초록 ▼

□ 연구개요
플라즈마 방전을 통한 산화법은 기존의 산화법과 비교해서 낮은 에너지 소모와 오존 및 라디컬 등으로 인한 산화물 생성에 장점을 가지고 있기에 Advanced oxidation techniques (AOTs)으로 분류된다. 때문에 플라즈마 기술의 응용은 향후 유용한 수처리 방법으로 발전할 가능성이 매우 높다. 하지만, 플라즈마를 방전 시키는 매질 (Medium)의 종류에 따라 이와 같은 효율은 매우 큰 차이를 나타낸다. 때문에 본 연구는 기존의 수중 방전보다 효율적인 다상 유동(Multi-phase flow)에서의 방

□ 연구개요
플라즈마 방전을 통한 산화법은 기존의 산화법과 비교해서 낮은 에너지 소모와 오존 및 라디컬 등으로 인한 산화물 생성에 장점을 가지고 있기에 Advanced oxidation techniques (AOTs)으로 분류된다. 때문에 플라즈마 기술의 응용은 향후 유용한 수처리 방법으로 발전할 가능성이 매우 높다. 하지만, 플라즈마를 방전 시키는 매질 (Medium)의 종류에 따라 이와 같은 효율은 매우 큰 차이를 나타낸다. 때문에 본 연구는 기존의 수중 방전보다 효율적인 다상 유동(Multi-phase flow)에서의 방전 기술 최적화를 목표로 진행하였으며, 오염된 수질 내 기포 거동에 대한 분석 및 효율적인 가시화를 위한 Particle tracking velocimetry (PTV) 기법 개발에 대한 연구를 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
수중 플라즈마에 대한 연구를 진행하기에 앞서 전해질을 활용한 전기 분해 시스템에 대한 연구를 먼저 진행하였다. 전기적 특성을 띄며 강제 대류 현상을 나타내는 액체의 유동에 의한 수질 정화 효율을 측정할 수 있었으며, 수중의 전극에서 발생하는 기포의 거동 또한 확인할 수 있었다.
기존의 연구에서는 미세 기포와 플라즈마 기술을 활용한 수질정화 효율에 대한 기초 연구와 시제품 개발 및 특허 등록을 목표로 진행하였다. 전기적 특성 및 연구를 진행하기 위한 예산을 고려하였을 때 수중에서 직접적으로 플라즈마를 방전시키기에는 어려움이 있었다. 또한, 향후 실제 설비에서의 응용을 위한 효율성을 고려하였다. 때문에, 작은 구멍으로 주입되는 기포 내부에서 플라즈마를 방전하여 발생한 화학적 부산물들의 물질 전달 (Mass transfer)현상에 대한 영향을 확인하였으며, 플라즈마 방전으로 인한 물리적 특성의 변화를 확인할 수 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
지금까지의 플라즈마 방전에 의한 수질 정화 기술에 대한 연구는 화학적 반응에 대한 연구가 주를 이뤘다. 하지만, 본 연구에서는 가시화 장비 및 영상 처리(Image processing)기법을 이용한 유체 역학적 분석을 진행할 수 있었으며 이를 통해 반응기 내부의 기포 영향에 의한 수질 정화 효율을 정량화할 수 있었다. 또한, 이러한 정량화를 통해 높은 효율을 나타낼 수 있도록 소모 전력에 대한 최적 설계를 이룰 수 있었다. 또한, 오리피스를 통한 가스 주입 시 플라즈마 방전을 활용하여 펌프 효율을 증진시킬 수 있는 방식에 대한 개선점을 보여줄 수 있었다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• A) 전기 분해 및 이상 유동에 대한 분석 ... 4
• B) 플라즈마 방전 및 이상 유동 분석 ... 8
• C) 3차원 PTV 분석 기법 연구 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 37