KR101703900B1

KR101703900B1 - 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치

Info

Publication number: KR101703900B1
Application number: KR1020160013496A
Authority: KR
Inventors: 이병관; 이병기; 이상훈; 탁성제; 김종철
Original assignee: 청해이엔브이 주식회사
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2017-02-08

Abstract

본 발명은 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시킴으로써 순간적인 탈취효과를 보이는 이온발생장치기술과 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 이용하여 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 있어서, 내부에 음이온발생전극이 설치되는 음이온발생실의 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 음이온발생부; 내부에 흡착제가 수용되는 탈취실의 일측에 상기 음이온발생부의 배기구와 연통되는 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 탈취부; 상기 탈취부의 배기구에 흡입연결관이 접속되어 흡입력을 인가하는 흡입장치; 및 상기 음이온발생전극에 고전압을 인가하는 고전압발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 의하면, 이온발생장치기술을 이용하여 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시켜 탈취작용을 수행하고, 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 복합적으로 활용하여 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 특히, 환경기초시설에서 발생하는 주 유해가스인 황화수소, 암모니아를 제거성능이 탁월하고, 황화메틸, 아황화메틸 등과 같은 황 계열의 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

Description

악취 및 유해가스 제거를 위한 장치{APPARATUS FOR REMOVAL OF ODOR AND HARMFUL GAS}

본 발명은 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시킴으로써 순간적인 탈취효과를 보이는 이온발생장치기술과 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 이용하여 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업발전에 따른 연료 사용 증가는 황산화물과 질소산화물 등의 배출량 급증을 초래하여 급격하게 대기질을 악화시키고 있어 악취물질과 유해물질을 효과적으로 제어 또는 제거할 수 있는 탈취기술에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

대표적인 유해 및 악취물질로는 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 아세트알데히드 (acetaldehyde), 메틸메르캅탄(Methanthiol), 황화메틸(methyl sulfide), 이황화메틸(dimethyl disulfide), 황화수소(hydrogen sulfide), 산화질소(nitric oxide), 이산화질소(nitrousoxide), 스티렌(styrene), 휘발성 유기물질 (VOCs) 등이 있다. 특히 황화수소, 암모니아, 아민류 등은 사람의 후각을 자극하여 인간의 쾌적한 생활과 건강 생활에 피해를 주는 물질로서 한 가지 성분으로 되어 있는 것이 아니라 다양한 성분의 복합가스로 이루어져 있으며, 성분이 서로 혼합되어 악취의 강도를 상승시키기도 하며, 상쇄 또는 중화시키는 경우도 발생한다. 이들 악취의 원인이 되는 물질은 이온화되어 있는 가스와 휘발성 물질이기 때문에 대기 오염 물질의 제거를 위한 원리와 기술을 이용하게 된다.

악취 및 유해가스 제거를 위한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1168750호로 개시된 '악취 및 유해가스 제거용 탈취장치', 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0490800호로 개시된 '퇴비 바이오필터 및 그를 이용한 악취가스의 제거방법' 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0905004호로 개시된 '유해가스 및 악취제거용 다공성 복합 탈취제 및 그 제조방법' 및 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0457845호 '탄화처리기용 유해가스 및 악취제거장치' 등의 기술이 제안되어 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1168750호로 개시된 '악취 및 유해가스 제거용 탈취장치'는 도1에 도시된 바와 같이 내부에 유체흐름공이 형성된 복수개의 격벽(180)이 형성되고, 상기 격벽(180)에 의해 형성되는 공간에 내부로 유입되는 악취 및 유해가스를 여과하는 충진제(120)가 충진되어 있는 탈취부재(110)로 이루어지며, 상기 탈취부재(110)는 상기 격벽(180)에 고정되어 설치되며 다수개의 통공이 형성되어 있는 고정부재(130)와 상기 고정부재(130)의 내측으로 충진되는 탈취용 충진제(120)와 상기 고정부재(130)와 충진제(120) 사이에 위치되도록 설치되는 발열부재(140)를 포함하여 이루어진다.

전술한 악취 및 유해가스 제거용 탈취장치는 활성탄과 참숯분말(hardwood chacoal)을 혼합한 담체에 미생물을 접종하여 악취물질을 제거하는 효과를 어느 정도 발휘할 수는 있지만, 활성탄이나 참숯분말의 흡착력을 이용하는 방식이므로 황화수소나 암모니아와 같은 유해가스의 제거효율이 비교적 낮은 단점이 있다.

특히, 악취 및 유해가스가 발생되는 실제 현장은 악취 처리 시에 악취성분의 조성 및 농도, 온도, 풍량, 습도 등 운전조건이 급변동하는 경우가 대부분 이므로 상기한 흡착방식으로 탈취작용을 수행하기에는 한계점이 있다.

한국등록특허 등록번호 제10-1168750호 '악취 및 유해가스 제거용 탈취장치' 한국등록특허 등록번호 제10-0490800호 '퇴비 바이오필터 및 그를 이용한 악취가스의 제거방법' 한국등록특허 등록번호 제10-0905004호 '유해가스 및 악취제거용 다공성 복합 탈취제 및 그 제조방법' 한국등록실용신안 등록번호 제20-0457845호 '탄화처리기용 유해가스 및 악취제거장치'

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시킴으로써 순간적인 탈취효과를 보이는 이온발생장치기술과 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 이용하여 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 악취성분의 조성 및 농도, 온도, 풍량, 습도 등 운전조건이 급변동 되더라도 적절하게 대응하여 효과적으로 제거할 수 있는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 있어서, 내부에 음이온발생전극이 설치되는 음이온발생실의 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 음이온발생부; 내부에 흡착제가 수용되는 탈취실의 일측에 상기 음이온발생부의 배기구와 연통되는 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 탈취부; 상기 탈취부의 배기구에 흡입연결관이 접속되어 흡입력을 인가하는 흡입장치; 및 상기 음이온발생전극에 고전압을 인가하는 고전압발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 음이온발생부와 상기 탈취부는 상기 탈취부의 배기구에 상기 음이온발생부의 흡입구가 접속되고, 상기 음이온발생부의 배기구에 상기 탈취부의 흡입구가 접속되는 구조가 되도록 다단으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 음이온발생실에 설치되는 음이온발생실검사밸브; 및 상기 탈취실에 설치되는 탈취실검사밸브를 포함할 수 있다.

상기 음이온발생부 및 상기 탈취부는 수용공간을 갖는 함체의 내부에 설치되는 복수 개의 격벽에 의해 복수의 상기 음이온발생실 및 상기 탈취실을 갖도록 구획되고, 상기 음이온발생부의 흡입구 및 배기구와, 상기 탈취부의 흡입구 및 배기구는 상기 격벽에 상하로 엇갈리게 배치, 구성되고, 상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브는 상기 함체의 하부에 접속될 수 있다.

본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 상기 함체가 수용되는 외부케이스; 상기 외부케이스에 설치되는 복수의 이동바퀴; 및 상기 흡입장치의 배기연결관에 설치되는 배기댐퍼를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함체는 지지다리가 형성되어 상기 외부케이스의 내부에 이격공간을 갖도록 설치되고, 상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브는 상기 이격공간에 위치하도록 상기 함체의 하부에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브에 접속되어 악취 및 유해가스의 상태를 측정하는 악취 및 유해가스 측정수단; 및 상기 악취 및 유해가스 측정수단으로 측정된 데이터 값을 인가받아 상기 흡입장치 및 상기 고전압발생부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 의하면, 이온발생장치기술을 이용하여 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시켜 탈취작용을 수행하고, 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 복합적으로 활용하여 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 특히, 환경기초시설에서 발생하는 주 유해가스인 황화수소, 암모니아를 제거성능이 탁월하고, 황화메틸, 아황화메틸 등과 같은 황 계열의 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 의하면, 유해가스 풍량과 농도에 비례적인 가변적 환경 조건에서도 적용할 수 있고, 장치의 크기가 작고 설치가 용이할 뿐만 아니라 외관이 간결, 단순하고, 환경 설비임에도 불구하고 비교적 외관이 미려하므로 고농도 악취가 발생되는 도심이나 주거시설 등의 환경기초시설에서 악취 및 유해가스 제거를 위한 용도로 효과적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.

도1은 종래 악취 및 유해가스 제거용 탈취장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 적용되는 다공성 나노 활성탄을 설명하기 위해 도면,
도4a 내지 도4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 구조를 나타낸 도면으로, 도4a는 정면구조를 나타낸 도면, 도4b는 측면구조를 나타낸 도면, 도4c는 평면구조를 나타낸 도면이다.
도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 설치된 상태를 나타낸 도면대용 이미지로서, 도5a는 설치된 상태의 정면구조를 나타낸 사진, 도5b는 평면구조를 나타낸 사진으로 상부 커버를 제거한 상태에서의 이미지이고, 도5c는 음이온발생전극 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면으로, 정면구조를 나타낸 개략적인 정단면도이다.

도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 악취물질의 이온을 강제적으로 급속하게 전기화학적으로 중화시킴으로써 순간적인 탈취효과를 보이는 이온발생장치기술과 다공성 금속실리카 복합입자를 코팅한 나노 활성탄 기술을 이용하여 악취 및 유해가스를 제거하는 장치로서, 음이온발생부(1), 탈취부(2), 흡입장치(3), 및 고전압발생부(4)가 구성되어 있다.

음이온발생부(1)는 도2에 도시된 바와 같이 내부에 음이온발생전극(12)이 설치되는 음이온발생실(11)의 일측에 흡입구(13)가 형성되고 타측에 배기구(14)가 형성되어 있다. 그리고, 음이온발생부(1)는 고전압발생부(4)로부터 음이온발생전극(12)에 고전압을 인가하게 되면 전극 사이에 전기 파괴가 발생하여 음이온이 발생되는 코로나 방전을 이용한 통상적인 음이온 발생기술을 적용한 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

이러한 음이온발생부(1)는 흡입구(13)로 유입되는 공기 중에 포함된 암모니아 등의 오염물질 양이온이 음이온에 부착되어 중화시켜 제거함으로 공기 정화기능을 수행하고, 양이온을 띄고 있어 부유하는 세균이나 먼지, 등의 오염 입자들을 음이온에 의해 부착, 제거하는 작용을 수행한다.

탈취부(2)는 내부에 흡착제(22)가 수용되는 탈취실(21)의 일측에 음이온발생부(1)의 배기구(14)와 연통되는 흡입구(23)가 형성되고 타측에 배기구(24)가 형성되어 있다.

흡착제(22)는 악취 및 유해가스의 흡착 특성이 우수하다면 특별한 제한 없이 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 장시간 사용할 수 있고 통풍성이 확보될 수 있도록 알갱이 형태로 형성된 다공성 나노 활성탄(22a)으로 구성된다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 적용되는 다공성 나노 활성탄을 설명하기 위해 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 다공성 나노 활성탄(22a)은 코어-쉘 구조의 다공성 금속 실리카 복합입자(222)를 흡착 성능이 우수한 것으로 알려진 활성탄(active carbon;221)의 표면에 코팅시켜 형성한 것을 적용한다. 이 다공성 나노 활성탄(22a)은 무기 다공성 입자와 활성탄의 콤비네이션 효과로 흡착/탈취의 성능을 향상시켰을 뿐만 아니라 흡착된 유해물질을 자가 분해하여 재생이 가능하기 때문에 기존 활성탄에 비해 재생 주기가 획기적으로 향상된 특징을 가지고 있다.

흡입장치(3)는 탈취부(2)의 배기구(24)에 흡입연결관(32)이 접속되어 흡입력을 인가하는 구성요소로서 송풍팬(3a)으로 구성되어 있다. 이 송풍팬(3a)은 흡입측에 연결된 흡입연결관(32)에 의해 최후단의 탈취부(2)의 배기구(24)와 접속되어 있다.

한편, 음이온발생부(1)와 탈취부(2)는 탈취부의 배기구에 음이온발생부의 흡입구가 접속되고, 음이온발생부의 배기구에 탈취부의 흡입구가 접속되는 구조가 되도록 다단으로 구성된 것으로, 본 실시예에서는 음이온발생부(1)와 탈취부(2)가 각각 2개로 구성되어 음이온발생부(1), 탈취부(2), 음이온발생부(1) 및 탈취부(2)의 순서가 되도록 서로 연결되어 있다.

그리고, 전술한 음이온발생부(1)와 탈취부(2)는 독립적인 통체로 구성하고, 이 음이온발생부(1)의 배기구(14)와 탈취부(2)의 흡입구(13)는 별도의 배관에 의해 연결되도록 하여 구성할 수도 있지만, 본 실시예에서는 수용공간을 갖는 함체(6)의 내부에 설치되는 복수 개의 격벽(62)에 의해 2개의 음이온발생실(11) 및 탈취실(21)을 갖도록 구획된 단일 몸체로 구성되어 있다. 이때, 음이온발생부(1)의 흡입구(13) 및 배기구(14)와, 탈취부(2)의 흡입구(23) 및 배기구(24)는 격벽(62)에 상하로 엇갈리게 배치되어 파형 구조의 유로를 형성함으로써 악취 및 유해가스 제거작용이 보다 효율적으로 이루어지도록 되어 있다. 이에 따라, 음이온발생부(1)의 배기구(14)와 탈취부(2)의 흡입구(23), 및 탈취부(2)의 배기구(24)와 음이온발생부(1)의 흡입구(13)는 서로 연통되는 하나의 홀로 형성된다.

고전압발생부(4)는 음이온발생전극(12)에 고전압을 인가하는 구성요소로서, 전원공급부로부터 전원을 입력받은 후 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 5~50㎸의 고전압(Vout)을 안정적으로 출력할 수 있도록 구성된 장치로서, 음이온발생부에 통상적으로 적용되는 고전압발생모듈을 적용할 수 있으므로 이에 구체적인 설명을 생략한다. 예컨대 고전압발생모듈은 고조파 방지부, 역전압 방지부, 발진부, 고전압 승압부 및 배전압부 등이 구비된 것을 적용할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 고전압발생부(4)는 제1 고전압발생부(41)와, 제2 고전압발생부(42)로 구성된 것으로, 본 실시예에서 제1 고전압발생부(41)는 음이온발생부(1) 중에 선행하여 배치된 음이온발생부(1)의 음이온발생전극(12)에 고전압을 인가하는 것으로 전압 12㎸, 전력 30W, 주파수 21kHz의 운전조건으로 설정되어 있고, 제2 고전압발생부(42)는 음이온발생부(1) 중에 후행하여 배치된 음이온발생부(1)의 음이온발생전극(12)에 고전압을 인가하는 것으로 전압 15㎸, 전력 30W, 주파수 28kHz의 운전조건으로 설정되어 있다.

그리고, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 운영의 효율성, 이동성과 유지보수성을 향상시키기 위해 함체(6)가 수용되는 외부케이스(7), 외부케이스(7)에 설치되는 복수의 이동바퀴(71), 및 흡입장치(3)의 배기연결관(33)에 설치되는 배기댐퍼(8)가 더 구성되어 있다.

외부케이스(7)는 함체(6)를 둘러싸는 형태가 되도록 대략 직육면체 형상의 통 구조로 형성된 것으로서, 하부에 이동바퀴(71)로서 통상 캐스터라고 호칭되는 구름수단이 설치되어 있다. 이때, 함체(6)는 외부케이스(7)의 내부에 이격공간을 갖도록 지지다리(63)가 형성되어 있다. 이와 같이 지지다리(63)가 설치됨에 따라 도2에 도시된 바와 같이 함체(6)와 외부케이스(7) 사이에 이격공간이 형성되므로 후술되는 음이온발생실검사밸브(64) 및 탈취실검사밸브(65)를 편리하게 설치할 수 있다.

그리고, 외부케이스(7)는 전면에 도5a에 도시된 바와 같이 한 쌍의 도어(74)가 설치되어 있고, 도어(74)에는 흡입장치 및 고전압발생부의 온/오프, 비상정지버튼, 램프 등으로 이루어진 램프 및 조작버튼부(75)가 설치되어 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 악취성분의 조성 및 농도, 온도, 풍량, 습도 등 운전조건이 급변동 되더라도 적절하게 대응하여 효과적으로 제거할 수 있도록 음이온발생실(11)에 설치되는 음이온발생실검사밸브(64)와, 탈취실(21)에 설치되는 탈취실검사밸브(65)가 구성되어 있다.

상기 음이온발생실검사밸브(64) 및 탈취실검사밸브(65)는 음이온발생실(11) 및 탈취실(21)과 연통되도록 함체(6)의 하부에 접속되는 것으로 통상의 볼 밸브 등과 같은 밸브를 설치하여 구성한다.

이와 같이 음이온발생실검사밸브(64) 및 탈취실검사밸브(65)는 악취 및 유해가스의 농도 등을 측정하는 기기와 같은 측정수단을 설치하여 측정값에 따라 음이온발생전극(12)의 방전 특성이나 송풍팬(3a)의 회전수 등을 변화시켜 음이온발생실(11) 및 탈취실(21) 내부 기체의 유속이나 체류시간을 조절함으로써 악취성분의 조성 및 농도, 온도, 풍량, 습도 등 운전조건이 급변동 되더라도 적절하게 대응하여 효과적인 제거작업을 수행할 수 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나, 음이온발생실검사밸브(64) 및 탈취실검사밸브(65)에 접속되어 악취 및 유해가스의 농도 등을 측정하는 악취 및 유해가스 측정수단(미도시)과, 이 악취 및 유해가스 측정수단으로 측정된 데이터 값을 인가받아 흡입장치(3) 및 고전압발생부(4)의 구동을 제어하도록 마이콤 등이 구비된 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

도4a 내지 도4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 구조를 나타낸 도면으로, 도4a는 정면구조를 나타낸 도면, 도4b는 측면구조를 나타낸 도면, 도4c는 평면구조를 나타낸 도면이다. 도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 설치된 상태를 나타낸 도면대용 이미지로서, 도5a는 설치된 상태의 정면구조를 나타낸 사진, 도5b는 평면구조를 나타낸 사진으로 상부 커버를 제거한 상태에서의 이미지이고, 도5c는 음이온발생전극 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.

먼저, 도4a 내지 도4c에 도시된 바와 같은 치수를 갖도록 음이온발생부(1), 탈취부(2), 흡입장치(3), 함체(6) 및 외부케이스(7) 등을 제작한 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치를 구성하고, 축산 분뇨 처리장에 시설된 소화조의 유해가스를 제거하여 메탄을 정제하는 처리 과정에서 발생되는 악취가스를 제거하기 위해 도5a 내지 도5c에 도시된 바와 같이 설치한다.

그리고, 소화조의 메탄 정제 공정에서 발생된 풍량은 다음 <그래프1>과 같이 측정되었다. 이 실험을 위한 영향 인자로는 유속, 유입 가스 농도에 따라 시행했으며, 기술별 악취 제거 평가를 통해 제거 성능을 확인하였다.

<그래프1> 잔류 악취가스의 유입(inlet) 유량

위 <그래프1>은 실험 기간 동안 측정한 유량을 나타낸 것이다. 동일 일자에서 유속에 따라 유량을 변화시켜 총 2 포인트의 유량 변화를 주었으며, 각각 A유량, B유량으로 선정하여 실험을 진행하였다. A유량은 평균 2.7±0.2 ㎥/min으로 측정되었으며, 이때의 유속은 0.4 m/sec로 계산되었다.

이는 선행하여 배치된 음이온발생부(;이하 1단이라 한다)를 기준으로 통과하는 시간을 보았을 때, 0.5초에 해당하는 시간이다. B유량은 평균 1.5±0.2㎥/min으로 측정되어 평균 유속 0.2 m/sec로 A유량에 비해 2배 낮았으며, 이에 따른 1단에서의 체류 시간은 1초임을 확인하였다.

<그래프2> A유량에서의 유입 악취가스 농도

<그래프2>는 A유량일 때의 황화수소와 암모니아의 유입 농도를 나타낸 것이다. 황화수소는 102∼202 ppm, 평균 157.4±30.5 ppm의 유입 농도를 보였으며, 암모니아는 14.0∼51.0 ppm, 평균 30.9±10.9 ppm으로 측정되었다.

<그래프3> B유량에서의 유입 악취가스 농도

<그래프3>은 B유량일 때의 황화수소와 암모니아의 유입 농도를 나타낸 것이다. 황화수소는 100∼182 ppm, 평균 143.1±24.0 ppm의 유입 농도를 보였으며, 암모니아는 18.0∼41.0 ppm, 평균 28.9±7.5 ppm으로 측정되었다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 잔류 악취가스 제거 성능 평가에 대해 구체적으로 설명한다.

유량은 크게 두 포인트로 나눠서 실험을 수행하였다. 장치의 허용 용량인 2 ㎥/min에서 1단 통과 기준의 접촉시간을 가지고 2가지로 나눴으며 A유량은 1단 통과 유속 0.4 m/sec, B유량은 1단 통과 유속 0.2 m/sec로 분류하여 실험을 진행하였다. 측정 결과는 이하의 <그래프4> 내지 <그래프7>, <표1>, <표2>와 같이 정리하였다.

1. 유량, 유입 농도에 따른 성능평가

1-1. A유량에서의 유해가스 제거 분석 결과

<그래프4> H2S 분석 결과

<그래프5> NH3 분석 결과

1-2. B유량에서의 유해가스 제거 분석 결과

<그래프6> H2S 분석 결과

<그래프7> NH3 분석 결과

A, B유량에서의 H2S 제거 측정 결과

운전기간	유량		Inlet H ₂ S Conc .		Outlet H ₂ S Conc .		제거율
운전기간	A	B	A	B	A	B	A	B
(day)	(㎥/min)		(ppm)		(ppm)		(%)
1	2.8	1.6	142	140	8.7	3.7	93.9%	97.4%
2	2.7	1.2	148	187	5.5	11	96.3%	94.1%
3	2.5	1.5	159	160	7	7.1	95.6%	95.6%
4	2.5	1.6	182	199	15	12.8	91.8%	93.6%
8	2.5	1.5	199	202	14.1	15.8	92.9%	92.2%
9	2.8	1.8	140	146	9	5.4	93.6%	96.3%
10	2.4	1.2	160	163	9.1	4.7	93.1%	97.1%
11	2.4	1.4	105	102	8.5	4.4	91.9%	95.7%
12	2.7	1.3	165	186	10.9	9.9	93.4%	94.7%
14	2.5	1.5	145	148	8.8	5.1	93.9%	96.6%
15	2.8	1.8	108	111	6.1	4.4	94.4%	96.0%
16	2.8	2	190	195	12.3	12	93.5%	93.8%
18	3	2	141	145	7.7	7.2	94.5%	95.0%
22	3	1.6	140	140	8.5	6.1	93.9%	95.6%
23	2.5	1.3	120	119	3.2	3.2	97.3%	97.3%
24	2.5	1.5	170	177	6.5	11.1	96.2%	93.7%
25	2.7	1.5	151	156	7	7.7	95.4%	95.1%
평 균	2.7	1.5	150.9	157.4	8.7	7.7	94.2%	95.3%
표준편차	0.2	0.2	26.1	30.5	3.0	3.7	1.5%	1.5%
최 대 값	3	2	199	202	15	15.8	97.3%	97.4%
최 소 값	2.4	1.2	105	102	3.2	3.2	91.8%	92.2%

<표1>은 A, B유량 일 때의 황화수소 제거 효율을 나타낸 것이다. A유량(유속 0.4 m/sec)일 때의 황화수소 유출 농도는 3.2∼15 ppm, 평균 8.7±3.0 ppm으로 나타났으며, 제거율은 91.8∼97.3%, 평균 94.2±1.5%임을 확인하였다.

B유량(유속 0.2 m/sec)일 때의 황화수소 유출 농도는 3.2∼15.8 ppm, 평균 7.7±3.7 ppm으로 나타났고 제거율은 92.2∼97.4%, 평균 95.3±1.5%로 확인되었다. B유량보다 유속이 2배 가량 빠른 A유량은 전반적인 제거율은 1.1%의 제거 성능이 저하됨을 확인할 수 있었다. 하지만 측정값의 숫자가 진하게 표시된 부분을 중점으로 보았을 때, 제거율이 목표했던 제거 농도를 충족시키지 못한 값으로써, 유입 농도가 높을 때 제거율이 비교적 감소되는 수치 폭이 큰 것을 확인할 수 있었다. 이는 유입 농도에 따른 부하가 장치의 허용 용량을 넘는 break point로 판단되며, B유량일 때는 177 ppm 이하, A유량은 160 ppm 이하에서 운전을 해야 안정적으로 처리가 되는 것을 확인할 수 있었다.

A, B유량에서의 NH3 제거 측정 결과

운전기간	유량		Inlet NH ₃ Conc.		Outlet NH ₃ Conc.		제거율
운전기간	A	B	A	B	A	B	A	B
(day)	(㎥/min)		(ppm)		(ppm)		(%)
1	2.8	1.6	40	42	13	10	67.5%	76.2%
2	2.7	1.2	27	28	7	4	74.1%	85.7%
3	2.5	1.5	25	23	5	2	80.0%	91.3%
4	2.5	1.6	35	38	13	2	62.9%	94.7%
8	2.5	1.5	18	14	5	1	72.2%	92.9%
9	2.8	1.8	25	27	4	2	84.0%	92.6%
10	2.4	1.2	24	24	2	3	91.7%	87.5%
11	2.4	1.4	22	26	2	2	90.9%	92.3%
12	2.7	1.3	28	24	5	2	82.1%	91.7%
14	2.5	1.5	40	44	11	11	72.5%	75.0%
15	2.8	1.8	24	22	8	3	66.7%	86.4%
16	2.8	2	20	19	4	1	80.0%	94.7%
18	3	2	44	51	18	15	59.1%	70.6%
22	3	1.6	35	37	12	11	65.7%	70.3%
23	2.5	1.3	25	25	4	6	84.0%	76.0%
24	2.5	1.5	35	32	13	6	62.9%	81.3%
25	2.7	1.5	41	50	14	13	65.9%	74.0%
평 균	2.7	1.5	29.9	30.9	8.2	5.4	74.2%	84.3%
표준편차	0.2	0.2	8.1	10.9	4.9	4.5	10.1%	8.9%
최 대 값	3	2	44	51	18	15	91.7%	94.7%
최 소 값	2.4	1.2	18	14	2.0	1.0	59.1%	70.3%

<표2>는 A, B유량일 때의 암모니아 제거 효율을 나타낸 것이다. A유량(유속 0.4 m/sec)일때의 암모니아 유출 농도는 2.0∼18 ppm, 평균 8.2±4.9 ppm으로 나타났으며, 제거율은 59.1∼91.7%, 평균 74.2±10.1%임을 확인하였다. B유량(유속 0.2 m/sec)일 때의 암모니아 유출 농도는 1.0∼15.0ppm, 평균 5.4±4.5 ppm으로 나타났고 제거율은 70.3∼94.7%, 평균 84.6±8.7%로 확인되었다. 유속이 2배로 느려 체류시간이 긴 B유량의 경우에는 A유량에 비해 10.2%의 제거 성능이 크게 증가됨을 확인할 수 있었다. <표2>에서 측정값의 숫자가 진하게 표시된 부분은 유입 농도에 따라 제거 성능이 낮은 부분을 체크한 것으로써, A유량의 경우, 유입 암모니아 농도가 35 ppm 이상일 때 제거 성능이 크게 저하됨을 확인할 수 있었다. B유량은 A유량보다도 높은 42 ppm에서부터 제거 성능이 확연히 떨어짐을 확인할 수 있었으며, 현장에 따라 유입 농도에 따른 break point를 확인하여 기술의 운전 조건을 변화하는 것이 바람직하다고 판단된다.

2. 음이온발생부 및 탈취부의 개별 성능 평가

본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 음이온발생부(1단), 탈취부(2단), 음이온발생부(3단), 탈취부(4단)가 연이어 배치된 구조로서 음이온발생부, 탈취부의 제거 성능을 평가하였다.

<그래프8> 음이온 발생부를 이용한 H2S 성능 결과

<그래프9> 음이온 발생부를 이용한 NH3 성능 결과

음이온 발생부를 이용한 유해가스 제거 결과

항 목	유량	Inlet Conc .		Outlet Conc .		제거율
항 목	유량	H ₂ S	NH ₃	H ₂ S	NH ₃	H ₂ S	NH ₃
(횟수)	(㎥/min)	(ppm)		(ppm)		(%)
1	1.6	110	25	108	12	1.8%	52.0%
2	1.5	125	22	125	11	0.0%	50.0%
3	1.6	115	31	114	11	0.9%	64.5%
4	1.4	151	25	139	9	7.9%	64.0%
5	1.5	117	25	111	11	5.1%	56.0%
평 균	1.52	123.6	25.6	119.4	10.8	3.2%	57.3%
표준편차	0.1	16.2	3.3	12.7	1.1	3.3%	6.7%
최 대 값	1.6	151	31	139	12	7.9%	64.5%
최 소 값	1.4	110	22	108	9	0.0%	50.0%

<그래프8>, <그래프9>, <표3>는 음이온 발생부만을 이용한 유해가스 제거에 대한 결과를 나타낸 것이다. 황화수소와 같은 경우, 제거율이 0.0∼7.9%로 거의 이루어지지 않는 것으로 볼 때, 분자 구조로 이루어진 유해가스는 음이온 발생부를 통해 제거가 어렵다고 판단된다. 반면, 양이온인 암모니아와 같은 경우, 50.0%∼64.5%, 평균 57.3±6.7%의 제거율을 나타낸 것으로 볼 때, 양이온 구조의 유해가스는 음이온 발생부 적용으로 제거될 수 있음을 확인할 수 있었다.

<그래프10> 탈취부(다공성 나노 활성탄)을 이용한 H2S 성능 결과

<그래프11> 탈취부(다공성 나노 활성탄)을 이용한 NH3 성능 결과

탈취부(다공성 나노 활성탄)을 이용한 유해가스 제거 결과

항 목	유량	Inlet Conc .		Outlet Conc .		제거율
항 목	유량	H ₂ S	NH ₃	H ₂ S	NH ₃	H ₂ S	NH ₃
(횟수)	(㎥/min)	(ppm)		(ppm)		(%)
1	1.6	105	26	7.7	13	92.7%	50.0%
2	1.5	110	25	5.1	14	95.4%	44.0%
3	1.6	125	29	7.1	11	94.3%	62.1%
4	1.4	120	27	5.9	16	95.1%	40.7%
5	1.5	121	26	6.5	15	94.6%	42.3%
평 균	1.52	116.2	26.6	6.5	13.8	94.4%	47.8%
표준편차	0.1	8.3	1.5	1.0	1.9	1.1%	8.7%
최 대 값	1.6	125	29	7.7	16	95.4%	62.1%
최 소 값	1.4	105	25	5.1	11	92.7%	40.7%

<그래프10>, <그래프11>, <표4>는 탈취부(다공성 나노 활성탄)을 이용한 유해가스 제거에 대한 결과를 나타낸 것이다. 황화수소는 92.7%∼95.4%, 평균 94.4±1.1%의 높은 제거율을 보였으며, 주 제거 목표가 아닌 암모니아의 경우에도 평균 47.8±8.7%의 제거율을 달성하는 것으로 볼 때, 다공성 나노 활성탄은 분자 구조의 유해가스 뿐만 아니라 이온 구조의 유해가스 성분도 어느 정도 제거가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

3. 공인 인증 기관 측정

본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 대해 공인 인증 기관인 한국화학융합시험연구원(KTR)을 통하여 장치의 성능을 확인받기 위해 측정을 의뢰하였으며 그 결과는 다음의 <표5>와 같다.

본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치의 공인인증 측정의뢰결과

측정 항목	Inlet	Outlet	제거율
황화수소	120.9 ppm	7.9 ppm	93.5%
암모니아	4.1 ppm	1.1 ppm	73.1%
황화메틸	17.1 ppm	0 ppm	100%
아황화메틸	171.2 ppm	4.2 ppm	97.5%
트리메틸아민	0 ppm	0 ppm	-
측정 기관 : 한국화학융합시험연구원(KTR) 측정 장소 : 파주시설관리공단 소화조 유해가스 제거 공정 내부

전술한 바와 같은 구체적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 이하와 같은 장점을 가지고 있다.

첫째, 환경기초시설에서 발생하는 주 유해가스인 황화수소, 암모니아를 제거하기에 탁월한 성능을 가지고 있다.

둘째, 황화수소 뿐만 아니라 황화메틸, 아황화메틸도 높은 제거 성능을 나타낸 것으로 볼 때, 황 계열의 유해가스 제거에 탁월한 성능을 나타내고 있음을 알 수 있다.

셋째, 유해가스 풍량과 농도에 비례적인 가변적 환경 조건에서도 적용할 수 있는 시스템이다.

넷째, 장치의 크기가 작고 설치가 용이하여 고농도의 악취를 발생하는 주 원인 지역에 적용할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치는 도4a 내지 도5c에 도시된 바와 같이 외관이 간결, 단순하고, 환경설비임에도 불구하고 비교적 외관이 미려하므로 고농도 악취가 발생되는 도심이나 주거시설 등의 환경기초시설에서 악취 및 유해가스 제거를 위한 용도로 효과적으로 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:음이온발생부 11:음이온발생실
12:음이온발생전극 13,23:흡입구
14,24:배기구 2:탈취부
21:탈취실 22:흡착제
22a:다공성 나노 활성탄 3:흡입장치
3a:송풍팬 32:흡입연결관
33:배기연결관 4:고전압발생부
41:제1 고전압발생부 42:제2 고전압발생부
6:함체 62:격벽
63:지지다리 64:음이온발생실검사밸브
65:탈취실검사밸브 7:외부케이스
71:이동바퀴 8:배기댐퍼

Claims

악취 및 유해가스 제거를 위한 장치에 있어서,
내부에 음이온발생전극이 설치되는 음이온발생실의 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 음이온발생부; 내부에 흡착제가 수용되는 탈취실의 일측에 상기 음이온발생부의 배기구와 연통되는 흡입구가 형성되고 타측에 배기구가 형성된 탈취부; 상기 탈취부의 배기구에 흡입연결관이 접속되어 흡입력을 인가하는 흡입장치; 및 상기 음이온발생전극에 고전압을 인가하는 고전압발생부를 포함하고,
상기 음이온발생부와 상기 탈취부는 상기 탈취부의 배기구에 상기 음이온발생부의 흡입구가 접속되고, 상기 음이온발생부의 배기구에 상기 탈취부의 흡입구가 접속되는 구조가 되도록 다단으로 구성되고,
상기 음이온발생실에 설치되는 음이온발생실검사밸브; 및
상기 탈취실에 설치되는 탈취실검사밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 음이온발생부 및 상기 탈취부는 수용공간을 갖는 함체의 내부에 설치되는 복수 개의 격벽에 의해 복수의 상기 음이온발생실 및 상기 탈취실을 갖도록 구획되고, 상기 음이온발생부의 흡입구 및 배기구와, 상기 탈취부의 흡입구 및 배기구는 상기 격벽에 상하로 엇갈리게 배치, 구성되고,
상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브는 상기 함체의 하부에 접속된 것을 특징으로 하는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치.
제4항에 있어서,
상기 함체가 수용되는 외부케이스;
상기 외부케이스에 설치되는 복수의 이동바퀴; 및
상기 흡입장치의 배기연결관에 설치되는 배기댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치.
제5항에 있어서,
상기 함체는 지지다리가 형성되어 상기 외부케이스의 내부에 이격공간을 갖도록 설치되고,
상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브는 상기 이격공간에 위치하도록 상기 함체의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 음이온발생실검사밸브 및 상기 탈취실검사밸브에 접속되어 악취 및 유해가스의 상태를 측정하는 악취 및 유해가스 측정수단; 및
상기 악취 및 유해가스 측정수단으로 측정된 데이터 값을 인가받아 상기 흡입장치 및 상기 고전압발생부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 및 유해가스 제거를 위한 장치.