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NTIS 바로가기한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.20 no.7, 2011년, pp.907 - 917
김동석 (대구가톨릭대학교 환경과학과) , 박영식 (대구대학교 기초교육원)
This study investigated the application of experimental design methodology to optimization of conditions of air-plasma and oxygen-plasma oxidation of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO). The reactions of RNO degradation were described as a function of the parameters of voltage (
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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플라즈마는 어떤 특징이 있는가? | 최근에는 고급산화 공정 중의 한 분야로 수중에서 플라즈마를 발생시켜 오염물질 처리에 이용하는 플라즈마 공정에 대한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 높은 에너지를 가지고 있으며 다른 물질에 에너지를 쉽게 전달하는 특징이 있어 반응성이 낮은 화합물질도 쉽게 변화시킬 수 있다. 플라즈마는 발생하는 플라즈마의 온도에 따라 고온과 저온 플라즈마로 크게 두 종류로 분류할 수 있는데, 저온 플라즈마는 저압 또는 상압 상태에 있는 기체나 유체 증기들을 전기적으로 방전시키면 쉽게 얻을 수 있으며, 화학기상증착, 코팅 분야, 고분자 중합 및 환경분야 등에 많이 사용되고 있다(최와 나, 2001). | |
유전체 장벽 방전 플라즈마는 어떤 공정으로 알려져있는가? | 다양한 플라즈마 발생 방법 중 유전체 장벽 방전 플라즈마 (DBD plasma, dielectric barrier discharge plasma)는 고전압 기체 방전의 일종으로 오존 발생기에 이용되는 저온 플라즈마 공정으로 알려져 있다 (Robinson 등, 2000). 최근 물에서 방전을 일으켜 오염물질을 처리하는 수중 유전체장벽 플라즈마 공정이 연구되고 있다(Hao 등, 2007). | |
플라즈마에 공급하는 가스로 공기와 산소를 사용하여 수중 유전체장벽 플라즈마 공정에서 공정의 성능에 영향을 주는 인자인 전압, 가스 공급량 및 초기 RNO 농도에 대해 실험계획법 중 중심합성계획법을 이용하여 실험하고 반응표면분석법을 이용하여 공정 최적화에 대한 연구를 수행한 결과는? | 1. 초기 RNO 농도 50 mg/L의 조건에서 산소-플라즈마가 공기-플라즈마 보다 낮은 초기 전압과 적은 가스 공급량으로도 RNO 분해속도가 빠르며 반응종결시간도 감소한 것으로 나타났는데, 이는 산소에서 발생하는 산화제 농도가 공기-플라즈마보다 높기 때문이라고 사료되었다. 2. 공기-플라즈마와 산소-플라즈마에 대해 도출된 모형 예측식은 모두 2차 다항식으로 표현되었다. ANOVA 분석 결과 모형이 모두 높은 유의 성을 나타내었다. R2도 모두 0.93이상으로 나타나 모형이 다항식 적합도를 잘 만족시키는 것으로 나타났다. 3. 단일 변수의 영향을 나타내는 주효과도 분석에서 공기-플라즈마에서 RNO 제거율에 가장 많이 영향을 주는 인자는 공기 공급량으로 나타났고, 산소-플라즈마의 경우는 초기 RNO 농도인 것으로 나타났다. 유전체 내의 전기 절연을 위해 공급하는 가스의 성질에 따라 RNO 제거에 미치는 인자의 영향이 다른 것으로 나타났다. 4. 2차원 등고선도와 3차원 반응표면도를 분석한 결과 1회 1인자법으로는 최적조건을 찾기 어려운 ‘올라가는 능선’ 형태를 띠고 있기 때문에 1회다인자법으로 실험을 설계하여 실험자료를 얻어 최적값을 찾는 것이 타당하다고 사료되었다. 5. ‘수치 최적화’를 이용하여 ‘desirability’ d가 가장 큰 ‘1’을 나타내는 최적 조건을 찾은 결과 공기-플라즈마 공정의 경우는 전압 152.37 V, 공기 공급량 5.79 L/min, 초기 RNO 농도 25.65 mg/L에서 산소-플라즈마 공정의 경우 전압 135.49 V, 산소 공급량 2.82 L/min, 초기 RNO 농도 34.94 mg/L에서 100%의 제거율을 얻을 수 있는 것으로 나왔다. |
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