KR101636770B1 - 기체회수장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체분리막모듈의 수를 최소화한 상태에서 회수기체 내의 목표기체 농도를 증가시킴과 함께 각 농축공정을 통해 회수기체를 회수함에 있어서 회수기체 내에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기체회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기체회수장치는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되어, n 번의 농축공정(n은 자연수)을 진행하며, 각 농축공정을 통해 주입기체를 농축공정회수기체와 농축공정투과기체로 분리하는 일방향 목표기체회수장치 및 (n+1) 개의 기체저장탱크를 포함하여 이루어지며, 제 n 농축공정은, 제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장되는 것을 특징으로 한다.

Description

기체회수장치 및 방법{Apparatus and method for recovery of retentate}

본 발명은 기체회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체분리막모듈의 수를 최소화한 상태에서 회수기체 내의 목표기체 농도를 증가시킴과 함께 각 농축공정을 통해 회수기체를 회수함에 있어서 회수기체 내에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기체회수장치 및 방법에 관한 것이다.

SF₆은 전력기기의 대표적인 전기절연물질이며, 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척과정에서 사용되고 있는 물질이다. 이와 같은 SF₆은 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있으며, 1997년 교토에서 개최된 기후변화협약 당사자회의에서 지구 온난화 지수가 가장 큰 6가지 물질 중 하나로 지목된 바 있다. 따라서, SF₆에 대한 처리가 시급히 요구되고 있다.

SF₆에 대한 처리 방법으로, 먼저 SF₆을 분해하는 방법이 있다. SF₆은 매우 안정하기 때문에 분해하기 위해서는 플라즈마와 같은 높은 에너지가 필요하고, 분해 과정에서 S₂F₁₀, SF₄, HF와 같은 높은 독성과 부식성을 갖는 부산물이 생성되는 단점이 있다. 이와 같은 분해시의 문제점과 함께 SF₆의 지속적인 가격 상승을 고려하면 SF₆을 효과적으로 회수하여 재사용을 도모하는 것이 생산비용의 절감 측면에서 매우 바람직하다.

SF₆을 회수하는 기술은 SF₆이 포함된 혼합기체 중 SF₆만을 회수하는 기술로서, 세부적으로 심냉법, PSA(pressure swing adsorption)법, 막분리법 등의 방법이 있으며, 이 중 기체 분리막 모듈을 이용한 막분리법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 막분리법은 설비의 구성이 상대적으로 간소하고 회수율이 비교적 우수한 장점이 있다. 막분리법의 일 예는 한국등록특허 제10-1249261호에 개시되어 있다.

막분리법은, 폐가스를 분리막 모듈에 주입하고 분리막 모듈은 주입된 폐가스를 SF₆(회수기체)와 그 이외의 기체(투과기체)로 분리하는 방식으로 진행된다. 막분리법의 처리 특성은 분리막 모듈의 선택도와 투과도에 의해 결정되는데, 분리막 모듈의 투과도가 높으면 처리 용량이 크다는 장점이 있으나 투과도가 높은 분리막은 선택도가 낮아 회수기체에 대한 분리 성능이 낮다는 문제점이 있다.

이와 같이 분리막 모듈의 선택도와 투과도는 상충 관계(trade-off)를 갖고 있어, 종래의 경우 복수의 분리막 모듈을 다단의 형태로 구성하여 일정 수준의 분리 성능 및 처리 용량을 가능하도록 하고 있다. 그러나, 복수의 분리막 모듈을 다단 형태로 반복적으로 구성하는 경우, 장치 구성이 복잡해지는 단점이 있다.

한국등록특허 제10-1249261호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기체분리막모듈의 수를 최소화한 상태에서 회수기체 내의 목표기체 농도를 증가시킴과 함께 각 농축공정을 통해 회수기체를 회수함에 있어서 회수기체 내에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기체회수장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체회수장치는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되어, n 번의 농축공정(n은 자연수)을 진행하며, 각 농축공정을 통해 주입기체를 농축공정회수기체와 농축공정투과기체로 분리하는 일방향 목표기체회수장치 및 (n+1) 개의 기체저장탱크를 포함하여 이루어지며, 제 n 농축공정은, 제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (n+1) 기체저장탱크에 제 n 농축공정회수기체와 제 (n+2) 농축공정투과기체가 저장된다. 또한, 제 1 기체저장탱크에 목표기체를 포함하는 폐가스를 공급하는 폐가스 공급부가 더 구비되며, 제 1 기체저장탱크에는 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스와 제 2 농축공정투과기체가 저장되며, 제 1 농축공정의 제 1 농축공정투과기체는 외부로 배출된다.

제 1 농축공정의 운전시간(T₁)은 아래의 식 1을 만족하고, 제 n 농축공정(n은 2이상의 자연수)의 운전시간(T_n)은 아래의 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.

(식 1)

(T₁은 제 1 농축공정의 운전시간, C₁은 제 1 기체저장탱크의 용량, P_1,max는 제 1 기체저장탱크 내의 최대 기체 압력, P₀는 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량, f₀는 제 1 농축공정시 폐가스의 유량)

(식 2)

(T_n(n은 2이상의 자연수)은 제 n 농축공정의 운전시간, C_n은 제 1 기체저장탱크의 용량, P_n,max는 제 1 기체저장탱크 내의 최대 기체 압력, P₀는 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,n는 제 n 농축공정시 주입기체의 유량)

상기 일방향 목표기체회수장치는, 복수의 기체저장탱크 중 어느 하나의 기체저장탱크로부터 공급되는 공급기체와 상기 제 2 기체분리막모듈에 의해 분리된 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부와, 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ₁)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈 및 상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ₂)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되며, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ₂)이 설정된다.

상기 제 2 SC값(θ₂)은 아래의 식 1 또는 식 2를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.

(식 1)

(θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α₂는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)

(식 2)

(θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)

또한, 상기 제 1 SC값(θ₁)은 아래의 식을 통해 산출된다.

(식)

(θ₁은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e₁은 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈의 선택도)

제 1 공급압력제어장치과 제 2 공급압력제어장치가 더 구비되며, 상기 제 1 공급압력제어장치는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 특정 공급압력으로 제 1 기체분리막모듈로 공급하며, 상기 제 2 공급압력제어장치는 제 1 투과기체를 특정 공급압력으로 제 2 기체분리막모듈로 공급하며, 상기 제 1 공급압력제어장치의 공급압력과 제 2 공급압력제어장치의 공급압력은 동일하게 설정된다.

설정된 목표농축도(e₁)에 따라 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값(θ₁)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체 유량 및 제 1 회수기체 유량을 조절하는 제 1 SC조절기와, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈의 제 2 SC값(θ₂)을 제어하여 제 2 기체분리막모듈의 제 2 투과기체 유량 및 제 2 회수기체 유량을 조절하는 제 2 SC조절기를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 기체회수방법은 일방향 목표기체회수장치와 (n+1) 개의 기체저장탱크(n은 자연수)를 이용하며, 상기 일방향 목표기체회수장치는 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되어, n 번의 농축공정을 진행하며, 각 농축공정을 통해 주입기체를 농축공정투과기체와 농축공정회수기체로 분리하며, 제 n 농축공정은, 제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기체회수장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

사용되는 기체분리막모듈의 개수를 최소화한 상태에서 회수기체 내의 목표기체 농도를 극대화시킬 수 있으며, 이를 통해 기체회수장치의 장치 구성을 간략화할 수 있게 된다.

또한, 일방향 목표기체회수장치의 구성을 통해, 제 2 회수기체의 목표기체 농도를 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값을 설정함으로써, 최종적으로 회수되는 제 1 회수기체(농축공정회수기체) 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 있어, 막분리 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체회수장치의 구성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체회수장치에서의 농축공정을 설명하기 위한 참고도.

먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 아래와 같이 정의한다.

제 n 농축공정회수기체 : 제 n 농축공정시 일방향 목표기체회수장치의 제 1 기체분리막모듈에서 분리되는 제 1 회수기체.

제 n 농축공정투과기체 : 제 n 농축공정시 일방향 목표기체회수장치의 제 2 기체분리막모듈에서 분리되는 제 2 투과기체.

θ₁ : 각 농축공정시 일방향 목표기체회수장치의 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값.

θ₂ : 각 농축공정시 일방향 목표기체 회수장치의 제 2 기체분리막모듈에 적용되는 제 2 SC값.

본 발명은 2개의 기체분리막모듈이 적용된 일방향 목표기체회수장치와, 복수의 기체저장탱크를 기반으로 회수기체 내의 목표기체 농도를 증가시킴과 함께 각 농축공정의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기술을 제시한다.

농축공정이라 함은 상기 일방향 목표기체회수장치에 의한 투과기체와 회수기체의 분리 과정을 일컬으며, 본 발명에 있어서 일방향 목표기체회수장치와 복수의 기체저장탱크를 이용한 복수의 농축공정이 순차적으로 진행된다. 복수의 농축공정의 순차적 진행을 통해 회수기체 내에 포함되어 목표기체의 농도를 점진적으로 증가시킬 수 있다.

또한, 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈이 구비된 일방향 목표기체회수장치를 통해 각 농축공정의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 일방향 목표기체회수장치는, 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되며, 제 1 기체분리막모듈을 통해 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하고, 제 2 기체분리막모듈은 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체를 주입기체로 하여 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며, 제 2 기체분리막모듈의 제 2 회수기체는 제 1 기체분리막모듈의 주입기체의 일부로 공급된다.

이와 같은 구성 하에, 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 특정하고, 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도에 대응되도록 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값을 제어하고, 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 분리막모듈의 제 2 SC값을 제어하는 기술을 제시한다. 이를 통해 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도 즉, 각 농축공정의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기체회수장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체회수장치는 폐가스 공급부(110), 복수의 기체저장탱크(120) 및 일방향 목표기체회수장치(20)를 포함하여 구성된다.

상기 폐가스 공급부(110)는 목표기체를 포함하는 폐가스를 제 1 기체저장탱크(121)에 공급하는 역할을 한다. 상기 목표기체는 기체분리막모듈을 통해 회수하고자 하는 기체이며, 목표기체를 포함하는 폐가스로는 SF₆를 포함하는 폐가스 또는 NF₃, CF₄ 등의 불화가스를 포함하는 폐가스가 적용될 수 있으며, SF₆, NF₃, CF₄ 등이 목표기체에 해당된다. 상기 폐가스 내에는 목표기체가 일정 농도로 혼합되어 있다. 이하의 설명에서는 SF₆를 포함하는 폐가스를 기준으로 하여 설명하기로 한다.

상기 복수의 기체저장탱크(120)는 각 농축공정에서 발생되는 투과기체 및 회수기체를 선택적으로 저장함과 함께 저장된 기체를 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급기체로 공급하는 역할을 한다. 각 농축공정에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 각 농축공정에서의 일방향 목표기체회수장치(20)의 상세 동작은 후술하기로 한다.

제 1 농축공정의 경우(도 2a 참조), 제 1 기체저장탱크(121)에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급기체로 공급되며, 해당 공급기체는 일방향 목표기체회수장치(20)에 의해 회수기체와 투과기체로 분리된다. 이하의 설명에서, 제 1 농축공정에서 일방향 목표기체회수장치(20)에 의해 분리된 회수기체(정확히는 제 1 기체분리막모듈의 제 1 회수기체), 투과기체(정확히는 제 2 기체분리막모듈의 제 2 투과기체) 각각은 제 1 농축공정회수기체, 제 1 농축공정투과기체라 칭하고, 제 n 농축공정에서 각각 분리된 회수기체, 투과기체 각각은 제 n 농축공정회수기체, 제 n 농축공정투과기체라 칭하기로 한다. 상기 제 1 농축공정투과기체는 외부로 배출되고 제 1 농축공정회수기체는 제 2 기체저장탱크(122)에 저장된다. 또한, 상기 제 1 기체저장탱크(121)에는 상기 폐가스 공급부(110)로부터 공급되는 폐가스와 후술하는 제 2 농축공정에서 분리된 제 2 농축공정투과기체가 저장된다.

제 2 농축공정의 경우(도 2b 참조), 제 2 기체저장탱크(122)에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급되어 제 2 농축공정투과기체와 제 2 농축공정회수기체로 분리되며, 제 2 농축공정투과기체는 제 1 기체저장탱크(121)에 저장되고 제 2 농축공정회수기체는 제 3 기체저장탱크(123)에 저장된다. 또한, 제 3 농축공정의 경우(도 2c 참조), 제 3 기체저장탱크(123)에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급되어 제 3 농축공정투과기체와 제 3 농축공정회수기체로 분리되며, 제 3 농축공정투과기체는 제 2 기체저장탱크(122)에 저장되고, 제 3 농축공정회수기체는 제 4 기체저장탱크(124)에 저장된다.

각 농축공정의 진행시 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급기체를 공급하는 기체저장탱크, 일방향 목표기체회수장치(20)에 의해 분리된 투과기체와 회수기체가 저장되는 기체저장탱크의 관계는 다음과 같이 정리될 수 있다.

제 n 농축공정(n은 자연수)의 경우, 제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장된다. 다만, 제 1 농축공정의 제 1 농축공정투과기체는 기체저장탱크에 저장되지 않고 외부로 배출된다.

기체저장탱크에 저장되는 기체의 종류 측면에서 보면, 제 2 기체저장탱크(122)에는 제 1 농축공정회수기체와 제 3 농축공정투과기체가 저장되고, 제 3 기체저장탱크(123)에는 제 2 농축공정회수기체와 제 4 농축공정투과기체가 저장되며, 제 4 기체저장탱크(124)에는 제 3 농축공정회수기체와 제 5 농축공정투과기체가 저장된다. 정리하면, 제 (n+1) 기체저장탱크(n은 자연수)에는 제 n 농축공정회수기체와 제 (n+2) 농축공정투과기체가 저장된다. 다만, 제 1 기체저장탱크(121)에는 폐가스 공급부(110)로부터 공급되는 폐가스와 제 2 농축공정투과기체가 저장된다.

복수의 농축공정이 순차적으로 진행됨에 있어서, 제 1 농축공정의 제 1 농축공정투과기체는 외부로 배출됨에 따라, 복수의 농축공정을 통해 제 2 기체저장탱크(122) 내지 제 n 기체저장탱크에 저장되는 기체들은 제 1 농축공정회수기체에서 분리된 기체라 할 수 있으며, 전단의 기체저장탱크에 저장된 기체에서 분리된 회수기체가 후단의 기체저장탱크에 저장되는 방식임에 따라, 농축공정이 진행될수록 회수기체 내의 목표기체 농도가 점차적으로 증가된다.

상기 복수의 농축공정 즉, 제 1 농축공정 내지 제 n 농축공정은 순차적으로 진행되거나, 운전 상황에 따라 농축공정의 순서를 변경하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 1 농축공정, 제 2 농축공정, ··, 제 n 농축공정의 순서대로 기체회수방법을 진행하거나, 제 1 농축공정-제 2 농축공정-제 3 농축공정-제 1 농축공정-제 4 농축공정의 순서와 같이 농축공정의 진행 순서를 변경하여 진행할 수도 있다. 참고로, 상기 각각의 기체저장탱크의 전단에 기체를 압축하기 위한 컴프레셔(compressor) 형태의 압축장치가 더 구비될 수도 있다.

다음으로, 일방향 목표기체회수장치(20)에 대해 상세히 설명하기로 한다. 상기 일방향 목표기체회수장치(20)는 기본적으로 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈을 통해 회수기체 내의 목표기체 농도를 증가시키는 역할을 하며, 이와 함께 각 농축공정을 통해 분리되는 제 n 농축공정회수기체의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 제 n 농축공정회수기체의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키는 것은 제 1 기체분리막모듈(230)에 공급되는 공급기체의 목표기체 농도와 제 2 기체분리막모듈(260)의 제 2 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도가 일치되도록 제 2 SC값(θ₂)을 제어하는 것을 통해 가능하게 된다.

상기 일방향 목표기체회수장치(20)는 기체혼합부(210), 제 1 공급압력제어장치(220), 제 1 기체분리막모듈(230), 제 1 SC조절기(240), 제 2 공급압력제어장치(250), 제 2 기체분리막모듈(260), 제 2 SC조절기(270)를 포함하여 구성된다.

상기 기체혼합부(210)는 각 농축공정 진행시 상기 복수의 기체저장탱크 중 어느 한 기체저장탱크로부터 공급되는 공급기체와 상기 제 2 기체분리막모듈(260)로부터 공급되는 제 2 회수기체를 혼합하는 역할을 한다.

상기 제 1 공급압력제어장치(220)는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 일정 압력으로 제어하여 상기 제 1 기체분리막모듈(230)로 공급하는 역할을 하며, 상기 제 2 공급압력제어장치(250)는 제 1 기체분리막모듈(230)의 제 1 투과기체를 일정 압력으로 제어하여 상기 제 2 기체분리막모듈(260)로 공급하는 역할을 한다. 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체에 대한 제 1 기체분리막모듈(230)로의 공급 압력은 공급기체의 유량 변화에 따라 변동될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 상기 제 1 공급압력제어장치(220)의 전단에 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 압축, 저장하는 압축탱크가 더 구비되고, 상기 제 2 공급압력제어장치(250)의 전단에 제 1 투과기체를 압축, 저장하는 압축탱크가 더 구비될 수 있다.

상기 제 1 기체분리막모듈(230)은 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 역할을 하며, 상기 제 2 기체분리막모듈(260)은 상기 제 1 기체분리막모듈(230)의 제 1 투과기체를 주입기체로 하여 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 역할을 한다. 일방향 목표기체회수장치(20)를 통해 각 농축공정 즉, 제 n 농축공정(n은 자연수)을 진행함에 있어서, 제 1 기체분리막모듈(230)에 의해 분리된 제 1 회수기체는 전술한 제 n 농축공정회수기체를 의미하며, 제 2 기체분리막모듈(260)에 의해 분리된 제 2 투과기체는 전술한 제 n 농축공정투과기체를 의미한다.

상기 제 1 기체분리막모듈(230) 및 제 2 기체분리막모듈(260)은 표면에 기공이 형성된 중공사 형태의 분리막 집합체로서, SF₆ 기체를 제외한 O₂, N₂, CO₂ 등의 상대적으로 분자크기가 작은 기체는 분리막의 기공을 빠르게 투과하여 배출되며, 상대적으로 분자크기가 큰 SF₆는 기공을 투과하지 않고 분리막의 일단에서 회수된다. 분리막의 기공을 투과하여 배출되는 기체는 투과기체, 분리막의 일단에서 회수되는 기체는 회수기체이다. 이 때, 상대적으로 분자크기 작은 기체(O₂, N₂, CO₂ 등)뿐만 아니라 상대적으로 분자크기가 큰 SF₆ 기체 역시 분리막의 기공을 투과하여 배출되는데, SF₆ 기체의 투과도가 O₂, N₂, CO₂ 등의 투과도보다 상대적으로 낮기 때문에 SF₆ 기체는 회수기체로 회수가 가능한 것이며, 실질적으로 O₂, N₂, CO₂ 등의 기체는 고투과성 기체, SF₆ 기체는 저투과성 기체라 할 수 있다.

상기 제 1 SC(stage-cut)조절기는 설정된 목표농축도(e₁)에 따라 제 1 기체분리막모듈(230)의 제 1 SC(stage-cut)값(θ₁)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈(230)의 투과기체 유량 및 회수기체 유량을 조절하는 역할을 한다. SC값은 아래 식 2에 나타낸 바와 같이 주입기체 유량 대비 투과기체 유량의 비를 의미한다. 예를 들어, SC값이 0.95인 경우 주입기체 유량 대비 투과기체 유량은 95% 이고, 회수기체 유량은 5%이며, 전체 주입기체 중 5%가 회수되는 것을 의미한다(식 1 및 식 2 참조).

(식 1) 주입기체 유량(F_f) = 투과기체 유량(F_p) + 회수기체 유량(F_r)

(식 2) SC = 투과기체 유량(F_p) / 주입기체 유량(F_f)

본 발명에 있어서, 각 농축공정의 제 1 SC값(θ₁)은 각 농축공정시 설정된 목표농축도(e₁)에 따라 제어된다. 목표농축도(e)는 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F) 대비 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(X_R)의 비를 의미한다(식 3 참조). 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)가 정해진 상태에서 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(X_R)를 설정하면 목표농축도(e)를 산출할 수 있다. 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(X_R)는 각 농축공정시 일방향 목표기체회수장치(20)를 통해 회수하고자 하는 목표기체의 농도라 할 수 있으며, 별도의 입력수단을 통해 상기 제 1 SC조절기(240)에 입력될 수 있다.

한편, 각각의 농축공정에 적용되는 제 1 SC값(θ₁)은 농축공정이 진행될수록 작아지도록 설정된다. 그 이유는, 전술한 바와 같이 제 1 농축공정에서 분리된 제 1 농축공정투과기체가 외부로 배출된 상태에서 제 1 농축공정회수기체를 기반으로 후속의 농축공정이 진행되고, 전단의 기체저장탱크에 저장된 기체에서 분리된 회수기체가 후단의 기체저장탱크에 저장되는 방식임에 따라, 농축공정이 진행될수록 회수기체의 유량은 상대적으로 커지고 투과기체의 유량은 상대적으로 작아지기 때문이다.

(식 3) 목표농축도(e) = X_R / X_F

(e는 목표농축도, X_F는 주입기체 내의 목표기체 농도, X_R은 회수기체 내의 목표기체 농도)

제 1 기체분리막모듈(230)의 목표농축도(e₁)가 설정되면 제 1 SC값(θ₁)은 아래의 식 4를 통해 산출된다. 상기 제 1 SC값(θ₁)의 산출을 위해서는 목표농축도(e₁) 이외에 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F), 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도(α₁)가 요구된다.

전술한 바에 있어서, 상기 제 1 기체분리막모듈(230)에 주입되는 주입기체는 공급기체 이외에 제 2 기체분리막모듈(260)의 제 2 회수기체가 포함된다. 따라서, 제 1 SC값(θ₁)의 산출시 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F) 이외에 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도 정보가 반영되어야 하는데, 본 발명에서는 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도를 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 제어하며 이에, 제 1 SC값(θ₁)의 산출식에 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F) 또는 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도 중 어느 한 정보만 적용되어도 제 1 SC값(θ₁)의 산출이 가능하다. 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도를 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 제어하는 이유는 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키기 위함이다.

상기 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도(α₁)는 목표기체의 투과도(P_B) 대비 투과기체의 투과도(P_A)의 비를 의미하며, 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도와 제 2 기체분리막모듈(260)의 선택도는 동일하거나 서로 다를 수 있다.

(식 4)

(θ₁은 제 1 기체분리막모듈(230)에 적용되는 제 1 SC값, e₁은 제 1 기체분리막모듈(230)의 목표농축도, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도)

(식 5) α₁ = P_A / P_B

(α₁은 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도, P_B는 목표기체의 투과도, P_A는 투과기체의 투과도)

한편, 전술한 바에 있어서, 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체에 대한 제 1 기체분리막모듈(230)로의 공급 압력은 공급기체의 유량 변화에 따라 변동될 수 있음을 기술하였는데, 구체적으로 각 기체저장탱크로부터 공급되는 공급기체는 일정 유량으로 공급되도록 설정되나 공급기체 공급부측의 장비상태, 온도, 압력 등의 여러 요인으로 인해 실시간으로 변화되는 특성을 갖고 있으며, 공급기체의 유량이 변화되면 SC값이 특정되더라도 제 1 기체분리막모듈(230) 및 제 2 기체분리막모듈(260)에 의해 분리되는 투과기체와 회수기체의 유량에 영향을 끼치게 된다. 즉, 공급기체의 유량이 변화되면 투과기체와 회수기체의 유량을 일정하게 유지할 수 없게 된다.

이와 같은 공급기체의 유량 변화에 대응하기 위해, 제 1 기체분리막모듈(230) 및 제 2 기체분리막모듈(260)에 주입되는 주입기체의 공급압력을 공급기체의 유량 변화에 따라 변동시킬 필요가 있다. 구체적으로, 제 1 공급압력제어장치(220)와 제 2 공급압력제어장치(250)의 공급압력(P)은 아래의 식 6과 같이 설정할 수 있다. 즉, 공급기체의 유량에 변화가 발생되면, 공급기체의 유량 변화비(v/v_o)에 최초 공급압력(P_o)을 곱하여 제 1 공급압력제어장치(220)와 제 2 공급압력제어장치(250)의 공급압력을 설정한다. 이 때, 제 1 공급압력제어장치(220)의 공급압력과 제 2 공급압력제어장치(250)의 공급압력은 동일하게 설정된다.

(식 6)

(P는 실시간 설정되는 제 1 공급압력제어장치(220)와 제 2 공급압력제어장치(250)의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, v_o는 최초 공급기체의 유량, P_o는 제 1 공급압력제어장치(220)와 제 2 공급압력제어장치(250)의 최초 공급압력)

상기 제 2 SC조절기(270)는 제 2 기체분리막모듈(260)의 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(Y_R)가 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈(260)의 제 2 SC값(θ₂)을 제어하는 역할을 한다.

제 2 SC값(θ₂)을 산출하는 산출식은 기본적으로 제 1 SC값(θ₁)의 산출식(식 4)과 동일하며, 제 1 SC값(θ₁) 산출식의 목표농축도(e₁) 대신 제 2 기체분리막모듈(260)의 목표농축도(e₂)를 대체하여 적용한다. 또한, 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도(α₁) 대신 제 2기체분리막 모듈의 선택도(α₂)를 대체하여 적용한다.

제 2 기체분리막모듈(260)의 주입기체는 제 1 기체분리막모듈(230)의 제 1 투과기체임에 따라, 제 2 기체분리막모듈(260)의 목표농축도(e₁)는 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y) 대비 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(Y_R)의 비로 설정된다. 나아가, 본 발명에서 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(Y_R)가 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 설정함에 따라, 제 2 기체분리막모듈(260)의 목표농축도(e₁)는 아래 식 7과 같이 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y) 대비 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)의 비로 설정될 수 있다.

(식 7) e₂ = Y_R / Y = X_F / Y

(e₁은 제 2 기체분리막모듈(260)의 목표농축도, Y는 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도, Y_R은 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도)

따라서, 제 1 SC값 산출식의 목표농축도(e₁) 대신 제 2 기체분리막모듈(260)의 목표농축도(e₂)가 대체하여 적용되고, 제 1 SC값 산출식의 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F) 대신 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y)가 대체하여 적용된 제 2 SC값(θ₂)의 산출식은 아래의 식 8과 같다. 이어, 식 9의 유도 과정을 거쳐 제 2 SC값(θ₂)의 산출식은 최종적으로 식 10과 같이 표현된다. 또한, 제 1 기체분리막모듈(230)과 제 2 기체분리막모듈(260)의 선택도가 동일한 경우에는, 제 2 SC값(θ₂) 산출식은 식 11과 같이 표현된다.

(식 8)

(θ₂는 제 2 SC값, y₁은 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₂는 제 2 기체분리막모듈(260)의 선택도)

(식 9)

(식 10)

(θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈(230)의 선택도, α₂는 제 2 기체분리막모듈(260)의 선택도)

(식 11)

(θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁은 제 1 기체분리막모듈(230) 및 제 2 기체분리막모듈(260)의 선택도)

상술한 제 2 SC값(θ₂) 산출식을 통해 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도와 일치되는 것을 만족하는 제 2 SC값을 산출할 수 있게 되며, 산출된 제 2 SC값(θ₂)은 제 2 기체분리막모듈(260)의 동작에 적용된다.

이와 같이, 제 2 SC값(θ₂)의 제어를 통해 기체혼합부(210)에 공급되는 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도(X_F)와 일치됨에 따라, 제 1 기체분리막모듈(230)에 주입되는 주입기체의 목표기체 농도를 일정하게 유지되며, 이에 제 1 기체분리막모듈(230)에 의해 회수되는 제 1 회수기체의 목표기체 농도를 일정하게 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.

이상, 일방향 목표기체회수장치(20)의 구성에 대해 설명하였다.

한편, 상기 복수의 농축공정을 진행함에 있어서, 각 농축공정의 최적 운전시간을 설정할 수 있다. 먼저, 제 1 농축공정의 최적 운전시간에 대해 정리하면 다음과 같다.

제 1 농축공정의 운전시간(T₁) 동안, 제 1 기체저장탱크(121)에 유입되는 폐가스의 부피(V_in) 및 제 1 기체저장탱크(121)로부터 일방향 목표기체회수장치(20)에 공급되는 주입기체의 부피(V_out)는 각각 아래의 식 12, 식 13과 같이 정리된다. 식 12 및 식 13에 근거하여, 제 1 농축공정의 완료 시점에서의 제 1 기체저장탱크(121) 내의 부피 감소량(V_out-V_in)은 식 14와 같이 정리된다.

제 1 농축공정 진행시 제 1 기체저장탱크(121) 내의 압력은 제 1 농축공정의 시작 시점에서 가장 높으며(P_1,max), 이 때 제 1 기체저장탱크(121) 내의 부피는 C₁·P_1,max(C₁은 제 1 기체저장탱크(121)의 용량)로 정리된다. 제 1 농축공정이 진행되는 과정에서 제 1 기체저장탱크(121) 내의 기체 부피는 서서히 감소하며, 그에 따라 제 1 기체저장탱크(121) 내의 기체 압력 또한 감소되는데, 제 1 기체저장탱크(121) 내의 기체 압력이 기체분리막모듈로의 공급압력(P₀)보다 작게 되면 일방향 목표기체회수장치(20)로의 기체 공급이 진행되지 않음에 따라 제 1 농축공정 진행시 제 1 기체저장탱크(121) 내의 최소 부피는 C₁·P₀ 보다 커야 한다. 따라서, 제 1 농축공정 진행시 제 1 기체저장탱크(121)에서의 기체 최대 감소량(V_o-i,max)은 식 15와 같이 정리될 수 있다.

이와 같은 정리 하에, 제 1 농축공정의 완료 시점에서의 제 1 기체저장탱크(121) 내의 부피 감소량(V_out-V_in)은 제 1 농축공정 진행시 제 1 기체저장탱크(121)에서의 기체 최대 감소량(V_o-i,max)과 같거나 작아야 하며(식 16 참조), 이와 같은 조건을 만족하는 제 1 농축공정의 최적 운전시간은 식 17과 같이 설정될 수 있다.

(식 12)

(V_in는 제 1 농축공정의 운전시간 동안 제 1 기체저장탱크(121)에 유입되는 폐가스의 부피, T₁은 제 1 농축공정의 운전시간, f₀는 제 1 농축공정시 폐가스의 유량)

(식 13)

(V_out은 제 1 농축공정의 운전시간 동안 제 1 기체저장탱크(121)로부터 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체의 부피, T₁은 제 1 농축공정의 운전시간, f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량)

(식 14)

(식 15)

(V_o-i,max는 제 1 농축공정 진행시 제 1 기체저장탱크(121)에서의 기체 최대 감소량, C₁은 제 1 기체저장탱크(121)의 용량, P_1,max는 제 1 기체저장탱크(121) 내의 최대 기체 압력, P₀는 제 1 기체분리막모듈(230)에 공급되는 주입기체의 공급압력)

(식 16)

(식 17)

(T₁은 제 1 농축공정의 운전시간, C₁은 제 1 기체저장탱크(121)의 용량, P_1,max는 제 1 기체저장탱크(121) 내의 최대 기체 압력, P₀는 제 1 기체분리막모듈(230)에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량, f₀는 제 1 농축공정시 폐가스의 유량)

이상, 제 1 농축공정의 최적 운전시간에 대해 설명하였다. 제 1 농축공정 이외의 제 n 농축공정에 대해서도 최적 운전시간 설정이 가능하다. 제 n 농축공정의 최적 운전시간(n은 2이상의 자연수)은 아래의 식 18과 같이 설정되며, 제 n 농축공정(n은 2이상의 자연수)의 경우 제 n 기체저장탱크(n은 2이상의 자연수)에 폐가스가 공급되지 않음에 따라, 폐가스의 유량(f₀)은 변수에서 생략된다.

(식 18)

(T_n(n은 2이상의 자연수)은 제 n 농축공정의 운전시간, C_n은 제 1 기체저장탱크(121)의 용량, P_n,max는 제 1 기체저장탱크(121) 내의 최대 기체 압력, P₀는 제 1 기체분리막모듈(230)에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,n는 제 n 농축공정시 주입기체의 유량)

상기 식 17 및 식 18에 적용되는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량(f_F,1) 및 제 n 농축공정시 주입기체의 유량(f_F,n)은 각각 식 19, 식 20과 같이 정리될 수 있다.

(식 19)

(f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량, θ₁은 제 1 농축공정의 제 1 SC값, A는 제 1 기체분리막모듈(230)의 막면적, P₀는 제 1 기체분리막모듈(230)에 주입되는 주입기체의 공급압력, P_A는 투과기체의 투과도, P_B는 목표기체의 투과도, x₀는 폐가스 내의 목표기체 농도)

(식 20)

(f_F,n(n은 자연수)은 제 n 농축공정시 주입기체의 유량, θ_n은 제 n 농축공정의 제 1 SC값, A는 제 1 기체분리막모듈(230)의 막면적, P₀는 제 1 기체분리막모듈(230)에 주입되는 주입기체의 공급압력, P_A는 투과기체의 투과도, P_B는 목표기체의 투과도, x_n은 제 n 농축공정에서 제 1 기체분리막모듈(230)에 주입되는 주입기체 내의 목표기체 농도)

또한, 제 1 농축공정시 주입기체의 유량(f_F,1)은 폐가스 유량(f₀)과 농축공정의 운전시간(T_i)의 관계 측면에서 다음의 식 21과 같이 정리될 수도 있다. 아래의 식 21은 본 발명의 기체회수장치의 복수의 농축공정을 통해 처리되는 기체의 총 부피(f₀·ΣT_i)는 제 1 농축공정의 운전시간 동안 기체분리막모듈에 주입되는 주입기체의 부피(f_F,1·T₁)에 상응하다는 전제에서 도출된 것이다.

(식 21)

(f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량, f₀는 폐가스 유량, ΣT_i는 복수의 농축공정의 운전시간의 합, T₁은 제 1 농축공정의 운전시간)

110 : 폐가스 공급부 120 : 복수의 기체저장탱크
121 : 제 1 기체저장탱크 122 : 제 2 기체저장탱크
123 : 제 3 기체저장탱크 124 : 제 4 기체저장탱크
20 : 일방향 목표기체회수장치
210 : 기체혼합부 220 : 제 1 공급압력제어장치
230 : 제 1 기체분리막모듈 240 : 제 1 SC조절기
250 : 제 2 공급압력제어장치 260 : 제 2 기체분리막모듈
270 : 제 2 SC조절기

Claims (13)

1. 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되어, n 번의 농축공정(n은 자연수)을 진행하며, 각 농축공정을 통해 주입기체를 농축공정회수기체와 농축공정투과기체로 분리하는 일방향 목표기체회수장치; 및
   (n+1) 개의 기체저장탱크를 포함하여 이루어지며,
   제 n 농축공정은,
   제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 (n+1) 기체저장탱크에 제 n 농축공정회수기체와 제 (n+2) 농축공정투과기체가 저장되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 기체저장탱크에 목표기체를 포함하는 폐가스를 공급하는 폐가스 공급부가 더 구비되며,
   제 1 기체저장탱크에는 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스와 제 2 농축공정투과기체가 저장되며, 제 1 농축공정의 제 1 농축공정투과기체는 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 제 1 농축공정의 운전시간(T₁)은 아래의 식 1을 만족하고, 제 n 농축공정(n은 2이상의 자연수)의 운전시간(T_n)은 아래의 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   (식 1)
   

   

   
   (T₁은 제 1 농축공정의 운전시간, C₁은 제 1 기체저장탱크의 용량, P_1,max는 제 1 기체저장탱크 내의 최대 기체 압력, P₀는 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,1는 제 1 농축공정시 주입기체의 유량, f₀는 제 1 농축공정시 폐가스의 유량)
   (식 2)
   

   

   
   (T_n(n은 2이상의 자연수)은 제 n 농축공정의 운전시간, C_n은 제 1 기체저장탱크의 용량, P_n,max는 제 1 기체저장탱크 내의 최대 기체 압력, P₀는 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체의 공급압력, f_F,n는 제 n 농축공정시 주입기체의 유량)
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 일방향 목표기체회수장치는,
   복수의 기체저장탱크 중 어느 하나의 기체저장탱크로부터 공급되는 공급기체와 상기 제 2 기체분리막모듈에 의해 분리된 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부와,
   공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ₁)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈 및
   상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ₂)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되며,
   제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ₂)이 설정되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ₂)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   (식)
   

   

   
   (θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α₂는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
   
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ₂)은 아래의 식을 통해 산출되며,
   제 1 기체분리막모듈의 선택도와 제 2 기체분리막모듈의 선택도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   (식)
   

   

   
   (θ₂는 제 2 SC값, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
   
8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 SC값(θ₁)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   (식)
   

   

   
   (θ₁은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e₁는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, X_F는 공급기체 내의 목표기체 농도, α₁는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
   
9. 제 5 항에 있어서, 제 1 공급압력제어장치과 제 2 공급압력제어장치가 더 구비되며,
   상기 제 1 공급압력제어장치는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 특정 공급압력으로 제 1 기체분리막모듈로 공급하며, 상기 제 2 공급압력제어장치는 제 1 투과기체를 특정 공급압력으로 제 2 기체분리막모듈로 공급하며,
   상기 제 1 공급압력제어장치의 공급압력과 제 2 공급압력제어장치의 공급압력은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
   
10. 제 5 항에 있어서, 설정된 목표농축도(e₁)에 따라 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값(θ₁)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체 유량 및 제 1 회수기체 유량을 조절하는 제 1 SC조절기와,
    제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도(X_F)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈의 제 2 SC값(θ₂)을 제어하여 제 2 기체분리막모듈의 제 2 투과기체 유량 및 제 2 회수기체 유량을 조절하는 제 2 SC조절기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체회수장치.
    
11. 일방향 목표기체회수장치와 (n+1) 개의 기체저장탱크(n은 자연수)를 이용하며,
    상기 일방향 목표기체회수장치는 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되어, n 번의 농축공정을 진행하며, 각 농축공정을 통해 주입기체를 농축공정투과기체와 농축공정회수기체로 분리하며,
    제 n 농축공정은,
    제 n 기체저장탱크에 저장된 기체가 일방향 목표기체회수장치에 공급되어 제 n 농축공정투과기체와 제 n 농축공정회수기체로 분리되며, 제 n 농축공정투과기체는 제 (n-1) 기체저장탱크에 저장되고 제 n 농축공정회수기체는 제 (n+1) 기체저장탱크에 저장되는 것을 특징으로 하는 기체회수방법.
    
12. 제 11 항에 있어서, 제 1 농축공정의 제 1 농축공정투과기체는 외부로 배출되며,
    제 1 기체저장탱크에는 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스와 제 2 농축공정투과기체가 저장되는 것을 특징으로 하는 기체회수방법.
    
13. 제 11 항에 있어서, 상기 일방향 목표기체회수장치는,
    복수의 기체저장탱크 중 어느 하나의 기체저장탱크로부터 공급되는 공급기체와 상기 제 2 기체분리막모듈에 의해 분리된 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부와,
    공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ₁)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈 및
    상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ₂)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 구성되며,
    제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ₂)이 설정되는 것을 특징으로 하는 기체회수방법.

Images