• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.179-179
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• 2012

국내에는 나노 분말 제조를 위한 RF 열플라즈마 시스템 제조 기술이 확보되어 있지 않고, 또한 나노 파우더 제조를 위한 공정 기술 역시 외국 업체에 전적으로 의존하고 있다. 본 연구에서는 나노 분말 제조를 위한 RF 열 플라즈마 토치 시스템 개발과 고품질의 나노 파우더 합성 공정 기술을 확립하여 필요 기관에 제공하는데 있다. 80 kW RF Plasma torch system의 설계 및 제작을 위해 플라즈마 Simulator인 CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마 토치 및 반응로 내의 온도 분포, 유체 유동, 열전달 등의 해석을 통해 플라즈마 토치 및 반응로의 반경 및 길이, 구조의 설계 값을 도출하여 반응로를 설계하여 RF 파워, RF 플라즈마 토치(Torch), 반응기(Reactor), 사이클론(Cyclone), 포집부(Collector), 열교환기 및 진공배기 시스템으로 구성하였다. Si 나노 소재의 경우, 이차전지 음극재에 적용이 가능한 대표적인 소재로서 높음 비용량과 충/방전시 부피팽창을 감소시킬 수 있어 이차전지의 고용량 구현을 위해서는 가장 중요한 소재중 하나로 많은 관심 재료로 평가 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용화된 Si 원료 powder를 사용하여 고상 분체 공급 장치를 통하여 고온의 플라즈마를 통과시켜 기상화 및 결정화과정을 통해 Si 나노분말을 제조하였다. 공정 변수로서 공정압력 및 플라즈마 power, Gas의 변화량에 따른 나노 분말의 제조 특성에 대한 실험을 진행한 후 제조된 나노 분말을 비표면적측정(BET) 및 SEM 측정 결과 분석을 통하여 시스템 특성을 파악하였으며 제조된 Si 나노 파우더는 이차전지 음극재로서 770 mAh/g의 용량과 93%@50 cycle 수준의 유지율을 나타내었다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.44 no.6
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• pp.573-580
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• 2000

MPT, which has been developed recently, is very tolerant to aqueous samples. Several types of MPT have been investigated and is found that the double concentric tube could sustain a stable plasma at a low plasma gas flow rate. However, the tip of torch is easily ruined. Triple concentric torch has shown the best stability and the plasma shape, much like that of ICP, especially when the central channel is quartz. The plasma is exposed and mixed with air as is suggested from the background spectrum, which leads to quenching of He MPT. Sensitivity of helium MPT equipped with a membrane desolvator has shown 10 times lower than that of Argon MPT for most of elements except for the ones with relatively high excitation energy. He MPT requires small plasma flow rate (about 1.6 L/min), stable and simple to use. Excitational temperature and electron number density measured are 4950 K and 3.28 ${\times}$ $10^{14}cm^{-3}$, respectively.

• Resources Recycling
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• v.14 no.1
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• pp.39-46
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• 2005

A solid-state high power torch with inter-electrode insert (IEI) was developed to treat solid waste (for example, incinerated ash), and it's operation characteristics were obtained in the plasma facility test for waste treatment. According to torch test from this study, at the non-transferred mode voltage is increased by gas volume proportionally, and at the transferred mode it is not affected to voltage change. Especially arc voltage is sustained stable at the range of 10% of total Fe in slag. In addition, Electrical conductivity is 0.05~0.25${\Omega}^{-1}cm^{-1}$, torch efficiency is 75~85% and Erosion rate is 2${\times}10^{-6}~6{\times}10^{-6}$ kg/s.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.322-322
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• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.22 no.8
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• pp.75-81
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• 2008

Water treatment study employing plasma is thoroughly examined in the following paper. The research using water plasma torch showed superior results in terms of economical and energy efficiency due to the substantial reduction of electric power. A comparison of streamer and arc discharge phenomena taken place in water was put under close scrutiny. Dyeing wastewater exposed to the plasma treatment was sampled and analyzed for relative dissolved ozone concentration, hydrogen peroxide, as well as the color removal efficiency. It was found that streamer discharges is more effective than arc discharge in growth of $H_2O_2$ and $O_3$ by plasma chemical constituents, though plasma torch had small oxidation reagents selectivity. Thus, streamer discharges, due to the efficient plasma-chemical reactions environment, proved to be more efficient compare to the thermal arc plasma loading.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.363-366
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• 2011

Mixing and combustion experiments with a vent slot mixer were performed in Mach 2 supersonic wind tunnel. Helium and hydrogen gases each were used for the mixing and the combustion experiment with a plasma jet (PJ) torch. The vent slot mixer holds plenty of fuel in the downstream mixing region, even though the fuel is transversely injected. In case of the combustion, the injected fuel is ignited by the PJ torch, and then unburned mixture is burned by shock-induced combustion downstream. Thermal choking in the combustor leads to shock trains in the isolator, causing the unstable combustion.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.92-92
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• 2010

전북대학교에서는 우리나라 최초로 0.4 및 2.4 MW 급 초음속 열플라즈마 시험 시설 구축사업을 진행하고 있으며, 이를 이용한 응용 분야 별 선행연구를 수행하고 있다. 구축 시험 시설의 핵심장치인 MW 급 대출력 초음속 열플라즈마 발생기로는 양극과 음극 사이에, 전기적으로 절연된 도넛 형태의 간극을 다수 삽입하여 아크 길이를 늘림으로써, 플라즈마 출력을 비례하여 높일 수 있는 Segmented 형 아크 직류 토치를 사용하고자 하며, 제작을 위해 설계 중인 토치는 0.4 및 2.4 MW 출력에 대해, 마하 2 이상의 초음속 유동에서 각각 13 및 20 MJ/kg 이상의 플라즈마 비엔탈피 구현을 목표로 하고 있다. 특히, 이와 같은 고엔탈피 초음속 유동의 달성은 0.4MW 급의 경우엔 공기유량 0.01 kg/s 이상에서, 2.4 MW 급의 경우엔 0.05 kg/s 이상에서 10Torr 이하의 진공과 투입된 MW 규모의 열량을 지속적으로 유지 및 제거할 수 있는 시설이 있어야 구현 가능하므로 이를 위한 건축과 지원시설 구축을 동시에 진행하고 있다. 본 발표에서는 0.4 MW 급 초음속 열플라즈마 시험 시설을 중심으로, 상기 MW 급 Segmented 형 아크 직류토치와 이를 구동하기 위한 대출력 초음속 열플라즈마 시험 시설에 대해 그 동안 전북대학교에서 진행되어 온 개념설계 내용을 소개하고자 한다. 덧붙여, 최근 본 사업단에서 선행 연구 중인 고엔탈피 초음속 열플라즈마 진단 계측 기법과 향후 응용분야 및 핵심 연구개발 과제 등에 대한 간략한 소개도 함께 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.48-53
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• 2003

The high temperature melting test for nonflammable wastes using a plasma torch was conducted. The AP-200L hollow cathode type plasma torch was installed at the pilot plasma melting furnace in NETEC. The surrogates were prepared to simulate concrete, soil and their mixture with steel. The experimental conditions such as feeding rate, the distance between melts surface and torch nozzle, torch rotation speed, gas flow rate and pressure in the furnace were decided. Basic parameters such as temperatures of cooling waters, off-gas and torch power were measured. The vitrified samples were analyzed by SEM/EDS.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.20 no.1
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• pp.138-143
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• 2006

This research emphasis the commercialize and experiment in the quality of water treatment by making water treatment reactor. The hybrid water plasma torch used this research is excellent in tans of economical efficiency because of using existent neon transformer. Further more, It has excellent energy efficiency because it is manufactured by low electric power. Especially hybrid water plasma torch used this research has two filed of water plasma and inputs each strong point into the water. Following The data such as dissolved ozone(2.8[ppm]), hydrogen peroxide(100[ppm]), 2[PH], are very affordable data and immensely useful in sterilization. Those data have excellent result: perfect eradication of a colon bacillus within maximum 10 minute applying to sterilization processing of a colon bacillus.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.498-498
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• 2012

직류 아크 토치를 이용하여 열플라즈마를 발생시키는 방법은 전극의 구성에 따라 크게 비이송식(non-transferred)과 이송식(transferred)의 2가지 형태로 나눌 수 있다. 1950년대 H. Maecker 등에 의해 이론적 기초가 형성되기 시작한 이송식 아크 플라즈마 발생장치는 처리 대상물질을 전극으로 사용하여 양극에서의 에너지 전달을 직접 이용할 수 있으므로 열효율이 매우 높기 때문에 이를 이용한 고출력 토치에 관한 활발한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 대기압 아르곤 자유연소아크 방전에 의해 발생되는 열플라즈마의 열유동 특성을 수치적으로 해석하기 위하여 아크 기둥의 온도, 압력 및 속도 특성을 Navier-Stokes 방정식과 Maxwell 방정식을 연계 계산하였다. 또한 아크-전극 상호작용(arc-electrode interaction) 모델링을 통한 양극(anode)인 처리 대상물질로의 에너지 플럭스 유입을 고려하여 전극 내부의 온도분포를 계산하였다. 해석결과를 검증하기 위하여 음극과 양극 사이 플라즈마 기둥(column)의 중심축 온도는 Haddad & Farmer(1984)의 실험데이터와 비교하였고, 양극으로의 에너지 플럭스 및 온도분포 데이터는 Bini 등(2006)의 실험 및 해석데이터와 비교하여 만족스런 일치를 확인하였다.