• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2010

An apparatus for generating flames and more particularly the microwave plasma burner for generating high-temperature large-volume plasma flame was presented. The plasma burner was composed of micvrowave transmission lines, a field applicator, discharge tube, coal and gas supply systems, and a reactor. The plasma burner is operated by injecting coal powders into a 2.45 GHz microwave plasma torch and by mixing the resultant gaseous hydrogen and carbon compounds with plasma-forming gas. We in this work used air, oxygen, steam, and their mixtures as a discharge gas or oxidant gas. The microwave plasma torch can instantaneously vaporize and decompose the hydrogen and carbon containing fuels. It was observed that the flame volume of the burner was more than 50 times that of the torch plasma. The preliminary experiments were carried out by measuring the temperature profiles of flames along the radial and axial directions. We also investigated the characteristics for coal combustion and gasification by analyzing the byproducts from the exit of reactor. As expected, various byproducts such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc. were detected. It is expected that such burner cab be applied to coal gasification, hydrocarbon reforming, industrial boiler of power plants, etc.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권8호
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• pp.75-81
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• 2008

본 논문은 플라즈마를 이용한 수처리 연구를 수행하였다. 이 연구에 사용한 수중플라즈마 토치는 상당한 전력의 절감을 가져올 수 있기 때문에 경제적인측면과 에너지효율면에서 뛰어난 결과를 나타내었다. 수중에서 일어나는 스트리머방전과 아크방전 현상을 면밀히 조사하여 비교하였고, 또한 염색페수를 플라즈마로 처리하였을 시의 색도제거율과 용존오존, 과산화수소와의 상관관계를 알기위해 표본화하고 분석하였다. 이에 플라즈마토치에는 선택적인 산화반응이 다소 있긴 하지만, 플라즈마화학반응에 의한 $H_2O_2$와 $O_3$의 성장이 아크방전 보다 스트리머방전시 더 효과적으로 촉진된다는 것을 알 수 있었다. 따라서 스트리머방전이 아크플라즈마 토치에 비해 더 효율적인 플라즈마 화학반응을 일으킬 수 있는 환경을 만들어주므로, 수처리에 있어서 스트리머플라즈마토치가 더 적합하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제14권1호
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• pp.39-46
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• 2005

본 연구에서는 고상폐기물(소각재) 처리를 위해 중간 전극 (IEI, Inter-Electrode Insert)이 있는 button 형태의 고형 체형 고출력 토치를 개발하였고 폐기물처리 플라즈마설비에 적용하여 운전특성을 얻었다. 본 연구의 토치 실험 결과 비이송형 모드에서는 가스량의 증가에 따라 전압이 증가하였고, 이송형 모드에서는 가스량 변화에는 영향이 없었으나 토치와 바닥면과의 거리, 슬래그의 성분 그리고 용융 슬래그의 체적에 따라 전압의 변화가 발생하였다. 특히 아크전압이 슬래그내의 total Fe 함량이 10% 내외에서 안정적으로 유지되었으며, 전기전도도 계산결과 0.05~0.25${\Omega}^{-1}cm^{-1}$ 범위로 나타났다. 본 연구의 토치 효율은 75~85%로 나타났으며, 마모율은 2${\times}10^{-6}~6{\times}10^{-6}$ kg/s의 범위로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권1호
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• pp.21-32
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• 2012

Fluorinated compounds mainly used in the semiconductor industry are potent greenhouse gases. Recently, thermal plasma gas scrubbers have been gradually replacing conventional burn-wet type gas scrubbers which are based on the combustion of fossil fuels because high conversion efficiency and control of byproduct generation are achievable in chemically reactive high temperature thermal plasma. Chemical equilibrium composition at high temperature and numerical analysis on a complex thermal flow in the thermal plasma decomposition system are used to predict the process of thermal decomposition of fluorinated gas. In order to increase economic feasibility of the thermal plasma decomposition process, increase of thermal efficiency of the plasma torch and enhancement of gas mixing between the thermal plasma jet and waste gas are discussed. In addition, noble thermal plasma systems to be applied in the thermal plasma gas treatment are introduced in the present paper.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.835-839
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• 2011

토치형 상압 플라즈마 반응기를 통한 방전 및 플라즈마 flame에 대한 분석과 발생된 플라즈마 현상을 이용하여 E. coli에 대한 살균효과를 측정하였다. 상압 플라즈마 반응기를 통해 나오는 플라즈마 flame의 길이는 입력전압, 반응기의 유량 그리고 아르곤/산소 혼합기체에서의 산소비율에 영향을 크게 받았다. 플라즈마 flame에 의한 가열효과는 10분 조사 후에도 $43^{\circ}C$ 미만으로 저온처리가 가능했다. E. coli에 대한 살균처리에서 입력전압의 증가, 아르곤/산소 혼합기체에서의 산소비율 증가 그리고 플라즈마 flame에 대한 노출시간의 증가에 따라 전체적인 살균효과를 향상되었다. 플라즈마 처리 시에 오존농도가 높은 공정조건에서 플라즈마 flame의 직접적인 접촉시간을 증가시키면 살균효과를 극대화할 수 있다.

• 전기학회논문지
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• 제56권11호
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• pp.1978-1981
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• 2007

Axial magnetic field was applied into the hollow anode of plasma torch for the purpose of extension of electrode lifetime. The average arc voltage increased because the arc column became longer, the arc voltage ripple frequency became low. The steady state of arc voltage was removed by applied magnetic filed. The lifetime of electrode was 60 times longer than operation without magnetic field.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.363-366
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• 2011

마하 2의 초음속 풍동 장치에서 벤트 혼합기를 사용하여 혼합 연소실험을 수행하였다. 혼합실험에서는 헬륨을 사용하였고, 연소실험에서는 수소와 플라즈마 토치를 사용하여 연소 특성을 연구하였다. 혼합실험에서는 벤트 혼합기에 의해 수직분사임에도 불구하고 후류 혼합층에 많은 연료가 잔존하였다. 연소 실험의 경우 낮은 온도의 초음속 유동에서 플라즈마 토치를 사용한 점화와 연소되지 않은 연료-공기 혼합물의 충격파 유도 연소가 후류 영역에서 발생하였다. 열질식이 일어난 경우, shock train이 발생하며 이는 연소기내 연소 불안정성을 유도한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.537-540
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• 2010

5000도 이상의 고열류 유동을 발생시키는 개량형 고온플라즈마 토치는 신소재, 환경 및 에너지 사업 등, 첨단 기술의 실험을 위한 아크젯 풍동의 핵심장비이다. 개량형 고온플라즈마 토치는 내부 아크의 분기현상이 없는, 균일한 고순도의 유동을 발생할 수 있지만 까다로운 구조 및 작동조건 때문에 상용화가 어렵다. 본 연구에서는 개량형 고온플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 발생 장치의 성능 평가 실험을 수행하였다. 400kW급 플라즈마 발생 장치의 성능평가 결과, 전류 280 ~ 320 A 및 전압 250 ~ 1350 V 범위에서의 설계 성능을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.85-93
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• 2011

아크 채널 모델을 이용하여 플라즈마 온도를 매개로 플라즈마 입력전력과 전류 조건에 따른 간극 반지름(R) 및 간극팩 묶음 길이(L) 변수 계산이 가능한 해석해를 유도하고 이를 이용하여 300 A 전류조건에서 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치에 대한 해석적 설계 변수 해석을 수행하였다. 해석 결과, R��${\leq}$ 7.5 mm, L ${\leq}$ 1.25 m 인 범위에 대해, L이 길어지거나 R이 작아질 때, 플라즈마 온도는 비례하여 증가하는 경향을 가지고 있음을 알 수 있었으며, 그 이상의 범위에서는 증가하다 감소하는 비선형 현상이 존재하여 주어진 전류 및 전력조건에서 아크 플라즈마의 형성이 불가능하거나 불안정할 것으로 예측되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 입력전류가 300 A 일 때, 아크 플라즈마 온도를 안정적으로 구현할 수 있을 것이라 여겨지는 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치의 간극 반지름 R 및 간극팩 묶음 길이 L의 설계범위를 각각 5.5 mm ${\leq}$ R ${\leq}$ 7.5 mm, 0.25 m ${\leq}$ L ${\leq}$ 0.5 m 범위로 제안하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.768-774
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• 2010

아크 채널 모델을 이용하여 플라즈마 온도를 매개로 플라즈마 입력전력과 전류 조건에 따른 간극 반지름(L) 및 간극팩 묶음 길이(R) 변수 계산이 가능한 해석해를 유도하고 이를 이용하여 300 A 전류조건에서 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치에 대한 해석적 설계 변수 해석을 수행하였다. 해석 결과, L < 1.25 m, R < 7.5 mm 에 대해, 고정된 R 값에서 L이 길어지거나 반대로 L 값이 일정할 때, R이 작아질수록 플라즈마 온도는 비례하여 증가하는 경향을 가지고 있음을 알 수 있었으며, 그 이상의 범위에서는 만족하는 플라즈마 온도 해가 없거나 2개 이상 존재하여 주어진 전류 및 전력조건에서 아크 플라즈마의 형성이 불가능하거나 불안정할 것으로 예측되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 입력전류가 300 A 일 때 약 15,000 K의 아크 플라즈마 온도를 안정적으로 구현할 수 있을 것이라 여겨지는 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치의 간극 반지름 R 및 간극팩 묶음 길이 L의 설계범위를 각각 $5.5mm{\leq}R{\leq}7.0mm$, $0.5m{\leq}L{\leq}1.0m$ 범위로 제안하였다.