KR20020023779A - 프라즈마(Plasma) 발생장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프라즈마를 이용한 것으로 경유자동차의 매연저감 및 제거용 등으로 사용하기 위한 것이다.

산업혁명 이후 현대 사회의 가장 큰 문제점으로 부각되는 것 중에 하나가 환경문제이며 산업이 발달함에 따라 인간이 원하는 생활환경은 적극적인 관심을 가지고 접근되어야한다. 개인의 이기보다는 사회 전체를 생각하는 원숙한 생각의 전환이 필요한 때라고 여겨진다.

환경문제에서 가장 크게 대두되는 것 중에 하나는 서울 스모그의 원인인 미세입자에 의한 환경오염이며 오염원으로 손꼽히는 것이 경유자동차이다.

현재 경유자동차 매연제거용으로 사용되는 하니컴(honeycomb) 형태의 다공성 세라믹 필터는 압출 형태로 필터를 제조하여 한 쪽 입구를 플러깅(plugging)공정을 통하여 메우고 그 다공성 벽체를 통하여 배기가스를 통과시킴으로서 필터링(filtering) 효과를 노리는 방법을 채택하는 등 여러 방법으로 경유자동차 매연저감 및 제거용으로 상용화하기 위하여 고온 안정성, 배압특성, 내구성 등의 문제를 해결해 가고 있으며 이에 하나의 방법으로 사용되어 질것으로 본다.

본 발명은 바(bar)형태 안에 전극을 넣을 수 있는 구조로 제작하고, 세라믹 구조물에 플러스(+) 전기와 마이너스(-)전기를 하나건너 하나씩 전극 판을 넣을 수 있는 구조로 전기를 가하면 그 사이에 가스와 검댕이가 통과하면서 전하 이동에 의한 분극 현상으로 프라즈마가 발생하게 되는데 이 현상으로 폐가스와 반응하고, 검댕이의 분해로 인입된 배기가스가 깨끗한 상태로 반응하여 밖으로 배출되는 환경정화 장치이다.

그 외에 이를 응용하여 각 산업 공정의 집진장치후 폐가스 처리장치, 기타 휘발성유기화합물 처리장치(VOC), 실내공기 정화장치, 폐수의 오존 발생장치 등의 여러 모양으로 환경정화처리에 가능하다.

Description

프라즈마(Plasma) 발생장치의 제조방법{the manufacturing method of the plasma occurrence unit.}

본 발명은 기체나 액체, 즉 유체 중의 분진 내지 입자상 물질, 가스를 제거, 저감 그리고 분리시키는 용도로 세라믹을 이용한 유전체나, 절연체를 사각형태의 바(bar) 형상의 가운데 전극을 넣고, 바(bar)안에 그 사이를 띠우고 그 사이로 흐름이 있게 한다. 띠울 때 지지막을 형성하여 안정성 있게 제조하고 이것들을 일정한 형태의 반복형상으로 만들어 조립 하는데 있어 사이는 구조물과의 사이를 띠울 수 있게 돌출부분을 만들어. 하나건너 하나씩 플러스(+)전기를 가하고 플러스(+) 전기를 가한 다음 바에 마이너스(-) 전기를 가하여 전극사이에 흐르는 가스와 입자상물질에 의한 전하 이동으로 프라즈마가 발생하는 장치의 제조에 의해 깨끗한 공기를 얻을 수 있도록 하여 도시 대기오염 정화 및 환경기술발전에 일익을 담당하고자 한다.

필터의 용도를 나누어 보면 크게 고정원과 이동원으로 나눌 수 있으며 고정원의 용도로는 소각로, 석탄 화력 발전소, 석탄 가스화 복합 발전 등이 있고 이동원은 경유 자동차의 매연 제거용 필터 등이 있다. 일반적으로 고정원에서 분진 등을 포집하는 데에는 여과포나 전기 집진 장치를 사용하여 왔는데 이중 전기 집진장치는 시설비가 많이 들고 여과포는 주로 고분자계로 만들어져 그 사용 온도가 250 ℃를 넘을 경우 사용할 수가 없어 반드시 냉각 장치를 설치하여야만 한다.

또한, 이동원의 경우 그 설치 공간 및 에너지원의 부족으로 말미암아 필터의 적용이 기술적으로 고정원에 비해 훨씬 어렵고, 그 배기가스가 고온이기 때문에 본격적인 실용화가 어려운 상태이다.

이에 비해 세라믹 구조물을 이용한 프라즈마 장치는 입자상물질 및 배기가스처리에 우수하고 각 산업에서 냉각 장치 등을 설치할 필요가 없어 설치비가 적어지기 때문에 중 ·소형의 배기가스 정화 장치에 적합하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 개선하기 위한 것으로 압출 성형 법으로 제조하고, Al₂O₃96%을 주원료로 간운데 전극을 넣을 수 있는 유전체(절연체)를 만들어 양쪽 전극에 전원을 가하면 전극과 전극 사이에서 흐르는 배기가스와 입자상물질에 의해 전하이동으로 프라즈마가 발생하게 된다, 이때 발생되는 프라즈마 방전에 의해 배기가스와 반응하고 입자상물질의 분해로 배출되는 물질은 많은 부분이 제거 내지는 저감된 상태로 밖으로 배출되는 장치기술이다.

또한 BaTiO₃, PbTiO₃, MgTiO₃, SrTiO₃, CaTiO₃, PbZrO₃등 세라믹 구조물의 소재를 각각의 주원료로 사용함에 따라 배기가스의 반응 효율과 입자상물질의 여과효율 등을 증가 시킬 수 있다.

도 1은 압출 성형기에서 압출된 프라즈마 구조물의 완성조립의 개략적인 사시도이다.

도 2는 압출 성형기에서 압출된 프라즈마 구조물의 개략적인 사시도이다.

도 3은 하나의 프라즈마 구조물의 단면을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 4는 조립형태의 구조물의 단면을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 5는 플러스(+)극 평면을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 6는 마이너스(-)극 평면을 나타내는 개략적인 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

a10 : 간운데 전극을 넣을 수 있는 플러스(+)극의 유전체.

a20 : 간운데 전극을 넣을 수 있는 마이너스(-)극의 유전체.

a30 : 플러스 유전체와 마이너스 유전체사이의 지지대.

a40 : 플러스 유전체와 마이너스 유전체사이의 공간.

a50 : 플러스 전극(+).

a60 : 마이너스 전극(-).

a70 : 성형 유전체와 유전체의 접합 부분.

a80 : 성형 유전체와 유전체 사이의 공간(a40과 같은 기능)

a90 : 성형유전체의 돌출부분.

a100 : 성형유전체의 담체 외벽.

본 발명은 압출성형 법에 의해 유전체(절연체) 바(bar)를 사각형태로 제조하고 그 가운데 도 1의 a50, a60과 같은 형태로 전극을 넣을 수 도록하고, 플러스(+) 유전체와 마이너스(-) 유전체의 일정한 간격을 도 1의 a40과a80의 사이공간을 0.5 - 10mm 정도 두고 사이에 지지벽체 도 2의 a30과 같이 만들어 안정한 세라믹 프라즈마 구조물을 만들어 적층 조립하여 완성한다.

배출되는 가스는 도 1의 a40과a80으로 들어가서 빠져나가는 형태이나 이때 양쪽 전극에 전압이 가해지면 유전체에 전하가 형성되고 배출되는 가스의 흐름이 a40과a80으로 들어가면 이때 전하 이동이 생겨 방전하게 되는데 이것을 프라즈마라고 한다.

이렇게 방전되는 강한 부분을 스트리머(streamer)라 하는데 이에 의해 반응을 하고 일반적으로 전체를 프라즈마라 한다. 이때 배기가스의 반응으로 깨끗한 공기로 전환이 가능하고, 이에 포함된 입자상 물질의 분해로 배기가스 기준을 만족해 깨끗한 환경을 만들어 나갈 것이다.

본 발명은 디젤 자동차에서 나오는 배기가스와 이에 포함된 매연(입자상 물질)이 도시오염원의 발생 원인으로 자리 잡고 있었으나 프라즈마 장치를 이용하여 처리하는 기술로 인하여 발생원에서 제거 및 저감을 통하여 쾌적한 환경과 살기조은 세상을 만들 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 압출성형 법에 의해 제조된 프라즈마 유전체(절연체)는 바(bar)을 사각형태를 기본으로 하나 바(bar)가운데 선이나 평판 전극을 넣을 수 있도록 하고 바(bar)와 바(bar) 사이에 지지 체를 두고 안정된 세라믹 구조물을 만들어 조립하고 그 형상은 도1을 대표도로하고 도2, 도3, 도5, 도6를 포함하여 기본으로 제조하며, 도4과 같은 형태의 완성조립 단면 제품을 만드는데, 육각, 팔각 등의 여러 각의 형태를 포함하는 것으로 한다.
2. 압출성형 법에 의해 제조된 세라믹 유전체(절연체)는 Al₂O₃90%이상, BaTiO₃40%이상, PbTiO₃40%이상 등을 각각의 제품에 주 원료로 하여 제조하고, 약간에 바인더 및 첨가물을 포함하여 가소성 및 성형이 좋게 제조하고, 경유자동차에 사용되는 것을 주목적으로 하나 사용범위가 넓어 각 산업용으로 응용이 가능하여 이에 다른 장치와 같이 사용되는 범위를 포함한다.