Korean Chemical Engineering Research

Korean Chem. Eng. Res., Vol. 45, No. 2, April, 2007, pp. 183-189

총 설

유전체 장벽 방전을 이용한 원소수은의 산화특성

변영철·고경보·조무현·남궁원·신동남*^,†·고동준*·김경태*

포항공과대학교환경공학부

790-784 경북포항시남구효자동산 31

*^{포항산업과학연구원}

790-600 경북포항시남구효자동산 32 (2006^년 10^월 18^일접수, 2006^년 11^월 17^일채택)

Oxidation of Elemental Mercury using Dielectric Barrier Discharge Process

Youngchul Byun, Kyung Bo Ko, Moo Hyun Cho, Won Namkung,Dong Nam Shin*^,†, Dong Jun Koh* and Kyoung Tae Kim*

School of Environmental Science and Technology, POSTECH, San 31, Hyoja-dong Nam-gu Pohang 790-784, Korea

*Research Institute of Industrial Science & Technology, San 32, Hyoja-dong Nam-gu Pohang 790-600, Korea

요 약

대표적인수은발생원인도시폐기물소각로와화력발전소등지에서배출되는원소수은(Hg⁰)^{은산화수은}(Hg²⁺) ^및

입자상수은(Hg^p)^{과달리기존의대기오염방지시설로제거하기난해한편이다}. ^{그로인해원소수은의효율적제거에}

대한많은연구가진행중이며, ^{이연구에서는저온플라즈마}(non-thermal plasma)^{의하나인유전체장벽방전}(dielectric barrier discharge: DBD) ^{공정을이용하여원소수은산화에관한실험을수행하였다}. ^실험결과, ^공기상의 DBD ^공정

에서는생성되는산소원자와오존에의해서원소수은이산화수은으로전환됨을알수있었으며, ^{원소수은의산화율}

을결정하는주된변수는반응기에주입되는에너지밀도임을확인할수있었다.

Abstract −We have investigated the oxidation of gas phase elemental mercury using dielectric barrier discharge (DBD). In the DBD process, active species such as O3, OH, O and HO2 are generated by collisions between electrons and gas molecules. Search active species convert elemental mercury into mercury oxide which is deposited into the wall of DBD reactor because of its low vapor pressure. The oxidation efficiency of elemental mercury has been decreased from 60 to 30% by increasing the initial concentration of the elemental mercury from 72 to 655µg/Nm³. The gas reten- tion time at the DBD reactor has showed the little effect on the oxidation efficiency. The more oxygen concentration has induced the more oxidation of elemental mercury, whereas there has been no appreciable oxidation within pure N2

discharge. It has indicated that oxygen atom and ozone, generated in air condition determine the oxidation of elemental mercury.

Key words: Elemental Mercury, Non-Thermal Plasma, Dielectric Barrier Discharge (DBD), HgO

1. 서 론

최근환경에대한관심이커지면서중금속오염문제가심각한사 회문제로대두되고있다. 중금속은극히소량으로도인체에악영 향을미칠수있으며체내에축적되는특징을가지고있다. 그중 수은은잔류독성이크고장기간에걸쳐인간과동식물에영향을주 는대표적인중금속중의하나이다. 또한, 인체및생태계에직간접 적인영향을미치며신경독성물질로서생물의성장장애및생물농

축을일으킨다[1]. 일본에서는미나마타병과같이수은에의한큰

사회적파장이일어나기도했었다.

대기중으로배출되는수은의가장큰배출원은폐기물, 하수슬 러지, ^{산업폐기물및병원폐기물등의소각로}, ^{석탄을연료로쓰는}

화력발전소등이있다. 이러한연소시설에서배출되는수은은원 소수은(Hg⁰), 산화수은(Hg²⁺) 그리고입자상수은(Hg^p)이대부분을

이룬다[2]. Table 1에서알수있는것과같이산화수은은용해성이

높으므로기존의습식세정장치등에의한제거가용이하다[3]. ^또

한입자상수은은집진기또는습식스크러버와같은대기오염방 지설비에의해효과적으로제거가가능하다[4]. 이에반해원소수은 은용해성이낮으며, 높은휘발성등의특성으로기존의처리설비

로는제거가어렵다[2]. ^{그에따라연소가스로부터배출되는수은}

의제거에관한연구는원소수은의산화가주를이루고있다.

국내에서는 2005년 1월을기준으로소각로에서는 100µg/Nm³,

†To whom correspondence should be addressed.

E-mail: [email protected]

기타수은발생시설에대해서는 5,000µg/Nm³ 등으로수은규제가 강화되었지만아직도미국과독일등의다른선진국과비교하면규 제의폭이느슨한편이다. 이에대하여환경부에서는 2006년 6월에 수은의사용을억제하고배출량의저감을위한대책으로수은관리 종합대책을발표하기도하였다.

수은제거기술에대해서는여러국가에서많은연구가이루어진 상태이며, 그중가장대표적인것으로활성탄을이용한흡착기술

을들수있다[3]. 하지만원소수은의경우휘발성이강하기때문에

물리적인흡착만으로는수은을잡아두기가힘들다. 최근에는활성

탄에 I, Cl, S ^{등의성분을첨착한화학적흡착의연구가활발히진}

행되어져왔지만이러한방법은운영비용이비싸고적용온도범위 가넓지않으며첨착하는화학물질의값이비싸다는단점이지적되 고있다[5]. 또다른수은제거기술로는 UV(ultraviolet) 광원에의 해광촉매에서발생되는반응활성종을이용한원소수은의산화가

있다[6]. 최근에는 253.7 nm의파장을이용한원소수은의광산화

에관한연구또한활발히진행되고있으며미국에서는이미벤치 스케일의실험또한진행되어왔다[7].

사회적문제가되고있는대부분의배가스는수은과함께 NOx,

SOx, HCl^{과같은산성오염물질을함께포함한다}. ^{만약수은과이러}

한오염물질을함께제거할수있는복합오염물질제거설비가개 발된다면이는경제적, 실용적측면에서더욱발전된설비가될것

이다[8]. 이러한취지에부합하여기존의수은제거방식에서탈피하

여, ^{새로이플라즈마공정을이용한원소수은의산화가능성에대}

한방안을모색해보았다. 그동안플라즈마공정은질소산화물

(NOx)과황산화합물(SOx)을동시에처리하거나휘발성유기물질

(VOCs)을저감시키기위한연구로활발하게진행되어왔으며, 최근

에는실제산업공정에적용하고있다[9-12]. ^{이전의연구들에의하}

면플라즈마공정을이용한원소수은의산화및제거에대한가능

성은인정되어왔으나[13-14], 그와관련한구체적인연구는아직까

지미미한수준에머물러있는실정이다.

따라서, ^{이번연구에서는저온플라즈마공정의하나인} DBD (dielectric barrier discharge)에서발생하는다양한종류의반응활성

종들(active species)을이용하여원소수은의산화수은으로의전환

가능성에대해알아보았으며원소수은의주입농도, 반응기에서의 체류시간, ^{산소농도변화에따른산화율의변화를확인하였다}.

2. 실험 및 방법

이연구에사용된실험장치는크게 DBD 반응기, 플라즈마를발

생하기위한전원장치, 가스공급장치, 원소수은분석장치로구성되 었으며, 그개략도는 Fig. 1과같다. 실험에사용된 DBD 반응기는 실린더형으로고전압이인가되는방전전극으로는직경 6.3 mm^의

스테인레스(stainless steel rod)를사용하였으며, 유전체로는내경 10 mm,

외경 12 mm의석영을사용하였다. 석영의외벽에길이 100 mm의

구리테이프를감아접지전극으로사용하였다. DBD 반응기는오븐 에넣어온도를 150^oC^{로유지하였으며수은분석기에들어가기전}

까지모든가스유동라인은테프론관만을사용하여금속성물질 에의한수은흡착을배제시켰다. 또한, 분석기전단과 DBD 반응

기전단의모든유동라인은열선(heating tape)을감아온도를

150^oC^{로일정하게조절하였다}.

플라즈마발생을위해반응기에인가하는고전압은 60 Hz의교

류전압을트랜스포머(18 kV/20 mA, Hyosung Electric, Inc.)로증 폭하여사용하였으며, 고전압의조절을위해슬락이닥스를사용하 였다. ^{플라즈마발생시반응기에서소모되는전력은} lissajous plot

을이용하여계산하였다. 이방법은반응기에인가되는전압과전 류의곱을시간에대해적분하는방법대신에인가전압과전하량 에대한그래프의면적을계산함으로써반응기에서소모되는전력

을확인하는방법이다. 반응기로인가되는고전압은 1,000 : 1 고전

압프로브(high voltage porbe, DongA Tech.)^{를연결하여측정하였}

으며전하량은 10 : 1 프로브(Tektronix, P6139A)와 1µF 축전기를

Table 1. Physicochemical properties of elemental mercury and some of its compounds[3]

Property Hg⁰ HgCl2 HgO HgS

Melting point (^oC) -39 277 Decomposition

@ +500^oC 584

(sublimation)

Boiling point (^oC) 357 @1atm 303 @1atm

Vapor pressure (Pa) 0.180 @20^oC 8.99 × 10^-3

@20 9.20 × 10^-12

@25^oC n.d

Water solubility (g/l) 49.4 × 10^-6

@20^oC 66

@20^oC 5.3 × 10^-2

@25^oC ~2 × 10^-24

@25^oC Henry’s law coefficient[Pa m³mol^-1] 729 @20^oC

0.32 @25^oC 0.18 @5^oC

3.69 × 10^-5

@20^oC 3.76 × 10^-11

@25^oC n.d

Fig. 1. Schematic diagram of experimental apparatus.

이용하여측정하였다. Fig. 2는디지털오실로스코프(Tektronix, TDS

620B)상에서얻어진전압-전하량그래프이다. 이그래프의면적에

인가주파수를곱하게된값이반응기에서소모된전력이된다[15].

실험에사용한기체의유량은 MFC(mass flow controller; Brooks 5850E series)를이용하여조절하였다. 흡수병에채워진수은(C&S Specialty Inc. 99.999%)은 0.1 N HNO3를이용하여산화막을제거 한뒤사용하였으며, 반응기로주입되는수은의농도변화는흡수 병을담은항온조의온도(±0.1^oC, ^{원소수은의농도변화} ±3^µg/Nm³)

를변화시켜조절하였다. 일정한농도의수은을반응기로유입시키 기위해질소가스 50 sccm을항온조(vWR Scientific, 1156)내의흡 수병으로통과시켰다. 원소수은농도변화는 253.7 nm의빛을이용 하는 CVAAS(cold vapor atomic absorption spectrometry) ^방식의원

소수은분석기를사용하여측정하였으며, Fig. 3은원소수은측정장

치의구성과특징을보여주고있다. 이번실험에사용한 CVAAS에

서는원소수은농도에따라흡수되는빛의세기가다르고그빛의

세기를 reference cell^{에서의빛의세기와비교를통해농도값으로}

환산하는방식이다. CVAAS 방식의수은분석기는간단하면서정

확히원소수은의농도를측정할수있는장점이있으나, 253.7 nm

의빛을흡수하는다른물질이존재한다면원소수은농도측정이

어렵다는단점을가지고있다[16]. ^{특히이실험에사용되는플라즈}

마반응기에서발생하는미반응오존이수은분석기로유입될경 우, 이는원소수은의분석에심각한문제가발생하게된다. 이를해 결하게위해수은분석기전단에 350^oC의 tube furnace를설치하여 오존만을선택적으로제거하였다. ^{수은분석기에주입되는} reference

gas는공기를활성탄과실리카겔그리고필터를통과하여잔류먼

지와수분, 그리고입자상물질을완전히제거한후 reference cell

로주입하였다(Thermo Environmental Instruments Inc. Zero Air Supply). ^{두개의솔레노이드밸브를통해두개의} gas cell^에교대

로 sample gas와 reference gas를주입하고, 7초동안 cell을채운후

3초동안의신호를적분한값으로수은농도에관한정보를얻게된다.

분석기로부터나오는수은농도는 data logger(National Instrument DAQ board & Labview 8.0)^{를이용하여기록되도록하였다}.

2-2. 실험방법

Table 2는 DBD내에서원소수은산화에미치는여러가지운전

변수의영향을규명하기위해서변화시킨변수들을나타내고있다. DBD ^{공정의전기적운전변수는} 0~16 kV^{의첨두전압을} 60 Hz^로

인가하여반응기에주입되는전력을달리하였으며, 원소수은산화 에미치는초기농도, 반응기체류시간, 가스조성의영향을알아보 기위하여표에나타나있는범위에서각각의변수들을달리하며 실험을수행하였다. ^{장시간플라즈마운전을할경우}, ^{플라즈마방}

전에의해형성된산화수은중일부는낮은증기압으로인해 DBD

반응기의내벽과테프론관에흡착하게된다. 이렇게흡착된산화 수은은원소수은의흡착을야기시킬수도있으며플라즈마에의해 다시금원소수은으로환원되어질수도있다[17]. ^{이는플라즈마방}

전을이용한원소수은산화율의측정재연성에심각한영향을초래 할수있다. 이러한영향을배제하기위해매실험시마다 DBD반 응기를 0.1 N의 HNO3를이용한초음파세척기에서(Branson 5200) 90^{분간세척한후증류수로씻어내어말린뒤에사용하였으며모}

든가스유동라인은새로운테프론관으로교체한후, 다음실험을 진행하였다. 한번설치한 DBD 반응기는 2시간이상사용하지않았 고 2시간이지난뒤에는다시금위와같은절차로세척한뒤사용 하였다.

이논문에표기된에너지밀도는단위기체유량에전달되는전 기에너지, SED(specific energy density, J/L)를나타내며, 식 (1)과 같이구해진다.

Specific Energy Density(J/L)

= (1)

윈소수은의산화율은식 (2)와같은방법으로구하였다. Disch e power J sarg ( ⁄ )

Gas flow rate L min^{⁄( )}

--- 60 Hz^{× ( )} Fig. 2. Lissajous plot.

Fig. 3. Schematic diagram and conditions of the elemental mercury detector.

Table 2. Experimental parameters and ranges

Parameter Range

Input voltage and frequency 0 ~ 16 kV, 60 Hz Specific energy density 15 ~ 90 J/L Hg⁰ concentration 70 ~ 655 ^µg/Nm³

Gas flow rate 1.2 ~ 3.6 slpm

Gas retention time in the reactor 0.32 ~ 0.95 s Oxygen concentration 0, 12, 54, 100%

Hg^o oxidation efficiency (%) ×100 (2)

3. 결과 및 고찰

원소수은분석에사용되는 CVAAS^는 253.7 nm ^{파장의빛을이}

용하여원소수은농도를정량화하는장치이다. ^{하지만원소수은과}

같이 253.7 nm의빛을흡수하는또다른가스성분이유입될경우,

원소수은농도정량화에심각한영향을초래할수있다. Table 3은대

표적인오염물질에의한파장 253.7 nm의 UV 흡수계수를보여준

다[18]. ^{이표에서알수있듯이오존은파장} 253.7 nm^의빛을흡

수하는대표적흡수물질중하나로, DBD 공정중수은과미반응

하는오존이수은분석기로유입시에정확한수은농도를측정할

수없게된다. 따라서, DBD 공정을이용한원소수은의산화율을

CVAAS^{를통해확인하기위해서는미반응오존이수은분석기로}

유입되기전에선택적으로제거되어야한다. 기존에오존제거를위 해사용되어지는방법들로는금속촉매를이용한오존의분해, 물

을통한오존의흡수, 그리고열에의한오존의분해등이있다[19].

금속촉매를통한오존의분해는촉매표면에원소수은이흡착되는 문제가발생하며물에의한오존의흡수또한그흡수반감기(8분)

가길어실험에사용하기는부적합한것으로확인되었다. 따라서,

이실험에서는미반응오존제거를위하여열분해방법을사용하 였다. ^{실험에사용한오존분해반응기는길이} 41 cm, ^내경 3.4 cm

의석영관을사용했으며, 석영관내온도는 350^oC이다. Fig. 4는오존 의열분해를위한석영관내에서열에의한원소수은의산화가능 성을확인하는그래프이다. 310µg/Nm³ 농도의원소수은을일정하

게주입하면서, ^{오존열분해반응기의온도를분당} 3^oC^로올려가

며원소수은산화가능성을확인해보았다. 그림에서볼수있듯이 전온도구간에걸친원소수은농도변화는 ±7µg/Nm³ 이며 350^oC

에서의원소수은변화가이실험에미치는영향은미미하다는것을 확인할수있었다. ^{플라즈마반응에의해형성되는대표적산화수}

은인 HgO의경우, Table 1에서알수있듯이열분해가능온도가

500^oC 근처이므로 350^oC에서의분해는일어나지않음을알수있

다. 즉, 350^oC의오존분해반응기는원소수은의추가적인산화또

는산화수은의열분해에의한원소수은으로의환원을유발하지않 고오존만을선택적으로제거함으로써원소수은분석기에오존이 유입되는문제를막을수있게된다. 이와같은이유로오존만을

350^oC로열분해하는것은원소수은의산화율확인에영향을미치 지않는다는것을알수있다.

3-2. 원소수은의산화 경로

상압플라즈마중가장대표적인 DBD 공정은두전극사이에유

전체를삽입하여과도한전류가흐르는아크방전을억제하고유전 체전극에서형성되는벽전하또는표면전하의충전과방전을이용 하여플라즈마를발생시키는공정이다. 이러한플라즈마형성시,

가장큰특징은플라즈마를이루는전자들이다른중성기체및이

온들보다높은온도(5~10 eV)를가지게된다는것이며, 이전자들

은주변의질소, ^{산소및수분들과충돌에의해많은양의} O, N,

OH, HO2 같은라디칼및오존등을형성하게된다. 특히 DBD 공

정은전세계상업용오존발생기의 95% 이상을차지할정도로오

존생성에탁월한효과를보여준다. Fig. 5는이번실험에사용된

DBD ^{반응기에주입된에너지에따른오존생성농도를나타낸다}.

그림에서알수있듯이주입되는에너지가커질수록생성되는오존 양도증가하는것을알수있다.

그동안 O, OH 라디칼및오존등의활성종들과원소수은과의

반응에대하여많은연구자들에 의해연구되어왔지만아직까지 명확한물리화학적메커니즘은규명되지않고있다. 다만활성종 들이원소수은과반응하여이를산화수은으로변화시킨다고보고

하고있다[20-22]. 아래반응경로는 DBD 반응기내에서반응활

성종과원소수은과의산화반응에대한주요가능메커니즘을나 타낸다.

Hg^o

[ ]inlet–[Hg^o]outlet

Hg^o

[ ]inlet

---

=

Table 3. 253.7 nm absorption coefficient of some pollutants[18]

Species Absorption coefficient [atm^-1cm^-1 at 273 k, base e]

SO₂ ~3

O₃ ~310

NO₂ ~2

Hg⁰ 1.6 × 10⁷

OCS 0.2

Fig. 4. Effect of temperature on elemental mercury concentration. Fig. 5. Ozone concentration as a function of SED.

Hg⁰(g)+ O3(g)→HgO(s)+O2(g) (3)

Hg⁰(g)+ O→HgO(s) (4)

Hg⁰(g)+ OH→HgOH (5)

HgOH + X^→XHgOH (6)

(X = OH, HO2, NO, or NO2)

오존과원소수은의반응속도에대한실험적규명은 Ariya 등[20]

에의해연구가진행되어졌으며, 오존과수은의반응메커니즘에 대한이론적설명은 Calvert ^등[22]^{에의해연구되어졌다}. ^그들의

연구에의하면오존과원소수은과의반응으로 4-membered ring 형 태나 3-membered-ring transition state 형태의 HgO3가생성이되며,

이종들이 wall 등을만나고체상의 HgO(s)로증착될것이라고예

견하고있다.

식 (4)의원소수은과산소원자와의반응메커니즘에대한연구는 아직진행되지않은상태이다. 그렇지만 Thomsen 등[23]에의해유기 수은과산소원자와의반응에관한반응성은그결과가보고되어있 는상태이며그때의반응속도는 (2.5± 0.2)×10^-11 cm³molecule^-1s^{-1 이}

라고보고되고있다. OH 라디칼과원소수은과의반응성에대한실험

은 somma 등[24]과 Ariya 등[25]에의해비슷한결과를얻은보고가 되고있다. 그렇지만다른활성라디칼과의반응에의해그결과값이

정확하지않을것이라는예측또한제시되고있는상황이다[22].

아직까지원소수은과여러활성종에대한정확한물리화학적메 커니즘규명은이루어지지않은상태이지만원소수은과활성종들과 의반응에의한최종상태는산화수은이며이산화수은은낮은증 기압으로인하여반응기표면과가스유동라인내벽에흡착될것

으로예상된다. Fig. 6^{은장시간사용한} DBD ^{반응기의석영내면을}

주사전자현미경(scanning electron microscopy-energy dispersive

spectroscopy, SEM-EDS)을통해얻은사진과각각의위치에서의구

성원소를보여준다. Fig. 6(a)의 position 1 지점은산화수은의흡착 이이루어지지않은지점으로 Fig. 6(b)^에서수은 peak ^{또한검출되}

지않음을확인할수있다. Fig. 6(a)의 position 2 지점은산화수은

의흡착이이루어진부분으로 Fig. 6(b)에서수은 peak를확인할수

가있다. 생성된산화수은이플라즈마반응기내부에흡착됨으로인 하여반응기의부식이나전류전압특성의변화는발생하지않았다.

이는실제제거되는원소수은의농도는수십 ppb로서생성된산화 수은이관을부식시키거나전류또는전압의특성을변화시키기에 충분치않기때문이다.

3-3. 원소수은의 초기농도에따른산화율의변화

Fig. 7은 DBD 반응기내로주입되는원소수은의초기농도값에

따른산화율의변화를보여준다. 원소수은의초기농도는 72µg/Nm³, 283^µg/Nm^3그리고 655^µg/Nm^{3로변화시키며산화율을확인해보}

았다. 그림에서알수있듯이원소수은의공급농도가 72µg/Nm³에 서 655µg/Nm³로증가할때산화율은 60%에서 30%로감소하는것 을알수있다. 원소수은의농도가많아질수록수은을산화하기위 한에너지는많아지게되고같은에너지일때는산화율이감소하게 되는것이다. 이는기존에많은연구가이루어진 DBD에서의 NO의

제거율과같은경향을보임을알수있다[15].

3-4. 가스의 체류시간이원소수은산화에미치는영향

원소수은의산화에미치는체류시간의영향을주입된전력에따

Fig. 6. The SEM and EDS analysis of quartz surface. (a) SEM image (b) EDS Spectra at position of 1 and 2.

Fig. 7. Effect of elemental mercury concentration on the oxidation effi- ciency as a function of SED.

라 Fig. 8에나타내었다. 초기원소수은의농도는 285 ± 6µg/Nm³

으로유지하였으며, 기체의 유량을 1.2~3.6 slpm으로변화시켜

DBD 반응기에서의체류시간을 0.95초에서 0.32초로조정하였다.

체류시간이증가함에따라원소수은의산화율이주입된전력에따 라증가하는현상을관찰할수있다. 이러한현상은체류시간이 증가함에따라높은에너지가기체흐름에전달되기때문이다. 같 은조건에서얻어지는결과들을에너지밀도에따라산화율과원

소수은의농도에관해도시하면 Fig. 9^와같다. ^{각각의체류시간에}

서 20 J/L일때제거효율이 25 ± 3% 임을알수있다. 비록같은 에너지밀도에서체류시간이짧아질수록산화율의상승효과가나 타나지만체류시간의변화가에너지밀도에따른원소수은의산화

율에는큰영향을주지않는것을알수있다. DBD ^{공정내에서}

에너지밀도가원소수은의제거에가장주요한인자중의하나라는 것을알수있다.

3-5. 산소 농도에따른원소수은의산화경향

이실험에서는초기원소수은의농도를 285µg/Nm³으로유지하 면서질소와산소의비를달리하여산소의농도가원소수은의산화

에미치는영향에대하여살펴보았다. 실험에사용된산소의농도 를전체유량의 0, 12, 54, 100%로변화시켰다. Fig. 10은산소와 질소의농도를달리하면서나타나는 DBD에서의원소수은의산화 율을보여준다. ^산소만 100% ^주입시 88 J/L^{에서산소의농도에따}

라그제거율이 65%까지증가되었다. 이는산소에의해 DBD 반응 기내에서발생되는 O 원자와오존의생성이수은의산화에직접 적인영향을끼치는것을알수있는결과이다. 반면에산소를포함 하지않고질소만으로방전을일으켰을시에는원소수은의제거는

나타나지않는것을확인할수있다. 이또한 DBD 반응에서의원

소수은의산화는질소가아닌산소가주산화반응의반응물질임을 알수있는결과이다.

4. 결 론

이번연구에서는 DBD 공정을통해원소수은의산화가능성을확 인하였으며, ^{원소수은의농도}, ^체류시간, ^{산소농도에따른산화율}

의차이를알아보았다. 얻어진주요결과를요약하면다음과같다. (1) 원소수은의농도에따른산화율은같은에너지밀도에서농 도가낮을수록그효과가상승하는것을알수있다.

(2) ^{가스의체류시간은같은에너지밀도에서원소수은의산화율}

에큰영향을주지않는것을알수있다.

(3) 공기상의 DBD 공정에서원소수은의산화를결정하는것은

산소에의해생성되는산소원자와오존에의한것이라는것을알 수있다.

(4) 결과적으로공기상의 DBD 공정에서원소수은의산화율에주 요한영향을미치는인자는에너지밀도와산소에의해생성되는 산소원자그리고오존이라는것을알수있다.

(5) ^{위의결과로플라즈마공정을통한원소수은의제거는탈황}·

탈질및수은등을동시에처리하는복합오염물질제어기술로서의 가능성이높은것으로판단된다. 이를위해향후, 플라즈마공정을 통한수은제거의효율상승방법모색, 다른배가스조성에서의원 소수은의제거율확인및플라즈마안에서의원소수은제거에관한 정확한메커니즘등의추가연구가요구되어진다.

Fig. 8. Effect of residence time on the oxidation efficiency as a function of input power.

Fig. 9. Effect of residence time on the elemental mercury concentration and oxidation efficiency as a function of SED.

Fig. 10. Effect of oxygen concentration on the elemental mercury oxi- dation efficiency as a function of SED.

감 사

이논문은 2006년도두뇌한국21 사업에의하여지원되었으며포

항산업과학연구원의재정적도움에깊이감사드립니다.

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