KR102179100B1 - 충격파 발생 장치 및 이를 이용한 충격파 발생 방법 - Google Patents

Abstract

충격파 발생 장치가 개시된다. 본 발명인 충격파 발생 장치는, 반응기, 제1 모듈레이터, 제2 모듈레이터, 그리고 컨트롤러를 포함할 수 있다. 충격파 발생 장치는, 관(pipe) 내부의 슬러지 제거, 관 지하 굴착, 선박 발사트수 처리, 녹조류 처리, 암석파쇄 등에 이용될 수 있다.

Description

충격파 발생 장치 및 이를 이용한 충격파 발생 방법{SHOCK WAVE GENERATING DEVICE AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 충격파 발생 장치 및 이를 이용한 충격파 발생 방법에 관한 것이다.

지하수는 지하의 지층이나 암석층(저류층이라 함) 사이의 공극을 통해 흐르는 물을 말하는 것으로서, 음용수, 생활용수, 공업용수, 농업용수 등으로 사용할 목적으로 개발하고 있다. 지하수를 개발하기 위하여 지하수가 흐르는 깊이인 저류층까지 지반을 굴착하여 관정을 형성하고 관정 내부에 수중 모터펌프를 설치한다. 관정 내부에 지하수가 집수되면 수중 모터펌프를 통해 관정 외부로 지하수를 펌핑하여 수용가에서 사용하게 된다.

그러나, 지하수 관정은 개발된 후 5년 내지 10년이 경과하면 지하수 취수량이 급격하게 감소하는 문제점이 있다. 지하수와 함께 이동되는 토사 슬러지 등이 관정 주의의 저류층 공극 또는 취수관의 유입공들을 막거나 파이프 내벽에 이물질이 부착되면서 파이프의 단면적을 감소시켜 지하수 취수량을 감소시키는 것이다.

이와 같이, 지하수를 취수하는데 있어서 통수성이 저하되면 다양한 방법들을 통해 통수성을 개선하기 위한 유지, 보수를 시도하고 있으나, 결국 관정의 사용을 중지하거나 폐공처리하는 경우가 빈번하게 나타나고 있다.

관정을 유지보수하기 위하여 브러쉬 등을 파이프 내부로 삽입하여 취수관과 파이프를 세척하는 방법 또는 고압의 압축공기 또는 고압수를 취수관 내부에서 분사하여 취수관의 유입공에 끼인 이물질들을 제거하는 방법들이 사용되었다.

그러나 이러한 방법들은 파이프 내벽을 청소하는 기능 정도만을 효과적으로 수행할 수 있을 뿐, 취수관의 유입공 또는 저류층의 공극을 폐쇄시킨 부착된 이물질을 제거하기에는 역부족이다. 이에 초음파법, 폭약법 등, 다양한 방법의 지하수 관정 세정법이 연구 개발되고 있다.

특허문헌: US 4011100 B

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전-절연파괴 프로세스의 가속화를 통해 전-절연파괴 기간을 줄이는 충격파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절연파괴 시점에서의 잔여 전압을 상대적으로 높게 유지할 수 있는 충격파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 분해를 이용한 전처리 프로세스 및 음극 강화형의 반응기를 적용한 충격파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상대적으로 적은 에너지를 이용하여 강력한 충격파를 발생시킬 수 있는 충격파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 바디(body), 그리고 상기 바디에 설치되며 대향하되 서로 이격되는 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 반응기; 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되어 제1 펄스 전압을 제공하는 제1 모듈레이터; 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되어 제2 펄스 전압을 제공하는 제2 모듈레이터; 그리고 상기 제1,2 모듈레이터에 전기적으로 연결되며, 상기 제1,2 모듈레이터를 시분할하여 활성화시키는 컨트롤러(controller)를 포함하고, 상기 제2 펄스 전압은 상기 제1 펄스 전압 보다 큰, 충격파 발생 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 컨트롤러는, 제1 인에이블 기간(enable period) 동안 상기 제1 모듈레이터를 활성화하고, 상기 제1 인에이블 기간 이후로 설정되는 제2 인에이블 기간 동안 상기 제2 모듈레이터를 활성화하며, 상기 제1 인에이블 기간과 상기 제2 인에이블 기간 사이에 휴지 기간(pause interval)을 설정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 충격파 발생 장치는 상기 반응기에 연결된 케이블을 더 포함하고, 상기 케이블은, 상기 제1 및 제2 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 케이블은, 상기 제1 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결하는 제1 케이블; 및 상기 제2 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결하는 제2 케이블을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 모듈레이터는, 상기 케이블에 병렬 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 모듈레이터에 제1 신호를 제공하고, 상기 제1 모듈레이터는, 제1 전압을 발생하는 제1 직류 전원; 상기 제1 직류 전원의 양단에 단속적으로 연결되는 제1 커패시터; 및 상기 제1 신호에 응답하여, 상기 케이블과 상기 제1 커패시터를 단속적으로 연결하는 제1 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 모듈레이터에 제2 신호를 제공하고, 상기 제2 모듈레이터는, 상기 제1 전압 보다 큰 제2 전압을 발생하는 제2 직류 전원; 상기 제2 직류 전원의 양단에 단속적으로 연결되는 제2 커패시터; 및 상기 제2 신호에 응답하여, 상기 케이블과 상기 제2 커패시터를 단속적으로 연결하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 전극은, 상기 바디의 일 단(an end)에 설치된 제1 기저부; 그리고 상기 제1 기저부에서 연장되되 상기 제2 전극을 향하여 돌출된 제1 첨부를 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 바디의 타 단(another end)에 설치된 제2 기저부; 그리고 상기 제2 기저부에서 연장되되 상기 제1 전극을 향하여 돌출된 제2 첨부를 포함하며, 상기 제1 첨부의 곡률 반경은 상기 제2 첨부의 곡률 반경보다 작을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 전극은 음전극(negative electrode)이고, 상기 제2 전극은 양전극(negative electrode)이며, 상기 제1 첨부의 단면적은, 상기 제2 전극을 향할수록 점진적으로 줄어들 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 첨부는, 상기 제2 전극을 향하여 오목한 홈을 형성하는 중심부; 그리고 상기 중심부의 외측에 형성된 주변부를 포함하며, 상기 주변부의 곡률 반경은 상기 제2 첨부의 곡률 반경보다 작을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 주변부는, 단차를 갖는 요부 및 철부를 포함하고, 상기 요부 및 철부는, 상기 중심부의 외측을 따라 교번하여 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 전극은 음전극이고, 상기 제2 전극은 양전극이며, 상기 제1 전극의 종횡비(aspect ratio)는, 상기 제2 전극의 종횡비 보다 클 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 충격파 발생 장치는 상기 제1 전극 내에 수용된 제1 마그넷(magnet); 및 상기 제2 전극 내에 수용된 제2 마그넷을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 마그넷이 상기 제2 전극을 향하는 극성은, 상기 제2 마그넷이 상기 제1 전극을 향하는 극성과 다를 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1,2 마그넷은, 상기 제2 전극에서 상기 제1 전극을 향하는 자기장을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 바디는, 상기 제1 전극이 배치되는 제1 프레임; 상기 제1 프레임과 대향하며 상기 제2 전극이 배치되는 제2 프레임; 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 고정하는 로드를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 바디(body) 그리고 상기 바디에 설치되며 대향하되 서로 이격되는 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 반응기, 그리고 상기 반응기에 전기적으로 연결된 제1,2 모듈레이터를 포함하는 충격파 발생 장치를 이용한 충격파 발생 방법에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 제1 펄스 전압을 인가하여, 상기 반응기 내에서 전기 분해를 유도하는 전처리 단계; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극에 제2 펄스 전압을 인가하여, 상기 반응기 내에서 펄스 방전을 유도하는 펄스 방전 단계를 포함하고, 상기 제2 펄스 전압은 상기 제1 펄스 전압 보다 큰, 충격파 발생 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 전처리 단계는, 상기 제1 모듈레이터에 제1 신호를 전달하는 단계; 그리고 상기 제1 모듈레이터가, 상기 제1 신호를 수신하면, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 상기 제1 펄스 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 펄스 방전 단계는, 상기 제2 모듈레이터에 제2 신호를 전달하는 단계; 그리고 상기 제2 모듈레이터가, 상기 제2 신호를 수신하면, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 상기 제2 펄스 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 충격파 발생 방법은 상기 전처리 단계 전, 상기 제1 모듈레이터의 제1 커패시터에 제1 직류 전원을 연결하여 제1 전압을 공급하고, 상기 제2 모듈레이터의 제2 커패시터에 제2 직류 전원을 연결하여 제2 전압을 공급하는 커패시터 충전 단계; 그리고 상기 커패시터 충전 단계와 상기 전처리 단계 사이에, 상기 제1 커패시터와 상기 제1 직류 전원을 분리하고, 상기 제2 커패시터와 상기 제2 직류 전원을 분리하는 전원 분리 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 전-절연파괴 프로세스의 가속화를 통해 전-절연파괴 기간을 줄이는 충격파 발생 장치 및 그 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 절연파괴 시점에서의 잔여 전압을 상대적으로 높게 유지할 수 있는 충격파 발생 장치 및 그 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 전기 분해를 이용한 전처리 프로세스 및 음극 강화형의 반응기를 적용한 충격파 발생 장치 및 그 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 상대적으로 적은 에너지를 이용하여 강력한 충격파를 발생시킬 수 있는 충격파 발생 장치 및 그 방법이 제공된다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 4는 모듈레이터의 동작 기간을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 제1 모듈레이터의 구성 예를 보여주는 회로도이다.
도 6은 제2 모듈레이터의 구성 예를 보여주는 회로도이다.
도 7 및 도 8은 제1 모듈레이터와 제2 모듈레이터의 연결 관계를 보여주는 회로도들이다.
도 9는 본 발명에 따른 반응기를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 음극 강화형 구조의 반응기를 구현하기 위한 전극들의 형상 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 15는 음극 강화형 구조의 반응기를 구현하기 위한 전극들의 변형 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명에 따른 충격파 발생 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 17은 본 발명의 여러 실시예에 따른 충격파 발생 장치가 적용되는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 여러 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 구성요소에 대하여는 서두에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

충격파 발생 장치는, 반응기 내에서 일어나는 고전압 방전을 이용한다. 고전압 펄스가 인가된 반응기에서는, 반응기 내에 마련된 전극들 사이에 방전(또는, 펄스 방전)이 이루어지면서 충격파(shock wave, 또는 압력파)가 발생한다. 즉, 고전압 펄스를 인가 한 후 절연파괴에 이르는 과도 기간인 전-절연파괴 기간(pre-breakdown period) 동안, 반응기에 흐르는 전류에 의하여 적어도 일 전극에 증기 버블이 생성되고, 증기 버블에서 발생한 스트리머가 반대편 전극에 도달함으로써 최종적인 절연파괴가 일어난다. 이후, 스트리머는 빠르게 스파크 채널(spark channel)로 전이하며, 절연파괴 직후 급격히 팽창하는 스파크 채널은 비압축적 성질을 갖는 주변의 매질을 밀어내며 동적 충격파를 생성한다. 이때, 스파크 채널의 표면에서 충격파가 발달하기 시작하고 그 전면(shock front)이 분리되어 나올 때까지 소요되는 초반의 짧은 시간 동안 스파크 채널에 전달되는 에너지에 의하여 충격파의 강도가 결정된다.

여기서, 전-절연파괴 기간 동안의 프로세스는 매우 느리게 진행되기 때문에, 고전압의 커패시터와 대용량의 스위치를 이용하는 충격파 발생 장치에서는 이 기간 동안 상당한 수준의 에너지가 손실된다. 충격파 발달에 기여하는 에너지를 늘리기 위해서는 절연파괴 시점에서 커패시터에 남아있는 잔여 전압을 높여야 하기 때문에, 전-절연파괴 프로세스에서 감소하는 전압을 줄이기 위한 방안이 강구될 필요가 있다.

그 일환으로, 커패시터의 용량을 늘리는 방법을 고려해볼 수 있다. 이 경우, 기존과 동일 수준의 에너지가 전-절연 파괴 구간 동안에 소모되더라도 커패시터의 잔여 전압을 높게 유지할 수 있으나, 충격파의 전면이 스파크 채널에서 분리된 이후에 스파크 채널에 투입되는 에너지가 증가하여 에너지 효율이 현저히 저하된다. 또한, 이러한 잉여 에너지는 전극을 침식, 마모시키기 때문에, 반응기의 기능 유지 및 관리를 위한 비용을 증가시키는 요인이 된다. 이를 고려할 때 커패시터의 용량을 일정 수준 이상으로 증가시키는 데에는 한계가 있다.

다른 방법으로, 장치의 운전 전압을 높이는 방법을 고려해볼 수 있다. 이 경우, 전원 장치, 커패시터, 스위치, 케이블 등 시스템의 전체적인 내전압(withstanding voltage) 한계치가 높아져야 하므로, 전체적인 제작, 유지, 보수에 소요되는 비용이 현저히 증가한다. 또한, 고전압 스트레스에 반복적으로 노출되는 반응기의 내구성 역시 저하될 수 있어 문제된다.

본 발명은, 전-절연파괴 프로세스의 가속화를 통해 전-절연파괴 기간을 줄임으로써, 절연파괴 시점에서의 잔여 전압을 상대적으로 높게 유지할 수 있는 신규 방안을 제안한다. 즉, 전압 감쇠(decay) 구간을 줄임으로써, 전-절연 파괴 기간의 대부분을 차지하는 증기 버블 생성 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 방안을 제안한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 구성도이다. 도 2 및 도 3은 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도 및 단면도이다. 도 4는 모듈레이터의 동작 기간을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 충격파 발생 장치는 반응기(300), 반응기(300)에 제1 펄스 전압(PS1)(또는, 펄스 전원)을 인가하기 위한 제1 모듈레이터(100), 반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)을 인가하기 위한 제2 모듈레이터(200), 및 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 컨트롤러(400)를 포함한다.

반응기(300)는 바디(301, 302, 303) 및 전극(310, 320)을 포함할 수 있다. 전극(310, 320)은 바디(301, 302, 303) 내에 배치될 수 있다. 전극(310, 320)은, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)을 포함할 수 있다. 바디(301, 302, 303)는 전체적으로 원통 형상(cylindrical shape)을 가질 수 있다.

바디(301, 302, 303)는 매질(또는, 전해질) 내에 인입될 수 있다. 매질은 물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바디(301, 302, 303)는 서로 대향하는 제1 프레임(301)과 제2 프레임(302)을 포함할 수 있다. 바디(301, 302, 303)는, 제1 프레임(301)과 제2 프레임(302)을 고정하는 로드(303, rod)를 포함할 수 있다. 로드(303)는 복수 개로 제공될 수 있다. 복수 개의 로드(303)들은 제1 프레임(301)과 제2 프레임(302) 사이에서 스트라이프 형태로 나란하게 배열될 수 있고, 도시하지는 않았으나 메쉬 형태로 배열될 수도 있다. 이웃하는 로드(303)들 사이는 개방될 수 있고, 바디(301, 302, 303) 내측에서 발생한 충격파는 로드(303) 사이의 개방된 영역을 통해 바디(301, 302, 303)의 외부로 진행할 수 있다.

바디(301, 302, 303)는 강한 압력을 견딜 수 있다. 예를 들어 바디(301, 302, 303)는 충격파(shock wave)에 대한 내성을 가질 수 있다. 바디(301, 302, 303)는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어 바디(301, 302, 303)는 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함할 수 있다. 예를 들어 바디(301, 302, 303)는 SUS-304를 포함할 수 있다.

제1 프레임(301)은 제2 프레임(302)을 마주하며 이격될 수 있다. 제1 프레임(301)과 제2 프레임(302)은, 바디(301, 302, 303)의 양 단(both ends)을 형성할 수 있다. 제1 프레임(301)은 원형 플레이트(plate) 형상을 가질 수 있다. 제2 프레임(302)은 제1 프레임(301)과 대응된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 제2 프레임(302)은 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 제1 프레임(301)은 제2 프레임(302)과 다른 두께를 가질 수 있다.

제1 전극(310)과 제2 전극(320)은 이격하여 배치될 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320)은 도시된 바와 같이 동축(coaxial)으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(310)은 캐소드(cathode)일 수 있고, 제2 전극(320)은 애노드(anode)일 수 있다.

전극(310, 320)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 전극(310, 320)은 강한 충격을 견딜 수 있다. 전극(310, 320)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어 전극(310, 320)은 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어 전극(310, 320)은 텅스텐-구리 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 텅스텐-구리 합금은, 텅스텐을 80%중량 함유하고 구리를 20%중량 함유할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1 전극(310)이 캐소드이고, 제2 전극(320)이 애노드인 경우를 예로 들어 설명한다. 캐소드는 음전극(negative electrode)라 칭할 수 있다. 애노드는 양전극(positive electrode)라 칭할 수 있다.

제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 바디(301, 302, 303) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(310)은 제1 프레임(301)에 배치되고, 제2 전극(320)은 제2 프레임(302)에 배치될 수 있다. 제1 전극(310)은 제2 전극(320)을 마주할 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이의 간격은, 약 5mm 일 수 있다.

전극(310, 320)과 프레임(301, 302) 사이에 절연체(IS1, IS2, insulator)가 배치될 수 있다. 절연체(IS1, IS2)는, 전극(310, 320)을 바디(301, 302, 303)로부터 전기적으로 격리시킬 수 있다. 따라서 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 고전압이 걸리는 경우, 절연체(IS1, IS2)는 전극(310, 320)에서 바디(301, 302, 303)로의 전류 누설을 억제할 수 있다.

제1 전극(310)과 제1 프레임(301) 사이에 절연체(IS1)가 배치될 수 있다. 제1 전극(310)과 제1 프레임(301) 사이에 배치된 절연체를 제1 절연체(IS1)라 할 수 있다. 제1 절연체(IS1)는 제1 전극(310)과 바디(301, 302, 303)를 전기적으로 분리시킬 수 있다. 예를 들어 제1 절연체(IS1)는 제1 전극(301)과 제1 프레임(301)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.

제2 전극(320)과 제2 프레임(302) 사이에 절연체(IS2)가 배치될 수 있다. 제2 전극(310)과 제2 프레임(302) 사이에 배치된 절연체를 제2 절연체(IS2)라 할 수 있다. 제2 절연체(IS1)는 제2 전극(320)과 바디(301, 302, 303)를 전기적으로 분리시킬 수 있다. 예를 들어 제2 절연체(IS1)는 제2 전극(302)과 제2 프레임(301)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.

제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 후술하게 될 케이블(CB, 도 8 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 대응하는 도전선들(311, 321)을 통해 각각 케이블과 연결될 수 있다. 도전선들(311, 321)은 제1 프레임(301), 제2 프레임(302), 및 로드(303) 중 적어도 어느 하나의 내부에 수용되어 케이블을 향하여 연장될 수 있다.

도전선들(311, 321)은 제1 도전선(311)과 제2 도전선(321)을 포함할 수 있다. 제1 도전선(311)은 케이블(CB, 도 8 참조)에서 연장되어 제1 프레임(301)에 설치될 수 있다. 제1 도전선(311)은 제1 절연체(IS1)를 통과하여 제1 전극(310)에 연결될 수 있다. 제2 도전선(321)은 케이블(CB, 도 8 참조)에서 연장되어 제1 프레임(310)과 로드(303)를 경유하여 제2 프레임(302)에 설치될 수 있다. 제2 도전선(321)은 제2 절연체(IS2)를 통과하여 제2 전극(320)에 연결될 수 있다.

컨트롤러(400)는 제1 모듈레이터(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(400)는 제1 모듈레이터(100)에 제1 인에이블 신호(ES1, first enable signal)를 제공할 수 있다. 제1 모듈레이터(100)는 제1 인에이블 신호(ES1)를 수신할 수 있다. 제1 모듈레이터(100)는 제1 인에이블 신호(ES1)를 수신하면, 반응기(300)에 제1 펄스 전압(PS1)을 인가할 수 있다. 제1 인에이블 신호(ES1)는, 제1 신호라 할 수 있다.

반응기(300)가 제1 펄스 전압(PS1)을 인가받으면, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 제1 펄스 전압(PS1)이 형성될 수 있다. 제1 펄스 전압(PS1)은, 예를 들어 대략 3V 이상일 수 있다. 예를 들어 제1 펄스 전압(PS1)은, 약 400V일 수 있다. 제1 펄스 전압(PS1)은 짧은 시간 동안 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 형성될 수 있다.

제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치하는 매질은 전해질을 포함할 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치하는 매질은, 제1,2 전극(310, 320) 사이에 형성되는 전압차이에 의하여 전기 분해될 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치하는 매질이 전기 분해되면, 전극(310, 320)의 표면에 기포가 발생할 수 있다. 예를 들어 제1 전극(310)이 음전극인 경우, 제1 전극(310)에서 수소기체(hydrogen gas)가 발생될 수 있다. 예를 들어 제2 전극(320)이 양전극인 경우, 제2 전극(320)에서 산소기체(oxygen gas) 또는 염소기체(chlorine gas)가 발생할 수 있다. '기포'는 '버블(bubble)' 또는 '마이크로 버블(micro bubble)'이라 칭할 수 있다.

매질이 물로 선택된 경우, 제1 전극(310)에서 형성되는 수소는 증기 버블 생성 과정에서 핵 생성점(nucleation site)으로 기능할 수 있다. 전기 분해 시 제2 전극(320)의 표면에서 발생하는 기체의 종류와 발생량은 전류 밀도의 범위에 따라 크게 달라질 수 있음에 비해, 제1 전극(310)에서 발생하는 기체는 매우 넓은 전류 밀도 영역에 걸쳐 안정적으로 일어날 수 있다. 따라서, 본 발명은 범용성이 좋은 제1 전극(310)에서 발생하는 기체를 핵 생성점으로 이용할 수 있다.

본 발명에서 제1 펄스 전압(PS1)은 반응기(300) 내에서 전기 분해를 유도하기 위한 신호로 지칭될 수 있고, 그 전압 레벨은 소정의 기간 내에서 마이크로 버블을 발생시킬 수 있는 조건, 및 매질의 전기 전도도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

컨트롤러(400)는 제2 모듈레이터(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(400)는 제2 모듈레이터(200)에 제2 인에이블 신호(ES2, second enable signal)를 제공할 수 있다. 제2 모듈레이터(200)는 제2 인에이블 신호(ES2)를 수신할 수 있다. 제2 모듈레이터(200)는 제2 인에이블 신호(ES2)를 수신하면, 반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)을 인가할 수 있다. 제2 펄스 전압(PS2)은 제1 펄스 전압(PS1)에 비하여 클 수 있다. 예를 들어 제2 펄스 전압(PS2)은 약 15kV(kilo volt)일 수 있다. 제2 펄스 전압(PS2)은 짧은 시간 동안 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 형성될 수 있다. 제2 인에이블 신호(ES2)는 제2 신호라 할 수 있다.

반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)이 인가되면, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 제2 펄스 전압(PS2)이 형성될 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 제2 펄스 전압(PS2)이 형성되면, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치한 매질에 펄스 방전이 발생할 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 발생하는 펄스 방전은 충격파(shock wave)를 수반할 수 있다.

제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치한 매질에 펄스 방전이 발생하는 과정을 살펴볼 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 제2 펄스 전압(PS2)이 형성되면, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 중 적어도 하나의 표면에 증기 버블(vapor bubble)이 형성될 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 중 적어도 하나의 표면에 형성된 증기 버블(vapor bubble)은 절연파괴 과정을 거쳐 스트리머(streamer)로 전개되어 타 전극에 도달될 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 스트리머가 형성되면, 충격파가 발생될 수 있다.

제2 펄스 전압(PS2)은 반응기(300) 내에서 방전을 유도하기 위한 신호로 지칭될 수 있다. 제2 펄스 전압(PS2)은 매질의 정수압, 전기 전도도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 제2 펄스 전압(PS2)은 제1 펄스 전압(PS1) 대비 높을 수 있다.

제1 모듈레이터(100)는, 제2 모듈레이터(200)가 증기 버블을 형성하기 전에 전극(310, 320)에 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다. 전극(310, 320)에 형성된 마이크로 버블은 증기 버블 생성 과정에서 핵 생성점이 될 수 있다. 제1 모듈레이터(100)에 의해 전극(310, 320)에 형성된 마이크로 버블은, 증기 버블의 형성에 소요되는 전체적인 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치는, 전-절연파괴 기간을 단축시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치는, 누설되는 에너지를 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치는, 전극(310, 320)에 마이크로 버블을 형성하도록, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 위치하는 매질을 전기 분해할 수 있다. 전기 분해는, 요구되는 펄스 전압 레벨과 전압 인가 시간의 조절이 용이할 수 있다. 따라서 전기분해 방식의 충격파 발생 장치는, 마이크로 버블의 발생량 및 분포 등을 효율적으로 제어할 수 있다.

도 4에서 나타낸 기간의 길이는 설명의 편의를 위하여 과장된 것이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 컨트롤러(400)는 제1 모듈레이터(100) 및 제2 모듈레이터(200)의 작동 기간을 제1 인에이블 기간(EP1)(enable period) 및 제2 인에이블 기간(EP2)으로 시분할하여 제어할 수 있다. 제1 인에이블 기간(EP1)동안, 제1 모듈레이터(100)가 활성화되어 반응기(300)에 제1 펄스 전압(PS1)을 인가할 수 있다. 예를 들어 제1 인에이블 기간(EP1)은 약 200㎳(milli second) 일 수 있다. 제2 인에이블 기간(EP2)은, 제1 인에이블 기간(EP1) 이후로 설정될 수 있다. 제2 인에이블 기간(EP2) 동안, 제2 모듈레이터(200)가 활성화되어 반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)을 인가할 수 있다. 예를 들어 제2 인에이블 기간(EP2)은 약 300㎲(micro second) 일 수 있다.

컨트롤러(400)는 신호 생성부(미도시)를 포함할 수 있고, 신호 생성부는 제1 모듈레이터(100)에 인가되는 제1 인에이블 신호(ES1)(enable signal) 및 제2 모듈레이터(200)에 인가되는 제2 인에이블 신호(ES2)를 발생할 수 있다.

제1 모듈레이터(100)는 제1 인에이블 기간(EP1) 중에 제1 인에이블 신호(ES1)에 응답하여, 반응기(300)에 제1 펄스 전압(PS1)을 공급할 수 있다. 제2 모듈레이터(200)는 제2 인에이블 기간(EP2) 중에 제2 인에이블 신호(ES2)에 응답하여, 반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)을 공급할 수 있다.

즉, 컨트롤러(400)는 제1 모듈레이터(100) 및 제2 모듈레이터(200)의 작동 타이밍을 구분하여 반응기(300)에 인가되는 제1 펄스 전압(PS1)과 제2 펄스 전압(PS2)을 시분할할 수 있다.

도 4의 (b)를 참조하면, 제1 모듈레이터(100)를 구성하는 제1 커패시터(110)의 충전 기간과 제2 모듈레이터(200)를 구성하는 제2 커패시터(210)의 충전 기간은, 제1 인에이블 기간(EP1) 및 제2 인에이블 기간(EP2)과 구분되어 정의될 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(110, 도 5 참조)와 제2 커패시터(210, 도 5 참조)를 충전하기 위한 이니셜 기간(IP)(initial period)은, 제1 인에이블 기간(EP1) 이전으로 설정될 수 있다. 이니셜 기간(IP) 내에서, 제1 커패시터(110)와 제2 커패시터(210)의 충전은 동시에 진행될 수 있다.

도 4의 (c)를 참조하면, 제1 인에이블 기간(EP1)과 제2 인에이블 기간(EP2) 사이에는, 소정의 휴지 기간(PI)(pause interval)이 설정될 수 있다. 휴지 기간(PI) 동안, 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)는, 반응기(300)에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 휴지 기간(PI)은 제1 인에이블 기간(EP1) 이후 제2 인에이블 기간(EP2) 전에 설정되는 소자 안정화 기간을 의미할 수 있다. 예를 들어 휴지 기간(PI)은 약 5㎳ 일 수 있다.

도 5는 제1 모듈레이터의 구성 예를 보여주는 회로도이다. 도 6은 제2 모듈레이터의 구성 예를 보여주는 회로도이다. 도 7 및 도 8은 제1 모듈레이터와 제2 모듈레이터의 연결 관계를 보여주는 회로도들이다.

도 5를 참조하면, 제1 모듈레이터(100)는 제1 커패시터(110), 제1 스위치(120), 제1 직류 전원(130), 그리고 제1 전원 스위치(140, 141)를 포함할 수 있다. 제1 모듈레이터(100)는 제1 케이블(CB1)을 통해 반응기(300)에 연결될 수 있다. 제1 직류 전원(130)은 제1 전원(130)이라 칭할 수 있다. 제1 전원(130)은 직류 전압(DC voltage)을 제공할 수 있다.

제1 커패시터(110)는, 제1 전압을 유지하는 제1 직류 전원(130)의 양단에 단속적으로 연결된다. 이를 위해, 제1 커패시터(110)와 제1 직류 전원(130) 사이에는 제1 전원 스위치(140, 141)가 마련될 수 있다. 제1 전압은 제1 펄스 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 커패시터(110)는 제1 전원 스위치(140, 141)의 스위칭 작동에 의해 제1 직류 전원(130)에 단속적으로 연결된다. 제1 전원 스위치(140, 141)가 온(on) 상태인 경우, 제1 커패시터(110)는 제1 직류 전원(130)에 전기적으로 연결되어 제1 전압을 인가 받아 충전될 수 있다. 제1 전원 스위치(140, 141)가 오프(off) 상태인 경우, 제1 커패시터(110)와 제1 직류 전원(130)은 전기적으로 분리된다.

제1 전원 스위치(140, 141)는 제1 커패시터(110)의 양단에 각각 연결되도록 두 개로 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 전원 스위치(140, 141)는, 제1-1 전원 스위치(140)와 제1-2 전원 스위치(141)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(110)의 일단과 제1 직류 전원(130)의 일단은 제1-1 전원 스위치(140)에 의해 단속적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 커패시터(110)의 타단과 제1 직류 전원(130)의 타단은 제1-2 전원 스위치(141)에 의해 단속적으로 연결될 수 있다. 제1 직류 전원(130)의 일단은 접지(GND, ground)에 연결되어 기준 전위를 형성할 수 있다.

제1 스위치(120)는, 제1 모듈레이터(100)와 제1 케이블(CB1)을 단속적으로 연결할 수 있다. 제1 스위치(120)의 일단은 제1 커패시터(110)의 일단에 연결되고, 제1 스위치(120)의 타단은 제1 케이블(CB1)에 연결될 수 있다.

제1 커패시터(110)는 제1 스위치(120)의 스위칭 작동에 의해 제1 케이블(CB1)과 단속적으로 연결된다. 제1 스위치(120)가 온(on) 상태인 경우, 제1 커패시터(110)는 제1 케이블(CB1)을 통해 반응기(300)에 전기적으로 연결되어, 반응기(300)에 제1 펄스 전압(PS1)을 공급할 수 있다. 즉, 제1 스위치(120)가 온(on) 상태인 경우, 제1 커패시터(110)에 저장되어 있는 에너지가 반응기(300)로 공급될 수 있다. 제1 스위치(120)가 오프(off) 상태인 경우, 제1 커패시터(110)와 반응기(300)는 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 스위치(120)는 제1 인에이블 신호(ES1)에 응답하여, 스위칭될 수 있다.

제1 스위치(120)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(120)는 게이트(G), 소스(S), 드레인(D)을 포함할 수 있다. 게이트(G)는 제1 인에이블 신호(ES1)를 인가받을 수 있다. 소스(S)는 제1 케이블(CB1)에 연결될 수 있다. 드레인(D)은 제1 커패시터(110)에 연결될 수 있다. 제1 커패시터(110)에 저장된 에너지는 제1 인에이블 신호(ES1)에 의해 제어되는 MOSFET을 통해 모듈레이션될 수 있고, 이를 통해 생성된 제1 펄스 전압(PS1)은 제1 케이블(CB1)을 통해 반응기(300)에 공급될 수 있다.

제1 케이블(CB1)은 동축 케이블(coaxal cable)일 수 있다. 동축 케이블은 절연체를 사이에 두고 내측에 마련된 내부 도체와 외측에 마련된 외부 도체를 포함한다. 제1 케이블(CB1)의 내부 도체는 제1 스위치(120)와 반응기(300) 내의 제2 전극(320)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 케이블(CB1)의 외부 도체는, 제1 커패시터(110)의 타단과 제1-2 스위치를 연결하는 제1 노드(N1)에 연결되어, 제1 커패시터(110)의 타단과 반응기(300) 내의 제1 전극(310)을 전기적으로 연결할 수 있다. 또는, 제1 케이블(CB1)의 외부 도체는 제1 전극(310)을 접지(GND)에 연결할 수 있다.

제1 모듈레이터(100)는 덤프 저항(142)을 더 포함할 수 있다. 덤프 저항(142)은 제1 커패시터(110)의 양단에 연결될 수 있다. 덤프 저항(142)은 제1 모듈레이터(100)의 활성화 전후, 제1 커패시터(110)에 잔류하는 전하를 방전시킨다. 제1 모듈레이터(100)가 활성화되지 않은 상태에서 제1 커패시터(110)에 에너지가 상당량 잔류하는 경우, 장치의 오작동 및 고장이 발생할 수 있다. 덤프 저항(142)은 제1 커패시터(110)에 잔류하는 에너지를 방전시켜 장치의 오작동 및 고장을 방지할 수 있다.

제1 모듈레이터(100)는 다이오드(143)를 더 포함할 수 있다. 다이오드(143)의 일단 및 타단은 제1 케이블(CB1)과 제1 스위치(120)에 각각 연결될 수 있다. 다이오드(143)는, 제1 모듈레이터(100)가 활성화되지 않은 경우 역 바이어스(reverse bias)됨으로써, 제1 커패시터(110)와 제1 스위치(120)를 보호하는 기능을 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제2 모듈레이터(200)는 제2 커패시터(210), 제2 스위치(220), 그리고 제2 전원 스위치(240, 241)를 포함할 수 있다. 제2 모듈레이터(200)는 제2 케이블(CB2)을 통해 반응기(300)에 연결될 수 있다.

제2 커패시터(210)는 제2 전압을 발생하는 제2 직류 전원(230)의 양단에 단속적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제2 커패시터(210)와 제2 직류 전원(230) 사이에는 제2 전원 스위치(240, 241)가 마련될 수 있다. 제2 전압은 제2 펄스 전압과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 직류 전원(230)은 제2 전원(230)이라 칭할 수 있다. 제2 전원(230)은 직류 전압을 제공할 수 있다.

제2 커패시터(210)는 제2 전원 스위치(240, 241)의 스위칭 작동에 의해 제2 직류 전원(230)에 단속적으로 연결된다. 제2 전원 스위치(240, 241)가 온(on) 상태인 경우, 제2 커패시터(210)는 제2 직류 전원(230)에 전기적으로 연결되어 제2 전압을 인가 받아 충전될 수 있다. 제2 전원 스위치(240, 241)가 오프(off) 상태인 경우, 제2 커패시터(210)와 제2 직류 전원(230)은 전기적으로 분리될 수 있다.

제2 전원 스위치(240, 241)는 제2 커패시터(210)의 양단에 각각 연결되도록 두 개로 구현될 수 있다. 예를 들어 제2 전원 스위치(240, 241)는, 제20-1 전원 스위치(240)와 제2-2 전원 스위치(241)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 커패시터(210)의 일단과 제2 직류 전원(230)의 일단은 제2-1 전원 스위치(240)에 의해 단속적으로 연결되고, 제2 커패시터(210)의 타단과 제2 직류 전원(230)의 타단은 제2-2 전원 스위치(241)에 의해 단속적으로 연결될 수 있다. 제2 직류 전원(230)의 일단은 접지(GND)에 연결되어 기준 전위를 형성할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 제2 커패시터(210)는 병렬 및/또는 직렬 연결된 복수의 커패시터들이 결합된 형태로 구현될 수도 있다.

제2 스위치(220)는, 제2 모듈레이터(200)와 제2 케이블(CB2)을 단속적으로 연결할 수 있다. 제2 스위치(220)의 일단은 제2 커패시터(210)에 일단에 연결되고, 제2 스위치(220)의 타단은 제2 케이블(CB2)에 연결될 수 있다.

제2 커패시터(210)는 제2 스위치(220)의 스위칭 작동에 의해 제2 케이블(CB2)과 단속적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(220)가 온(on) 상태인 경우, 제2 커패시터(210)는 제2 케이블(CB2)을 통해 반응기(300)에 제2 펄스 전압(PS2)을 공급할 수 있다. 즉, 제2 스위치(220)가 온(on) 상태인 경우, 제2 커패시터(210)에 저장되어 있는 에너지가 짧은 시간 동안 반응기(300)로 공급될 수 있다. 제2 스위치(220)가 오프(off) 상태인 경우, 제2 커패시터(210)와 반응기(300)는 전기적으로 분리된다. 제2 스위치(220)는 제2 인에이블 신호(ES2)에 응답하여, 스위칭될 수 있다.

제2 스위치(220)는 트리거-스파크 갭 스위치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 트리거-스파크 갭 스위치는, 대기압 이상의 기체 압력으로 봉인된 용기 안에 마련된 두 개의 메인 전극들(A, O)과 트리거 전극(T)을 포함할 수 있다. 트리거-스파크 갭 스위치는 트리거 전극(T)을 통해 인가받은 제2 인에이블 신호(ES2)에 응답하여 일정한 간극을 갖고 형성된 전극들(A, O) 사이에 전기적 트리거를 발생시킴으로써 스위칭될 수 있고, 이에 따라 제2 커패시터(210)와 제2 케이블(CB2)을 단속적으로 연결할 수 있다. 제2 커패시터(210)에 저장된 에너지는 제2 인에이블 신호(ES2)에 의해 제어되는 트리거-스파크 갭 스위치를 통해 모듈레이션될 수 있고, 이를 통해 생성된 제2 펄스 전압(PS2)은 제2 케이블(CB2)을 통해 반응기(300)에 공급될 수 있다.

제2 케이블(CB2)은 동축 케이블일 수 있다. 동축 케이블은 절연체를 사이에 두고 내측에 마련된 내부 도체와 외측에 마련된 외부 도체를 포함한다. 제2 케이블(CB2)의 내부 도체는 제2 스위치(220)와 반응기(300) 내의 제2 전극(320)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 케이블(CB2)의 외부 도체는, 제2 커패시터(210)의 타단과 제2-2 스위치를 연결하는 제2 노드(N2)에 연결되어, 제2 커패시터(210)의 타단과 반응기(300) 내의 제1 전극(310)을 전기적으로 연결할 수 있다. 또는, 제2 케이블(CB2)의 외부 도체는 제1 전극(310)을 접지(GND)에 연결할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)는 케이블(CB1, CB2)을 통해 반응기(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)는, 제1 케이블(CB1) 및 제2 케이블(CB2)을 통해 각각 반응기(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 펄스 전압(PS1)과 제2 펄스 전압(PS2)의 성질을 고려하여, 제1 케이블(CB1)과 제2 케이블(CB2)의 특성이 선택될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)는 하나의 케이블(CB)을 공유할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 제1 모듈레이터(100)와 제2 모듈레이터(200)를 반응기(300)에 연결하는 제1 케이블(CB1) 및 제2 케이블(CB2)은, 동일한 하나의 케이블(CB)일 수 있다. 제1 모듈레이터(100) 및 제2 모듈레이터(200)는 케이블(CB)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 모듈레이터(100) 및 제2 모듈레이터(200)는 케이블(CB)에 병렬 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 모듈레이터(100)와 반응기(300)를 연결하는 전송선 및 제2 모듈레이터(200)와 반응기(300)를 연결하는 고전압 전송선을 별도로 구비함이 없이, 하나의 전송선을 이용할 수 있기 때문에, 접근성이 좋지 않은 위치에 마련된 반응기(300)에도 용이하게 적용할 수 있는 등 설계 자유도 및 장치 활용도가 개선될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 (a)는 양성-스트리머의 형태를 나타낸 도면이고, 도 9의 (b)는 음성-스트리머의 형태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치는 음성-스트리머(negative streamer)를 이용한 음극 강화형(negatively enhanced) 구조를 갖는 반응기(300)를 포함할 수 있다. 반응기(300)의 제1 전극(310)은 음전극(negative electrode)일 수 있다. 반응기(300)의 제2 전극(320)은 양전극(positive electrode)일 수 있다. 음극 강화형 구조는, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 스트리머를 형성함에 있어서, 스트리머가 제1 전극(310)에서 형성되어 제2 전극(320) 방향으로 성장하는 구조이다.

음성-스트리머는, 제2 전극(320)에서 형성되어 제1 전극(310) 방향으로 성정하는 양성-스트리머 대비 빠른 전파 속도와 강한 직진성을 가질 수 있다. 이러한 특성은, 이온(ion)과 전자(electron)의 유동성(mobility)의 차이에 기인한 것으로 이해되며, 일 예로 형상학적으로 설명될 수 있다.

이온은 전자에 비하여 상당히 무거울 수 있다. 따라서 전자의 유동성은 이온의 유동성 보다 상당히 클 수 있다. 이와 같이 전자의 유동성은 이온의 유동성 보다 상당히 크므로, 음성-스트리머는 양성-스트리머에 비하여 빠른 전파 속도 및 강한 직진성을 가질 수 있다. 따라서 음성-스트리머는 양성-스트리머에 비하여 높은 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 음성-스트리머는 양성-스트리머에 비하여 충격파 측면에서 유리할 수 있다.

이와 같은 특성에 의해, 본 발명에 따른 음극 강화형 반응기(300)에서는, 스트리머가 대향 전극에 도달한 직후 스파크 채널로 전이될 때 곧은 원통 형상을 갖도록 할 뿐만 아니라, 완충제의 역할을 하는 버블 클러스터 부분이 적어 급격히 팽창하는 스파크 채널의 운동에너지가 충격파 생성에 보다 효율적으로 사용될 수 있도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치는 상대적으로 적은 에너지를 이용하여 강력한 충격파를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이, 전-절연파괴 과정을 가속화하기 위해, 전기 분해를 선행하며, 제1 전극(310)에서 발생하는 기체를 마이크로 버블로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 제1 전극(310)에서 생성되는 스트리머를 이용하는 음극 강화형 반응기(300)를 적용함에 있어서 더욱 효과적이다.

도 10 내지 도 12는 음극 강화형 구조의 반응기를 구현하기 위한 전극들의 형상 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 10을 참조하면, 제1 전극(310)의 형상은, 제2 전극(320)의 형상과 비대칭 관계에 있을 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 형상이 대칭 관계에 있는 경우, 스크리닝 효과(screening effect)에 의해 매우 높은 전압을 인가하지 않는 한 음성-스트리머를 유도하기 어려울 수 있다. 스크리닝 효과는, 음극 주변에서 음극을 향하는 방향의 전기장에 의해 밀려난 유동성이 큰 전자들이 물 분자에 붙잡혀 유동성이 작은 음이온을 생성하게 되는데, 이들이 음극의 크기가 증가하는 것과 유사한 작용을 함으로써 음극 주변의 유효 전기장 세기를 약화시키는 것을 말한다. 제1 전극(310)이 제2 전극(320)과 비대칭함으로써, 음성-스트리머가 유도될 수 있다. 예를 들어 제1 전극(310)의 뾰족한 정도는 제2 전극(310)의 뾰족한 정도 보다 클 수 있다.

제1 전극(310)은 기저부(312) 및 첨부(313)를 포함한다. 제1 전극(310)의 기저부(312)는 바디의 일 단(an end)에 설치된다. 예를 들어, 제1 전극(310)의 기저부(312)는 바디의 제1 프레임(301, 도 2 참조)에 설치될 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)는 제1 전극(310)의 기저부(312)에서 연장되되 제2 전극(320)을 향하여 돌출된다. 제1 전극(310)의 기저부(312)는 제1 기저부(312)라 칭할 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)는 제1 첨부(313)라 칭할 수 있다.

제2 전극(320)은 기저부(322) 및 첨부(323)를 포함한다. 제2 전극(320)의 기저부(322)는 바디의 타 단(another end)에 설치된다. 예를 들어, 제2 전극(320)의 기저부(322)는 바디의 제2 프레임(302, 도 2 참조)에 설치될 수 있다. 제2 전극(320)의 첨부(323)는 제2 전극(320)의 기저부(322)에서 연장되되 제1 전극(310)을 향하여 돌출된다. 제2 전극(320)의 기저부(322)는 제2 기저부(322)라 칭할 수 있다. 제2 전극(320)의 첨부(323)는 제2 첨부(323)라 칭할 수 있다.

제1 전극(310)의 첨부(313)는, 제2 전극(320)을 향하여 돌출되며, 제2 전극(320)을 향하여 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)의 단면적은, 제2 전극(320)을 향할수록 작을 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)(end portion, 또는, tip)의 곡률 반경(r)은 제2 전극(320)의 첨부(323)의 곡률 반경(r') 보다 작을 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310)의 첨부(313) 주변에서의 전기장의 세기는 제2 전극(320) 주변에서의 전기장의 세기보다 클 수 있다. 따라서 제1 전극(310)에서의 음극-스트리머의 생성이 효과적으로 유도될 수 있다. 첨부(313, 323)의 뾰족한 정도는 곡률 반경(r, r')과 음의 상관관계(negative correlation)를 가질 수 있다. 예를 들어 첨부(313, 323)의 뾰족한 정도는 곡률(curvature)로 정의될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1 전극(310)의 종횡비(aspect ratio, Y1/X1)는 제2 전극(320)의 종횡비(Y2/X2) 보다 클 수 있다. 즉, 제1 전극(310)은 제2 전극(320)보다 길고 가늘 수 있다. 제1 전극(310)의 종횡비는, 제1 전극(310)의 가로 방향 크기(X1)에 대한 세로 방향 크기(Y1)의 비율을 의미할 수 있다. 제1 전극(310)의 세로 방향은, 제1 전극(310)에서 제2 전극(320)을 향하는 방향과 나란할 수 있다. 제2 전극(320)의 세로 방향은, 제1 전극(310)의 세로 방향과 나란할 수 있다. 제1 전극(310)의 가로 방향은, 제1 전극(310)의 세로 방향과 수직할 수 있다. 예를 들어 제1 전극(310)의 가로 방향은, 제1 프레임(301)의 일 면이 형성하는 평면과 나란할 수 있다. 제1 프레임(301)의 일 면은, 제1 프레임(301)의 면 중에서 제1 전극(310)과 접하는 면을 의미할 수 있다. 제2 전극(320)의 가로 방향은, 제2 전극(320)의 세로 방향과 수직할 수 있다. 예를 들어 제2 전극(320)의 가로 방향은, 제2 프레임(302)의 일 면이 형성하는 평면과 나란할 수 있다. 제2 프레임(302)의 일 면은, 제2 프레임(302)의 면 중에서 제2 전극(320)과 접하는 면을 의미할 수 있다.

제1 전극(310)은 제2 전극(320) 보다 뾰족한 종단면 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310)의 첨부(313) 주변에서의 전기장의 세기는 제2 전극(320) 주변에서의 전기장의 세기보다 클 수 있다. 따라서 제1 전극(310)에서 음극-스트리머의 생성이 효과적으로 유도될 수 있다.

도 12의 (a)를 참조하면, 제2 전극(320)의 첨부(323)는 제1 전극(310, 도 10 참조)을 향하여 돌출되며, 제1 전극(310, 도 10 참조)을 향하여 볼록한 형상을 가질 수 있다. 도 12의 (b)를 참조하면, 제2 전극(320)의 첨부(323)는 대략 평탄(flat)한 형상을 가질 수 있다. 도 12의 (c)를 참조하면, 제2 전극(320)의 첨부(323)는 제1 전극(310, 도 10 참조)을 향하여 오목한 형상을 가질 수 있다. 달리 표현하면, 제1 전극(310, 도 10 참조)의 첨부(313)의 곡률은 제2 전극(320)의 첨부(323)의 곡률 보다 클 수 있다.

도 13 내지 도 15는 음극 강화형 구조의 반응기를 구현하기 위한 전극들의 변형 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 13을 참조하면, 제1 전극(310)의 첨부(313)는 중심부(CE)와 주변부(PR)를 포함할 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)의 중심부(CE)에는 홈(RC)이 형성될 수 있다. 홈(RC)은 중심부(CE)의 표면으로부터 제1 전극(310)의 내부로 함몰된 형상일 수 있다. 제1 전극(310)의 홈(RC)은 제2 전극(320)에 대하여 오목할 수 있다.

제1 전극(310)의 첨부(313)의 주변부(PR)는 제2 전극(320)을 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(310)의 첨부(313)의 주변부(PR)는 곡률을 가질 수 있다. 주변부(PR)에서 증기 버블 및 스트리머가 생성될 수 있다. 주변부(PR)는 환형(circular) 형상을 가질 수 있다.

상대적으로 넓은 면적을 갖는 주변부(PR)에서 스트리머가 형성될 수 있다. 즉, 아크 전류가 주변부(PR)의 상대적으로 넓은 면적을 따라 분산될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 제1 전극(310)은, 아크 전류가 일 영역에 집중됨에 따라 발생되는 손상을 억제할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제1 전극(310)의 첨부(313)는 중심부(CE)와 주변부(PR)를 포함할 수 있다. 중심부(CE)에는 홈(RC)이 마련된다. 홈(RC)은 중심부(CE)에서 제1 전극(310)의 첨부(313)의 내부로 함몰된 형상을 가질 수 있다.

주변부(PR)는 제2 전극(320)을 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있다. 주변부(PR)는 곡률을 가질 수 있다. 주변부(PR)에서 증기 버블 및 스트리머가 생성될 수 있다.

주변부(PR)는, 요부(CC) 및 철부(CV)를 포함할 수 있다. 요부(CC)와 철부(CV)는 교번하여 배열될 수 있다. 요부(CC)와 철부(CV)는 단차를 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 전극(310)은, 주변부(PR)에 요부(CC)와 철부(CV)를 교번하여 형성함으로써, 아크 전류가 분산될 수 있는 면적을 충분히 확보할 수 있는 이점을 갖는다.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 충격파 발생 장치는 반응기(300) 내에 배치되는 제1 마그넷(MG1)(magnet), 및 제2 마그넷(MG2)을 포함할 수 있다.

제1 마그넷(MG1)은 제1 전극(310) 내에 배치될 수 있다. 제1 마그넷(MG1)은 제1 전극(310)의 첨부에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 마그넷(MG2)은 제2 전극(320) 내에 배치될 수 있다. 제2 마그넷(MG2)은 제1 마그넷(MG1)과 대향하여 배치될 수 있다. 제2 마그넷(MG2)은 제2 전극(320)의 첨부에 인접하게 배치될 수 있다.

제1 마그넷(MG1)이 제2 전극(320)을 향하는 극성(polarity)은 제1 극성(first polarity)이라 할 수 있다. 제2 마그넷(MG2)이 제1 전극(310)을 향하는 극성(polarity)은 제2 극성(second polarity)이라 할 수 있다. 제1 극성은 제2 극성과 다를 수 있다. 예를 들어 제1 마그넷(MG1)의 S극은 제2 전극을 향하고 제2 마그넷(MG2)의 N극은 제1 전극을 향할 수 있다.

제1 마그넷(MG1) 및 제2 마그넷(MG2)은, 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 자기장을 형성할 수 있다. 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 형성된 자기장은, 스트리머의 전류 밀도를 높일 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 충격파 발생 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 16에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 방법은, 도 1, 4, 5, 그리고 6과 함께 설명될 수 있다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 방법은 커패시터 충전 단계(S100)를 포함할 수 있다. 이 단계(S100)에서, 제1 모듈레이터(100)의 제1 커패시터(110)는 충전될 수 있다. 이 단계(S100)에서, 제2 모듈레이터(200)의 제2 커패시터(210)가 충전될 수 있다.

제1 전원 스위치(140, 141)가 턴-온(turn-on) 되면, 제1 커패시터(110)는 제1 직류 전원(130)으로부터 충전될 수 있다. 제2 전원 스위치(240, 241)가 턴-온 되면, 제2 커패시터(210)는 제2 직류 전원(230)으로부터 충전될 수 있다. 제1 전원 스위치(140, 141)의 턴-온 시점과, 제2 전원 스위치(240, 241)의 턴-온 시점은 상이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 방법은, 전원 분리 단계(S110)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(110)의 충전이 완료되면, 제1 전원 스위치(140, 141)는 턴-오프(turn-off)될 수 있다. 제1 전원 스위치(140, 141)가 턴-오프되면, 제1 커패시터(110)는 제1 직류 전원(130)과 분리될 수 있다. 제2 커패시터(210)의 충전이 완료되면, 제2 전원 스위치(240, 241)는 턴-오프될 수 있다. 제2 전원 스위치(240, 241)가 턴-오프되면, 제2 커패시터(210)는 제2 직류 전원(230)과 분리될 수 있다. 제1 전원 스위치(140, 141)의 턴-오프 시점과, 제2 전원 스위치(240, 241)의 턴-오프 시점은 상이할 수 있다. 제1 커패시터(110)가 충전되는 시간은, 제2 커패시터(210)가 충전되는 시간과 상이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 방법은, 전처리 단계(S120)를 포함할 수 있다. 이 단계(S120)에서, 반응기(300)에 채워지는 전해질의 전기 분해가 유도될 수 있다. 이 단계(S120)에서, 제1 모듈레이터(100)는, 제1 펄스 전압(PS1)을 반응기(300)에 인가할 수 있다.

전처리 단계(S120)는, 제1 모듈레이터(100)에 제1 신호(ES1)를 전달하는 단계(S121)를 포함할 수 있다. 이 단계(S121)에서, 컨트롤러(400)가 제1 모듈레이터(100)에 제1 신호(ES1)를 전달할 수 있다.

전처리 단계(S120)는, 제1 펄스 전압 제공 단계(S122)를 포함할 수 있다. 이 단계(S122)에서, 제1 모듈레이터(100)는 제1 인에이블 신호(ES1)에 응답하여, 활성화될 수 있다. 제1 모듈레이터(100)의 제1 스위치(120)는 제1 인에이블 신호(ES1)에 응답하여 턴-온 될 수 있다. 제1 모듈레이터(100)는 제1 인에이블 기간(EP1) 동안 제1 펄스 전압(PS1)을 반응기(300)에 제공할 수 있다. 이 단계(S122)에서, 제1 커패시터(110)에 저장되어 있는 전기 에너지는 반응기(300)에 공급될 수 있다. 제1 펄스 전압(PS1)에 의해, 반응기(300) 내의 매질은 전기 분해될 수 있다. 따라서, 반응기(300) 내의 전극들(310, 320) 중 적어도 하나의 표면에, 마이크로 버블이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 방법은, 펄스 방전 단계(S130)를 포함할 수 있다. 이 단계(S130)에서, 반응기(300) 내에 위치하는 매질의 방전이 유도될 수 있다.

펄스 방전 단계(S130)는, 제2 모듈레이터(200)에 제2 신호(ES2)를 전달하는 단계(S131)를 포함할 수 있다. 이 단계(S131)에서, 컨트롤러(400)는 제2 모듈레이터(200)에 제2 신호(ES1)를 전달할 수 있다.

펄스 방전 단계(S130)는, 제2 펄스 전압 제공 단계(S132)를 포함할 수 있다. 이 단계(S132)에서, 제2 모듈레이터(200)는 제2 인에이블 신호(ES2)에 응답하여, 활성화될 수 있다. 제2 모듈레이터(200)의제2 스위치(220)는 제2 신호(ES2)에 응답하여 턴-온될 수 있다. 제2 모듈레이터(200)는 제2 인에이블 기간(EP2) 동안 제2 펄스 전압(PS2)을 반응기(300)에 제공할 수 있다. 이 단계(S132)에서, 제2 커패시터(210)에 저장되어 있는 전기 에너지는 반응기(300)에 공급될 수 있다. 제2 펄스 전압(PS2)에 의해, 반응기(300) 내의 전극들(310, 320) 중 적어도 하나의 표면에 증기 버블이 형성될 수 있다. 전처리 단계(S120)에서 적어도 일 전극(310, 320)의 표면에 형성된 마이크로 버블은, 증기 버블의 형성을 촉진할 수 있다. 즉 전처리 단계(S120)에서 형성된 마이크로 버블은, 스트리머의 발생 시점을 앞당길 수 있다. 일 전극에서 형성된 증기 버블은 스트리머로 전개되어 타 전극에 도달될 수 있다. 스트리머는 절연 파괴 후 스파크 채널로 전이되며, 팽창하는 스파크 채널은 충격파를 생성할 수 있다.

필요에 따라서, 상기와 같은 일련의 과정(S100, S110, S120, S130)은 기 설정된 횟수만큼 반복적으로 수행될 수 있다.

도 17은 본 발명의 여러 실시예에 따른 충격파 발생 장치가 적용되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격파 발생 장치의 반응기(300)는, 관(P)의 내부에서 작동할 수 있다. 예를 들어 지상에서 지하를 향하여 긴 구멍이 형성되고, 그 구멍에 관(P)이 설치될 수 있다. 관(P)은, 예를 들어 취수관(P)일 수 있다. 관(P)은, 외측에 토사(ERT)를 마주하거나 접할 수 있다.

관(P)의 내부에는 액체가 위치할 수 있다. 예를 들어 관(P)의 내부에 물(WTR)이 있을 수 있다. 관(P)의 내부에 위치한 물(WTR)에는 각종 이물질 등이 함유될 수 있다. 물(WTR)에 함유된 이물질은, 관(P)의 내벽에 퇴적 또는 침전되어 슬러지(SL)가 형성될 수 있다. 관(P)의 내벽에 붙은 슬러지(SL)는, 관(P)의 내부 단면적을 감소시킬 수 있다. 관(P)의 내부 단면적이 감소하면, 관(P)을 흐르는 물의 흐름이 원활하지 않을 수 있다.

충격파 발생 장치는, 충격파(SW)를 발생시켜 슬러지(SL)에 충격을 가할 수 있다. 충격파(SW)를 받은 슬러지(SL)는, 충격에 의해 파쇄되어 관(P)에서 분리될 수 있다.

본 발명의 여러 실시예에 따른 충격파 발생 장치는, 관(P)의 세정에 국한하여 이용되는 것은 아니며, 충격파 발생이 요구되는 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 여러 실시예에 따른 충격파 발생 장치는, 지하 굴착, 선박 발사트수 처리, 녹조류 처리, 암석파쇄 등에 적용될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

100 : 제1 모듈레이터 200 : 제2 모듈레이터
300 : 반응기 310 : 제1 전극
320: 제2 전극 400 : 컨트롤러

Claims (20)

1. 바디(body), 그리고 상기 바디에 설치되며 대향하되 서로 이격되는 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 반응기;
   상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되어 제1 펄스 전압을 제공하는 제1 모듈레이터;
   상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되어 제2 펄스 전압을 제공하는 제2 모듈레이터; 그리고
   상기 제1,2 모듈레이터에 전기적으로 연결되며, 상기 제1,2 모듈레이터를 시분할하여 활성화시키는 컨트롤러(controller)를 포함하고,
   상기 제2 펄스 전압은 상기 제1 펄스 전압 보다 크며,
   상기 제1 전극은,
   상기 바디의 일 단(an end)에 설치된 제1 기저부; 그리고
   상기 제1 기저부에서 연장되되 상기 제2 전극을 향하여 돌출된 제1 첨부를 포함하고,
   상기 제2 전극은,
   상기 바디의 타 단(another end)에 설치된 제2 기저부; 그리고
   상기 제2 기저부에서 연장되되 상기 제1 전극을 향하여 돌출된 제2 첨부를 포함하며,
   상기 제1 첨부의 곡률 반경은 상기 제2 첨부의 곡률 반경보다 작은,
   충격파 발생 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   제1 인에이블 기간(enable period) 동안 상기 제1 모듈레이터를 활성화하고,
   상기 제1 인에이블 기간 이후로 설정되는 제2 인에이블 기간 동안 상기 제2 모듈레이터를 활성화하며,
   상기 제1 인에이블 기간과 상기 제2 인에이블 기간 사이에 휴지 기간(pause interval)을 설정하는,
   충격파 발생 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 반응기에 연결된 케이블을 더 포함하고,
   상기 케이블은,
   상기 제1 및 제2 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결하는,
   충격파 발생 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 케이블은,
   상기 제1 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결하는 제1 케이블; 그리고
   상기 제2 모듈레이터와 상기 반응기를 전기적으로 연결하는 제2 케이블을 포함하는,
   충격파 발생 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 모듈레이터는,
   상기 케이블에 병렬 연결된,
   충격파 발생 장치.
   
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제1 모듈레이터에 제1 신호를 제공하고,
   상기 제1 모듈레이터는,
   제1 전압을 발생하는 제1 직류 전원;
   상기 제1 직류 전원의 양단에 단속적으로 연결되는 제1 커패시터; 그리고
   상기 제1 신호에 응답하여, 상기 케이블과 상기 제1 커패시터를 단속적으로 연결하는 제1 스위치를 포함하는,
   충격파 발생 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제2 모듈레이터에 제2 신호를 제공하고,
   상기 제2 모듈레이터는,
   상기 제1 전압 보다 큰 제2 전압을 발생하는 제2 직류 전원;
   상기 제2 직류 전원의 양단에 단속적으로 연결되는 제2 커패시터; 그리고
   상기 제2 신호에 응답하여, 상기 케이블과 상기 제2 커패시터를 단속적으로 연결하는 제2 스위치를 포함하는,
   충격파 발생 장치.
   
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 전극은 음전극(negative electrode)이고, 상기 제2 전극은 양전극(negative electrode)이며,
   상기 제1 첨부의 단면적은,
   상기 제2 전극을 향할수록 점진적으로 줄어드는, 충격파 발생 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 첨부는,
    상기 제2 전극을 향하여 오목한 홈을 형성하는 중심부; 그리고
    상기 중심부의 외측에 형성된 주변부를 포함하며,
    상기 주변부의 곡률 반경은 상기 제2 첨부의 곡률 반경보다 작은,
    충격파 발생 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주변부는,
    단차를 갖는 요부 및 철부를 포함하고,
    상기 요부 및 철부는, 상기 중심부의 외측을 따라 교번하여 배치되는,
    충격파 발생 장치.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 음전극이고, 상기 제2 전극은 양전극이며,
    상기 제1 전극의 종횡비(aspect ratio)는,
    상기 제2 전극의 종횡비 보다 큰,
    충격파 발생 장치.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 내에 수용된 제1 마그넷(magnet); 그리고
    상기 제2 전극 내에 수용된 제2 마그넷을 더 포함하는,
    충격파 발생 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 마그넷이 상기 제2 전극을 향하는 극성은,
    상기 제2 마그넷이 상기 제1 전극을 향하는 극성과 다른,
    충격파 발생 장치.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1,2 마그넷은,
    상기 제2 전극에서 상기 제1 전극을 향하는 자기장을 형성하는,
    충격파 발생 장치.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 제1 전극이 배치되는 제1 프레임;
    상기 제1 프레임과 대향하며 상기 제2 전극이 배치되는 제2 프레임; 그리고
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 고정하는 로드를 포함하는,
    충격파 발생 장치.
    
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