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문제 정의
- 본 연구에서는 사무실, 가정 등 주로 실내공기 정화를 위한 여러가지 형태의 플라즈마 반응기를 제작하여 NOx, 의 생성과 제거의 상관관계에 대한 실험을 하였다. 그 결과 선 대 평판형 플라즈마 반응기가 NOx 제거에 좋은 특성을 나타내었다.
- 또한 전자와 NO*와의 충돌 횟수를 증가시킬 수 있으므로 N(X 제거율이 향상 될 것으로 예상된다. 이 절에서는 반응기 내의 자석 갯수를 변화시켰을 경우 반응기 내의 자계세기 및 자속밀도 분포를 알아보기 위하여 자계세기 및 자속밀도 분포에 대한 시뮬레이션을 하였다.
제안 방법
- 전산 해석 순서는 geomtry. physics, solv, earth, graphic, polt로써 전위, 전계, 자계는 fluxTI D 프로그램을 이용하였으며 기본적으로 여섯 단계로 나누어져 있다.
- 따라서 NOx 제거를 위한 선 대 평판형 플라즈마 반응기에 자석수에 의한 자계세기 및 자속밀도 분포에 대한 시뮬레이션을 하였다. 여기서 도출된 시뮬레이션 결과를 바탕으로 플라즈마 반응기를 제작하였고 제작된 반응기에 자석을 사용하여 NOX 제거에 대한 실험을 하였다.
- 또한 반응기 내에 설치된 전극의 칫수는 시뮬레이션 결과에 의해 선전극과 평판 전극 상단의 높이 차이를 2 mm, 선 전극의 직경을 0.5 mm로 하였다. 반응기 외관의 크기는 길이 470 mm, 폭 77 mm, 높이 35 mm로 하였고 자석은 그림 4.
- 본 논문은 실내의 NOx 제거를 위하여 선 대 평판형 플라즈마 반응기 제작에 필요한 최적 조건 도출을 위한 반응기 내부의 자계분포 및 자속밀도 분포에 대한 시뮬레이션을 하였다, 여기서 도출된 시뮬레이션 결과를 바탕으로 자석이 결합된 선 대 평판형 플라즈마 반응기를 제작하였고 여러가지 실험조건에서 NO*의 제거 득 성을 측정 …분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 대한 시뮬레이션을 하였다. 여기서 도출된 시뮬레이션 결과를 바탕으로 플라즈마 반응기를 제작하였고 제작된 반응기에 자석을 사용하여 NOX 제거에 대한 실험을 하였다.
- 자계 세기 및 자속 밀도 시뮬레이션 결과 자스】의 사용 갯수가 증가함에 따라 자계 세기 및 자속 밀도가 높아졌기 때문에 NO 및 NOx 제득 성에성에 대한 실험을 하였다.
- 2는 가스 유출입 장치의 구조로서 장치 내에 시뮬레이션 결과로부터 얻어진 데이터를 바탕으로 제작한 선 대 평판형 플라즈마 반응기가 삽입된 모습이다. 장치의 크기는 3500x520x220 mm로서 가스유출 입장치 내부의 균일한 압력 분포와 부분적인 난류의 발생이 최소화되도록 유입 부로부터 1000 mm 되는 지점에 다공성 난류 방지 장치를 설치하였다.
대상 데이터
- 5 mm로 하였다. 또한 그림 3.6의 자계분포 시뮬레이션에 사용된 자석은 두께 15 mm, 높이 30 mm, 폭 76 mm, Br 3900 Gauss인 페라이트 자석이다.
- 5 mm로 하였다. 반응기 외관의 크기는 길이 470 mm, 폭 77 mm, 높이 35 mm로 하였고 자석은 그림 4.4 (a) 와 같은 구조로서 자석에 만들어진 홈이 반응기에 설치된 선전극과 평판전극사이에 삽입될 수 있는 구조로 제작하였다.
- 3은 본 실험에서 사용된 플라즈마 반웅기에 자석이 결합되는 구조를 나타낸 것이다. 선전극과 평판전극의 길이는 각각 450 mm, 선전극과 평판 전극 사이 는 12 mm, 평판 전극 높이는 20 mm이다.
- 시뮬레이션 조건은 선전극과 평판 전극 사이 거리 12 mm, 선전극과 평판 전극 상단의 높이 차이 2 mm, 선전극의 직경은 0.5 mm로 하였다. 또한 그림 3.
성능/효과
- NOx 최대 제거율은 교류전력 14 W, 자석 5 개를 사용한 경우였으며, 이때의 NOX 제거율은 다룐 실험조건의 결과와 비교하면 약 2배 정도 향상되는 결과를 얻었다.
- 5 (c), (d)는 직류전력이 인가된 경우 NO와 N6의 제거율을 나타낸 것이다. 교류전력의 경우 자석을 5개 사용한 경우가 사용하지 않은 경우에 비하여 NO와 NOX 제거율이 7 ~ 10 % 증가하였고, 직류전력의 경우 자석을 5 개 사용한 경우가 사용하지 않은 경우보다 NO와 NOx 제거율이 8 % 정도 증가되는 것으로 나타났으며, 교류와 직류전력 10 W 이하에서는 NO? 가 거의 발생되지 않아 NO의 제거율과 NCX의 제거율은 같은 경향으로 나타났다. 시뮬레이션 결과 자석 7 개일 때 자속밀도가 가장 높았지만 실제 실험 겸과에서는 자석을 5개 사용한 경우가 NO와 NOx 의 제거율이 가장 좋았다.
- 하였다. 그 결과 선 대 평판형 플라즈마 반응기가 NOx 제거에 좋은 특성을 나타내었다.
- 동일 전력에서 자석을 부착하면 미부착시보다 NOx 제거율이 약 10 % 증가되었으며, 반응기에 자석을 5 개 부착하였을 때 가장 좋은 특성이 나타났다. 또한 자석과 촉매를 동시에 인가한 경우는 자석만 인가한 경우보다 교류전력에서는 5 ~ 10 %, 직류 전력에서는 3 ~ 5 % 정도 증가하는 결과를 얻었다.
- 또한 자석과 촉매를 동시에 인가한 경우는 자석만 인가한 경우보다 교류전력에서는 5 ~ 10 %, 직류 전력에서는 3 ~ 5 % 정도 증가하는 결과를 얻었다.
- 교류전력의 경우 자석을 5개 사용한 경우가 사용하지 않은 경우에 비하여 NO와 NOX 제거율이 7 ~ 10 % 증가하였고, 직류전력의 경우 자석을 5 개 사용한 경우가 사용하지 않은 경우보다 NO와 NOx 제거율이 8 % 정도 증가되는 것으로 나타났으며, 교류와 직류전력 10 W 이하에서는 NO? 가 거의 발생되지 않아 NO의 제거율과 NCX의 제거율은 같은 경향으로 나타났다. 시뮬레이션 결과 자석 7 개일 때 자속밀도가 가장 높았지만 실제 실험 겸과에서는 자석을 5개 사용한 경우가 NO와 NOx 의 제거율이 가장 좋았다. 이는 자석 7 개롤 사용하면 NCk 제거에 있어 부정적인 측면으로 첫째, 반응기 내의 방전 영역 감소 둘째, 가스 흐름의 난류 발생 등이 예상된다.
- 시뮬레이션 결과로부터 플라즈마 반응기의 방전영역인 자석 사이의 중심부에서 자속밀도는 자석 3 개의 경우 최소 43 ~ 최대 59 Gauss, 자석 5개의 경우 최소 100 ~ 최대 140 Gauss, 자석 7개 경우 최소 170 ~ 최대 340 Gauss인 것을 확인하였다.
- 즉 반응기 내에서 자속밀도가 증가하면 할 수록 하전입자 특히 전자가 자력선의 주위로 집중하여 방전 영역이 감소한다.이와 같이 NO、 제거 메커니즘에 있어 자석 수의 증가는 긍정적인 점과 부정적인 점이 작용하기 때문에 NOx 제거율의 관점에서 5개의 자석을 사용하는 것이 가장 높은 NOx 제거율을 얻을 수 있다는 결과를 얻었다. 자석을 5 개 사용한 경우 자석과 자석 사이의 방전 영역 자속 밀도는 자속 측정 장치에 의해 최대 140 Gauss로 측정되었으며 이는 시뮬레이션 결과값과 일치하였다.
- 자계분포 시뮬레이션 결과 플라즈마 반응기의 NOx 제거율은 반응기에 자석을 부가하였을 때 전자와 이온 등의 하전입자가 자력선을 중심으로 회전하면서 나선운동으로 진행함으로써 고에너지의 전자를 생성할 수 있고 전자와 NO*와의 충돌횟수를 증가시킬 수 있으므로 NOx 제거율이 향상될 것으로 판단되었다.
- 방전영역에서 강한 자계세기 분포를 나타내고 있다. 자석 3 개를 사용할 경우 자석사이 거리가 먼 관계로 자석 주변에서만 어느 정도의 자계분포를 갖지만 5 개와 7 개의 경우에는 방전 공간 전반에 걸쳐 자계가 분포함으로써 3 개보다는 5개 또는 7 개의 경우가 NOX 제거에 있어서 효과적일 것으로 판단되었다.
- 이와 같이 NO、 제거 메커니즘에 있어 자석 수의 증가는 긍정적인 점과 부정적인 점이 작용하기 때문에 NOx 제거율의 관점에서 5개의 자석을 사용하는 것이 가장 높은 NOx 제거율을 얻을 수 있다는 결과를 얻었다. 자석을 5 개 사용한 경우 자석과 자석 사이의 방전 영역 자속 밀도는 자속 측정 장치에 의해 최대 140 Gauss로 측정되었으며 이는 시뮬레이션 결과값과 일치하였다.
- 자속밀도 분포 시뮬레이션 결과 자석 7개일 때 자속밀도가 가장 높았으나 실제 실험 결과 자석을 5개 사용한 경우의 NO와 NOx 제거율이 가장 좋았다. 이는 반응기내에서 자속밀도가 증가하면 할수 록 하전입자가 자력선의 주위로 집중되어 방전 영역이 감소되기 때문에 NO* 제거율의 관점에서 자석의 사용갯수를 고려하여야 함을 알 수 있었다.
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