• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.92-92
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• 2010

전북대학교에서는 우리나라 최초로 0.4 및 2.4 MW 급 초음속 열플라즈마 시험 시설 구축사업을 진행하고 있으며, 이를 이용한 응용 분야 별 선행연구를 수행하고 있다. 구축 시험 시설의 핵심장치인 MW 급 대출력 초음속 열플라즈마 발생기로는 양극과 음극 사이에, 전기적으로 절연된 도넛 형태의 간극을 다수 삽입하여 아크 길이를 늘림으로써, 플라즈마 출력을 비례하여 높일 수 있는 Segmented 형 아크 직류 토치를 사용하고자 하며, 제작을 위해 설계 중인 토치는 0.4 및 2.4 MW 출력에 대해, 마하 2 이상의 초음속 유동에서 각각 13 및 20 MJ/kg 이상의 플라즈마 비엔탈피 구현을 목표로 하고 있다. 특히, 이와 같은 고엔탈피 초음속 유동의 달성은 0.4MW 급의 경우엔 공기유량 0.01 kg/s 이상에서, 2.4 MW 급의 경우엔 0.05 kg/s 이상에서 10Torr 이하의 진공과 투입된 MW 규모의 열량을 지속적으로 유지 및 제거할 수 있는 시설이 있어야 구현 가능하므로 이를 위한 건축과 지원시설 구축을 동시에 진행하고 있다. 본 발표에서는 0.4 MW 급 초음속 열플라즈마 시험 시설을 중심으로, 상기 MW 급 Segmented 형 아크 직류토치와 이를 구동하기 위한 대출력 초음속 열플라즈마 시험 시설에 대해 그 동안 전북대학교에서 진행되어 온 개념설계 내용을 소개하고자 한다. 덧붙여, 최근 본 사업단에서 선행 연구 중인 고엔탈피 초음속 열플라즈마 진단 계측 기법과 향후 응용분야 및 핵심 연구개발 과제 등에 대한 간략한 소개도 함께 하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.982-984
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• 2003

본 논문에서는 계통에서 사고에 의해 발생한 고장전류를 차단할 때, 가스차단부에서 발생하는 고온 고압의 아크플라즈마 하에서 노즐용삭에 의해 PTFE와 같은 노즐 물질이 $SF_6$가스에 혼입하는 경우에 노즐 재질이 아크플라즈마의 차단특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 요구되는 과도상태 노즐용삭 해석기술에 대하여 정리한다. 그리고 노즐용삭 해석기술을 계통에서 고장이 발생한 경우에 흐르는 고장전류를 차단하는 과정에서 발생하는 아크플라즈마에 적용하여 용삭된 PTFE의 농도를 계산하고 그 결과를 제시한다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.198-206
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• 2006

제논 플라즈마 아크 광중합기나 LED 광중합기가 치과영역에 소개된 이후로 기존의 텅스텐 할로겐 광중합기를 사용할 때에 비해 교정장치의 부착시간이 현저하게 줄어들 수 있게 되었다. 제논 플라즈마 아크 광중합기에 대한 중합시간과 전단강도에 대해서는 여러 연구가 있어왔던 반면, LED 광중합기를 이용하여 교정용장치의 부착을 위한 중합시간에 대한 연구는 미진하다. 본 연구의 목적은 LED 광중합기의 중합시간에 따른 결합강도를 플라즈마 아크 광중합기와 비교하여 적절한 브라켓의 부착강도를 얻기 위해 요구되는 중합시간을 알아보는데 있다. 120개의 발치된 사람의 소구치에 컴포짓 레진으로 브라켓을 부착시킨 후 4초, 6초, 8초 동안 플라즈마 아크 광원과 LED 광원으로 각각 중합시켰다. 그 후 결합강도를 만능시험기(Universal Testing Machine)로 계측한 결과, 플라즈마 아크 광중합기에서는 4초 이상에서, LED 광중합기에서는 8초 이상의 중합시간에서 기존의 할로겐 광원을 40초간 노출시켰을 때와 비슷한 전단결합강도를 나타내었다. 플라즈마 아크 광중합기와 LED 광중합기의 중합시간이 접착제 잔류지수 (adhesive remnant index) 수치에 대해 영향을 미치지 않았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권12호
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• pp.1240-1246
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• 2010

내경 1.5 mm, 외경 4.8 mm를 갖는 엔탈피 탐침을 설계 제작하고, 17 kW급 비이송식 직류 아크히터로부터 나오는 고엔탈피 Ar 아크 플라즈마 유동의 중심축을 따라 삽입하면서 탐침 첨두가 파괴될 때까지 온도와 속도를 측정하였다. 이 실험으로부터, 설계된 엔탈피 탐침은 대기압 조건에서 최대 12,000 K 의 온도와 600 m/s 의 속도를 갖는 고엔탈피아크 플라즈마 유동장에 대해 탐침 첨두의 파괴 없이 동작할 수 있음을 관찰하였다. 탐침첨두에서 형성되는 비압축성 열경계층 및 열속 방정식으로부터 이 경우의 아크 플라즈마 유동은 약 ${\sim}5{\times}10^7\;W/m^2$의 열속 부하를 전달한 것으로 추측되었다. 이로부터, 설계된 엔탈피 탐침은 $0{\sim}5{\times}10^7\;W/m^2$의 열속 범위 내에서 다양한 형태의 아크히터로부터 발생되는 넓은 범위의 플라즈마 온도, 속도 및 농도를 동시에 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권1호
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• pp.108-115
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• 2017

VOCs는 인체에 치명적인 질환을 유발하는 물질로써 도장공정중 발생되는 양이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 일반적으로 소형 도장시설에서 발생되는 VOCs를 처리하는 방법으로 활성탄 흡착 또는 흡착 후 연소 및 촉매 산화법 등을 사용하고 있다. 하지만 활성탄 교체주기, 재생시설 및 재생주기 등을 예측하기 어려워 새로운 처리방법이 필요하다. 비이송식 플라즈마 시스템을 이용한 VOCs 제거방법은 일반 연소과정이 아닌 고전압 아크 방전에 의한 고온 플라즈마 유동 발생 기술을 이용한 제거방법으로 화학반응이나 오염이 없는 고순도의 고온 열처리 및 열분해가 가능하다. 본 연구에서는 고온 아크플라즈마 시스템을 이용하여 특수 환경오염물 및 VOCs 가스 열처리 공정의 핵심기술로 활용하여 작동가스 유량 변화에 따른 VOCs 처리 효율 및 플라즈마 전력량에 따른 처리 효율을 측정하였다. 또한 유해가스 처리효율성 증대를 위해 플라즈마 반응기를 최적화하여 제작하였으며 성능을 파악하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1076-1082
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• 2012

오늘날 LNG선의 용접에는 아크와 플라즈마가 사용되고 있으나 아크용접은 에너지 밀도가 낮아 후판에 대해서 다층용접이 불가피하며, 고밀도 열원인 레이저 용접에 비하여 용접속도에도 한계가 있다. 따라서 후판 용접시 다층용접에 의한 용접부의 조직적 결함이나 과대 입열로 형성된 열영향부 등의 문제를 해소하기 위하여 키홀용접에 의한 원패스 용접이 고려되고 있다. 키홀용접이 가능한 열원은 레이저, 전자빔, 플라즈마가 있으며, 현재 플라즈마 용접이 아크를 대체하여 LNG선 카고탱크의 멤브레인 용접에 적용되고 있다. 최근에는 멤브레인의 용접에 레이저를 적용하기 위한 많은 연구가 진행 중에 있다. 본 연구에서는 LNG선용 스테인리스강에 대한 파이버 레이저 및 플라즈마 아크 용접의 용접성, 기계적 성질 및 미세조직을 비교하였다. 그 결과 레이저 용접이 더 빠른 용접속도에서 좁은 용접부와 열영향부를 얻을 수 있었다. 따라서 LNG선의 용접에서는 파이버 레이저가 보다 우수한 용접법이라는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.589-595
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• 2013

본 논문은 플라즈마 절단 면 특성이 I Groove 서브머지드 아크 용접 용락 현상에 미치는 영향과 용락 현상을 감소시키는 방법에 대하여 연구하였다. 조선해양 구조물의 주판은 대부분 후판으로 설계되고 깊은 용입을 얻기 위하여 고 전류를 사용하게 된다. 용접부의 절단 품질에 따라서 서브머지드 아크용접 진행 시 용락 현상이 자주 발생되고 이는 용접부의 품질 저하와 수정 작업을 유발시킨다. 본 연구의 플라즈마 절단 실험에서 나타난 특성으로 I형상 그루브 직각 절단 시 상,하면에 플라즈마 열원에 의한 녹음 현상과 함께 하면 한 방향에 약 2~4도 정도의 각 변형 베벨이 형성됨을 확인하였다. 이는 맞대기 이음에서 용락 현상의 주된 원인이며 모재 절단 시 상면 방향에 I 그루브 형상에 가깝도록 한 방향 기준으로 V형상 그루브 4도 베벨을 시공하여 서브머지드 아크 용접을 실시한 결과 용락 현상을 현저히 저감시키는 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.43-45
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• 2002

가스차단기의 성능은 노즐재질, 접점분리 속도 차단기의 치수 그리고 마크시간 등에 좌우되며 이러한 일련의 현상을 고찰하기 위한 유동현상을 모의하기 위해서는 기본적으로 두 접점의 상대운동 및 접점 사이에서 발생하는 아크 플라즈마(arc plasma)에 의한 전도, 대류, 복사현상 뿐만 아니라 아크전류에 의한 로랜츠힘(Lorentz's force), 용삭(ablation)에 의한 화학작용 등과 같은 매우 복잡한 물리적 현상을 고려해야 한다. 본 연구에서는 차단과정 중 대전류 영역에서의 아크특성과 마크에서 방출되는 강한 복사에너지에 의해 발생하는 PTFE 증기에 의한 영향을 고려하기 위해서 상용 CFD 프로그램인 PHOENICS에 아크 모델링과 고온에서의 $SF_6$-PTFE 혼합가스의 물성치 대입을 위한 보조 프로그램을 작성하여 해석을 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194-195
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• 2013

초음속 공기 플라즈마 환경을 모사할 수 있는 0.4 MW급 Enhanced Huels형 초음속 공기 플라즈마 발생 장비가 2012년에 전북대학교에 설치 완료되었다. 초음속 공기 플라즈마 시험장비는 대기권으로 reentry 할 수 있는 비행체의 열차폐체 시험평가를 주목적으로 개발되었으며, 핵융합장치용 고온 내열체 소재개발에도 활용될 예정이다. 분절형 아크 플라즈마 토치는 전극부식에 의한 오염도를 적으면서 고출력의 안정적인 플라즈마를 발생시키며, 일반적인 직류 토치로는 얻을 수 없는 초고엔탈피 플라즈마 열유동을 얻을 수 있는 특징이 있다. 구축된 장비는 최대 직류 출력 1,200 kW의 DC 전원공급장치, 0.4 MW급의 분절형 아크 플라즈마 토치, ${\phi}1.5m{\times}2m$ 크기의 진공쳄버, 1 MW의 냉각 능력을 갖춘 디퓨저와 열교환기, 진공 용량 $100m^3$/min의 진공펌프 9대, 88 g/s의 공기유량에서 NOx를 50,000 ppm에서 100 ppm으로 저감할 수 있는 후처리 시스템, 4 bar 15 g/s의 공기를 공급할 수 있는 가스 공급장치, 30 bar 600 lpm의 저전도수와 4 bar 560 lpm의 일반수를 공급할 수 있는 냉각수 공급장치로 구성되어 있다. 초음속 공기 플라즈마의 발생 특성을 시험하기 위해 플라즈마 발생 조건으로 토치공급전력 350 kW와 410 kW, 토치 공기 공급 유량 16.3 g/s, 토치 내부압력 3.9~4.2 bar, 챔버압력 40 mbar으로 시험을 수행하였다. 발생된 플라즈마 상태를 진단하기 위해 속도는 쇄기 탐침기, 열유속은 Gardon 게이지, 엔탈피와 토치 효율은 토치의 공급전력과 냉각수에 의한 손실 전력으로 각각 측정하였다.