KR20090061122A - 저온 플라즈마 발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저온 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 저온 플라즈마와 오존(O3)의 결합으로 OH라디칼(수산기)을 생성하여 대기중 악취물질을 제거함으로써 대기정화에 탁월한 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 플라즈마 발생장치는 저온 플라즈마와 오존(O3)의 결합으로 OH라디칼을 생성하여 현재의 지정 악취물 22종류를 제거할 수 있도록 하기 위한 것으로, 통풍팬(10)에 의해 배기가스가 일측으로 유입되어 타측의 OH라디칼 생성장치(20)로 유출되는데 상기 OH라디칼 생성장치(20)는 원형 본체(11) 내부의 모터(13) 구동시 날개(12)가 회전하여 통풍팬(10)의 배기가스가 OH라디칼 생성장치(20)를 통하게 되는 데 상기 OH 라디칼 생성장치(20)의 외주면에 일정간격으로 설치된 전극선(16)에 고압트랜스(30)로부터의 고전압이 인가되면 아크봉 지지대(14)에 고정된 아크봉(15)을 통해 순간적으로 불꽃이 발생되어 OH라디칼을 생성하므로 대기중의 악취를 제거하게 되는 것이다.
라디칼, 악취, 고압트랜스, 플라즈마, 대기정화,
Description
본 발명은 저온 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 저온 플라즈마와 오존(O3)의 결합으로 OH라디칼(수산기)을 생성하여 대기중의 악취물질을 제거하므로 대기정화에 탁월한 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 저온 플라즈마란 플라즈마를 구성하는 이온과 전자중 전자가 갖는 에너지가 이온이 소유한 에너지보다 큰 상태의 플라즈마를 말한다.
즉, 저온 플라즈마란, 배출가스 중에서 고압의 전기방전을 행하면 방전에 의해 발생된 전자가 배출가스의 분자와 충돌하여 가스분자의 외곽 전자상태가 변하므로 반응성이 풍부한 화학적 활성종인 라디칼(예컨대, OH, COOH, CHO 등), 여기분자, 이온(예컨대,N, O, H, Ca 등)은 양 또는 음으로 하전되어 전기적으로 중성상태의 가스가 되는데 이를 저온 플라즈마라 한다.
이러한 플라즈마는 전자, 이온, 분자의 온도가 모두 높은 고온 열플라즈마와 전자 온도만 높은 저온 플라즈마로 구분된다.
고온 열플라즈마는 고온을 얻을 수 있어 물질을 용융하는데 활용되고, 저온 플라즈마는 전자의 온도만 높기 때문에 고온을 적용할 수 없는 재료나 조건에 적용 할 수 있고 장치가 간단하다.
이러한 프라즈마는 다양한 화학반응을 유기하므로 유해가스 처리를 효과적으로 할 수 있는 이점이 있는 것으로, 일상에서의 고온 플라즈마는 아크(arc)방전의 예로써, 저온 플라즈마는 형광등의 예를 들 수 있다.
통상 대기압 조건에서 저온 플라즈마를 발생하기 위해서는 전극에 고전압(펄스 전원, 직류전원, 교류전원)을 인가시켜 코로나 방전을 일으킴으로 생성된다.
즉, 플라즈마에는 코로나 방전 플라즈마, 전자파 플라즈마, 광촉매광원으로서의 저온 플라즈마가 있다.
첫째, 코로나 방전 플라즈마는 코로나 방전에서 발생하는 저온 플라즈마를 이용하며, 매연 및 적용분야가 다양하고 산화질소와 아황산 가스의 탈황탈질의 효율이 매우 우수하나 플라즈마 발생효율이 낮아 플라즈마 발생을 위해 높은 전압이 요구된다.
둘째, 전자파 플라즈마는 전자파를 이용하여 플라즈마를 대기중에 발생시키는데 플라즈마속의 전자는 에너지를 받아 온도가 매우 높지만 중성원자와 이온의 온도는 실온이며, 대단히 효율적인 화학반응을 도출하여 적은 에너지로 많은 양의 물질 처리가 가능하다.
셋째, 광촉매 광원으로서의 저온 플라즈마의 경우, 광촉매를 활성화시키기 위해서는 특정파장대의(200-400nm)광선이 요구되는데 이는 저온 플라즈마에서 발광하는 빛에도 포함되어 있으며, 저온 플라즈마를 자유반응기를 생성하는데 사용하지 않고 광원발생용으로 사용하기 때문에 고에너지가 필요하지 않고, 전체 시스템이 매우 작아지고 적은 에너지의 투입에 비해 높은 정화 성능을 얻을 수 있다.
종래, 선진국에서의 저온 플라즈마를 이용한 유해물질 처리기술은 발전소 등의 고정 배출원과 자동차 등의 이동 배출원을 대상으로 활발히 연구되고 있다.
또한, 알려진 기술로는, 실험실 규모의 습식 플라즈마 반응기(wet type plasma reactor)를 이용하여 소각로 배출가스 중의 다이옥신을 92%, HCl을 98%, NOx 및 SO2를 각각 50% 저감한 것이 있으며, 현대 기술중 가장 애용되는 유해물질제거기술은 OH 라디칼이라는 것을 만들어 사용하고 있는 것이다.
상기 OH라디칼은 기존의 오존을 비롯한 산화제보다 산화력이 수십배에서 수천배까지 강력하여 기존 정수방식으로 처리하기 어려운 다이옥신, 벤젠, 페놀, TCE(Trichloro ethylene), THMs(트리할로메탄)등과 같은 독성 및 난분해성 유기화합물을 산화분해시킬 수 있다.
보통, 물이나 공기에 높고 강력한 에너지를 가해서 산소분자(O2)와 물분자(H2O)를 깨뜨려 불안정한 분자를 이야기하는데, OH라디칼은 지구상에서 가장 강력한 살균력, 분해능력을 가지면서도 인체에 무해한 천연물질이다.
대부분 공기청정기나 수질정화장치 등에는, 살균력 및 유해물질제거능력을 갖도록 하기 위해 OH라디칼을 발생시키는 장치를 가지며, 일반적으로 높은 고전압을 이용해 발생시킨다.
이러한 OH라디칼은 오존의 2000배, 태양자외선보다 180배 빠른 살균능력을 가지며 공기와 물속의 오염물질을 직접 분해제거하는 특성을 가지나 반응성이 너무활발해 오래 지속되기가 어려워 계속해서 효과를 얻으려면 계속해서 높은 에너지를 가해주어야 하는 결점도 있다.
그리고 OH라디칼을 발생시키기 위해서 불가피하게 유해오존이 발생하는 경우도 있으며, 현재까지의 유해물질제거기술중 가장 안전한 것은 이산화티타늄(TiO2)과 자외선 특정파장을 이용한 광촉매 처리방식, 자외선 특정파장을 이용한 처리방식, OH라디칼자체가 수용액내에서 존재할 수 있게 만든 칼슘알칼리 방식 등이다.
본 발명은 상기와 같은 저온 플라즈마를 생성하기 위한 저온 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 다수의 고압트랜스로부터 OH라디칼 생성장치에 고압을 인가시켜 순간적으로 고압의 불꽃을 발생시키므로 통풍팬을 통해 들어온 배기가스 중의 오존(O3)을 산화시켜 OH라디칼을 생성하여 대기중의 악취를 제거할 수 있도록 하는 저온 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일측으로 유입된 배기가스를 타측으로 유출시키는 통풍팬과, OH라디칼을 생성하기 위한 OH라디칼 생성장치와, 상기 OH라디칼 생성장치의 다수곳에 설치된 전극선을 통해 아크봉에 3,000V∼25,000V의 고전압을 인가하기 위한 다수의 고압 트랜스를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 다수의 고압 트랜스에 의해 고압을 OH라디칼 생성장치에 인가하여 독성이 없고 인체에 무해하며 오염물질을 살균, 소독하고 화학적으로 분해하고 제거할 수 있는 강력한 물질인 OH라디칼을 생성함으로써 산업상 발생하는 악취를 제거할 수 있어 대기정화에 탁월한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 개략적인 구성관계를 나타낸 도면으로, 일측으로 유입되는 배기가스를 타측으로 유출시키는 통풍팬(10)과, 상기 통풍팬(10)으로부터 유출된 배기가스를 통과시키며, OH라디칼(수산기)을 생성하기 위한 OH라디칼 생성장치(20)와, 상기 OH라디칼 생성장치(20)의 다수곳에 3,000V∼25,000V의 고압을 인가하기 위한 다수의 고압 트랜스(30)로 구성된 것이다.
도 3은 상기 OH라디칼 생성장치(20)의 측면을 나타낸 것이고, 도 4는 평면, 도 5는 사시도상에서의 일부절개단면을 나타낸 것으로, 본체(11)의 내측에 다수의 날개(12)를 가진 모터(13)가 설치되고, 본체(11)의 상단에는 아크봉 지지대(14)에 지지된 아크봉(15)이 상기 날개(12)의 상단에 위치되도록 설치되며, 상기 아크봉 지지대(14)에는 고압트랜스(30)로부터 전압이 인가되도록 전극선(16)이 고정되어 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
고전압 고출력 펄스발생 기술은 냉전시대가 개막되면서부터 레이더(Radar) 제작기술의 핵심기술로 급성장하였고, 현재 펄스 레이저(Pulse Laser), 이-빔(E-beam), 펄스 플라즈마(Pulse Plasma) 등을 발생시키는 핵심기술로 폭넓게 사용되고 있으며 재료분야(Electro magnetic metal forming, 금속표면개질, 다이아몬드 가공, Plasma coating)에서부터 반도체분야(Wafer 가공, 증착가공) 및 우주항공분야(Radar, Coating, 통신)까지 대부분의 첨단기술의 핵심분야로 사용되고 있다.
특히, 최근 플라즈마 기술이 표면개질 및 환경산업에 접목되기 시작하면서부터 고전압 고출력 펄스발생 기술의 폭발적인 수요 증가가 예상되고 있다.
본 발명의 플라즈마 발생장치는 저온 플라즈마와 오존(O3)의 결합으로 OH라디칼을 생성하여 현재의 지정 악취물 22종류를 제거할 수 있도록 하기 위한 것으로, 예컨대, 공장 굴뚝으로부터 나오는 배기가스가 통풍팬(10)의 일측으로 유입되어 타측으로 유출된 후 OH라디칼 생성장치(20)를 거치게 된다.
이때, OH라디칼 생성장치(20)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원형 본체(11)의 내부에 모터(13)가 설치되어 있어 전원이 인가되어 모터(13)가 구동되면 모터(13)의 날개(12)가 회전하게 된다.
따라서, 통풍팬(10)으로부터 유출된 배기가스가 OH라디칼 생성장치(20)의 날개(12)의 회전에 의해 OH라디칼 생성장치(20)로 유입된다.
또한, 상기 OH 라디칼 생성장치(20)의 외주면에 일정간격으로 설치된 전극선(16)에 고압트랜스(30)로부터의 고전압이 인가되며, 상기 전극선(16)에는 아크봉 지지대(14)를 통해 아크봉(16)이 설치되어 있어 고압트랜스(30)로부터의 고압이 이러한 전극선(16)에 인가되어 아크봉(15)을 통해 순간적으로 불꽃을 발생하므로 OH라디칼이 생성되어 배기가스 중의 악취를 제거하게 되는 것이다.
여기서, 상기 OH라디칼 생성장치(20)에 다수의 고압트랜스(30)가 설치되어 있어 이러한 OH라디칼 생성장치(20)로 유입되는 배기가스의 악취를 순간적으로 제거하게 된다.
즉, 통풍팬(10)을 통한 배출가스가 OH라디칼생성장치(20)에 의해 고압의 전기방전이 행해지면 방전에 의해 발생된 전자가 배출가스의 분자와 충돌하여 가스 분자의 외곽 전자상태가 변하여 반응성이 풍부한 화학적 활성종인 라디칼이 양 또 는 음으로 하전되어 전기적으로 중성상태의 가스(저온 플라즈마)가 되는 것이다.
이와 같은 본 발명은 저온 플라즈마와 오존(O3)의 결합으로 OH라디칼을 생성하여 대기중의 악취를 효과적으로 제거하게 되는 것으로, 상기 악취를 발생시키는 물질로는 암모니아, 황화수소, 다이메틸설파이드, 아세트알데히드, 스타이렌 등이 있다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 고압트랜스와 라디칼 생성장치와의 관계를 나타낸 도면
도 3은 본 발명 OH라디칼 생성장치의 평면도
도 4는 본 발명 OH라디칼 생성장치의 일부절개단면도
도 5는 본 발명 OH라디칼 생성장치의 단면도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10:통풍팬 20:OH라디칼 생성장치
30:고압트랜스
Claims (2)
- 일측으로 유입되는 가스를 타측으로 유출시키는 통풍팬(10)과, 상기 통풍팬(10)으로부터의 가스를 통과시키며, OH라디칼을 생성하기 위한 OH라디칼 생성장치(20)와, 상기 OH라디칼 생성장치(20)의 다수곳에 3,000V∼25,000V의 고압을 인가하기 위한 다수의 고압 트랜스(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 발생장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 OH라디칼 생성장치(20)가,상기 본체(11)의 내측에 다수의 날개(12)를 가진 모터(13)가 설치되고, 본체(11)의 상단에는 아크봉 지지대(14)에 지지된 아크봉(15)이 상기 날개(12)의 상단에 위치되도록 설치되며, 상기 아크봉 지지대(14)에는 고압트랜스(30)로부터 전압이 인가되도록 전극선(16)이 고정되어 구성된 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 발생장치.
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090061122A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105515343A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-20 | 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 | 一种低温等离子体放电电源装置 |
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2007
- 2007-12-11 KR KR1020070127982A patent/KR20090061122A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105515343A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-20 | 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 | 一种低温等离子体放电电源装置 |
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