KR20140009922A - 전극상에 도전체 돌출부를 갖는 유전체장벽 방전 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체 - Google Patents

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Abstract

유전체 장벽 방전 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체가 제공된다.
본 발명의 전극 구조체는,
상부 도체전극과 하부 도체전극; 상기 상부 도체전극과 하부도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 도체전극 돌출부; 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 유전체 층; 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여 상하부 도체전극과 유전체층 사이 또는 유전체층 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d);을 포함하고 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극에 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.

Description

전극상에 도전체 돌출부를 갖는 유전체장벽 방전 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체{Dielectric barrier discharge type electrode assembly having a conductor protrusion}
본 발명은 공기청정시스템 등에 응용되는 플라즈마 전극 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공기 등의 가스상 유체에 플라즈마를 발생시켜 이때 생성되는 전자와 이온 및 자외선 등이 세균 및 냄새 분자와 반응하여 유해가스 분해 및 살균작용을 나타내게 하여 에어콘, 냉장고, 세탁기, 차량 등의 내부에 존재하는 공기를 정화시키는 유전체 장벽 방전(DBD : Dielectric Barrier Discharge) 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체에 관한 것이다.
실내에서의 공기청정이 점차 중요해짐에 따라 실내에 존재하는 입자 및 가스상 물질들을 동시에 제거하는 방식들이 다양하게 개발되어 왔다. 이러한 기술로는 필터식, 전기집진식, 플라즈마 방식, UV/광촉매 방식 및 여러 방식의 혼합(hybrid) 방식 등이 있다.
이 중 플라즈마를 이용한 공기청정 방식은 오염물을 제거하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 플라즈마 방전 현상을 통해 발생된 전자와 라디칼은 높은 산화력으로 VOCs(Volatile Organic Compounds), NOx, CFCs 등 대부분의 유해가스를 제거하고, 살균에 탁월한 효과를 보이며, 산소 음이온은 알레르기 증상을 유발하는 꽃가루, 미세먼지 등과 결합하고 전기적인 힘으로 이들을 서로 뭉치게 하여 제거하기 쉬운 형태로 전환시킨다.
이러한 플라즈마 방식은 코로나 방전, 유전체장벽 방전으로 나눌 수 있다.
-코로나 방전-
코로나는 뾰족한 형태의 음극과 평편한 형태의 대응 전극으로 구성된다. 음극선에 음의 고압이 인가되면 이 전극으로부터 방출된 전자들이 입자와 충돌하여 양이온들이 생성되고, 이 양이온은 전기적인 인력으로 인해 음극으로 가속되고 음극과 충돌하여 고에너지의 이차 전자들을 방출시킨다. 이러한 고 에너지 전자와 무거운 입자들은 비탄성 충돌을 일으켜 화학적으로 반응성이 있는 화학종을 생성한다. 도 1은 코로나 방전의 전극 구조 유형이며, (a)는 일침형 (b)는 다중 침 형을 나타낸다.
상기 코로나 방식의 전극은 제작이 간단하며, 구조 또한 간단하므로 가격이 저렴하지만 방전시 다량의 오존이 생성되고 그 수명이 길어 인체에 해를 끼치며, 아울러 발생 되는 음이온의 수명이 매우 짧은 편이고, 자외선의 생성량도 적어 살균 효과도 약하다.
또한 플라즈마 체적이 매우 작기 때문에, 처리 면적이 작은 영역으로 한정될 수 밖에 없으므로 처리 면적을 늘리기 위해 음극의 개수를 증가시킨 방식도 있지만, 이 경우 역시 전극 간격에 수직한 방향으로 마이크로 아크(스트리머)를 생성하고 이러한 스트리머는 통상 같은 곳에 집중되므로 처리효과가 국부적으로 나타나게 한다.
이러한 문제를 피하기 위하여 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge)이 제기되었다.
-유전체 장벽 방전(DBD : Dielectric Barrier Discharge)-
유전체 장벽은 대기압에서 고출력 방전을 발생시킬 수 있으며, 또한 복잡한 펄스 전력 공급기가 없어도 되기 때문에 산업체에서 널리 이용되고 있으며, 특히 오존 발생, CO2 레이저, 자외선 광원, 오염물질 처리 등에 널리 응용되고 있다.
도 2는 전형적인 유전체 장벽 플라즈마 전극 구조를 나타내는 그림이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 유전체 장벽 방전(DBD:dielectric barrier discharge) 장치는 두 개의 평행한 금속 전극으로 구성되어 있다. 최소한 전극 중 하나는 유전체층으로 덮여있다. 절연체를 사용하게 되면 직류 전력의 경우 전극을 통한 전류의 흐름이 불가능하므로 교류(AC) 전력을 이용하여 플라즈마를 발생시킨다. 안정적인 플라즈마 발생을 위하여 전극간 간격은 수 밀리미터로 제한되며 플라즈마 가스는 이 간격 사이로 흘러간다.
이러한 유전체 장벽 방전은 국부적으로 파동이나 잡음을 일으키는 방전이 존재하지 않기 때문에 조용한 방전(Silence Discharge)이라고 부르기도 한다. 방전은 사인함수 혹은 펄스 형의 전원으로 점화된다. 작동 가스의 조성, 전압 및 주파수에 따라 방전은 필라멘트 형태 혹은 글로우 형태가 된다. 필라멘트 형태의 방전은 유전체 층의 표면에서 발달하는 마이크로 방전 또는 스트리머(Streamer)에 의해 만들어진다.
이때 유전체 층의 역할은 반전 전류를 차단하고 아크로의 전이를 피할 수 있게 하여 연속되는 펄스 모드에서 작업을 가능하게 하고, 유전체 표면에 전자가 축적되어 표면에 무작위로 스트리머를 배분하여 균일한 방전을 유도하는 것이다.
상기 유전체 장벽 방전(DBD : Dielectic Barrier Discharge)은 아래와 같이 여러 가지 변형이 존재한다.
*연면방전(Surface Discharge)
도 3과 같이, 세라믹 판의 표면에 은 등의 금속전극을 설치하고, 세라믹 판 내부에 판상의 대응전극을 설치하여 두 전극 사이에 교류전압을 인가하면, 세라믹 판 위의 줄무늬 모양의 전극 주의에 불꽃 방전(Glow Discharge)이 발생 된다. 이 방전은 방전시 소음이 발생 되어 후술하는 무성방전(Silence Discharge)과 구별된다. 이 방식은 오존 발생에 효과적으로, 이에 관한 종래기술로써 대한민국 등록특허 10-0747178호에 개시된 발명을 들 수 있다.
*무성방전(Silence Discharge, Volume Discharge)
전형적인 유전체 장벽의 전극 구조로서 평행한 전극 사이에 한 쪽 또는 양쪽 전극에 유리 등의 절연물을 끼워 간격을 수 mm 로 하고, 교류전압을 인가하면 불꽃 방전(glow discharge)을 일으키지 않고 펄스상의 작은 방전이 무수히 발생한다. 이를 무성방전이라 하고 활성이온 발생으로 인한 유해가스 제거 등 산업분야에 많이 응용되고 있다.
도 4 (a)는 판상 유전체 장벽 전극 구조이다. 이 방식은 표면에 인가되는 전기장(electric field)이 균일하므로 전하(charge)들이 통계적으로 특정 분포 형태를 가지면서 유전체에 불균일하게 쌓이게 되어, 글로우 방전이 아닌 스트리머 방전을 유도하여 자외선 생성량을 감소시키는 경향이 있다.
도 4(b)는 플레이트 DBD의 변형인 메쉬 DBD 구조이다. 이 방식은 일반 플레이트 전극이 아닌 메쉬 전극을 사용하여 반응기 내부의 전기장 강화(electric field enhancement)는 물론, 메쉬 전극의 기하학적인 구조를 통해 일반적인 스트리머 방전과는 달리 플라즈마 내의 전자의 농도는 메쉬의 고유 특성으로 인해 균일하게 분포하게 되어 플라즈마의 균일성과 효율성이 뛰어난 멀티 글로우 방전을 생성할 수 있는 구조이다. 그 결과, 기존의 코로나 방전 및 일반 DBD 방전에 비해서 자외선 발생량 및 OH 래디컬, O(원자 산소, atomic oxygen) 등 활성종의 생성량이 뛰어난 플라즈마를 생성한다. 그러나 소음이 발생하는 경향이 있고 방전 전압이 높은데다 전극간의 간격이 좁으므로 유체이동에 대한 역압이 크게 걸리는 단점이 있다. 따라서 대한민국 공개특허 2002-0046093호와 같이, 처리용량을 늘리기 위해서는 같은 구조의 전극은 병렬로 확장 설치해야 하나, 구조가 복잡해지고, 전극의 자체의 단면적으로 인해 역압 발생을 피해갈 수 없다.
이러한 역압 발생에 대한 문제를 해결하기 위한 방법으로 대한민국 공개특허 10-2009-0097340호를 들 수 있는데, 본 공보에서는 전극을 관통하는 관통구를 형성시키는 방법을 제시하고 있다. 이러한 관통공은 이 공보에서만 사용된 특이한 사항은 아니고 여러 문헌에 걸쳐 소개된 방법으로 역압을 회피하기 위해 널리 사용되는 방법이다. 또한 이 공보에서 사용한 두 전극 사이의 간격의 형성방법은 기구의 구조적인 설계에 의한 mm 단위 이상의 거시적인 단위로서 마이크로 간극 방식이 아닌 일반적인 방식에 속하며 이 방법은 고전압의 인가전압을 필요로 하는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다.
그리고 도 4(c)는 마이크로 간극 방전(Micro Gap Discharge)이라는 또 다른 변형의 전극구조로서 전극간의 간격이 수십~수백 마이크로미터 정도의 매우 작은 방전 간극을 이용하여 플라즈마를 강하게 발생시키는 방식이다. 이 방식은 스트리머 방전시에는 큰 소음과 다량의 오존이 발생하므로 스트리머가 생성되지 않도록 인가 전압을 조절해주어야 한다. 또한 플라즈마 구간 내부에서 공기와 활성종들 간의 접촉확률이 여타 구조에 비해 크게 높아 공기청정 및 살균에 효과적인 종들이 다량 생성되므로 메쉬 DBD 방전에 비해 살균효과가 좋고, 소음이 적으며, 오존의 발생이 적은 편이다. 이에 대한 종래기술로써 대한민국 공개특허 2006-0017191호에 개시된 발명을 들 수 있다.
그러나 이 방식은 전극간에 미세 간극을 형성시켜야 하므로 구조가 복잡해지며, 현재까지 간격을 구현하는 방법으로 금속전극의 외부에서 절연체로 구조체를 지지하는 방법 등이 있다.
또한 일본특허 2009-78266호의 경우, 유체흐름을 원할하게 하기 위해 전극에 관통구를 활용하였으며, 전극간의 간격을 형성시키기 위해 절연체인 스페이서(space, 간격을 띄우는 장치)를 전극 사이에 삽입하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 상기 방법의 경우, 세라믹 절연체인 스페이서를 전극에 형성하기 위해서는 전극상에 유전체층을 형성시키고, 그 위에 절연 스페이서를 위한 패턴을 형성한 후 절연체층을 다시 형성시켜야 하므로 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 스페이서의 높이 제어에도 큰 어려움이 있으므로 제조비용을 현저하게 증가시키는 문제점이 있다.
이와 유사하게 대한민국 공개특허 10-2012-006402호와 10-2012- 0065224호의 경우, 관통구의 활용은 위와 동일하고, 전극간의 간격 형성의 경우, 스페이서 등을 활용하여 인위적으로 간격을 형성하지 않고 유전체층 형성과정에 나타나는 자연적인 표면요철을 간격으로 활용하고 있다. 그러나 이러한 표면요철의 경우, 그 형상이 무작위이므로 각 위치 별로 전극간의 거리가 달라 최종적인 전극 특성을 균일하게 제어할 수 없으며, 오존도 다량 발생하는 큰 문제점이 있다.
한편 튜브형(tube type) 몸체에 유전체 성질을 갖는 펠렛 또는 비드를 충진하거나, 그 충진체에 촉매를 코팅한 전극 구조 또한 사용되고 있다. 이 같은 방법들을 반응기에 충진된 유전체로 인해 압력손실이 발생하고, 배출가스에 입자상 물질이 존재할 경우 반응기가 쉽게 막힐 수 있으며, 대용량의 배출가스를 처리하기 위해서는 여러 개의 튜브형 반응기를 다발로 또는 집합적으로 묶어야하기 때문에 처리 시스템의 규모가 과대하게 커지는 등의 문제점이 있다. 이에 대한 종래기술로써 미국특허 제5,236,627호, 제5,236,672호, 4,954,320호, 제5,843,288호에 기재된 발명들과 대한민국 공개특허 2009-0086761호에 개시된 발명을 들 수 있다.
- 수중 플라즈마 방전
수중 방전은 수중에서 미세기포를 형성시키고 플라즈마 작용에 의하여 수산기(OH)와 활성산소(O-,O2,O3) 및 과산화수소(H2O2)와 같이 살균력이 강한 기체를 물속에 함유시켜 물속에 함유된 세균 및 바이러스를 제거하는데 이용될 수 있으며, 그 응용처로는 세탁기, 냉난방기, 공기 청정기 및 가습기와 같은 가전제품 및 살균 소독수가 필요한 식품 가공이나 음식업, 축산업 또는 병원 등이 있다.
이러한 수중 방전을 통한 활성 산소 및 오존의 기포를 발생시키는 방법은 버블 메카니즘 이론에 근거한 것으로서, 플라즈마 전극을 수중에 위치시키고, 방전열 등에 의해 물이 기화되어 생성되거나 혹은 외부로부터 주입된 미세 기포에 방전 현상을 일으켜 라디칼, 즉 수산기, 활성 산소 및 과산화수소 등을 발생하게 하는 것이다. 이 라디칼들은 물속에 함유되어 있는 중금속들을 산화시키고, 더불어 수중에 함유된 세균 및 바이러스를 살균한다.
이러한 수중방전에 사용되는 플라즈마 전극 역시 공기청정용과 마찬가지로 유전체 장벽 전극이 주로 사용되는데 이러한 전극은 기본적으로 위에서 언급된 플라즈마 전극 유형을 벗어나고 있지 못하고 있다. 이에 대한 종래기술로써 대한민국 등록특허 10-0924649호와 공개특허 2009-009675호에 개시된 발명을 들 수 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플라즈마의 안정성이 있을 뿐만 아니라 활성이온의 발생량도 크며, 살균력이 우수하고 오존의 발생량과 소모전력이 적은 동시에 경제성이 있는 유전체 장벽 방전 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 마이크로간극 방전방식을 이용하여 간격의 형성을 용이하게 하고, 유체의 흐름이 원활한 유전체 장벽 방전 방식의 플라즈마 발생 전극 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상부 도체전극과 하부 도체전극;
상기 상부 도체전극과 하부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 도체전극 돌출부;
상기 상부 도체전극과 하부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 유전체 층;
상기 상부 도체전극과 하부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여 상하부 도체전극 중 하나와 유전체층간의 사이 또는 상호 마주보는 유전체층 간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d);을 포함하고
상기 상부 도체전극과 하부 도체전극에 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 전극 구조체에 관한 것이다.
또한 본 발명은,
상부 도체전극, 하부 도체전극 및 내부 도체전극;
상기 상부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 상부 도체전극 돌출부;
상기 하부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 하부 도체전극 돌출부;
상기 상부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 상부 유전체 층;
상기 하부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 하부 유전체 층;
상기 상부 도체전극과 내부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 상부 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여, 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 상부 유전체층과의 사이 또는 상기 상부 유전체층 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d1) ; 및
상기 하부 도체전극과 내부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 하부 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 하부 유전체층과의 사이 또는 상기 하부 유전체층 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d2);를 포함하고,
상기 상부도체전극과 하부도체전극을 하나의 극으로 하고 내부 도체전극을 대응전극으로 하여 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 상기 소정의 간격(d1)와 상기 소정의 간격(d2) 사이에서 플라즈마를 동시에 발생시키는 전극 구조체에 관한 것이다.
이때, 상기 내부 도체전극을 다시 내부도체전극(상부)와 내부도체전극(하부) 2개 층으로 분리하고, 새롭게 형성된 상기 내부도체전극 분리 면의 양면 중 적어도 일표면 이상에 하나 이상의 분리면 도체전극 돌출부를 형성할 수 있다. 또한 상기 분리면의 적어도 일표면 이상에 추가적인 유전체 층을 형성하여, 분리된 내부 도체전극을 밀착시키면 내부 도체전극의 분리면에서의 분리면 도체전극 돌출부 효과로 인하여 분리 면 사이에 또 다시 소정의 간격(d3)가 형성되므로, 상기 상부 도체전극과 상기 내부 도체전극(하부)를 하나의 같은 극으로 하고, 상기 하부 도체전극과 상기 내부 도체전극(상부)를 하나의 같은 극으로 하여 펄스 또는 교류를 인가함으로써 상기 분리된 내부도체전극(상부)와 내부도체전극(하부) 사이의 상기 소정의 간격(d3)에서 추가적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 펄스 또는 교류의 전원은 펄스폭 100㎲이하, 전압 1000 V 이하인 펄스 또는 교류 전원일 수가 있다.
또한, 상기 소정의 간격(d)에서 방전전류 20㎃ 이하의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 도체전극 돌출부의 높이는 1000㎛이하의 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도체전극 돌출부는 원형, 사각형, 다각형, 타원형, 별형 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 갖는 것을 특징으로 하고 그 형성 방법은 프레스 가공, 에칭 가공, 용접가공, 금속 스페이서(spacer), 금속성형가공 중 선택된 1종 이상의 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부도체전극, 하부도체전극 및 내부도체전극 중 적어도 하나는 격자(망) 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 상부도체전극, 하부도체전극, 내부도체전극 및 상기 유전체층 중 선택된 1종 이상의 적어도 1개소에 관통공을 형성할 수 있으며, 상기 관통공은 원형, 사각형, 타원형, 다각형, 별형, 기타 형상 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 이룰 수 있다.
또한, 상기 유전체층은 분사(스프레이), 플라즈마 용사, 도포, 침적 및 스크린인쇄 공정 및 이들의 조합 중 어느 하나의 공정으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유전체층은 각각 적어도 하나 이상의 층이고, 각 유전체 층은 같은 재질이거나, 다른 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 도체전극, 하부 도체전극, 내부도체전극 표면 및 유전체층 중 선택된 1종이상의 층 표면에 보호 코팅층, 다른 유전체층, 특수기능층(오존제거 기능층, 냄새제거 기능층, 절연체층) 중 선택된 하나 이상이 추가로 형성될 수 있다.
또한, 상기 소정의 간격(d,d1,d2,d3)에 세라믹, 유리, 고분자 재질 및 이들의 조합 중 어느 하나인 절연체 층이 채워질 수 있다.
또한, 상기 전극구조체는 2개 이상이 직렬 형태로 간격을 두고 배열되어 있거나, 그 구조체간에 절연되어 상호 밀착되어 있거나, 또는 전기 극성을 교차로 달리하여 2개 이상으로 적층되어 이루어 질 수 있으며, 병렬로 확대배열 될 수 있다.
상술한 구조의 본 발명의 플라즈마 전극 구조체는 소음이 적고, 플라즈마 효율이 뛰어나며, 생성되는 활성종이 많고 구조체의 수명이 길뿐만 아니라 공기의 역압이 적고 소모전력 면에서 뛰어난 구조이며, 공기의 정화, 살균은 물론 에어컨 냄새 등의 근본적인 제거가 가능하다.
또한 요구되는 응용처의 특성에 따라 다양하게 플라즈마 전극구조를 구성할 수 있어 기존 플라즈마 전극 구조에 따른 전극설계의 한계를 대부분 해결할 수 있어 소형화에 크게 유리하다.
따라서 본 발명의 전극 구조체는 공기청정 분야에만 국한되는 것이 아니라 여타의 가스상 유체 및 물과 같은 액상에 용이하게 적용할 수 있으며, 물의 경우 수중의 미세 기포가 플라즈마에 의해 이온화되어 공기 청정원리와 같은 원리에 의해 물을 살균, 정화할 수 있으므로 공기 이외의 다양한 응용처에 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 전형적인 코로나 방전의 전극 구조 유형을 나타내는 그림이다.
도 2는 전형적인 유전체 장벽 플라즈마 전극 구조를 나타내는 그림이다.
도 3은 전형적인 연면 방전 전극 구조를 나타내는 그림이다.
도 4는 전형적인 무성방전(Volume DBD) 전극 구조를 나타내는 그림으로써 (a) 판상 DBD, (b) 메쉬형 DBD, (c) 마이크로 간극 DBD를 나타낸다.
도 5는 통상의 체적 유전체 장벽(Volume DBD) 전극 구조에서 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플라즈마 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플라즈마 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 9은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플라즈마 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 10는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 전극의 관통공 패턴의 여러 유형을 나타내는 그림이다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플라즈마 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 12은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 청정 반응기를 나타내는 그림이다.
도 13는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 DBD 전극 구성의 예시도이다.
도 14은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 전극의 성능을 나타내는 그림이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
현재까지 여러 가지 유전체 장벽 플라즈마 전극이 있으나, 모두의 공통점은 도 5(a),(b) 에 예시한 바와 같이, 전극과 유전체층이 판상으로 평행하게 이루어진 구조로써, 플라즈마의 발생영역은 전극 배열과 평행하게 나타나고 유체의 흐름도 전극배열과 평행하게 일어나는 구조이다. 일부 전극의 경우 판상을 원통형으로 만든 구조도 존재하지만 그 결과는 같다. 마이크로 간극 방식의 경우도 전극간에 마이크로 단위의 간격을 유지하기 위해 복잡한 설계가 요구되고 유체 통과 간격이 작아져 유체 흐름에 대한 역압이 발생되고 소음이 크게 되며, 이를 해소하기 위하여 때때로 관통구를 활용하기도 한다.
이러한 구조적인 한계로 인하여, 기존의 전극 구조체는 응용처의 요구 특성을 쉽게 충족시키지 못하게 되는 전극설계의 근본적인 한계를 지니게 되었다. 따라서 본 발명은 이러한 한계를 극복하기 위하여, 효율이 우수한 마이크로 간극 방식을 채택하고, 마이크로 간극 방식의 핵심인 전극간의 간격유지를 위해 경제적이고 단순한 동시에 간극의 높이 제어가 용이하도록 도전체인 판상의 금속전극에 직접 돌출부(엠보싱 또는 금속에칭 등) 형성시키고 그 위에 유전체 층을 균일한 두께로 형성한 후 한 쌍의 전극을 밀착시킴으로써 전극간의 간격형성 및 유지가 용이한 전극 구조체를 제시하게 되었다.
이는 간단한 발명으로 보이나 도체와 유전체의 직접적인 접촉으로 전기량이 누설되는 문제, 돌출부를 가진 금속전극상에 유전체를 균일한 두께로 형성시키는 방법, 도전체의 돌출부로 인한 절연파괴 문제 및 전극 상호밀착시 돌출부의 충격파괴 등에 대한 전문적인 고찰이 요구되는 발명으로서 현재까지 시도되지 못한 방법으로서 간격 형성을 위해 추가적인 어떠한 공정도 필요로 하지 않는다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 유전체 장벽 플라즈마 전극 구조체(100)는, 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110); 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 도체전극 돌출부(115); 그리고 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 유전체 층(130)을 포함한다.
또한 본 발명의 전극구조체(100)는 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)을 밀착시킬 때, 상기 도체전극 돌출부(115)의 돌출효과로 인하여 상하부 도체전극(110',110)중 하나와 마주보는 유전체층간(130)의 사이 또는 유전체층(130) 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d);을 포함한다. 그리고 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)에 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 상기 형성된 소정의 간격(d)에 플라즈마 방전(170)을 형성시키고, 플라즈마에 의해 발생되는 유체 활성종을 유입되는 유체에 공급함으로써 유체를 정화시킬 수 있다.
상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)에 인가되는 전원은 펄스폭 100㎲ 이하로, 전압은 1000 V 이하로 할 수 있으며, 상기 플라즈마 방전의 전류는 20㎃ 이하로 할 수 있다.
본 발명에서 상기 전극 돌출부(115)는 상기 소정의 간격(d)를 형성하는 중요한 역할을 한다, 구체적으로, 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)을 밀착시킬 때, 상기 도체전극 돌출부(115)의 돌출효과로 인하여 상하부 도체전극(110',110)중 하나와 마주보는 유전체층(130) 사이 또는 유전체층(130) 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d)를 형성시키는 스페이서(spacer) 역할을 한다. 다시 말하면, 상기 전극 돌출부(115)의 효과로 인하여, 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극상에 형성된 유전체층(130)과의 사이, 하부 도체전극(110)과 상기 상부 도체전극(110')에 형성된 유전체층(130)과의 사이, 또는 상기 상부 도체전극(110')에 형성된 유전체층(130)과 상기 하부 도체전극(110)상에 형성된 유전체층(130)과의 사이에 소정의 간격(d)를 형성함으로써 그 간격(d)에 플라즈마(170)가 효과적으로 형성될 수 있도록 한다.
이때, 상기 도체전극 돌출부(115)의 높이는 마이크로 간극 방식에서 사용되는 1000㎛ 이하의 영역이며, 상기 전극 돌출부(115)의 개수는 전극간의 간격이 유지되는 범위 내에서 그 개수를 자유로이 조절할 수 있다.
상기 전극 돌출부(115)의 위치는 상부 도체전극(110'), 하부 도체전극(110) 또는 양 도체전극 모두에 형성하여도 무방하다. 그리고 상기 도체전극 돌출부(115)의 높이를 위치에 따라 달리함으로써 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110) 사이의 간격이 위치에 따라 달라지게 할 수도 있다.
현재까지 마이크로 간극 방식의 전극구조에서 전극간의 간격 유지를 위해 구조적인 외부 지지대를 사용하거나, 세라믹 절연체를 삽입하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 마이크로 간극(갭) 방식의 경우 전극간의 간격이 마이크로미터(㎛) 단위이므로 구조적인 외부 지지대를 이용하여 미세 간격을 유지하는 것은 극히 어렵다. 또한 세라믹 절연체를 이용하여 미세간격을 유지하기 위해서는 유전체층 위에 절연 세라믹 스페이서 형성을 위한 미세 패턴의 원형을 만든 후, 이 미세패턴에 맞게 세라믹 절연 스페이서를 다시 형성시켜야 하므로 공정이 복잡해 질 뿐만 아니라 스페이서의 높이 정밀 제어에도 큰 어려움이 있어 제조비용을 현저하게 증가시키는 문제점이 있었다.
도체전극 돌출부는 도전체로서 도체전극 돌출부와 유전체층이 구조적으로 접촉되어 유전체 표면에 축적된 전하가 도체전극으로 급격히 이동되어 전기량이 소멸되는 전류의 누설 현상이 나타날 수 있다. 또한 구조적인 돌출부로 인하여 균열의 발생, 절연파괴 등이 일어날 소지가 있어 현재까지 시도되지 않은 방법이나, 본 발명에서는 도전체 돌출부를 활용하여 도체와 유전체층의 접촉면적을 최소화하는 동시에, 유전체층의 두께를 균일하게 제어하고, 전극 밀착시의 압력 조절 등을 통하여 효과적으로 플라즈마 전극의 기능을 실현시킬 수가 있었다.
또한 본 발명에서 상기 도체전극 돌출부(115)는 원형, 사각형, 타원형, 다각형, 별형 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 가질 수 있다.
또한 상기 도체전극 돌출부(115)는 도체전극 기판에 프레스 등의 방법으로 정해진 높이로 눌러 형성시키거나 여타 금속을 덧붙여서 만든다. 구체적으로, 상기 도체전극 돌출부(115)는 프레스 가공, 에칭가공, 용접가공, 금속재질의 스페이서(spacer) 덧붙임, 금속성형가공 및 이들이 조합으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)은 원형, 사각, 타원형, 기타 형상의 평판이 보통이나 요구되는 특성에 따라 오목형, 볼록형도 무방하다. 또한 상기 상부 도체전극(110')과 하부 도체전극(110)중 적어도 하나는 격자모양 또는 그물(망)모양의 형상으로 함으로써 그 기능을 강화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 유전체 장벽 전극 구조체(100)는 상부 도체전극(110'), 하부 도체전극(110) 및 유전체층(130)중 선택된 1종 이상의 적어도 1개소에 관통공(150)을 형성할 수도 있다. 즉, 판상의 전극 구조체에 1개 이상의 관통공을 형성시켜, 이 관통공을 통해 유체가 이동하도록 할 수 있다. 관통공의 응용은 유체흐름에 대한 역압을 줄이는 데 많이 사용되는 기법이다.
이때 상기 관통공(150)의 형상은 도 10에 나타난 바와 같이, 원형, 사각형, 별형, 기타 형상 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 이룰 수 있으며, 구멍의 크기, 모양의 종류, 또는 크기와 종류를 함께 다양하게 조합하여 패턴에 변화를 줄 수 있다.
또한 상기 유전체 층(130)은 전기적 절연성 및 유전성을 동시에 갖는 세라믹, 석영, 유리 같은 재질을 기초로 하며, 그 두께는 예로서 수 ㎛ 내지 수 mm 이고 그 면적은 처리용량에 따라 임의로 설정될 수 있는바, 예컨대 수 mm2 내지 수백 cm2 로 될 수 있다. 상기 유전체 층(130)의 형성 방법으로는 분사(스프레이), 플라즈마 용사, 도포, 침적, 스크린 인쇄, 접합 및 이들의 조합 공정을 사용할 수 있다.
또한 상기 유전체층(130)은 2 종 이상의 유전체 조성물의 혼합으로 이루어질 수 있으며, 한 층 이상으로 형성할 수 있다. 또한 하나 이상의 유전체층을 형성할 경우, 각 유전체층 별로 그 재질을 같이 할 수도 있으며, 달리할 수도 있다.
아울러, 상기 유전체층(130)의 개수, 총 두께 및 재질의 변화를 통해 형성되는 플라즈마의 특성을 변화시킬 수 있으며, 각 유전체층을 그 층별로 그 재질을 달리함으로써 전극 특성을 강화할 수도 있다.
또한 본 발명에서는 상기 상부 도체전극(110') 표면, 하부 도체전극(110) 표면, 유전체층(130) 표면 중 선택된 하나 이상의 표면에 보호 코팅층, 다른 유전체 층, 오존제거 기능층, 냄새제거 기능층, 절연체 층 중 어느 선택된 하나 이상의 층을 추가로 형성하여 기능을 강화할 수 있다. 이러한 방법을 응용하면 소형화된 플라즈마 전극에서 여러 복합 기능을 실현할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서 소정의 간격(d)는 유체(공기, 물 등)가 이동하는 공간이나, 필요에 따라 상기 소정의 간격(d)에 유체 이외의 세라믹, 유리, 고분자재질의 절연체를 충진할 수도 있다. 이와 같은 절연체를 충진하고 도체전극에 관통공이 있거나 도체전극이 격자 모양이 적용될 경우, 각각 관통공 측면 및 격자 측단면에서 플라즈마가 발생하게 되므로 이 또한 경우에 따라서 아주 효과적인 플라즈마 발생 방법이 될 수 있다. 이와 같은 경우의 일실시예를 도 11에 나타내었다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 6에 기재된 실시예와의 차이점은 도 7의 경우 도체전극의 돌출부 위로 유전체층이 균일한 두께로 형성되어, 결과적으로 상부 유전체층(230')와 하부 유전체층(230) 사이에 소정의 간격(d)이 형성되어 있는 것이다. 또한 관통공이 도입되었을 경우에 대하여 전극 구조를 입체적으로 보여주고 있다.
이 경우 도체전극과 유전체층의 직접적인 접촉은 없고, 전극돌출부(315)의 형성에 대응하여 유전체층 돌출부(235)가 형성되어 유전체층 상호간에 간격(d)를 유지하고 있다. 상기 유전체층 돌출부(235)의 재질은 상기 유전체층(230, 230')과 동일하다.
상기 유전체 층(230', 230)의 어느 일측은 생략되어도 무방하며, 특히 유전체층(230)이 생략될 경우는 도 6과 같아지게 된다. 상기 유전체층(230, 230')의 두께는 인가되는 전압을 견딜 수 있을 정도로 두께가 충분하여야 하며, 그 두께는 재질에 따라 다르게 된다.
한편 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 전극 구조체와 플라즈마 발생 영역을 나타내는 그림이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 전극 구조체(300)는 상부 도체전극(310'), 하부 도체전극(310) 및 내부 도체전극(340)을 포함한다.
또한 상기 상부 도체전극(310')과 내부 도체전극(340)이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 상부 도체전극 돌출부(315')를, 그리고 상기 하부 도체전극(310)과 내부 도체전극(340)이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 하부 도체전극 돌출부(315)를 포함한다.
그리고 본 발명의 전극 구조체(300)는 상기 상부 도체전극(310')과 내부 도체전극(340)이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 상부 유전체 층(330')을, 그리고 상기 하부 도체전극(310)과 내부 도체전극(340)이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 하부 유전체 층(330)을 포함한다.
또한 본 발명의 전극 구조체(300)에 있어서, 상기 상부 도체전극(310')과 내부 도체전극(340)을 밀착시킬 때, 상기 상부 도체전극 돌출부(315')의 돌출효과로 인하여, 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 상부 유전체층(330')과의 사이 또는 상기 상부 유전체층(330') 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d1)을 가진다. 다시 말하면, 상기 상부 도체전극 돌출부(315')의 효과로 인하여, 상부 도체전극(310')과 내부 도체전극(340)상에 형성된 상부 유전체층(330')과의 사이, 상기 내부 도체전극(340)과 상기 상부 도체전극(310')에 형성된 상부 유전체층(미도시)과의 사이, 또는 상기 상부 도체전극(310')에 형성된 유전체층(미도시)과 상기 내부 도체전극(340)상에 형성된 유전체층(330')과의 사이에 소정의 간격(d1)를 형성할 수 있다.
그리고 상기 하부 도체전극(310)과 내부 도체전극(340)을 밀착시킬 때, 상기 하부 도체전극 돌출부(315)의 돌출효과로 인하여 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 하부 유전체층(330)과의 사이 또는 상기 하부 유전체층(330) 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d2);를 포함한다. 즉, 상기 하부 도체전극 돌출부(315)의 효과로 인하여, 하부 도체전극(310)과 내부 도체전극(340)상에 형성된 하부 유전체층(330)과의 사이, 상기 내부 도체전극(340)과 상기 하부 도체전극(310)에 형성된 하부 유전체층(미도시))과의 사이, 또는 상기 하부 도체전극(310)에 형성된 하부 유전체층(미도시)과 상기 내부 도체전극(340)상에 형성된 하부 유전체층(330)과의 사이에 소정의 간격(d2)를 형성할 수 있다.
여기에 상기 상부도체전극(310'과 하부도체전극(310)을 하나의 극으로 하고 내부도체전극(340)을 대응전극으로 하여 펄스 또는 교류의 전원을 인가함으로써 상기 전극 상단부의 소정의 간격(d1)와 상기 전극 하단부의 소정의 간격(d2) 사이에서 플라즈마 방전을 형성시키고(370), 플라즈마에 의해 발생되는 유체 활성종을 유입되는 유체에 공급함으로써 유체를 정화시킬 수 있다.
또한 본 실시예에서는 도8에 나타난 바와 같이, 상기 상부 및 하부도체전극(310',310)이 격자형 도체전극이고 내부도체전극은 관통공 형상일 수가 있다. 이 경우 도8과 같이 플라즈마가 열린 공간에서 발생하므로 유체의 흐름을 판상의 전극형상의 방향과 상관없이 모든 방향으로 배치할 수 있게 되므로 유체흐름에 대한 저항이 크게 개선될 수 있다. 또한 이러한 구조체(300)에서 상단부 및 하단부 양면 모두에서 플라즈마(370)가 발생하므로 효율이 배가 되게 된다.
본 실시예에서의 전극 구조체(300)는 상부 도체전극(310'과 하부 도체전극(310) 사이에 다시 내부 도체전극(340)을 가진다는 점에서 도 6 및 7에서 설명한 전극 구조체(100, 200)와 큰 차이가 있다. 그리고 상기 상하부 도체전극(310',310)과 유전체층(330,330')을 갖는 내부 도체전극(340))은 소정의 간격(d)로 이격되어 있는데, 이는 상기 도체전극(310,310')의 내측 표면에 형성된 전극 돌출부(315,315')의 존재에 따른 것으로 도체전극 돌출부를 유전체에 직접적으로 접촉하게 한 독특한 특징이 있다.
본 발명에서 상기 펄스 또는 교류의 전원은 펄스폭 100㎲ 이하로, 전압은 1000 V 이하로 할 수 있으며, 상기 플라즈마 방전의 전류는 20㎃ 이하로 할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 도체전극 돌출부(315,315')는 상기 간격(d1)과 간격(d2)를 형성하는 스페이서(spacer) 역할을 하게 되며, 상기 간격 d1과 d2는 동일할 크기를 가질 수도 다를 수도 있다.
이때 상기 도체전극 돌출부(315,315')의 높이는 마이크로 간극 방식에서 사용되는 1000㎛이하의 영역이며, 상기 도체전극 돌출부(315,315')의 개수는 전극간의 간격이 유지되는 범위 내에서 그 개수를 자유로이 조절할 수 있다. 상기 도체전극 돌출부(315,315')의 위치는 상부도체전극, 하부도체전극, 내부도체전극 중 어느 일면 이상에 형성될 수 있다. 그리고 상기 도체전극 도출부의 높이를 위치에 따라 달리하여 상부도체전극과 하부도체전극 사이의 간격이 위치에 따라 달라지게 할 수도 있다.
또한 본 발명에서 상기 도체전극 돌출부(315, 315')는 원형, 사각형, 타원형, 다각형, 별형 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 가질 수 있다.
또한 상기 도체전극 돌출부(315,315')는 도체전극 기판에 프레스 등의 방법으로 정해진 높이로 눌러 형성시키거나 여타 금속을 덧붙여서 만든다. 구체적으로, 상기 도체전극 돌출부(315,315')는 프레스 가공, 에칭가공, 용접가공, 금속재질의 스페이서(spacer) 덧붙임, 금속성형가공 및 이들이 조합으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 상부 도체전극(310'), 하부 도체전극(310), 내부 도체전극(340)은 원형, 사각, 타원형, 기타 형상의 평판이 보통이나 요구되는 특성에 따라 오목형, 볼록형도 무방하다. 또한 상기 상부 도체전극(310'), 하부 도체전극(310), 내부 도체전극(340) 중 적어도 하나는 격자모양 또는 그물(망)모양의 형상으로 함으로써 그 기능을 강화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 유전체 장벽 전극 구조체(300)는 상부도체전극(310'), 하부도체전극(310), 내부도체전극(340) 및 상기 유전체층(330,330')중 선택된 1종 이상의 적어도 1개소에 관통공(350)을 형성할 수도 있다. 즉, 판상의 전극 구조체에 1개 이상의 관통공을 형성시켜, 이 관통공을 통해 유체가 이동하도록 할 수 있다. 관통공의 응용은 유체흐름에 대한 역압을 줄이는 데 많이 사용되는 기법이다.
이때 상기 관통공(350)의 형상은 도 10에 나타난 바와 같이, 원형, 사각형, 별형, 기타 형상 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 이룰 수 있으며, 구멍의 크기, 모양의 종류, 또는 크기와 종류를 함께 다양하게 조합하여 패턴에 변화를 줄 수 있다.
또한 상기 유전체 층(330,330')은 전기적 절연성 및 유전성을 동시에 갖는 세라믹, 석영, 유리 같은 재질을 기초로 하며, 그 두께는 예로서 수 ㎛ 내지 수 mm 이고 그 면적은 처리용량에 따라 임의로 설정될 수 있는바, 예컨대 수 mm2 내지 수백 cm2으로 될 수 있다. 상기 유전체 층(330,330')의 형성 방법으로는 분사(스프레이), 플라즈마 용사, 도포, 침적, 스크린 인쇄, 접합 및 이들의 조합 공정을 사용할 수 있다.
또한 상기 유전체층(330,330')은 2 종 이상의 유전체 조성물의 혼합으로 이루어질 수 있으며, 한 층 이상으로 형성할 수 있다. 또한 하나 이상의 유전체층을 형성할 경우, 각 유전체층 별로 그 재질을 같이 할 수도 있으며, 달리할 수도 있다.
아울러, 상기 유전체층의 개수, 총 두께 및 재질의 변화를 통해 형성되는 플라즈마의 특성을 변화시킬 수 있으며, 각 유전체층을 그 층별로 그 재질을 달리함으로써 전극 특성을 강화할 수도 있다.
또한 본 발명에서는 상기 상부 도체전극 표면, 하부 도체전극 표면, 내부 도체전극 표면, 유전체층 표면 중 선택된 1종 이상의 표면에 보호 코팅층, 다른 유전체 층, 특수기능층(오존제거 기능층, 냄새제거 기능층, 절연체 층) 중 선택된 하나 이상의 층을 추가로 형성하여 기능을 강화할 수 있다. 이러한 방법을 응용하면 소형화된 플라즈마 전극에서 여러 복합 기능을 실현할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서 상기 소정의 간격(d1,d2)는 유체(공기, 물 등)가 이동하는 공간이나, 필요에 따라 상기 소정의 간격(d1,d2)에 유체 이외의 세라믹, 유리, 고분자 재질의 절연체를 충진할 수도 있다. 이와 같은 절연체를 충진하고 도체전극에 관통공이 있거나 도체전극이 격자 모양이 적용될 경우, 각각 관통공 측면 및 격자 측단면에서 플라즈마가 발생하게 되므로 이 또한 경우에 따라서 아주 효과적인 플라즈마 발생 방법이 될 수 있다. 이와 같은 경우의 일실시예를 도 11에 나타내었다.
한편, 도 9는 도 8를 기본으로 하는 변형 일실시예를 나타낸다. 이 경우는 도 9의 내부 도체전극(340)을 다시 내부 도체전극(상부)와 내부 도체전극(하부) 2개 층으로 분리하여 새롭게 형성된 상기 내부도체전극 분리 면의 양쪽 면 중 적어도 한쪽 면 이상에 하나 이상의 분리면 도체전극 돌출부를 형성하고, 또한 상기 분리 면의 적어도 한쪽 면 이상에 유전체 층을 형성한 것이다.
이때 분리된 내부 도체전극을 밀착시키면 내부 도체전극의 분리 면에서의 분리면 도체전극 돌출부 효과로 인하여 분리 면 사이에 다시 소정의 간격(d3)가 형성되므로, 상기 상부 도체전극과 상기 내부 도체전극(하부)를 하나의 같은 극으로 하고, 상기 하부 도체전극과 상기 내부 도체전극(상부)를 하나의 같은 극으로 함으로써 상기 내부 도체전극의 분리된 면 사이의 추가적인 소정의 간격(d3)에서 추가적으로 플라즈마를 발생시키게 된다. 이로 인해 플라즈마가 도 9에서 나타낸 바와 같이 전극 상단부, 중간부, 하단부 3곳에서 발생하게 되어 플라즈마 효율을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.
도 9에서는 도체전극 돌출부를 도상에 표현하지는 않았으나 그 구조와 형성방법은 앞서 기술한 바와 같으며, 또한 관통공, 유전체층 형성방법, 격자형상의 도체전극 등에 대해 도6, 7, 8에서 기술된 모든 응용과 설명은 이 실시예에서도 동일하게 적용된다.
도 12은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 청정 반응기를 나타내는 그림이다.
도 12에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 유체 청정 반응기는 적어도 최소한 플라즈마 전극 면적보다는 큰 몸체를 구비한다. 그 몸체의 전방에는 유체를 몸체내로 유입시키기 위한 유입구를 구비한 유동분배기가 설치된다. 몸체에는 하나 이상의 플라즈마 전극 구조체를 포함한다. 그리고 전극 구조체 후단에는 전극을 통과한 유체가 배출될 수 있는 배출구가 존재한다.
완성된 플라즈마 전극 구조체는 도 12에 도시된 바와 같이, 반응기 몸체 내에 유체의 흐름과 수직하게 배치하고 통전 단자 이외의 접촉부위는 절연이 되게 한다. 이와 같이 구성된 반응기의 반응공정에 의하면, 먼저 반응기에 전원장치를 작동시켜 전력을 가하면 상부전극과 하부전극 사이의 소정의 간격에서 전기적 방전이 일어나게 되어 플라즈마가 발생된다.
상기 플라즈마에 의해서 발생된 자외선, 전자, 활성산소, 오존, OH 등의 이온 및 라디칼(radical)의 작용으로 전극 구조체의 관통공을 통과하는 유체내의 유해가스는 무해한 물질로 변화되고 살균된다. 이와 같은 반응은 일반적인 저온 플라즈마를 이용하는 원리이다.
본 발명의 전극구조체에 축전지 분야에서 응용되고 있는 적층 구조를 도입하여 교대로 전기극을 달리하여 적층 구조로 형성시킬 경우도 본 발명의 원리가 그대로 적용됨을 물론이다.
본 발명의 전극구조체의 특성상 전극 구조체의 전 후방에 직렬의 형태로 다양한 필터 또는 메쉬 스크린을 배열시키기가 용이하므로, 오존의 제거 기능, 자외선 증가 기능, 냄새 제거 기능을 보완하는 추가적인 필터 또는 스크린을 적용할 수 있다. 즉, 도 13와 같이, 상기 전극 구조체의 전방 후방에 입자필터, 자외선 강화필터와 오존필터를 복합 배열할 수 있다.
또한 본 발명의 상기 전극구조체는 2개 이상이 직렬 형태로 간격을 두고 배열되어 있거나, 그 구조체간에 절연되어 상호 밀착되어 있거나, 또는 전기 극성을 교차로 달리하여 2개 이상으로 적층되어 이루어질 수 있으며, 처리용량을 늘리기 위해 병렬형태의 배열도 가능하다.
본 발명에서 상기 유체는 공기 등의 기체이거나 물 등의 액체 일수가 있으며, 상술한 전극 구조체를 수중에 위치시키면 수중방전을 용이하고 효율적으로 발생시킬 수 있으므로 이러한 전극구조체는 공기청정 분야 외에 다양한 분야에 적용 가능하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 전극 구조체는 일면 비교적 간단한 발명으로 보이지만, 플라즈마의 발생원리와 응용처의 요구조건에 대하여 상당한 고찰이 있을 때 비로소 나타날 수 있는 발명인 것으로 그 장점은 아래와 같다.
첫째, 전극의 간격형성 방법으로서 도체전극 돌출부의 도입은 간단한 발명으로 보이나, 이 경우 도체전극 돌출부와 유전체층이 구조적으로 접촉되어 전기적인 누설과 및 아크(arc) 발생의 우려로 현재까지 시도되지 못한 방법이다. 즉, 플라즈마 전극 구조에 대한 기술적인 이해를 바탕으로 구조적인 돌출부와 유전체의 접촉면적을 설계를 하여야 하고, 돌출부 위로 유전체를 균일하게 형성시켜야 하며, 유전체 층 재질의 전기적 특성을 고찰하여 유전체 층 두께를 설계함으로써 아크 발생의 방지가 가능하게 된다.
둘째, 전극 구조체의 관통공 형상 및 격자(망) 형상을 변화시킬 경우, 그에 따른 전기장의 변형이 유도되어 플라즈마 전극에 다양한 특성을 부여할 수 있다. 즉 관통공의 단면적상에 뾰족한 형상을 부여하면, 이 부위에 전자가 집중되어 쉽게 방전이 일어나므로 저전압에서 용이하게 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 원형의 경우 전기장이 균일하게 분포되어 전압의 집중을 완화하여 스트리머 방전을 회피할 수 있어, 균일한 글로우 방전을 일으킨다. 따라서 플라즈마의 방전형태를 용이하게 설계할 수 있게 된다. 패턴모양과 크기를 혼합하면 스트리머 방전과 글로우 방전의 비율, 활성이온 발생량과 자외선 발생량 및 방전개시 전압 및 소모전력까지 제어할 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예 1)
플라즈마 전극 구조체의 성능을 평가하기 위하여, 유체 유입구, 플라즈마 전극, 유체 도출부로 이루어진 공기청정기 모듈을 이용하였다. 통전 전극은 스테인레스403를 재질로 하여 직경 50mm, 두께 1mm인 원판 형상을 제작한후, 이 판에 프레스를 이용하여 직경 외각부위에 균등한 각도로 5개의 전극 돌출부와 반지름의 중앙부위에 5개의 돌출부를 높이 50㎛로 제작하였다. 또한 이 판상에 직경 3.6mm의 원형 관통공을 판위에 균일하게 분포하도록 48개 형성시켰다. 이는 개구면적이 전체면적 대비 25%에 해당하는 것이다. 이후, 입도 1-2um의 알루미나와티탄산바륨 분말을 유전체 조성으로 하고 폴리머인 PVDF(Polyvinylidene fluoride)를 바인더로 하여 통상의 분사(스프레이) 공정으로 금속원판 상에 유전체 층을 두께 70㎛로 형성시켰고, 이와 똑같은 원판을 하나 더 제작하였다. 이 두 개의 원판을 유전체 층이 대면하도록 밀착 고정시켜 전극 구조체를 완성시켰다.
이후, 상기 전극 구조체에 전압 1000V, 주파수 700kHz의 교류를 전극에 인가하고 공기의 도출부에서 이온계수기와 오존분석기를 통해 생성된 음이온 수와 오존의 농도를 측정하였다. 또한 OES(Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 발생되는 자외선 생성밀도를 측정하였으며, 도출부로부터 20cm 거리에 있는 위치에 한천(agar) 배지에 도말한 대장균을 위치시키고 24시간 경과 후 멸균 할로(halo)를 관찰하여 살균력을 측정하였다.
그 결과, 음이온발생량은 145,000개/cm3, 오존의 농도는 0.030ppm 이하의 수치를 나타내었고, 자외선 생성량은 약 2800정도였으며, 세균은 99.9% 이상이 멸균되었다.
(실시예 2)
전극의 인가되는 전기에너지, 즉, 펄스 폭의 증가에 따라 발생되는 음이온 수를 측정하여 도 13에 나타내었다. 도 13에 나타난 바와 같이, 펄스 폭의 증가에 따라 발생되는 음이온 수가 빠른 속도로 증가하였으며, 펄스폭이 100 μs에 근접함에 따라 음이온 수는 단위 세제곱 센티미터 당 100만개에 근접하고 있음을 알 수 있다.
(비교예 1)
한편, 본 발명과의 비교를 위한 다중 침 코로나 방식의 전극 구조체에서는 자외선 생성량은 300정도로서 본 발명에 비해 약 10%에 불과하였고, 음이온 발생량은 1450/cm3이였으며, 멸균효과는 72시간 경과 후에도 미미하였다. 또한 플라즈마를 발생시키기 위해 전압이 2kV 이상 인가되었으므로 사용상의 취급과 위험이 아주 크게 나타났다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
110, 110', 210, 210' 310, 310'..... 도체 전극
115, 215, 315, 315' .. ........... 도체전극 돌출부
130, 230, 230' 330, 330' ...... 유전체층
150, 250, 350 ..... ......관통공
170, 270, 370 .............플라즈마

Claims (17)

  1. 상부 도체전극과 하부 도체전극;
    상기 상부 도체전극과 하부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 도체전극 돌출부;
    상기 상부 도체전극과 하부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 하부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 유전체 층;
    상기 상부 도체전극과 하부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여 상하부 도체전극과 유전체층 사이 또는 상호 마주보는 유전체층들 간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d);을 포함하고
    상기 상부 도체전극과 하부 도체전극에 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  2. 상부 도체전극, 하부 도체전극 및 내부 도체전극;
    상기 상부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 상부 도체전극 돌출부;
    상기 하부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 형성된 하나 이상의 하부 도체전극 돌출부;
    상기 상부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 상부 유전체 층;
    상기 하부 도체전극과 내부 도체전극이 마주보는 내측으로 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 적어도 하나의 일표면에 실질적으로 균일한 두께로 형성된 하부 유전체 층;
    상기 상부 도체전극과 내부 도체전극을 밀착시킬 때, 상기 상부 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여, 상기 상부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 상부 유전체층과의 사이 또는 상기 상부 유전체층 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d1) ; 및
    상기 하부도체전극과 내부도체전극을 밀착시킬 때, 상기 하부 도체전극 돌출부의 돌출효과로 인하여 상기 하부 도체전극과 내부 도체전극 중 하나와 상기 하부 유전체층과의 사이 또는 상기 하부 유전체층 상호간의 사이에 형성되는 소정의 간격(d2);를 포함하고,
    상기 상부도체전극과 하부도체전극을 하나의 극으로 하고 내부도체전극을 대응전극으로 하여 펄스 또는 교류의 전원을 인가하여 상기 소정의 간격(d1)와 상기 소정의 간격(d2) 사이에서 플라즈마를 동시에 발생시키는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 내부 도체전극을 다시 상부 내부도체전극과 하부 내부도체전극의 2개의 층으로 분리한 후, 새롭게 형성된 상기 내부도체전극 분리 면의 양면 중 적어도 일면에 하나 이상의 분리면 도체전극 돌출부를 형성하고, 또한 상기 분리면 중 적어도 일면에 유전체 층을 형성함으로써, 상기 분리면 도체전극 돌출부 효과로 인하여 분리면 사이에 추가적인 소정의 간격(d3)을 형성하여 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 또는 교류의 전원이 펄스폭 100㎲이하, 전압 1000 V 이하인 펄스 또는 교류 전원인 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 간격(d,d1,d2,d3))에서 방전전류 20㎃ 이하의 플라즈마를 발생시키는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체전극 돌출부의 높이가 1000㎛이하의 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체전극 돌출부는 원형, 사각형, 다각형, 타원형, 별형 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 갖는 것을 특징으로 하고, 그 형성 방법은 프레스 가공, 에칭가공, 용접가공, 금속 스페이서(spacer), 금속성형가공 및 이들의 조합 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 상부 도체전극 또는 하부 도체전극은 격자(망) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  9. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 상부 도체전극, 하부 도체전극 및 내부 도체전극 중 적어도 하나는 격자(망) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 상부 도체전극, 하부 도체전극, 상기 유전체층중 선택된 1종 이상의 적어도 1개소에 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공은 원형, 사각형, 타원형, 다각형, 별형, 기타 형상 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  11. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 상부 도체전극, 하부 도체전극, 내부 도체전극, 상기 유전체층중 선택된 1종 이상의 적어도 1개소에 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공은 원형, 사각형, 타원형, 다각형, 별형, 기타 형상 및 이들의 조합 중 어느 하나의 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  12. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체층은 분사(스프레이), 플라즈마 용사, 도포, 침적 및 스크린인쇄 공정 및 이들의 조합 중 어느 하나의 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  13. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체층은 각각 적어도 하나 이상의 층이고, 각 유전체 층은 같은 재질이거나, 다른 재질임을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 상부 도체전극 표면, 하부 도체전극 표면 및 유전체층 표면 중 선택된 1종 이상의 표면에 보호 코팅층, 다른 유전체층, 특수기능층(오존제거 기능층, 냄새제거 기능층, 절연체층) 중 선택된 1종 이상이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  15. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 상부 도체전극 표면, 하부 도체전극 표면, 내부 도체전극 표면 및 유전체층 표면 중 선택된 1종 이상의 표면에 보호 코팅층, 다른 유전체층, 특수기능층(오존제거 기능층, 냄새제거 기능층, 절연체층) 중 선택된 1종 이상이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  16. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 간격(d,d1,d2,d3)에 세라믹, 유리, 고분자 재질 및 이들의 조합 중 1종 이상인 절연체 층이 채워진 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
  17. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극구조체는 2개 이상이 직렬 형태로 간격을 두고 배열되어 있거나, 그 구조체간에 절연되어 상호 밀착되어 있거나, 또는 전기 극성을 교차로 달리하여 2개 이상으로 적층되어 있거나, 병렬로 확장 배열되어 있음을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 방식의 전극 구조체.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101666621B1 (ko) * 2015-10-22 2016-10-17 주식회사 에코셋 Ddbd 플라즈마 반응기, 이를 포함하는 정화 장치 및 이를 이용하는 정화 방법
KR20180083901A (ko) * 2016-01-18 2018-07-23 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 활성 가스 생성 장치 및 성막 처리 장치
KR20200017903A (ko) * 2018-08-10 2020-02-19 광운대학교 산학협력단 유전체장벽방전 플라즈마 샤워기
KR20200057858A (ko) * 2018-11-16 2020-05-27 현대자동차주식회사 디스크브레이크의 마찰재 마모 분진 포집장치
KR20200105211A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 한국산업기술대학교산학협력단 히터 일체형 하이브리드 플라즈마 방전소자의 제조방법

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5795065B2 (ja) * 2011-06-16 2015-10-14 京セラ株式会社 プラズマ発生体及びプラズマ発生装置
CA2867362C (en) * 2012-04-04 2016-01-12 General Fusion Inc. Jet control devices and methods
US9970407B2 (en) * 2014-09-08 2018-05-15 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling operation of an internal combustion engine
KR101605070B1 (ko) 2015-05-04 2016-03-24 김정일 저온 수중 플라즈마 발생 장치
JP6542053B2 (ja) * 2015-07-15 2019-07-10 株式会社東芝 プラズマ電極構造、およびプラズマ誘起流発生装置
US11034582B2 (en) * 2015-10-08 2021-06-15 Aquallence Ltd. Israel Cold plasma ozone generator
KR101801119B1 (ko) * 2015-12-03 2017-11-27 경북대학교 산학협력단 비열 플라즈마를 이용한 차량용 실내 공기 청정 장치
KR20170068232A (ko) * 2015-12-09 2017-06-19 엘지전자 주식회사 플라즈마 전극장치, 그 제조방법 및 공기조화기
KR101632158B1 (ko) * 2015-12-28 2016-06-21 광운대학교 산학협력단 플라즈마를 이용한 차량 또는 실내 살균기
CN106040434B (zh) * 2016-06-15 2017-05-31 高云明 磁体发生器及由其制作的固体颗粒吸附装置和空气灭毒机
US10941058B2 (en) 2016-09-23 2021-03-09 Jason D Lalli Electrocoagulation system and method using plasma discharge
DE102016118569A1 (de) * 2016-09-30 2018-04-05 Cinogy Gmbh Elektrodenanordnung zur Ausbildung einer dielektrisch behinderten Plasmaentladung
CN106540811B (zh) * 2016-10-14 2019-08-16 高云明 石墨烯磁体发生器、其固体颗粒吸附装置和空气灭毒机
CN107072024A (zh) * 2017-02-09 2017-08-18 中国科学院电工研究所 一种获得表面滑闪放电的三电极激励器装置及方法
CN106890564A (zh) * 2017-02-16 2017-06-27 浙江大学 基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法
KR101932843B1 (ko) * 2017-04-11 2018-12-26 한양대학교 산학협력단 플라스마 발생 장치
JP6678336B2 (ja) * 2017-05-11 2020-04-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置
CN107172796A (zh) * 2017-05-31 2017-09-15 江南大学 一种圆角矩形轮廓‑球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔
DE102017111902B4 (de) * 2017-05-31 2020-12-31 Cinogy Gmbh Flächige Auflageanordnung
US11266003B2 (en) * 2017-06-13 2022-03-01 Zaka-Ul-Islam Mujahid Method and apparatus for generating plasma using a patterned dielectric or electrode
WO2019066113A1 (ko) * 2017-09-29 2019-04-04 한국기계연구원 플렉서블 활성종 발생기 및 이의 용도
JP7170255B2 (ja) * 2018-03-26 2022-11-14 国立大学法人東海国立大学機構 マンネンタケと抗酸化剤と医薬品と食品と皮膚外用剤との生産方法
CN108323146B (zh) 2018-04-11 2019-07-02 京东方科技集团股份有限公司 玻璃组件及制造方法、玻璃窗
US11863040B2 (en) * 2018-05-21 2024-01-02 The Research Foundation For Suny Electrohydrodynamic rotary systems and related methods
WO2020064105A1 (en) 2018-09-26 2020-04-02 L'oreal Device for generating cold plasma with a porous ozone filter
KR102211053B1 (ko) 2019-04-09 2021-02-02 주식회사 아이지티 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기 및 이를 구비한 가스처리장치
EP3840018A4 (en) * 2019-08-22 2022-06-08 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation ACTIVATED GAS GENERATOR
CN110523241A (zh) * 2019-10-08 2019-12-03 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 一种用于废气处理的孔板式介质阻挡放电等离子产生装置
US20220174807A1 (en) * 2020-02-27 2022-06-02 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Active gas generation apparatus
KR102533737B1 (ko) * 2020-02-27 2023-05-18 한국핵융합에너지연구원 플라즈마 발생 장치
CN111420109B (zh) * 2020-03-01 2022-05-10 杭州维那泰克医疗科技有限责任公司 电磁脉冲协同等离子体高效空气净化消毒设备
CN111389189A (zh) * 2020-03-11 2020-07-10 北京化工大学 一种可穿戴式等离子体降解危险化学品的装置及方法
CN115768942A (zh) * 2020-06-02 2023-03-07 普林斯顿大学理事会 低温织物介电阻挡放电装置
US20220028663A1 (en) * 2020-07-23 2022-01-27 Applied Materials, Inc. Plasma source for semiconductor processing
KR102531601B1 (ko) * 2020-11-27 2023-05-12 한국전자기술연구원 Dbd 플라즈마 발생기 및 그 제조방법
US20220246409A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Applied Materials, Inc. Image-based digital control of plasma processing
US20220246403A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Applied Materials, Inc. Digital control of plasma processing
CN113015309A (zh) * 2021-04-14 2021-06-22 殷振华 一种诱导等离子发生装置及其制作方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4954320A (en) 1988-04-22 1990-09-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Reactive bed plasma air purification
FR2650833B1 (fr) 1989-08-14 1991-11-08 Solvay Compositions de polymeres conducteurs d'electricite derives de pyrrole substitue ou non et procede pour leur obtention
US5236672A (en) 1991-12-18 1993-08-17 The United States Of America As Represented By The United States Environmental Protection Agency Corona destruction of volatile organic compounds and toxics
JPH07296993A (ja) * 1994-04-26 1995-11-10 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd プラズマ発生装置
US5609736A (en) 1995-09-26 1997-03-11 Research Triangle Institute Methods and apparatus for controlling toxic compounds using catalysis-assisted non-thermal plasma
JPH10212106A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Nippon Alum Co Ltd オゾン発生器
JP3256158B2 (ja) * 1997-02-03 2002-02-12 株式会社日本アルミ オゾン発生器
DE19739181A1 (de) * 1997-09-08 1999-03-11 Abb Research Ltd Entladungsreaktor und Verwendung desselben
JP3822394B2 (ja) * 1999-08-31 2006-09-20 泰郎 伊藤 空気浄化装置
KR100434940B1 (ko) * 2000-12-12 2004-06-10 한국기계연구원 저온 플라즈마 및 유전열을 이용하여 유해가스를 처리하기위한 촉매 반응기 및 그 처리방법
KR100477503B1 (ko) 2002-05-14 2005-03-18 고등기술연구원연구조합 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치
JP4104627B2 (ja) * 2003-06-20 2008-06-18 日本碍子株式会社 プラズマ発生電極及びプラズマ発生装置、並びに排気ガス浄化装置
WO2005098903A1 (ja) * 2004-04-08 2005-10-20 Sen Engineering Co., Ltd. 誘電体バリア放電エキシマ光源
JP2006021081A (ja) * 2004-07-06 2006-01-26 Toshiba Corp 放電型ガス処理装置
KR100601394B1 (ko) 2004-08-20 2006-07-13 연세대학교 산학협력단 공기정화장치
WO2006046628A1 (ja) * 2004-10-28 2006-05-04 Hino Motors, Ltd. 排気浄化装置
US20070037408A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Hitachi Metals, Ltd. Method and apparatus for plasma processing
JP2007144244A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp 放電プラズマ処理装置
KR100762818B1 (ko) 2006-01-20 2007-10-02 (주)와이포케이텔콤 공기 정화 시스템
KR100747178B1 (ko) 2006-06-20 2007-08-07 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 공기청정 시스템
KR100935053B1 (ko) 2007-07-20 2009-12-31 전병옥 인조피부
JP4947807B2 (ja) * 2007-09-09 2012-06-06 一男 清水 プラズマを用いた流体浄化方法および流体浄化装置
JP2009066502A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Mitsubishi Electric Corp 放電電極およびそれを用いた空気浄化装置
KR100969629B1 (ko) 2008-02-11 2010-07-14 강원대학교산학협력단 배가스 제거용 유전체 장벽 방전-광촉매 복합 시스템
JP5068191B2 (ja) * 2008-02-14 2012-11-07 日本碍子株式会社 プラズマ反応器、及びプラズマ反応装置
KR101450551B1 (ko) * 2008-02-21 2014-10-15 엘지전자 주식회사 조리기기의 냄새제거장치 및 상기 냄새제거장치를 포함하는조리기기.
KR20090097340A (ko) * 2008-03-11 2009-09-16 주식회사 다원시스 Ｄｂｄ 플라즈마 방전을 이용한 오폐수 정화방법
JP2009226292A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Daihatsu Motor Co Ltd プラズマ反応器
US8851012B2 (en) * 2008-09-17 2014-10-07 Veeco Ald Inc. Vapor deposition reactor using plasma and method for forming thin film using the same
AU2008365614A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Oxion Pte. Ltd. Air ionizer electrode assembly
KR100924649B1 (ko) 2009-05-22 2009-11-02 정장근 고밀도 수중 플라즈마 토치의 발생장치 및 방법
JP2011010835A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Osaka Gas Co Ltd 除菌装置及び除菌方法
US8453457B2 (en) * 2009-08-26 2013-06-04 Lockheed Martin Corporation Nozzle plasma flow control utilizing dielectric barrier discharge plasma actuators
JP5379656B2 (ja) * 2009-11-24 2013-12-25 カルソニックカンセイ株式会社 排気浄化装置
GB201006389D0 (en) * 2010-04-16 2010-06-02 Linde Ag Device for providing a flow of plasma
JP5470543B2 (ja) * 2010-04-26 2014-04-16 株式会社島津製作所 放電イオン化電流検出器
JP2012120768A (ja) 2010-12-10 2012-06-28 Samsung Electronics Co Ltd 脱臭殺菌装置及び脱臭殺菌方法
JP5704065B2 (ja) * 2011-12-16 2015-04-22 株式会社島津製作所 放電イオン化電流検出器
KR20130085320A (ko) 2012-01-19 2013-07-29 경상대학교산학협력단 불연속 전극, 이를 이용한 전지 및 이를 제조하는 방법
US20140138030A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Tokyo Electron Limited Capacitively coupled plasma equipment with uniform plasma density

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101666621B1 (ko) * 2015-10-22 2016-10-17 주식회사 에코셋 Ddbd 플라즈마 반응기, 이를 포함하는 정화 장치 및 이를 이용하는 정화 방법
KR20180083901A (ko) * 2016-01-18 2018-07-23 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 활성 가스 생성 장치 및 성막 처리 장치
KR20200017903A (ko) * 2018-08-10 2020-02-19 광운대학교 산학협력단 유전체장벽방전 플라즈마 샤워기
KR20200057858A (ko) * 2018-11-16 2020-05-27 현대자동차주식회사 디스크브레이크의 마찰재 마모 분진 포집장치
KR20200105211A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 한국산업기술대학교산학협력단 히터 일체형 하이브리드 플라즈마 방전소자의 제조방법

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