KR102455730B1 - 열구배 완화 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

열구배 완화 플라즈마 발생 장치 Download PDF

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KR102455730B1
KR102455730B1 KR1020200050033A KR20200050033A KR102455730B1 KR 102455730 B1 KR102455730 B1 KR 102455730B1 KR 1020200050033 A KR1020200050033 A KR 1020200050033A KR 20200050033 A KR20200050033 A KR 20200050033A KR 102455730 B1 KR102455730 B1 KR 102455730B1
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Abstract

본 발명에 따른 열구배 완화 플라즈마 발생 장치는 전압 및 전류가 인가되어 전력이 발생하는 제1 전극과, 접지(ground)로 작용하도록 0V의 전위를 가지는 제2 전극 사이에 유전체층이 배치되어 격벽 방전의 형식으로 플라즈마를 발생한다. 한편, 발생한 플라즈마는 동일 평면(co-plane) 상에서 일측으로 교호 배치되는 제1 전극과 제2 전극을 통하여 사용자는 전력을 조절하여 다양한 조건 하에서 다양한 위치 및 크기를 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 플라즈마 발생시 발생되는 온도 구배에 대한 저감 및 활성종 조절이 가능한 이점이 있다.

Description

열구배 완화 플라즈마 발생 장치{PLASMA GENERATION APPARATUS FOR REDUCING THERMAL GRADIENT}
본 발명은 열구배 완화 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 간 방전을 통해 플라즈마를 발생시키는 열구배 완화 장치에 관한 것이다.
플라즈마(Plasma)란, 기체에 에너지를 가해주어 이온화된 기체 원자 또는 분자와 비결합 상태의 자유전자가 독립적으로 존재하는 상태를 의미한다. 플라즈마 상태는 고체상, 액체상, 기체상과는 구별되는 물질의 제4 상태로 명명되고 있으며, 드라이 에칭(dry etching), CVD(chemical vapor deposition), 플라즈마 중합, 표면개질, 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 용접/절단, 플라즈마 소결 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히, 플라즈마는 공장의 배기가스 중 NOx, SOx를 제거하거나 활성종을 발생시켜 대기 정화 또는 대상물 살균에 활용되고 있다.
한편, 플라즈마를 발생시키기 위하여 다양한 전극을 포함한 배치관계가 고안되어 사용되고 있다. 플라즈마 물질을 발생시키기 위한 장치로서 전압 및 전류가 인가되는 인가전극과, 0V의 전위를 가지는 접지전극이 형성되고, 인가전극과 접지전극 사이에는 유전체를 배치하여 유전체 격벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge)을 일으켜 플라즈마를 발생시키는 소스가 산업계에서 빈번하게 사용되고 있다.
KR 10-1933258 B1
본 발명의 목적은, 플라즈마 발생 시 국부적 열 집중에 의한 열구배를 완화하도록 하여 가열에 의한 장치의 손상을 방지할 수 있는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 하나의 전원으로 다른 특성을 갖는 다양한 크키와 위치에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 열구배 완화 플라즈마 발생 장치는,
적어도 일부가 동일 평면(co-plane) 상에서 인접하여 배치되는 복수의 제1 전극과 제2 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 형성되는 유전체층;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 이상을 적어도 일부 감싸도록 형성되는 보호층;
적어도 일측에 형성되는 열구배 저감부; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나의 일측에 연결되는 전력 공급부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 적어도 일부는 평면상에서 교호(alternative)적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 열구배 저감부는 열선 히터 또는 히트 싱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전력 공급부는 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)는 상기 보호층의 적어도 일측에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)는 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐패시터(capacitor)는 10 kΩ 내지 10 MΩ 범위의 저항값(resistance)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 레시스터(resister)는 10 pF ~ 10 nF 범위의 전기용량(capacitance)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전력 공급부는 상기 플라즈마 발생 장치의 내부에 매립되거나 외부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마로 발생되는 활성종은 오존(O3) 및 산화 질소(NO)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 플라즈마 발생을 위하여 상기 전력 공급부터 전압 및 전류가 인가되고,
상기 제2 전극은 접지(ground)로서 작용하도록 0V의 전위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 열구배 저감부는 상기 플라즈마 발생 장치의 내부에 매립되거나 외부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성되고, 상기 제2 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성되고, 상기 제2 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 열구배 완화 플라즈마 발생 장치를 사용함으로써, 플라즈마 발생 시 국부적 열 집중에 의한 열구배를 완화하도록 하여 가열에 의한 장치의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열구배 완화 플라즈마 발생 장치는 하나의 전원으로 다른 특성을 갖는 다양한 크키와 위치에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 적어도 하나의 제1 전극(10), 적어도 하나의 제2 전극(20), 전원을 공급하는 전력원(S) 및 일측에 형성되는 열선 히터(100)를 포함할 수 있다. 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)으로 사용되는 소재로는 전기 전도성이 우수한 금속의 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 은(Ag), 은-백금 합금(AgPt), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 금속원소를 가지는 재료가 사용될 수 있다. 이와 같은 원소로 구성된 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 전압 및 전류 인가시 저항에 의하여 발생하는 열을 최소화할 수 있으며, 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 서로 다른 전압을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 전압차가 발생하지 않는다면 제1 전극(10)과 제2 전극(20)의 어느 일측으로 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 전력원(본 명세서 상에서는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이를 연결하고 있는 전원에 대하여, 그것이 전압원이든 전류원이든 구분하지 않도록 '전력원(S)'이라 지칭한다)이 연결되어 있고, 전력원(S)에서 공급하는 전압만큼의 전위차가 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 발생할 수 있다. 이 때, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 발생하는 전위차는 전력원(S)이 교류 전원(AC Power)인 경우에는 시간에 따른 정현파의 형태로 나타날 수 있고, 직류 전원(DC Power)인 경우에는 일정한 전압의 형태로 나타날 수 있다. 다만, 직류 전원(DC Power)은 복수개의 저항체와 축전기와 연결되어 사용할 수 있다. 또한, 제1 전극(10)은 플라즈마 발생을 위하여 전력원(S)으로부터 전압 및 전류가 인가되고, 제2 전극(20)은 접지(ground; GND)로서 작용하도록 0V의 전위를 가질 수도 있다. 따라서, 전류는 제1 전극(10)으로부터 제2 전극(20)으로 흐르고자 하는 성질을 가진다. 이러한 전력원(S)은 플라즈마 장치 내에 매립(embedded) 되거나 외부에 배치되는 구조로 형성될 수 있다.
또, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에는, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이의 격벽(barrier)을 형성하여 격벽 방전(barrier discharge)을 발생시킬 수 있도록 유전체층(30)이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 전극(10)에 전력이 인가되면 전류는 전위가 높은 제1 전극(10)으로부터 전위가 낮은 제2 전극(20)으로 흐르려는 성질을 가지며, 유전체층(30)에 의하여 제1 전극(10)에 전하가 축적되어 있다. 즉, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이는 유전체층(30)에 의하여 개방(open)된 것처럼 동작하게 되는데, 강한 에너지를 전극(10, 20) 사이에 걸어주게 되면 순간적으로 방전이 일어나면서 전하 이동에 따른 에너지 축적과 방출이 발생한다. 이를 유전체 격벽 방전(dielectric barrier discharge; DBD)라고 지칭하며, 유전체 격벽 방전 현상에 따라 축적된 에너지는 주변 물질을 플라즈마(P) 상태로 상변화 시키고 활성종을 생성한다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 적어도 하나의 제1 전극(10), 적어도 하나의 제2 전극(20), 전원을 공급하는 전력원(S) 및 일측에 형성되는 열선 히터(100)를 포함할 수 있다.
제1 전극(10)은 복수개의 가지로 분지되어 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 적어도 하나의 제1 전극을 가질 수 있는데, 도시된 도 1에 따르면 예시적으로 1개의 제1 전극을 가질 수 있고 각각의 제1 전극(10)은 5개의 가지(11, 12, 13, 14, 15)를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 전극에는 전력이 인가되므로 이를 인가전극으로 지칭하자면, 상기 인가전극은 5개의 가지(11a, 12a, 13a 포함)를 가질 수 있다. 다만, 반드시 전력원(S)에 의해 전력이 인가되는 전극이 항상 5개의 가지를 가져야 하는 것은 아니며, 사용자가 필요한 플라즈마의 형태 또는 부피 등을 구현하기 위하여 적절한 개수 및 사양을 가지도록 차용될 수 있다. 또한, 모든 인가전극이 동일한 수의 가지를 가지지 않아도 무방하다. 도 2 및 도 3에서는 5개의 전극 중 3개만 표시하였다.
마찬가지로, 제2 전극(20) 또한 복수개의 가지로 분지되어 형성될 수 있다. 이 때, 제2 전극(20)의 복수개의 가지의 수는 사용자의 필요에 따라 선택적으로 차용되어 사용될 수 있는 것이나, 바람직하게는 제1 전극(10)에서 분지되어 형성된 가지의 수와 대응되는 수를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극(10)에서 5개의 가지(11, 12, 13, 14, 15)를 가지는 경우, 제2 전극(20) 또한 5개의 가지(21, 22, 23, 24, 25)를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 각각 매우 얇은 두께의 가지를 가지도록 형성될 수 있으므로 도면 상에서는 유전체층(30)에 포함되는 것처럼 보여질 수 있다. 이는 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 사이에 두고 유전체층(30)이 그 사이를 메우도록 형성될 수 있는 것이기도 하지만 반드시 그러하여야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 전극(10)의 복수의 가지(11, 12, 13, 14, 15)가 기 형성된 유전체층(30)의 일면에 접하도록 형성될 수 있고, 제2 전극(20)의 복수의 가지(21, 22, 23, 24, 25)는 기 형성된 유전체층(30)의 일면과 대향되는 타면에 접하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 전극(10)의 복수의 가지(11, 12, 13, 14, 15) 및 제2 전극(20)의 복수의 가지(21, 22, 23, 24, 25)는 일측으로 동일 평면(co-plane) 상에 배치되도록 구성될 수 있다. 또, 제1 전극(10)의 복수의 가지는 동일 평면(co-plane) 상에 형성될 수 있고, 제2 전극(20)의 복수의 가지는 동일 평면(co-plane) 상에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 전력이 인가될 수 있는 제1 전극(10)의 복수의 가지(11a, 12a, 13a 포함)는 동일 평면(co-plane) 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 전극(20)의 접지전극 가지(21a, 22a, 23a 포함) 또한 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 이는 또 다른 추가 전극의 복수의 가지(도 4 내지 도 8: 31a, 32a, 33a)에서도 동일하게 적용될 수 있다.
이에 대하여 예를 들어 설명하면, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 장치는 인가전극의 복수의 가지(11a, 12a, 13a) 및 접지전극의 복수의 가지(21a, 22a, 23a)는 일측으로 동일 평면(co-plane) 상에 배치되도록 구성될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 플라즈마 장치는 복수의 제1 전극 다발(E), 제2 전극 다발(E1) 및 제3 전극 다발(E2)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 전극 다발(E)은 인가전극 가지(11a)와 접지전극 가지(21a), 제2 전극 다발(E1)은 인가전극 가지(12a)와 접지전극 가지(22a), 및 제3 전극 다발(E3)은 인가전극 가지(13a)와 접지전극 가지(23a)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극 다발(E)의 인가전극 가지(11a), 제2 전극 다발(E1)의 인가전극 가지(12a) 및 제3 전극 다발(E2)의 인가전극 가지(13a)는 하나의 전력원(S)를 통하여 동일한 캐패시터(C) 및 레시스터(R)와 직렬로 연결될 수 있다. 또, 제1 전극 다발(E)의 접지전극 가지(21a), 제2 전극 다발(E1)의 접지전극 가지(22a) 및 제3 전극 다발(E2)의 접지전극 가지(23a)는 접지(ground; GND)로서 작용하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 캐패시터(C) 및 레시스터(R)는 세라믹 소재의 기판 상에 전극과 함께 형성되거나 보호층(40)에 형성될 수 있다.
이 때, 본 발명에 따르면, 예를 들어 DC 펄스 및 구형파(square wave) 운전 시에 대략 10 kΩ내지 10 MΩ의 저항값을 갖는 레시스터(resister) 및 10 pF 내지 10 nF의 정전용량(capacitance)를 갖는 캐패시터(capacitor)로 구성될 수 있다. 또, angular frequency인 ω>>1/RC 또는 single period or pulse width>>RC를 만족되도록 구성될 수 있다.
또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극 다발(E)의 인가전극 가지(11a) 및 제3 전극 다발(E2)의 인가전극 가지(13a)가 동일한 캐패시터(C1) 및 레시스터(R1)에 직렬로 연결될 수 있고, 제2 전극 다발(E1)의 인가전극 가지(12a)는 별도의 다른 캐패시터(C2) 및 레시스터(R2)와 직렬로 연결될 수 있다. 또, 제1 전극 다발(E)의 접지전극 가지(21a), 제2 전극 다발(E1)의 접지전극 가지(22a) 및 제3 전극 다발(E2)의 접지전극 가지(23a)는 접지(ground; GND)로서 작용하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 캐패시터(C) 및 레시스터(R)는 세라막 기판 상에 전극과 함께 형성되거나 보호층(40)에 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 제1 전극(10)의 인가전극으로 복수의 가지(11a, 12a, 13a) 및 제2 전극(20)의 접지전극으로 복수의 가지(21a, 22a, 23a)를 일측 방향으로 동일 평면(co-plane) 상에 배치되도록 구성하는 한편, 필요에 따라서 동일 또는 서로 다른 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)를 해당 전극에 직렬로 각각 연결하여 하나의 전력원(S)으로 다양한 특성을 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다.
나아가, 본 발명은 상기와 같은 구조를 통하여 플라즈마가 발생되는 위치 및 크기를 조절하여 발생시킬 수 있으며 이에 대해서는 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
한편, 본 발명은 가열수단으로 열선 히터(100)를 추가로 포함할 수 있다. 열선 히터(100)는 플라즈마 발생을 위하여 가열부로써 열(heat)을 제공할 수 있다. 열선 히터(100)는 플라즈마 장치의 일측에 매립(embedded)되거나 외부에 결합되는 형태로 형성되어 가열시키는 구조일 수 있다. 열선 히터(100)는 열전자 방출을 통한 플라즈마 발생을 유도할 수 있으며 온도 환경에 따라서 실시간 모니터링 되어 제어부(미도시)로부터 제어될 수 있다. 즉, 열선 히터(100)는 장치 내에서 열구배 기능을 제공하는 역할을 수행하며, 플라즈마 장치 내에서 전극 등 일정 부위에 국부적으로 열이 집중되지 않도록 열을 분산시킬 수 있도록 할 수 있다.
따라서, 플라즈마 장치 내의 온도 환경에 따라 열선 히터(100)를 이용하여 가열온도 등을 조절함으로써, 급격한 열 변화 및 불균일한 가열 (non-uniform heating) 등의 열 충격 (thermal shock)으로부터 전극 등의 손상될 수 있는 것을 방지할 수 있다. 이러한 열선 히터(100)를 포함하는 열구배 수단의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 히트 싱크(heat sink)를 포함할 수 있다.
한편, 경우에 따라서는 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)이 유전체층(30)에 표면 일부가 둘러 쌓여져 외부 환경으로부터 보호받을 수 있으나, 이러한 전극들이 유전체층(30)의 외면에 형성되는 경우에는 전극이 대기 중으로 노출될 수 있다. 노출된 전극은 기계적 마모 또는 화학적 부식 등에 손상될 우려가 있으며, 전극이 손상되는 경우 플라즈마 발생 장치가 플라즈마(P)를 생성하지 못하거나 생성된 플라즈마(P)가 사용자가 의도하지 않은 사양을 가질 가능성이 높아진다. 또한, 전극의 잦은 교체는 플라즈마 발생 장치의 유지비용을 높이는 문제가 있으며, 따라서 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)의 마모, 부식 등을 최소화시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 제1 전극(10) 및 제2 전극을 각각 감싸도록 보호층을 형성할 수 있다. 보호층(40)은 유전체층(30)의 일면과 타면에 각각 형성될 수 있으며, 반드시 층의 일면을 모두 커버해야 하는 것은 아니고 제1 전극(10)과 제2 전극(20)이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위한 정도로 형성될 수 있으면 어떠한 형태로 형성되더라도 무방하다. 한편, 보호층(40) 은 내식성의 세라믹 소재로 형성될 수 있다. 세라믹 소재는 고온에서 가공시 기계적인 강도가 높을 뿐만 아니라, 외부로부터의 화학적 반응 또한 효과적으로 차단할 수 있으므로, 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 외부 환경으로부터 효율적으로 보호할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 보호하는 각각의 보호층(40)의 두께를 조절함으로써, 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20)에 가까운 표면 방향으로 플라즈마(P)가 생성 및 방출될 때 더욱 신속하게 방출될 수 있도록 할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하되 전술한 실시예와 다른 부분만 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 장치는 인가전극의 복수의 가지(11a, 12a, 13a), 접지전극의 복수의 가지(21a, 22a, 23a) 및 전극의 복수의 가지(31a, 32a, 33a)가 일측으로 동일 평면(co-plane) 상에 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 전술한 실시예와 달리 복수의 가지(31a, 32a, 33a)를 포함하는 전극의 가지가 추가로 포함될 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 장치는, 복수의 제1 전극 다발(E), 제2 전극 다발(E1) 및 제3 전극 다발(E2)를 포함하고, 각각은 복수의 전극 가지(31a, 32a, 33a)를 각각 추가로 포함할 수 있다. 즉, 제1 전극 다발(E)은 인가전극 가지(11a), 접지전극 가지(21a)와 추가전극 가지(31a)를 포함할 수 있고, 제2 전극 다발(E1)은 인가전극 가지(12a), 접지전극 가지(22a)와 추가전극 가지(32a)를 포함할 수 있으며, 제3 전극 다발(E2)은 인가전극 가지(13a), 접지전극 가지(23a)와 추가전극 가지(33a)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 제시하는 도면에는 제1 전극 다발(E), 제2 전극 다발(E1) 및 제3 전극 다발(E2)만 개시되어 있지만 제1 전극 다발(E), 제2 전극 다발(E1) 및 제3 전극 다발(E2)는 각각 복수 개 구비될 수 있고, 각각의 전극 다발은 복수의 전극 가지들을 각각 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 플라즈마 장치는, 복수의 전극 다발 내의 전극 가지를 선택적으로 배치하여, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마가 발생되는 위치를 조절할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 사이의 간격이 다른 제1 전극 다발(E)과 제2 전극 다발(E1)을 연결하여 같은 전위차 운전으로 운전 목적에 따라서 서로 다른 플라즈마를 동일 평면(co-plane) 상에 형성시킬 수 있다. 물론, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제2 전극 다발(E1)과 제3 전극 다발(E2)도 동일 평면(co-plane) 상에 연결될 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 고전압의 DC 전원을 추가로 구성하여 제1 전극 다발(E)의 전체 영역에 표면 플라즈마를 형성시키거나, 추가로 전력원(S)을 형성시켜 서로 다른 성질의 플라즈마를 넓은 영역에 걸쳐 형성시키도록 구성할 수도 있다. 더불어, 본 발명에 따른 플라즈마 장치는, 전술한 바와 같이, 동일 평면 상에 배치되는 복수의 전극 및 전극의 가지에 의한 표면 플라즈마의 다양한 위치와 크기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 전극 다발 구조를 적용하여 플라즈마의 크기, 위치 등을 조절하여 선별적으로 오존(O3), 일산화질소(NO) 등의 활성종 농도 등의 조절이 가능할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 전극
11, 12, 13, 14, 15: 제1 전극 가지
11a, 12a, 13a: 제1 인가전극 가지
20: 제2 전극
21, 22, 23, 24, 25: 제2 전극 가지
21a, 22a, 23a: 제1 접지전극 가지
30: 유전체층
40: 보호층
100: 열선 히터
S: 전력원
GND: 접지(ground)

Claims (14)

  1. 적어도 일부가 동일 평면(co-plane) 상에서 인접하여 배치되는 복수의 제1전극과 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이를 메우도록 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 표면 일부를 둘러 싸는 유전체층;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 이상을 적어도 일부 감싸도록 상기 유전체층의 일면 또는 타면에 형성되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하는 보호층;
    적어도 일측에 형성되고 열을 재공하여 열전자 방출을 통한 플라즈마 발생을 유도하고 열을 분산시키는 열선히터로 포함되는 열구배 저감부; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나의 일측에 연결되는 전력 공급부;를 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극의 적어도 일부는 평면상에서 교호(alternative)적으로 배치되며,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 복수의 가지로 분지되어 동일 평면(co-plane) 상에 형성되며,
    상기 복수의 전극 가지가 포함되는 복수의 전극 다발;을 더 포함하여 상기 전극 가지를 선택적으로 배치하여 플라즈마 발생 위치를 조절하는, 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)를 포함하는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)는 상기 보호층의 적어도 일측에 형성되는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 캐패시터(capacitor) 및 레시스터(resister)는 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에 직렬로 연결되는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 레시스터(resister)는 10 pF ~ 10 nF 범위의 저항값(resistance)을 포함하는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 캐패시터(capacitor)는 10 kΩ ~ 10 mΩ 범위의 전기용량(capacitance)을 포함하는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 상기 플라즈마 발생 장치의 내부에 매립되거나 외부에 형성되는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마로 발생되는 활성종은 오존(O3) 및 산화 질소(NO)를 포함하는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 플라즈마 발생을 위하여 상기 전력 공급부터 전압 및 전류가 인가되고,
    상기 제2 전극은 접지(ground)로서 작용하도록 0V의 전위를 가지는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 열구배 저감부는 상기 플라즈마 발생 장치의 내부에 매립되거나 외부에 형성되는 열구배 완화 플라즈마 발생 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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