• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.238-245
• /
• 2017

Mg-Ni nanoparticles were synthesized by a physical vapor condensation method (DC arc-discharge) in a mixture of argon and hydrogen atmosphere, using compressed mixture of micro powders as the raw materials. The crystal phases, morphology, and microstructures of nanoparticles were analyzed by means of X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). It was found that the intermetallic compounds of $Mg_2Ni$ and $Mg_2Ni$ formed with existence of phases of Mg, Ni, and MgO in Mg-Ni nanoparticles. After one cycle of hydrogen absorption/desorption process (activation treatment), Mg-Ni nanoparticles exhibited excellent hydrogen absorption properties. $Mg_2Ni$ phase became the main phase by aphase transformation during the hydrogen treatments. The phenomenon of refinement of grain size in the nanoparticle was also observed after the hydrogen absorption/desorption processes, which was attributed to the effect of volume expansion/shrinkage and subsequent break of nanoparticles. Maximum hydrogen absorption contents are 1.75, 2.21 and 2.77 wt.% at 523, 573 and 623 K, respectively.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.652-658
• /
• 2006

본 논문은 승압형 컨버터, 강압형 컨버터 및 저주파 인버터를 이용한 고휘도 Short-Arc 램프용 전자식 안정기의 설계 및 제작에 관하여 기술하였다. 제안한 안정기는 130 [Hz]의 구형 저주파를 램프에 인가함으로써 고압 방전 램프에서 발생할 수 있는 음향공명현상을 제거하였으며, 25 [kHz]의 고주파 전압을 중첩시켜 아크튜브의 전극에서 발생할 수 있는 열적 불균형을 해소하였다. 또한 전압 전류의 합을 이용한 정전력 제어를 수행하여, 주위 환경 및 램프의 노화에 따른 램프 전압의 변화에 대하여 안정한 점등상태를 유지하였다. 실험 결과로부터, 제작한 전자식 안정기의 램프 전압, 전류 및 전력은 각각 123.8 [V], 8.1 [A] 1,002 [W]로 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.161-161
• /
• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.683-689
• /
• 2010

Reforming of methane with carbon dioxide has been carried out using a bipolar pulse driven elongated arc reactor operating at atmospheric pressure and non-equilibrium regime. This plasma reactor is driven by two kinds of power supply, characterized by different voltage-current characteristics under the same operating power and frequency. Varying the $CO_2/CH_4$ ratio and the discharge power, the conversion rate, yield, and reforming efficiency for the two power supplies are investigated in conjunction with the static and dynamic behaviors of voltage and current. It is found that not only the values of voltage and current but also their shapes give an influence on the reforming performances. Finally, a better electrical operation regime for the efficient plasma reforming is proposed based on the relationship between the voltage-current characteristics and the reforming performance.

• 대한금속재료학회지
• /
• 제48권4호
• /
• pp.357-362
• /
• 2010

Ferromagnetic Mn-Al nanoparticles were prepared using a plasma arc discharge method. The influence of the process parameters on the vaporization rate, composition, particle size, and magnetic properties of the as-produced nanoparticles was investigated. The Mn content was found to be higher in the nanoparticles than in the corresponding mother materials, although the difference diminished with the reaction time. As the $H_2$ content in the reaction gas increased, both the vaporization rate and the particle size increased. With 30 at.% Mn, the average particle diameter was 35.2 nm under a pure Ar gas condition, whereas it was 95.4 nm at a Ar:$H_2$ ratio of 60:40. With the addition of a small amount of carbon, ${\varepsilon}$-phase nanoparticles were successfully synthesized. After a heat treatment in a vacuum for 30 min at $500^{\circ}C$, the nonmagnetic ${\varepsilon}$-phase was transformed into the ferromagnetic ${\tau}$-phase, and a very high coercivity of nearly 5.6 kOe was achieved.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.48-53
• /
• 2006

본 논문에서는 plasmatron을 사용하여 프로판의 개질에 의해 SynGas 생산의 최적의 조건을 연구하였다. 플라즈마는 공기와 아크 방전에 의해 생성되며 합성 가스의 상관 관계뿐만 아니라 수증기, $CO_2$ 또는 반응기에 촉매를 추가하여 프로판 전환에 미치는 영향과 수소의 수율, $H_2/CO$ 비에 대해 연구하였다. $O_2/C_3H_8$ 유량비, $H_2O/C_3H_8$ 유량비와 $CO_2/C_3H_8$ 유량비를 각각 $0.94{\sim}1.48,\;4.3{\sim}10$과 $0.8{\sim}3.05$로 변화하였을 때, $H_2O/C_3H_8$ 유량비의 변화 결과가 최대 $28.2{\sim}31.6%$의 $H_2$ 농도를 나타냈으며, 촉매를 추가하고 $H_2O/C_3H_8$ 유량비의 변화결과 $6.6{\sim}7.1%$의 최소 CO 농도를 나타냈다. 그리고 $H_2/CO$ 비는 $3.89{\sim}4.86$을 나타냈다.

• 한국진공학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.380-386
• /
• 2006

본 연구에서는 극자외선 (Extreme Ultra Violet) 리소그래피의 빛샘원 발생을 위한 플라스 마 집속장치 (Plasma Focus Device)를 설계, 제작하였으며, 이를 이용하여 단펄스 집속 플라스마의 전류, 전압 방전 특성 및 장비의 저항, 인덕턴스의 중요 기초 연구를 수행하였다. 전압, 전류는 C-dot probe 와 B-dot probe를 이용하여 측정하였다. Anode 전극에 1.5, 2, 2.5, 3 kV의 전압을 인가하고 Diode chamber 내의 Ar 기체압력을 1 mTorr-100 Torr 로 변화시켰을 때 발생되는 전압, 전류는 300 mTorr 에서 가장 큰 값을 보였으며, 이때 측정된 LC 공진에 의한 전류 파형으로부터 계산된 시스템 내의 인덕턴스와 임피던스값은 각각 73 nH, $35 m{\Omega}$ 였다. 300 mTorr, 2.5 kV 일 때 Emission spectroscopy를 이용하여 계산한 단펄스 집속 Ar 플라스마내의 전자온도는 Local Thermodynamic Equilibrium(LTE) 가정으로부터 T=13600 K 이었고 이온밀도 및 이온화율은 각각 $N_i = 8.25{\times}10^{15}/ cc,\;{\delta}= 77.8%$ 이었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권12호
• /
• pp.1268-1272
• /
• 2008

부분산화가 적용된 저온플라즈마는 메탄으로부터 합성가스를 생산하는 기술이다. 저온 플라즈마 기술은 수증기 개질, 이산화탄소 개질을 이용한 개질기 보다 소형화와 시동특성이 우수한 장점을 가지고 있으며 다양한 분야에 적용이 가능하다. 본 연구에서는 GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기를 제안하였다. 개질 특성을 파악하고자 변수별 연구로서 가스 조성비율(O$_2$/CH$_4$), 수증기 주입량, 니켈과 철 촉매의 비교 및 이산화탄소 주입량에 대해 실험을 수행하였다. 최적의 수소 생산 조건은 O$_2$/C비가 0.64, 주입 가스유량은 14.2 L/min, 촉매의 반응기의 내부 온도는 672$^{\circ}C$, 주입 가스 량에 대한 수증기 유량 비율은 0.8 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때, 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때 메탄의 전환율, 수소 수율 그리고 개질기 열효율은 각각 46.5%, 89.1%, 37.5%를 나타냈다.

• 공업화학
• /
• 제34권4호
• /
• pp.404-411
• /
• 2023

바이오가스 직접 개질을 위해 플라즈마 방전영역을 확장할 수 있는 3상 글라이딩 아크 플라즈마 수소 추출기를 설계하고 스팀과 메탄의 부피 비율, 가스 유량, 플라즈마 입력 전력에 대해 개질 특성을 평가하여 운전 조건을 최적화했다. 수소생산효율은 플라즈마 에너지 밀도가 작을수록 증가하는 것으로 확인되었지만 C_XH_Y 혹은 carbon soot와 같은 촉매 내구성에 영향을 줄 수 있는 부산물들이 발생했다. 부산물 생성을 억제하기 위해 스팀과 메탄의 비율 혹은 플라즈마 에너지 밀도를 높여야 했고 플라즈마 개질기 최적 조건으로 스팀과 메탄의 비율을 3, 플라즈마 에너지 밀도를 5.5 ~ 6.0 kJ/L로 선정했다. 또한 플라즈마 개질기에서 발생하는 열이 반응가스를 500 ℃ 이상까지 올려줄 수 있어 바이오가스 버너의 연료사용량을 줄여 수소생산효율을 높일 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 멤브레인
• /
• 제21권1호
• /
• pp.22-29
• /
• 2011

중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 $SF_6$ 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물($N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SO_2$, $H_2O$, HF, $SOF_2$, $CuF_2$, $WO_3$ 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 $N_2$, $O_2$, $CF_4$이며, $SF_6$가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 $SF_6$ 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와 $SF_6$ 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 $SF_6$에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 $25^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 $45^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 $SF_6$ 가스에서 주요 부산물로부터 $SF_6$의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.