KR101802747B1

KR101802747B1 - Plasma reforming apparatus

Info

Publication number: KR101802747B1
Application number: KR1020160071888A
Authority: KR
Inventors: 홍용철; 천세민; 최대현
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-06-09

Abstract

The present invention relates to a plasma reforming apparatus capable of improving reforming efficiency. The plasma reforming apparatus comprises: a plasma generation part generating plasma; a plurality of waveguides coupled to the plasma generation part at predetermined intervals in a radial direction of the plasma to supply electromagnetic waves to the plasma generation part; and a plurality of electromagnetic wave supply part connected to the plurality of waveguides and supplying the electromagnetic waves.

Description

PLASMA REFORMING APPARATUS

본 발명은 플라즈마 개질 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 메탄(CH₄) 등의 탄화수소와 이산화탄소(CO₂)를 개질할 수 있는 플라즈마 개질 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma reforming apparatus, and more particularly, to a plasma reforming apparatus capable of reforming hydrocarbon and carbon dioxide (CO ₂ ) such as methane (CH ₄ ) using plasma.

일반적으로 전자파를 이용하여 플라즈마가 발생되는 플라즈마 토치는 반도체, 조명, 디스플레이, 의료장비부터 오염된 공기, 물, 토양의 정화와 같은 환경 개선 산업, 태양전지, 석탄가스화와 같은 신에너지 개발 등의 여러 분야에서 널리 이용된다. Plasma torches, which generate plasma using electromagnetic waves, are generally used in various industries such as semiconductor, lighting, display, medical equipment, environment improvement industries such as purification of polluted air, water and soil, and new energy development such as solar cell and coal gasification. It is widely used in the field.

대한민국 등록특허 제10-1166444호는 전자파를 이용한 플라즈마 소스 가스 토치 및 그 응용에 관한 것으로, 그 목적은 플라즈마 소스 가스를 전자파로 가열하여 순수한 플라즈마를 발생하고 발생 된 플라즈마에 기체, 액체 또는 고체 상태의 탄화수소 화합물을 공급하여 합성가스 원료를 생산함을 제시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0375423호는 전자파 플라즈마를 이용한 매연 제거 기술이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1166444 relates to a plasma source gas torch using electromagnetic waves and its application, and its object is to generate a pure plasma by heating a plasma source gas with an electromagnetic wave, and to generate plasma in a gas, liquid or solid state And a hydrocarbon compound is supplied to produce a synthesis gas raw material. Korean Patent Registration No. 10-0375423 discloses a soot removal technique using electromagnetic wave plasma.

이와 같이, 플라즈마 토치는 반응물질과 플라즈마가 반응하여 연료개질, 합성가스 생산 및 매연 등의 제거와 같은 물질을 개질하는 플라즈마 개질 장치에 사용된다.As such, the plasma torch is used in a plasma reforming apparatus in which a reactant reacts with a plasma to modify materials such as fuel reforming, syngas production, and removal of soot and the like.

이러한 기존 플라즈마 개질 장치의 단점은 특정 주파수에 제한된 플라즈마 볼륨을 가질 수밖에 없고, 따라서 결국 플라즈마 볼륨이 한정된다는 문제점이 있어서 대량으로 플라즈마 처리가 필요한 경우에는 이용되기 어려운 문제점이 있었다.A disadvantage of such a conventional plasma reforming apparatus is that it has a limitation on a plasma volume limited to a specific frequency, and consequently, there is a problem that a plasma volume is limited, so that it is difficult to be used when a large amount of plasma processing is required.

또한, 기존 플라즈마 개질 장치는 플라즈마의 중심영역에서 멀어질수록 온도가 상대적으로 낮아 플라즈마의 고온영역을 제외한 나머지 영역에서는 개질 효능이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, the conventional plasma reforming apparatus has a problem that the reforming efficiency is lowered in the remaining region except the high-temperature region of the plasma because the temperature is relatively low as the plasma reforming apparatus moves away from the central region of the plasma.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 플라즈마 볼륨을 확대하고, 개질 반응이 활발하게 이루어지는 고온의 플라즈마 개질 영역의 크기를 늘려 개질 효율을 개선할 수 있는 플라즈마 개질 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a plasma reforming apparatus capable of enlarging a plasma volume and improving a reforming efficiency by increasing the size of a high-temperature plasma reforming region where reforming reaction is actively performed. have.

상기한 목적을 달성하기 위하여 한 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부와, 상기 플라즈마 발생부에 결합되되, 상기 플라즈마의 방사방향으로 일정 간격 이격되어 결합되며, 상기 플라즈마 발생부에 전자파를 제공하는 복수의 도파관 및 복수의 상기 도파관에 각각 연결되며, 전자파를 공급하는 복수의 전자파 공급부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma modifying apparatus including a plasma generating unit generating plasma, a plasma generating unit coupled to the plasma generating unit, A plurality of waveguides for supplying electromagnetic waves to the plasma generating unit, and a plurality of electromagnetic wave supplying units connected to the plurality of waveguides for supplying electromagnetic waves.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 복수의 도파관이 일정 간격 이격 되도록 플라즈마 발생부에 결합됨으로써, 발생 되는 플라즈마 중 개질 반응이 높은 고온의 플라즈마 중심영역의 크기를 늘릴 수 있으므로, 개질 효율을 개선할 수 있다.As described above, in the plasma modifying apparatus according to the embodiment of the present invention, the plurality of waveguides are coupled to the plasma generating unit such that the waveguides are spaced apart from each other by a predetermined distance, thereby increasing the size of the high- , The reforming efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치의 일부를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 전자파 공급부를 나타낸 도면.
도 4a는 하나의 전자파 공급부와 상기 전자파 공급부에 대응되는 하나의 도파관을 포함하는 플라즈마 개질 장치에 9kW의 전력을 인가하여 발생된 플라즈마를 촬영한 사진.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치로서, 제 1 전자파 공급부와 제 2 전자파 공급부를 포한하는 복수의 전자파 공급부와 상기 복수의 전자파 공급부에 각각 대응되는 제 1 도파관과 제 2 도파관을 포함하는 복수의 도파관을 구비한 플라즈마 개질 장치에서 제 1 전자파 공급부에 6kW, 제 2 전자파 공급부에 3kW의 전력을 인가하여 발생된 플라즈마를 촬영한 사진.
도 5는 종래의 플라즈마 개질 장치와 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치에 따른 가스 전환율을 비교한 그래프.
도 6은 CO₂ 20 lpm(liter per minute) 유량에서의 공급되는 전력에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 측정한 사진.
도 7은 CO₂ 20 lpm(liter per minute) 유량에서의 공급되는 전력에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 도시한 그래프.
도 8은 CO₂ 45 lpm(liter per minute) 유량에서의 공급되는 전력에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 측정한 사진.
도 9는 CO₂ 45 lpm(liter per minute) 유량에서의 공급되는 전력에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 도시한 그래프.
도 10은 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격거리에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 측정한 사진.
도 11은 CO₂ 30 lpm(liter per minute) 과 CO₂ 100 lpm(liter per minute) 에서의 제 1 도파관에 공급되는 전력과 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격거리 간의 상관관계를 나타내는 그래프.1 is a block diagram showing a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a part of a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the electromagnetic wave supply unit of FIG.
4A is a photograph of plasma generated by applying 9 kW of power to a plasma reforming apparatus including one electromagnetic wave supplying unit and one waveguide corresponding to the electromagnetic wave supplying unit.
FIG. 4B is a schematic view of a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention, which includes a plurality of electromagnetic wave supplying units including a first electromagnetic wave supplying unit and a second electromagnetic wave supplying unit, and a first waveguide and a second waveguide respectively corresponding to the plurality of electromagnetic wave supplying units In the plasma reforming apparatus having a plurality of waveguides, a power of 6 kW is applied to the first electromagnetic wave supply unit and a power of 3 kW is applied to the second electromagnetic wave supply unit.
FIG. 5 is a graph comparing gas conversion rates according to a conventional plasma reforming apparatus and a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph of the length of the plasma central region Pc measured according to the power supplied at a CO ₂ flow rate of 20 lpm (liter per minute).
FIG. 7 is a graph showing the length of the plasma central region Pc in accordance with power supplied at a CO ₂ flow rate of 20 lpm (liter per minute); FIG.
8 is a photograph of the length of the plasma central region Pc measured according to the power supplied at a CO ₂ flow rate of 45 lpm (liter per minute).
9 is a graph showing the length of the plasma central region Pc in accordance with the supplied power at a CO ₂ flow rate of 45 lpm (liter per minute).
10 is a photograph of the length of the plasma central region Pc measured according to the distance between the first waveguide and the second waveguide.
Figure 11 is a graph showing the correlation between _{CO 2 30 lpm (liter per minute} ) and _{CO 2 100 lpm (liter per minute} ) The separation distance of the power of the first waveguide and a second waveguide to be supplied to the wave guide 1 at.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 된 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is not only limited thereto, but also may enable others skilled in the art to fully understand the scope of the invention.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used herein are intended to illustrate the embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is to be understood that the terms 'comprise', and / or 'comprising' as used herein may be used to refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

부가적으로, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략될 수 있다.In addition, like reference numerals denote like elements throughout the drawings, and a detailed description of known features and techniques may be omitted so as to avoid unnecessarily obscuring the discussion of the described embodiments of the present invention .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치의 일부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 전자파 공급부를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram showing a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view to be.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 플라즈마를 통해 메탄(CH₄)을 포함하는 탄화수소와 이산화탄소(CO₂) 등을 개질하여 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 하는 합성가스를 생성하며, 생성된 합성가스를 디메틸에테르를 생성하는 DME 제조공정, 합성가스로부터 수소와 일산화탄소를 상호 분리시키는 합성가스 분리공정 및 전기를 생성하기 위한 발전공정에 선택적으로 제공할 수 있는 개질 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생부(100), 도파관(200) 및 전자파 공급부(300)를 포함한다. A plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention modifies a hydrocarbon including methane (CH ₄ ) and carbon dioxide (CO ₂ ) through a plasma to produce a synthesis gas containing hydrogen (H ₂ ) and carbon monoxide (CO) as a main component And a reforming device capable of selectively providing a DME production process for producing dimethyl ether, a synthesis gas separation process for separating hydrogen and carbon monoxide from a synthesis gas, and a power generation process for generating electricity, 1 and 2, includes a plasma generator 100, a waveguide 200, and an electromagnetic wave supplier 300.

상기 플라즈마 발생부(100)는 내부가 중공된 관 형태로 형성될 수 있으며, 내부로 공급되는 가스와 도파관(200)으로부터 제공되는 전자파를 통해 플라즈마가 발생될 수 있다. The plasma generating part 100 may be formed in a hollow tube shape, and a plasma may be generated through a gas supplied to the inside and an electromagnetic wave provided from the wave guide 200.

이때, 본 실시예에서의 플라즈마 발생부(100)는 내부로 공급되는 이산화탄소와 탄화수소체 및 전자파로부터 플라즈마(P)가 발생될 수 있다. At this time, in the plasma generating part 100 of this embodiment, plasma P may be generated from carbon dioxide, a hydrocarbon body, and electromagnetic waves supplied to the inside of the plasma generating part 100.

구체적으로, 상기 플라즈마 발생부(100)를 감싸도록 지지체(101)가 형성될 수 있는데, 상기 지지체(101)는 플라즈마 발생부(100)가 장착될 수 있도록 지지함과 동시에 플라즈마 발생부(100)의 내부로 이산화탄소가 주입될 수 있도록 이산화탄소 주입구(102)가 형성될 수 있고, 플라즈마 발생부(100)의 내부로 메탄 등의 탄화수소가 주입될 수 있도록 탄화수소 주입구(103)가 형성될 수 있다.The supporting member 101 may be formed to surround the plasma generating unit 100. The supporting member 101 supports the plasma generating unit 100 so that the plasma generating unit 100 can be mounted, A carbon dioxide injection port 102 may be formed so that carbon dioxide may be injected into the plasma generating part 100 and a hydrocarbon injection port 103 may be formed to inject hydrocarbon such as methane into the plasma generating part 100.

이때, 상기 이산화탄소주입구(102)는 지지체(101)의 하부 둘레를 따라 등 간격으로 이격되어 복수 개가 형성되되, 지지체(101)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 주입되는 이산화탄소가 플라즈마 발생부(100)의 내벽면으로 안내됨과 함께 와류를 형성하면서 플라즈마 및 메탄과 상호 혼합되어 반응하도록 구비될 수 있다. 이로 인해, 이산화탄소, 메탄 및 플라즈마(P)가 플라즈마 발생부(100) 내에서 균일하게 혼합되면서 안정적으로 화학적 반응할 수 있음은 물론, 고온의 플라즈마(P)로부터 플라즈마 발생부(100) 및 지지체(101)의 내벽면을 보호할 수 있는 것이다. The carbon dioxide injection ports 102 are spaced at equal intervals along the lower circumference of the support 101 and are formed in a tangent line with respect to the circumferential surface of the support 101, The carbon dioxide may be guided to the inner wall surface of the plasma generating part 100 and mixed with the plasma and methane while being mixed with each other to form a vortex. The plasma generating unit 100 and the support 100 may be configured to be capable of stably and chemically reacting carbon dioxide, methane, and plasma P uniformly in the plasma generating unit 100, 101 can be protected.

아울러, 상기 이산화탄소주입구(102)는 지지체(101)의 상부방향, 즉 플라즈마(P)의 방사방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 형성되어 플라즈마 발생부(100) 의 내부에 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입할 수 있다. 이로 인해, 이산화탄소주입구(102)로 주입되는 이산화탄소에 의한 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 플라즈마(P)의 하부로 주입되는 이산화탄소 기류의 세기를 증가시켜 플라즈마(P)와 이산화탄소가 보다 원활하게 혼합될 수 있다.The carbon dioxide injection port 102 is formed to be inclined at a predetermined angle in the upward direction of the support 101, that is, in the radial direction of the plasma P, so that the carbon dioxide injected into the plasma generation part 100, Can be injected. Accordingly, the airflow generated by the carbon dioxide injected into the carbon dioxide injection port 102 acts as a conventional vortex flow with respect to the direction of discharge of the modified synthetic gas, so that the intensity of the carbon dioxide gas injected into the lower portion of the plasma P The plasma P and the carbon dioxide can be mixed more smoothly.

한편, 상기 탄화수소 주입구(103)는 플라즈마 발생부(100)의 내부로 메탄 등의 탄화수소를 주입하는 것으로, 지지체(101)의 하단면과 지지체(101)의 상부에 플라즈마 발생부(100)의 내부로 관통되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지체(101)의 상부에 형성되는 탄화수소 주입구(103)는 둘레를 따라 등 간격으로 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. The hydrocarbon injection port 103 injects hydrocarbons such as methane into the plasma generating part 100 to inject the hydrocarbon into the inside of the plasma generating part 100 through the lower end surface of the support 101 and the upper part of the support 101. [ As shown in FIG. At this time, the hydrocarbon injection ports 103 formed on the support 101 may be spaced at equal intervals along the circumference.

즉, 상기 탄화수소 주입구(103)는 플라즈마(P)가 발생되는 위치와 가깝게 형성되는 것이 바람직하다. That is, it is preferable that the hydrocarbon injection port 103 is formed close to the position where the plasma P is generated.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 탄화수소 주입구(103)는 플라즈마 발생부(100)의 내부로 메탄 등의 탄화수소를 주입할 수 있고, 플라즈마(P)가 발생되는 위치와 인접한 위치라면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다. The hydrocarbon injection port 103 may inject hydrocarbon such as methane into the plasma generating part 100 and may be formed at any position adjacent to the position where the plasma P is generated It is acceptable.

상기 도파관(200)은 플라즈마 발생부(100)에 전자파를 제공하는 것으로, 플라즈마 발생부(100)의 둘레를 감싸도록 결합될 수 있으며, 복수개로 구성될 수 있다. The waveguide 200 provides electromagnetic waves to the plasma generating unit 100 and may be coupled to surround the plasma generating unit 100, or may be composed of a plurality of waveguides.

여기서, 복수의 상기 도파관(200)은 플라즈마 발생부(100)에 결합되되, 발생된 플라즈마(P)의 방사방향으로 일정 간격으로 이격되어 결합될 수 있다. Here, the plurality of waveguides 200 are coupled to the plasma generator 100, and may be spaced apart from each other at a predetermined interval in the radial direction of the generated plasma P.

다만, 후술되는 본 발명의 실시예에서는 두 개의 도파관(210, 220)이 결합된 구성을 채택하여 구체적으로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개 이상의 도파관이 결합될 수도 있다. However, in the embodiment of the present invention to be described later, a structure in which two waveguides 210 and 220 are combined is described, but the present invention is not limited thereto, and two or more waveguides may be combined.

구체적으로 본 발명의 실시예에서 복수의 상기 도파관(200)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 도파관(210) 및 제 2 도파관(220)이 포함될 수 있다. Specifically, in the embodiment of the present invention, the plurality of waveguides 200 may include a first waveguide 210 and a second waveguide 220, as shown in FIGS. 1 and 2.

여기서, 상기 제 1 도파관(210)은 플라즈마 발생부(100)의 일단에 결합되고, 제 2 도파관(220)은 플라즈마(P)의 방사방향으로 일정 간격 이격되어 플라즈마 발생부(100)에 결합될 수 있다. The first waveguide 210 is coupled to one end of the plasma generating part 100 and the second waveguide 220 is spaced apart from the plasma generating part 100 by a predetermined distance in the radial direction of the plasma P, .

즉, 상기 제 1 도파관(210)은 플라즈마 발생부(100)의 하단부에 결합될 수 있고, 제 2 도파관(220)은 제 1 도파관(210)의 직상부에 일정 간격 이격되어 결합될 수 있다. That is, the first waveguide 210 may be coupled to the lower end of the plasma generator 100, and the second waveguide 220 may be coupled to the first waveguide 210 at a predetermined interval.

이때, 복수의 상기 도파관(200)은 전자파가 서로 간섭받지 않는 간격으로 이격되어 결합될 수 있다. At this time, the plurality of waveguides 200 may be separated by an interval at which electromagnetic waves are not interfered with each other.

즉, 상기 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)은 전자파가 서로 간섭받지 않는 간격으로 이격되어 결합될 수 있다.That is, the first waveguide 210 and the second waveguide 220 may be spaced apart from each other such that electromagnetic waves are not interfered with each other.

구체적으로, 상기 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)은 제 1 도파관(210)이 제공하는 전자파와 제 2 도파관(220)에서 제공하는 전자파가 서로 간섭받지 않는 거리만큼 플라즈마(P)의 방사방향으로 이격되어 플라즈마 발생부(100)에 결합될 수 있다. The first waveguide 210 and the second waveguide 220 are connected to the first waveguide 210 and the second waveguide 220 by a distance that does not interfere with the electromagnetic wave provided by the first waveguide 210 and the second waveguide 220, And can be coupled to the plasma generating part 100. The plasma generating part 100 shown in FIG.

이로 인해, 상기 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)에 공급되는 전자파는 서로 간섭이 일어나지 않아 플라즈마 발생부(100)에 안정적인 파장의 전자파를 제공할 수 있으므로, 플라즈마(P)를 안정적으로 발생시킬 수 있다.Therefore, since electromagnetic waves supplied to the first waveguide 210 and the second waveguide 220 do not interfere with each other, electromagnetic waves having stable wavelengths can be supplied to the plasma generating unit 100, so that the plasma P can be stably .

한편, 상기 제 2 도파관(220)은 제 1 도파관(210)에서 제공되는 전자파를 통해 발생된 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이만큼 제 1 도파관(210)과 이격되어 결합될 수 있다. The second waveguide 220 may be spaced apart from the first waveguide 210 by the length of the plasma center region Pc generated through the electromagnetic wave provided from the first waveguide 210.

이때, 플라즈마 중심영역(Pc)이란 도 4(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1도파관(210)의 전자파에 의해 제1도파관(210)의 주변에서부터 방사방향으로 플라즈마가 발생되는데, 발생되는 플라즈마의 전체 영역 중 상대적으로 온도가 가장 높은 플라즈마 영역을 플라즈마 중심영역(Pc)이라 한다. 이러한 플라즈마 중심영역(Pc)은 플라즈마의 전체 영역에서 플라즈마 중심영역을 제외한 나머지 영역보다 온도가 높기 때문에 탄화수소 등의 개질이 가장 활발하게 이루어진다. 4 (b), plasma is generated in the radial direction from the periphery of the first waveguide 210 by the electromagnetic wave of the first waveguide 210, The plasma region having the highest temperature among the entire region of the plasma is called a plasma central region (Pc). Since the plasma central region Pc is higher in temperature than the other regions except for the plasma central region in the entire region of the plasma, the reforming of hydrocarbons and the like is most actively performed.

즉, 상기 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220) 사이의 간격은 제 1 도파관(210)에서 제공되는 전자파를 통해 발생된 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이와 대응될 수 있다. That is, the distance between the first waveguide 210 and the second waveguide 220 may correspond to the length of the plasma central region Pc generated through the electromagnetic wave provided from the first waveguide 210.

구체적으로, 상기 제 1 도파관(210)에서 제공되는 전자파를 통해 플라즈마 발생부(100) 내부에서 발생된 플라즈마(P)는 제 1 도파관(210)의 위치에서 발생되어 일 방향으로 방사되며, 방사되는 플라즈마(P)는 전체 영역 중에서 상대적으로 온도가 가장 높은 플라즈마 중심영역(Pc)이 생성되게 된다. Specifically, the plasma P generated in the plasma generating unit 100 through the electromagnetic wave provided from the first waveguide 210 is generated at the position of the first waveguide 210 and radiated in one direction, The plasma center region Pc having the highest temperature is generated in the entire region of the plasma P.

이때, 상기 제 2 도파관(220)은 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이 내에 위치하도록 플라즈마 발생부(100)에 결합될 수 있다. 즉, 제 1 도파관(210)에 의해 발생된 플라즈마 중심영역이 끝나는 위치 내에 제 2 도파관(220)이 결합됨으로써, 제 2 도파관(220)의 전자파를 통해 제 2 도파관(220)이 결합된 위치에서 플라즈마가 발생하게 되면 제 2 도파관(220)이 결합된 위치에서부터 플라즈마의 방사방향으로 플라즈마 중심영역(Pc)이 확장되는 효과가 있을 수 있고, 이를 통하여 탄화수소 등의 개질 영역이 확장되는 효과가 있을 수 있다.At this time, the second waveguide 220 may be coupled to the plasma generator 100 to be located within the plasma center region Pc. That is, the second waveguide 220 is coupled to the second waveguide 220 at a position where the second waveguide 220 is coupled through the electromagnetic wave of the second waveguide 220 in a position where the plasma central region generated by the first waveguide 210 ends. When the plasma is generated, the plasma central region Pc may be expanded from the position where the second waveguide 220 is coupled to the radial direction of the plasma, and the modified region such as hydrocarbon may be expanded have.

따라서, 상기 제 2 도파관(220)은 제 1 도파관(210)에 의해 발생된 플라즈마 중심영역(Pc)이 끝나는 위치와 대응되도록 플라즈마 발생부(100)에 결합되는 것이 바람직하다. The second waveguide 220 may be coupled to the plasma generator 100 to correspond to a position where the plasma center region Pc generated by the first waveguide 210 ends.

부연하면, 상기 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220) 사이의 간격이 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이와 대응되거나 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이보다 가까우면, 하나의 도파관이 사용되는 종래의 개질 장치에 비하여 개질 반응이 가장 활발하게 진행되는 플라즈마 중심영역(Pc)이 확장되기 때문에 플라즈마 개질 효율의 향상이 가능하다.In addition, if the distance between the first waveguide 210 and the second waveguide 220 corresponds to the length of the plasma central region Pc or is closer to the length of the plasma central region Pc, one waveguide is used It is possible to improve the plasma reforming efficiency because the plasma central region Pc in which the reforming reaction is most actively performed is expanded as compared with the conventional reforming apparatus.

도 11은 CO₂ 30 lpm(liter per minute) 과 CO₂ 100 lpm(liter per minute) 에서의 제 1 도파관에 공급되는 전력과 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격거리 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing a correlation between a power supplied to the first waveguide at a CO _{2 of} 30 lpm (liter per minute) and CO _{2 of} 100 lpm (liter per minute) and a separation distance between the first waveguide and the second waveguide.

도 11을 참조하면, 플라즈마 발생부에 도입되는 가스량에 따라서 제 1 도파관과 제 2 도파관 사이의 간격(gap)이 달라지는 것을 알 수 있는데, 이는 도입되는 전자파의 전력(power)이 일정할 때, 가스량이 적어지면 상대적으로 인가되는 전력당 가스에 소모되는 에너지가 높아지므로 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이가 길어지게 된다. 따라서, 도파관 사이의 간격은 파워와 가스량에 따라 조절될 수 있으며, 최적의 효율을 위해서는 가스량이 적을수록 제 1 도파관과 제 2 도파관 사이의 간격을 상대적으로 늘여야 하는데, 이는 가스량이 적을 경우 앞서 언급한 바와 같이 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이가 길어지고, 제 2 도파관의 위치는 제 1 도파관에 의해 발생한 플라즈마 중심영역(Pc) 내에 위치해야 하기 때문이다. Referring to FIG. 11, it can be seen that the gap between the first waveguide and the second waveguide varies according to the amount of gas introduced into the plasma generating portion. This is because when the power of the introduced electromagnetic wave is constant, The energy consumed by the gas per power applied is relatively increased, so that the length of the plasma central region Pc becomes long. Accordingly, the gap between the waveguides can be adjusted according to the power and the amount of gas. For the optimum efficiency, the gap between the first waveguide and the second waveguide should be relatively increased as the gas amount is small. The length of the plasma central region Pc becomes long and the position of the second waveguide must be located in the plasma central region Pc generated by the first waveguide.

도 11을 통해 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질장치는 CO₂ 30-lpm 의 가스량에서 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격 거리(mm)는 제 1 도파관에 인가되는 전력(kW)의 20배인 것을 알 수 있으며, CO₂ 100-lpm 의 가스량에서 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격 거리(mm)는 제 1 도파관에 인가되는 전력(kW)의 2.5배인 것을 알 수 있는데, 도 11의 이격 거리(Gap)는 특정한 CO₂가스량에서 일정한 전력이 제 1 도파관에 인가된 경우 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 반영하고 있음을 알 수 있다.11, the distance (mm) between the first waveguide and the second waveguide in the gas amount of CO ₂ 30-lpm is 20 times the power (kW) applied to the first waveguide And the distance (mm) between the first waveguide and the second waveguide at a gas amount of CO ₂ 100-lpm is 2.5 times the power (kW) applied to the first waveguide. (Gap) reflects the length of the plasma central region Pc when a constant power is applied to the first waveguide at a specific amount of CO ₂ gas.

제 1 전자파 공급부(310) 및 제 2 전자파 공급부(320)를 포함하는 전자파 공급부(300)는 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)을 포함하는 복수의 도파관(200)에 각각 연결되어 복수의 도파관(200)에 전자파를 공급할 수 있다. The electromagnetic wave supplying unit 300 including the first electromagnetic wave supplying unit 310 and the second electromagnetic wave supplying unit 320 is connected to the plurality of waveguides 200 including the first waveguide 210 and the second waveguide 220 It is possible to supply electromagnetic waves to the plurality of waveguides 200.

이때, 상기 전자파 공급부(300)는 도파관(200)의 개수와 대응되게 구비될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 제 1 도파관(210)에 연결되어 전자파를 공급하는 제 1 전자파 공급부(310) 및 제 2 도파관(220)에 연결되어 전자파를 공급하는 제 2 전자파 공급부(320)를 포함될 수 있다.1, the electromagnetic wave supplying unit 300 may be provided corresponding to the number of the waveguides 200. In this embodiment, the electromagnetic wave supplying unit 300 may include a first waveguide 210 connected to the first waveguide 210, And a second electromagnetic wave supplier 320 connected to the electromagnetic wave supplier 310 and the second waveguide 220 to supply the electromagnetic wave.

상기 복수의 도파관(200)과 복수의 전자파 공급부(300)은 2개에 한정되지 않으며, 3개 이상이 일정 간격 이격되어 구비될 수도 있다. The plurality of waveguides 200 and the plurality of electromagnetic wave supplying units 300 are not limited to two, and three or more electromagnetic wave supplying units 300 may be provided at a predetermined interval.

여기서, 상기 제 1 전자파 공급부(310) 및 제 2 전자파 공급부(320)는 동일한 구성으로 구성되므로, 제 1 전자파 공급부(310)를 기준으로 설명하기로 한다. Here, the first electromagnetic wave supplier 310 and the second electromagnetic wave supplier 320 have the same configuration and will be described with reference to the first electromagnetic wave supplier 310.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전자파 공급부(310)는 전원부(311) 및 전자파 발진부(312)를 포함할 수 있다. 3, the electromagnetic wave supply unit 310 may include a power supply unit 311 and an electromagnetic wave oscillation unit 312. [

상기 전원부(311)는 전자파 발진부(312)의 구동을 위한 전력을 공급할 수 있다. The power supply unit 311 may supply power for driving the electromagnetic wave oscillation unit 312. [

상기 전자파 발진부(312)는 전원부(311)에 연결되어 공급되는 전력에 따라 전자파를 발진하여 도파관(210)으로 공급할 수 있다. The electromagnetic wave oscillating unit 312 may be connected to the power supply unit 311 and may oscillate the electromagnetic wave according to the power supplied to the waveguide 210.

여기서, 상기 전자파 발진부(312)는 10 ㎒ 내지 10 ㎓ 대역의 전자파를 발진하는 마그네트론이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 전자파 발진부(312)는 2.45㎓ 전자파를 발진할 수 있다. Here, the electromagnetic wave oscillating unit 312 may be a magnetron that oscillates electromagnetic waves in the 10 MHz to 10 GHz band. Preferably, the electromagnetic wave oscillating unit 312 can oscillate 2.45 GHz electromagnetic waves.

한편, 상기 전자파 공급부(310)는 순환기(313) 및 튜너(314)를 더 포함할 수 있다. The electromagnetic wave supply unit 310 may further include a circulator 313 and a tuner 314.

여기서, 상기 순환기(313)는 전자파 발진부(312)에서 발진된 전자파를 출력함과 동시에 임피던스 부정합으로 반사되는 전자파 에너지를 소멸시켜 전자파 발진부(312)를 보호할 수 있다. Here, the circulator 313 can output the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave oscillation unit 312 and protect the electromagnetic wave oscillation unit 312 by eliminating the electromagnetic wave energy reflected by the impedance mismatch.

또한, 상기 튜너(314)는 순환기(313)로부터 출력된 전자파의 입사파와 반사파의 세기를 조절하여 임피던스 정합을 유도함으로써 전자파로 유도된 전기장이 플라즈마 발생부(100) 내에서 최대가 되도록 할 수 있다. The tuner 314 adjusts the intensity of the incident wave and the reflected wave of the electromagnetic wave output from the circulator 313 to induce impedance matching so that the electric field induced by the electromagnetic wave can be maximized within the plasma generator 100 .

한편, 복수의 전자파 공급부(300)는 서로 다른 전력으로 전자파를 발진할 수 있다. On the other hand, the plurality of electromagnetic wave supplying units 300 can oscillate electromagnetic waves with different powers.

즉, 제 1 전자파 공급부(310)에서 전자파를 발진하는 전력과 제 2 전자파 공급부(320)에서 전자파를 발진하는 전력은 서로 다를 수 있으며, 그에 따라, 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)에 제공되는 전자파의 파워 및 제 1 도파관(210)과 제 2 도파관(220)에 의해 발생되는 플라즈마(P)의 파워 역시 서로 다를 수 있다. That is, the power for oscillating the electromagnetic wave in the first electromagnetic wave supplying unit 310 and the electric power for generating the electromagnetic wave in the second electromagnetic wave supplying unit 320 may be different from each other. Thus, the first waveguide 210 and the second waveguide 220 And the power of the plasma P generated by the first waveguide 210 and the second waveguide 220 may be different from each other.

또한, 복수의 상기 전자파 공급부(300)는 분산된 전력으로 전자파를 발진할 수 있다. In addition, the plurality of electromagnetic wave supplying units 300 can oscillate electromagnetic waves with dispersed electric power.

구체적으로, 하나의 도파관을 사용하는 종래에는 하나의 전자파 공급부가 높은 전력으로 전자파를 발진함으로써, 플라즈마를 발생시켰으나, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 복수의 전자파 공급부(300)에서 분산된 전력으로 전자파를 발진할 수 있다. In the conventional plasma modifying apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of electromagnetic wave supplying units 300 may be provided with a plurality of electromagnetic wave supplying units 300, The electromagnetic wave can be oscillated by electric power.

예컨대, 종래에는 하나의 전자파 공급부에서 9kW의 전력으로 전자파를 발진하여 하나의 도파관에 제공함으로써, 플라즈마(P)를 발생시키는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 제 1 전자파 공급부(310)에서 6kW의 전력으로 전자파를 발진하여 제 1 도파관(210)에 제공하고, 제 2 전자파 공급부(320)에서 3kW의 전력으로 전자파를 발진하여 제 2 도파관(220)에 제공할 수 있다. For example, conventionally, one electromagnetic wave supply unit generates a plasma P by oscillating an electromagnetic wave with a power of 9 kW and providing it to one waveguide, whereas the plasma modifying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first electromagnetic wave supply unit 310 The first waveguide 210 and the second waveguide 220 oscillate the electromagnetic waves with a power of 6 kW at a power of 6 kW and provide the generated waves to the second waveguide 220 at a power of 3 kW at the second electromagnetic wave supplier 320.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 종래와 동일한 전력을 사용하는 반면, 분산된 전력으로 전자파를 발진하여 플라즈마(P)를 발생시킴으로써, 종래에 비하여 넓은 플라즈마 중심영역(Pc)을 확보할 수 있으며, 이는 플라즈마 개질 장치의 개질 효율 향상으로 나타날 수 있다.Accordingly, the plasma modifying apparatus according to the embodiment of the present invention uses the same power as in the prior art, while generating a plasma P by oscillating an electromagnetic wave with dispersed electric power, thereby generating a plasma central region Pc This can be attributed to an improvement in the reforming efficiency of the plasma reforming apparatus.

도 4a는 하나의 전자파 공급부와 상기 전자파 공급부에 대응되는 하나의 도파관을 포함하는 플라즈마 개질 장치에 9kW의 전력을 인가하여 발생된 플라즈마를 촬영한 사진이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치로서, 제 1 전자파 공급부와 제 2 전자파 공급부를 포한하는 복수의 전자파 공급부와 상기 복수의 전자파 공급부에 각각 대응되는 제 1 도파관과 제 2 도파관을 포함하는 복수의 도파관을 구비한 플라즈마 개질 장치에서 제 1 전자파 공급부에 6kW, 제 2 전자파 공급부에 3kW의 전력을 인가하여 발생된 플라즈마를 촬영한 사진이다. FIG. 4A is a photograph of a plasma generated by applying 9 kW of power to a plasma reforming apparatus including one electromagnetic wave supplying unit and one waveguide corresponding to the electromagnetic wave supplying unit, FIG. 4B is a photograph of a plasma A plasma reforming apparatus comprising a plurality of waveguides including a first waveguide and a second waveguide respectively corresponding to a plurality of electromagnetic wave supply parts including a first electromagnetic wave supply part and a second electromagnetic wave supply part, 6 kW is applied to the first electromagnetic wave supply unit, and 3 kW is applied to the second electromagnetic wave supply unit, and the generated plasma is photographed.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 도 4b 에서와 같이 복수의 전자파 공급부(300)와 복수의 도파관(200)을 사용하되, 상기 복수의 도파관이 서로 이격되어 구비되어, 도 4a의 1개의 전자파 공급부와 도파관을 사용한 플라즈마 개질 장치에 비하여 동일한 전력을 사용하고도 보다 큰 플라즈마 중심영역(Pc)을 확보할 수 있으며, 이는 플라즈마 개질 장치의 개질 효율 향상에 도움을 줄 수 있다.4A and 4B, a plasma modifying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electromagnetic wave supplying units 300 and a plurality of waveguides 200 as shown in FIG. 4B, wherein the plurality of waveguides are spaced apart from each other 4a, it is possible to secure a larger plasma central region Pc even if the same power is used as compared with the plasma reforming apparatus using one waveguide and one waveguide in Fig. 4a. This helps to improve the reforming efficiency of the plasma reforming apparatus .

(실험예 1)(Experimental Example 1)

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치를 이용한 개질 반응을 다음과 같이 확인하였다. The reforming reaction using the plasma reforming apparatus according to the embodiment of the present invention was confirmed as follows.

하나의 도파관을 사용한 종래의 플라즈마 개질 장치와 두 개의 도파관을 사용한 본 발명에 따른 플라즈마 개질 장치를 준비하여 플라즈마발생기의 내부로 이산화탄소를 20 lpm, 메탄을 10 lpm으로 주입하였다. 이때, 종래의 플라즈마 개질 장치의 전자파 발진 전력은 6kW의 전력을 사용하고, 본 발명에 따른 플라즈마 개질 장치의 전자파 발진 전력은 각각 4kW와 2kW의 전력을 사용하여 전환되는 가스 전환율을 측정하였다. A conventional plasma reforming apparatus using a single waveguide and a plasma reforming apparatus according to the present invention using two waveguides were prepared, and carbon dioxide was injected into the plasma generator at 20 lpm and methane at 10 lpm. At this time, the electromagnetic wave oscillation power of the conventional plasma reforming apparatus was 6 kW, and the electromagnetic wave oscillation power of the plasma reforming apparatus according to the present invention was measured using the power of 4 kW and 2 kW, respectively.

그 결과는 도 5에 도시하였다. 도 5는 종래의 플라즈마 개질 장치와 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치에 따른 가스 전환율을 비교한 그래프이다. The results are shown in Fig. 5 is a graph comparing gas conversion ratios according to a conventional plasma reforming apparatus and a plasma reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5에서와 같이, 종래의 플라즈마 개질 장치 대비 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치는 메탄 전환율이 5%, 이산화탄소 전환율이 9% 증가한 것을 확인할 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 플라즈마 개질 장치에 동일한 전력이 공급되더라도 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 개질 장치의 경우 개질반응이 활발하게 이뤄지는 플라즈마 중심영역(Pc)이 확장됨에 기인한 것으로 판단된다. As shown in FIG. 5, it can be seen that the plasma reforming apparatus according to the embodiment of the present invention has a methane conversion rate of 5% and a carbon dioxide conversion rate of 9% as compared with the conventional plasma reforming apparatus. The plasma central region Pc in which the reforming reaction is actively performed is expanded in the case of the plasma reforming apparatus according to the embodiment of the present invention.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

하나의 도파관을 사용한 플라즈마 개질 장치를 준비하여 플라즈마 발생기의 내부로 이산화탄소를 20 lpm의 유량으로 주입하였다. A plasma reforming apparatus using one waveguide was prepared and carbon dioxide was injected into the plasma generator at a flow rate of 20 lpm.

이때, 플라즈마 개질 장치에 인가되는 전력은 1.5kW, 2kW, 2.5kW, 3kW, 3.5kW, 4kW, 4.5kW, 5kW로 스플릿하여 플라즈마 중심영역(Pc)를 측정하였다.At this time, the power applied to the plasma reforming apparatus was divided into 1.5 kW, 2 kW, 2.5 kW, 3 kW, 3.5 kW, 4 kW, 4.5 kW and 5 kW to measure the plasma central region (Pc).

도 6과 도 7을 참조하면 인가되는 전력이 증가함에 따라 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이가 증가하는 것을 볼 수 있으며, 인가되는 전력에 대비한 플라즈마 중심영역(Pc) 그래프의 기울기는 21.82이나 3kW 이후에서는 기울기가 감소하는 것을 볼 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, the length of the plasma central region Pc increases as the applied power increases. The slope of the graph of the plasma center region (Pc) versus the applied power is 21.82 or 3 kW Thereafter, the slope decreases.

(실험예 3)(Experimental Example 3)

하나의 도파관을 사용한 플라즈마 개질 장치를 준비하여 플라즈마 발생기의 내부로 이산화탄소를 45 lpm의 유량으로 주입하였다. A plasma reforming apparatus using a single waveguide was prepared and carbon dioxide was injected into the plasma generator at a flow rate of 45 lpm.

이때, 플라즈마 개질 장치에 인가되는 전력은 6kW, 9kW로 스플릿하여 플라즈마 중심영역(Pc)를 측정하였다.At this time, the power applied to the plasma reforming apparatus was divided into 6 kW and 9 kW to measure the plasma central region (Pc).

도 8과 도 9를 참조하면 인가되는 전력에 대비한 플라즈마 중심영역(Pc) 그래프의 기울기는 10이며, 실험예 2의 1.5kW ~ 3.0kW의 영역에서의 기울기에 비해서는 기울기가 감소하지만 3.0kW ~ 5.0kW 영역에서의 기울기와는 유사한 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9, the slope of the graph of the plasma center region (Pc) versus the applied power is 10, and the slope of the slope of the graph is smaller than that of the slope of 1.5 kW to 3.0 kW in Experimental Example 2, Which is similar to the slope in the region of ~ 5.0 kW.

(실험예 4)(Experimental Example 4)

도 10은 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격거리에 따른 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이를 측정한 사진이다.10 is a photograph of the length of the plasma central region Pc measured according to the distance between the first waveguide and the second waveguide.

도 10을 참조하면 제 1 도파관과 제 2 도파관의 이격 거리를 5cm, 10cm, 12.5cm 로 변경하면서 각 사진의 좌측은 9kW의 전력을 제 1 도파관에만 인가한 것이고, 각 사진의 우측은 제 1 도파관에 6kW, 제 2 도파관에는 3kW의 전력을 인가한 경우의 플라즈마 중심영역의 길이를 측정하였다.10, when the distance between the first waveguide and the second waveguide is changed to 5 cm, 10 cm, and 12.5 cm, power of 9 kW is applied to the first waveguide on the left side of each picture, And the length of the central region of the plasma when the power of 3 kW was applied to the second waveguide was measured.

이격 거리가 5cm인 경우에는 9kW를 제 1 도파관에만 인가한 경우와 제 1 도파관에 6kW, 제 2 도파관에는 3kW의 전력을 인가한 경우와 큰 차이점이 없었으나, 이격 거리가 10cm, 12.5cm인 경우에는 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이가 증가한 것을 볼 수 있다.When the separation distance is 5 cm, there is no significant difference between the case where 9 kW is applied to the first waveguide and the case where the power of 6 kW is applied to the first waveguide and 3 kW is applied to the second waveguide. However, when the separation distance is 10 cm and 12.5 cm It can be seen that the length of the plasma central region Pc is increased.

다만, 도 10에 도시되지는 않았으나 이격 거리가 15cm인 경우에는 플라즈마 중심영역(Pc)의 길이 증가가 관찰되지 않았다.However, although not shown in FIG. 10, when the spacing distance is 15 cm, an increase in the length of the plasma central region Pc is not observed.

결국, 제 1 도파관에서 발생한 플라즈마 중심영역의 범위 내에 제 2 도파관이 설치되어야 플라즈마 중심영역(Pc)의 확장이 가능한 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the plasma center region Pc can be expanded by installing the second waveguide within the range of the plasma central region generated in the first waveguide.

따라서, 전체적으로 동일한 전력을 인가하더라도 2개 이상의 전자파 공급부와 도파관을 사용하여 각 도파관에 의한 플라즈마 중심영역의 범위 내에 다음 도파관을 구비하면 플라즈마 개질장치의 플라즈마 중심영역(Pc)의 확장이 가능하고, 이는 플라즈마 개질장치의 개질 효율의 향상으로 연결될 수 있다.Therefore, even if the same power is applied as a whole, if the next waveguide is provided in the range of the plasma central region by using two or more electromagnetic wave supplying portions and waveguides, the plasma central region Pc of the plasma modifying device can be extended, It can be connected to the improvement of the reforming efficiency of the plasma reforming apparatus.

본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 아울러 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations, and elements referred to in the specification as " comprises " or " comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며,그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It is to be understood that all embodiments and conditional statements disclosed herein are intended to assist the reader in understanding the principles and concepts of the present invention to those skilled in the art, It will be understood that the invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100 : 플라즈마 발생부
101 : 지지체
102 : 이산화탄소 주입구
103 : 탄화수소 주입구
200 : 도파관
210 : 제 1 도파관
220 : 제 2 도파관
300 : 전자파 공급부
310 : 제 1 전자파 공급부
311 : 전원부
312 : 전자파 발진부
313 : 순환기
314 : 튜너
320 : 제 2 전자파 공급부100: Plasma generator
101: Support
102: carbon dioxide inlet
103: Hydrocarbon inlet
200: Waveguide
210: first waveguide
220: second waveguide
300: electromagnetic wave supplier
310: first electromagnetic wave supply unit
311:
312:
313: circulatory system
314: Tuner
320: second electromagnetic wave supply unit

Claims

A plasma generator;
A plurality of waveguides coupled to the plasma generating unit and coupled to the plasma generating unit at predetermined intervals in a radial direction of the plasma to transmit electromagnetic waves to the plasma generating unit; And
And a plurality of electromagnetic wave supply units connected to the plurality of waveguides and supplying electromagnetic waves,
The plurality of waveguides
A first waveguide coupled to one end of the plasma generating unit; And
And a second waveguide which is spaced apart from the first waveguide in a radial direction of the plasma and is coupled to the plasma generating unit,
The second waveguide
Wherein the first waveguide is spaced apart from the first waveguide by a distance within a length of a plasma center region having a relatively high temperature among the entire region of the plasma generated by the electromagnetic wave applied to the first waveguide.

delete

The method according to claim 1,
The electromagnetic wave supply unit
A power supply unit for supplying power; And
An electromagnetic wave oscillating unit connected to the power supply unit and generating an electromagnetic wave according to electric power supplied;
.

The method according to claim 1,
And the distance between the second waveguides of the first waveguide is 30 mm to 2,000 mm.

The method according to claim 1,
And the power applied to the first waveguide is 1 kW to 100 kW.