Plasma Assisted Combustion

흔히 물질의 네번째 상태로 불리는 플라즈마는 기본적으로 전자나 양이온 및 음이온 등의 하전 입자와 중성 원자 및 분자로 이루어진 기체이다. 중성 기체가 플라즈마로 변화면 집합적으로 전기적 중성을 유지하지만 전기적인 성질이 크게 달라지게 된다.

플라즈마는 보통 전기 방전을 이용해서 발생시키게 되는데 이 과정에서 저항에 의한 열이 발생한다. 그러한 열에 의해 온도가 올라가고 이는 연소 특성을 변화시킬 수 있다. 또한 플라즈마는 중성 기체에는 존재하지 않는 반응성이 높은 화학종을 다수 포함하고 있기 때문에 새로운 반응 경로가 만들거나 연료와 같이 커다란 분자들을 해리할 수 있다.

The schematic of major enhancement pathways of plasma assisted combustion from Ju, Y., & Sun, W. (2015). Progress in Energy and Combustion Science, 48, 21-83

많은 종류의 플라즈마 방전이 내연 기관의 점화와 가스 터빈 연소기의 안정화에 성공적으로 적용된 사례가 있으며 연소기 성능 향상 이외에 SOx 나 NOx 그리고 soot 와 같은 유해 물질 저감에도 플라즈마 방전의 적용되었다.

플라즈마 어시스트 연소 모델에 대한 연구와 OpenFOAM 을 기반으로한 시뮬레이션 코드 개발이 진행중이다..