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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 朴元柱, 李廣植
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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플라즈마 의학은 플라즈마를 이용한 응용기술 중 가장 주목받는 분야이다. 그중 산소-오존가스를 이용한 치료는 다른 헬륨, 질소가스에 비해 더 안정적인 효과를 보이는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존의 침대 평판형 오존발생기는 의료분야에서 요구하는 오존발생이 어려울 뿐만 아니라 그 농도의 제어를 만족스럽게 충족하지 못하고 있다.
이에 본 논문은 산소-오존치료에 적용하기 위해 plasma needle을 사용하여 침대 평판형 오존발생기를 설계?제작하였다. 이 때, 오존발생기의 소형화와 폭넓은 오존발생 및 정밀한 제어를 위해 기존의 침전극 내부로 원료가스가 통과되는 plasma needle형 오존발생기를 제안하였다. 입력전압과 전력, 침대 평판전극 간격 및 유량변화에 따른 코로나 방전특성과 오존생성특성을 연구하고, 기존의 침대 평판형 오존발생기와 plasma needle형 오존발생기의 특성을 비교하였다. 또한 정밀한 오존발생농도 제어를 위해 다수의 오존발생기를 병렬회로로 구성하고 직렬과 병렬 유로방식과 선택적 전원인가방식을 제안하였다.
그 결과 제안된 plasma needle 전극은 코로나 방전과 오존생성의 반응으로부터 상승하는 전극의 온도를 저하시키는데 유효하였다. 또한, 인가전압의 상승에 따른 방전전류가 기존의 침전극 오존발생기보다 낮음에도 불구하고, 오존생성농도는 오히려 더 높게 나타났다. 이는 plasma needle 전극 내부에 흐르는 원료가스의 냉각효과에 기인한 것으로 보인다. 즉, 냉각효과가 오존분해반응을 저하시키기 때문이다. 직렬 유로방식은 산소-오존치료에 적합한 최대 오존생성농도 500 ppm을 얻는데 더 효과적으로 병렬 유로방식에 비해 300 ppm 높게 측정되었다. 직렬 유로방식에서, 오존농도를 제어하는 메커니즘은 직전 단계의 오존발생기 내부에서 형성된 오존화 가스가 다음 단계의 오존발생기에 원료가스로 쓰여 다수의 방전에 의해 오존을 생성하는 것이다. 반면, 병렬 유로방식은 개개의 오존발생기를 통해 한 번의 방전으로 오존이 생성된다. 또한, 직렬 유로방식에서 선택적으로 전원인가를 통해 정밀한 오존농도 제어와 소비전력 향상이 가능함을 알 수 있었다.
본 논문에서 제안한 plasma needle형 전극과 직렬 유로방식을 적용한 오존발생기는 산소-오존치료에서 요구하는 오존농도를 충족할 뿐만 아니라, 그 농도를 제어하는데 용이 하였다. 또한, 산소-오존치료뿐만이 아니라 기타 가스를 이용한 의학 분야에 적용 및 응용이 가능하리라 판단된다.
이에 본 논문은 산소-오존치료에 적용하기 위해 plasma needle을 사용하여 침대 평판형 오존발생기를 설계?제작하였다. 이 때, 오존발생기의 소형화와 폭넓은 오존발생 및 정밀한 제어를 위해 기존의 침전극 내부로 원료가스가 통과되는 plasma needle형 오존발생기를 제안하였다. 입력전압과 전력, 침대 평판전극 간격 및 유량변화에 따른 코로나 방전특성과 오존생성특성을 연구하고, 기존의 침대 평판형 오존발생기와 plasma needle형 오존발생기의 특성을 비교하였다. 또한 정밀한 오존발생농도 제어를 위해 다수의 오존발생기를 병렬회로로 구성하고 직렬과 병렬 유로방식과 선택적 전원인가방식을 제안하였다.
그 결과 제안된 plasma needle 전극은 코로나 방전과 오존생성의 반응으로부터 상승하는 전극의 온도를 저하시키는데 유효하였다. 또한, 인가전압의 상승에 따른 방전전류가 기존의 침전극 오존발생기보다 낮음에도 불구하고, 오존생성농도는 오히려 더 높게 나타났다. 이는 plasma needle 전극 내부에 흐르는 원료가스의 냉각효과에 기인한 것으로 보인다. 즉, 냉각효과가 오존분해반응을 저하시키기 때문이다. 직렬 유로방식은 산소-오존치료에 적합한 최대 오존생성농도 500 ppm을 얻는데 더 효과적으로 병렬 유로방식에 비해 300 ppm 높게 측정되었다. 직렬 유로방식에서, 오존농도를 제어하는 메커니즘은 직전 단계의 오존발생기 내부에서 형성된 오존화 가스가 다음 단계의 오존발생기에 원료가스로 쓰여 다수의 방전에 의해 오존을 생성하는 것이다. 반면, 병렬 유로방식은 개개의 오존발생기를 통해 한 번의 방전으로 오존이 생성된다. 또한, 직렬 유로방식에서 선택적으로 전원인가를 통해 정밀한 오존농도 제어와 소비전력 향상이 가능함을 알 수 있었다.
본 논문에서 제안한 plasma needle형 전극과 직렬 유로방식을 적용한 오존발생기는 산소-오존치료에서 요구하는 오존농도를 충족할 뿐만 아니라, 그 농도를 제어하는데 용이 하였다. 또한, 산소-오존치료뿐만이 아니라 기타 가스를 이용한 의학 분야에 적용 및 응용이 가능하리라 판단된다.
목차
1. 서 론1.1 연구의 배경1.2 연구의 목적 및 필요성1.3 본 논문의 구성2. 이론적 배경 및 선행연구의 고찰2.1 불평등전계중의 방전기구2.2 이온의 이동2.3 강제대류에서의 열전달2.4 오존생성기구2.5 오존농도환산3. 실험장치 및 실험방법3.1 오존발생특성에 관한 실험장치 및 방법3.2 유로결합방식에 따른 오존농도제어 실험장치 및 방법4. 결과 및 고찰4.1 침대 평판형 오존발생기 (PTPO)의 특성4.2 Plasma needle형 오존발생기 (PNPO)의 특성4.3 PNPO와 PTPO 특성 비교4.4 PNPO의 유로의 결합방식에 따른 오존생성특성4.5 PNPO를 이용한 오존농도 선택적 제어5. 결 론참고문헌Abstract
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