• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.2
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• pp.215-223
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• 2005

Non-thermal plasma decomposition of gas-phase styrene was investigated in this study using three different types of plasma reactors; dielectric-barrier discharge (DBD) reactor, surface discharge (SD) reactor and plasma-driven catalyst (PDC) reactor packed with 2.0 wt% $Ag/TiO_2$ catalysts. The main parameters used for the comparative assessment of the plasma reactors include the decomposition efficiency, carbon balance, byproduct distribution, COx ($CO+CO_2$) selectivity and COx yield. The SD and the DBD reactors showed better conversion efficiency of styrene than that of the PDC reactor due to their larger capability in ozone formation. On the other hand, the PDC reactor showed better carbon balance, the yield and the selectivity of COx. The required specific input energies to achieve 100% carbon balance from the decomposition of 100 ppmv styrene using the plasma alone reactors and the PDC reactor were 420 J/L and 110 J/L, respectively. The major decomposition products in gas-phase were CO, $CO_2$ and HCOOH regardless of the types of plasma reactors. In the case of SD and DBD reactors, the $CO_2$ selectivity ranged in $39.5{\sim}60%$. The $CO_2$ selectivity in the PDC reactor was in range of $68.5{\sim}75.5%$.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.4
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• pp.77-89
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• 2007

폐기물의 플라즈마를 이용한 열분해-가스화-용융 처리공정은 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 얻을 수 있고, 이 합성가스를 WGS 반응과 PSA 공법을 이용하면 고순도 수소로의 전환 및 회수가 가능하다. (주)애드플라텍에서는 자체 보유하고 있는 3톤/일급 플라즈마 폐기물 처리설비와 수소 정제/회수시스템을 연계하여, 페기물로부터 고순도 수소 생산($20Nm^3/h$이상)을 위한 플라즈마 폐기물 처리 추소 생산 통합시스템 개발을 진행하고 있다. 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 100kw급 산소 플라즈마 토치를 제작하였다. 수소 정제/회수 시스템은 폐기물의 플라즈마 처리 후의 합성가스 생성량과 조성의 변화에 대응할 수 있도록 하였으며, WGS 반응기로 들어가는 합성가스를 가스 컴프레서를 통하여 최대 10기압으로 승압시키고, 고농도 일산화탄소의 효과적인 제거 및 열 회수 극대화가 이루어질 수 있는 최적의 가스처리 시스템으로 구현되도록 하였다. 설치 완료된 WGS 반응기의 성능시험을 플라즈마 처리설비와 연계하여 수행하였다. 합성가스 내 각각 34%와 25%의 일산화탄소 및 수소의 농도가 WGS 반응기를 거친 후, 일산화탄소는 0.1% 미만으로 제거되었으며 수소는 44%로 증가하여 WGS 반응기의 성능 수준이 매우 우수함을 확인하였다. 차기 년도에 설치/가동 예정인 수소 생산용 PSA는 최대 10기압 운전 및 상압재생 방식으로 운전되며 생산된 수소는 최소 99.99%이상의 고순도를 유지할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.219-219
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• 2011

공정용 유도 결합 플라즈마(ICP)에서 강자성체인 페라이트를 이용하여 제작한 발룬 변압기(balun transformer)를 사용하여 플라즈마 밀도를 높이는 실험을 수행하였다. 실험에서는 2개의 발룬 변압기를 이중구조 안테나에 설치하여 실제 인가되는 전압이 접지전위 대비＋V에서 ${\pm}$V/2로 변환되도록 구성하였다. 20~100 mTorr 압력 범위의 아르곤 기체 50 sccm에 30~70 W범위의 전력을 인가하여 반응용기의 중앙과 벽면에서 부유 탐침법을 적용하여 플라즈마 밀도를 측정 하였다. 같은 압력과 같은 전력에서 발룬 변압기를 사용했을 때와 회로에서 변압기만 제거한 실험을 비교하면 반응용기 중앙에서 플라즈마 밀도가 평균 10% 증가함을 보였다. 이는 안테나에 발란스 된 전압이 인가되면 플라즈마 균일도가 증가하고 부유전위(floating potential) 대비 플라즈마 전위(plasma potential)가 낮아져서 이온에 의한 손실이 줄어들어 전자가 더 많은 에너지를 흡수해서 나타나는 현상이다. 특히 E-mode에서 H-mode로 전환되면 플라즈마 밀도가 크게 증가함을 보였고, 반응용기 벽면에서는 발룬 변압기를 사용했을 때 밀도가 낮다가 H-mode로 전환 시 비교실험 대비 밀도가 크게 증가함을 볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05b
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• pp.103-108
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• 2003

산업화에 기인하여 공장 및 수송수단 증가로 대기배출가스량이 증가 그 결과 대기오염이 심화되어 가고 있다. 그러므로 실내오염가스의 정화가 우선적으로 고려되어야 하므로 이러한 오염된 공기를 제거 할 수 있는 장치의 개발이 절실히 요구되어지고 있다. 본 연구는 환경오염물질 제거를 위한 선 대 평판형 플라즈마 반응기 제작에 필요한 최적조건을 도출하기 위하여 반응기 내부의 전위 및 전계분포에 대한 시뮬레이션을 하였고 여기서 도출된 결과를 바탕으로 플라즈마 반응기를 제작하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.3
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• pp.452-458
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• 2022

Three types of gas-liquid hybrid horizontal, vertical and needle-to-cylinder plasma reactors were fabricated. Through these reactors, a high-efficiency, eco-friendly cleaning concept that generates reactive active species generated in atmospheric plasma discharge and gas-liquid activation reaction of cleaning components through the potential difference within the electrode was presented. As a result of comparing the efficiency for cleaning performance, the needle-to-cylinder type reactor had the best characteristics. Through this study, it was confirmed that the gas-liquid hybrid atmospheric pressure plasma reactor has the potential to be applied to ultra-precision cleaning processes such as semiconductor processes.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.7
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• pp.459-466
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• 2012

In order to improved treatment performance of dielectric barrier discharge (DBD) plasma, plasm + UV process and gas-liquid mixing method has been investigated. This study investigated the degradation of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO, indicator of the generation of OH radical). The basic DBD plasma reactor of this study consisted of a plasma reactor (consist of quartz dielectric tube, titanium discharge (inner) and ground (outer) electrode), air and power supply system. Improvement of plasma reactor was done by the combined basic plasma reactor with the UV process, adapt of gas-liquid mixer. The effect of UV power of plasma + UV process (0~10 W), gas-liquid mixing existence and type of mixer, air flow rate (1~6 L/min), range of diffuser pore size (16~$160{\mu}m$), water circulation rate (2.8~9.4 L/min) and UV power of improved plasma + UV process (0~10 W) were evaluated. The experimental results showed that RNO degradation of optimum plasma + UV process was 7.36% higher than that of the basic plasma reactor. It was observed that the RNO decomposition of gas-liquid mixing method was higher than that of the plasma + UV process. Performance for RNO degradation with gas-liquid mixing method lie in: gas-liquid mixing type > pump type > basic reactor. RNO degradation of improved reactor which is adapted gas-liquid mixer of diffuser type showed increase of 17.42% removal efficiency. The optimum air flow rate, range of diffuser pore size and water circulation rate for the RNO degradation at improved reactor system were 4 L/min, 40~$100{\mu}m$ and 6.9 L/min, respectively. Synergistic effect of gas-liquid mixing plasma + UV process was found to be insignificant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.6
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• pp.835-839
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• 2011

The characteristics of torch-type atmospheric pressure plasma and its sterilization effects have been analyzed. The length of plasma flame was varied with the level of applied voltage and the mixture gases composed of argon and oxygen. The effect of plasma flame on the temperature increase of surface treated was limited to $43^{\circ}C$ as a maximum temperature under exposing time of 10 min. The sterilization for E. coli was strongly affected by the applied voltage, the oxygen ratio in the mixture gas and the treatment time. At a high concentration of ozone, the increase of treatment time under the direct contact with plasma flame yields to maximize the effect of the sterilization on E. coli.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.627-632
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• 2007

폐기물의 플라즈마를 이용한 열분해-가스화-용융 처리공정은 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 얻을 수 있고, 이 합성가스를 WGS 반응과 PSA 공법을 이용하면 고순도 수소로의 전환 및 회수가 가능하다. (주)애드플라텍에서는 자체 보유하고 있는 3톤/일급 플라즈마 폐기물 처리설비와 수소 정제/회수시스템을 연계하여, 폐기물로부터 고순도 수소 생산 ($20Nm^3/h$ 이상)을 위한 플라즈마 폐기물 처리 수소 생산 통합시스템 개발을 진행하고 있다. 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 100kW급 산소 플라즈마 토치를 제작 하였다. 수소 정제/회수 시스템은 폐기물의 플라즈마 처리 후의 합성가스 생성량과 조성의 변화에 대응할 수 있도록 하였으며 WGS 반응기로 들어가는 합성가스를 가스 컴프레서를 통하여 최대 10기압으로 승압시키고, 고농도 일산화탄소의 효과적인 제거 및 열 회수 극대화가 이루어질 수 있는 최적의 가스처리 시스템으로 구현되도록 하였다. 설치 완료된 WGS 반응기의 성능시험이 플라즈마 처리설비와 연계하여 수행되었으며 WGS 반응기를 거친 일산화탄소의 농도는 1.5% 미만으로 분석되었다. 차기 년도에 설치/가동 예정인 수소 생산용 PSA는 최대 10기압 운전 및 상압재생 방식으로 운전되며 생산된 수소는 최소 99.99%이상의 고순도를 유지할 것으로 기대된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.4
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• pp.495-504
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• 2015

This work investigated the characteristics of a packed-bed plasma reactor system and the performances of the plasma reactors connected in series or in parallel for the decomposition of ethylene. Before the discharge ignition, the effective capacitance of the ${\gamma}$-alumina packed-bed plasma reactor was larger than that of the reactor without any packing, but after the ignition the effective capacitance was similar to each other, regardless of the packing. The energy of electrons created by plasma depends mainly on the electric field intensity, and was not significantly affected by the gas composition in the range of 0~20% (v/v) oxygen (nitrogen : 80~100% (v/v)). Among the various reactive species generated by plasma, ground-state atomic oxygen and ozone are understood to be primarily involved in oxidation reactions, and as the electric field intensity increases, the amount of ground-state atomic oxygen relatively decreases while that of nitrogen atom increases. Even though there are many parameters affecting the performance of the plasma reactor such as a voltage, discharge power, gas flow rate and residence time, all parameters can be integrated into a single parameter, namely, specific input energy (SIE). It was experimentally confirmed that the performances of the plasma reactors connected in series or in parallel could be treated as a function of SIE alone, which simplifies the scale-up design procedure. Besides, the ethylene decomposition results can be predicted by the calculation using the rate constant expressed as a function of SIE.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.2
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• pp.343-347
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• 2012

The decomposition behaviors of gaseous cyanides in non-thermal plasma-catalyst hybrid reactor have been investigated with the variation of discharge power, influent concentration of cyanide, humidity of air carrier and packed materials in the reactor. Destruction of cyanides by plasma only process was very difficult compared to that of trichloroethylene. But the destruction efficiencies of cyanides were dramatically improved through packing alumina or Pt/alumina bead in the plasma discharge region. From the results, it could be assumed that thermal catalytic effect is involved simultaneously with plasma in the reaction of cyanides destruction on the alumina or Pt/alumina packed plasma reactor.