KR101814964B1 - 탈착 가속 장치를 구비한 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조선소의 도장 설비와 같이 대규모의 휘발성 유기화합물을 배출하는 시설에 설치되며 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 개별 VOCs 농축 모듈을 거치시킬 수 있는 거치대를 층별로 만들어 다수의 VOCs 농축 모듈들을 입고 및 출고시킬 수 있어 대용량의 휘발성 유기화합물의 처리가 가능하고 처리 연속성이 보장되는 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 관한 것이며, 특히 개별 VOCs 농축 모듈에서 모듈 내 카트리지 유닛에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 빠르게 탈착시킬 수 있도록 하여 카트리지 유닛의 완전 탈착 및 완전 흡착을 가능하게 해 흡탈착 성능을 높이고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 탈착 가속 장치를 구비한 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈에 관한 것이다.

Description

탈착 가속 장치를 구비한 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈{VOCS CONCENTRATION MODULE OF VOLATILE ORGANIC COMPOUND TREATMENT SYSTEM HAVING AN DESORPTION ACCELERATING DEVICE}

본 발명은 탈착 가속 장치를 구비한 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조선소의 도장 설비와 같이 대규모의 휘발성 유기화합물을 배출하는 시설에 설치되며 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 개별 VOCs 농축 모듈을 거치시킬 수 있는 거치대를 층별로 만들어 다수의 VOCs 농축 모듈들을 입고 및 출고시킬 수 있어 대용량의 휘발성 유기화합물의 처리가 가능하고 처리 연속성이 보장되는 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 관한 것이며, 특히 개별 VOCs 농축 모듈에서 모듈 내 카트리지 유닛에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 빠르게 탈착시킬 수 있도록 하여 카트리지 유닛의 완전 탈착 및 완전 흡착을 가능하게 해 흡탈착 성능을 높이고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 탈착 가속 장치를 구비한 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈에 관한 것이다.

하수처리장, 양돈장, 축산 폐수처리장, 도살장, 식품공장, 각종 화학공장 등에서 발생하는 악취성분은 발생물질이나 발생원에 따라 오염물질의 구성이 매우 다양하며, 주요 악취유발물질로는 황화수소, 메르캅탄과 같은 황화합물, 암모니아, 아민과 같은 질소화합물, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌 등을 포함하는 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs) 또는 휘발성 황화합물(volatile sulfur compounds) 등이 있다.

이와 같은 악취성분들은 주로 물과 이산화탄소로 전환되어 제거되는 것이 일반적이며, 현재 사용되고 있는 악취가스 처리기술로는 크게 활성탄 흡착법과 약액 세정법, 오존 산화법, 연소 탈취 등의 물리ㆍ화학적 탈취방법과 토양 미생물 처리법, 활성 슬러지법, 바이오 필터 등의 생물학적 탈취방법이 있다.

이러한 방법들은 악취가스를 제거하고자 하는 처리환경에 따라 선택되어 단독 또는 2개 이상을 병행하여 사용하기도 하는데, 상기 물리ㆍ화학적 탈취방법은 약품, 재료비 등 운영비의 문제들이 상존해 있으며, 상기 생물학적 탈취방법은 많은 부지면적을 필요로 하고 압력손실이 높아 동력비가 많이 소요되는 단점이 있다.

이에 따라 최근에는 상기 생물학적 탈취방법 중 작은 공간에서 적은 비용으로 운영할 수 있으며 탈취효율이 높은 미생물 담체를 이용하는 충전형 미생물 탈취법에 대한 관심이 높아지고 있다.

담체 충전형 미생물 탈취방법은 미생물을 고정화시킨 담체로 채워진 충전탑에 악취가스를 유입시켜 제거하는 방법으로서, 충전탑 속의 미생물은 악취가스의 분해에 의해 발생하는 에너지와 소량의 영양분에 의해 생장이 유지된다. 즉 배양되는 미생물에 의하여 악취성분들이 분해되어 제거되는 것이다.

상기와 같은 미생물을 이용한 생물학적인 방법은 지금까지 주로 일반 오ㆍ폐수 처리에 이용되고 있으나, 최근에는 악취제거 분야에도 적용되어 그 활용성이 증대하고 있다.

하지만 이 같은 생물학적인 방법에 있어서 바이오 필터는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물의 농도가 급격히 변동되거나 유량이 변동되는 경우 한정된 미생물을 활용하는 바이오 필터의 특성상 안정적으로 운영되기 어려우며 오염 가스를 배출하는 현장의 특성상 이 같은 휘발성 유기화합물의 농도 및 유량 변화는 빈번하게 발생되고 있기 때문에 실제 현장에서 바이오 필터를 적용하고 운영하는데에는 많은 어려움이 따르게 된다.

특히 조선소의 경우 무수한 의장품들에 대한 도장작업과 건조작업을 번갈아 수행하게 되는 데, 이 과정에서 도장작업시 비산되는 페인트 미스트(Paint mist; 페인트 분진) 뿐만 아니라, 도장된 의장품의 건조과정에서 페인트의 용제가 대기중으로 증발되어 톨루엔과 같은 각종 휘발성 유기화합물이 도장실의 내부공기 중에 다량으로 함유된다.

상기와 같은 휘발성 유기화합물을 그대로 대기중으로 방출시키게 되면, 휘발성 유기화합물이 빛과 반응하여 오존이나 알데히드 또는 스모그 중의 질소화합물과 같은 광화학 산화물을 생성하게 됨으로서 대도시의 광화학 스모그와 지구온난화와 같은 환경오염을 유발시키게 될 뿐만 아니라, 휘발성 유기화합물을 이루는 대부분의 물질들이 낮은 농도에서도 자극적이고 불쾌한 냄새를 발생시키며, 인체와의 피부 접촉이나 호흡기로 유입될 경우 신경계 등의 장애를 일으키는 발암물질로서 최근에 들어서는 그 배출시설에 대한 법적배출규제가 마련되고 있다.

소용량의 간헐적 도장작업이 이루어지는 자동차정비 관련분야에서는 전용의 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추는 것이 비교적 용이하지만 대용량의 연속적인 처리능력이 요구되는 조선소 도장설비의 경우에는 현장에 마땅한 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추지 않은 경우가 대부분이어서 대기중으로 그대로 배출되는 경우가 많고, 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추고 있는 경우에도 오염저감 시설비용이 증가하고 큰 면적의 처리시설 전용 부지를 확보해야 하기 때문에 대부분 약식 처리 시설을 설치하는 등 적극적인 휘발성 유기화합물 처리가 이루어지지 않고 있는 문제점도 있다.

이에 본 출원인은 2013년 특허출원 제0154153호를 통해 휘발성 유기화합물의 흡탈착이 가능한 이동식 처리 장치를 제안한 바 있다.

하지만 이 같은 이동식 처리 장치 역시 내부 처리 능력에 제한이 있기 때문에 대용량의 연속적인 처리능력이 요구되는 조선소 도장설비와 같은 시설에서는 한계를 드러낼 수 밖에 없었다. 특히 휘발성 유기화합물을 내부에 흡착 및 농축시킨 뒤 탈착을 위해 축열연소장치나 바이오필터로 이동하는 횟수가 너무 잦고 휘발성 유기화합물을 흡착 연속성이 이루어지지 않아 현장에 적용해 운영하기에는 많은 미비한 점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 조선소의 도장 설비와 같이 대규모의 휘발성 유기화합물을 배출하는 시설에 설치되며 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 개별 VOCs 농축 모듈을 거치시킬 수 있는 거치대를 층별로 만들어 다수의 VOCs 농축 모듈들을 입고 및 출고시킬 수 있어 대용량의 휘발성 유기화합물의 처리가 가능하고 처리 연속성이 보장되는 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 제공하는 것이다.

또한 개별 VOCs 농축 모듈에서 모듈 내 카트리지 유닛에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 빠르게 탈착시킬 수 있도록 하여 카트리지 유닛의 완전 탈착 및 완전 흡착을 가능하게 해 흡탈착 성능을 높이고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 제공하는데 본 발명의 다른 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 휘발성 유기화합물을 포집해 처리하는 다수의 VOCs 농축 모듈; 상기 VOCs 농축 모듈들이 수납될 수 있는 수납고들이 상하 및 좌우 방향으로 배열되어 상기 VOCs 농축 모듈들을 수납시키는 수납 타워; 승강체가 좌우 방향으로 이동될 수 있으며 상기 수납 타워로부터 출고된 개별 농축 모듈을 승강체로 수납하여 상하 방향으로 이송시키는 승강 타워; 및 상기 승강 타워로부터 개별 VOCs 농축 모듈을 전달받아 지상에 배치하는 적재대; 를 포함하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서, 상기 VOCs 농축 모듈은, 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급하는 제 1 연결부; 상기 제 1 연결부로부터 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛의 필터 섬유를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며, 카트리지 유닛의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 내부 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 농축하여 배출하는 반응부; 상기 반응부로부터 휘발성 유기화합물의 농도가 제어된 오염 가스를 전달받아 배출하는 제 2 연결부; 및 상기 카트리지 유닛의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착 과정에서 각 카트리지 유닛에 물리적 진동을 가하는 탈착 가속 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 VOCs 농축 모듈을 제공한다.

바람직하게는, 상기 반응부는 제 1 연결부와 연결되는 상부의 제 1 공간, 구획벽에 의해 상기 제 1 공간과 분할되며 카트리지 유닛들이 설치되는 제 2 공간, 그리고 상기 제 2 공간의 하부에서 해당 제 2 공간과 연통되며 제 2 연결부와 연결되는 제 3 공간으로 분할되며, 상기 카트리지 유닛은 상기 구획벽의 연통홀에 상부가 끼워져 상기 제 1 공간과 연통되며, 하부가 폐쇄되어 측면에 감겨진 필터 섬유를 통해 상기 제 2 공간 및 제 3 공간과 통기되며, 상기 탈착 가속 장치는, 상부의 제 1 공간에 구비되어 수평 방향 진동을 발생시키는 진동부; 상기 진동부와 연결되어 수평 방향 진동을 전달받는 링크; 및 상기 링크와 연결되며 제 1 공간에 돌출 형성되어 있는 다수의 연통홀에 각각 결합되어 수평 방향 진동을 각 카트리지 유닛에 전달하는 다수의 구속 홀더; 를 포함하여, 수평 방향 진동을 카트리지 유닛에 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탈착 가속 장치는, 상기 카트리지 유닛의 하측 말단에 일측이 연결되고 상기 제 2 공간의 바닥면에 타측이 연결되어 카트리지 유닛의 수평 진동을 저감시키며 수평 진동에 의해 카트리지 유닛들의 하부가 서로 접촉하는 것을 차단하는 완충 스프링; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 반응부는 제 1 연결부와 연결되는 상부의 제 1 공간, 구획벽에 의해 상기 제 1 공간과 분할되며 카트리지 유닛들이 설치되는 제 2 공간, 그리고 상기 제 2 공간의 하부에서 해당 제 2 공간과 연통되며 제 2 연결부와 연결되는 제 3 공간으로 분할되며, 상기 카트리지 유닛은 상기 구획벽의 연통홀에 상부가 끼워져 상기 제 1 공간과 연통되며, 하부가 폐쇄되어 측면에 감겨진 필터 섬유를 통해 상기 제 2 공간 및 제 3 공간과 통기되며, 상기 탈착 가속 장치는, 상기 카트리지 유닛의 하측 말단에 고정되는 판 형상의 제동 플레이트; 상부면이 상기 제동 플레이트의 하부면과 맞닿게 배치되는 가동 플레이트; 상기 가동 플레이트의 하부면에 연결되는 로드; 및 상기 로드를 수평회전시키는 회전부; 를 포함하며, 상기 가동 플레이트의 상부면과 상기 제동 플레이트의 하부면에는 다수의 요철부가 형성되어 수직 진퇴 진동을 카트리지 유닛에 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 반응부는 제 1 연결부와 연결되는 상부의 제 1 공간, 구획벽에 의해 상기 제 1 공간과 분할되며 카트리지 유닛들이 설치되는 제 2 공간, 그리고 상기 제 2 공간의 하부에서 해당 제 2 공간과 연통되며 제 2 연결부와 연결되는 제 3 공간으로 분할되며, 상기 카트리지 유닛은 상기 구획벽의 연통홀에 상부가 끼워져 상기 제 1 공간과 연통되며, 하부가 폐쇄되어 측면에 감겨진 필터 섬유를 통해 상기 제 2 공간 및 제 3 공간과 통기되며, 상기 탈착 가속 장치는, 상기 반응부(220)의 제 2 공간(B)의 바닥면에 고정되는 진동자; 및 상기 카트리지 유닛의 하측 말단에 일측이 연결되고 상기 진동자에 타측이 연결되어 진동자로부터 전달되는 일 방향 진동을 다 방향의 복합 진동으로 변환하여 카트리지 유닛에 전달하는 탄성 다발체; 를 포함하여, 복합 진동을 카트리지 유닛에 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄성 다발체는 복수의 탄성체를 나선 형태로 꼬아 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 진동자는 진동 출력측에 판 형상으로 형성된 진동판을 구비하고 탄성 다발체의 타단이 진동판과 밀착되거나 결합되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄성 다발체는 카트리지 유닛으로 복합 진동을 전달해 확산시키는 확산판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 조선소의 도장 설비와 같이 대규모의 휘발성 유기화합물을 배출하는 시설에 설치되며 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 개별 VOCs 농축 모듈을 거치시킬 수 있는 거치대를 층별로 만들어 다수의 VOCs 농축 모듈들을 입고 및 출고시킬 수 있어 대용량의 휘발성 유기화합물의 처리가 가능하고 처리 연속성이 보장되는 효과가 있다.

수납고들이 상하 및 전후 방향으로 배열되는 수납 타워에 개별 VOCs 농축 모듈들을 수납함으로써 VOCs 농축 모듈의 배치를 위한 부지 면적을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

또한 이 수납 타워에서 흡착이 완료된 VOCs 농축 모듈을 출고시켜 승강기를 통해 빠르게 지상으로 내리고 이송 수단으로 처리 시설에 옮겨 휘발성 유기화합물을 배출한 후 다시 역순으로 수납 타워에 입고시킴으로써 적은 수의 VOCs 농축 모듈로도 큰 규모의 오염가스 배기 시설을 커버할 수 있으며 휘발성 유기화합물의 처리에 연속성을 보장할 수 있게 된다.

특히 VOCs 개별 농축 모듈에서 모듈 내 카트리지 유닛에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 빠르게 탈착시킬 수 있도록 하여 카트리지 유닛의 완전 탈착 및 완전 흡착을 가능하게 해 흡탈착 성능을 높이고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 제 1 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 VOCs 농축 모듈 내 휘발성 유기화합물의 흡착 및 탈착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 카트리지 유닛의 일 예를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템은 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염 가스를 배출하는 시설, 특히 조선소의 도장 설비와 같이 대규모의 휘발성 유기화합물을 배출하는 시설에 설치되어 운영될 수 있다.

이 휘발성 유기화합물 처리 시스템은 휘발성 유기화합물을 흡착 및 탈착 구동하는 개별 VOCs 농축 모듈들을 다층 타워에 배치해 시설의 오염 가스 배출 덕트에서 배출되는 오염 가스를 개별적으로 처리하도록 하여 대용량의 휘발성 유기화합물의 처리를 가능하게 한다.

또한 다층 타워에 배치되는 다수의 VOCs 농축 모듈들을 운영 상태에 따라 신속하게 입고 및 출고시켜 휘발성 유기화합물 처리의 연속성을 보장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 설명하기 위한 개요도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 휘발성 유기화합물 처리 시스템은 다수의 VOCs 농축 모듈(200)을 대규모 VOCs 배출 시설의 주변에 배치하되 좁은 부지 면적만으로 설치가 가능하며, 동시에 대용량의 연속적인 VOCs 처리능력을 갖출 수 있도록 고안된 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템은 오염가스 배기 시설(100)에서 배기되는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착 및 탈착 구동으로 휘발성 유기화합물을 포집해 처리하는 다수의 VOCs 농축 모듈(200)과, 상기 VOCs 농축 모듈(200)들이 수납될 수 있는 수납고들이 상하 및 전후 방향으로 배열되어 상기 VOCs 농축 모듈(200)들을 수납시키는 수납 타워(300)와, 승강체(430)가 좌우 방향으로 이동될 수 있으며 상기 수납 타워(300)로부터 출고된 개별 농축 모듈(200)을 승강체(430)로 수납하여 상하 방향으로 이송시키는 승강 타워(400)와, 상기 승강 타워(400)로부터 개별 VOCs 농축 모듈(200)을 전달받아 지상에 배치하는 적재대(500)와, 상기 적재대(500)로부터 개별 VOCs 농축 모듈(200)을 수거해 이송하는 이송 수단(600)과, 상기 이송 수단(600)에 의해 이송된 개별 VOCs 농축 모듈(200)과 연결되어 휘발성 유기화합물을 제거하는 처리 시설(700)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 상술한 설명에서는 휘발성 유기화합물을 흡착한 VOCs 농축 모듈(200)이 수납 타워(300)에서 출고되어 처리 시설(700)로 옮겨져 처리되는 과정을 기준으로 설명하였지만, 이 과정이 완료되면 해당 VOCs 농축 모듈(200)은 이송 수단(600)에 의해 다시 적재대(500)로 옮겨져 배치되고 승강 타워(400)를 통해 승강되어 수납 타워(300)의 적절한 수납고에 수납되게 될 것이다.

먼저 본 발명에서 휘발성 유기화합물의 VOCs 농축 모듈(200)은 오염 가스 배기 시설에서 배출되는 오염 가스를 유입받아 내부 카트리지 유닛에 휘발성 유기 화합물을 흡착하며, 오염 가스 내 휘발성 유기화합물을 농축시켜 일정한 농도로 만든 후 실제 휘발성 유기화합물을 제거하는 필터측(예컨데, 처리 시설(700)로 표현된 축열연소장치나 바이오필터)으로 배출시켜 제거하는 동작을 수행하게 된다.

실제 이 같은 VOCs 농축 모듈(200)은 카트리지 유닛의 갯수가 곧 휘발성 유기화합물의 처리능력을 의미한다. 실제 소용량의 간헐적 도장 작업이 이루어지는 자동차정비 관련분야에서는 이 같은 VOCs 농축 모듈(200)을 소형화하거나 하나만 설치 운영하여도 처리해야 할 휘발성 유기화합물의 양이 많지 않아 큰 문제가 없는 것이 사실이다.

하지만 무수한 의장품들에 대한 도장 작업과 건조 작업을 번갈아 수행하게 되는 조선소 도장 설비의 경우 하나의 VOCs 농축 모듈(200)만으로는 휘발성 유기화합물 처리 용량을 감당하기 어렵다. 조선소 도장설비에서는 도장작업시 비산되는 페인트 미스트 뿐만 아니라, 도장된 의장품의 건조과정에서 페인트의 용제가 대기중으로 증발되어 톨루엔과 같은 각종 휘발성 유기화합물이 도장실의 내부공기 중에 다량으로 함유되게 된다. 실제 전용의 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추는 것이 비교적 용이하지만 대용량의 연속적인 처리능력이 요구되는 조선소 도장설비의 경우에는 현장에 마땅한 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추지 않은 경우가 대부분이어서 대기중으로 그대로 배출되는 경우가 많고, 휘발성 유기화합물 처리 시설을 갖추고 있는 경우에도 오염저감 시설비용이 증가하고 큰 면적의 처리시설 전용 부지를 확보해야 하기 때문에 대부분 약식 처리 시설을 설치하는 등 적극적인 휘발성 유기화합물 처리가 이루어지지 않고 있다.

이러한 조선소 도장 설비의 현실에 따라 본 발명에서는 제한된 수의 VOCs 농축 모듈만으로 오염 가스를 처리할 수 있도록 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 제안하는 것이다. 즉 수납고들이 상하 및 좌우 방향으로 배열되는 수납 타워(300)에 개별 VOCs 농축 모듈(200)들을 수납함으로써 VOCs 농축 모듈(200)의 배치를 위한 부지 면적을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 것이다. 또한 이 수납 타워(300)에서 흡착이 완료된 VOCs 농축 모듈(200)을 출고시켜 승강 타워(400)를 통해 빠르게 지상으로 내리고 이송 수단(600)을 이용해 처리 시설(700)에 옮겨 휘발성 유기화합물을 배출한 후 다시 역순으로 수납 타워(300)에 입고시킴으로써 적은 수의 VOCs 농축 모듈(200)로도 큰 규모의 오염가스 배기 시설(100)을 커버할 수 있으며 휘발성 유기화합물의 처리에 연속성을 보장할 수 있게 될 것이다.

먼저 상기 오염가스 배기 시설(100)에서는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염 가스를 덕트(110)를 통해 배출하게 된다. 이러한 덕트(110)는 분배기(120)로 연결되며, 해당 분배기(120)에서는 다수의 공급관(130)을 통해 개별 농축 모듈(200)로 휘발성 유기화합물을 포함한 오염 가스를 공급하게 된다.

상기 오염가스 배기 시설(100)은 휘발성 유기화합물을 포함한 오염 가스를 배기하는 모든 시설일 수 있으며, 특히 조선소의 도장 시설과 같이 휘발성 유기화합물에 대한 대용량의 연속적인 처리능력이 요구되는 설비일 수 있다.

상기 수납 타워(300)는 상기 VOCs 농축 모듈(200)들이 수납될 수 있는 수납고들을 구성하기 위해 수직 프레임(310)과 수평 프레임(320)을 종횡으로 연결하여 개별 수납고를 구성하며, 이 수납고들을 좌우 방향(Y축 방향)으로 연결하여 다수의 수납고들이 좌우 일렬로 배치되도록 하고 또한 이 수납고들을 상하 방향(Z축 방향)으로 연결하여 다수의 수납고들이 상하 일렬로 배치되도록 하여 전체적으로 수납고들이 상하 및 좌우 방향으로 배열되도록 몸체가 구성된다. 일 예로서 도 1에는 좌우로 3 개의 수납고가 연결되어 배치되며 상하로 3개의 수납고가 연결되어 배치되는 형태가 도시되어 있다.

상기 수납고를 구성하는 수평 프레임 중 전후 방향(X축 방향)으로 연결된 수평 프레임(320) 상에는 상기 VOCs 농축 모듈(200)이 안치된다. 이러한 수평 프레임(320)에는 상부에 얹어진 VOCs 농축 모듈(200)을 회전에 의해 전후 방향(X축 방향)으로 이송시킬 수 있는 다수의 굴림대(331)와 이 굴림대(331)를 회전시키기 위한 다수의 수평 체인(332)이 구비된다. 일 예로 상기 수평 체인(332)은 인접한 두 개의 굴림대(331)를 연결하며 모터(도시 않음)의 회전력에 의해 궤도 운동을 하고 이에 따라 수평 체인(332)에 연결된 굴림대(331)들이 회전함으로써 VOCs 농축 모듈(200)이 전후 방향(X축 방향)으로 이송되도록 구성할 수 있다.

한편 이 같은 수납 타워(300)의 X축 방향 후단에는 승강 타워(400)가 연결되어 설치된다.

상기 승강 타워(400)는 수직 프레임(410)과 수평 프레임(420)을 종횡으로 연결하여 상기 수납 타워(300)의 좌우 방향(Y축 방향) 길이 및 상하 방향(Z축 방향) 길이와 대응되는 몸체를 형성하며, 이 몸체의 내부에는 좌우 방향(Y축 방향)으로 이동될 수 있는 승강체(430)가 내장되게 된다.

또한 상기 승강체(430)는 수직 프레임(431)과 수평 프레임(432)을 종횡으로 연결하여 상기 수납 타워(300)의 상하 일렬로 배열된 수납고들과 대응되는 몸체를 형성하며, 이 몸체의 내부에는 상하 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있는 승강 트레이(433)가 내장되게 된다.

이 승강체(430)를 전체적으로 좌우 방향(Y축 방향)으로 이동시키기 위해 해당 승강체(430)의 하부에는 굴림대(440)가 좌우 방향(Y축 방향)으로 연속 설치된다. 상기 굴림대(440)는 모터(도시 않음)의 회전력에 의해 회전함으로써 승강체(430)를 좌우 방향(Y축 방향)으로 이송시키게 된다. 따라서 승강체(430)는 수납 타워(300)에서 좌우 일렬로 배치된 수납고들과 개별적으로 인접배치될 수 있게 된다.

또한 상기 승강체(430)의 상부에는 승강 구동기(434)가 구비되며, 이 승강 구동기(434)에 연동되는 수직 체인(435)에는 상기 승강 트레이(433)가 연결되게 된다. 따라서 상기 승강 구동기(434)의 회전력에 의해 상기 수직 체인(435)은 궤도 운동을 하고 이에 따라 수직 체인(435)에 연결된 승강 트레이(433)가 상하 방향(Y축 방향)으로 승하강하게 된다.

또한 상기 승강 트레이(433) 상에는 상기 수납 타워(300)로부터 VOCs 농축 모듈(200)이 이송되어 안치된다. 이러한 승강 트레이(433)에는 상부에 얹어진 VOCs 농축 모듈(200)을 회전에 의해 전후 방향(X축 방향)으로 이송시킬 수 있는 다수의 굴림대(433a)와 이 굴림대(433a)를 회전시키기 위한 다수의 수평 체인(433b)이 구비된다. 일 예로 상기 수평 체인(433b)은 인접한 두 개의 굴림대(433a)를 연결하며 모터(도시 않음)의 회전력에 의해 궤도 운동을 하고 이에 따라 수평 체인(433b)에 연결된 굴림대(433a)들이 회전함으로써 VOCs 농축 모듈(200)이 전후 방향(X축 방향)으로 이동되도록 구성할 수 있다.

즉 이 같은 승강체(430)는 승강 타워(400) 내에서 좌우 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있고 또한 승강체(430) 내부의 승강 트레이(433)가 승강체(430) 내에서 상하 방향(Y축 방향)으로 승하강할 수 있기 때문에 상기 승강 트레이(433)는 수납 타워(300)의 모든 수납고들과 인접배치될 수 있으며 이 수납고들로부터 VOCs 농축 모듈(200)을 이송받을 수 있게 되는 것이다.

한편 이 같은 승강 타워(400)의 X축 방향 후단에는 적재대(500)가 연결되어 설치된다.

상기 적재대(500)는 지상에서 일정 높이에 형성되는 적재 플레이트(530)와, 상기 적재 플레이트(530)의 상부에 결합되는 회전 트레이(510)를 포함하여 구성될 수 있다.

이 같은 적재대(500)는 상기 승강 타워(400)에서 배출되는 개별 VOCs 농축 모듈(200)이 안치될 수 있으며, 이렇게 적재대(500)에 안치된 VOCs 농축 모듈(200)은 지게차와 같은 이송 수단에 의해 휘발성 유기화합물을 제거하는 처리 시설(700)로 옮겨질 수 있다.

상기 회전 트레이(510) 상에는 상기 승강 타워(400)의 승강 트레이(433)로부터 VOCs 농축 모듈(200)이 이송되어 안치된다. 이러한 회전 트레이(510)에는 상부에 얹어진 VOCs 농축 모듈(200)을 회전에 의해 전후 방향(X축 방향)으로 이송시킬 수 있는 다수의 굴림대(511)와 이 굴림대(511)를 회전시키기 위한 다수의 수평 체인(512)이 구비된다. 일 예로 상기 수평 체인(512)은 인접한 두 개의 굴림대(511)를 연결하며 모터(도시 않음)의 회전력에 의해 궤도 운동을 하고 이에 따라 수평 체인(512)에 연결된 굴림대(511)들이 회전함으로써 VOCs 농축 모듈(200)이 전후 방향(X축 방향)으로 이동되도록 구성할 수 있다.

여기에서 상기 적재 플레이트(530)에는 상기 회전 트레이(510)를 자체 회전(자전)시킬 수 있는 회전구(520)이 구비될 수 있다. 실제 현장에서는 이 같이 최소화된 모듈식 처리 시스템이라 하더라도 별도의 넓은 전용 공간이 주어지기 보다는 기존 유휴 부지가 설치 부지로 제공되는 경우가 대부분이다. 이 때문에 최종적으로 VOCs 농축 모듈(200)이 출고되어 안치되는 적재대(500)에 이송을 위해 접근하는 이송 수단(예컨데 지게차)은 원하는 방향(예컨데 X축 방향)으로 접근하기 어려운 경우가 많다.

상기 회전구(520)는 롤러로 구성될 수 있으며 외력이 회전 트레이(510)에 가해지면 이 외력에 따라 회전 트레이(510)가 부드럽게 회전할 수 있도록 기능하게 된다. 여기에서 이러한 외력은 회전력일 수 있으며, 회전 트레이(510)에 직접 가해지거나 회전구(520)에 간접적으로 가해져 해당 회전 트레이(510)를 자체 회전(자전)시킬 수 있게 된다.

따라서 이송 수단은 적재대(500)에 이송을 위해 접근할 수 있는 많은 접근 방향 중 시설 배치에 의해 한 방향만 허용이 되더라도 충분히 VOCs 농축 모듈(200)에 접근할 수 있게 될 것이다.

도 3은 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 제 1 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)은 외부 배관과 연결되어 가스를 공급받거나 배기시킬 수 있는 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(270), 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛(230)을 감싸고 있는 필터 섬유(232)를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며 카트리지 유닛(230)의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 배출하는 반응부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 본 발명에서 VOCs 농축 모듈(200)은 운영 조건에 따라 흡착 모드, 탈착 모드 및 전처리 모드로 다양하게 동작할 수 있다.

상기 흡착 모드는 오염 가스 배출 설비에서 배출되는 오염 가스를 유입받아 내부 카트리지 유닛(230)에 휘발성 유기 화합물을 흡착하는 동작으로 오염 가스에서 휘발성 유기 화합물을 흡착하게 될 것이다. 이러한 흡착 모드를 통해 VOCs 농축 모듈(200)은 휘발성 유기 화합물에 대한 필터로서 작동할 수 있을 것이다.

상기 탈착 모드는 상기 흡착 모드에 의해 내부 카트리지 유닛(230)에 흡착되어 있는 휘발성 유기 화합물을 탈착시켜 외부로 배출하는 동작으로 이렇게 배출된 휘발성 유기 화합물은 실제 휘발성 유기화합물을 제거하는 필터측(예컨데, 축열연소장치나 바이오필터)으로 배출되어 제거될 수 있을 것이다. 이러한 탈착 모드를 통해 VOCs 농축 모듈(200)은 휘발성 유기 화합물에 대한 저장소로 작동할 수 있을 것이다.

상기 전처리 모드는 휘발성 유기화합물을 포함한 오염 가스를 배출하는 설비에서 실제 휘발성 유기화합물을 제거하는 필터 장치의 전단에 설치되어 운영되며, 설비에서 배출되는 오염 가스가 필터로 공급되기 전에 오염 가스 내 휘발성 유기화합물을 농축시켜 일정한 농도로 배출되도록 한다.

한편, 상기 제 1 연결부(210)는 오염 가스 배기 시설(100)의 오염 가스 배출구에 연결되어 오염 가스를 유입받아 반응부(220)로 공급하거나, 해당 반응부(220)에 의해 휘발성 유기화합물의 흡착이 이루어져 정화된 공기를 배출하거나, 상기 반응부(220)에 의해 휘발성 유기화합물의 농도가 목표 농축 농도로 조절된 오염 가스를 배출할 수 있을 것이다.

상기 제 2 연결부(270)는 오염 가스 배기 시설(100)의 오염 가스 배출구에 연결되어 오염 가스를 유입받아 반응부(220)로 공급하거나, 해당 반응부(220)에 의해 휘발성 유기화합물의 흡착이 이루어져 정화된 공기를 배출하거나, 상기 반응부(220)에 의해 휘발성 유기화합물의 농도가 목표 농축 농도로 조절된 오염 가스를 배출할 수 있을 것이다.

따라서 상기 제 1 연결부(210)가 오염 가스를 흡기하는 흡기부로서 동작하거나 정화된 공기를 배출하는 배기부로서 동작할 수 있다. 마찬가지로 상기 제 2 연결부(270)가 오염 가스를 흡기하는 흡기부로서 동작하거나 정화된 공기를 배출하는 배기부로서 동작할 수 있다.

이 같은 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(270)에는 오염 가스의 반응부(220) 내부 유입 및 반응부(220) 외부로의 배출을 위한 제 1 밸브(211) 및 제 2 밸브(271)가 설치되게 된다.

상기 제 1 밸브(211)는 제 1 연결부(210)에 설치되며 제어부의 제어에 따라 동작하여 제 1 연결부(210)를 개폐하게 된다. 상기 제 2 밸브(271)는 제 2 연결부(270)에 설치되며 제어부의 제어에 따라 동작하여 제 2 연결부(270)를 개폐하게 된다.

이때 도면과 상술한 설명에서는 해당 제 1 밸브(211)가 제 1 연결부(210) 내에 설치되고 제 2 밸브(271)가 제 2 연결부(270) 내에 설치되는 것으로 도시되고 기재되었지만 이에 제한되는 것은 아닌 바, 해당 제 1 밸브(211)와 제 2 밸브(271)가 반응부(220) 내에서 제 1 연결부(210) 및 제 2 연결부(270)와의 연결 부위에 설치되는 것도 가능하며, 외부 가스를 흡기시키거나 내부 가스를 배기시킬 수 있는 위치라면 어느 위치라도 가능하다.

상기 반응부(220)는 상기 제 1 연결부(210) 또는 제 2 연결부(270)로부터 오염 가스를 유입받아 흡착 또는 탈착시킬 수 있는 내부 공간을 가지며, 외부 제어에 따라 카트리지 유닛(230)을 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하거나 탈착시켜 상기 제 1 연결부(210) 또는 제 2 연결부(270)를 통해 배기시키게 된다.

이 같은 반응부(220)는 구획벽(221)에 의해 제 1 연결부(210)와 연통된 상부의 제 1 공간(A)과 그 하부의 카트리지 유닛(230)들이 설치된 제 2 공간(B)으로 분할되며, 상기 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)은 연통된다. 즉 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)을 나누는 벽은 다수의 연통홀을 가져 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)이 연통되는 것이다. 여기에서 제 3 공간(C)은 제 2 연결부(270)와 연통될 것이다.

이 반응부(220)는 상기 구획벽(221)에 거치되어 외부에 감겨진 필터 섬유(232)를 통해 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하는 카트리지 유닛(230)과, 상기 카트리지 유닛(230)에 연결되어 전류를 공급하는 전원선(240)과, 상기 반응부(220) 내 온도를 측정하는 온도 측정기(250)와, 상기 카트리지 유닛(230) 각각의 온도를 측정하는 써모커플(233)과, 상기 반응부(220) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 농도 측정기(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서 카트리지 유닛(230)은 구획벽(221)의 연통홀(222)에 상부가 끼워져 결합된다. 해당 카트리지 유닛(230)은 하부가 폐쇄된 상태에서 상부가 개방되어, 결국 카트리지 유닛(230)의 상부 개방부가 반응부(220)의 상부 공간과 연통되는 구조이다. 또한 카트리지 유닛(230)의 하부는 막혀있으므로 측면에 감겨진 필터 섬유(232)를 통해 외부와 통기될 수 있어 결국 필터 섬유(232)가 감긴 카트리지 유닛(230)의 측면이 반응부(220)의 하부 공간과 연통되는 구조이다.

일 예로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 VOCs 농축 모듈(200)의 흡착 모드시 오염 가스는 상기 제 2 연결부(270)를 통해 반응부(220)의 제 3 공간(C)에 공급되어 제 2 공간(B)으로 이동될 것이다. 그리고 이 오염 가스는 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유(232)를 통해 카트리지 유닛(230)의 내부로 이동하고 해당 카트리지 유닛(230)의 개방된 상부 연통홀(222)을 따라 구획된 상부 제 1 공간(A)으로 이동하게 될 것이다. 이때 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유(232)는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하게 될 것이다.

그리고 휘발성 유기화합물을 흡착한 카트리지 유닛(230)은 전류의 공급에 따라 가열되며, 온도가 상승한 카트리지 유닛(230)은 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 것이다.

다른 예로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 휘발성 유기화합물의 이동식 흡탈착 처리 장치의 탈착 모드시 외부 공기는 상기 제 1 연결부(210)를 통해 반응부(220)의 구획된 제 1 공간(A)에 공급되며, 이렇게 공급된 외부 공기는 카트리지 유닛(230)의 개방된 상부 연통홀(222)을 따라 하부 제 2 공간(B)으로 이동하게 된다. 이때 가열된 카트리지 유닛(230)은 흡착하고 있던 휘발성 유기화합물을 탈착시키게 되며, 탈착된 휘발성 유기화합물을 포함하는 오염가스는 제 2 연결부(270)를 따라 배기될 것이다.

한편, 이 같은 반응부(220)의 내부 공간에는 다수의 카트리지 유닛(230)들이 구획벽(221)에 삽입되어 거치되게 된다. 이 같은 카트리지 유닛(230)들의 배치 형태를 통해 상기 카트리지 유닛(230)들의 조밀도를 조절할 수 있으며, 각각의 카트리지 유닛(230)은 서로 일정 간격 이격되는 것이 바람직하다.

상기 카트리지 유닛(230)은 내부에 일정 공간을 가지게 전열 저항 프레임(231)이 만들어지며 이 전열 저항 프레임(231)에 감겨진 필터 섬유(232)를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서 상기 필터 섬유(232)는 공기 이동에 따라 휘발성 유기화합물을 흡착하고 탈착시킬 수 있는 필터이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 유닛의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

해당 전열 저항 프레임(231)의 상하측 말단에는 전도성 재질의 전원 연결부(도시 않음)가 구비되어 전원선(240)이 연결될 수 있다. 이러한 전열 구조에서 상기 전원선(240)을 통해 전류가 전달되면 상기 전열 저항 프레임(231)은 전류량에 따라 가열되어 필터 섬유(232)의 온도를 조절할 수 있게 될 것이다. 여기에서 상기 전열 저항 프레임(231)은 전류에 대한 저항재로서 마이카 보드인 것이 바람직하나, 전열 저항 재료라면 어떠한 재료로도 가능하다. 상기 전열 저항 프레임(231)은 도 5에 도시된 바와 같이 판 형태로 형성된 둘 이상의 수직 리브가 판의 면이 서로 마주하게 기립된 상태로 상기 전원 연결부의 사이에 평행하게 배열되고, 판 형태로 형성된 둘 이상의 수평 리브가 수직 리브에 직교하는 방향으로 상기 수직 리브에 결합되어 내부 공간을 형성시키게 되며, 상기 전원선(240)이 전열 저항 프레임(231)에 연결되어, 전류 공급에 따라 전열 저항 프레임(231)이 발열되어 필터 섬유(232)의 온도를 조절하게 된다.

그리고 상기 필터 섬유는 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)인 것이 바람직하다. 이 활성탄소섬유는 섬유상 흡착제로서 천연섬유 또는 인조유기물, 화학섬유를 운료로 소성, 부활시켜 만든 섬유상의 활성탄이다. 분말이나 입상활성탄소에 비하여 높은 흡착력을 가지며 높은 온도에서 간단히 재생이 가능하여 수명이 길고 일반 활성탄소에 비하여 유지비가 저렴한 특징을 갖는다. 특히 표면적이 커서 흡착용량이 크며 흡착과 탈착의 속도가 빠르고 이탈성이 우수하여 본 발명과 같은 휘발성 유기화합물(VOCs)의 흡착 재료로서 적합하다. 이 같은 필터 섬유(232)는 상기 전열 저항 프레임(231)에 여러 차례 감겨 고정되며, 해당 전열 저항 프레임(231)의 가열에 따라 온도를 그대로 전달받을 수 있게 된다.

이 같은 전열 저항 프레임(231)은 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 리브가 격자 구조를 이루도록 하여 견고성을 확보함은 물론 충분한 내부 유통 공간과 필터 섬유(232)로의 열 전달이 가능하도록 만들어질 수 있다.

상기 온도 측정기(250)는 상기 카트리지 유닛(230)의 온도를 측정하기 위한 구성으로, 바람직하게는 반응부(220) 내에 설치되어 반응부(220) 내 카트리지 유닛(230)의 온도를 측정하는 비접촉 방식의 적외선 온도 측정기(Infrared Thermometer)일 수 있다.

상기 써모커플(233)은 각 카트리지 유닛(230)에 설치되어 개별적으로 카트리지 유닛(230)의 현재 온도를 측정하게 된다.

상기 농도 측정기(260)는 상기 반응부(220) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하기 위한 구성이다.

이러한 반응부(220)에서 흡기된 오염 가스의 휘발성 유기화합물은 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유(232)에 흡착될 것이다. 그리고 전원선(240)에 의해 전류가 인가되어 상기 카트리지 유닛(230)의 온도가 올라가면 필터 섬유(232)에 흡착된 휘발성 유기화합물이 탈착되게 되며 온도가 높을수록 많은 양의 휘발성 유기화합물이 필터 섬유로부터 탈착될 것이다. 따라서 이 같은 카트리지 유닛(230)에 대한 온도 조절을 통해 휘발성 유기화합물의 탈착량을 조절할 수 있으며, 결과적으로 상술한 전처리 모드에서는 반응부(200) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 조절할 수 있게 되는 것이다. 특히 반응부(200) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도는 일정한 목표 농축 농도로 조절되어 배출될 수 있으며, 목표 농축 농도로의 제어는 반응부(200)의 동작 제어에 의해 이루어질 것이다.

한편 개별 VOCs 농축 모듈(200)에서는 내부 카트리지 유닛(230)이 흡착하고 있는 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 제거함으로써 카트리지 유닛(230)의 재생이 이루어지게 된다. 이를 통해 카트리지 유닛(230)은 다시 휘발성 유기화합물을 흡착할 수 있는 상태가 되는 것이다.

하지만 도 3과 같은 VOCs 농축 모듈(200)의 구조에서는 내부 카트리지 유닛(230)을 전기적으로 가열시켜 온도가 상승한 카트리지 유닛(230)으로부터 휘발성 유기화합물을 탈착을 유도하게 되는데, 이 같은 가열을 통한 탈착 유도 과정에서 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유(232)에 흡착되어 있던 휘발성 유기화합물의 탈착이 더디게 이루어지고 또한 완벽하게 모든 휘발성 유기화합물이 탈착되지는 않고 있다. 특히 전열 저항 프레임(231)에 필터 섬유(232)가 여러 차례 감겨서 카트리지 유닛(230)이 이루어지는 경우 이 같은 가열을 통한 탈착 유도 과정에서 휘발성 유기화합물의 탈착률은 더 낮아질 것이다.

따라서 현장에서는 VOCs 농축 모듈(200)을 재생하는데 있어 카트리지 유닛(230)의 가열을 통한 탈착 유도 과정을 위해 많은 전력비용이 사용되고 있으며 탈착에 소요되는 시간이 길어져 빠른 VOCs 농축 모듈(200)의 재생을 어렵게 만들고 있다. 이는 결과적으로 VOCs 농축 모듈(200)의 긴 재생 시간으로 인해 보다 많은 수의 VOCs 농축 모듈(200)을 필요로 하기 때문에 위에서 제안한 모듈식 시스템 운영의 효율을 떨어뜨리는 주요 원인이 되고 있다.

더군다나 가열을 통한 탈착 유도 과정의 특성상 휘발성 유기화합물의 탈착률이 높지 않아 재생시 어느 정도 휘발성 유기화합물이 필터 섬유(232)에 남아 있는 상태로 흡착 공정에 투입되고 있는 현실이며, 이 역시 모듈식 시스템 운영의 효율을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다.

따라서 본 발명에서는 상술한 가열을 통한 탈착 유도 과정의 단점을 보완하기 위해 가열을 통한 탈착 유도와 함께 각 카트리지 유닛(230)에 물리적 진동을 가해 개별 VOCs 농축 모듈(200)에서 모듈 내 카트리지 유닛(230)에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 빠르게 많이 탈착시킬 수 있도록 하여 카트리지 유닛의 완전 탈착 및 완전 흡착을 가능하게 해 흡탈착 성능을 높이고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 탈착 가속 장치를 제안하는 것이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)은 외부 배관과 연결되어 가스를 공급받거나 배기시킬 수 있는 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(270), 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛(230)을 감싸고 있는 필터 섬유(232)를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며 카트리지 유닛(230)의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 배출하는 반응부(220)를 포함하여 구성되며, 반응부(220)는 구획벽(221)에 의해 제 1 연결부(210)와 연통된 상부의 제 1 공간(A)과 그 하부의 카트리지 유닛(230)들이 설치된 제 2 공간(B)으로 분할되며, 상기 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)은 연통된다. 이 반응부(220)는 상기 구획벽(221)에 거치되어 외부에 감겨진 필터 섬유(232)를 통해 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하는 카트리지 유닛(230)을 내장하며, 카트리지 유닛(230)은 구획벽(221)의 연통홀(222)에 상부가 끼워져 결합된다. 도 6에서는 전원선, 온도 측정기, 써모커플, 농도 측정기 등의 도시는 설명의 편의를 위해 생략하였다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)에서 탈착 가속 장치는 상부의 제 1 공간(A)에 구비되어 수평 방향 진동을 발생시키는 진동부(812)와, 상기 진동부(812)와 연결되어 수평 방향 진동을 전달받는 링크(811)와, 상기 링크(811)와 연결되며 제 1 공간(A)에 돌출 형성되어 있는 다수의 연통홀(222)에 각각 결합되는 다수의 구속 홀더(810)와, 상기 카트리지 유닛(230)의 하측 말단에 일측이 연결되고 상기 제 2 공간(B)의 바닥면에 타측이 연결되어 카트리지 유닛(230)의 수평 진동을 저감시키는 완충 스프링(813)으로 구성될 수 있다.

상기 진동부(812)는 내부 모터를 통해 수평 방향 진동을 발생시키게 된다. 이 진동부(812)는 모터 등의 기계적 구동 부품을 가지기 때문에 고열이 발생하고 고농도의 휘발성 유기화합물이 있는 제 2 공간(B)이 아닌 제 1 공간(A)에 배치되어야 한다.

상기 링크(811)는 상기 진동부(812)와 상기 연통홀(222)을 이어주는 구성으로 진동부(812)에서 발생된 수평 방향 진동을 연통홀(222)까지 전달하게 된다. 이 같은 링크(811)는 진동부(812)와 바로 연결되는 메인 링크에서 다수의 커넥팅 링크로 분기될 수 있으며 각각의 커넥팅 링크가 각각의 연통홀(222)에 연결되어 수평 방향 진동을 연통홀(222)에 전달하는 구조이다.

상기 구속 홀더(810)는 상기 링크(811)를 통해 전달되는 수평 방향 진동이 연통홀(222)에 그대로 전달될 수 있도록 하는 구성으로, 수평 방향 진동이 온전히 전달될 수 있도록 제 1 공간(A)에서 상부로 돌출 형성되어 있는 연통홀(222)의 측부면에 결합되게 된다.

이 같은 구속 홀더(810)는 도 7에 도시된 바와 같이 연통홀(222)의 측부면 중 일부에 접촉하는 ㄷ자 형태로 형성될 수 있다. 또한 상기 구속 홀더(810)는 ㄷ자 형태 외에도 O자, ㅁ자, I자 등 연통홀(222)의 측부면에 접촉하여 해당 연통홀(222)로 수평 방향 진동을 전달할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이 같은 구조에 따라 상기 진동부(812)의 수평 방향 진동은 구속 홀더(810)를 통해 연통홀(222)로 그대로 전달되며, 이 연통홀(222)에 상부가 끼워져 결합된 카트리지 유닛(230)에도 전달되게 된다. 이 같은 수평 방향 진동은 VOCs 농축 모듈(200)의 휘발성 유기화합물 탈착 과정에서 탈착 유도를 위해 카트리지 유닛(230)을 가열하는 과정에 함께 가해질 수 있으며, 카트리지 유닛(230)에 물리적인 수평 방향 진동을 더해주게 되는 것이다. 물리적인 수평 방향 진동을 더해 줌으로써 개별 VOCs 농축 모듈(200)에서 모듈 내 카트리지 유닛(230)에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 보다 빠르게 그리고 보다 많이 탈착시킬 수 있게 된다.

이는 결국 휘발성 유기화합물의 탈착에 소요되는 시간을 크게 줄여 개별 VOCs 농축 모듈(200)의 회전율을 높이게 되며, 결국 모듈식으로 운영되는 처리 시스템의 효율을 높일 수 있게 된다. 더군다나 물리적인 수평 방향 진동은 카트리지 유닛(230)에 대한 가열을 통한 탈착 유도 과정을 통해서는 이룰 수 없는 휘발성 유기화합물의 완전 탈착을 가능하게 해 개별 VOCs 농축 모듈(200) 흡착 가능 용량을 늘려주는 효과도 거둘 수 있게 된다.

한편 이러한 물리적인 수평 방향 진동은 카트리지 유닛(230)의 상부에 직접 전달되게 되는데, 카트리지 유닛(230)이 상하 방향으로 기다란 형상을 가지기 때문에 장시간 진동시 카트리지 유닛(230)의 하부는 큰 진동 부하를 가지게 된다. 즉 카트리지 유닛(230)의 상부는 연통홀(222)에 고정되어 있기 때문에 수평 방향 진동을 자체적으로 저감할 수 있게 되지만 카트리지 유닛(230)의 하부는 자유단이기 때문에 지속적인 수평 방향 진동의 전달과 축적으로 인해 큰 떨림이 발생하게 된다. 실제 수평 방향 진동이 가해지는 시점은 카트리지 유닛(230)에 전기 가열을 하는 공정에서 이루어지는데, 카트리지 유닛(230) 하부의 큰 떨림은 카트리지 유닛(230)들의 하부가 서로 접촉하는 결과를 초래할 수 있게 되며 이 같은 접촉은 전기적 접촉을 불러올 수 있어 대단히 위험하다.

이 같은 이유로 완충 스프링(813)이 카트리지 유닛(230)에 연결되게 된다. 상기 완충 스프링(813)은 카트리지 유닛(230)의 하측 말단에 일측이 연결되고 상기 제 2 공간(B)의 바닥면에 타측이 연결되어 카트리지 유닛(230)의 수평 진동을 저감시키게 된다. 또한 이 완충 스프링(813)은 하부가 자유단인 카트리지 유닛(230)의 하부 수평 움직임을 구속하여 카트리지 유닛(230)에 전기 가열을 하는 공정에서 카트리지 유닛(230)들의 하부가 서로 접촉하는 것을 막아주게 된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)은 외부 배관과 연결되어 가스를 공급받거나 배기시킬 수 있는 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(270), 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛(230)을 감싸고 있는 필터 섬유(232)를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며 카트리지 유닛(230)의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 배출하는 반응부(220)를 포함하여 구성되며, 반응부(220)는 구획벽(221)에 의해 제 1 연결부(210)와 연통된 상부의 제 1 공간(A)과 그 하부의 카트리지 유닛(230)들이 설치된 제 2 공간(B)으로 분할되며, 상기 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)은 연통된다. 이 반응부(220)는 상기 구획벽(221)에 거치되어 외부에 감겨진 필터 섬유(232)를 통해 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하는 카트리지 유닛(230)을 내장하며, 카트리지 유닛(230)은 구획벽(221)의 연통홀(222)에 상부가 끼워져 결합된다. 도 8에서는 전원선, 온도 측정기, 써모커플, 농도 측정기 등의 도시는 설명의 편의를 위해 생략하였다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)에서 탈착 가속 장치는 카트리지 유닛(230)의 하측 말단에 고정되는 판 형상의 제동 플레이트(230a)와, 상부면이 상기 제동 플레이트(230a)의 하부면과 맞닿게 배치되는 가동 플레이트(820)와, 상기 가동 플레이트의 하부면에 연결되는 로드(821)와, 상기 로드(821)를 수평회전시키는 회전부(822)로 구성될 수 있다. 여기에서 상술한 제동 플레이트(230a), 가동 플레이트(820), 로드(821) 및 회전부(822)는 개별 카트리지 유닛(230)에 구비될 수 있다.

상기 회전부(822)는 내부 모터를 통해 수평 방향 회전력을 발생시키게 된다. 이 회전부(822)는 모터 등의 기계적 구동 부품을 가지기 때문에 고열이 발생하는 상기 카트리지 유닛(230)과 일정 간격 이격될 필요가 있으며, 이를 위해 로드(821)의 길이를 조정함으로써 온도 조정이 가능하다.

상기 로드(821)는 상기 회전부(822)와 가동 플레이트(820)을 연결하는 구성으로 회전부(822)에서 발생된 수평 방향 회전력을 가동 플레이트(820)에 그대로 전달하게 된다.

상기 가동 플레이트(820)는 하부면에 상기 로드(821)가 결합되어 로드(821)로부터 전달되는 수평 방향 회전력에 따라 회전하게 된다. 이 가동 플레이트(820)의 상부면에는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 다수의 요철부(820a)가 형성되게 된다.

상기 제동 플레이트(230a)는 하부면이 상기 가동 플레이트(820)의 상부면과 맞닿게 되며, 카트리지 유닛(230)의 하측 말단에 고정된다. 이 제동 플레이트(230a)의 하부면에는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 다수의 요철부(230b)가 형성되게 된다.

즉, 상기 가동 플레이트(820)의 요철부(820a)가 형성된 상부면과 제동 플레이트(230a)의 요철부(230b)가 형성된 하부면은 서로 맞닿게 배치되며, 가동 플레이트(820)는 상기 회전부(822)를 통해 전달된 수평 방향 회전력에 따라 회전하게 되는 것이다.

따라서 이 같은 회전 동작에서 가동 플레이트(820)의 요철부(820a)는 제동 플레이트(230a)의 요철부(230b)와 충돌하면서 제동 플레이트(230a)에 수직 방향으로 진퇴하는 진동을 발생시키고 이 수직 진퇴 진동은 그대로 카트리지 유닛(230)에 전달되는 구조이다.

이 같이 카트리지 유닛(230)에 전달된 수직 진퇴 진동은 VOCs 농축 모듈(200)의 휘발성 유기화합물 탈착 과정에서 탈착 유도를 위해 카트리지 유닛(230)을 가열하는 과정에 함께 가해질 수 있으며, 카트리지 유닛(230)에 물리적인 수직 진퇴 진동을 더해주게 되는 것이다. 물리적인 수직 진퇴 진동을 더해 줌으로써 개별 VOCs 농축 모듈(200)에서 모듈 내 카트리지 유닛(230)에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 보다 빠르게 그리고 보다 많이 탈착시킬 수 있게 된다.

이는 결국 휘발성 유기화합물의 탈착에 소요되는 시간을 크게 줄여 개별 VOCs 농축 모듈(200)의 회전율을 높이게 되며, 결국 모듈식으로 운영되는 처리 시스템의 효율을 높일 수 있게 된다. 더군다나 물리적인 수직 진퇴 진동은 카트리지 유닛(230)에 대한 가열을 통한 탈착 유도 과정을 통해서는 이룰 수 없는 휘발성 유기화합물의 완전 탈착을 가능하게 해 개별 VOCs 농축 모듈(200) 흡착 가능 용량을 늘려주는 효과도 거둘 수 있게 된다.

한편 이러한 제 3 실시예에 따른 탈착 가속 장치와 제 2 실시예에 따른 탈착 가속 장치를 결합하여 카트리지 유닛(230)에 수평 방향 진동과 수직 진퇴 진동이 동시에 가해지도록 할 수도 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈 및 이 VOCs 농축 모듈에 적용되는 탈착 가속 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)은 외부 배관과 연결되어 가스를 공급받거나 배기시킬 수 있는 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(270), 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛(230)을 감싸고 있는 필터 섬유(232)를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며 카트리지 유닛(230)의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 배출하는 반응부(220)를 포함하여 구성되며, 반응부(220)는 구획벽(221)에 의해 제 1 연결부(210)와 연통된 상부의 제 1 공간(A)과 그 하부의 카트리지 유닛(230)들이 설치된 제 2 공간(B)으로 분할되며, 상기 제 2 공간(B)과 제 3 공간(C)은 연통된다. 이 반응부(220)는 상기 구획벽(221)에 거치되어 외부에 감겨진 필터 섬유(232)를 통해 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하는 카트리지 유닛(230)을 내장하며, 카트리지 유닛(230)은 구획벽(221)의 연통홀(222)에 상부가 끼워져 결합된다. 도 10에서는 전원선, 온도 측정기, 써모커플, 농도 측정기 등의 도시는 설명의 편의를 위해 생략하였다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 VOCs 농축 모듈(200)에서 탈착 가속 장치는 반응부(220)의 제 2 공간(B)의 바닥면과 카트리지 유닛(230)의 사이에 진동자(830)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 진동자(830)는 반응부(220)의 제 2 공간(B)의 바닥면에 고정되어 카트리지 유닛(230)에 복합 진동을 전달하도록 구성된다. 그리고 상기 진동자(830)와 카트리지 유닛(230)의 사이에서 진동자(830)로부터 전달되는 일 방향 진동을 다 방향의 복합 진동으로 변환하여 카트리지 유닛(230)에 전달하는 복수의 탄성체(832a)를 나선 형태로 꼬아 구성한 탄성 다발체(832)로 구성된다.

여기에서 상기 진동자(830)는 자력을 발생시키는 자성체, 자성체의 외부에 설치된 보이스 코일, 보이스 코일을 가이드하는 보빈, 자성체와 보이스 코일들 간의 상호 작용으로 직선 방향성 진동을 발생시키는 진동자이거나, 진동 모터, 전자솔레노이드, 전자기식 액츄에이터 중 선택될 수 있다.

또한 상기 탄성 다발체(832)는 다수의 탄성체(832a) 다발로 구성될 수 있으며, 탄성체(832a)는 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 단면 형상이거나 또는 둘 이상의 단면 형상들이 복합적으로 조합될 수 있다. 이 탄성체(832a)는 탄성 재질로 이루어지는 로프형 코일 또는 와이어일 수 있다.

상기 다수의 탄성체(832a)는 각각 서로 다른 탄성계수를 갖는 탄성 재질로 이루어질 수 있으며, 다수의 탄성체(832a) 다발은 나선 방향으로 꼬아 구성될 수 있다. 나선 방향은 시계 방향이거나 반시계 방향으로 꼬아서 조합될 수 있다. 다수의 탄성체(832a)는 스틸, 실리콘, 티타늄, 형상기억합금 및 폴리우레탄 중 어느 하나 이상을 포함하는 탄성 재질로 구성될 수 있다.

또한 상기 진동자(830)는 진동 출력측에 판 형상으로 형성된 진동판(831)을 구비하여 탄성 다발체(832)의 일단이 진동판(831)과 밀착되거나 결합되도록 구성함으로써 진동판(831)을 통해 진동자(830)의 진동을 잃거나 슬립(slip)시키지 않고 전달할 수 있게 된다.

또한 상기 탄성 다발체(832)는 카트리지 유닛(230)으로 복합 진동을 전달해 확산시키는 대면적의 확산판(833)을 포함함으로써 탄성 다발체(832)로부터 카트리지 유닛(230)으로 전달되는 복합 진동을 잃거나 슬립시키지 않고 전달할 수 있게 된다.

이 같은 구조에 따라 상기 진동자(830)의 직선 방향 진동은 탄성 다발체(832)를 통해 복합 진동으로서 카트리지 유닛(230)에 전달되게 된다. 이 같은 복합 진동은 VOCs 농축 모듈(200)의 휘발성 유기화합물 탈착 과정에서 탈착 유도를 위해 카트리지 유닛(230)을 가열하는 과정에 함께 가해질 수 있으며, 카트리지 유닛(230)에 물리적인 복합 진동을 더해주게 되는 것이다. 물리적인 복합 진동을 더해 줌으로써 개별 VOCs 농축 모듈(200)에서 모듈 내 카트리지 유닛(230)에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 보다 빠르게 그리고 보다 많이 탈착시킬 수 있게 된다.

이는 결국 휘발성 유기화합물의 탈착에 소요되는 시간을 크게 줄여 개별 VOCs 농축 모듈(200)의 회전율을 높이게 되며, 결국 모듈식으로 운영되는 처리 시스템의 효율을 높일 수 있게 된다. 더군다나 물리적인 복합 진동은 카트리지 유닛(230)에 대한 가열을 통한 탈착 유도 과정을 통해서는 이룰 수 없는 휘발성 유기화합물의 완전 탈착을 가능하게 해 개별 VOCs 농축 모듈(200) 흡착 가능 용량을 늘려주는 효과도 거둘 수 있게 된다.

또한 상기 탄성 다발체(832)는 하부가 자유단인 카트리지 유닛(230)의 하부 수평 움직임을 구속하여 카트리지 유닛(230)에 전기 가열을 하는 공정에서 카트리지 유닛(230)들의 하부가 서로 접촉하는 것을 막아주게 된다.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 오염가스 배기 시설 200: VOCs 농축 모듈
300 : 수납 타워 400 : 승강 타워
500 : 적재대 600 : 이송 수단
700 : 처리 시설

Claims (1)

1. 휘발성 유기화합물을 포집해 처리하는 다수의 VOCs 농축 모듈;
   상기 VOCs 농축 모듈들이 수납될 수 있는 수납고들이 상하 및 좌우 방향으로 배열되어 상기 VOCs 농축 모듈들을 수납시키는 수납 타워;
   승강체가 좌우 방향으로 이동될 수 있으며 상기 수납 타워로부터 출고된 개별 농축 모듈을 승강체로 수납하여 상하 방향으로 이송시키는 승강 타워; 및
   상기 승강 타워로부터 개별 VOCs 농축 모듈을 전달받아 지상에 배치하는 적재대; 를 포함하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 사용되는 VOCs 농축 모듈에 있어서,
   상기 VOCs 농축 모듈은,
   휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급하는 제 1 연결부;
   상기 제 1 연결부로부터 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛의 필터 섬유를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며, 카트리지 유닛의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 내부 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 농축하여 배출하는 반응부;
   상기 반응부로부터 휘발성 유기화합물의 농도가 제어된 오염 가스를 전달받아 배출하는 제 2 연결부; 및
   상기 카트리지 유닛의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착 과정에서 각 카트리지 유닛에 물리적 진동을 가하는 탈착 가속 장치; 를 포함하며,
   상기 반응부는 제 1 연결부와 연결되는 상부의 제 1 공간, 구획벽에 의해 상기 제 1 공간과 분할되며 카트리지 유닛들이 설치되는 제 2 공간, 그리고 상기 제 2 공간의 하부에서 해당 제 2 공간과 연통되며 제 2 연결부와 연결되는 제 3 공간으로 분할되며,
   상기 카트리지 유닛은 상기 구획벽의 연통홀에 상부가 끼워져 상기 제 1 공간과 연통되며, 하부가 폐쇄되어 측면에 감겨진 필터 섬유를 통해 상기 제 2 공간 및 제 3 공간과 통기되며,
   상기 탈착 가속 장치는,
   상부의 제 1 공간에 구비되어 수평 방향 진동을 발생시키는 진동부;
   상기 진동부와 연결되어 수평 방향 진동을 전달받는 링크; 및
   상기 링크와 연결되며 제 1 공간에 돌출 형성되어 있는 다수의 연통홀에 각각 결합되어 수평 방향 진동을 각 카트리지 유닛에 전달하는 다수의 구속 홀더; 를 포함하여,
   수평 방향 진동을 카트리지 유닛에 전달하며,
   상기 탈착 가속 장치는,
   상기 카트리지 유닛의 하측 말단에 일측이 연결되고 상기 제 2 공간의 바닥면에 타측이 연결되어 카트리지 유닛의 수평 진동을 저감시키며 수평 진동에 의해 카트리지 유닛들의 하부가 서로 접촉하는 것을 차단하는 완충 스프링; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VOCs 농축 모듈.
   

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