[논문]NO 가스 제거용 방전관형 오존발생기의 특성

송현직; 이동헌; 오진훈; 이광식

NO 가스 제거용 방전관형 오존발생기의 특성
Characteristics of Discharge Lamp Type Ozonizer for NO Gas Removal 원문보기

송현직 (구미1대학 전기과) , 이동헌 (구미1대학 전기과) , 오진훈 (구미1대학 전기과) , 이광식 (영남대학교 전기공학과)

대기환경오염물질인 NO가스의 제거를 위하여 방전관을 채용한 3전극-2갭 방식의 새로운 형태의 오존발생기를 설계 제작하였다. 본 논문에서는 원료가스의 유량, 방전전력 및 오존발생기의 사용 개수 변화에 따른 방전특성과 오존생성특성을 연구검토하였으며, 오존발생기로부터 생성된 오존을 NO가스에 접촉시켰을 때 NO 제거특성이 우수하여 방전관형 오존발생기가 대기환경개선 설비로 적용가능함을 확인하였다.

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문제 정의

이러한 관점에서 본 연구에서는 3전극-2gap 형식의 방전관형 오존발생기 ( discharge lamp type ozonizer, 이하 DLO)를 제작하여 2개의 gap 에서 각각 발생되는 무성방전을 중첩시킴으로써, 기존 2전극느gap 형식의 무성방전형 오존 발생기와 동일한 전력 사용시 방전에 의한 열의 분산과 각 gap 에서 발생되는 무성방전의 상호작용에 의한 오존생성특성의 향상과 대기오염물질인 NO 가스 제거설비로의 적용가능성을 검토하였다.

제안 방법

8. 12 및 16[E/En]가 되도록 조정하면서 DLO 에 유입시켜 방전 gap d1 과 d2에서 각각 발생되는 무성방전의 중첩에 의하여 오존화가스를 생성시켰다. 이때, 기상용 오존모니터( 0 ~ 100.
전류 및 전력치이고 각각 5회씩 측정하여 산술평균한 실효치이다. Q. Wd 및 N 의 변화에 따른 O3con, O3g 및 O3Y 특성을 연구검토하였다.
또한, 설계 · 제작된 DLO를 이용한 대기환경 개선 분야로의 적용 가능성을 검토하기 위하여 DLO의 출구측 150[mm] 의지점에서 NO가스( NO/N-2. NO : 1630[ppm] ) 2 /min]에 오존화 가스 2[ℓ/min]을 혼합하여 합성유량이 4 [ℓ/min]가 되도록 유지시키면서 0.24[sec]동안 접촉시켰을때 O3con 과 내부전극 IE 의 두께 (t)의 변화에 따른 NO 제거율( NOrr[%])을 식 (7)을 이용하여 연구검토하였다.
본 연구에서는 3전극( 중심전극. 내부전극 및 외부전극 ), 2 gap 을 장착되어 있고, 중심전극으로 방전관을 채용한 새로운 형식의 오존발생기술을 이용한 방전관형 오존발생기( DLO )를 설계 · 제작하여 방전특성과 오존생성특성을 연구검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
000[ppm;, Okitronics 社 )를 사용하여 오존생성농도()를 측정한 후. 오존발생량( O3con) 및 오존생성수율( O3Y )를 계산하였다. 전원장치는 교류 변압기( 이하 NT )를 사용하였으며, DLO 의 개수( N )에 따라서 NT 를 각각의 DLO 에 독립적으로 공급하였다.
Id 및 Wd 는 Vd 를 상승시킨 경우 오존이 생성될 때의 전압. 전류 및 전력치이고 각각 5회씩 측정하여 산술평균한 실효치이다. Q.
오존발생량( O3con) 및 오존생성수율( O3Y )를 계산하였다. 전원장치는 교류 변압기( 이하 NT )를 사용하였으며, DLO 의 개수( N )에 따라서 NT 를 각각의 DLO 에 독립적으로 공급하였다.

대상 데이터

동축 이중 원통구조이다. 납유리관은( 10-1[torr])로 진공 배기하여 제작된 방전관으로써 그 내부에 원추형의 중심전극( CE )이 장착되어 있고, 납유리관의 표면과 의 gap di 을 두고 두께가 0.1[mm]인 원통형의 stainless mesh 내부전극( IE )을 장착하였다. 또한.
이때. 원료가스는 상업용 산소( 순도 : 99.99[%])를 사용하였으며. 유량( Q )이 2, 4.
또한. 전극 IE 와 L9[mm] 의 gap d2 를 두고 장착한 pyrex 유리관의 외부표면에는 규석 도금한 구리세선을 5(mm] 간격으로 나선형으로 감아 외부 전극( EE )으로 사용하였다. 이들 3개의 전극중 전극 CE 를 공통접지하고, 전극 IE 와 EE 에 180[°]의 위상차를 가진 교류 고전압을 각각 인가하므로서 DLO는 전극 IE 와 CE 사이에 발생되는 무성방전과 전극 EE 와 CE 간에 발생되는 무성방전이 중첩되는 구조이다.

성능/효과

1. 방전관형 오존발생기는 중심전극과 내부전극에 180[°] 의 위상차가 있는 교류고전압을 인가하므로서 방전휴지 구간을 단일 gap 형보다 1/2로 줄일 수 있었다. 또한, 이들 역극성의 전압에 의하여 빌생된 방전은 상호작용에 의하여 방전이 활성화되므로 방전휴지 시간을 더욱더 단축시켰다.
2. 1의 결과에 따라 최대 오존생성농도, 오존발생량 및 오존생성수율로 각각 26680[ppm], 34.7[g/h] 및 780[g/kwh]을 얻었다.
5. 방전관형 오존발생기의 오존생성농도가 17720[ppm] 일 때 최대 58.1[%]의 Norr을 얻을 수 있었다.
오존발생기의 고농도 · 고수율화를 목적으로 방전관형 오존 발생기를 多數 사용시 원료가스의 流路를 직렬로 구성하므로서 각각에 독립적으로 원료.가스를 공급하여 오존을 생성시키는 것보다 오존생성수율을 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
그 결과 DLO 의 방전공간에는 단일 gap 무성 방전 시보다 미세한 pulse 방전이 활성화되면서 전극면상의 무수히 많은 점으로부터 발생되는 전자와 산소분자의 충돌에 의한 오존생성반응이 활발하게 형성된다. 본 연구의 DLO 방전은 180[˚] 의 위상차를 가진 전원이 인가되므로 전원의 1주기내에 4희의 방전이 형성됨과 동시에 gap d1 과 d2 에서의 방전은 상호작용에 의하여 DLO 의 방전은 4.
그림과 같이 O3con이 증가할수록, t 각 감소할수록 NOrr이 상승하였다. 그 결과, t 가 0.035[mm]이고 O3con이 17720 [ppm]일 때 최대 58.1[%]의 NCrr을 얻을 수 있었다. 이것은 식 (8)과 같이 NO 는 t 가 감소할수록 DLO의 방전공간에서 무성방전의 중첩이 더욱더 활발하게 형성되어 O3con이 증가하면서 Norr이 상승하는 것이다[5][6].
활발하게 형성된다. 본 연구의 DLO 방전은 180[˚] 의 위상차를 가진 전원이 인가되므로 전원의 1주기내에 4희의 방전이 형성됨과 동시에 gap d1 과 d2 에서의 방전은 상호작용에 의하여 DLO 의 방전은 4.1 의 방전특성에서 확인하는 바와 같이 무성방전보다 더욱더 활성화되고 방전휴지구간 또한 짧아지게 된다. 또한.

후속연구

이상의 결과로부터 설계·제작된 다중방전형 오존발생기는 26680[ppm]의 고농도와 기존에 산소원료가스를 사용한 오존 발생기의 수율 120[g/kwh]보다 우수한 780[g/kwh]의 고수율을 얻음으로써 대기 및 수질 환경개선분야로의 적용 가능할 것으로 판단된다.

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