KR101903026B1 - 수처리 저온 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

수처리 저온 플라즈마 발생 장치 Download PDF

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Abstract

플라즈마를 피처리수에 접촉하고 안정적으로 장시간 피처리수를 정화하고, 수처리 플라즈마 발생 장치의 수율을 높이기 위한 수처리 플라즈마 발생 장치를 제공하고자 한다. 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치는 외면에 관통홀이 형성되고 소스 가스가 주입되고 피처리수에 위치하는 외부유전체, 외부유전체의 내부에 위치하는 내부유전체, 내부유전체의 내부에 위치하고 유연성을 가지는 제1 유연전극, 그리고 제1 유연전극에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하고 관통홀을 통과한 소스 가스에 의해 외부유전체에서 피처리수를 향한 방향으로 플라즈마가 발생되고, 플라즈마는 피처리수를 정화할 수 있다.

Description

수처리 저온 플라즈마 발생 장치{WATER TREATMENT LOW-TEMPERATURE PLASMA GENERATION DEVICE}
수처리 저온 플라즈마 발생 장치가 제공된다.
플라즈마(Plasma) 장치는 표면 처리, 오염수의 정화, 토양의 복원, 식품 살균 등의 분야에서 이용되고 있다. 일반적으로 수중 플라즈마 장치는 플라즈마에 의해 수중에 존재하는 각종 유해물질과 반응하여 산화 및 분해시킴으로써 오폐수를 정화할 수 있다.
한국공개특허 2017-0121425는 "플라즈마 수처리 장치"에 대한 것으로, 수처리를 위한 수중 플라즈마를 개시한다. 그러나, 플라즈마 수처리 장치는 내부 전극이 유연성을 가지지 못하는 비유연전극(Non-flexible Electrode) 구조이기 때문에 내부 전극을 직경이 작은 유전체에 삽입할 때 부러질 수 있으므로 공정 수율이 낮다.
본 발명의 한 실시예는 플라즈마를 피처리수에 직접 접촉할 수 있으며 전원 공급이 중단되더라도 비상발전기를 통해 안정적으로 장시간 피처리수를 정화하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예는 수처리 플라즈마 발생 장치의 수율을 높이기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치는 외면에 관통홀이 형성되고 소스 가스가 주입되고 피처리수에 위치하는 외부유전체, 외부유전체의 내부에 위치하는 내부유전체, 내부유전체의 내부에 위치하고 유연성을 가지는 제1 유연전극, 그리고 제1 유연전극에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하고 관통홀을 통과한 소스 가스에 의해 외부유전체에서 피처리수를 향한 방향으로 플라즈마가 발생되고, 플라즈마는 피처리수를 정화할 수 있다.
제1 유연전극은 외부유전체 내부에서 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치될 수 있다. 내부유전체 내부에 위치하고 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함할 수 있다. 내부유전체 내부에 위치하고 제1 유연전극과 교차하며 위치하는 제3 유연전극, 내부 유전체 내부에 위치하고 제3 유연전극과 대향하며 위치하는 제4 유연전극을 더 포함할 수 있다. 내부유전체는 일측 단부가 막힌 형상을 가지고, 외부유전체는 내부유전체를 감싸며 일측 단부가 막힌 형상을 가질 수 있다. 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함할 수 있다.
제1 유연전극은 피처리수와 접지될 수 있다. 제1 유연전극은 외부유전체 내부에서 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치될 수 있다. 외부유전체 내부에 위치하고 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함할 수 있다. 외부유전체 내부에 위치하고 제1 유연전극과 교차하며 위치하는 제3 유연전극, 내부 유전체 내부에 위치하고 제3 유연전극과 대향하며 위치하는 제4 유연전극을 더 포함할 수 있다. 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함할 수 있다.
소스 가스가 주입되는 외부유전체, 외면에 관통홀이 형성되고 외부유전체의 내부에 위치하고 피처리수가 유입되는 내부유전체, 외부유전체의 내부에 위치하고 유연성을 가지는 제1 유연전극, 그리고 제1 유연전극에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하고 제1 유연전극은 피처리수와 접지되어 소스 가스에 의해 외부유전체에서 내부유전체를 향한 방향으로 플라즈마가 발생되고, 플라즈마는 피처리수를 정화할 수 있다.
내부유전체는 외부유전체의 내부에서 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치될 수 있다. 외부유전체 내부에 위치하고 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함할 수 있다. 제1 유연전극은 내부유전체를 감싸며 원통형 형상을 가질 수 있다. 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 유연성을 가지는 유연전극을 이용하여 유전체에 전극을 삽입할 때 전극이 깨지는 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 전원 공급이 중단되더라도 비상발전기가 가동되어 장시간 안정적으로 플라즈마를 발생시켜 피처리수의 정화를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치의 사진이다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 항복 전압의 실험 그래프이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 yz단면도를 나타낸다. 도 1의 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 피처리수(W)가 담긴 수조(T)에 설치되어 피처리수(W)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(20), 전원공급부(30), 비상발전기(40) 그리고 제1 유연전극(21)을 포함할 수 있다.
외부유전체(10)는 관통홀(11), 가스공급부(12)을 포함할 수 있다. 외부유전체(10)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 외부유전체(10)는 유연성을 가질 수 있다. 외부유전체(10)는 외부전원(50)과 연결될 수 있다. 외부유전체(10)는 폴리에스테르, 폴리에테르와 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조된 탄성체로 제조될 수 있다. 외부유전체(10)는 양측 단부는 수조(T)에 안착하여 설치될 수 있다.
관통홀(11)은 관통홀(11)의 외면을 관통한 홀 형상을 가질 수 있다. 관통홀(11)은 외부유전체(10)의 외면 일측에 형성될 수 있다. 관통홀(11)은 외부유전체(10)의 외면을 둘러싸며 형성될 수 있다.
가스공급부(12)는 외부유전체(10)의 일측과 연결될 수 있다. 가스공급부(12)는 외부유전체(10)의 내부로 소스 가스를 주입할 수 있다. 소스 가스는 이산화탄소, 질소, 산소, 공기, 불활성가스, 또는 이들을 하나 이상 혼합한 가스일 수 있다. 또한 가스공급부(12)는 액체 상태의 과산화수소수를 분사할 수 있다.
내부유전체(20)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 내부유전체(20)는 유연성을 가질 수 있다. 내부유전체(20)는 폴리에스테르, 폴리에테르와 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조된 탄성체로 제조될 수 있다.
내부유전체(20)는 제1 유연전극(21)을 포함할 수 있다. 내부유전체(20)의 내부에는 제1 유연전극(21)이 위치할 수 있다. 내부유전체(20)와 제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)와 동축에 배치될 수 있다. 내부유전체(20)와 제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다.
제1 유연전극(21)이 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 경우, 제1 유연전극(21)과 외부유전체(10)와의 이격 거리는 제1 유연전극(21)이 외부유전체(10)와 동축일 때의 제1 유연전극(21)과 외부유전체(10)와의 이격 거리는 보다 작다. 따라서, 같은 전압일 때, 제1 유연전극(21)이 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 경우가 동축으로 배치된 경우보다 큰 전기장을 형성할 수 있으므로 플라즈마(P)의 생성 효율을 높일 수 있다. 또한, 제1 유연전극(21)이 관통홀(11)과 가깝게 위치할 수 있으므로 외부유전체(10) 내부의 불용 방전을 감소시킬 수 있으며 전체 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
제1 유연전극(21)은 유연성을 가질 수 있다. 제1 유연전극(21)은 고전압전극일 수 있다. 제1 유연전극(21)은 내부유전체(20)의 내부에 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)는 유연성을 가질 수 있으므로 외부유전체(10) 또는 내부유전체(20)에 제1 유연전극(21)을 삽입할 경우, 유전체들(10, 20)에 맞추어 휘어질 수 있으므로 전극이 부러지는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
반면, 종래의 플라즈마 장치는 비유연전극을 사용하여 유전체 내부에 전극을 삽입할 경우, 유전체의 직경이 약 5mm 내지 3mm 이므로 유전체와의 간섭이 발생될 수 있으며 전극이 부러질 수 있으므로 장치의 수율이 낮다.
제1 유연전극(21)은 전원공급부(30)로부터 전원을 인가 받을 수 있으며, 외부유전체(10)는 외부전원(50)으로부터 전원을 인가 받을 수 있다. 제1 유연전극(21)과 외부유전체(10)에 전원이 인가되면, 외부유전체(10)에 주입된 소스 가스와 제1 유연전극(21) 및 외부유전체(10) 사이 공간에서 방전이 되어 소스 가스의 이온화가 이루어져 플라즈마(P)가 형성될 수 있다. 플라즈마(P)는 저온(Low-Temperature) 플라즈마일 수 있다. 플라즈마(P)는 외부유전체(10)에서 피처리수(W)를 향한 방향으로 화살표를 따라 발생되어 관통홀(11)을 통과하고 피처리수(W)를 정화할 수 있다.
플라즈마(P)는 피처리수(W)의 물 분자를 분해시켜 OH-, O, H, HCl 등의 활성종을 생성할 수 있으며 생성된 활성종들은 처리수의 유기화합물, 미생물 등의 오염물질 제거할 수 있다.
비상발전기(40)는 가스공급부(12)와 연결될 수 있다. 비상발전기(40)는 전원공급부(30)와 연결될 수도 있다. 비상발전기(40)는 가스공급부(12) 또는 전원공급부(30)의 메인 전원이 오프(OFF) 되어 가스 공급이나 플라즈마(P) 생성이 중단될 경우, 가스공급부(12)와 전원공급부(30)에 전원을 공급할 수 있다.
비상발전기(40)는 메인 전원이 오프 되더라도 전원공급부(30)와 가스공급부(12)에 전원을 공급할 수 있으므로 안정적으로 수처리 공정을 진행할 수 있다. 또한 플라즈마(P) 생성이 중단될 시 피처리수(W)가 관통홀(11)을 통해 제1 유연전극(21)에 유입되어 전기적 문제점을 발생시키는 것을 미연에 방지할 수 있다.
반면, 종래의 플라즈마 장치는 수처리 공정이 진행되다가 전원이 오프 될 경우 플라즈마 생성이 중단될 경우 전극 내부로 물이 들어갈 수 있으며 다시 고전압이 인가되면 수분을 가진 전극이 파손되거나 누전될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 xz단면도를 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(20), 제1 유연전극(21) 그리고 제2 유연전극(22)을 포함할 수 있다.
외부유전체(10)와 내부유전체(20)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 내부유전체(20)는 외부유전체(10)의 일측부와 가까운 편심에 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)은 내부유전체(20)는 내부에 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 제2 유연전극(22)과 대향하며 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)은 서로 같은 극 또는 다른 극을 가질 수 있다.
제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)이 상호 대향하면서 관통홀(11)과 근접 위치할 수 있으므로, 외부유전체(10) 내부에서 생성된 플라즈마(P)가 바로 관통홀(11)을 통과하여 피처리수(W)와 반응할 수 있으므로 피처리수(W)의 정화 효율이 높아질 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(20), 제1 유연전극(21) 그리고 제2 유연전극(22), 제3 유연전극(23) 그리고 제4 유연전극(24)을 포함할 수 있다.
제3 유연전극(23)과 제4 유연전극(24)은 내부유전체(20)는 내부에 위치할 수 있다. 제3 유연전극(23)은 제1 유연전극(21)과 직교하며 위치할 수 있다. 제4 유연전극(24)은 제2 전극과 직교하며 위치할 수 있다. 제3 유연전극(23)과 제4 유연전극(24)은 대향하며 위치할 수 있다.
유연전극들(21, 22, 23, 24)이 내부유전체(20)의 내부에 위치할 경우, 플라즈마(P)의 발생량이 커질 수 있으므로 피처리수(W)가 대량일 경우에도 정화 시간을 단축하여 피처리수(W)의 정화 효율을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 단면도를 나타낸다. 도 4에 도시한 바와 같이 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(20) 그리고 제1 유연전극(21)을 포함할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)의와 동축에 배치되거나 편심으로 배치될 수 있다.
외부유전체(10)의 일측 단부(13)는 기울기를 가지며 막힌 형상을 가질 수 있다. 내부유전체(20)의 일측 단부(25)는 기울기를 가지며 막힌 형상을 가질 수 있다. 수처리 플라즈마 발생 장치(1)가 수조(T)에 고정될 경우, 외부유전체(10)와 내부유전체(20)의 일측만 수조(T)에 고정한 상태에서 제1 유연전극(21)을 교체할 수 있으므로 교체의 용이성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 yz단면도를 나타낸다. 도 5에서는 외부유전체(10), 제1 유연전극(21) 그리고 제2 유연전극(22)을 제외하고는 도 1의 수처리 플라즈마 발생 장치(1)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 외부유전체(10)는 관통홀(11a, 11b)을 포함할 수 있다. 관통홀(11a, 11b)은 외부유전체(10)의 외면에 형성될 수 있다. 관통홀(11a, 11b)은 외부유전체(10)의 일측 외면과 타측 외면에 형성될 수 있다.
제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다. 제1 유연전극(21)은 일측의 관통홀(11a)과 근접하며 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 피처리수(W)와 접지하여 회로를 구성할 수 있다. 이 경우, 피처리수(W)는 전극의 역할을 수행할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 고전압 전극일 수 있으며, 피처리수(W)는 접지 전극일 수 있다.
제2 유연전극(22)은 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다. 제2 유연전극(22)은 제1 유연전극(21)과 대향하며 위치할 수 있다. 제2 유연전극(22)은 타측의 관통홀(11b)과 근접하며 위치할 수 있다. 제2 유연전극(22)은 피처리수(W)와 접지하여 회로를 구성할 수 있다.
전원공급부(30)가 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)에 전원을 인가하면 각각 피처리수(W)와 접지할 수 있으므로 외부유전체(10)에 공급된 가스를 통해 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 플라즈마(P)는 외부유전체(10)에서 피처리수(W)를 향한 방향으로 화살표를 따라 발생되어 관통홀(11a, 11b)을 통과하고 피처리수(W)를 정화할 수 있다.
또한 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)이 피처리수(W)와 직접 접지하여 회로를 구성하여 플라즈마(P)의 발생 영역과 피처리수(W)의 접촉 영역이 커질 수 있으므로 플라즈마 처리가 지속적으로 이루어지면서 처리효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 xz단면도를 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(20), 제1 유연전극(21) 그리고 제2 유연전극(22), 제3 유연전극(23) 그리고 제4 유연전극(24)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유연전극들(21, 22, 23, 24)은 외부유전체(10)의 편심에 위치할 수 있다. 유연전극들(21, 22, 23, 24)은 각각 내부유전체(20)의 내부에 위치할 수 있다.
제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)의 일측부와 가까운 편심에 위치할 수 있다. 제2 유연전극(22)은 외부유전체(10)의 타측부와 가까운 편심에 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)은 상호 대향하며 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)은 서로 같은 극 또는 다른 극을 가질 수 있다.
제3 유연전극(23)은 제1 유연전극(21)과 직교하며 위치할 수 있다. 제4 유연전극(24)은 제2 전극과 직교하며 위치할 수 있다. 제3 유연전극(23)과 제4 유연전극(24)은 대향하며 위치할 수 있다. 제3 유연전극(23)과 제4 유연전극(24)은 서로 같은 극 또는 다른 극을 가질 수 있다.
외부유전체(10)에 공급된 가스는 유연전극들(21, 22, 23, 24) 사이에서 방전되어 플라즈마(P)를 형성할 수 있다. 유연전극들(21, 22, 23, 24)에서 형성된 플라즈마(P)는 각각 관통홀(11a, 11b, 11c, 11d)을 통해 배출되어 피처리수(W)를 직접 정화시킬 수 있으므로, 플라즈마(P)와 피처리수(W)가 접촉하는 면적이 커져 피처리수(W)의 정화 효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 yz단면도를 나타낸다. 도 7에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 가스공급부(12), 내부유전체(14), 제1 유연전극(21) 그리고 제2 유연전극(22)을 포함할 수 있다.
외부유전체(10)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 외부유전체(10)는 유연성을 가질 수 있다. 외부유전체(10)는 전도성 물질로 제조될 수 있다. 외부유전체(10)는 폴리에스테르, 폴리에테르와 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조된 탄성체로 제조될 수 있다.
외부유전체(10)는 가스공급부(12)를 포함할 수 있다. 가스공급부(12)는 외부유전체(10)의 일측과 연결될 수 있다. 가스공급부(12)는 외부유전체(10)의 내부로 소스 가스를 주입할 수 있다. 소스 가스는 이산화탄소, 질소, 산소, 공기, 불활성가스, 또는 이들을 하나 이상 혼합한 가스일 수 있다. 또한 가스공급부(12)는 액체 상태의 과산화수소수를 분사할 수 있다. 비상발전기(40)는 가스공급부(12)와 연결되어 가스 공급이 중단될 경우, 가스공급부(12)에 전원을 공급할 수 있다. 갑작스럽게 메인 전원이 오프 되면 비상발전기(40)가 가동되어 소스 가스를 외부유전체(10)에 계속해서 공급할 수 있으므로 관통홀(15)로 피처리수(W)가 역류하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
내부유전체(14)는 외부유전체(10)의 내부에 위치할 수 있다. 내부유전체(14)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 내부유전체(14)는 유연성을 가질 수 있다. 내부유전체(14)는 폴리에스테르, 폴리에테르와 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조된 탄성체로 제조될 수 있다.
내부유전체(14)에는 피처리수(W)가 유입될 수 있다. 피처리수(W)는 내부유전체(14)에 수용될 수 있다. 내부유전체(14)에 유입된 피처리수(W)는 일정한 유량을 가지며 내부유전체(14)의 단부로 빠져나갈 수 있다.
관통홀(15)은 내부유전체(14)의 외면을 관통한 홀 형상을 가질 수 있다. 관통홀(15)은 내부유전체(14)의 외면 일측에 형성될 수 있다. 관통홀(11)은 내부유전체(14)의 외면을 둘러싸며 형성될 수 있다. 내부유전체(14)는 외부유전체(10)와 동축에 배치될 수 있다. 내부유전체(14)는 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다.
제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)의 내부에 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 유연성을 가질 수 있다. 제2 유연전극(22)은 외부유전체(10)의 내부에서 제1 유연전극(21)과 대향하며 위치할 수 있다. 제1 유연전극(21)은 제2 유연전극(22)외에도 복수개의 또 다른 유연전극들을 포함할 수 있다.
제1 유연전극(21)은 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다. 제1 유연전극(21)은 내부유전체(14)를 통과하는 피처리수(W)와 접지하여 회로를 구성할 수 있다. 이 경우, 피처리수(W)는 전극의 역할을 수행할 수 있다.
제2 유연전극(22)은 외부유전체(10)에서 편심으로 배치될 수 있다. 제2 유연전극(22)은 제1 유연전극(21)과 대향하며 위치할 수 있다. 제2 유연전극(22)은 피처리수(W)와 접지하여 회로를 구성할 수 있다. 전원이 제1 유연전극(21)과 제2 유연전극(22)에 인가되면 각각 피처리수(W)와 접지하고 외부유전체(10)에 공급된 가스를 통해 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 플라즈마(P)는 외부유전체(10)에서 피처리수(W)를 향한 방향으로 화살표를 따라 발생되어 관통홀(15)을 통과하고 피처리수(W)를 정화할 수 있다.
외부유전체(10)에서 내부유전체(14)를 향한 방향으로 플라즈마(P)가 발생될 경우, 사용자는 오염농도가 높은 피처리수(W)를 집중적으로 정화 처리를 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 플라즈마 발생 장치(1)의 xz단면도를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 수처리 플라즈마 발생 장치(1)는 외부유전체(10), 내부유전체(14), 관통홀(15) 그리고 제1 유연전극(21)을 포함할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 외부유전체(10)와 내부유전체(14)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 외부유전체(10)에는 소스 가스가 공급될 수 있다. 내부유전체(14)는 외부유전체(10)의 내부에 위치할 수 있다. 내부유전체(14)에는 피처리수(W)가 유입될 수 있다.
제1 유연전극(21)은 내부유전체(14)를 감싸며 원통형 형상을 가질 수 있다. 전원이 제1 유연전극(21)에 인가되면 피처리수(W)와 접지하고 외부유전체(10)에 공급된 가스를 통해 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 플라즈마(P)는 외부유전체(10)에서 내부유전체(14)를 향한 방향으로 화살표를 따라 발생되어 관통홀(15)을 통과하고 피처리수(W)를 정화할 수 있다. 제1 유연전극(21)이 내부유전체(14)를 외면을 덮으며 위치할 수 있으므로, 플라즈마(P)의 발생량이 커질 수 있으며 피처리수(W)와 플라즈마(P)의 접촉면적이 증가할 수 있으므로 수처리 효율을 높일 수 있다.
이하에서는 실험예를 사용하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
항복 전압 실험예 1
도 9는 피처리수를 수용하는 수조에 수처리 플라즈마 발생 장치를 설치한 사진이다. 먼저 도 1과 동일한 구조의 수처리 플라즈마 발생 장치를 제조한다. 수처리 플라즈마 발생 장치에 소스 가스를 유입하고, 유연 전극에 전원을 연결하면 플라즈마가 수조 내에서 발생한다.
항복 전압 실험 1 결과
도 10은 본 발명의 항복 전압 실험에 따른 결과의 그래프를 나타낸다. 도 10의 (a)는 도 9의 편심 유연 전극을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치의 항복 전압을 실험한 그래프이고, 도 10의 (b)는 동축 유연 전극을 가지는 플라즈마 발생 장치의 항복 전압을 실험한 그래프이다.
도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 편심 유연 전극을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치의 항복 전압은 8.5kV임을 확인 할 수 있다. 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 동축 유연 전극을 가지는 플라즈마 발생 장치의 항복 전압은 11kV임을 확인할 수 있다. 편심 유연 전극을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치의 항복 전압이 동축 유연 전극을 가지는 플라즈마 발생 장치의 항복 전압보다 작다는 것을 알 수 있다. 따라서 편심 유연 전극을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치의 수처리 장치의 효율성이 동축 유연 전극을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치보다 더 높다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10. 외부유전체
11. 관통홀
12. 가스공급부
13. 단부
14. 내부유전체
15. 관통홀
20. 내부유전체
21. 제1 유연전극
22. 제2 유연전극
23. 제3 유연전극
24. 제4 유연전극
25. 단부
30. 전원공급부
40. 비상발전기
50. 외부전원
W. 피처리수

Claims (16)

  1. 외면에 관통홀이 형성되고 소스 가스가 주입되고 피처리수에 위치하는 외부유전체,
    상기 외부유전체의 내부에 위치하는 내부유전체,
    상기 내부유전체의 내부에 위치하고 유연성을 가지는 제1 유연전극, 그리고
    상기 제1 유연전극에 전원을 인가하는 전원공급부
    를 포함하고
    상기 관통홀을 통과한 상기 소스 가스에 의해 상기 외부유전체에서 상기 피처리수를 향한 방향으로 플라즈마가 발생되고, 상기 플라즈마는 상기 피처리수를 정화하고
    상기 피처리수는 접지 전극이고 상기 제1 유연전극은 상기 피처리수와 회로를 구성하고, 상기 전원공급부가 상기 제1 유연전극에 전원을 인가하면 상기 제1 유연전극은 상기 피처리수와 접지되어 상기 외부유전체에 공급된 소스 가스에 의해 발생된 상기 플라즈마는 상기 관통홀을 통과하여 상기 피처리수를 정화하고
    상기 내부유전체는 일측 단부가 막힌 형상을 가지고, 상기 외부유전체는 상기 내부유전체를 감싸며 일측 단부가 막힌 형상을 가지고 상기 내부유전체와 상기 외부유전체가 막힌 측면을 고정한 상태에서 상기 제1 유연전극을 삽입하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 유연전극은 상기 외부유전체 내부에서 상기 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치되는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 내부유전체 내부에 위치하고 상기 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 내부유전체 내부에 위치하고 상기 제1 유연전극과 교차하며 위치하는 제3 유연전극, 상기 내부 유전체 내부에 위치하고 상기 제3 유연전극과 대향하며 위치하는 제4 유연전극을 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 상기 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에서,
    상기 제1 유연전극은 상기 외부유전체 내부에서 상기 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치되는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 외부유전체 내부에 위치하고 상기 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 외부유전체 내부에 위치하고 상기 제1 유연전극과 교차하며 위치하는 제3 유연전극, 상기 내부 유전체 내부에 위치하고 상기 제3 유연전극과 대향하며 위치하는 제4 유연전극을 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 상기 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  12. 소스 가스가 주입되는 외부유전체,
    외면에 관통홀이 형성되고 상기 외부유전체의 내부에 위치하고 피처리수가 유입되는 내부유전체,
    상기 외부유전체의 내부에 위치하고 유연성을 가지는 제1 유연전극, 그리고
    상기 제1 유연전극에 전원을 인가하는 전원공급부
    를 포함하고
    상기 제1 유연전극은 상기 피처리수와 접지되어 상기 소스 가스에 의해 상기 외부유전체에서 상기 내부유전체를 향한 방향으로 플라즈마가 발생되고, 상기 플라즈마는 피처리수를 정화하고
    상기 피처리수는 접지 전극이고 상기 제1 유연전극은 상기 피처리수와 회로를 구성하고, 상기 제1 유연전극에 전원을 인가하면 상기 제1 유연전극은 상기 피처리수와 접지되어 상기 외부유전체에 공급된 소스 가스에 의해 발생된 상기 플라즈마는 상기 관통홀을 통과하여 상기 내부유전체의 상기 피처리수를 정화하고
    상기 피처리수는 상기 내부유전체에 유입되어 수용되고, 상기 내부유전체에 유입된 상기 피처리수는 일정한 유량을 가지며 상기 내부유전체의 타측 단부로 정화되어 배출되는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 내부유전체는 상기 외부유전체의 내부에서 상기 외부유전체와 동축에 배치되거나 편심으로 배치되는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 외부유전체 내부에 위치하고 상기 제1 유연전극과 대향하며 위치하는 제2 유연전극을 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 제1 유연전극은 상기 내부유전체를 감싸며 원통형 형상을 가지는 수처리 플라즈마 발생 장치.
  16. 제12항에서,
    상기 전원공급부의 전원이 오프 될 경우, 상기 제1 유연전극에 전원을 인가하는 비상발전기를 더 포함하는 수처리 플라즈마 발생 장치.
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