[논문]침대 평판형 플라즈마장치의 코로나 방전 및 오존발생 특성에 미치는 원통형 3전극의 영향

문재덕; 정호준; 정재승

침대 평판형 플라즈마장치의 코로나 방전 및 오존발생 특성에 미치는 원통형 3전극의 영향
Effect of a Cylindrical Third Electrode of a Point-Plate Type Plasma Reactor on Corona Discharge and Ozone Generation Characteristics 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.56 no.5, 2007년, pp.933 - 937

문재덕 (경북대 전자전기컴퓨터학부) , 정호준 (경북대 대학원 전기공학과) , 정재승 (경북대 대학원 전자전기컴퓨터학부)

Abstract ▼ AI-Helper

A point plate type nonthermal plasma reactor, with a grounded cylindrical third electrode which closely- encompasses the needle point, have been investigated with an emphasis on the role of the third electrode. It was found that the point plate airgap, with the grounded third electrode, had a switching characteristic on its I V characteristics for negative and positive discharges, which is very different from that of a conventional point plate airgap without a third electrode. The corona discharge and ozone generation characteristics of the plasma reactor with the grounded cylindrical third electrode, such as the corona onset voltage. the breakdown voltage. the corona current. and the amount of output ozone, were influenced significantly by the height of the third electrode. and these characteristics can be controlled by adjusting the height of the third electrode.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 기존의 침대 평판형 방전장치의 침전극 주변에 접지된 원통형 3전극을 설치하고, 이 접지된 3전극이 침선 단의 방전과 오존발생 특성에 미치는 영향과 발생오존량의 조절 가능성을 연구 검토한 결과이다.

제안 방법

0mm)로 되어있고, 절연체 지지대(IS)로 고정되어 있다. 이때, 3전극(TE)의 상단부에서 침전극(NP) 상단부까지의 높이 (h, point-third 이ectrode height)는 L00 ~ 6.00mm로 조절가능하며, 침전극(NP)과 평판 전극(PE) 간의 간격(s, point-plate gap spacing)은 10, 0mm로 고정하여 실험하였다.
전압은 전압계 (DVM, Fluke 75 Digital Voltmeter), 고전압 프로브 (HP, HV probe, Tektronix P6015A, 1000:1)로 측정하였고, 전류는 측정저항(SR=1.000k Q) 과 전압계 (DVM, ) 로 측정하였다 인입 기체로는 산소 (99.9% pure)를 1.0//min의 일정 유속으로 가스 인입구(GD 에 주입하였고, 오존농도는 가스 출구(GO)에서 오존측정 장치 (OM, ozone monitor, Dasibi DY 1500)로 측정하였다. 모든 실험장치는 전자차폐된 실내에서 수행하였다.
침대 평판형 비열 방전 플라즈마장치에서 접지된 원통형 3전극을 침전극 외측에 설치하고, 이 3전극의 침으로부터의 높이 변화에 따른 코로나 방전 및 오존 발생 특성과, 이들 특성의 조절 가능성을 실험적으로 연구 검토한 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

그림 1은 본 실험장치의 개략도를 나타낸 것으로서, 접지된 3전극이 부설된 선대 평판형 방전 플라즈마장치(PR), 고전압 직류전원(DCHV), 산소 공급장치(OF), 오존 측정장치 (OM), 그리고, 코로나 전류 및 고전압 측정장치(SR, SA, HP, SO)로 구성되어 있다.
방전침 전극은 바늘(needle, 고율반경 O.lOmirO로 되어있고, 평판전극 (PE) 은 스테인리스 원판 (SUS plate, 직경 80mm, 두께 0.6mm)으로 제작되었다. 3전극(third electrode, TE)은 상단이 둥글게 처리된 황동관(brass cylinder, 내경 6.

성능/효과

(1) 3전극이 설치된 침대 평판형 방전장치에서 방전 전압은 반도체 스위칭 소자의 전류-전압 특성이 갖는 부성저항 (negative resistance) 특성이 나타남을 보여주었다
(2) 침대 평판형 비열 방전 플라즈마장치의 3전극의 부설 유무 및 3전극 높이에 따른 코로나 개시전압과 절연파괴전압은 3전극에 매우 크게 영향을 받으며, 3전극의 높이가 낮을수록 더욱 높아져서 코로나 개시전압은 3배, 절연파괴전압은 1.5배로 높아짐을 보여주었다.
(3) 최대 코로나 전류와 최대 오존발생 특성은 3 전극의 높이가 증가함에 따라 같이 증가하며, 3전극이 설치되지 않은 통상의 침대 평판전극간의 최대 코로나 전류 및 최대 오존 발생 값으로 포화하며, 이 값들은 접지된 3전극의 높이에 따라 적정 조절(제어) 가능함을 보여주었다.
또한, 3전극이 설치된 경우, 방전전류가 그림 3에서 나타난 것처럼 특정 전압에서 급증 (current jumping) 현상이 나타난다. 이는 부성저항(negative resistance) 특성을 갖는 반도체 제어소자 (semiconductor thyristor)의 전류-전압 특성과 같은 현상을 나타내며, 이는 본 제안한 장치로도 방전 특성을 제어할 수 있을 가능성을 나타낸다.
그림 5(c)에서처럼 3전극의 높이가 더욱 높아지면 침전극에 대한 3 전극의 영향이 상대적으로 작아져서 침선단의 전속밀도는 증가하게 되고, 따라서 Vc와 Vb는 낮아지게 될 것이다. 이상의 결과는 3전극의 높이로 침전극상의 전속밀도 (electric flux density)를 바꿀 수 있고, 방전 특성도 조절(제어)할 수 있음을 보여준다.
이상의 결과들은 침전극의 코로나 방전 특성을 결정하는 전속밀도와 오존 발생량은 접지된 3전극에 매우 큰 영향을 받으며, 3전극의 높이를 적정 값으로 조절함으로써 코로나방전 특성, 방전 전류특성, 절연 파괴전압특성, 그리고, 오존 발생 특성 및 오존발생량까지도 조절(제어)할 수 있음을 보여준다.

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