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성능/효과
- 이에 따라 지난 100여 년간 저온 플라즈마는 오존을 가장 효과적으로 발생시키는 기술로서 산업에서 활용되어 왔다. 이상의 예에서 보듯이 플라즈마는 열화학 반응이 일어날 수 없을 정도로 낮은 온도조건에서도 빠른 화학반응을 일으킬 수 있으며, 플라즈마 화학반응은 열화학 반응과는 달리 열이 아니라 전자의 온도나 수밀도에 의해 반응이 지배를 받는다.
후속연구
- 고온의 열을 발생시킬 수 있는 아크 플라즈마 기술의 장점 가운데 하나는 물체의 상변화 또는 화학적 전환에 필요한 열을 극히 짧은 시간 내에 전달할 수 있는 능력을 들 수 있다. 산업에서는 오래 전부터 이와 같은 아크 플라즈마의 특성을 활용하여 세라믹 재료를 금속표면에 코팅하는 플라즈마 스프레이 기술이 활용되어 왔는데, 본 기술은 액상의 연료 또는 배기정화용 SCR 시스템의 요소수 미립화와 증발에도 응용될 수 있다. 그림 6은 기계연구원에서 개발한 플라즈마 제트장치를 활용한 미립화 및 증발을 보여주고 있으며, 그림에서 보듯이 플라즈마 제트가 분사되는 노즐에 액체를 동시에 주입할 경우 플라즈마의 높은 에너지가 액체에 효과적으로 전달되어 현저히 작은 액적의 크기 및 증발효과를 동시에 얻을 수 있음을 볼 수 있다.
- 이처럼 온도조건에 크게 영향을 받지 않는 플라즈마 화학반응이 연소기술에 적용될 경우 저온에서의 점화 또는 폭넓은 공연비에서의 안정적인 화염의 발생에 기여할 수 있다. 플라즈마-연소 기술의 장점을 활용하여 기계연구원에서는 디젤 배기관에 적용하는 초소형의 플라즈마 버너를 개발한 바 있으며, 본 기술은 차량에서 배출되는 매연과 질소산화물을 저감하는 데 기여할 것으로 기대되고 있다. 연소기술을 활용하는 다양한 종류의 연소기들은 향후 지금보다 더욱 엄격하게 대기오염 물질 및 이산화탄소 배출을 저감해야 하는 시대적 요구에 대응해야 하는 상황에 있으며, 이를 위한 연소기술의 향상에 플라즈마 기술은 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
- 현재 실용화된 점화기에 이용되고 있는 스파크 및 아크 플라즈마는 전자 및 이온의 온도가 각각 수천 K 수준으로 유사한 평형(equilibrium) 플라즈마로 분류되며, 이러한 고온의 플라즈마는 열화학 반응에 필요한 열은 물론 저온조건에서도 점화반응을 진행시킬 수 있는 화학적 활성 종(chemically active species, 전자, 이온, 라디칼, 여기된 분자 등)을 발생하고 있다. 향후의 점화기술은 플라즈마 발생영역의 범위가 고온 플라즈마에 비해 넓은 저온플라즈마를 활용한 점화기술이 유망하며, 현재 초희박 엔진에 해당 기술을 적용하려는 연구개발이 여러 연구기관에서 진행되고 있다.
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