이는 것을 화살표로 확인할 수 있다. 이러한 결론은 자계의 백터선이 서로 밀고 당길 때 자속의 구부러짐과 밀도의 차이를 확실히 확인할 수 있다.
결론적으로 같은 극끼리의 자석 배열과 다른 극끼리의 자석 배열에서 자속의 위상결합에서 차이를 보인다.
실시 예 3
도 10에 도시된 바와 같이, "플라즈마 커튼 준비물 도면"이 있는데 실험에 사용된 자석의 두께는 5mm, 내경 50mm, 외경 100mm이다. 그리고 탄소봉(200)을 자석의 가운데 놓기 위한 아크릴 구조물이 있으며 그 가운데 탄소봉(200)이 있고 탄소봉(200)의 두께는 5mm, 탄소봉(200)의 길이는 100mm이다.
도 11에 도시된 바와 같이 "플라즈마 커튼 실제 사진"의 내용을 보면 준비물로서 탄소봉(200), 원통형 동관(300), 트랜스(400), 원통형 자석(100), 그리고 고전압 발생기인 플라이백 트랜스이며, 원통형 동관(300) 안쪽으로 맹렬하게 회전하는 플라 즈마 커튼(68)을 볼 수 있으며, 자석의 극성 구성은 N+S로 했다.
실시 예 4
도 12에 도시된 바와 같이 지금까지는 한쪽 방향으로만 플라즈마 커튼을 발생시켰는데, 양방향으로의 플라즈마 커튼 발생 방법이다.
이렇게 하는 이유는 플라즈마의 커튼 층, 두 개가 만들어 짐과 동시에 목적하는 오염원을 확실하게 제거하기 위함이다.
실시 예 5
도 13에 도시된 바와 같이 원통형 동관(300)을 자석의 안쪽 가운데에 구성 시켰고, 그 원통형 동관(300) 안쪽과 바깥에 단열재(220)를 배열했다.
이렇게 원통형 동관(300)의 안쪽과 바깥쪽으로 고온 단열재(등)를 배치하는 이유는 플라즈마 발생 시 자석으로의 열전달을 효과적으로 차단할 목적으로 구성된 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이 고정 구조물(210)에 여러 개의 탄소봉(200)으로 구성되어 있음을 볼 수 있다.
이는 매우 큰 크기의 전자석(100)을 사용 하고자 할 때 발생할 수 있는 자속의 감소에 대한 대책이다.
일반 자석의 경우에 그 크기가 한정돼 있어서 플라즈마 커튼 발생에 매우 제한적이지만, 전자석인 경우, 크기에 특별한 제약이 없으며 자력의 증, 감과 극성 변화에 있어서도 다양성을 확보할 수 있는 만큼 전자석을 이용하게 되면 매우 다양한 분야에 적용시킬 수 있다는 장점이 크다.
도 15에 도시된 바와 같이 이는 실제 사진으로 자속의 위상결합의 방법을 활용하여 자석의 극을 'N+S'로 배열했으며, (73)과 같이 맹렬히 회전하면서 밝은 빛의 플라즈마 커튼 발생을 볼 수 있다.
그리고, 도 16에 도시된 (74)를 보면 자속의 위상결합의 방법을 활용하여 자석의 극을 'S+S'로 배열했으며, 역시 도 15의 (73)과 같이 밝은 빛의 플라즈마 커튼(75) 발생을 볼 수 있다.
그러나 도 17에 도시된 바와 같이 지금까지 상술한 실시예들과는 다르게 원통형 동관(300) 삽입 상태에서 "자석(100)과 탄소봉(200)"에 고전압을 인가시켰다.
이렇게 구성하게 되면 원통형 동관(300) 안쪽으로 플라즈마 발생 현상이 일어나는 게 아니라 자석과 원통형 동관(300) 사이에서 플라즈마 발생 현상이, 그리고 동관 안쪽 가장자리에서 플라즈마 아크 현상을 볼 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이 자석과 원통형 동관(300) 가운데에 철심을 두고 철심(78) 밖으로 고온 단열재를 구성하여 자속을 시스템의 가운데까지 끌어내는 방식을 이미지화 한 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 한 개의 자석으로 구성한 후 가우스 미터기를 사용하여 실제 자기장을 측정해보면 6가우스(79)이며,
도 20에 도시된 바와 같이 두 개의 자석을 다른 극끼리로 구성되면 33 가우스(80)이다.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이 두 개의 자석을 같은 극끼리로 구성된 결과는 37가우스(81)이다.
상술한 실시예 1과 비교하여 살펴보면, 우선 한 개의 자석을 구성했을 경우의 가우스는 6이고 나머지 두 개의 자석으로 구성된 자석들의 가우스는 다른 극끼리의 가우스는 33이고 다른 극끼리의 가우스는 37이다. 결과적으로 자속의 위상결합을 활용하여 한 개의 자석으로 구성했을 경우의 수보다 두 개의 자석으로 구성했을 경우 매우 뚜렷한 자속의 증가를 확인할 수 있다.
도 22 도시된 바(실시예 1)와 같이, 자계의 극(N+S)을 서로 끌어당기는 방법으로 구성하여 3D 모델링 한 것으로서,
원통형 자석(100)에 직접 고전압을 유도하지 않고 자석 안쪽에 원통형 동관(300)을 두고 원통형 동관(300)의 정 가운에 탄소봉(200)을 고정하여 고전압을 원통형 동관(300)과 탄소봉(200)에 인가시켰다.
이렇게 구성을 하게 되면 자석은 단지 자력을 방출하는 도구에 지나지 않고 자석 안에 구성된 원통형 동관(300)과 탄소봉(200)만이 플라즈마 발생의 주체가 된다.
결국 자석이 고전압에 의한 직접적인 스트레스가 없게 되며, 장시간 자력을 방출할 수 있는 근거를 확보할 수 있게 되었다.
그리고 탄소봉(200)은 텅스텐 봉 등(열을 견디는 힘이 강하고 전기 전도도가 높은) 다른 비철금속으로 대체해도 무방하다. 특별히, 단열 구조물은 원통형 자석(100)과 원통형 동관(300), 탄소봉(200)의 전체적인 형태로 묶어 하나의 시스템으로 완성 시킴과 동시에 플라즈마 발생 시 원통형 동관(300)에서 자석으로 전달되는 열을 차단하는 역할을 하는 단열의 효과를 얻을 수 있다.
참고로 도 22, 대표도 에서 탄소봉(200) 고정 구조물은 그래픽으로 크게 표현되었으나 그 크기는 상황에 따라 조절할 수 있는 만큼 큰 의미는 없으며, 단지 탄소봉(200)을 자석과 원통형 동관(300)의 정 가운데 안착시키는 결과만 유지하면 된다.It supplements the characteristic of the magnet's physical substrate, "Magnetic force disappears from a certain temperature when heat is applied to the magnet". It is possible to continuously maintain the phenomenon of continuous plasma generation within the general atmospheric pressure.
First, in order to examine the relationship between magnetic force and plasma, it is necessary to deductively test how high voltage responds to magnetic force.
As shown in Fig. 1 (a), when a high voltage is applied to the neodymium (Neodymium magnet) cylindrical magnet 100 and the carbon rod 200, it can be seen that continuous and intensive plasma generation occurs in the magnetic field of the cylindrical magnet. You can also see it spinning violently.
However, in this method, when a certain temperature is reached due to the high temperature of the plasma that is in direct contact with the cylindrical magnet, the cylindrical magnet loses its magnetic force.
In the present invention, it is necessary to block the heat of the plasma applied to the cylindrical magnet and maintain the continuous plasma generation phenomenon. At this point, the magnetic force is transmitted and the electrical conductivity among the electrical characteristics is A high, heat-resistant medium had to be found.
Therefore, the nonferrous middle copper (Copper-melting point about 1084 degrees), which does not interfere with the progress of the magnetic vector {Vector- or Entity} line, was selected as the test subject, and the following conclusions were obtained.
In other words, non-ferrous metals do not react to magnetic fields unlike iron.
And the specific substrate possessed by copper (etc., non-ferrous metal) has no difficulty in passing the vector line of magnetic force safely, and it is very irrational and unique in maintaining (constraining) the magnetic force around the copper. Have.
In conclusion, copper can be used as a tool to continuously maintain the plasma generation in the cylindrical magnet and block the heat generated by the plasma generation directly induced in the cylindrical magnet.
Specifically, as shown in FIG. 1( a ), when a high voltage is applied to each of the neodymium cylindrical magnet 100 and the carbon rod 200 , a continuous plasma 3 is generated.
However, as shown in FIG. 1(b), it can be seen that if a high voltage is applied to the carbon rod 200 and the cylindrical copper tube 300 without a magnet, it is only a plasma arc discharge 6 .
As shown in FIG. 1(c), when a high voltage is applied to each of the cylindrical copper tube 300 and the carbon rod 200 after the paper 11 is wound inside the neodymium magnet 100, the continuous plasma generation phenomenon 9 is can be seen rising.
The result of Fig. 1(c) is the same as applying a high voltage directly to the magnet within the range of influence of the magnetic field only by applying a high voltage to the cylindrical copper tube 300 and the carbon rod 200 without directly applying a high voltage to the magnet. show the effect.
As shown in Fig. 1(c), in order to prevent contact between the magnet and the cylindrical copper tube 300, a paper 11 is wound between the magnet and the cylindrical copper tube 300 to separate the cylindrical copper tube 300 and the magnet, and the cylindrical copper tube When a high voltage is applied to (300) and the carbon rod (200), a very distinct plasma generation phenomenon (9) can be seen inside the cylindrical copper tube 300 corresponding to the magnetic field range of the magnet. It proved that it "passes a magnetic field" without any special obstacles.
Therefore, by arranging and utilizing the high-temperature insulating material 220 in the inner center of the cylindrical copper tube 300, it is possible to prevent the heat generated during plasma generation from moving toward the magnet, which dramatically increases the plasma generation time. It has become an important point to
In addition, heat transfer from the cylindrical copper tube 300 to the cylindrical magnet 100 due to plasma generation is blocked by using an insulating material (ultra-high temperature incombustible ceramic, etc.) between the cylindrical magnet 100 and the cylindrical copper tube 300, as well as between the magnet and the cylindrical tube. In configuring the copper tube 300 and the high voltage applying device into one system, a very simple and stable plasma generating system can be completed.
Therefore, by using a copper tube (non-ferrous metal, etc.) to prevent heat generation by magnetic force, it is possible to block the heat generated during plasma generation from moving toward the cylindrical magnet, and at the same time, the rationale for dramatically increasing the generation time of plasma it will be prepared
Example 1
As shown in FIGS. 2 and 4, the plasma magnetic flux increase method using two (or several) magnets as well as the plasma generation phenomenon using one magnet with respect to the phase conjugation of magnetic flux explain
2 (a) is a total of six magnet arrays with the same poles as shown (N+N), and FIG. 4 (a) is a total of six magnets with different poles as shown (N+ S). I would like to investigate the effect on magnetic flux when arranged as above. The data below are analyzed using Comsol Multiphysics.
For reference, Comsol Multiphysics is “a modeling package software that can simulate physical phenomena implemented as partial differential equations”.
2(a), 2(b), 3(a), 3(b), 4(a), 4(b), 5(a), 5(b), related to 6 (a) to describe the parameters,
A magnet with a thickness of 5mm, an inner diameter of 20mm, and an outer diameter of 35mm was used, the induction pattern was set to "6" and a 360 degree rotation was obtained, and the scale of the space was set to 150mm (see Fig. 6 (a)), and the space The distance from the center point of {Origin Point} to the center of the inner diameter of the magnet was 40 mm, and a neodymium magnet (100; N52 {Sintered NdFeb}) was used for the magnet. In the physics interface, the magnetization model (same pole and different poles) used the residual magnetic flux density {Magnetic Flux Conservation-density} method, the coordinate system was spherical, and the static analysis was selected for the general analysis, and the Space frame (X,Y,Z) coordinates, and the residual magnetic flux direction is X1, Y0, Z0 in axial direction 1 and X0, Y1, Z0 in axial direction 2.
The direction of the residual magnetic flux using the property values is r is 1, theta is 0, and phi is 0 for the same poles, and r is -1, theta is 0, and phi is 0 between different poles.
Here, the coordinate name r is the first direction, theta is the second direction, phi is the third direction, and X-axis, Y-axis, and Z-axis are in that order.
The maximum number of Gaussian points in the volume of the arrow applied to the calculation is "100000", the proportional coefficient is "6", and the floor level of the coplanar {Isosurface} is "5".
Comparing the contour data (13) to (18) of Fig. 2 and (25) to (30) of Fig. 4, the mark (▶) from the contour data (13) to (18) of Fig. 2 is empty, Fig. It can be seen that the marks from the contour data (25) to (30) of 4 are filled with (▶).
In particular, a clear difference can be seen by comparing the contour data (▶) of FIGS. 3 (20) to (23) and FIGS. 5 (32) and (35). It can be seen that there is a difference of about 1.5 times or more in the contour data of , the magnetic force line 54; S+S of FIG. 8 is generally directed outward on both sides, but the magnetic force line {58; In N+S}, we can see the result that the magnetic force lines are derivatively overlapped.
*
Example 2
As shown in Fig. 7(a), there is a clear difference between the (39) magnetic flux of (N+N) and the (S+N) (41) magnetic flux thickness of Fig. 7(b). The 3D data set Using the 3D visualization method of the surface value found in the submenu of , it can be seen that the magnetic flux of the contour data is formed differently in the coplanar contour data {Isosurface} (37) and (42).
As the dimensions shown in (b) of FIG. 6, the parameters were composed of two induction patterns symmetrically (S+N) using a magnet with a thickness of 10mm, an inner diameter of 50mm, and an outer diameter of 100mm. The scale was set to a spherical system of 300 mm, and the center point of the space {Origin Point} and the center point of the inner diameter of the magnet were the same, and a neodymium cylindrical magnet (100) N52 {Sintered NdFeb} was used as above.
If the magnet poles are configured to face each other (S+S) as shown in FIG. 8, a repulsive force acts between the magnet and the magnet to strongly push each other, so a fixed structure made of acrylic is made to reduce the gap between the magnet and the magnet. It was brought as close as possible (about 10 mm), and as shown in FIG. 9 , the poles of the magnet were viewed opposite (S+N), and the magnets were prevented from sticking to each other with the acrylic fixing structure 210, as shown in FIG. , 9 shows that there is a difference in the phase coupling of the magnetic flux and the overlapping magnetic flux by spacing between the magnet and the magnet in the magnet arrangement (multi-slice magnetic flux density).
The arrow proportionality coefficient of the arrow volume of FIGS. 8 and 9 is 10, the arrangement method of the arrow position is a Gaussian point, and the maximum number of points of the Gaussian point is 100000.
And the slice expression of the 3D group is the magnetic field, no current mfnc.Bz, the plane {plane} of the plane data is yz, and the number of planes of the entry method is 1.
As shown in FIG. 8 , the magnetic flux of N+N appears to spread outward, and as shown in FIG. 9 , it can be confirmed by arrows that S+N appears to be focused inward. This conclusion can clearly confirm the difference in the bending and density of the magnetic flux when the vector lines of the magnetic field push and pull each other.
In conclusion, there is a difference in the phase coupling of magnetic flux between the arrangement of magnets with the same poles and the arrangement of magnets with different poles.
Example 3
As shown in Figure 10, there is a "Plasma Curtain Preparation Drawing", and the thickness of the magnet used in the experiment is 5 mm, an inner diameter of 50 mm, and an outer diameter of 100 mm. And there is an acrylic structure for placing the carbon rod 200 in the center of the magnet, there is a carbon rod 200 in the middle, the thickness of the carbon rod 200 is 5 mm, the length of the carbon rod 200 is 100 mm.
As shown in Figure 11, if you look at the contents of the "Plasma Curtain Actual Photo", it is a carbon rod 200, a cylindrical copper tube 300, a transformer 400, a cylindrical magnet 100, and a flyback transformer that is a high voltage generator as preparations, A plasma curtain 68 that rotates violently inside the cylindrical copper tube 300 can be seen, and the polarity of the magnet is N+S.
Example 4
As shown in FIG. 12 , the plasma curtain has been generated in only one direction until now, which is a method of generating a plasma curtain in both directions.
The reason for doing this is to reliably remove the target contamination source while creating two curtain layers of plasma.
Example 5
As shown in FIG. 13 , a cylindrical copper tube 300 was formed in the center of the magnet, and the insulating material 220 was arranged inside and outside the cylindrical copper tube 300 .
The reason for disposing a high-temperature insulating material (etc.) inside and outside the cylindrical copper tube 300 is to effectively block heat transfer to the magnet when plasma is generated.
As shown in FIG. 14 , it can be seen that the fixed structure 210 is composed of several carbon rods 200 .
This is a measure against the reduction of magnetic flux that may occur when using the electromagnet 100 of a very large size.
In the case of a general magnet, the size is limited, so plasma curtain generation is very limited. However, in the case of an electromagnet, there is no special restriction on the size. The advantage is that it can be applied to a wide variety of fields.
As shown in FIG. 15, this is a real photograph, using the method of phase coupling of magnetic flux, with the poles of the magnet arranged as 'N+S', and as shown in (73), it is possible to see the generation of a plasma curtain of bright light while rotating fiercely. have.
And, looking at (74) shown in FIG. 16, the poles of the magnet are arranged as 'S+S' using the method of phase coupling of magnetic flux, and as shown in (73) of FIG. 15, the plasma curtain 75 of bright light ) can be seen.
However, as shown in FIG. 17 , a high voltage was applied to the “magnet 100 and the carbon rod 200” in the state in which the cylindrical copper tube 300 was inserted, unlike the embodiments described above.
With this configuration, the plasma generation phenomenon does not occur inside the cylindrical copper tube 300, but the plasma generation phenomenon between the magnet and the cylindrical copper tube 300 and the plasma arc phenomenon at the inner edge of the copper tube.
As shown in FIG. 18, an iron core is placed in the center of a magnet and a cylindrical copper tube 300, and a high-temperature insulation material is formed outside the iron core 78 to draw the magnetic flux to the center of the system.
As shown in FIG. 19, when the actual magnetic field is measured using a Gauss meter after configuring it with one magnet, it is 6 Gauss (79),
As shown in FIG. 20, when two magnets are configured with different poles, it is 33 Gauss (80).
In addition, as shown in FIG. 21, the result of configuring two magnets with the same poles is 37 Gauss (81).
Looking at the comparison with Example 1 described above, first, when one magnet is configured, the gauss is 6, and the gauss of the magnets composed of the other two magnets is 33 between different poles and 37 between different poles. As a result, by utilizing the phase coupling of magnetic flux, it is possible to confirm a very clear increase in magnetic flux when two magnets are used rather than when it is composed of one magnet.
As shown in Fig. 22 (Example 1), as a 3D model by configuring the poles (N + S) of the magnetic field to attract each other,
Without inducing a high voltage directly to the cylindrical magnet 100, a cylindrical copper tube 300 is placed inside the magnet, and a carbon rod 200 is fixed in the center of the cylindrical copper tube 300 to apply a high voltage to the cylindrical copper tube 300 and the carbon rod 200. was authorized to
With this configuration, the magnet is merely a tool for emitting magnetic force, and only the cylindrical copper tube 300 and the carbon rod 200 configured in the magnet are the main agents of plasma generation.
As a result, the magnet has no direct stress due to high voltage, and it is possible to secure a basis for releasing magnetic force for a long time.
In addition, the carbon rod 200 may be replaced with other non-ferrous metals, such as a tungsten rod (strong to withstand heat and high in electrical conductivity). In particular, the insulating structure is bundled into the overall shape of the cylindrical magnet 100, the cylindrical copper tube 300, and the carbon rod 200 to complete one system, and at the same time blocks the heat transferred from the cylindrical copper tube 300 to the magnet when plasma is generated. It is possible to obtain the effect of insulation that plays a role.
For reference, although the carbon rod 200 fixing structure in FIG. 22 and the representative diagram is graphically large, the size does not have a large meaning as it can be adjusted according to the situation, and only the carbon rod 200 is attached to the magnet and the cylindrical copper tube 300 . You just need to keep the result that settles in the middle.

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우리는 우리가 생활하는 공간에서 누구나 깨끗한 공기를 누릴 권리를 가지고 있으며, 그 깨끗함을 우리들의 미래 세대에 물려주어야 할 의무와 소명이 있고, 깨끗한 환경과 대기는 매우 소중한 유산임에 틀림이 없으나 불행하게도 현실은 그렇지 못하다.We all have the right to enjoy clean air in the space we live in, and we have a duty and call to pass on that cleanness to our future generations. The reality is not so.

봄과 겨울이 되면 매년 겪는 미세먼지, 그리고 공장이나 소각장의 주위에서 매일 발생 되는 매연 등을 통하여 확산하는 각종 대기 중의 오염원들은 많은 사람에게 있어서 일상적으로 오염원과 악취에 시달리는 상황으로 내몰고 있으며, 이는 매우 심각한 사회문제로 대두된 지 오래다. 현재 각각의 지자체에서 이러한 문제에 대하여 해결하려는 노력이 이어져 오고 있으나. 현재까지 뚜렷한 대책을 내놓지 못하고 있는 것 또한 사실이다. 각종 소각장 설치나 공장 등은 국민으로부터 질책과 저항의 대상이 되고 있고, 소각장 시설, 공장 등을 유치하려는 지자체들과 유치반대를 외치는 시민들 간의 끝없는 대치가 연속되는 결과를 낳고 있다. 그렇다고 하루에도 수없이 쏟아지는 각종 쓰레기나 폐기물들이 쌓이는 것을 강 건너 불구경하듯이 볼 수많은 없는 문제인 것이다.In spring and winter, various pollutants in the air that spread through fine dust every year and soot generated every day around factories and incinerators are driving many people into a situation where they suffer from pollutants and odors on a daily basis, which is very serious. It has long been a social issue. Efforts are being made to solve these problems in each local government. It is also true that no clear measures have been taken so far. The installation of various incinerators and factories are subject to rebuke and resistance from the public, resulting in a series of endless confrontations between local governments who want to attract incinerator facilities and factories and citizens who are protesting against the establishment of incinerators. However, it is a problem that cannot be seen as if it is disrespectful to see the piles of various kinds of garbage or waste that are poured out every day as if it were disrespectful across the river.

위의 선행기술에서 보았듯이 자동차의 매연, 소각로에서 발생 되는 미세먼지 등 각종 유해물질에 대한 보완책의 하나로 플라즈마를 활용하여 그 개선의 방법을 찾으려는 노력 또한 이루어지고 있다.As seen in the prior art above, efforts are being made to find a way to improve the use of plasma as one of the supplementary measures for various harmful substances such as automobile exhaust and fine dust generated from incinerators.

그러나 현재까지 플라즈마를 이용하여 오염원 또는 매연에 대한 대책들은 위의 선행기술에서 보았듯이 전기를 띠고 있는 기체 속 미립자를 강한 전기장으로 빨아들이는 장치인 전기 집긴기를 이용하거나, 플라즈마 버너, 플라즈마 토치를 이용하여 대기 중으로 확산하는 오염원들을 태우거나, 포집하는 데 집중하고 있다.However, until now, countermeasures against pollutants or soot using plasma have been made using an electric collector, a device that sucks particles in an electrically charged gas with a strong electric field, as seen in the prior art, or using a plasma burner or a plasma torch. Therefore, the focus is on burning or capturing pollutants that spread into the atmosphere.

그러나 이는 오염원 포집의 범위가 작고 연료를 사용하는 시스템으로 등으로 구성되어 있다. 플라즈마 버너, 플라즈마 토치의 오염원 제거 방법에서의 플라즈마는 점화 또는 연속적인 연소 목적에 국한 시키고 있다는 것이다. 이렇게 특정 연료나 가스를 활용하여 오염원들을 제거한다는 것 자체가 2, 3차 오염원 발생 원인이 되고 있으며, 다량의 에너지 소비 등의 결과를 낳고 있다는 점 또한 간과해서는 안 된다.However, it is composed of a system that uses fuel with a small scope of pollutant collection. Plasma in the plasma burner and plasma torch removal method is limited to the purpose of ignition or continuous combustion. It should not be overlooked that the removal of pollutants by using a specific fuel or gas itself is a cause of secondary and tertiary pollutants, resulting in a large amount of energy consumption.

그러나 본 발명은 일반적인 대기압 상태에서 오직 고전압과 고(高)자기장을 이용할 뿐, 기타 연료 등을 사용하지 않는다는 데 있어서 친환경적일 뿐만 아니라 친 미래적인 장점이 있다. 특히 위의 "대표도" 에서도 보았듯이 자석을 활용한 플라즈마 발생구조물 구조 또한 매우 단순하므로 고장이 발생할 확률 또한 매우 낮고, 고장 시 대체품으로의 대체 또한 쉽고 간단하다. 그렇기에 본 발명의 산업상 이용 범위는 매우 넓고 가능성은 매우 크다 할 것이다.However, the present invention has the advantage of being eco-friendly as well as future-proof in that only high voltage and high magnetic field are used in a general atmospheric pressure state, and other fuels are not used. In particular, as seen in the "representative diagram" above, the structure of the plasma generating structure using magnets is also very simple, so the probability of a failure is also very low, and replacement with an alternative product is also easy and simple in case of failure. Therefore, the industrial application range of the present invention is very wide and the possibility is very large.

더욱 중요한 것은 국민에게 있어서 소각시설이나 공장 등이 오염원 배출의 주범이라는 인식을 획기적으로 바꿀 수 있어서 지자체와 주민들이 서로 상생할 수 있는 여건이 조성된다고 할 것이며 실질적인 측면에서도 시민들에게 깨끗한 대기 환경을 제공할 수 있다는 데 있어서 크게 이바지할 할 것으로 기대된다.More importantly, it can dramatically change the public's perception that incineration facilities and factories are the main culprits in the emission of pollutants, thereby creating conditions for local governments and residents to coexist with each other. It is expected to make a significant contribution to the

100: 원통형 자석
200: 탄소봉
300: 원통형 동관
100: cylindrical magnet
200: carbon rod
300: cylindrical copper tube

Claims

Cylindrical magnet 100 to generate a magnetic force to maintain the plasma in a certain space;
a carbon rod 200 to which a high voltage is applied and including a structure for locating in the center of the cylindrical copper tube 300 installed inside the cylindrical magnet 100; and
Cylindrical copper tube ( 300); including,
A high voltage is applied to each of the cylindrical copper tube 300 and the carbon rod 200 to generate continuous plasma,
Between the cylindrical copper tube 300 and the cylindrical magnet 100, the magnet and the copper tube are fixed using a fixing structure including an insulating material 220, and heat transfer from the cylindrical copper tube 300 to the magnet is blocked. Plasma curtain generator under atmospheric pressure using high voltage and magnetic force.

The method according to claim 1,
The cylindrical copper tube 300 is a plasma curtain under atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that a non-ferrous heat insulating material 220 is installed in the inner central part as a means of blocking heat transfer generated in the cylindrical magnet 100 due to plasma generation. generating device.

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The method according to claim 1,
Atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that an iron core is placed in the center of the cylindrical copper tube 300 and a ceramic insulating material is formed outside the iron core 78 to draw the magnetic flux to the center of the cylindrical copper tube 300 . Plasma curtain generator in the state.

5. The method according to claim 4,
It is a form of phase conjugation of magnetic flux overlapping magnetic flux and magnetic flux by spacing between the cylindrical magnet and magnet, characterized in that it comprises a form of binding the poles of the magnet with N + N or a form of tying with N + S Plasma curtain generator under atmospheric pressure using high voltage and magnetic force.

The method according to claim 1,
For the application of one pole of the high voltage, the carbon rod 200 is a plasma curtain generator in atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that a tungsten rod that does not interfere with the flow of electrons and is strong against heat is used.

The method according to claim 1,
The cylindrical magnet is a plasma curtain generator under atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that the permanent magnet or electromagnet is stronger than the rubber magnet.

The method according to claim 1,
The magnet is a plasma curtain generating device in atmospheric pressure using a high voltage and magnetic force, characterized in that by using a plurality of N + N type magnets or a plurality of N + S type magnets to increase the plasma generation density.

The method according to claim 1,
Plasma curtain generating apparatus at atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that it includes DC plasma or AC plasma as the type of plasma generation.

8. The method of claim 7,
Plasma curtain generating device under atmospheric pressure using high voltage and magnetic force, characterized in that when the electromagnet has an inner diameter of 1 m or more, a plurality of carbon rods 200 are configured to prevent plasma generation.

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