KR100527209B1 - Concurrent reducing device of fine particles and hazardous gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공장, 발전소, 소각로 등과 같은 산업시설에서 배출된 물질들과 실내 공간 등에서 부유하여 각각 대기오염 및 실내 공기오염을 일으키는 주원인이 되는 미세입자 및 유해가스의 동시 제어에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기집진 및 여과집진시 필요한 하전장치에서 유전체 배리어 방전을 이용할 때, 또 유해가스를 유전체 배리어 방전에서 발생되는 반응 활성종을 이용해 분해시킬 때, 유전체 전극에 인가하는 전압과 주파수를 패킷형 교류전원을 사용하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the simultaneous control of the fine particles and harmful gases that are suspended in the indoor space and the substances discharged from industrial facilities such as factories, power plants, incinerators, etc., which are the main causes of air pollution and indoor air pollution, respectively. Is a packet-type AC power supply that uses voltage and frequency applied to dielectric electrodes when using dielectric barrier discharges in charging devices required for electrostatic and filter dust collection, and when decomposing harmful gases with reactive active species generated from dielectric barrier discharges. It relates to a device using.

본 발명은 유전체 배리어 방전이 일어나는 장치에 있어서, 일정간격으로 떨어져 배열되어 있는 전극들 사이에 패킷형 교류전원이 인가되어 미세입자가 하전되어 유해가스가 분해되는 방전부와, 상기 하전된 미세입자를 집진하는 집진부와, 상기 방전부에서 부수적으로 생성된 오존을 활성산소와 산소분자로 분해하는 촉매부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dielectric barrier discharge device, comprising: a discharge portion in which packet-type AC power is applied between electrodes arranged at a predetermined interval to charge microparticles to decompose harmful gases, and the charged microparticles. A dust collecting unit for collecting dust and a catalyst unit for decomposing ozone incidentally generated by the discharge unit into active oxygen and oxygen molecules.

Description

미세입자와 유해가스의 동시 저감장치 및 방법 {Concurrent reducing device of fine particles and hazardous gas}Concurrent reducing device of fine particles and hazardous gas

본 발명은 미세입자와 유해가스의 동시저감 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유전체 배리어(barrier) 방전장치에 패킷(packet)형 교류전원을 인가하여 대기오염 및 실내 공기오염을 일으키는 주요 원인이 되는 미세입자와 유해가스를 동시에 감소시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method for simultaneously reducing fine particles and harmful gases, and more particularly, a main cause of air pollution and indoor air pollution by applying a packet-type AC power source to a dielectric barrier discharge device. The present invention relates to an apparatus and a method capable of simultaneously reducing fine particles and harmful gases.

공장, 발전소 및 폐기물 소각장 등에서 대기로 배출되는 입자상 및 가스상 오염물질의 배출규제와 실내공간에서 순화되는 공기에 대한 규제가 점점 강화되고 있다.Increasingly, regulations on the discharge of particulate and gaseous pollutants emitted to the air from factories, power plants, and waste incinerators and the purified air in indoor spaces are being tightened.

입자상 물질의 경우 대기중 또는 실내에서 장시간 부유하기 때문에 시계(視界)를 감소시키고 중금속이나 다른 유해한 기체 성분들과 화학반응을 통해 2차 오염원으로 작용하기도 한다.Particulate matter is suspended for a long time in the air or indoors, reducing the clock and acting as a secondary pollutant through chemical reactions with heavy metals or other harmful gas components.

이러한 입자상 물질이 인체 내로 유입되는 경우 폐에 침투하여 장시간 머무르면서 암이나 돌연변이의 원인이 되기도 한다.When these particulate matter enters the human body, it can penetrate the lungs and stay for a long time, causing cancer or mutations.

최근에는 전세계적으로 사람들의 생명을 위협하는 SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome : 중증급성호흡기증후군)와 같은 미세 생물체(Bio Aerosol)에 대한 제거 기술에 많은 관심이 있다.Recently, there has been a great deal of interest in the removal technology of bio-aerosols such as Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS), which threatens people's lives around the world.

또한 유해가스는 각각의 발생원에 따라서 다양하게 발생하는데, 물질에 따라 인체, 동식물 및 기계에 주는 피해는 헤아릴 수 없이 많다.In addition, harmful gases are generated in various ways depending on each source, the damage to human body, flora and fauna is innumerable depending on the substance.

따라서, 입자상 물질, 특히 1㎛ 이하의 미세입자와 유해가스를 대기로 방출하기 전, 실내의 경우 외기순환 및 유입시 효과적으로 제거하는 장치가 필요하다.Therefore, before releasing particulate matter, especially fine particles of 1 μm or less and noxious gases to the atmosphere, an apparatus for effectively removing air circulation and inflow in the indoor case is required.

이에 따라 공장 및 폐기물 소각장이나 발전소 등에서는 각종 오염된 먼지 및 유해가스를 대기로 배출하기 전에, 전기 집진장치(electrostatic precipitator)나 필터(filter) 등의 입자 포집장치와, 흡수탑, 활성탄 반응조, 촉매 반응조 등의 가스정화 장치를 통과시켜 정화처리를 한 후 대기로 내보내고 있다.As a result, in factories, waste incinerators, and power plants, before collecting various contaminated dusts and harmful gases into the atmosphere, particle collecting devices such as electrostatic precipitators and filters, absorption towers, activated carbon reactors, and catalysts are used. After purifying through a gas purifier such as a reaction tank, it is discharged to the atmosphere.

그리고 실내공기 정화장치도 산업용에 비해 규모는 작지만, 산업용 공기정화 공정과 유사하게 입자상 물질은 전기 집진장치나 필터 등을 사용하고, 유해가스는 활성탄 또는 촉매를 사용해서 정화하여 공기를 순환시킨다.In addition, the indoor air purifier is smaller in size than the industrial one, but similar to the industrial air purification process, particulate matter uses an electric dust collector or a filter, and harmful gases are purified using activated carbon or a catalyst to circulate air.

즉, 입자상 물질에 대해서는 전기 집진장치나 필터가 주로 사용되고, 유해가스에 대해서는 흡수탑, 활성탄 반응조 또는 촉매 반응조가 주로 사용된다.That is, an electrostatic precipitator or a filter is mainly used for particulate matter, and an absorption tower, an activated carbon reaction tank, or a catalytic reaction tank is mainly used for a noxious gas.

상기 전기 집진장치는 주로 화력 발전소에서 배출되는 입자의 집진에 사용되고, 최근에 와서 실내공기 정화장치에의 입자 집진에 주로 사용되는 것으로서, 그 전체 질량의 집진효율은 약 99%에 달하지만, 입자 지름이 0.1∼1㎛인 미세입자의 경우는 약 85%이하로서 상대적으로 미세입자에 대한 집진 효율이 낮다.The electrostatic precipitator is mainly used for the collection of particles discharged from a thermal power plant, and recently used mainly for the particulate collection to the indoor air purifier, the dust collection efficiency of the total mass reaches about 99%, but the particle diameter In the case of the fine particles having 0.1 to 1 탆, the dust collecting efficiency for the fine particles is relatively low, about 85% or less.

또한 필터를 사용하는 경우, 많은 풍량을 처리하기 어렵고, 운전과정에서 압력강하가 크며, 잦은 교체 때문에 유지비용이 많이 필요하다는 문제점이 있었다.In addition, when using a filter, it is difficult to process a large amount of air, a large pressure drop during the operation process, there was a problem that a lot of maintenance costs are required because of frequent replacement.

더구나, 최근 문제시되는 바이러스와 같은 미세 생물체 입자는 필터에 의해 여과는 되지만 유지보수가 제대로 되지 않을 경우 오히려 미세 생물체들의 서식처가 되어 인체 건강을 계속 위협하는 문제가 있다.In addition, micro-organism particles such as viruses, which are in question recently, are filtered by a filter, but if they are not properly maintained, they become habitats for micro-organisms and continue to threaten human health.

흡수탑, 활성탄 반응조 및 촉매 반응조는 각 산업공정에서 발생되는 유해가스 처리에 주로 사용되고 있는 것으로, 유해가스 분해효율이 약 90%이상에 달하지만, 각 장치의 가격이 비싸서 유지비용이 많이 들고, 2차 오염물질 발생 및 폐자원 회수에도 부적절한 문제점이 있다.Absorption towers, activated carbon reactors, and catalytic reactors are mainly used for the treatment of harmful gases generated in each industrial process, and the efficiency of decomposition of harmful gases reaches more than 90%, but the cost of each device is high, and maintenance costs are high. There are also inadequate problems with secondary pollutant generation and waste resource recovery.

나노 입자의 경우 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터를 사용하고 있지만, 잦은 교체에 따라 유지비가 많이 들고, 압력강하가 커서 처리량이 클수록 전력 손실량이 커지는 문제점이 있다.In the case of nanoparticles, HEPA (High Efficiency Particulate Air) filters are used, but the maintenance cost is high due to frequent replacement, and the pressure drop is large, so that the larger the throughput, the greater the power loss.

따라서, 최근에는 각 오염물질에 대해서 좀 더 효율적으로 처리하는 방법이 연구중이고, 그 방법의 하나로서 유전체 배리어 방전장치를 이용하여 오염물질을 처리하는 방식이 모색되고 있다.Therefore, recently, a method of treating each pollutant more efficiently is being studied, and as one of the methods, a method of treating the pollutant using a dielectric barrier discharge device has been sought.

이는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 휘발성유기화합물(VOCs), 악취 등의 처리에 많이 사용되는 유전체 배리어 방전장치를, 전기 집진방식에 의해서 입자상 오염물질을 처리하는 하전장치와, 유해가스를 전기적으로 처리(분해)하는 장치에 도입하여 동시에 저감하는 방식이다.This is a dielectric barrier discharge device commonly used for the treatment of nitrogen oxides (NO x ), sulfur oxides (SO x ), volatile organic compounds (VOCs), odors, and the like. It is a method of introducing into a device that electrically treats (decomposes) harmful gases and simultaneously reduces them.

유전체 배리어(barrier) 방전을 이용하여 입자상 물질을 하전하는 경우, 코로나 방전(corona discharge)을 이용하는 방식보다 방전영역이 커지게 되어 이 영역을 지나는 입자들의 하전이 더욱 효율적이다.When the particulate matter is charged using the dielectric barrier discharge, the discharge region becomes larger than the method using corona discharge, and thus, the charge of the particles passing through the region is more efficient.

유전체 배리어 방전을 이용하여 유해가스를 처리하는 것은 장치의 단순함, 작동의 용이함, 높은 처리효율, 적은 유지비 등에 있어서 장점이 확인된 상태이다.Treatment of noxious gases using dielectric barrier discharges has been found to have advantages in terms of simplicity, ease of operation, high processing efficiency and low maintenance costs.

그러나 실제로 처리되어야 할 오염된 공기에는 입자상 물질 및 유해가스 물질이 동시에 포함되어 있으므로, 오염된 공기 중 입자상 물질은 유전체 배리어 방전장치에서 높은 하전량을 갖고 전기력을 띠게 되어 방전장치 내의 전극으로 부착되는 현상이 일어나고 시간이 지남에 따라 전극에 쌓이는 현상이 발생된다.However, since contaminated air to be treated contains both particulate matter and harmful gas substances at the same time, the contaminated air particulate matter has a high charge amount in the dielectric barrier discharging device and becomes electric and adheres to the electrode in the discharging device. This happens and over time a phenomenon occurs that builds up on the electrode.

이러한 현상은 유전체 배리어 방전장치의 전기적 특성을 열화시켜 입자의 하전율 및 유해가스 제거율의 감소를 가져오고, 심한 경우에 아크(Arc)를 발생시켜 반응기를 파괴시킬 수 있다.This phenomenon deteriorates the electrical characteristics of the dielectric barrier discharge device, resulting in a decrease in the charge rate and harmful gas removal rate of the particles, and in severe cases can generate an arc (arc) can destroy the reactor.

또한 부산물로서 오존(O3)이 발생되고 이 오존이 밖으로 배출되는 경우 인체에 호흡기 질환을 일으키고, 경우에 따라서는 생명에 치명적인 악영향을 준다.In addition, when ozone (O 3 ) is generated as a by-product and the ozone is discharged outside, it causes respiratory diseases in the human body, and in some cases, has a fatal adverse effect on life.

실제로 공기정화를 위해 상용화된 장치 중 전기적 방식을 사용하는 경우 현재까지 오존에 대한 규제가 없어 하전부에서 발생한 오존을 그대로 실내외로 배출하여 많은 문제를 야기하고 있다.In fact, when using the electrical method among the commercialized devices for air purification, there is no regulation on ozone until now to discharge the ozone generated in the charged portion to indoor and outdoor, causing a lot of problems.

한편, 유전체 배리어 방전장치 자체는 높은 방전 강도와 넓은 방전 영역을 갖는 장점이 있지만 높은 전력 소모를 가지는 문제점이 있다.On the other hand, the dielectric barrier discharge device itself has the advantage of having a high discharge intensity and a wide discharge area, but has a problem of high power consumption.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주목적은 유전체 배리어 방전부의 양전극에 패킷 교류전원을 인가하고 그 뒷단부에 하전된 입자를 집진하는 집진부와 오존을 분해하는 촉매부를 두어 미세입자와 가스상 오염물질을 동시에 효율적으로 저감할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and the main object of the present invention is to apply a packet AC power to both electrodes of the dielectric barrier discharge part, and to collect the charged particles at the rear end thereof, and a catalyst part to decompose ozone. To provide a device and method that can effectively reduce the fine particles and gaseous contaminants at the same time.

본 발명의 다른 목적은, 유전체 배리어 방전부의 양전극에 패킷 교류전원을 인가하여 처리목적에 따라 전극 사이의 방전 강도를 제어함으로써 전극에 입자들이 부착되어 발생하는 하전 효율의 감소를 방지하고, 전극내 열 발생을 억제하며, 전극의 수명을 연장하는 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention, by applying a packet AC power to the positive electrode of the dielectric barrier discharge portion to control the discharge intensity between the electrodes in accordance with the processing purpose to prevent the reduction of the charging efficiency caused by the particles attached to the electrode, and The present invention provides an apparatus and method for simultaneously reducing fine particles and harmful gases, which can suppress heat generation and extend the life of an electrode and at the same time reduce power consumption.

본 발명의 또 다른 목적은, 방전부에서 발생하는 오존을 집진부 뒷단의 촉매를 이용하여 활성산소와 산소분자로 분해함으로써 오존의 배출을 방지하고, 활성산소 이용해 유해가스를 재처리함으로써 처리의 안전성을 유지할 수 있는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치 및 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to prevent ozone from being discharged by decomposing ozone generated in the discharge part into active oxygen and oxygen molecules using a catalyst at the rear of the dust collector, and reprocessing the harmful gas using active oxygen to improve the safety of the treatment. The present invention provides an apparatus and method for simultaneously reducing microparticles and harmful gases.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 미세입자와 유해가스를 유전체 배리어 방전으로 동시에 저감시키는 장치에서 있어서;In order to achieve the above object, the present invention is directed to an apparatus for simultaneously reducing fine particles and noxious gases by dielectric barrier discharge;

일정한 간격을 둔 양 유전체 전극에 시간에 따라 제어되는 전압을 인가하는 AC 전원부가 구비되고 인가되는 전압에 의해 유전체 전극 사이의 공간에서 유전체 배리어 방전이 발생되어, 미세입자를 하전하고 유해가스를 분해하는 방전부와, 상기 방전부의 뒷단에 연결되어 인가된 직류전압의 정전기력에 의해 상기 하전된 미세입자를 집진하는 집진부와, 상기 집진부 뒷단에 연결되어 촉매에 의해 방전부에서 생성된 오존을 활성산소와 산소분자로 분해하고, 상기 활성산소로 방전부에서 미분해된 유해가스를 재처리하는 촉매부로 이루어짐을 특징으로 하는 미세입자와 가스상 오염물질의 동시 저감장치를 제공하고자 한다.An AC power supply unit for applying a voltage controlled over time to both dielectric electrodes at regular intervals is provided and a dielectric barrier discharge is generated in the space between the dielectric electrodes by the applied voltage, thereby charging fine particles and decomposing harmful gas. A discharge unit, a dust collecting unit for collecting the charged fine particles by an electrostatic force of an applied DC voltage connected to the rear end of the discharge unit, and ozone generated in the discharge unit by the catalyst connected to the rear end of the dust collecting unit with active oxygen; It is intended to provide an apparatus for simultaneously reducing fine particles and gaseous contaminants, characterized by decomposing oxygen molecules and reprocessing harmful gases undissolved in the discharge section with the active oxygen.

또한 본 발명은, 미세입자와 유해가스를 유전체 배리어 방전으로 동시에 저감시키는 방법에서 있어서; The present invention also provides a method for simultaneously reducing fine particles and harmful gases by dielectric barrier discharge;

전압이 인가된 유전체 전극 사이의 공간에서 발생되는 방전과 전자의 충돌로 양이온과 음이온 및 반응 활성종을 생성시켜, 미세입자를 양이온과 음이온으로 하전하고, 유해가스를 반응 활성종으로 분해하는 제1단계와, 상기 양이온과 음이온으로 하전된 미세입자를 정전기력에 의해 집진하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 부수적으로 생성된 오존을 분해하여 산소분자와 활성산소를 생성하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감방법을 제공하고자 한다.A first process of generating cations, anions, and reactive active species by discharging the electrons and the discharge generated in the space between the dielectric electrodes to which voltage is applied, charging the fine particles to cations and anions, and decomposing noxious gases into reactive active species. And a second step of collecting fine particles charged with cations and anions by electrostatic force, and a third step of decomposing ozone incidentally generated in the first step to generate oxygen molecules and active oxygen. The present invention aims to provide a method for simultaneously reducing fine particles and harmful gases.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질 동시저감 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a contaminant reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 공기가 흐르는 통로인 덕트(40)상에, 일정간격으로 떨어져 배열되는 유전체 전극(14) 사이에 패킷형 교류전원이 인가되어 미세입자를 하전하고 유해가스를 분해하는 방전부(10)와, 상기 하전된 미세입자를 집진하는 집진부(20)와, 상기 방전부(10)에서 부수적으로 생성된 오존(O3)을 활성산소(O)와 산소분자(O2)로 분해하는 촉매부(30)가 구성된다.As shown, a packet-type AC power is applied between the dielectric electrodes 14 arranged to be spaced apart at regular intervals on the duct 40, which is a passage through which air flows, to discharge the fine particles and decompose harmful gas ( 10), the dust collecting unit 20 for collecting the charged fine particles, and the ozone (O 3 ) generated by the secondary part in the discharge unit 10 to decompose into active oxygen (O) and oxygen molecules (O 2 ) The catalyst part 30 is comprised.

상기 유전체 전극(14)으로는 세라믹, 플라스틱, 유리, 운모, 오일 등이 이용된다.As the dielectric electrode 14, ceramic, plastic, glass, mica, oil, or the like is used.

방전부(10)의 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 유전체 전극(14)에 AC 전원부(12)를 이용하여 패킷 교류전원을 인가하면 유전체 전극(14) 사이의 반응부(16)에서 유전체 배리어 방전을 일으킨다.When the packet AC power is applied to the dielectric electrode 14 spaced apart from the discharge unit 10 by using the AC power supply 12, a dielectric barrier discharge is generated in the reaction unit 16 between the dielectric electrodes 14. .

상기 AC 전원부(12)는 AC전원과 함수발생기(Function Generator)로 구성되어 유전체 전극(14)에 인가되는 전압과 주파수를 패킷형 교류전원으로 사용한다.The AC power supply unit 12 is composed of an AC power supply and a function generator, and uses the voltage and frequency applied to the dielectric electrode 14 as a packet AC power supply.

이 유전체 배리어 방전에 의해, 공장, 발전소, 폐기물 소각장, 실내 공간 등에서 발생되는 오염된 공기가 덕트(40) 상의 방전부(10) 내로 유입되면, 유전체 배리어 방전으로 생성된 고농도의 이온과 반응 활성종에 의해 미세입자는 양극성으로 대전(帶電)되고(하전현상), 동시에 가스상 유해물질(유해가스)은 반응성이 낮은 안정한 물질로 변한다(분해반응).When contaminated air generated in a factory, power plant, waste incinerator, indoor space, or the like flows into the discharge portion 10 on the duct 40 by the dielectric barrier discharge, a high concentration of ions and reactive active species generated by the dielectric barrier discharge are generated. As a result, fine particles are positively charged (charged), and at the same time, gaseous harmful substances (harmful gases) are changed into stable substances having low reactivity (decomposition reactions).

집진부(20)는 정전기력에 의해 양극성으로 대전된 미세입자를 포집한다.The dust collector 20 collects fine particles that are positively charged by electrostatic force.

촉매부(30)는 금속, 금속 산화물, 반도체, 반도체 산화물, 활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 세라믹으로 촉매를 사용하여 오존을 활성산소(Oxygen Radical)와 산소분자로 분해하고, 이때 생성된 활성산소에 의해 방전부(10)에서 미처리된 유해가스를 재처리한다.The catalyst unit 30 decomposes ozone into oxygen radicals and oxygen molecules using a catalyst of metal, metal oxide, semiconductor, semiconductor oxide, activated carbon, zeolite, silica gel, and ceramics, and by the active oxygen generated The untreated harmful gas is reprocessed in the discharge unit 10.

도 2는 도 1의 방전부에 인가하는 패킷교류 전압의 예를 나타내는 파형도로서, 시간에 따라 양 유전체 전극에 인가하는 전압과 주파수를 제어하는 개념을 나타낸다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating an example of a packet alternating voltage applied to the discharge unit of FIG. 1, and illustrates a concept of controlling voltage and frequency applied to both dielectric electrodes over time.

도 3은 도 1에 의해 미세입자와 유해가스가 동시에 저감되는 과정을 보인 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a process of simultaneously reducing the fine particles and harmful gases by FIG.

먼저, 도 2와 같은 패킷 교류전원이 양 유전체 전극에 인가되면 유전체 전극 사이의 반응부에서 유전체 배리어 방전을 일으킨다.First, when a packet AC power source as shown in FIG. 2 is applied to both dielectric electrodes, a dielectric barrier discharge is generated in the reaction section between the dielectric electrodes.

이때 도 6에 도시된 각각의 유전체 전극 사이의 공간인 반응부(16)에서 방전이 발생되어, 유전체 전극(14) 사이의 공간에 전자의 충돌에 의해 발생된 양(+)이온과 음(-)이온 및 반응 활성종이 고농도로 혼재하는 스트리머 플라즈마(streamer plasma) 상태가 된다.At this time, discharge is generated in the reaction unit 16, which is a space between the dielectric electrodes shown in FIG. 6, and positive and negative ions generated by collision of electrons in the space between the dielectric electrodes 14 are generated. The ion and the reactive active species are in a streamer plasma state where high concentrations are mixed.

즉, 유전체 전극(14) 사이에서 스트리머 플라즈마가 발생되면, 도 6의 상부 및 하부 유전체 전극 사이의 공간에는 양이온과 음이온 및 반응 활성종이 고농도로 혼재하게 된다.That is, when the streamer plasma is generated between the dielectric electrodes 14, cations, anions, and reactive active species are mixed in a high concentration in the space between the upper and lower dielectric electrodes of FIG. 6.

이러한 상태에서 오염된 공기가 방전부(10)로 유입되면, 오염된 공기중 미세입자는 고농도의 양극성 이온 즉 양이온 및 음이온으로 하전되고, 가스상 유해물질은 방전부 내의 다양한 반응 활성종과 반응하게 된다(S302).When contaminated air flows into the discharge unit 10 in this state, the fine particles in the contaminated air are charged with a high concentration of bipolar ions, i.e., cations and anions, and gaseous harmful substances react with various reactive active species in the discharge unit. (S302).

이때, 종래의 경우에는 미세입자가 고하전량으로 대전되어 방전부 뒷단에 설치된 집진부(20)에 도달하지 못하고 정전기력에 의해 양 유전체 전극(14)으로 부착되는 현상과, 유해물질의 경우에 전자의 충돌로 발생되는 반응 활성종 외에 공기중의 산소분자가 활성산소로 해리되고 해리된 활성산소가 산소분자와 결합하여 오존이 생성하는 현상이 부수적으로 발생하였다.At this time, in the conventional case, the fine particles are charged with a high charge and do not reach the dust collector 20 installed at the rear end of the discharge unit, but are attached to both dielectric electrodes 14 by electrostatic force, and in the case of harmful substances, collision of electrons In addition to the reactive active species generated by the oxygen molecules in the air dissociated into the active oxygen and the dissociation of the active oxygen is combined with the oxygen molecule, the phenomenon of ozone occurred incidentally.

도 2는 이와 같이 방전부에서 부수적으로 발생되는 문제들을 해결하기 위해 인가되는 패킷 교류전원 파형을 나타낸 것으로, 도시한 정현파(sine wave) 외에 사각파(rectangular wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(saw-tooth wave) 등으로도 패킷 교류전원을 인가할 수 있다.FIG. 2 illustrates a packet AC power waveform applied to solve the incidental problems in the discharge unit. In addition to the illustrated sine wave, FIG. 2 illustrates a rectangular wave, a triangular wave, and a sawtooth wave. Packet AC power can also be applied by saw-tooth wave, etc.

상기 패킷 교류전원에 의해 유전체 전극(14)으로의 입자 부착 및 방전부(10)의 열 발생에 따른 전력량 소모를 줄일 수 있다.By the packet AC power supply, power consumption due to particle adhesion to the dielectric electrode 14 and heat generation of the discharge unit 10 may be reduced.

즉, 패킷 교류전원의 인가를 통해 유전체 전극(14)으로의 입자 부착을 제어하여 하전 효율의 감소를 방지하면서 이를 통해 방전부(10)의 수명을 연장시킨다.That is, by controlling the adhesion of particles to the dielectric electrode 14 through the application of a packet alternating current power supply to prevent the reduction of the charging efficiency, thereby extending the life of the discharge unit 10.

또한 패킷 교류전원의 특성을 통해 방전부의 열 발생을 줄여 소비전력의 감소도 달성할 수 있다.In addition, due to the characteristics of the packet AC power source, it is possible to reduce power consumption by reducing heat generation in the discharge part.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방전부의 구성도이고, 도 5는 도 4의 방전부를 이용한 오염물질 동시저감 장치의 구성도로서, 방전부의 좌우 폭의 길이를 줄여 2단 이상으로 배열한 예이다.4 is a block diagram of a discharge unit according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a block diagram of a contaminant simultaneous reduction device using the discharge unit of Figure 4, reducing the length of the left and right width of the discharge unit to two or more stages Here is an example.

이에 따라 양 유전체 전극(14)과 유전체 전극 사이의 공간인 반응부(16)는 2개 이상 복수개 형성된다.As a result, two or more reaction units 16, which are spaces between both the dielectric electrodes 14 and the dielectric electrodes, are formed.

이와 같이 방전부(10)를 다단계로 구성하면 오존의 발생이 줄어들고 미세입자의 제거효율이 증가한다.As such, when the discharge unit 10 is configured in multiple stages, the generation of ozone is reduced and the removal efficiency of the fine particles is increased.

도 3에서 집진부(20)에는 DC 전압이 인가되어 방전부(10)에서 하전된 미세입자가 정전기력에 의해 포집되어 집진된다(S304).In FIG. 3, a DC voltage is applied to the dust collector 20, and the fine particles charged in the discharge unit 10 are collected and collected by an electrostatic force (S304).

촉매부(30)는 촉매에 의해 방전부(10)에서 부수적으로 생성된 오존을 활성산소와 산소분자로 분해하고, 분해과정에서 나오는 활성산소를 이용하여 방전부에서 미처리된 유해가스를 재처리한다(S306).The catalyst unit 30 decomposes ozone incidentally generated in the discharge unit 10 by the catalyst into free radicals and oxygen molecules, and reprocesses the unprocessed noxious gas in the discharge unit by using the free radicals from the decomposition process. (S306).

결국 패킷 교류전원을 유전체 배리어 방전부에 인가하여 미세입자와 유해가스를 동시에 처리하는 공정의 유지 및 성능면에서 최적화를 이룬다.Eventually, packet AC power is applied to the dielectric barrier discharge part to optimize the maintenance and performance of the process of simultaneously processing the fine particles and the noxious gas.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같다. As described above, the present invention is as follows.

첫째, 공장, 발전소 및 폐기물 소각장, 실내공간에서 발생되는 오염된 공기를 정화시키기 위해 유전체 배리어 방전부 내로 통과시키는 경우 패킷 교류전원을 방전부에서 인가함으로써 양전극으로 미세입자 부착을 억제하고, 이를 통해 하전효율의 감소를 막고, 전극과 반응기의 수명을 연장할 수 있다.First, when passing through the dielectric barrier discharge part to purify the polluted air generated in the plant, power plant, waste incinerator, and indoor space, the packet AC power is applied from the discharge part to suppress the attachment of fine particles to the positive electrode, thereby It is possible to prevent a decrease in efficiency and to extend the life of the electrode and the reactor.

둘째, 방전부의 열 발생을 제어하여 장치의 전력 소모를 줄이며, 기존의 유전체 배리어 방전을 통해 제거할 수 있었던 가스상 오염물질 뿐만 아니라 미세입자까지도 동시에 제거하는 장치로 최적화할 수 있다.Second, it is possible to reduce the power consumption of the device by controlling the heat generation of the discharge unit, and to optimize the device to remove not only gaseous contaminants but also fine particles at the same time that can be removed through the existing dielectric barrier discharge.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질 동시 저감장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a contaminant reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 방전부에 인가하는 패킷 교류전원의 예를 나타내는 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating an example of a packet AC power source applied to the discharge unit of FIG. 1.

도 3은 도 1에 의해 미세입자와 가스상 오염물질이 동시에 저감되는 과정을 보인 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of simultaneously reducing fine particles and gaseous contaminants by FIG. 1.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방전부의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a discharge unit according to another embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 방전부를 이용한 오염물질 동시 저감장치의 구성도이다.5 is a block diagram of a contaminant reduction apparatus using the discharge unit of FIG.

도 6은 본 발명에 따른 방전부의 전극 배치를 나타낸 도면이다.6 is a view showing the electrode arrangement of the discharge unit according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 방전부 12 : AC 전원부10: discharge part 12: AC power supply

14 : 유전체 전극 16 : 반응부14 dielectric electrode 16 reaction part

20 : 집진부 22 : DC 전원부20: dust collector 22: DC power supply

30 : 촉매부 40 : 덕트30: catalyst portion 40: duct

Claims (10)

미세입자와 유해가스를 유전체 배리어 방전으로 동시에 저감시키는 장치에서 있어서;In the apparatus for simultaneously reducing the fine particles and harmful gases to the dielectric barrier discharge; 일정한 간격을 둔 양 유전체 전극에 시간에 따라 제어되는 전압을 인가하는 AC 전원부가 구비되고 인가되는 전압에 의해 유전체 전극 사이의 공간에서 유전체 배리어 방전이 발생되어, 미세입자를 하전하고 유해가스를 분해하는 방전부와,An AC power supply unit for applying a voltage controlled over time to both dielectric electrodes at regular intervals is provided and a dielectric barrier discharge is generated in the space between the dielectric electrodes by the applied voltage, thereby charging fine particles and decomposing harmful gas. Discharge part, 상기 방전부의 뒷단에 연결되어 인가된 직류전압의 정전기력에 의해 상기 하전된 미세입자를 집진하는 집진부와,A dust collecting unit connected to a rear end of the discharge unit to collect the charged fine particles by an electrostatic force of an applied DC voltage; 상기 집진부 뒷단에 연결되어 촉매에 의해 방전부에서 생성된 오존(03)을 활성산소(O)와 산소분자(O2)로 분해하고, 상기 활성산소로 방전부에서 미분해된 유해가스를 재처리하는 촉매부로 이루어짐을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.It is connected to the rear end of the dust collector and decomposes ozone (0 3 ) generated in the discharge part by the catalyst into active oxygen (O) and oxygen molecule (O 2 ), and reconstructs the undecomposed harmful gas in the discharge part with the active oxygen. Simultaneous reduction device for fine particles and harmful gas, characterized in that consisting of a catalytic treatment. 청구항 1에 있어서, 상기 유전체 전극에 인가되는 전압과 주파수는 패킷(packet) 교류전원인 것을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.The apparatus of claim 1, wherein the voltage and frequency applied to the dielectric electrode are packet AC power sources. 청구항 2에 있어서, 상기 패킷 교류전원은,The method according to claim 2, wherein the packet AC power source, 정현파, 사각파, 삼각파, 톱니파 등의 변형된 파형을 인가하는 것임을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.Simultaneous wave, such as sine wave, square wave, triangular wave, sawtooth wave, etc., characterized in that for applying a reduced particle and the harmful gas at the same time. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 유전체 전극으로,The method according to claim 1 or 2, wherein the dielectric electrode, 세라믹, 합성수지, 유리, 운모, 오일 중에서 하나 또는 하나 이상을 사용함을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.Simultaneous reduction device for harmful particles and fine particles, characterized in that one or more of ceramic, synthetic resin, glass, mica, oil. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방전부가,The method according to claim 1 or 2, wherein the discharge unit, 폭의 길이는 줄고 양 유전체 전극은 2개 이상 형성되어, 2단 이상으로 배열됨을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.Simultaneous reduction of fine particles and harmful gases, characterized in that the length of the width is reduced and two or more dielectric electrodes are formed and arranged in two or more stages. 청구항 1에 있어서, 상기 촉매로,The method according to claim 1, wherein the catalyst, 금속, 금속 산화물, 반도체, 반도체 산화물, 활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 세라믹 중에서 하나 또는 하나 이상을 사용함을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감장치.A device for simultaneously reducing fine particles and noxious gases, characterized in that one or more of metal, metal oxide, semiconductor, semiconductor oxide, activated carbon, zeolite, silica gel and ceramic are used. 미세입자와 유해가스를 유전체 배리어 방전으로 동시에 저감시키는 방법에서 있어서;In a method of simultaneously reducing fine particles and noxious gases by dielectric barrier discharge; 전압이 인가된 유전체 전극 사이의 공간에서 발생되는 방전과 전자의 충돌로 양이온과 음이온 및 반응 활성종을 생성시켜, 미세입자를 양이온과 음이온으로 하전하고, 유해가스를 반응 활성종으로 분해하는 제1단계와,A first process of generating cations, anions, and reactive active species by discharging the electrons and the discharge generated in the space between the dielectric electrodes to which voltage is applied, charging the fine particles to cations and anions, and decomposing noxious gases into reactive active species. Steps, 상기 양이온과 음이온으로 하전된 미세입자를 정전기력에 의해 집진하는 제2단계와,A second step of collecting the fine particles charged with the cation and the anion by electrostatic force; 상기 제1단계에서 부수적으로 생성된 오존을 분해하여 산소분자와 활성산소를 생성하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감방법.And a third step of generating oxygen molecules and active oxygen by decomposing ozone incidentally generated in the first step. 청구항 7에 있어서, 상기 제3단계에서,The method according to claim 7, wherein in the third step, 생성된 활성산소를 이용해 미처리된 유해가스를 재처리함을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감방법.Simultaneous reduction of harmful particles and fine particles, characterized in that the reprocessing of untreated harmful gases using the generated active oxygen. 청구항 7에 있어서, 상기 제1단계에서,The method according to claim 7, wherein in the first step, 유전체 전극에 시간에 따라 전압인가가 제어되는 패킷 교류전원을 인가하여, 미세입자가 양 유전체 전극에 부착됨을 억제하는 것을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감방법.A method of simultaneously reducing fine particles and harmful gases, comprising applying a packet alternating current power supply of voltage controlled over time to a dielectric electrode to prevent the fine particles from adhering to both dielectric electrodes. 청구항 7 또는 청구항 9에 있어서, 상기 제1단계에서,The method according to claim 7 or 9, wherein in the first step, 유전체 전극을 복수개 구성하고 각 유전체 전극마다 패킷 교류전원을 인가하여 오존 발생을 줄임을 특징으로 하는 미세입자와 유해가스의 동시 저감방법.A method for simultaneously reducing fine particles and noxious gases, comprising a plurality of dielectric electrodes and reducing ozone by applying packet AC power to each dielectric electrode.
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