수중 플라즈마 소개

수중 플라즈마 폐수 정화 장치 (Underwater Plasma Water Purifier)

이 장치는 고전압 방전을 통해 물속에서 직접 플라즈마를 발생시켜, 오염 물질을 근본적으로 분해하는 차세대 친환경 수처리 솔루션입니다.

⚡ 장치 주요 제원 (Specifications)

항목	상세 내용
전원 방식	2kW DC Power Supply
입력 전압	AC 220V
출력 전압	DC 10,000V (고전압 출력)
작동 주파수	30,000Hz (고주파 펄스)
권장 설치처	화학공장 폐수처리 시설
장치 가격	₩ 10,000,000 (VAT 별도)

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🛠️ 장치 구조 및 원리 (Diagram)

수중 플라즈마는 양극(Positive Electrode)과 음극(Negative Electrode) 사이에서 발생하는 강력한 전기장을 통해 물 분자를 이온화합니다.

1. 장치 내부 모식도 (첨부 사진 참조)

• 활성수(Activated Water): 플라즈마 방전을 통해 생성된 강력한 산화제(OH 라디칼 등)가 포함된 물입니다.
• 전극 배치: 상단의 양극(+)과 하단의 음극(-) 사이에서 고전압 방전이 일어나며 오염된 폐수를 정화합니다.

2. 화학적 정화 메커니즘

• OH 라디칼 생성: $H_2O + e^- \rightarrow \cdot OH + H \cdot + e^-$
• 유기물 분해: 강력한 산화력을 가진 라디칼이 폐수 내 난분해성 화학 물질의 결합을 끊어 무해한 물질로 변환합니다.

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🏭 설치 및 적용 (Application)

설치 회사: 화학공장 폐수처리 시설

• 특징: 일반적인 생물학적 처리로 제거하기 힘든 고농도 화학 폐수 및 난분해성 유기 화합물(COD, TOC) 제거에 탁월한 성능을 발휘합니다.
• 기대 효과: 약품 사용량 절감, 처리 효율 극대화, 2차 오염 방지.

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[보고서] 플라즈마 기술을 이용한 고농도 활성수 및 비료수 제조 기술

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1. 기술 개발의 배경 및 필요성

• • 기존 방식의 한계: 전 세계 에너지 소비의 약 1.8%를 차지하는 '하보-보슈법'은 암모니아 합성 과정에서 막대한 양의 이산화탄소(연간 3억 톤 이상)를 배출함.
  • 재생에너지 연계의 어려움: 기존 화학 공정은 연속적인 에너지 공급이 필수적이나, 태양광·풍력 등 재생에너지는 출력 변동성으로 인해 기존 공정에 적용하기 어려움.
  • 시대적 요구: 탄소 중립 및 저탄소 농업 체계 구축을 위해 경제적이고 지속 가능한 질소 고정 기술이 절실한 상황임.

2. 기술의 핵심 개념

• • 플라즈마-액체 상호작용: 대기압 플라즈마 방전 시 발생하는 활성 라디칼을 물에 용해시켜 살균 및 식물 성장 촉진 효과를 가진 '플라즈마 활성수'를 생성함.
  • 질소산화물의 비료화: 플라즈마 방전 과정에서 발생하는 질소산화물(NOx) 중 이산화질소(NO2)가 물에 녹으면 식물이 직접 흡수할 수 있는 **'질산태 질소'**로 변환되어 비료 역할을 수행함.

3. 본 기술의 차별성 및 장점 (KFE 특허 기술)

• • 효율적 가스 변환: 기존 플라즈마 방식은 물에 잘 녹지 않는 일산화질소(NO)가 많이 발생하여 버려지는 가스가 많았으나, 본 기술은 NO를 NO2로 산화시켜 용해율을 획기적으로 높임.
  • 고농도 제조: 오존(O3) 농도를 조절하여 고순도의 NO2 가스를 생성함으로써, 기존 대비 훨씬 높은 농도의 질산태 질소 용액을 제조할 수 있음.
  • 친환경성 및 경제성: 폐기물 발생이 없는 친환경 기술이며, 설치 및 유지 비용이 저렴하여 농가 현장에 보급하기 용이함.

4. 시장 현황 및 기대 효과

• • 시장 규모: 글로벌 액체 비료 시장은 2025년 약 22억 달러 규모로 성장이 예상되며, 연평균 11.8%의 높은 성장률을 보임.
  • 농업 혁신: 저탄소 에너지 기반의 비료 생산을 통해 농축산 부문의 온실가스