• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권1호
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• pp.9-20
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• 2012

A brief review on the thermal plasma synthesis of nano-sized powders is presented according to the application materials, such as, metals, ceramics, glasses, carbonaceous materials and other functional composites, such as, supported metal catalyst and core-shell structured nano materials. As widely adopted plasma sources available for thermal plasma synthesis of nanosized powders, three kinds of plasma torches, such as transferred and non-transferred DC and RF plasma torches, are introduced with the main features of each torch system. In the basis of the described torch features and the properties of suggested materials, application results including synthesis mechanism are reviewed in this paper.

• 한국표면공학회지
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• 제29권1호
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• pp.45-59
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• 1996

Ultrafine powders(UFPs) of aluminum nitride(AlN) have been synthesized by chemical reactions in the nitrogen atmosphere and the gaseous aluminum evaporated from Al powders in thermal plasmas produced by a DC plasma torch. A synthesis system consisting of a plasma torch, a finely-controllable powder feeder, a reaction chamber, and a quenching-collection chamber have been designed and manufactured, and a filter for gathering AlN UFPs produced by the quenching process subsequent to the synthesis is set up. The synthesis process is interpreted by numerical analyses of the plasma-particle interaction and the chemical equilibrium state, respectively, and a fully-saturated fractional factorial test is used to find the optimum process conditions. The degrees and ultrafineness of synthesis are evaluated by means of SEM, TEM, XRD, and ESCA analyses. AlN UFPs synthesized in the optimum process conditions have polygonal shapes of the size of 5-100 nm, and their purities differ depending on collecting positions and filter types, and the maximum purity obtained is 72 wt% at the filter.

• 대한전기학회논문지
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• 제39권11호
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• pp.1219-1226
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• 1990

This paper is to report the results on the design and construction of a thermal plasma generator with high current DC source. Also, this paper presents the methods to stabilize plasma and to find effects of process variables on plasma characteristics. For this purpose, the reaction chamber, vacuum system, plasma generating torch, magnetic field generating coil with power supply, high current DC source and the other parts have been designed. Fundamental properties of the thermal plasma under various conditions have been measured and analyzed. Magnetic Reynolds Number has been introduced to explain the relationship between plasma and external magnetic field. Through this number, the effect of magnetic field on the plasma has been explained under various flow rates and pressure. A sudden increase in the plasma voltage has been observed with the increase of magnetic field. From this, fundamental changes in plasma flow are believed to occur at the nozzle, and an effort to explain the phenomenon has been tried.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.230.1-230.1
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• 2014

대면적 그래핀의 높은 제조비용과 낮은 생산성으로 인해 최근 산화그래핀(GO)을 박리하여 대면적화 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, Hummers 법에 의해 제조된 산화그래핀은 제조공정상 발생되는 황이나 수소 및 산소 등의 불순물에 의한 특성저하와 15층에서 25층 정도의 다층 구조에 의한 높은 접촉저항 때문에 그래핀 고유의 특성 발휘가 어렵다. 본 연구에서는 DC 열 플라즈마의 NH3 방전을 이용하여 산화그래핀의 불순물인 S, H, O를 완전히 제거하였고, DC 열 플라즈마 처리된 후의 산화그래핀의 Volume을 평균 2.5배정도 증가시켰다. 또한 N2와 He을 혼합 시킨 DC 열 플라즈마 방전으로 산화그래핀 표면에 N 을 도핑 하여 전기적 특성을 향상시켰다. N 도핑 농도는 최대 20wt%이었으며 N2과 He공급량, Current 조절에 의해 Dopping 농도를 제어하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1990년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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• pp.101-105
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• 1990

A DC thermal plasma system has been designed and constructed to obtain diamond films from a mixture of CH4 and H2. The effects of the deposition conditions such as substrate temperature ($850^{\circ}C-1050^{\circ}C$), gas mixing ratio (0.5-1.5% CH4 in H2), chamber pressure (50 - 200 Torr), axial magnetic field (0 - 900 Gauss) on the diamond film properties such as morphology, purity of the film and deposition rate, etc. have been examined with the aids of Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy. Under optimum conditions, high quality diamond films can be obtained with high deposition rate (>$1{\mu}m/min$). Both of the growth rate and' particle size increased with the substrate temperature but the morphology changed from the faceted to unshaped when the temperature deviates its proper range. Furthermore, higher growth rates of $1.5{\mu}m/min$ can be obtained by applying an axial magnetic field to plasma torch. The observed values of interplanar spacings of diamond were in a good agreement with the values reported in ASTM data and all deposits have the diamond peak of $1332.5\;cm^{-1}$ in the Raman Spectra.

• 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.