KR20210151472A - 플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버 - Google Patents

플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버 Download PDF

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KR20210151472A
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Abstract

본 발명의 목적은 하나의 전원장치를 사용하면서 아크 발생 영역을 분리하여 플라즈마 고온 반응부를 확보하는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징, 상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온의 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 고전압 전극, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극, 및 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.

Description

플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버 {PLASMA REACTOR AND PFCs REDUCTION SCRUBBER}
본 발명은 플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 3상 교류 또는 바이폴라 전력을 사용하여 2개의 아크 발생 영역에 플라즈마 고온부를 형성하는 플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버에 관한 것이다.
알려진 바에 따르면, 플라즈마로 고온의 반응을 유도하거나 고온의 환경을 만들어 주기 위해, 아크 플라즈마(Arc Plasma), 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave Plasma), 용량결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma) 및 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 등의 기술이 사용된다. 이 기술들은 각 기술에 따른 장점과 단점 및 플라즈마 발생을 위한 반응기에서 구조적인 차이점을 가진다.
아크 플라즈마 반응기는 고온의 반응 환경을 만드는 데, 전극과 반응기 벽면은 열손실을 유발하여, 반응기의 효율을 저하시킬 수 있다. 아크 플라즈마 반응기는 하나의 전원장치로 하나의 아크 발생 영역에 고온 반응부를 형성하므로 전력 효율 및 공간 효율을 저하시킬 수 있다.
즉, 고온으로 유지되는 아크 플라즈마 반응기는 반응기 벽면, 즉 하우징의 열손실로 인하여, 장기 운전 시 벽면이 변형되는 문제를 발생시키고, 용량을 키우는 과정에서 전원장치의 대수가 증가되어 가격을 상승시키고 공간적인 제약을 받게 된다.
본 발명의 목적은 하나의 전원장치를 사용하면서 아크 발생 영역을 분리하여 플라즈마 고온 반응부를 확보하는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하우징의 벽면을 통한 열손실을 줄이는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 상기 플라즈마 반응기를 이용한 과불화합물 제거 스크러버를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징, 상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 고전압 전극, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극, 및 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 상기 하우징을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구로 가스를 개별적으로 공급하는 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1가스 공급구와 상기 제2가스 공급구는, 상기 격벽 측에서 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극 측으로 냉가스의 유동을 형성하도록 상기 격벽 가까이 양측에 형성되고, 상기 제1방전갭과 상기 제2방전갭에서 형성되는 제1플라즈마 아크와 제2플라즈마 아크를 상기 제1유입구와 상기 제2유입구로 유입되게 할 수 있다.
상기 하우징은 원통으로 형성되고, 상기 제1가스 공급구 및 상기 제2가스 공급구는 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역의 내주면에 대하여 접선 방향으로 형성되어 가스를 회전 공급할 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1유입구와 상기 제2유입구는 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 각각 배치될 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 돌출되어 최소갭을 형성하는 제1연결부와 제2연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1연결부와 상기 제2연결부는 상기 제1유입구와 상기 제2유입구에서 후퇴하여 연결될 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1연결부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2연결부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장되어 최소갭을 상기 하우징의 내면과의 사이에 형성하는 제1확장부와 제2확장부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1확장부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2확장부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장과 축소 변곡되어 변곡점과 최소갭을 상기 하우징의 내면과의 사이에 형성하는 제1확장축소부와 제2확장축소부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1확장축소부 사이에 설정되고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2확장축소부 사이에 설정될 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 중간에서 최대 직경으로 형성되고 양단으로 가면서 직경이 감소되어 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 축소되어 상기 제1유입구와 상기 제2유입구에서 최소갭을 형성하는 제1축소부와 제2축소부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1축소부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2축소부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함할 수 있다.
상기 하우징은 원통부의 양측에서 제1접지전극에 제1원뿔대통으로 연결되고 제2접지전극에 제2원뿔대통으로 형성되고, 상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통부 및 제1원뿔대통 및 제2원뿔대통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1유입구와 상기 제1원뿔대통의 내면 사이 및 상기 제2유입구와 상기 제2원뿔대통의 내면 사이에 최소갭을 형성할 수 있다.
상기 하우징은 원통부의 제1접지전극 측에 제1축소확장부로 연결되고 제2접지전극 측에 제2축소확장부로 형성되고, 상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 상기 원통부 및 제1축소확장부 및 제2축소확장부의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1유입구와 상기 제1축소확장부의 변곡점 사이 및 상기 제2유입구와 상기 제2축소확장부의 변곡점 사이에 최소갭을 형성할 수 있다.
상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고, 상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 길이 방향의 중앙에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징, 상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 양단에 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 중앙에 배출구를 구비하여 상기 하우징 밖으로 인출되는 고전압 전극, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구를 상기 격벽의 양측에 구비하여 가스를 상기 하우징의 길이 방향 중앙에서 상기 고전압 전극의 외면으로 개별적으로 공급하는 가스 공급부, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 하우징의 길이 방향 양측에 구비되어 상기 제1유입구와 제1방전갭을 형성하고 상기 제2유입구와 제2방전갭을 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극, 및 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하며, 가스는 상기 하우징의 중앙에서 양측으로 공급되어 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극 사이에서 발생되는 플라즈마 아크를 상기 제1유입구와 상기 제2유입구로 유입하여 상기 고전압 전극의 내부에서 고온의 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 중앙에 배치되는 배출구로 배출한다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 돌출되어 플라즈마 아크를 모으는 제1연결부와 제2연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장되어 플라즈마 아크를 이동시켜 방전을 유지하는 제1확장부와 제2확장부를 더 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장과 축소 변곡되어 축소된 영역으로 플라즈마 아크를 집중하는 제1확장축소부와 제2확장축소부를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 원통부의 양측에서 제1접지전극에 제1원뿔대통으로 연결되고 제2접지전극에 제2원뿔대통으로 형성되고, 상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통부 및 제1원뿔대통 및 제2원뿔대통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되어, 서로 대응하는 상기 제1유입구와 상기 제1원뿔대통의 내면 영역 및 서로 대응하는 상기 제2유입구와 상기 제2원뿔대통의 내면 영역으로 플라즈마 아크를 집중시킬 수 있다.
상기 하우징은 원통부의 제1접지전극 측에 제1축소확장부로 연결되고 제2접지전극 측에 제2축소확장부로 형성되고, 상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 상기 원통부 및 제1축소확장부 및 제2축소확장부의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 서로 대응하는 상기 제1유입구와 상기 제1축소확장부의 변곡점 사이 영역 및 상기 제2유입구와 상기 제2축소확장부의 변곡점 사이 영역으로 플라즈마 아크를 집중시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화합물 제거 스크러버는, 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징, 상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온의 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 고전압 전극, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구로 과불화합물 가스를 개별적으로 공급하는 가스 공급부; 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극, 및 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하며, 상기 고전압 전극은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고, 상기 제1유입구를 향하여 물을 공급하는 제1물공급라인 및 상기 제2유입구를 향하여 물을 공급하는 제2물공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극은 상기 고온 반응구간에 촉매를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징, 상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 접지전극, 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1전압 전극과 제2전압 전극, 및 상기 접지전극과 상기 제1전압 전극 및 상기 제2전압 전극에 바이폴라 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
상기 전원 공급부는 대칭되는 양의 전압과 음의 전압을 동시에 생성하여 제1전원선을 통하여 제1전압 전극 및 제2전원선을 통하여 제2전압 전극에 각각 공급하여 공통의 접지전극에 대한 각각의 전위차를 발생하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 방전을 동시에 일어나게 할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예의 플라즈마 반응기 및 과불화합물 제거 스크러버는 하나의 전원 공급부를 이용하여 제1, 제2아크 영역을 분리하여 플라즈마 고온 반응부를 확보하므로 더블 리버스 볼텍스 유동(DRVF; Double Reverse Vortex Flow)을 형성할 수 있다. 이 유동(DRVF)은 하우징의 벽면, 고전압 전극 및 접지전극을 통한 열손실을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 과불화합물 제거 스크러버의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 과불화합물 제거 스크러버의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제8실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 플라즈마 반응기는 가스의 더블 리버스 볼텍스 유동(double reverse vortex flow)의 구성을 통하여 플라즈마 반응기로 공급되는 상대적 저온의 처리기체가 플라즈마 반응기의 내부 공간 외주면을 둘러 싸게 되어 플라즈마 아크의 열이 반응기의 벽면으로 전달되는 것을 제한하므로 반응기의 열효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 플라즈마 반응기는 플라즈마 아크의 집중을 통하여 고온 반응부를 집중시키고, 이로 인하여 반응기의 운전 비용을 절감시킬 수 있다. 또한 본 발명의 플라즈마 반응기는 하나의 전원 공급부로 2개의 아크 영역을 형성할 수 있다. 플라즈마 반응의 구동전력은 3상 교류 또는 바이폴라(bi-polar) 전원일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예의 플라즈마 반응기(1)는 하우징(10), 고전압 전극(20), 제1접지전극(31), 제2접지전극(32) 및 전원 공급부(40)를 포함한다. 플라즈마 반응기(1)는 가스 공급부(50)를 더 포함할 수 있다.
하우징(10)은 내부에 구비되는 격벽(13)으로 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)을 구획하고 있다. 또한 하우징(10)은 더블 리버스 볼텍스 유동(double reverse vortex flow)이 형성되도록 원통형으로 형성되고, 원통형의 직경 방향에 대하여 내부에 측면 및 길이 방향에 대하여 중앙으로 가스 유동이 공급되고, 유동하는 가스는 플라즈마 아크와 함께 길이 방향 측면에서 원통형의 길이 방향에 대하여 중앙 및 직경 방향의 중심으로 공급된다.
이를 위하여, 고전압 전극(20)은 격벽(13)을 관통하여 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 걸쳐지며 제1유입구(21)를 제2유입구(22)를 각각 구비하고, 내부에 고온 반응구간(23)을 형성하여 가열된 고온의 반응물을 배출하는 배출구(24)를 구비한다. 고온 반응구간(23), 배출구(24) 및 고전압 전극(20)은 하우징(10)과 전기적으로 절연되어 있다.
제1접지전극(31) 및 제2접지전극(32)은 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에서 제1유입구(21)와 제2유입구(22)를 향하여 구비되어 제1방전갭(G1)과 제2방전갭(G2)을 각각 형성한다. 제1접지전극(31) 및 제2접지전극(32)은 하우징(10)의 길이 방향 양단에 각각 형성되어 있다. 제1, 제2접지전극(31, 32)은 하우징(10)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전원 공급부(40)는 고전압 전극(20)과 제1접지전극(31) 및 제2접지전극(32)에 3상 교류 전력 또는 바이폴라(bi-polar) 전력을 공급한다. 고전압 전극(20)에 3상 교류 전력의 고전압이 인가되고, 3상 교류의 위상차에 의하여 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32)과 고전압 전극(20) 사이에서 고전압의 조건이 교호적으로 생성된다.
따라서 고전압 전극(20)과 제1접지전극(31) 사이의 제1방전갭(G1)에서 방전이 일어나고, 고전압 전극(20)과 제2접지전극(32) 사이의 제2방전갭(G2)에서 플라즈마 방전이 일어난다. 즉 제1, 제2방전갭(G1, G2)에서 플라즈마 방전이 교호적으로 일어나게 된다.
또한 가스 공급부(50)는 하우징(10)을 관통하여 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 연결되는 제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)로 가스를 개별적으로 공급한다. 제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)는 격벽(13) 측에서 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32) 측으로 냉가스의 유동을 각각 형성하도록 격벽(13) 가까이에 양측에 형성되고, 제1방전갭(G1)과 제2방전갭(G2)에서 형성되는 제1플라즈마 아크(PA1)와 제2플라즈마 아크(PA2)를 제1유입구(21)와 제2유입구(22)로 유입되게 한다.
냉가스의 유동은 하우징(10)의 내주면을 따라 작동하므로 하우징(10) 외벽을 열적으로 보호할 수 있고, 열손실을 방지하므로 플라즈마 반응기(1)의 열효율을 높일 수 있다.
제1플라즈마 아크(PA1)와 제2플라즈마 아크(PA2)는 제1유입구(21)와 제2유입구(22)로 유입되고, 가열된 가스(예, 반응물 포함)가 고온 반응구간(23)에 고온을 형성한다. 고온 반응구간(23)에서 고온 처리된 기체(예, 반응물 포함)는 배출구(24)를 통하여 하우징(10)의 외부로 배출된다.
하우징(10)은 원통으로 형성되고, 제1가스 공급구(51) 및 제2가스 공급구(52)는 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)의 내주면에 대하여 접선 방향으로 형성되어 가스를 회전 공급한다.
제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)로 공급되는 가스는 제1, 제2아크 영역(11, 12)으로 각각 공급되어, 고전압 전극(20)의 고온 반응구간(23)의 외주를 회전하면서 제1, 제2방전갭(G1, G2) 측으로 각각 공급되어 제1, 제2플라즈마 아크(PA1, PA2)를 발생시킨다.
고전압 전극(20)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치되고, 원통의 양단에 구비되는 제1유입구(21)와 제2유입구(22)는 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 각각 배치된다. 따라서 제1방전갭(G1)과 제2방전갭(G2)에서 형성되는 제1플라즈마 아크(PA1)와 제2플라즈마 아크(PA2)는 제1유입구(21)와 제2유입구(22)로 유입될 수 있다.
즉 제1, 제2가스 공급구(51, 52)로 공급되는 가스는 하우징(10)의 중앙에서 양측으로 공급되어 고전압 전극(20)과 제1, 제2접지전극(31, 32) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA1, PA2)를 제1, 제2유입구(21, 22)로 유입하여 고전압 전극(20)의 내부에서 고온 반응구간(23)을 형성하여 가열된 반응물을 중앙에 배치되는 배출구(24)로 배출한다.
이와 같이 제1실시예의 플라즈마 반응기(1)는 하나의 전원 공급부(40)를 통하여 3상 교류를 공급하여, 더블 리버스 볼텍스 유동(외측의 냉가스 유동과 내측의 제1, 제2플라즈마 아크(PA1, PA2) 유동)을 형성하고, 고온 반응부(23)를 집중하므로 하우징(10)으로의 열전달을 제한하여 운전 비용과 제조원가를 절감할 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 비하여 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제2실시예의 플라즈마 반응기(2)에서, 고전압 전극(220)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치되고, 제1연결부(251)와 제2연결부(252)를 더 포함한다.
제1연결부(251)와 제2연결부(252)는 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32)을 향하여 돌출되어 최소갭(G21, G22)을 형성한다. 제1연결부(251)와 제2연결부(252)는 제1유입구(21)와 제2유입구(22)에서 후퇴하여 연결된다. 제1연결부(251)와 제2연결부(252)는 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA21, PA22)에도 불구하고 구조적인 손상이 방지될 수 있다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(21) 및 제1연결부(251) 사이에 설정되는 제1집중영역(211)을 포함한다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(22) 및 제2연결부(252) 사이에 설정되는 제2집중영역(212)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(220) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA21, PA22)가 제1, 제2집중영역(211, 212)으로 제한된다.
최소갭(G21, G22)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA21, PA22)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(220)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(220)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크(PA21, PA22)는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(220)의 제1, 제2유입구(21, 22) 원주 사이에서 발생하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제3실시예의 플라즈마 반응기(3)에서, 고전압 전극(320)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치되고, 제1확장부(351)와 제2확장부(352)를 더 포함한다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(321) 및 제1확장부(351) 사이에 설정된다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(322) 및 제2확장부(352) 사이에 설정된다.
제1확장부(351)와 제2확장부(352)는 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32)을 향하여 확장되어 최소갭(G31, G32)을 하우징(10)의 내면과의 사이에 형성한다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(321) 및 제1확장부(351) 사이에 설정되는 제1집중영역(311)을 포함한다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(322) 및 제2확장부(352) 사이에 설정되는 제2집중영역(312)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(320) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA31, PA32)가 제1, 제2집중영역(311, 312)으로 제한된다.
최소갭(G31, G32)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA31, PA32)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(320)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(320)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크(PA31, PA32)는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(320)의 제1, 제2유입구(321, 322) 원주 사이에서 발생하게 된다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제4실시예의 플라즈마 반응기(4)에서, 고전압 전극(420)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치되고, 제1확장축소부(451)와 제2확장축소부(452)를 더 포함한다.
제1확장축소부(451)와 제2확장축소부(452)는 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32)을 향하여 확장과 축소 변곡되어 변곡점(453, 454)과 최소갭(G41, G42)을 하우징(10)의 내면과의 사이에 형성한다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(421) 및 제1확장축소부(451) 사이에 설정된다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(422) 및 제2확장축소부(452) 사이에 설정된다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(421) 및 제1확장축소부(451) 사이에 설정되는 제1집중영역(411)을 포함한다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(422) 및 제2확장축소부(452) 사이에 설정되는 제2집중영역(412)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(420) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA41, PA42)가 제1, 제2집중영역(411, 412)으로 제한된다.
최소갭(G41, G42)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA41, PA42)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(420)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(420)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(420)의 제1, 제2유입구(421, 422) 원주 사이에서 발생하게 된다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제5실시예의 플라즈마 반응기(5)에서, 하우징(510)은 원통부(503)의 양측에서 제1접지전극(31)에 제1원뿔대통(501)으로 연결되고 제2접지전극(32)에 제2원뿔대통(502)으로 형성된다.
고전압 전극(20)은 원통으로 형성되어 원통부(503) 및 제1원뿔대통(501) 및 제2원뿔대통(502)의 중심을 연결하는 하우징(510)의 중심에 배치된다. 따라서 제1유입구(21)와 제1원뿔대통(501)의 내면 사이 및 제2유입구(22)와 제2원뿔대통(502)의 내면 사이에 최소갭(G51, G52)을 형성한다.
제1아크 영역(511)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(21) 및 제1원뿔대통(501) 사이에 설정되는 제1집중영역(513)을 포함한다. 제2아크 영역(512)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(22) 및 제2원뿔대통(502) 사이에 설정되는 제2집중영역(514)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA51, PA52)가 제1, 제2집중영역(513, 514)으로 제한된다.
최소갭(G51, G52)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA51, PA52)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)의 제1, 제2유입구(21, 22) 원주 사이에서 발생하게 된다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 제6실시예의 플라즈마 반응기(6)에서, 하우징(610)은 원통부(603)의 양측에서 제1접지전극(31)에 제1축소확장부(601)로 연결되고 제2접지전극(32)에 제2축소확장부(602)로 형성된다. 제1축소확장부(601)와 제2축소확장부(602)는 제1유입구(21)와 제2유입구(22)를 향하여 축소와 확장 변곡되어 변곡점(605, 606)을 형성한다.
고전압 전극(20)은 원통으로 형성되어 원통부(603) 및 제1축소확장부(601) 및 제2축소확장부(602)의 중심을 연결하는 하우징(610)의 중심에 배치된다. 따라서 제1유입구(21)와 제1축소확장부(601)의 내면인 제1변곡점(605) 사이 및 제2유입구(22)와 제2축소확장부(602)의 내면인 제2변곡점(606) 사이에 최소갭(G61, G62)을 형성한다.
제1아크 영역(611)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(21) 및 제1축소확장부(601) 사이에 설정되는 제1집중영역(613)을 포함한다. 제2아크 영역(612)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(22) 및 제2축소확장부(602) 사이에 설정되는 제2집중영역(614)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA61, PA62)가 제1, 제2집중영역(613, 614)으로 제한된다.
최소갭(G61, G62)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA61, PA62)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크(PA61, PA62)는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(20)의 제1, 제2유입구(21, 22) 원주 사이에서 발생하게 된다.
이하에서는 상기한 플라즈마 반응기를 적용하여 과불화합물을 제거하는 과불화합물 제거 스크러버에 대하여 설명한다. 편의상 제1실시예의 플라즈마 반응기(1)를 적용하는 과불화합물 제거 스크러버(7, 8)에 대하여 설명한다. 플라즈마 반응기(1)에 대한 전체적인 설명을 생략하고 스크러버를 설명하는데 필요한 부분만을 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 과불화합물 제거 스크러버의 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제1실시예의 과불화합물 제거 스크러버(7)는 플라즈마 반응기(1) 및 제1, 제2물공급라인(41, 42)을 포함한다.
고전압 전극(20)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치된다. 및 제1물공급라인(41)은 제1유입구(21)를 향하여 물을 공급하고, 제2물공급라인(42)은 제2유입구(22)를 향하여 물을 공급한다.
제1물공급라인(41)은 제1접지전극(31)에 설치되어 제1유입구(21)를 향하여 물을 분사한다. 제2물공급라인(42)은 제2접지전극(32)에 설치되어 제2유입구(22)를 향하여 물을 분사한다.
스크러버(7)는 플라즈마 반응기(1) 및 제1, 제2물공급라인(41, 42)을 적용하여 제1, 제2가스 공급구(51, 52)로 공급되는 과불화합물을 제거하면 2개의 스크러버를 운전하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 따러서 제1실시예의 스크러버(7)는 과불화합물을 제거함에 있어서, 가격과 공간 측면에서 많은 제한을 극복할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 과불화합물 제거 스크러버의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 제2실시예의 과불화합물 제거 스크러버(8)에서 고전압 전극(20)은 고온 반응구간(23)에 촉매(26)를 더 구비한다.
고온 반응구간(23)에 설치된 촉매(26)는 과불화합물의 제거율을 더욱 향상시킬 수 있다. 촉매(26)는 스크러버(7)에서 과불화합물을 일차적으로 제거하고 고온 반응구간(23) 및 배출구(24)를 경유하는 가스에 포함된 과불화합물을 더 제거한다.
도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 제7실시예의 플라즈마 반응기(9)에서, 고전압 전극(520)은 중간에서 최대 직경으로 형성되고 양단으로 가면서 직경이 감소되어 하우징(10)의 중심에 배치되고, 제1축소부(751)와 제2축소부(752)를 더 포함한다.
제1축소부(751)와 제2축소부(752)는 제1접지전극(31)과 제2접지전극(32)을 향하여 축소되어 제1유입구(71)와 제2유입구(72)에서 최소갭(G71, G72)을 형성한다.
제1아크 영역(11)은 제1접지전극(31)과 제1유입구(71) 및 제1축소부(751) 사이에 설정되는 제1집중영역(711)을 포함한다. 제2아크 영역(12)은 제2접지전극(32)과 제2유입구(72) 및 제2축소부(752) 사이에 설정되는 제2집중영역(712)을 포함한다.
따라서 리버스 볼텍스 유동에 의하여, 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(520) 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA71, PA72)가 제1, 제2집중영역(711, 712)으로 제한된다.
최소갭(G71, G72)에서 점화가 된 후, 제1, 제2플라즈마 아크(PA71, PA72)가 성장(develop)되면서 길이가 길어지고, 결국에는 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(520)의 원주 사이에 제1, 제2플라즈마 아크(예, 도시된 가장 긴 플라즈마 아크)가 형성된다. 적절한 고전압 조건이 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(520)에 인가되면, 제1, 제2플라즈마 아크(PA71, PA72)는 지속적으로 제1, 제2접지전극(31, 32)과 고전압 전극(520)의 제1, 제2유입구(71, 72) 원주 사이에서 발생하게 된다.
도 11은 본 발명의 제8실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 제8실시예의 플라즈마 반응기(81)에서 접지전극(30)은 격벽(13)을 관통하여 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 걸쳐지며 제1유입구(301)과 제2유입구(302)를 각각 구비하고 내부에 고온 반응구간(323)을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구(324)를 구비한다.
제1전압 전극(231)과 제2전압 전극(232)는 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에서 제1유입구(301)와 제2유입구(302)를 향하여 구비되어 제1방전갭(G301)과 제2방전갭(G302)을 각각 형성한다.
전원 공급부(240)는 접지전극(30)과 제1전압 전극(231) 및 제2전압 전극(232)에 바이폴라 전력을 공급한다. 바이폴라 전력은 위상차를 갖지 않고 제1, 제2전압 전극(231, 232)에 전압이 대칭되는 양의 값과 음의 값을 동일 폭으로 가지는 구형파 전력을 동시에 인가한다.
구체적으로 설명하면, 전원 공급부(40)가 대칭되는 양의 전압과 음의 전압인 동일 폭의 구형파 전력을 동시에 생성하여, 제1, 제2전원선(L1, L2)을 통하여 제1, 제2전압 전극(231, 232)에 각각 공급하므로 공통의 접지전극(30)에 대한 제1, 제2전압 전극(231, 232) 각각의 전위차를 발생하여 방전이 양측에서 동시에 일어나게 된다.
즉 제1전압 전극(231)과 접지전극(30) 사이의 제1방전갭(G301)에서 방전이 일어나고, 제2전압 전극(231)과 접지전극(30) 사이의 제2방전갭(G302)에서 플라즈마 방전이 일어난다. 즉 제1, 제2방전갭(G301, G302)에서 플라즈마 방전이 동시에 일어나게 된다.
또한 가스 공급부(50)는 하우징(10)을 관통하여 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 연결되는 제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)로 가스를 개별적으로 공급한다. 제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)는 격벽(13) 측에서 제1전압 전극(231)과 제2전압 전극(232) 측으로 냉가스의 유동을 각각 형성하도록 격벽(13) 가까이에 양측에 형성되고, 제1방전갭(G301)과 제2방전갭(G302)에서 형성되는 제1플라즈마 아크(PA11)와 제2플라즈마 아크(PA12)를 제1유입구(301)와 제2유입구(302)로 유입되게 한다.
냉가스의 유동은 하우징(10)의 내주면을 따라 작동하므로 하우징(10) 외벽을 열적으로 보호할 수 있고, 열손실을 방지하므로 플라즈마 반응기(81)의 열효율을 높일 수 있다.
제1플라즈마 아크(PA11)와 제2플라즈마 아크(PA12)는 제1유입구(301)와 제2유입구(302)로 유입되고, 가열된 가스(예, 반응물 포함)가 고온 반응구간(323)에 고온을 형성한다. 고온 반응구간(323)에서 고온 처리된 기체(예, 반응물 포함)는 배출구(324)를 통하여 하우징(10)의 외부로 배출된다.
제1가스 공급구(51)와 제2가스 공급구(52)로 공급되는 가스는 제1, 제2아크 영역(11, 12)으로 각각 공급되어, 접지전극(30)의 고온 반응구간(323)의 외주를 회전하면서 제1, 제2방전갭(G301, G302) 측으로 각각 공급되어 제1, 제2플라즈마 아크(PA11, PA12)를 발생시킨다.
접지전극(30)은 원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 하우징(10)의 중심에 배치되고, 원통의 양단에 구비되는 제1유입구(301)와 제2유입구(302)는 제1아크 영역(11)과 제2아크 영역(12)에 각각 배치된다. 따라서 제1방전갭(G301)과 제2방전갭(G302)에서 형성되는 제1플라즈마 아크(PA11)와 제2플라즈마 아크(PA12)는 제1유입구(301)와 제2유입구(302)로 유입될 수 있다.
즉 제1, 제2가스 공급구(51, 52)로 공급되는 가스는 하우징(10)의 중앙에서 양측으로 공급되어 접지전극(30)과 제1, 제2전압 전극(231, 232) 각각의 사이에서 발생되는 제1, 제2플라즈마 아크(PA11, PA12)를 제1, 제2유입구(301, 302)로 유입하여 접지전극(30)의 내부에서 고온 반응구간(323)을 형성하여 가열된 반응물을 중앙에 배치되는 배출구(324)로 배출한다.
이와 같이 제8실시예의 플라즈마 반응기(81)는 하나의 전원 공급부(240)를 통하여 바이폴라 전력을 공급받아, 더블 리버스 볼텍스 유동(외측의 냉가스 유동과 내측의 제1, 제2플라즈마 아크(PA11, PA12) 유동)을 형성하고, 고온 반응부(323)를 집중하므로 하우징(10)으로의 열전달을 제한하여 운전 비용과 제조원가를 절감할 수 있다.
제1실시예의 플라즈마 반응기(1)에 바이폴라 전력을 적용하여 제8실시예의 플라즈마 반응기(81)을 구성한 것과 같이, 제2실시예 내지 제6실시예의 플라즈마 반응기(2, 3, 4, 5, 6)에 바이폴라 전력을 적용하여 플라즈마 반응기(미도시)를 구성할 수 있다.
또한 제1실시예의 플라즈마 반응기(1)를 적용하여 제7, 제8과불화합물 제거 스크러버(7, 8)를 구성한 것과 같이, 제2 내지 제8실시예의 플라즈마 반응기(2, 3, 4, 5, 6, 9, 81)를 적용하여 과불화합물 제거 스크러버를 구성할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 81: 플라즈마 반응기 7, 8: 과불화합물 제거 스크러버
10, 510, 610: 하우징 11, 511: 제1아크 영역
12, 512: 제2아크 영역 13: 격벽
20, 220, 320, 420, 520: 고전압 전극 21, 71, 301, 321, 421: 제1유입구
22, 72, 302, 322, 422: 제2유입구 23, 323: 고온 반응구간
24, 324: 배출구 26: 촉매
30: 접지전극 31, 32: 제1, 제2접지전극
40, 240: 전원 공급부 41, 42: 제1, 제2물공급라인
50: 가스 공급부 51, 52: 제1, 제2가스 공급구
211, 311, 411, 513, 613, 711: 제1집중영역
212, 312, 412, 514, 614, 712: 제2집중영역
231, 232: 제1, 제2전압 전극 251: 제1연결부
252: 제2연결부 351: 제1확장부
352: 제2확장부 451: 제1확장축소부
452: 제2확장축소부 453, 454, 605, 606: 변곡점
501: 제1원뿔대통 502: 제2원뿔대통
503, 603: 원통부 601: 제1축소확장부
602: 제2축소확장부 751, 752: 제1, 제2축소부
G1, G301: 제1방전갭 G2, G302: 제2방전갭
G21, G22, G31, G32, G41, G42, G51, G52, G61, G62, G71, G72: 최소갭
PA1, PA11, PA21, PA31, P41, PA51, PA61, PA71: 제1플라즈마 아크
PA2, PA12, PA22, PA32, P42, PA52, PA62, PA72: 제2플라즈마 아크

Claims (28)

  1. 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징;
    상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 고전압 전극;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극; 및
    상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부
    을 포함하는 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구로 가스를 개별적으로 공급하는 가스 공급부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1가스 공급구와 상기 제2가스 공급구는
    상기 격벽 측에서 상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극 측으로 냉가스의 유동을 형성하도록 상기 격벽 가까이 양측에 형성되고,
    상기 제1방전갭과 상기 제2방전갭에서 형성되는 제1플라즈마 아크와 제2플라즈마 아크를 상기 제1유입구와 상기 제2유입구로 유입되게 하는
    플라즈마 반응기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 원통으로 형성되고,
    상기 제1가스 공급구 및 상기 제2가스 공급구는
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역의 내주면에 대하여 접선 방향으로 형성되어 가스를 회전 공급하는
    플라즈마 반응기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1유입구와 상기 제2유입구는
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 각각 배치되는
    플라즈마 반응기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 돌출되어 최소갭을 형성하는 제1연결부와 제2연결부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1연결부와 상기 제2연결부는
    상기 제1유입구와 상기 제2유입구에서 후퇴하여 연결되는
    플라즈마 반응기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은
    상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1연결부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고,
    상기 제2아크 영역은
    상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2연결부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함하는
    플라즈마 반응기.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장되어 최소갭을 상기 하우징의 내면과의 사이에 형성하는 제1확장부와 제2확장부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은
    상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1확장부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고,
    상기 제2아크 영역은
    상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2확장부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함하는
    플라즈마 반응기.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장과 축소 변곡되어 변곡점과 최소갭을 상기 하우징의 내면과의 사이에 형성하는 제1확장축소부와 제2확장축소부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은
    상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1확장축소부 사이에 설정되고,
    상기 제2아크 영역은
    상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2확장축소부 사이에 설정되는
    플라즈마 반응기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고,
    상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함하는
    플라즈마 반응기.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    중간에서 최대 직경으로 형성되고 양단으로 가면서 직경이 감소되어 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 축소되어 상기 제1유입구와 상기 제2유입구에서 최소갭을 형성하는 제1축소부와 제2축소부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은
    상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 및 상기 제1축소부 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고,
    상기 제2아크 영역은
    상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 및 상기 제2축소부 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함하는
    플라즈마 반응기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은
    원통부의 양측에서 제1접지전극에 제1원뿔대통으로 연결되고 제2접지전극에 제2원뿔대통으로 형성되고,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통부 및 제1원뿔대통 및 제2원뿔대통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1유입구와 상기 제1원뿔대통의 내면 사이 및 상기 제2유입구와 상기 제2원뿔대통의 내면 사이에 최소갭을 형성하는
    플라즈마 반응기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 원통부의 제1접지전극 측에 제1축소확장부로 연결되고 제2접지전극 측에 제2축소확장부로 형성되고,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 상기 원통부 및 제1축소확장부 및 제2축소확장부의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1유입구와 상기 제1축소확장부의 변곡점 사이 및 상기 제2유입구와 상기 제2축소확장부의 변곡점 사이에 최소갭을 형성하는
    플라즈마 반응기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1아크 영역은 상기 제1접지전극과 상기 제1유입구 사이에 설정되는 제1집중영역을 포함하고,
    상기 제2아크 영역은 상기 제2접지전극과 상기 제2유입구 사이에 설정되는 제2집중영역을 포함하는
    플라즈마 반응기.
  19. 길이 방향의 중앙에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징;
    상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 양단에 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 중앙에 배출구를 구비하여 상기 하우징 밖으로 인출되는 고전압 전극;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구를 상기 격벽의 양측에 구비하여 가스를 상기 하우징의 길이 방향 중앙에서 상기 고전압 전극의 외면으로 개별적으로 공급하는 가스 공급부;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 하우징의 길이 방향 양측에 구비되어 상기 제1유입구와 제1방전갭을 형성하고 상기 제2유입구와 제2방전갭을 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극; 및
    상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부
    를 포함하며,
    가스는 상기 하우징의 중앙에서 양측으로 공급되어 상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극 사이에서 발생되는 플라즈마 아크를 상기 제1유입구와 상기 제2유입구로 유입하여 상기 고전압 전극의 내부에서 고온의 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 중앙에 배치되는 배출구로 배출하는
    플라즈마 반응기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 돌출되어 플라즈마 아크를 모으는 제1연결부와 제2연결부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장되어 플라즈마 아크를 이동시켜 방전을 유지하는 제1확장부와 제2확장부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1접지전극과 상기 제2접지전극을 향하여 확장과 축소 변곡되어 축소된 영역으로 플라즈마 아크를 집중하는 제1확장축소부와 제2확장축소부
    를 더 포함하는 플라즈마 반응기.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 하우징은 원통부의 양측에서 제1접지전극에 제1원뿔대통으로 연결되고 제2접지전극에 제2원뿔대통으로 형성되고,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통부 및 제1원뿔대통 및 제2원뿔대통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되어,
    서로 대응하는 상기 제1유입구와 상기 제1원뿔대통의 내면 영역 및 서로 대응하는 상기 제2유입구와 상기 제2원뿔대통의 내면 영역으로 플라즈마 아크를 집중시키는
    플라즈마 반응기.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 하우징은 원통부의 제1접지전극 측에 제1축소확장부로 연결되고 제2접지전극 측에 제2축소확장부로 형성되고,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 상기 원통부 및 제1축소확장부 및 제2축소확장부의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    서로 대응하는 상기 제1유입구와 상기 제1축소확장부의 변곡점 사이 영역 및 상기 제2유입구와 상기 제2축소확장부의 변곡점 사이 영역으로 플라즈마 아크를 집중시키는
    플라즈마 반응기.
  25. 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징;
    상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온의 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 고전압 전극;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 연결되는 제1가스 공급구와 제2가스 공급구로 과불화합물 가스를 개별적으로 공급하는 가스 공급부;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1접지전극과 제2접지전극; 및
    상기 고전압 전극과 상기 제1접지전극 및 상기 제2접지전극에 3상의 교류 전력을 공급하는 전원 공급부
    를 포함하며,
    상기 고전압 전극은
    원통으로 형성되어 원통의 중심을 연결하는 상기 하우징의 중심에 배치되고,
    상기 제1유입구를 향하여 물을 공급하는 제1물공급라인 및 상기 제2유입구를 향하여 물을 공급하는 제2물공급라인
    을 포함하는 과불화합물 제거용 스크러버.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 고전압 전극은
    상기 고온 반응구간에 촉매를 더 구비하는 과불화합물 제거용 스크러버.
  27. 내부에 구비되는 격벽으로 제1아크 영역과 제2아크 영역을 구획하는 하우징;
    상기 격벽을 관통하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 걸쳐지며 제1유입구와 제2유입구를 각각 구비하고 내부에 고온 반응구간을 형성하여 가열된 반응물을 배출하는 배출구를 구비하는 접지전극;
    상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에서 상기 제1유입구와 상기 제2유입구를 향하여 구비되어 제1방전갭과 제2방전갭을 각각 형성하는 제1전압 전극과 제2전압 전극; 및
    상기 접지전극과 상기 제1전압 전극 및 상기 제2전압 전극에 바이폴라 전력을 공급하는 전원 공급부
    를 포함하는 플라즈마 반응기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    대칭되는 양의 전압과 음의 전압을 동시에 생성하여 제1전원선을 통하여 제1전압 전극 및 제2전원선을 통하여 제2전압 전극에 각각 공급하여 공통의 접지전극에 대한 각각의 전위차를 발생하여 상기 제1아크 영역과 상기 제2아크 영역에 방전을 동시에 일어나게 하는 플라즈마 반응기.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071839A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Plasma processing device and plasma processing method
KR20090130936A (ko) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 케이씨텍 상압 플라즈마 발생장치
WO2013008344A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社島津製作所 プラズマ処理装置
KR20150125309A (ko) * 2014-04-30 2015-11-09 한국기계연구원 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071839A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Plasma processing device and plasma processing method
KR20090130936A (ko) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 케이씨텍 상압 플라즈마 발생장치
WO2013008344A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社島津製作所 プラズマ処理装置
KR20150125309A (ko) * 2014-04-30 2015-11-09 한국기계연구원 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기

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