KR20220072923A - plasma apparatus for decomposing monomers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상면에 분해 대상인 고체 단량체가 위치하는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 고체 단량체를 용융 시켜 액체 단량체를 형성하는 히터; 및 상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생전극;을 포함하고, 상기 히터는 상기 유전체 기판 내부에서 상기 플라즈마 발생전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 제공한다.The present invention is a dielectric substrate on which a solid monomer to be decomposed is located on the upper surface; a heater positioned inside the dielectric substrate to melt the solid monomer to form a liquid monomer; and a plasma generating electrode located inside the dielectric substrate and generating plasma to plasma-decompose the liquid monomer, wherein the heater is located below the plasma generating electrode in the dielectric substrate. A plasma generator is provided.
Description
본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐 PET의 화학반응에 의해 생성되는 단량체를 분해하여 합성가스(syngas)를 추출할 수 있는, 히터 및 플라즈마 발생용 전극이 유전체 기판 내부에 동시에 내장된 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating device, and more particularly, a heater and an electrode for generating plasma capable of extracting syngas by decomposing a monomer generated by a chemical reaction of waste PET inside a dielectric substrate. It relates to a plasma generator for monomer decomposition, characterized in that it is built-in at the same time.
열가소성인 폴리에스터의 대표적 소재인 PET(polyethylene terephthalate)는 결정성이 크고 용융점이 높아 섬유뿐만 아니라 필름, 병, 사출형 재료 등에 사용되고 있다. PET (polyethylene terephthalate), a representative material of thermoplastic polyester, has high crystallinity and high melting point, so it is used not only for fibers but also for films, bottles, and injection-type materials.
매년 1 천만 톤 가까이 배출되는 폐 플라스틱은 매립 처분장의 잔여 용량이 급감하고 있고 소각에 의한 온실가스나 독성물질 등의 환경 부하 물질을 발생시킨다. PET의 회수율 또한 약 20 %에 그치고 나머지 양은 소각이나 매립으로 처리되고 있는 실정이다. 폐 PET를 자원화하는 자원 순환형 시스템이 구축된다면 환경적인 이점뿐 아니라 경제적인 장점도 갖는다. 따라서 세계적으로 PET를 재활용하여 자원화하는 기술이 개발되고 있고, 사용 후의 PET를 회수하여 화학 원료화하는 것은 자원 이용 효율을 크게 높이는 자원 순환형 시스템을 구성할 수 있어, 환경문제를 감소시킬 수 있다.About 10 million tons of waste plastics are emitted every year, the remaining capacity of landfills is rapidly decreasing, and environmental burdens such as greenhouse gases and toxic substances are generated by incineration. The recovery rate of PET is also only about 20%, and the remaining amount is being disposed of by incineration or landfill. If a resource recycling system that converts waste PET into resources is established, it has economic advantages as well as environmental advantages. Therefore, technologies for recycling PET and turning it into resources are being developed around the world, and recovering PET after use and turning it into a chemical raw material can constitute a resource recycling system that greatly improves resource utilization efficiency, thereby reducing environmental problems.
상기 PET의 재활용 방법으로는 폴리에스터 폐 자원을 세정이나 분쇄 등의 공정을 거쳐 재 이용하는 물질 재활용(material recycling), 해중합(depolymerization)이나 단량체화 반응(monomerization) 등을 통하여 폴리에스터 원료로 전환하는 화학적 재활용(chemical recycling), PET 폐자원을 연소하여 열을 얻고 이를 증기나 전력 등의 형태로 회수하는 열적 재활용(thermal recycling) 등이 있다. As a recycling method of PET, a chemical that converts waste polyester resources into polyester raw materials through material recycling, depolymerization or monomerization, etc. There are chemical recycling and thermal recycling in which PET waste is burned to obtain heat and recovered in the form of steam or electric power.
그러나, 폐 PET의 수집이나 분류, 분리가 어려워 경제적으로 바람직하지 않고, 독성이 있거나 처리가 어려운 경우에는 소각을 통하여 열 에너지원으로 이용하는 것이 가장 좋은 방법이나, 이는 불완전 연소에 의한 유해가스 배출 문제가 발생하여 친환경적 탄화수소 가스화 기술이 필요하다. However, if waste PET is not economically desirable because it is difficult to collect, classify, or separate, and if it is toxic or difficult to treat, it is best to use it as a thermal energy source through incineration. Therefore, eco-friendly hydrocarbon gasification technology is required.
종래에는 수십 slm의 아르곤(Ar) 가스와 수십 kW 이상의 높은 파워가 필요한 플라즈마 토치를 이용하여 폐 PET를 소각하여 발생하는 syngas를 추출하는 방법을 사용하였다. 상술한 방법은 폐 PET의 완전 연소가 가능하여 친환경적이고, 대량 공정이 가능하나, 고출력 환경이 필요하므로 초기 투자자본과 유지비용이 많은 단점이 존재하였다.Conventionally, a method of extracting syngas generated by incineration of waste PET using argon (Ar) gas of several tens of slm and a plasma torch requiring high power of several tens of kW or more was used. The above-described method is environmentally friendly because it enables complete combustion of waste PET, and a large-scale process is possible.
친환경적이고, 대량 공정이 가능하나, 추가적인 가스의 유입 없이 저 출력의 파워만으로 폐 PET으로부터 syngas를 추출할 수 있는 새로운 폐 PET의 재활용 기술이 필요한 실정이다.Although eco-friendly and mass-processing is possible, there is a need for a new waste PET recycling technology that can extract syngas from waste PET only with low power without introducing additional gas.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 플라즈마 발생용 전극 및 히터가 유전체 기판 내부의 상·하부에 동시에 내장되어, 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성시키는 것과 동시에 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해할 수 있는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention has a plasma generating electrode and a heater built in the upper and lower parts of the dielectric substrate at the same time to melt the solid monomer to form the liquid monomer and at the same time to plasma the liquid monomer An object of the present invention is to provide a plasma generator for decomposing a decomposable monomer.
또한, 본 발명은 상기 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 이용한 단량체 분해방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method for decomposing a monomer using the plasma generator for decomposing the monomer.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는, 상면에 분해 대상인 고체 단량체가 위치하는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 고체 단량체를 용융 시켜 액체 단량체를 형성하는 히터; 및 상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생전극;을 포함하고, 상기 히터는 상기 유전체 기판 내부에서 상기 플라즈마 발생전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 제공한다. One aspect of the present invention for achieving the above object is a dielectric substrate on which a solid monomer to be decomposed is located on the upper surface; a heater positioned inside the dielectric substrate to melt the solid monomer to form a liquid monomer; and a plasma generating electrode located inside the dielectric substrate and generating plasma to plasma-decompose the liquid monomer, wherein the heater is located below the plasma generating electrode in the dielectric substrate. A plasma generator is provided.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solid monomer may be BHET recovered through a chemical reaction from waste PET.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유전체 기판은 LTCC 소재로 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the dielectric substrate may be made of an LTCC material.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유전체 기판의 두께는 1 mm 내지 10 mm일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the dielectric substrate may be 1 mm to 10 mm.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생전극은 상기 유전체 기판의 상면에서 0.1 mm 내지 0.5 mm 이격되어 위치할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the plasma generating electrode may be positioned 0.1 mm to 0.5 mm apart from the upper surface of the dielectric substrate.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생전극은 서로 번갈아 교대로 위치하는 하나 이상의 전원전극 및 접지전극을 포함하고, 상기 전원전극과 접지전극의 간격은 0.01 mm 내지 0.1 mm일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the plasma generating electrode includes one or more power electrodes and ground electrodes alternately positioned with each other, and the distance between the power electrode and the ground electrode may be 0.01 mm to 0.1 mm.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 하나 이상의 전원전극은 플라즈마 발생용 교류전원과 연결될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the one or more power electrodes may be connected to an AC power source for plasma generation.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생용 교류전원은, 주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원을 공급할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the AC power source for plasma generation may supply AC plasma power of any one of a sine wave, a triangle wave, a square wave, or a pulse wave having a frequency of 1 kHz to 100 kHz and a voltage of 10 kV or less. have.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원전극 및 접지전극은 각각 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, each of the power electrode and the ground electrode may be formed of any one selected from the group consisting of silver (Ag), tungsten (W), copper (Cu), and combinations thereof.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 히터는 히터용 직류전원과 연결될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the heater may be connected to a direct current power supply for the heater.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 히터는 Ag-Pt 또는 RuO2로 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the heater may be composed of Ag-Pt or RuO 2 .
본 발명의 일 양태는 분해 대상인 고체 단량체를 준비하는 제 1 단계; One aspect of the present invention is a first step of preparing a solid monomer to be decomposed;
유전체 기판 상면에 상기 고체 단량체를 위치시키는 제 2 단계; 히터에 전원을 인가하여 상기 유전체 기판 상면에 위치하는 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성하는 제 3 단계; 및 플라즈마 발생전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하는 제 4 단계;를 포함하는 단량체 분해 방법을 제공한다. a second step of placing the solid monomer on an upper surface of a dielectric substrate; a third step of applying power to a heater to melt a solid monomer positioned on the upper surface of the dielectric substrate to form a liquid monomer; and a fourth step of generating plasma by applying power to the plasma generating electrode, and plasma decomposing the liquid monomer.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solid monomer may be BHET recovered through a chemical reaction from waste PET.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 3 단계에서, 상기 히터는 200 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the third step, the heater may melt the solid monomer at a temperature of 200 °C to 600 °C to form a liquid monomer.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 4 단계에서, 상기 플라즈마 발생전극에 공급되는 전원은, 주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원일 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the fourth step, the power supplied to the plasma generating electrode is any one of a sine wave, a triangle wave, a square wave, or a pulse wave having a frequency of 1 kHz to 100 kHz and a voltage of 10 kV or less. It may be one AC plasma power source.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 4 단계에서, 상기 플라즈마 발생전극으로부터 발생되는 플라즈마는 10,000 K 이상의 온도를 갖는 전자를 이용하여 액체 단량체를 분해할 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the fourth step, the plasma generated from the plasma generating electrode may decompose the liquid monomer using electrons having a temperature of 10,000 K or more.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 3 단계 및 제 4 단계는 동시에 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the third step and the fourth step may be performed simultaneously.
상술한 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생 장치는, 히터 및 플라즈마 발생용 전극이 동시에 내장된 유전체 기판, 플라즈마 발생용 교류전원 및 히터용 직류전원을 포함하는 바, 각각의 전원을 인가하는 간단한 조작으로, 분해 대상인 고체 단량체를 용융하여 액체 단량체를 형성함과 동시에 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하여 CO, H2와 같은 syngas를 추출할 수 있다. The above-described plasma generating apparatus for decomposing monomers of the present invention includes a dielectric substrate in which a heater and an electrode for generating plasma are simultaneously built-in, an alternating current power source for plasma generating and a direct current power source for a heater, with a simple operation of applying each power source , while forming a liquid monomer by melting a solid monomer to be decomposed, plasma decomposition of the liquid monomer can be performed to extract syngas such as CO and H 2 .
또한, 종래 고출력 환경이 필요한 방법과 비교하여, 추가적인 가스 공급 없이 100 W 이하의 파워만으로 단량체를 분해할 수 있고, 복수개의 장치를 연속 배치함으로써 대량 공정이 가능하다. In addition, compared to the conventional method requiring a high-power environment, the monomer can be decomposed only with power of 100 W or less without additional gas supply, and a large-scale process is possible by continuously disposing a plurality of devices.
나아가, 폐 PET로부터 화학반응으로 회수된 BHET를 분해하여 syngas를 추출하는 바, 친환경적인 자원 순환 시스템에 이용될 수 있다. Furthermore, since BHET recovered through chemical reaction is decomposed from waste PET to extract syngas, it can be used in an eco-friendly resource circulation system.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생 장치의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a plasma generating apparatus for decomposing monomers of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 양태는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 제공한다. One aspect of the present invention provides a plasma generator for decomposing monomers.
도 1은 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a plasma generator for decomposing monomers of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치는 상면에 분해 대상인 고체 단량체가 위치하는 유전체 기판(100); 상기 유전체 기판(100) 내부에 위치하고, 상기 고체 단량체를 용융 시켜 액체 단량체를 형성하는 히터(220); 및 상기 유전체 기판(100) 내부에 위치하고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생전극(210);을 포함한다. Referring to Figure 1, the plasma generator for decomposition of the monomer of the present invention is a
본 발명의 일 실시예에서, 상기 히터(220)는 상기 유전체 기판(100) 내부에서 상기 플라즈마 발생전극(210)의 하부에 위치할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the
본 발명은 단량체를 분해하기 위한 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma generating device for decomposing monomers.
상기 플라즈마(plasma)는 국부적으로 전기적인 극성을 갖는 이온화된 기체가 존재하는 상태를 의미하며, 고체, 액체, 기체 상태와 구분되기 때문에, 제 4의 상태라고 부르기도 한다. The plasma refers to a state in which an ionized gas having a local electrical polarity exists, and is also called a fourth state because it is distinguished from a solid, liquid, and gaseous state.
상기 플라즈마를 구성하는 입자들은 고체, 액체, 기체 등의 에너지 장벽을 쉽게 뛰어 넘어 원자 및 분자 사슬을 끊고, 새로운 분자 및 원자를 재결합할 수 있다. 따라서 플라즈마는 다른 방법으로는 도달하기 어려운 화학 반응성과 물리 반응성을 쉽게 제공한다는 이점이 있으며, 이러한 이점으로 인해 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. Particles constituting the plasma can break atoms and molecular chains by easily crossing energy barriers such as solids, liquids, and gases, and recombining new molecules and atoms. Therefore, plasma has the advantage of easily providing chemical reactivity and physical reactivity that are difficult to reach by other methods, and due to these advantages, it is widely used in various industries.
상기 플라즈마를 발생시킬 수 있는 방법 중 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전방법은 하나 이상의 유전체(Dielectric Barrier)를 전극에 밀착시켜 플라즈마를 방전시키는 방법으로서, 글로우(glow) 방전을 대기압에서 생성할 수 있다는 장점이 있다. 상기 DBD 방전방법의 구체적인 원리는 본 기술 분야에서 자명한 것으로, 이에 대한 설명은 생략한다. Among the methods for generating plasma, the DBD (Dielectric Barrier Discharge) discharge method is a method of discharging plasma by contacting one or more dielectrics (Dielectric Barrier) to an electrode. The advantage of generating a glow discharge at atmospheric pressure There is this. The specific principle of the DBD discharging method is obvious in the art, and a description thereof will be omitted.
본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치에서 발생되는 플라즈마는 상술한 DBD 방전방법을 이용하여 발생된 것일 수 있다. The plasma generated in the plasma generating apparatus for decomposing monomers of the present invention may be generated using the above-described DBD discharge method.
따라서, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 상면에 분해 대상인 고체 단량체가 위치하는 유전체 기판(100) 및 상기 유전체 기판(100)의 내부에 위치하는 플라즈마 발생전극(210)을 포함한다. Accordingly, the plasma generating apparatus of the present invention includes a
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유전체 기판(100)은 저온 소성 세라믹 공법을 사용하여 제조된 LTCC(low temperature co-fired ceramics) 소재로 구성된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
또한, 상기 유전체 기판(100)의 두께는 1 mm 내지 10 mm일 수 있다. In addition, the thickness of the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생전극(210)은 상기 유전체 기판(100)의 상면에서 이격되어 상기 유전체 기판(100)의 내부의 상부측에 삽입되어 위치될 수 있고, 상기 LTCC를 이용한 스크린 프린팅 공정을 이용하여 상기 유전체 기판(100) 내부에 삽입되어 위치하게 될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the plasma generating electrode 210 may be spaced apart from the upper surface of the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생전극(210)은 상기 유전체 기판(100)의 상면에서 0.1 mm 내지 0.5 mm 이격되어 위치할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the plasma generating electrode 210 may be positioned 0.1 mm to 0.5 mm apart from the upper surface of the
상기 플라즈마 발생전극(210)이 상기 유전체 기판(100)의 상면으로부터 0.1 mm 미만으로 이격된 경우, 상기 LTCC를 이용한 스크린 프린팅 공정 시, 균일하게 도포되지 않는 문제가 있어, 고전압 인가 시, 너무 얇게 도포되거나, 중간에 기공이 있는 부분에서 절연파괴가 발생할 수 있다. When the plasma generating electrode 210 is spaced apart from the upper surface of the
반면, 상기 플라즈마 발생전극(210)이 상기 유전체 기판(100)의 상면으로부터 0.5 mm 초과하여 이격된 경우, 분해 대상인 고체 단량체가 위치하게 되는 상기 유전체 기판(100)의 상면에서 플라즈마가 발생하지 않을 수 있다. On the other hand, when the plasma generating electrode 210 is spaced apart from the upper surface of the
상기 유전체 기판(100) 상면 및 플라즈마 발생전극(210)의 이격 간격으로 인해, 상기 플라즈마 발생전극(210)에 전원이 인가되면, 상기 유전체 기판(100)의 상면에 대기압 플라즈마가 발생되고, 상기 유전체 기판(100) 상면에 위치하게 되는 분해 대상인 고체 단량체를 분해할 수 있게 된다. Due to the spacing between the upper surface of the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 발생전극(210)은 서로 번갈아 교대로 위치하는 하나 이상의 전원전극(211) 및 접지전극(212)을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the plasma generating electrode 210 may include one or more power supply electrodes 211 and ground electrodes 212 alternately positioned with each other.
도 1을 참조하여, 상기 전원전극(211) 및 접지전극(212)의 위치를 구체적으로 설명하면, 상기 유전체 기판(100)의 내부의 상부측에 전원전극(211a)이 위치하면, 상기 전원전극(211a)의 좌측에 이격되어 접지전극(212a)이 위치하고, 상기 접지전극(212a)의 좌측에 이격되어 다른 전원전극(211b)이 위치하고, 상기 다른 전원전극(211b)의 좌측에 이격되어 다른 접지전극(212b)이 위치하게 될 수 있고, 이러한 패턴이 계속 하여 반복될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the positions of the power electrode 211 and the ground electrode 212 will be described in detail. When the
상기 전원전극(211) 및 접지전극(212) 또는 접지전극(212) 및 전원전극(211)의 이격 간격은 0.01 mm 내지 0.1 mm, 예를 들면, 0.02 mm 내지 0.08 mm일 수 있다. The distance between the power electrode 211 and the ground electrode 212 or the ground electrode 212 and the power electrode 211 may be 0.01 mm to 0.1 mm, for example, 0.02 mm to 0.08 mm.
이때, 상기 전원전극(211)은 플라즈마 발생을 위한 전원을 인가하는 플라즈마 발생용 교류전원(310)와 전기적으로 연결되고, 상기 접지전극(212)은 그라운드와 연결되어 있을 수 있다. In this case, the power electrode 211 may be electrically connected to an
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원전극(211) 및 접지전극(212)은 각각 전도성이 우수한 물질, 예를 들면, 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the power electrode 211 and the ground electrode 212 are each made of a material having excellent conductivity, for example, silver (Ag), tungsten (W), copper (Cu), and combinations thereof. It may consist of any one selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원전극(211) 및 접지전극(212)은 상기 LTCC를 이용한 스크린 프린팅 공정을 이용하여 상기 유전체 기판(100) 내부에 삽입되어 위치하게 될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the power electrode 211 and the ground electrode 212 may be inserted and positioned inside the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원전극(211)에 연결된 플라즈마 발생용 교류전원(310)은 주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원을 공급할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치는 고출력 환경이 필요한 종래의 폐 PET 소각기술과 비교하여, 추가적인 가스 없이 상술한 교류 플라즈마 전원(310)을 공급하는 것만으로, 즉, 100 W 이하의 파워만으로도 단량체를 분해할 수 있는 장점이 있다. The plasma generator for decomposing monomers of the present invention is compared with the conventional waste PET incineration technology that requires a high-power environment, only by supplying the
다음으로, 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치는 상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 고체 단량체를 용융 시켜 액체 단량체를 형성하는 히터(220)를 포함한다. Next, the plasma generator for decomposing the monomer of the present invention is located inside the dielectric substrate and includes a
도 1을 참조하면, 상기 히터(220)는 상기 유전체 기판(100) 내부에서 상기 플라즈마 발생전극(210)의 하부에 삽입되어 위치할 수 있고, 히터용 직류전원(320)과 연결되어 있을 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
상기 히터(220)는 상기 히터용 직류전원(320)으로부터 인가되는 전원에 의하여, 상기 유전체 기판(100)의 상면에 위치하는 고체 단량체를 200 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 가열하여 용융시킴으로써, 액체 단량체를 형성할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에서, 상기 히터(220)는 Ag-Pt 또는 RuO2로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In an embodiment of the present invention, the
본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치는 플라즈마 발생용 전극(210) 및 히터(220)가 동시에 내장된 유전체 기판(100), 플라즈마 발생용 교류전원(310) 및 히터용 직류전원(320)을 포함하는 바, 각각의 전원을 인가하는 간단한 조작으로, 분해 대상인 고체 단량체를 용융하여 액체 단량체를 형성함과 동시에 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하여 CO, H2와 같은 syngas를 추출할 수 있다.The plasma generating apparatus for decomposing the monomer of the present invention includes a
본 발명의 일 실시예에서, 상기 분해 대상인 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET(bis(hydroxyethyl) terephthalate)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solid monomer to be decomposed may be BHET (bis(hydroxyethyl) terephthalate) recovered through a chemical reaction from waste PET.
구체적으로, 상기 BHET(bis(hydroxyethyl) terephthalate)는 PET(Poly Ethylene Terephthalate)의 화학반응을 통한 합성 및 분해 시, 생성되는 중간체일 수 있다. Specifically, the bis(hydroxyethyl) terephthalate (BHET) may be an intermediate produced during synthesis and decomposition through a chemical reaction of poly ethylene terephthalate (PET).
예를 들면, 상기 PET(Poly Ethylene Terephthalate)는 EG(Ethylene Glycol)와 TPA(Terephthalic Acid)의 에스테르화 반응이나, EG(Ethylene Glycol)와 DMT(Dimethyl Terephthalate)의 반응에 의해 형성될 수 있다. For example, the poly ethylene terephthalate (PET) may be formed by an esterification reaction of ethylene glycol (EG) and terephthalic acid (TPA) or a reaction between ethylene glycol (EG) and dimethyl terephthalate (DMT).
상술한 두 가지 방법은 모두 단량체인 BHET(bis(hydroxyethyl) terephthalate)를 거쳐 PET로 중합되고, 상기 PET 합성은 하기의 화학식 1에 표시된 바와 같이 두 반응 단계를 포함한다. Both methods described above are polymerized into PET through bis(hydroxyethyl) terephthalate (BHET) as a monomer, and the PET synthesis includes two reaction steps as shown in Chemical Formula 1 below.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1을 참조하면, 첫 번째 단계는 TPA와 EG의 반응으로 중간 단량체인 BHET가 물과 함께 형성되거나, DMT에 대하여 과량의 EG를 가하여 에스테르 교환반응을 통하여 BHET를 합성하게 되고, 두 번째 단계에서는 높은 진공 하에서 BHET의 축 중합을 통해 용융 PET가 생성되며 이때 EG도 함께 생성되게 된다.Referring to Formula 1, in the first step, BHET, an intermediate monomer, is formed with water by the reaction of TPA and EG, or BHET is synthesized through transesterification by adding an excess of EG to DMT, and the second step , molten PET is produced through condensation polymerization of BHET under high vacuum, and EG is also produced at this time.
상술한 BHET 중간체를 이용한 PET의 합성방법은 가역 반응인바, 폐 PET을 분해하는 공정에서도 중간체인 BHET가 생성될 수 있다. 예를 들면, 상기 BHET 단량체는 글리콜리시스(Glycolysis)를 이용하여 PET을 분해하여 생성될 수 있고, 상기 폐 PET은 가압 하, 온도범위 약 180 ℃ 내지 240 ℃에서 과량의 글리콜 또는 EG를 첨가하여 BHET를 생성할 수 있다.Since the above-described method for synthesizing PET using the BHET intermediate is a reversible reaction, BHET, an intermediate, may be generated even in the process of decomposing waste PET. For example, the BHET monomer may be produced by decomposing PET using glycolysis, and the waste PET may be produced by adding an excess of glycol or EG under pressure in a temperature range of about 180° C. to 240° C. BHET can be created.
상기 폐 PET의 글리콜리시스 반응의 구체적인 메커니즘은 본 기술 분야에서 자명한 것으로, 이에 대한 설명은 생략한다. The specific mechanism of the glycolytic reaction of the waste PET is obvious in the art, and a description thereof will be omitted.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 분해 대상인 고체 단량체는 BHET일 수 있으며, 상기 BHET는 폐 PET의 글리콜리시스를 이용한 분해 과정에서 생성된 것일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the solid monomer to be decomposed may be BHET, and the BHET may be generated in a decomposition process using glycolysis of waste PET.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 폐 PET는 화학반응을 통하여, 구체적으로 글리콜리시스 반응을 통하여, 고체 단량체인 BHET를 생성할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, waste PET may generate BHET as a solid monomer through a chemical reaction, specifically, through a glycolysis reaction.
상기 BHET는 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치의 유전체 기판(100)의 상면에 위치할 수 있고, 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치의 히터(220)로 전원이 인가되면, 상기 히터는 상기 유전체 기판(100)의 상면에 위치하는 BHET를 200 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 가열할 수 있게 된다. 이를 통해, 상기 고체 형태의 BHET는 액체 형태의 BHET로 용융될 수 있다. The BHET may be located on the upper surface of the
이와 동시에, 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 발생전극(210)으로 전원이 인가되면, 상기 유전체 기판(100)의 상면에 대기압 플라즈마가 발생하게 된다. At the same time, when power is applied to the plasma generating electrode 210 of the plasma generating apparatus for decomposing monomers of the present invention, atmospheric pressure plasma is generated on the upper surface of the
상기 대기압 플라즈마는 상기 액체 형태의 BHET를 분해하게 된다. The atmospheric pressure plasma decomposes the liquid BHET.
구체적으로, 액체형태의 BHET의 플라즈마 분해 반응은 상기 액체형태의 BHET의 기포에서 발생할 수 있으며, 10,000 K 이상의 높은 온도를 갖는 상기 대기압 플라즈마 내의 전자를 이용하여, 상기 BHET는 분해되고, CO 및 H2를 포함하는 syngas를 추출할 수 있게 된다. Specifically, the plasma decomposition reaction of BHET in liquid form may occur in the bubbles of BHET in liquid form, and by using electrons in the atmospheric pressure plasma having a high temperature of 10,000 K or more, the BHET is decomposed, CO and H 2 It becomes possible to extract syngas containing
본 발명의 일 양태는 분해 대상인 고체 단량체를 준비하는 제 1 단계; 유전체 기판 상면에 상기 고체 단량체를 위치시키는 제 2 단계; 히터에 전원을 인가하여 상기 유전체 기판 상면에 위치하는 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성하는 제 3 단계; 및 플라즈마 발생전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하는 제 4 단계;를 포함하는 단량체 분해 방법; 를 포함하는 단량체 분해 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is a first step of preparing a solid monomer to be decomposed; a second step of placing the solid monomer on an upper surface of a dielectric substrate; a third step of applying power to a heater to melt a solid monomer positioned on the upper surface of the dielectric substrate to form a liquid monomer; and a fourth step of generating plasma by applying power to the plasma generating electrode, and plasma decomposing the liquid monomer; It provides a method for decomposing a monomer comprising a.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 단량체 분해 방법을 수행하는 장치는 상기 양태에서 설명한 단량체 분해용 플라즈마 발생장치일 수 있고, 상기 단량체 분해용 플라즈마 발생장치는 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 상면에서 이격되어 상기 유전체 기판의 내부의 상부측에 삽입되어 위치하고, 상기 유전체 기판의 상면에 대기압 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생전극; 상기 플라즈마 발생전극과 이격되어 상기 유전체 기판의 내부의 하부측에 삽입되어 위치하고, 상기 유전체 기판의 상면을 가열하는 히터;를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the apparatus for performing the method for decomposing the monomer may be the plasma generator for decomposing the monomer described in the above aspect, and the plasma generator for decomposing the monomer may include a dielectric substrate; a plasma generating electrode spaced apart from the upper surface of the dielectric substrate and inserted into the upper side of the inside of the dielectric substrate to generate atmospheric pressure plasma on the upper surface of the dielectric substrate; and a heater that is spaced apart from the plasma generating electrode and is inserted into the lower side of the inside of the dielectric substrate and heats the upper surface of the dielectric substrate.
상기 단량체 분해용 플라즈마 발생장치의 각 구성에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다. The description of each configuration of the plasma generator for decomposing the monomer is replaced with that described in the above aspect.
먼저, 본 발명의 단량체 분해 방법은 분해 대상인 고체 단량체를 준비하는 제 1 단계를 포함한다. First, the method for decomposing a monomer of the present invention includes a first step of preparing a solid monomer to be decomposed.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET일 수 있고, 상기 제 1 단계는, 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 BHET를 준비하는 단계에 해당될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the solid monomer may be BHET recovered from waste PET through a chemical reaction, and the first step may correspond to a step of preparing BHET from waste PET through a chemical reaction.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 단계는 폐 PET를 글리콜리시스(Glycolysis)를 이용하여 분해하는 공정을 이용하여 수행될 수 있고, 구체적으로, 가압 하, 온도범위 약 180 ℃ 내지 240 ℃에서 폐 PET에 과량의 글리콜 또는 EG를 첨가하여 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first step may be performed using a process of decomposing waste PET using glycolysis, specifically, under pressure, in a temperature range of about 180 ° C to 240 ° C. can be carried out by adding an excess of glycol or EG to the waste PET.
상기 폐 PET를 분해하여 BHET를 생성하는 글리콜리시스 반응의 구체적인 메커니즘은 본 기술 분야에서 자명한 것으로, 이에 대한 설명은 생략한다. The specific mechanism of the glycolysis reaction that decomposes the waste PET to produce BHET is obvious in the art, and a description thereof will be omitted.
다음으로, 본 발명의 단량체 분해 방법은 유전체 기판 상면에 상기 고체 단량체를 위치시키는 제 2 단계; 히터에 전원을 인가하여 상기 유전체 기판 상면에 위치하는 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성하는 제 3 단계; 및 플라즈마 발생전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하는 제 4 단계;를 포함한다. Next, the monomer decomposition method of the present invention comprises a second step of placing the solid monomer on the upper surface of the dielectric substrate; a third step of applying power to a heater to melt a solid monomer positioned on the upper surface of the dielectric substrate to form a liquid monomer; and a fourth step of generating plasma by applying power to the plasma generating electrode, and decomposing the liquid monomer into plasma.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 3 단계에서 상기 히터는 200 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the third step, the heater may melt the solid monomer at a temperature of 200 °C to 600 °C to form a liquid monomer.
본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치에 포함되는 히터용 직류전원은 유연체 기판의 내부에 삽입된 히터에 직류전원을 인가할 수 있고, 상기 히터는 상기 히터용 직류전원에서 인가되는 전원을 이용하여 상기 온도 범위에서 상기 고체 단량체를 가열하고 용융하여 액체 단량체를 형성할 수 있게 된다. The DC power for a heater included in the plasma generator for decomposing monomers of the present invention can apply DC power to the heater inserted into the flexible substrate, and the heater uses the power applied from the DC power for the heater. It becomes possible to heat and melt the solid monomer in the temperature range to form a liquid monomer.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 4 단계에서, 상기 플라즈마 발생전극에 공급되는 전원은, 주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원일 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the fourth step, the power supplied to the plasma generating electrode is any one of a sine wave, a triangle wave, a square wave, or a pulse wave having a frequency of 1 kHz to 100 kHz and a voltage of 10 kV or less. It may be one AC plasma power source.
본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생장치에 포함되는 플라즈마 발생용 교류전원은 유연체 기판의 내부에 삽입된 플라즈마 발생전극에 교류전원을 인가할 수 있고, 상기 플라즈마 발생전극은 상기 플라즈마 발생용 교류전원에서 인가되는 전원을 이용하여 상기 유전체 기판의 상부에 대기압 플라즈마를 발생시키고, 액체 단량체를 분해할 수 있게 된다. The AC power for plasma generation included in the plasma generator for decomposition of monomers of the present invention may apply AC power to the plasma generating electrode inserted into the flexible substrate, and the plasma generating electrode is from the AC power for plasma generation. Atmospheric pressure plasma is generated on the upper portion of the dielectric substrate by using the applied power, and the liquid monomer can be decomposed.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 3 단계 및 제 4 단계는 동시에 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the third step and the fourth step may be performed simultaneously.
본 발명의 단량체 분해방법은 히터 및 플라즈마 발생용 전극이 동시에 내장된 단량체 분해용 플라즈마 발생장치를 이용하여, 상기 단량체 분해용 플라즈마 발생장치에 포함되는 플라즈마 발생용 교류전원 및 히터용 직류전원 각각의 전원을 인가하는 간단한 조작으로, 분해 대상인 고체 단량체를 용융하여 액체 단량체를 형성함과 동시에 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하여 CO 및 H2를 포함하는 syngas를 추출할 수 있고, 종래 고출력 환경이 필요한 방법과 비교하여, 추가적인 가스 공급 없이 100 W 이하의 파워만으로 단량체를 분해할 수 있고, 복수개의 장치를 연속 배치함으로써 대량 공정이 가능하다. The monomer decomposition method of the present invention uses a plasma generator for monomer decomposition in which a heater and an electrode for plasma generation are built-in at the same time, and each power supply of AC power for plasma generation and DC power for heater included in the plasma generator for decomposition of monomers With a simple operation of applying a syngas containing CO and H 2 by melting the solid monomer to be decomposed to form a liquid monomer and at the same time plasma decomposing the liquid monomer, it is possible to extract syngas containing CO and H 2 , compared with the conventional method requiring a high-output environment Therefore, it is possible to decompose the monomer only with power of 100 W or less without additional gas supply, and mass processing is possible by continuously disposing a plurality of devices.
나아가, 폐 PET로부터 화학반응으로 회수된 BHET를 분해하여 syngas를 추출하는 바, 친환경적인 자원 순환 시스템에 이용될 수 있는 장점이 있다.Furthermore, since BHET recovered through chemical reaction is decomposed from waste PET to extract syngas, there is an advantage that it can be used in an eco-friendly resource circulation system.
상술한 본 발명의 단량체 분해용 플라즈마 발생 장치는, 플라즈마 발생용 전극 및 히터가 동시에 내장된 유전체 기판, 플라즈마 발생용 교류전원 및 히터용 직류전원을 포함하는 바, 각각의 전원을 인가하는 간단한 조작으로, 고체상태의 분해 대상인 단량체를 용융하여 액체 상태로 변환함과 동시에 플라즈마 분해하여 CO, H2와 같은 syngas를 추출할 수 있다. The above-described plasma generating apparatus for decomposing monomers of the present invention includes a dielectric substrate in which an electrode and a heater for plasma generation are built at the same time, an AC power source for plasma generation, and a DC power source for a heater. , it is possible to extract syngas such as CO and H 2 by melting the solid-state decomposition target monomer and converting it to a liquid state at the same time as plasma decomposition.
또한, 종래 고출력 환경이 필요한 방법과 비교하여, 추가적인 가스 공급 없이 100 W 이하의 파워만으로 단량체를 분해할 수 있고, 복수개의 장치를 연속 배치함으로써 대량 공정이 가능하다. In addition, compared to the conventional method requiring a high-power environment, the monomer can be decomposed only with power of 100 W or less without additional gas supply, and a large-scale process is possible by continuously disposing a plurality of devices.
나아가, 폐 PET로부터 화학반응으로 회수된 BHET를 분해하여 syngas를 추출하는 바, 친환경적인 자원 순환 시스템에 이용될 수 있다.Furthermore, since BHET recovered through chemical reaction is decomposed from waste PET to extract syngas, it can be used in an eco-friendly resource circulation system.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the embodiment is for the purpose of explanation and not for limitation thereof. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 유전체 기판
210: 플라즈마 발생전극
211: 전원전극
212: 접지전극
220: 히터
310: 플라즈마 발생용 교류전원
320: 히터용 직류전원100: dielectric substrate
210: plasma generating electrode
211: power electrode
212: ground electrode
220: heater
310: AC power for plasma generation
320: DC power for heater
Claims (17)
상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 고체 단량체를 용융 시켜 액체 단량체를 형성하는 히터; 및
상기 유전체 기판 내부에 위치하고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생전극;
을 포함하고,
상기 히터는 상기 유전체 기판 내부에서 상기 플라즈마 발생전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. a dielectric substrate having a solid monomer to be decomposed on its upper surface;
a heater positioned inside the dielectric substrate to melt the solid monomer to form a liquid monomer; and
a plasma generating electrode positioned inside the dielectric substrate and generating plasma to decompose the liquid monomer into plasma;
including,
The heater is a plasma generating apparatus for decomposing the monomer, characterized in that located below the plasma generating electrode in the dielectric substrate.
상기 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET인 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The solid monomer is a plasma generator for decomposing monomers, characterized in that BHET recovered through a chemical reaction from waste PET.
상기 유전체 기판은 LTCC 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The dielectric substrate is a plasma generator for decomposition of monomers, characterized in that composed of LTCC material.
상기 유전체 기판의 두께는 1 mm 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The thickness of the dielectric substrate is a plasma generator for decomposing the monomer, characterized in that 1 mm to 10 mm.
상기 플라즈마 발생전극은 상기 유전체 기판의 상면에서 0.1 mm 내지 0.5 mm 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The plasma generating electrode is a plasma generating device for monomer decomposition, characterized in that it is positioned 0.1 mm to 0.5 mm spaced apart from the upper surface of the dielectric substrate.
상기 플라즈마 발생전극은 서로 번갈아 교대로 위치하는 하나 이상의 전원전극 및 접지전극을 포함하고,
상기 전원전극과 접지전극의 간격은 0.01 mm 내지 0.1 mm인 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The plasma generating electrode includes at least one power electrode and a ground electrode alternately positioned with each other,
The plasma generator for decomposing the monomer, characterized in that the distance between the power electrode and the ground electrode is 0.01 mm to 0.1 mm.
상기 하나 이상의 전원전극은 플라즈마 발생용 교류전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. 7. The method of claim 6,
The at least one power electrode is a plasma generator for decomposing a monomer, characterized in that it is connected to an AC power source for plasma generation.
상기 플라즈마 발생용 교류전원은, 주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치.8. The method of claim 7,
The AC power source for plasma generation is plasma for monomer decomposition, characterized in that it supplies any one of AC plasma power of a sine wave, a triangle wave, a square wave, or a pulse wave having a frequency of 1 kHz to 100 kHz and a voltage of 10 kV or less generator.
상기 전원전극 및 접지전극은 각각 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. 7. The method of claim 6,
The power electrode and the ground electrode are each formed of any one selected from the group consisting of silver (Ag), tungsten (W), copper (Cu), and combinations thereof.
상기 히터는 히터용 직류전원과 연결된 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The heater is a plasma generator for decomposing the monomer, characterized in that connected to the direct current power supply for the heater.
상기 히터는 Ag-Pt 또는 RuO2로 구성되는 것을 특징으로 하는 단량체 분해용 플라즈마 발생장치. The method of claim 1,
The heater is Ag-Pt or RuO 2 Plasma generator for decomposition of the monomer, characterized in that composed of.
분해 대상인 고체 단량체를 준비하는 제 1 단계;
유전체 기판 상면에 상기 고체 단량체를 위치시키는 제 2 단계;
히터에 전원을 인가하여 상기 유전체 기판 상면에 위치하는 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성하는 제 3 단계; 및
플라즈마 발생전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 액체 단량체를 플라즈마 분해하는 제 4 단계;
를 포함하는 단량체 분해 방법. a dielectric substrate having a solid monomer to be decomposed on its upper surface; a heater positioned inside the dielectric substrate to melt the solid monomer to form a liquid monomer; and a plasma generating electrode located inside the dielectric substrate and generating plasma to plasma-decompose the liquid monomer, wherein the heater is located below the plasma generating electrode in the dielectric substrate. In the monomer decomposition method using a plasma generator for
A first step of preparing a solid monomer to be decomposed;
a second step of placing the solid monomer on an upper surface of a dielectric substrate;
a third step of applying power to a heater to melt a solid monomer positioned on the upper surface of the dielectric substrate to form a liquid monomer; and
a fourth step of generating plasma by applying power to the plasma generating electrode, and decomposing the liquid monomer into plasma;
A method for decomposing a monomer comprising a.
상기 고체 단량체는 폐 PET로부터 화학반응을 통하여 회수된 BHET인 것을 특징으로 하는 단량체 분해 방법. 13. The method of claim 12,
The monomer decomposition method, characterized in that the solid monomer is BHET recovered through a chemical reaction from waste PET.
상기 제 3 단계에서,
상기 히터는 200 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 고체 단량체를 용융시켜 액체 단량체를 형성하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해 방법. 13. The method of claim 12,
In the third step,
The heater melts the solid monomer at a temperature of 200 ° C to 600 ° C. Monomer decomposition method, characterized in that to form a liquid monomer.
상기 제 4 단계에서,
상기 플라즈마 발생전극에 공급되는 전원은,
주파수가 1 kHz 내지 100 kHz, 전압이 10 kV 이하의 싸인파, 삼각파, 사각파 또는 펄스파 중 어느 하나의 교류 플라즈마 전원인 것을 특징으로 하는 단량체 분해 방법. 13. The method of claim 12,
In the fourth step,
The power supplied to the plasma generating electrode is,
A method for decomposing monomers, characterized in that the frequency is 1 kHz to 100 kHz, and the voltage is any one of an AC plasma power source of a sine wave, a triangle wave, a square wave, or a pulse wave having a voltage of 10 kV or less.
상기 제 4 단계에서,
상기 플라즈마 발생전극으로부터 발생되는 플라즈마는 10,000 K 이상의 온도를 갖는 전자를 이용하여 액체 단량체를 분해하는 것을 특징으로 하는 단량체 분해 방법. 13. The method of claim 12,
In the fourth step,
Plasma generated from the plasma generating electrode is a monomer decomposition method, characterized in that the decomposition of the liquid monomer using electrons having a temperature of 10,000 K or more.
상기 제 3 단계 및 제 4 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 단량체 분해방법.13. The method of claim 12,
The third and fourth steps are a method for decomposing a monomer, characterized in that it is performed simultaneously.
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