• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.120.2-120.2
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• 2014

플라즈마 토치를 이용한 시료의 가스화용융 기술에 대하여 원리, 적용 분야, 그리고 현황에 대하여 소개한다. 플라즈마 토치는 아크방전이나 고주파에 의하여 상압 조건에서 기체를 열플라즈마로 만드는 장치이며, 산업적으로 대규모의 시료를 처리할 때는 주로 아크방전을 이용한 토치가 사용된다. 최근에는 이 플라즈마 토치가 주로 폐기물의 가스화 용융에 활용되고 있는데 이는 폐기물을 고온에서 처리할 경우 친환경적인 처리가 가능하며 경우에 따라서는 발생되는 합성가스를 이용하여 고효율로 전기를 생산할 수도 있기 때문이다. 또한 플라즈마 토치는 밀폐된 로에서 소량의 가스로 고온에서 동작할 수 있기 때문에 방사성폐기물이나 플럭스 등을 친환경적으로 용융하는 것이 가능하므로 이러한 적용 분야도 증가하고 있다. 이 발표에서는 플라즈마 토치기술과 이를 이용한 가스화/응용기술의 기본적인 소개와 함께 플라즈마 가스화용융기술을 이용한 폐기물의 가스화용융기술의 세계 현황과 국내현황, 그리고 GS플라텍의 기술 현황에 대하여 소개한다. 아울러 몇가지 구체적인 실제 플랜트를 소개하고 실제 가동 데이터와 상업적 운전 결과에 대하여도 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.322-322
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• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.36 no.2
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• pp.294-301
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• 2012

Shipbuilding industry has used a lot of $CO_2$ gas as a shielding gas for arc welding and thus, development of welding equipment which can reduce the amount of $CO_2$ gas is requested widely. Therefore, this study is focused on the examination of optimum welding torch distance of Tandem welding system as a fundamental study for the optimum shape design of torch nozzle. $CO_2$ shielding gas distribution and welding bead shape formation by the torch distance are examined. Results show that according to the torch distance variation, most effective shielding gas layer can be formed and quantitative determination of the optimum torch distance can result in the reduction of $CO_2$ shielding gas consumption.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.2
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• pp.135-146
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• 2015

This paper is the fourth on the combustion characteristics of the landfill gas in a constant volume combustion chamber for a large displacement volume commercial engine and the second dealing with torch ignition. It discusses the combustion characteristics of torch ignition on the basis of the heat release and visualization. The results show that the jet and/or spout from the torch promote combustion by accelerating the flame front in the main combustion chamber. In addition, a hot gas jet exists when the orifice diameter is 4 mm, whereas the flame passes directly through the orifice if the diameter is 6 mm or greater. In addition, the effect of torch ignition differs according to the combination of the methane fraction, torch volume, and orifice size because various combustion processes occur as a result of the interaction of these parameters. Finally, it was found that the most suitable torch should have an orifice diameter of not less than 6 mm and an area ratio of not more than 0.15 to secure a consistent combustion process in a real engine.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.261.1-261.1
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• 2014

지구상에 존재하는 모든 생물에 의해 배출되는 이산화탄소는 온실가스로써 산업혁명 이후 급격한 농도 증가로 인해 지구 온난화 등의 다양한 환경문제를 초래하고 있다. 지구 온난화의 가시화로 인한 각종 기후 협약 및 탄소배출권 등에 규제로 온실가스 감축의무부과가 확실해져 탈 석유기반 사회로 전환을 위한 이산화탄소를 처리하는 다양한 연구가 각국에서 활발히 진행 중이다. 본 연구에서 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이산화탄소 분해에 이용하게 되었고 그 목적은 이산화탄소가스를 마이크로웨이브로 가열하여 순수한 이산화탄소 플라즈마 토치를 발생함으로서 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 생산적으로 이용하기 위한 것으로 전자파를 발진하는 마그네트론으로는 3kW, 2.45GHz의 주파수를 사용한다. 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이용한 이산화탄소의 분해 시 생성되는 물질을 확인하기 위하여 이산화탄소의 열역학적 평형을 계산하였으며 또한 이산화탄소의 분해 반응의 준 평형상태에서의 속도상수를 이용하여 각 분해반응생성물들의 밀도비율을 계산하였고, 이를 일반화시켜 도시하였다. 위 과정을 통해 고온의 이산화탄소 토치는 탄화수소 연료를 1기압에서 개질할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어 메탄개질은 $CO_2+CH_4{\rightarrow}2CO+2H_2$의 반응식이 된다. 이때 엔탈피와 엔트로피 변화는 각 각 ${\Delta}H=247kJ/mole$과 ${\Delta}S=257J/mole/deg.$이며 이 반응에 대한 gibbs 자유에너지는 $G={\Delta}H-T{\Delta}S$로서 개질 자발반응이 일어나는 온도는 $T={\Delta}H/{\Delta}S=961K$가 된다. 그리고 탄화수소 개질에 참여하는 산소와 CO 라디칼의 밀도가 대단히 높다. 따라서 메탄개질은 이산화탄소 토치를 통하여 1기압에서 쉽게 이루어진다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.91-97
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• 2015

After-burner test facility for gas generators of 75 tonf class liquid rocket engines was designed, which was verified by the facility certification test of the Combustion Chamber Test Facility(CCTF). The purpose of the certification test of the after-burner test facility is to verify the combustion stability of gas torches equipped in the gas generator and the after-burner test facility by using methane and oxygen gases. In the case of the autonomous test, the supply system provided steadily methane and oxygen gases to the after-burner system without pressure drop. The combustion pressure of the gas torch approached the design requirement. In the case of the coupled test, the gas generator ignition and the fuel-rich exhaust gas combustion were successfully carried out, leading to the verification of the test facility.

• Resources Recycling
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• v.14 no.1
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• pp.39-46
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• 2005

A solid-state high power torch with inter-electrode insert (IEI) was developed to treat solid waste (for example, incinerated ash), and it's operation characteristics were obtained in the plasma facility test for waste treatment. According to torch test from this study, at the non-transferred mode voltage is increased by gas volume proportionally, and at the transferred mode it is not affected to voltage change. Especially arc voltage is sustained stable at the range of 10% of total Fe in slag. In addition, Electrical conductivity is 0.05~0.25${\Omega}^{-1}cm^{-1}$, torch efficiency is 75~85% and Erosion rate is 2${\times}10^{-6}~6{\times}10^{-6}$ kg/s.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.167-170
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• 2009

최근 에너지 사용이 획기적으로 증가함에 따라 효율적인 에너지 사용이 필요하게 되었다. 특히 건물에서 벽체보다 에너지 손실이 많이 발생하는 창호의 경우 단열성능이 좋은 고효율 진공유리의 사용이 절실하나, 가격 및 성능 등의 문제로 보급화가 늦어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 저가형 고효율 진공유리 개발을 위한 기초 연구로써 유리 용접용 수소-산소 혼합가스 토치 개발하기 위한 열해석을 수행하였다. 주로 토치의 형상, 노즐 배치 및 직경 변경을 통한 토치 최적화를 수행하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1820-1822
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• 2002

본 논문에서는 반도체 제조공정에서 발생하는 $CF_4$의 분해와 제거를 위하여 3상 교류 플라즈마 토치를 제작하고, 플라즈마를 발생시켜 $CF_4$제거 가능성과 이에 따른 문제점에 대해 알아보았다. 매우 강하고 안정한 C-F 결합을 깨고 $CF_4$가스를 분해하기 위해서는 1100[$^{\circ}C$]정도의 고온이 필요한데, 본 실험의 플라즈마 플레임의 경우 $CF_4$가스를 열분해 광분해 시키기에는 충분한 온도와 에너지를 가지고 있다고 사료된다. 하지만 고온의 플라즈마와 토치 내부의 복잡한 유동과 고온의 플라즈마에 의한 전극의 융삭문제는 플라즈마를 연속적으로 발생시켜 $CF_4$가스의 제거효율을 높이기 위해서는 필히 개선해야 할 문제점인 것으로 사료된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.439-441
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• 2008

LCD, PDP 공정에서 사용하는 유리접합법은 유리용 본드를 사용하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 접합부의 내구성 증대 및 경제성을 고려하기 위한 유리접합 방법의 고안이 필요하다. 본 논문에서는 전기로 안에서 유리용접을 수행하기 위한 공정변수를 실험적으로 도출하여 유리를 접합하는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 유리용접에 필요한 이송기와 유리용접 전기로, 브라운 가스 발생기, 브라운 가스 토치를 사용하였으며, 유리용접 공정변수인 토치의 이송속도, 전기로의 공정온도, 토치와 유리모재사이의 거리를 측정하여 분석하였다.