순환여과양식시스템(RAS)은 사육수를 여과하여 재사용하며 고밀도로 사육하는 양식 방법으로 수질관리 및 소독이 매우 중요하다. 병원체로 인한 질병 발생을 예방하고 수질 개선에 도움을 주기 위하여 최근 코로나 방전 플라즈마 처리수(plasma water, PW)를 이용한 사육수 소독법이 제안되었다. 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 설치한 순환여과시스템(처리구, PW system) 과 설치하지 않은 순환여과시스템(대조구, No PW system)에서 40일 동안 틸라피아를 사육하 면서 수질 변화 및 어체의 성장을 조사하였다. 이를 위해 10일 마다 물을 채수하여 UV 투과율 과 일반 세균 수 변화를 측정하였고 틸라피아의 성장지표, 생존율 및 조직학적인 차이를 분 석하였다. UV 투과율 실험 결과 처리구와 대조구는 실험 시작 시에(0일) 각각 74.1%, 74.8%를 나타냈으며, 40일째에 처리구는 91.8%로 증가한 반면 대조구는 65.2%로 감소하여 수중 유기 물 감소 효과를 확인하였다. 일반 세균 수는 40일에 이르러 처리구(101.69 CFU/ml)에서 대조구 (103.25 CFU/ml) 보다 유의하게 감소하였다(p<0.05). 틸라피아 성장차이 조사 결과 처리구는 대조구에 비해 총 증중량이 유의하게 높았으며(p<0.05), 다른 성장지표도 처리구가 상대적으로 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(p>0.05). 또한 처리구는 100%의 생존율을 보였 으며, 조직학적으로 대조구와 차이가 나타나지 않았다. 따라서 플라즈마 처리수는 순환여과양 식시스템 내 어류의 성장과 건강에 해를 끼치지 않고 수질 개선에도 효과가 있을 것으로 기대 된다. 그러나 현장 적용 시에는 탈기수조의 설치 등 주의사항을 충분히 고려하여야 할 것이다.

Hydrogen sulfide (H2S) emitted from various sources is a major odorous compound, and non-thermal plasma (NP) has emerged as a promising technique to eliminate H2S. This study was conducted to investigate lab-scale and pilot-scale NP reactors using corona discharge for the removal of H2S, and the effects of relative humidity, applied electrical power on reactor performance and ozone generation were determined. A gas stream containing H2S was injected to the lab-scale NP reactor, and the changes in H2S and ozone concentration were monitored. In the pilotscale NP experiment, the inlet concentration and flow rate were modified to determine the effect of relative humidity and applied power on the NP performance. In the lab-scale NP experiments, H2S removal was found to be the 1st-order reaction in the presence of ozone. On the other hand, when plasma reaction and ozone generation were initiated after H2S was introduced, the H2S oxidation followed the 0th-order kinetics. The ratio of indirect oxidation by ozone to the overall H2S removal was evaluated using two different experimental findings, indicating that approximately 70% of the overall H2S elimination was accounted for by the indirect oxidation. The pilotscale NP experiments showed that H2S introduced to the reactor was completely removed at low flow rates, and approximately 90% of H2S was eliminated at the gas flow rate of 15 m3/min. Furthermore, the elimination capacity of the pilot-scale NP was 3.4 g/m3·min for the removal of H2S at various inlet concentrations. Finally, the experimental results obtained from both the lab-scale and the pilot-scale reactor operations indicated that the H2S mass removal was proportional to the applied electrical power, and average H2S masses removed per unit electrical power were calculated to be 358 and 348 mg-H2S/kW in the lab-scale and the pilot-scale reactors, respectively. To optimize energy efficiency and prevent the generation of excessive ozone, an appropriate operating time of the NP reactor must be determined.

코로나방전플라즈마제트(CDPJ) 생성장치를 제작하여 조업특성을 조사하고 비가열살균기술로서의 활용가능성을 탐색하고자 E. coli를 대상으로 살균성능을 조사하였다. CDPJ장치는 전력공급장치, 변압기, 전극, 송풍기, 시료처리부 등 다섯 부분으로 구성하였다. 전압 10.0-20.0 kV의 직류전기를 10.0-45.0 kHz 구형파 펄스형태로 텅스텐리드 전극에 투입함으로써 코로나방전 플라즈마를 생성하고 동시에 전극사이로 강한 공기를 주입함으로써 하부방향으로 토출하는 플라즈마제트를 생성하였다. CDPJ 처리는 플라즈마 토출구 하부에 처리대상 물체를 위치하고 일정시간 처리하는 방식으로 시행하였다. 주파수를 높일수록 다량의 전류가 유입되었고, 비례하여 전력소비량도 증가하였다. 플라즈마 생성을 위한 임계전류는 1.0 A, 임계주파수는 32.5 kHz이었으며, 1.5 A 이상 40.0 kHz 이상에서 안정적인 플라즈마제트가 생성되었다. 플라즈마제트의 길이는 전류에 따라 증가하였고, 2분 이하 처리 시 대상물체의 표면온도 상승은 25oC를 하회하였다. E. coli 살균력은 전류세기에 비례하여 증가하였고, 전류 1.5 A에서 1분간 CDPJ처리에 의해 4.5 log 이상의 살균효과를 보였으며, 살균패턴은 2단계 1차 반응으로 확인되었다.

휘발성 유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)은 지방족(파라핀계와 올레핀계 탄화수소 등)과 방향족 화합물(BTEX 등), 그리고 암모니아, 알코올, 알데히드 케톤, 에테르 등의 질소, 산소원소를 포함한 탄화수소의 총칭으로 대기 중에 배출되어 화학반응에 의해 오존을 생성할 수 있는 화합물을 말한다. 이러한 VOC 분해 메커니즘은 대기 온도, 태양 강도, 대기 혼합, 대기중의 VOC 농도 및 다른 오존 전구물질의 반응을 포함한 다양한 인자들로 인하여 매우 복잡하다. VOC가 대기 중으로 방출되면, 대기 중에서 질소산화물(NOx) 존재 하에서 오존, OH 라디칼 등 과 같은 극성 및 독성이 매우 강한 광화학 옥시던트를 발생시킨다. 본 연구는 VOC 및 NH₃를 동시에 처리하는 Mn촉매하에서 오존 및 코로나 방전에 의한 제거효과를 확인하기 위한 연구로, VOC의 경우 오존농도가 30 ppm 이하의 범위에서는 반응온도가 높을수록 그 제거효율이 다소 증가함을 보이고 있었지만, 그 이상의 농도에서는 온도에 영향을 받지 않았으며, NH₃ 는 반응온도에 상관없이 99% 이상의 균일한 제거성능을 나타내었다. VOC의 유입농도에 따른 오존의 분해 특성은 유입농도가 증가함에 따라 그 제거효율이 급격히 감소함을 보이고 있는데 이는 오존분자와 VOC분자간의 반응비율에 의한 영향으로 추정된다. 암모니아 분해효율은 촉매가 존재하지 않는 경우와 비교하여 그 성능이 일정하게 유지되는데, 이는 오존분자가 암모니아와 반응에서 한 분자당 다수의 암모니아 분자와 반응하는 것으로 추정되는데 오존이 촉매상에서 분해되면서 만들어지는 라디칼이 주변의 산소와 연쇄적으로 반응하여 암모니아와 반응이 가능한 라디칼을 생성하는 것으로 판단된다. 또한 코로나 방전 효과에 대한 실험도 실시되었는데, 촉매가 존재하지 않음에도 불구하고 코로나에 의한 VOC 제거효율은 유입농도가 1,000 ppm의 영역에서도 가능함을 보여주고 있었으며 이는 열분해 처리효과보다도 더 효과적이다. 유입 암모니아 가스농도가 1,000 ppm 이상의 고농도에서도 고로나방전에 의해 효과적으로 제거됨을 확인할 수 있었다.

On the basis of the distribution of particle size measured by laser diffraction spectrometers, this research was carried out to investigate the characteristics of mist removal with the change of operating condition in the plasma reactor of impulse streamer corona. The operating parameters in this experiment were power of impulse streamer corona, gas velocity, impulse generation time, gas temperature, and SOx/NOx concentration. The collection efficiency T(d) was estimated by the distribution of particle size in the collection zone through the advanced model.