KR100829500B1

KR100829500B1 - 배기가스 포집장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100829500B1
Application number: KR1020060133996A
Authority: KR
Inventors: 김형모; 김동식; 양수석
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-05-19

Abstract

제트 엔진 등 배기가스의 분출에 의하여 추진력을 생성하는 엔진(이하 분사형 엔진)의 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기가스의 포집이 용이하게 하는 배기가스 포집장치 및 포집 방법이 개시된다. 배기가스는 포집장치에 일정한 압력으로 유입되어 감압되고, 포집장치 내부의 냉각장치에서 냉각 및 건조되어 포집장치에 장착된 포집백(gas sampling bag)에 무리를 주지 않고 포집된다. 따라서, 배기가스의 압력과 온도를 낮춤으로써 포집장치에 담을 수 있도록 하고, 그리하여 배기가스를 실시간으로 정확하게 분석할 수 있는 기회를 부여하게 된다.

배기가스, 포집장치, 포집백

Description

배기가스 포집장치 및 그 방법{COMBUSTION GAS SAMPLER AND METHOD FOR THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 냉각유닛을 구비한 포집장치를 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝유닛을 더 구비하는 포집장치를 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 배기가스 포집방법에 대한 제 1실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 배기가스 포집방법에 대한 제 2실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다.

도 5은 본 발명에 따른 배기가스 포집방법에 대한 제 2실시예에 따른 배기 가스 포집 단계를 도시한 작동도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200：운반유닛 300： 냉각유닛

310：냉각운반라인 320： 수분리챔버

340：냉각매질수조 400： 포집유닛

410：포집백 420： 케이스

500： 클리닝유닛 530：3방밸브

600： 포집백 클리닝 파트 620：진공펌프

본 발명은 배기가스 포집장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 분사형 엔진 등의 배기가스의 분석을 위하여, 상기 배기가스를 용이하게 포집할 수 있는 배기가스 포집장치 및 그 방법에 관한 것이다.

해외 기술 선진국들은 우주항공기술의 필요성 및 산업적 고부가가치 특징을 파악하여 이미 수십 년 이상 분사형 엔진을 연구, 개발하여 오고 있다. 이에 램제트, 스크램 제트엔진 등 수많은 차세대 분사형 엔진을 개발하였고, 그것의 성능을 향상시키며, 그 장치에 대한 정확한 기술적 분석을 위해 많은 실험을 행하고 있다.

이러한 분사형 엔진 연소기의 성능을 향상시키고, 새로운 엔진을 개발하기 위하여, 상기 분사형 엔진의 성능시험과 분석은 필요 불가결하다. 이러한 연소기의 연소성능 분석 가운데, 가장 정확한 방법은 연소기로부터 생성된 미연 가스의 농도를 분석하는 것이다.

종래의 배기가스 분석은 실시간 가스분석기를 사용하는 방법과 포집백에 배기가스를 배기상태 그대로 포집하는 방법을 사용하였다.

그러나, 일반적으로 분사형 엔진(가스터빈, 램제트, 스크램 제트 등)의 연소기의 성능시험은, 지상 시험 시에 발생하는 소음, 충격파, 및 안전성 등의 문제로 인하여 수초에서 수십 초의 시험 시간을 제한받기 때문에, 상기 분사형 엔진의 연소기의 정확한 성능을 분석하기에 기존의 방법은 몇 가지 문제점을 가지고 있다.

첫 번째로, 실시간 가스분석기를 사용할 경우 최소 수십 초의 배기가스 포집 기간이 필요하기 때문에 상기의 시험과 같이, 수초의 시간적 제한을 받는 상황에서 안정적이며 정확한 가스 분석은 가능하지 못하다는 문제점을 지닌다.

두번째로, 포집백에 배기가스를 배기상태 그대로 포집하는 방법의 경우, 분사형 엔진 연소기의 배기가스는 고온, 고압인 상태로 포집백에 포집되게 되므로, 상기 포집백이 버티지 못하고 손상되게 되는 문제점을 지닌다.

마지막으로, 상기 배기가스에서 수증기를 제거하지 못하면, 포집장치로 이송되는 중에 응축수를 유발하여 기존의 배출시의 가스농도를 유지하지 못하게 되고, 따라서, 실제 배출 가스의 가스 농도가 측정된 가스농도와 상이하게 나타나기 때문에, 정확한 가스 분석을 방해하는 문제점이 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적에 따르면, 분사형 엔진의 연소기에서 배출되는 배기가스를 검출하여, 수초의 연소기 성능 시험이라 할지라도 해당 기간 동안 안정된 포집을 시행하고, 분석은 포집된 포집백을 가스 분석기에 재주입시키는 과정을 가짐으로서 정확한 배기가스 분석이 가능하도록 구성한 배기가스 포집장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 분사형 엔진의 연소기에서 배출되는 배기가스를 포집하는 단계에서 고온, 고압의 배출가스를 포집된 배기가스를 저장하는 포집장치에 수용할 수 있을 만큼의 저온 저압으로 변환하여 분사형 엔진의 연소기에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 포집할 수 있도록 구성한 배기가스 포집장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 포집장치를 경유하는 배기가스에 포함된 수증기를 제거함으로써, 배출시의 배기가스가 원래의 농도를 유지하도록 하여, 정확한 배기가스 분석을 가능하도록 구성된 배기가스 포집장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 배기가스의 포집장치는 분사형 엔진의 배기가스를 검출하여 운반하는 운반유닛, 운반유닛에 연결되어 배기가스를 냉각시키는 냉각유닛, 냉각유닛에 연결되어 검출된 배기가스를 포집하는 포집유닛을 포함한다.

상기 운반유닛은 제 1연결라인, 제 2연결라인을 구비하여 배기가스를 채집하여 운반할 수 있다. 상기 제 1연결라인은 배기가스를 채집하여 상기 냉각유닛으로 안내할 수 있고, 상기 제 2연결라인은 상기 배기가스를 상기 냉각유닛에서 상기 포집유닛으로 안내할 수 있다.

상기 제 1연결라인은 유량조절 밸브와 제 1밸브를 포함한다. 상기 유량 조절 밸브는 상기 배기가스가 상기 운반유닛 내로 유입되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다. 상기 제 1밸브는 상기 유입된 배기가스의 흐름을 단속할 수 있다. 상기 제 2연결라인은 제 2밸브를 포함한다. 상기 제 2밸브는 상기 포집유닛으로 유입되 는 배기가스의 흐름을 단속할 수 있다.

상기 냉각유닛은 냉각매질이 수용된 용기와 냉각운반라인, 및 수분리챔버를 포함한다. 상기 냉각매질은 물일 수 있다. 상기 냉각운반라인은 상기 냉각매질이 수용된 용기를 경유한다. 상기 수분리챔버는 자동배출장치를 포함한다. 상기 자동배출장치는 상기 수분리챔버에 의해 생성된 수증기를 자동으로 외부로 배출할 수 있다.

상기 포집유닛은 포집백과 상기 포집백을 수용할 수 있는 케이스를 포함한다 상기 케이스는 포집백의 최대 팽창 체적보다 작아서 상기 포집백이 견딜 수 있는 이상의 압력을 받더라도 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.

상기 배기가스 포집장치에는 상기 운반유닛에 연결되어 상기 배기가스의포집장치 내에 잔존된 배기가스를 제거하는 클리닝유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 클리닝 유닛은 퍼지밸브와 가스 챔버 및 3방밸브를 포함한다. 상기 가스 챔버안에는 클리닝가스를 저장할 수 있고, 상기 클리닝가스는 질소일 수 있다. 상기 퍼지밸브는 상기 가스 챔버안에 저장된 클리닝가스의 흐름을 단속하여 상기 냉각유닛으로 안내할 수 있다. 상기 3방밸브는 상기 클리닝가스를 외부로 분출할 수 있다.

상기의 배기가스 포집장치에는 상기 운반유닛에 연결되어 상기 포집유닛내에 잔존하는 배기가스를 제거하여 클리닝하는 포집백 클리닝 파트을 더 포함할 수 있다. 상기 포집백 클리닝 파트는 배기관, 단속밸브, 및 진공펌프를 포함한다. 상기 배기관은 상기 포집백의 잔존가스를 상기 포집백 클리닝 파트로 안내할 수 있다. 상기 단속밸브는 상기 잔존가스의 흐름을 단속할 수 있다. 상기 진공펌프는 상기 잔존가스를 외부로 배출할 수 있는 구동력을 가질 수 있다.

분사형 엔진 연소기의 배기가스를 포집하는 배기가스의 포집방법은 상기 배기가스를 채집하여 운반하는 운반단계, 상기 배기가스를 냉각시키는 냉각단계, 및 상기 냉각된 배기가스를 포집하는 포집단계를 포함한다.

상기 배기가스의 포집방법은 운반단계 전에 상기 배기가스를 포집하여 정확하게 분석하기 위하여 상기 포집장치를 클리닝 하는 클리닝 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 운반단계는 제 1운반단계와 제 2운반단계를 포함한다. 상기 제1운반단계는 상기 배기가스를 일정한 유량으로 상기 냉각단계로 유입될 수 있도록 단속할 수 있다. 상기 제 2운반단계는 상기 냉각단계를 거쳐 냉각된 배기가스를 상기 포집단계로 안내할 수 있다.

상기 냉각단계는 제 1차 냉각단계와 제 2차 냉각단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1차 냉각단계는 상기 유입된 배기가스를 냉각매질을 경유시켜 냉각할 수 있고, 상기 제 2차 냉각단계는 상기 제 1차 냉각단계를 거쳐 냉각된 배기가스를 수분리 챔버를 경유시켜 0℃이상 100℃이하로 냉각시켜 상기 배기가스에 포함된 수증기를 제거할 수 있다. 상기 제 2차 냉각 단계는 상기 수증기를 외부로 배출하는 자동으로 배출 하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 클리닝 단계는 운반 유닛 클리닝 단계와 포집백 클리닝 단계를 포함할 수 있다. 상기 운반 유닛 클리닝 단계는 상기 운반유닛내에 남아있는 이물질과 내부가스를 외부로 배출할 수 있고, 상기 포집백 클리닝 단계는 상기 포집백 내에 잔 존된 내부가스를 외부로 배출하여 상기 배기가스 포집장치를 클리닝 할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각유닛을 구비한 배기가스 포집장치(10)를 도시한 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 배기가스 포집장치(10)는 운반유닛(200)과 냉각유닛(300), 및 포집유닛(400)을 포함한다.

상기 운반유닛(200)은 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출되는 배기가스를 운반한다. 상기 운반유닛(200)은 제 1연결라인(210)과 제 2연결라인(220)을 포함한다. 상기 제 1연결라인(210)은 분사형 엔진 연소기(100)와 냉각유닛(300)을 연결하고, 상기 제 2연결라인(220)는 상기 냉각유닛(300)과 포집유닛(400)을 연결한다.

상기 제 1연결라인(210)은 유량 조절 밸브(211)와 제 1밸브(212)를 포함한다. 상기 유량 조절 밸브(211)는 상기 제 1연결라인(210)상에 장착되어, 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 방출되는 배기가스를 채집하여 상기 배기가스 포집장치(10)에 일정한 유량으로 수초 내에 유입되도록 해당 압력에 맞는 유량을 선정하여 상기 배기가스의 흐름을 조절한다. 상기 제 1밸브(212)는 상기 제 1연결라인(210)상에 상기 유량 조절 밸브(211) 다음에 장착되어, 상기 유량 조절 밸브(211)를 통해 유입된 배기가스의 흐름을 단속하여 상기 냉각유닛(300)으로 흐르 도록 한다. 본 실시예에서는 유로상에서 유량 조절 밸브(211) 이후에 제1 밸브(212)가 장착되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 장착 순서가 바뀌어도 무방하다.

상기 제 2연결라인(220)은 제 2밸브(221)를 포함한다. 상기 제2밸브(221)는 제 2연결라인(220)상에 장착되어 있으며, 상기 포집유닛(400)으로 유입되는 배기가스의 흐름을 단속한다.

냉각유닛(300)은 냉각매질수조(340)와 냉각운반라인(310)와 수분리챔버(320)를 포함한다.

상기 냉각매질수조(340)는 냉각매질(330)을 포함한다. 상기 냉각매질(330)은 물인 것을 특징으로 한다. 상기 냉각운반라인(310)는 상기 냉각매질수조(340)의 내부를 상기 배기가스를 효율적으로 냉각하기 위하여 코일의 형태로 경유하는 것을 특징으로 한다.

상기 수분리챔버(320)는 상기 냉각매질수조(340)내에 위치하며, 상기 냉각매질수조를 통과하면서 1차로 냉각된 상기 배기가스를 0℃이상 100℃이하로 냉각시켜 상기 배기가스에 포함된 수증기를 제거한다. 상기 수분리챔버(320)는 자동배출장치(350)를 더 포함한다. 상기 자동배출장치(350)는 상기 수분리챔버(320)에서 제거된 수증기를 외부로 배출할 수 있으며, 일반적인 펌프가 사용될 수 있다.

상기 배기가스는 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출될 때, 약 2,000℃ 이상의 고온으로, 상기 배기 가스가 그 상태 그대로 포집백(410)에 포집되면, 포집백(410)은 그 온도를 견디지 못하고 손상된다. 하지만, 배기가스는 냉각 유닛(300) 을 거치면서 냉각되게 되므로, 포집백(410)이 견딜 수 있는 100℃이하로 냉각된다.

상기 포집유닛(400)은 포집백(410)과 케이스(420)를 포함한다. 상기 포집백(410)은 가스 크로마토그래피(gas chromatography)용 포집백을 사용한다. 본 실시예에서는 포집백(410)의 예로 가스 크로마토그래피용 포집백 등을 예시로 들고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 포집백(410)은 상기 케이스(420) 내부에 수용된다. 상기 케이스(420)는 상기 포집백(420)의 최대 팽창 용적보다 작게 제작된다.

상기 케이스(420)는 그 내부에 장착되는 포집백(410)의 최대 팽창 용적보다 체적이 작게 제작되게 되는데, 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출되는 배기가스의 압력이 과도하게 작용되더라도 포집백(410)이 손상되지 않도록 유도한다.

상기 운반유닛(200)의 상기 제 1연결라인(210)은 상기 분사형 엔진 배기가스를 채집하고, 상기 유량 조절 밸브(211)를 통해 적절한 흐름으로 조절하여, 상기 제 1밸브(212)를 통해 상기 배기가스를 단속해, 상기 냉각 유닛(300)으로 안내한다.

상기 배기가스는 상기 냉각유닛(330)에서 냉각 및 건조되어 상기 제 2연결라인(220)으로 안내된다. 냉각 및 건조된 상기 배기가스는 이후 상기 제 2연결라인(220)상에 장착된 상기 제 2밸브(221)를 통해 상기 포집유닛(400)으로 안내된다. 그 후 상기 배기가스는 상기 케이스(420)내에 수용된 포집백(410)에 포집된다.

이하, 본 발명의 적용 방법을 설명하면 다음과 같다. 도2는 본 발명의 배기가스 포집방법(30)에 대한 제1 실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다. .

이에 도시한 바와 같이, 우선 배기가스를 채집하여 운반한다(S11). 상기 분사형 엔진 연소기(100)가 포집에 적합한 상태에 이르면 상기 배기가스를 채집하여 운반하되, 수초 내에 배기가스 포집장치(10)내에 상기 배기가스가 유입될 수 있도록 배기가스의 유량을 조절한다.

다음, 유입된 상기 배기가스를 냉각한다(S12). 먼저 상기 배기가스를 상기 냉각운반라인(310)을 거쳐 제 1차 냉각단계(S121)를 통해 냉각한다. 상기 냉각매질수조(340)을 냉각운반라인(310) 다음 상기 냉각된 배기가스를 상기 수분리챔버(320)을 통해 제 2차 냉각한다(S122).

만약 상기 수분리챔버(320)에서 분리된 수증기가 기준치 이상이면 상기 자동배출장치(350)를 통해 외부로 배출하여 원활한 포집이 이루어 질 수 있도록 한다.

다음, 상기 냉각된 배기가스를 상기 포집유닛(400)으로 운반한다(S13).

다음, 상기 운반된 배기가스를 상기 포집유닛(400)에 포집한다(S14) 상기 케이스(420)는 상기 포집백(410)이 상기 배기가스의 압력에 의해 상기 포집백(410)이 최대 팽창한 체적보다 작게 제작하여, 포집되는 배기가스의 압력에 관계없이 상기 포집백(410)이 손상되지 않도록 한다.

이와 같은 배기가스의 포집방법(30)은 안전하게 배기가스를 포집할 수 있을 뿐만 아니라, 분사형 엔진 분사기(100)의 시험이 수초간의 제한을 가지더라도, 안정적으로 배기가스를 포집하여 가스 분석기(미도시)에서 정확한 분석이 가능하다.

제2 실시예

제 2 실시예로서 도 2는 클리닝유닛(500)을 더 포함하는 배기가스 포집장치(20)의 개략도이다. 상기 배기가스 포집장치(20)는 분사형 엔진 연소기(100)와 상기 분사형 엔진 연소기(100)로부터 배출된 배기가스를 채집하여 운반하는 운반 유닛(200)과 상기 배기가스를 냉각시키는 냉각유닛(300)과 상기 냉각된 배기가스를 포집하는 포집유닛(400)과 상기 운반유닛에 연결된 클리닝유닛(500)을 포함하는 배기가스 포집장치이다.

이하에서는 설명을 명확하게 하기 위해 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 클리닝유닛(500)은 제 1연결라인(210)에 연결되어 장착되며, 퍼지통(510), 퍼지밸브(520) 및 3방 밸브(3 way valve, 530)를 구비한다. 상기 퍼지통(510)은 클리닝 가스를 그 내부에 저장한다. 상기 퍼지밸브(520)는 상기 퍼지통(510)에서 유입되는 클리닝가스의 흐름을 단속한다. 상기 퍼지통(510) 내부에 저장된 클리닝 가스는 질소인 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서는 클리닝 가스의 예로 질소 등을 예시로 들고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 3 방 밸브(530)는 상기 제 2연결라인(220)상에 장착된 상기 제 2밸브와 대체하여 상기 제 2연결라인(220)상에 장착된다. 상기 분사형 엔진 연소기(100)의 배기가스를 포집하기 전에 상기 운반유닛(200)에 잔존된 잔여 가스를 클리닝하기 위해 클리닝가스는 상기 운반유닛(200)과 상기 냉각유닛(300)을 경유하는 냉각운반라인(310)과 수분리챔버(320)를 경유하여 상기 제 2연결 라인상에 장착된 3방 밸브(530)를 통해 외부로 배출되는 구성이나, 퍼지통(530)과 연결되어 순환(ventilation)되도록 구성되는 것도 가능하다.

또한 상기 3방 밸브(530)는 상기 분사용 엔진 연소기(100)의 배기가스가 상기 배기가스의 포집장치(20) 내부로 유입되어 안정될 때 까지는 상기 배기가스를 외부로 배출시킨다.

상기 클리닝 유닛(500)은 포집백 클리닝 파트(600)를 더 포함한다. 상기 포집백 클리닝 파트(600)는 상기 제 2연결라인(220)에 연결되어 장착되며, 진공펌프(620)와 배기 밸브(610)와 배기관(630)을 구비한다. 상기 배기관은(630)은 상기 케이스(420) 내에 수용된 포집백(410)에 남아있던 잔존가스를 상기 진공펌프(620)를 통해 외부로 안내한다. 상기 배기 밸브(610)는 상기 잔존가스를 상기 진공펌프(620)로 안내하는 흐름을 단속한다. 상기 진공펌프(620)는 상기 포집백(410)에 남아있는 잔존가스를 외부로 배출하는 구동력을 가진다.

상기 배기관(630)은 상기 제 2연결라인(220)과 상기 배기 밸브(620)을 연결한다. 상기 배기 밸브(610)는 상기 배기관(630)상에 장착된다. 상기 포집백 클리닝 파트(600)는 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출되는 배기가스를 포집하기 전에 상기 포집백(410) 내부의 잔존 가스를 제거한다.

도 3에서 도시한 배기가스 포집장치(20)에서 상기 클리닝유닛(500)과 상기 포집백 클리닝 파트(600)는 상기 분사형 엔진 연소기(100)의 배기가스를 포집하기 전에 배기가스의 정확한 분석을 위해, 상기 포집백 클리닝 파트(600)는 포집유닛(400)의 내부가스를 완전히 제거하고, 상기 클리닝유닛(500)은 운반유닛(200)과 냉각유닛(300)에 잔존된 이물질과 잔존가스를 클리닝가스를 통해 제거한다.

이하, 본 발명의 적용 방법을 설명하면 다음과 같다. 도4는 본 발명의 배기가스 포집방법(40)에 대한 제2 실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 우선 상기 배기가스 포집장치의 내부를 클리닝 한다(S21). 먼저, 상기 운반유닛(200)과 상기 냉각유닛(300)내에 잔존하는 이물질과 내부가스를 클리닝한다(S211). 상기 이물질과 내부가스를 클리닝시켜 상기 3방 밸브(530)을 통해 외부로 배출한다.

다음, 상기 포집유닛(400)내에 잔존하는 내부가스를 클리닝한다(S212). 상기 케이스(420)내에 수용된 상기 포집백(410) 내부의 잔존가스를 상기 진공펌프(620)의 구동력을 이용하여 외부로 배출한다.

다음, 배기가스를 채집하여 운반한다(S11).

다음, 유입된 상기 배기가스를 냉각한다(S12)

다음, 냉각된 상기 배기가스가 안정되기 전에는 외부로 배출한다(S222). 상기 배기가스를 포집하기에 안정될 때까지는 상기 3방 밸브(530)을 통해 외부로 배출한다.

다음, 냉각된 상기 배기가스가 안정되면, 상기 포집유닛(400)으로 운반한다(S222).

다음, 상기 운반된 배기가스를 상기 포집유닛(400)에 포집한다(S14).

이와 같은 포집방법(40)은 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출된 배기가스를 이물질이나 농도의 변화없이 포집할 수 있으므로, 가스 분석기(도시하지 않 음)에서 정확한 배기가스 분석을 기대할 수 있다.

도 5는 배기가스 포집방법(50)에 제 2실시예에 따른 작동도를 도시한 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 배기가스 포집방법(50)은 상기 포집장치(20)의 내부를 클리닝하는 클리닝단계(Ⅰ)와 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 방출되는 배기가스를 채집하여 운반하는 운반단계(Ⅱ)와 상기 배기가스를 냉각시키는 냉각단계(Ⅲ)와 상기 냉각된 배기가스를 포집하는 포집단계(Ⅳ)를 포함한다.

상기 배기가스 클리닝단계(Ⅰ)는 운반유닛 클리닝단계(Ⅰ-1)와 포집유닛 클리닝 단계(Ⅰ-2)를 포함한다.

상기 운반유닛 클리닝단계(Ⅰ-1)는 상기 퍼지통(510)에 저장되어 있는 클리닝가스가 상기 클리닝가스를 단속하는 퍼지밸브(520)을 통과하여, 상기 냉각유닛(300) 내부를 경유할 때, 상기 냉각운반라인(310)과 상기 수분리챔버(320) 내 잔존하는 이물질과 내부가스를 상기 3방 밸브(530)를 통해 외부로 분출시킨다. 상기 운반유닛 클리닝단계(Ⅰ-1)는 상기 운반라인(200)과 냉각유닛(300)의 내부에 존재하는 이물질이나 잔존가스를 제거함으로써 상기 포집유닛(400)에 포집되는 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출된 배기가스의 농도와 구성을 정확히 하기 위해 구성된 단계이다.

상기 포집유닛 클리닝 단계(Ⅰ-2)는 상기 포집백 클리닝 파트(600)에 구비된 상기 진공펌프(620)는 포집유닛(400)의 내부에 장착된 포집백(410)의 내부에 잔존하는 내부가스를 완전히 소거하도록 상기 내부가스를 외부로 분출시킨다. 상기 포 집백(410)은 상기 분사형 엔진 연소기(100)의 배기가스만을 순수하게 포집하기 위하여 상기의 포집유닛 클리닝 단계(Ⅰ-2)를 거친다.

상기 배기가스 포집방법(50)에 있어서 상기 운반유닛 클리닝 단계 (Ⅰ-1)와 상기 포집유닛 클리닝 단계 (Ⅰ-2)는 우선순위 관계없이 진행되거나, 혹은 동시에 진행될 수 있다.

상기 운반단계(Ⅱ)는 제 1운반 단계(Ⅱ-1)와 제 2운반 단계(Ⅱ-2)를 포함한다.

상기 제 1운반단계(Ⅱ-1)는 상기 분사형 엔진 연소기(100)의 배기가스를 상기 제1연결유닛(210)을 경유하여 상기 냉각유닛(300)으로 안내하는 단계이다. 상기 분사형 엔진 연소기(100)의 압력이 안정되어 측정시점에 도달하면, 상기 유량 조절밸브(211)를 통하여 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출되는 배기가스의 유량을 일정하게 조절하고, 상기 유량이 일정해진 상기 배기가스를 제 1밸브(212)로 단속하여 상기 제 1연결라인을 경유하여 상기 냉각유닛(300)으로 안내한다.

상기 제 2운반단계(Ⅱ-2)는 상기 냉각단계(Ⅲ)를 경유한 배기가스를 상기 제 2연결라인(220)과 상기 제 2연결라인(220) 상에 구비된 상기 3방 밸브(220)의 상기 배기가스 단속을 통해 상기 포집유닛(400)의 내부에 장착된 상기 포집백(410)에 포집하는 단계이다.

상기 제 2운반단계(Ⅱ-2)에서 상기 배기가스의 측정라인이 안정되기 전에는 상기 3방 밸브(530)의 단속을 통해 상기 유입된 배기가스를 외부로 분출시킨다. 이후 상기 배기가스의 측정라인이 안정되면, 상기 3방밸브(530)의 단속을 통해 상기 포집유닛(400)의 내부에 장착된 상기 포집백(410)으로 상기 유입된 배기가스를 안내하는 단계이다

상기 냉각단계(Ⅲ)는 제 1차 냉각단계(Ⅲ-1)와 제 2차 냉각단계(Ⅲ-2)를 포함한다.

상기 제 1차 냉각단계(Ⅲ-1)는 상기 제 1운반단계(Ⅱ-1)를 통해 상기 냉각유닛(300)으로 안내된 상기 배기가스를 코일형으로 형성된 상기 냉각운반라인(310)으로 경유하도록 함으로써 효율적으로 상기 배기가스를 냉각하는 단계이다.

상기 2차 냉각단계(Ⅲ-2)는 상기 배기가스 1차 냉각단계(Ⅲ-1)를 통해 1차 냉각된 상기 배기가스를 상기 수분리챔버(320)를 경유하도록 함으로써, 2차로 냉각시키고, 더불어 상기 배기가스에 포함된 수증기를 제거하여 건조시킨다. 상기 배기가스가 수분리챔버(320)를 경유하면서 제거된 수증기는 상기 자동배출장치(350)을 통해 외부로 분출되면서, 상기 수분리챔버(320)가 일정한 성능을 유지할 수 있도록 해준다.

상기 포집단계(Ⅳ)는 상기 냉각단계(Ⅲ)를 거쳐 냉각 및 건조되고, 상기 운반단계(Ⅱ)를 거쳐 운반된 배기가스를 포집하는 단계이다.

이와 같은 포집장치(20)은 상기 분사형 엔진 연소기(100)에서 분출된 배기가스를 안정적이고, 정확하며, 안전하게 포집할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 분사형 엔진 연소기의 성능 시험이 수초간의 시간적 제약을 받는 상황에도 불구하고, 포집백을 손상시키지 않는 범 위 내에서 안정적인 배기가스의 포집이 가능하므로, 정확한 배기가스의 분석이 가능한 효과가 있다.

또한, 분사형 엔진의 연소기에서 배출되는 배기가스를 포집하는 단계에서 고온, 고압의 배출가스를 포집된 배기가스를 저장하는 포집유닛에 수용할 수 있을 만큼의 저온으로 변환하여 분사형 엔진의 연소기에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 포집하게 하는 효과가 있다.

또한, 배기가스의 수증기를 제거함으로써 원래의 배기가스 농도를 유지하여 정확한 배기가스 분석을 할 수 있게 하는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

분사형 엔진 연소기의 배기가스를 포집하는 포집장치에 있어서,

상기 배기가스를 채집하여 운반하는 운반유닛;

상기 배기가스를 냉각시키는 냉각유닛; 및

상기 냉각된 배기가스를 포집하는 포집유닛;

를 포함하는 배기가스의 포집장치.
제 1항에 있어서,

상기 운반유닛에 연결되어 상기 배기가스 포집장치내에 잔존된 배기가스를 제거하는 클리닝(cleaning)유닛을 더 포함하는 배기가스의 포집장치.
제 1항에 있어서,

상기 운반유닛은

배기가스를 채집하여 상기 냉각유닛으로 안내하는 제1 연결라인;

상기 냉각유닛에서 상기 포집유닛으로 안내하는 제2 연결라인;

상기 제1 연결라인에 장착된 유량조절 밸브;

상기 제1 연결라인상에 장착되어 배기가스의 흐름을 단속하는 제1 밸브; 및

상기 제2 연결라인상에 장착되어 상기 포집유닛으로 유입되는 배기가스의 흐름을 단속하는 제2 밸브;

를 포함하는 배기가스의 포집장치.
제 1항에 있어서,

상기 냉각유닛은

냉각 매질이 수용된 용기;

상기 냉각 매질이 수용된 용기를 경유하여 배기가스를 안내하는 냉각운반라인, 및;

수분리챔버를 포함하는 배기가스의 포집장치.
제 4항에 있어서,

상기 냉각 매질은 물인 것을 특징으로 하는 배기가스의 포집장치.
제 4항에 있어서

상기 수분리 챔버는 자동 배출 장치를 더 포함하는 배기가스의 포집장치
제1항에 있어서,

상기 포집유닛은

상기 배기가스를 포집하는 포집백; 및

상기 포집백을 내부에 수용하되, 상기 포집백의 최대 팽창 체적보다 작아 상기 포집백이 최대 팽창 체적으로 팽창되기 전에 그 부풀림을 지지하여 상기 포집백 의 손상을 방지하는 케이스;

를 포함하는 배기가스의 포집장치.
제 2항에 있어서,

상기 클리닝유닛은 클리닝 가스를 보관하는 가스 챔버를 포함하며, 상기 클리닝 가스는 상기 운반유닛 안을 경유하면서 상기 잔존 배기가스를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 배기가스의 포집장치.
제 8항에 있어서,

상기 클리닝 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 배기가스의 포집장치.
제2항에 있어서,

상기 클리닝 유닛은 상기 운반유닛에 연결되어, 상기 포집유닛의 잔존가스를 소거하여 클리닝하는 포집백 클리닝 파트를 더 포함하는 배기가스의 포집장치.
제10항에 있어서,

상기 포집백 클리닝 파트는

상기 포집백의 잔존가스를 상기 포집백 클리닝 파트로 안내하는 배기관;

상기 배기관의 잔존가스의 흐름을 단속하는 단속밸브; 및

상기 잔존가스를 외부로 배출할 수 있게 구동력을 전달하는 진공펌프;

를 포함하는 배기가스의 포집장치
분사형 엔진 연소기의 배기가스를 포집하는 포집방법에 있어서,

상기 배기가스를 채집하여 운반하는 운반단계;

상기 배기가스를 냉각시키는 냉각단계; 및

상기 냉각된 배기가스를 포집하는 포집단계;

를 포함하는 배기가스의 포집 방법.
제 12항에 있어서,

상기 배기가스를 운반 또는 포집하는 연결라인 또는 포집백에 잔존된 가스를 제거하는 클리닝 단계를 더 포함하는 배기가스의 포집 방법.
제 12항에 있어서,

상기 냉각단계는

상기 유입된 배기가스를 냉각 매질을 경유시켜 냉각하는 제1차 냉각단계;및

상기 1차 냉각된 배기가스를 냉각 및 건조하는 제 2차 냉각단계;

를 포함하는 배기가스 포집방법.
제 14항에 있어서,

상기 제 2차 냉각단계는

상기 배기가스는 상기 수분리 챔버를 경유하며, 상기 배기가스를 0℃이상 100℃이하로 냉각하여 상기 배기가스에 포함된 수증기를 제거하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 포집방법.
제 15항에 있어서,

상기 제 2차 냉각단계는 상기 수증기를 외부로 배출하는 것을 더 포함하는 배기가스의 포집방법.