KR101847662B1 - 필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오필터의 전단에 구비되는 전처리 장치의 작동을 제어하여 필터의 전단에서 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 바이오필터로 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하도록 해 바이오필터의 안정적인 운영을 가능하게 하는 필터 전처리 공정 제어 장치에 관한 것으로, 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하는 전처리 장치의 필터 전처리 공정 제어 장치로서, 처리 조작을 위한 조작부; 상기 전처리 장치의 밸브를 제어하여 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급 및 배출하고, 상기 전처리 장치의 반응부 내 휘발성 유기화합물의 포집을 위한 카트리지 유닛에 전력을 공급시키는 밸브 및 전력 제어부; 상기 전처리 장치의 반응부로부터 온도 정보를 획득하는 온도 정보 획득부; 상기 전처리 장치의 반응부로부터 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 획득하는 농도 정보 획득부; 및 상기 반응부 내의 휘발성 유기화합물 농도를 분석하여 상기 카트리지 유닛의 온도를 제어함으로써 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도가 되도록 제어하는 PID 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법{Operation control system of Pre-treatment divice and method thereof}
본 발명은 필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오필터의 전단에 구비되는 전처리 장치의 작동을 제어하여 필터의 전단에서 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 바이오필터로 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하도록 해 바이오필터의 안정적인 운영을 가능하게 하는 필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법에 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.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 바이오필터의 전단에 구비되는 전처리 장치의 작동을 제어하여 필터의 전단에서 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 바이오필터로 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하도록 해 바이오필터의 안정적인 운영을 가능하게 하는 필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하는 전처리 장치의 필터 전처리 공정 제어 장치로서, 처리 조작을 위한 조작부; 상기 전처리 장치의 밸브를 제어하여 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급 및 배출하고, 상기 전처리 장치의 반응부 내 휘발성 유기화합물의 포집을 위한 카트리지 유닛에 전력을 공급시키는 밸브 및 전력 제어부; 상기 전처리 장치의 반응부로부터 온도 정보를 획득하는 온도 정보 획득부; 상기 전처리 장치의 반응부로부터 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 획득하는 농도 정보 획득부; 및 상기 반응부 내의 휘발성 유기화합물 농도를 분석하여 상기 카트리지 유닛의 온도를 제어함으로써 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도가 되도록 제어하는 PID 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 전처리 공정 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출하는 전처리 장치의 필터 전처리 공정 제어 방법으로서, 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 반응부로 공급하는 단계; 공급된 오염 가스에서 카트리지 유닛의 필터 섬유를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착시키는 단계; 상기 카트리지 유닛을 가열하여 온도를 변화시켜 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 단계; 및 측정된 반응부 내 휘발성 유기화합물의 농도가 목표 농축 농도에 도달하면 오염 가스를 배출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 전처리 공정 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 바이오필터의 전단에 구비되며 공급되는 휘발성 유기화합물의 농도를 농축하여 바이오필터로 균일한 농도의 휘발성 유기화합물을 배출함으로써 바이오필터의 안정적인 운영을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 유입되는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물의 농도 변동 상황에 관계없이 항시 동일한 농도의 농축된 휘발성 유기화합물을 가진 오염 가스를 배출시킬 수 있게 되어 후처리인 바이오 필터의 유지가 용이하게 되는 효과가 있다.
특히 PID 방식의 유연한 전력 제어를 통해 목표하는 농도값에 따라 정확하게 전력량을 조절할 수 있어서 전력소모가 적고 구동시간을 단축시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 전처리 장치를 설명하기 위한 개요도.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물의 균일 농도 배출 효과와 농축 효과에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치를 설명하기 위한 회로도.
도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치의 각 구성에 대한 상세 회로도.
도 13은 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치의 표시부 표시상태를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치 및 제어 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
먼저 도 1에는 본 발명이 적용되는 전처리 장치를 설명하기 위한 개요도가 도시되어 있다.
본 발명이 적용되는 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치는 휘발성 유기화합물(VOCs)를 포함한 오염 가스를 배출하는 설비에서 실제 휘발성 유기화합물을 제거하는 필터 장치의 전단에 설치되어 운영될 수 있으며, 설비에서 배출되는 오염 가스가 필터로 공급되기 전에 오염 가스 내 휘발성 유기화합물을 농축시켜 일정한 농도로 배출되도록 하는 장치이다.
이 같은 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치는, 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급하는 제 1 배관(100)과, 상기 제 1 배관(100)로부터 오염 가스를 공급받아 내부 카트리지 유닛(230)을 감싸고 있는 필터 섬유를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며 카트리지 유닛(230)의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 내부 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 농축하여 배출하는 반응부(200)와, 상기 반응부(200)로부터 휘발성 유기화합물의 농도가 제어된 오염 가스를 전달받아 배출하는 제 2 배관(400)과, 상기 제 2 배관(400)을 통해 배출되는 균일 농도의 휘발성 유기화합물을 가진 오염 가스를 공급받아 필터링하는 필터부(500)으로 구성될 수 있다.
상기 제 1 배관(100)은 오염 가스 배출 설비의 오염 가스 배출구에 연결되어 오염 가스를 유입받아 반응부(200)로 공급하게 된다.
상기 제 2 배관(400)는 상기 반응부(200)에 의해 휘발성 유기화합물의 농도가 목표 농축 농도로 조절된 오염 가스를 배출하게 되며, 바람직하게는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 제거하는 필터부(500)에 연결되어 해당 필터부(500)로 오염 가스를 공급할 수 있다.
이 같은 제 1 배관(100)과 제 2 배관(400)에는 오염 가스의 반응부(200) 내부 유입 및 반응부(200) 외부로의 배출을 위한 제 1 밸브(110) 및 제 2 밸브(410)이 설치되게 된다.
상기 제 1 밸브(110)는 제 1 배관(100)에 설치되며 필터 전처리 제어 장치(300)의 제어에 따라 동작하여 제 1 배관(100)로부터 오염 가스를 흡입해 반응부(200)로 공급하게 된다. 이때 도면과 상술한 설명에서는 해당 제 1 밸브(110)가 제 1 배관(100) 내에 설치되는 것으로 도시되고 기재되었지만 이에 제한되는 것은 아닌 바, 해당 제 1 밸브(110)가 반응부(200) 내에서 제 1 배관(100)과의 연결 부위에 설치되는 것도 가능하며, 제 1 배관(100)의 오염 가스를 반응부(200)로 유입시킬 수 있는 위치라면 어느 위치라도 가능하다.
상기 제 2 밸브(410)는 제 2 배관(400)에 설치되며 필터 전처리 제어 장치(300)의 제어에 따라 동작하여 반응부(200)의 오염 가스를 제 2 배관(400)으로 배기시키게 된다. 이때 도면과 상술한 설명에서는 해당 제 2 밸브(410)가 제 2 배관(400) 내에 설치되는 것으로 도시되고 기재되었지만 이에 제한되는 것은 아닌 바, 제 2 밸브(410)가 반응부(200) 내에서 제 2 배관(400)과의 연결 부위에 설치되는 것도 가능하며, 반응부(200)의 오염 가스를 제 2 배관(400)으로 배기시킬 수 있는 위치라면 어느 위치라도 가능하다.
상기 반응부(200)는 상기 제 1 배관(100)으로부터 오염 가스를 유입받아 저장할 수 있는 내부 공간을 가지며, 외부 제어에 따라 카트리지 유닛(230)의 동작을 통해 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 목표 농축 농도로 조절해 배출하게 된다.
이 같은 반응부(200)는, 내부 공간을 분할하는(예컨데 도면과 같이 상부 및 하부로 분할) 구획벽(220)과, 상기 구획벽(220)에 거치되어 분할된 상부 공간을 통해 오염 가스를 유입받고 외부에 감겨진 필터 섬유를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하는 카트리지 유닛(230)과, 상기 카트리지 유닛(230)에 연결되어 전류를 공급하는 전원선(240)과, 상기 반응부(200) 내 온도를 측정하는 온도 측정기(250)과, 상기 카트리지 유닛(230) 각각의 온도를 측정하는 써모커플(231)과, 상기 반응부(200) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 농도 측정기(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 카트리지 유닛(230)은 구획벽(220)의 연통홀(221)에 상부가 끼워져 결합되며, 해당 카트리지 유닛(230)은 상부가 개방되어, 결국 카트리지 유닛(230)의 상부 개방부가 반응부(200)의 상부 공간과 연통되는 구조이다. 또한 카트리지 유닛(230)의 하부는 막혀있으며 측면에 감겨진 필터 섬유를 통해 외부와 통기될 수 있어 결국 필터 섬유가 감긴 카트리지 유닛(230)의 측면이 반응부(200)의 하부 공간과 연통되는 구조이다.
즉, 오염 가스는 상기 제 1 배관(100)을 통해 반응부(200)의 구획된 상부 공간에 공급되며, 이렇게 공급된 오염 가스는 카트리지 유닛(230)을 통해 구획된 하부 공간으로 이동하게 된다. 이때 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하게 된다.
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 오염 가스는 상기 제 2 배관(400)을 통해 반응부(200)의 구획된 하부 공간에 공급되며, 이렇게 공급된 오염 가스는 카트리지 유닛(230)을 통해 구획된 상부 공간으로 이동하게 된다. 이때 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착하게 할 수 있다. 물론 이 경우에는 제 1 배관(100)에 필터부(500)가 연결되어야 할 것이다.
한편, 이 같은 반응부(200)의 내부 공간에는 다수의 카트리지 유닛(230)들이 구획벽(220)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 프레임이 만들어지며 이 전열 저항 프레임에 감겨진 필터 섬유를 포함하여 구성될 수 있다. 해당 전열 저항 프레임의 상하측 말단에는 전도성 재질의 전원 연결부가 구비되어 전원선(240)이 연결될 수 있다. 이러한 전열 구조에서 상기 전원선(240)을 통해 전류가 전달되면 상기 전열 저항 프레임은 전류량에 따라 가열되어 필터 섬유의 온도를 조절할 수 있게 될 것이다. 여기에서 상기 전열 저항 프레임은 전류에 대한 저항재로서 마이카 보드인 것이 바람직하나, 전열 저항 재료라면 어떠한 재료로도 가능하다.
그리고 상기 필터 섬유는 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)인 것이 바람직하다. 이 활성탄소섬유는 섬유상 흡착제로서 천연섬유 또는 인조유기물, 화학섬유를 원료로 소성, 부활시켜 만든 섬유상의 활성탄이다. 분말이나 입상활성탄소에 비하여 높은 흡착력을 가지며 높은 온도에서 간딘히 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 섬유는 상기 전열 저항 프레임에 여러 차례 감겨 고정되며, 해당 전열 저항 프레임의 가열에 따라 온도를 그대로 전달받을 수 있게 된다.
상기 온도 측정기(250)는 상기 카트리지 유닛(230)의 온도를 측정하기 위한 구성으로, 바람직하게는 반응부(200) 내에 설치되어 반응부(200) 내 카트리지 유닛(230)의 온도를 측정하는 비접촉 방식의 적외선 온도 측정기(Infrared Thermometer)일 수 있다.
상기 써모커플(231)은 각 카트리지 유닛(230)에 설치되어 개별적으로 카트리지 유닛(230)의 현재 온도를 측정하게 된다.
상기 농도 측정기(260)는 상기 반응부(200) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하기 위한 구성이다.
이러한 반응부(200)에서 흡기된 오염 가스의 휘발성 유기화합물은 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유에 흡착될 것이다. 그리고 전원선(240)에 의해 전류가 인가되어 상기 카트리지 유닛(230)의 온도가 올라가면 필터 섬유에 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 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 상기 필터 전처리 제어 장치(300)의 반응부(200) 제어에 의해 이루어질 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물의 균일 농도 배출 효과와 농축 효과에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
우선 도 2에는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치 및 방법을 적용하지 않은 상태의 산업 현장에서 나타난 시간에 따른 휘발성 유기화합물의 배출농도를 도시한 그래프이다. 하수처리장, 양돈장, 축산 폐수처리장, 도살장, 식품공장, 각종 화학공장 등의 산업 현장에서 배출되는 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도는 도면에 도시된 바와 같이 균등하지 않고 시간에 따라 큰 편차를 가지며 특히 최저 농도값과 최고 농도값의 변동폭이 매우 크게 발생하고 있음을 알 수 있다. 그 결과 실제 염소 가스를 유입받아 휘발성 유기화합물의 제거하는 필터 장치에는 큰 무리가 가게 되며, 특히 바이오 필터를 사용하는 필터 장치에서는 오염 가스에서 휘발성 유기화합물의 농도가 급격히 변동되거나 유량이 변동되는 경우 한정된 미생물을 활용하는 바이오 필터의 특성상 안정적으로 운영되기 어렵다는 문제점이 있다.
이와 달리 전류 공급과 차단을 반복해 내부 카트리지 유닛(230)의 온도를 조절하여 필터 섬유의 흡착 및 탈착을 조절함으로써 휘발성 유기화합물의 농도를 목표 농축 농도로 일정하게 유지시켜 배출하는 본 발명의 전처리 장치의 휘발성 유기화합물 배출농도는 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이 균일 농도의 휘발성 유기화합물을 가진 오염 가스를 배출하기 때문에 필터측 특히 바이오필터로 운영되는 필터측의 안정적인 운영을 가능하게 한다.
또한 본 발명에 따르면 도 4 및 도 5에 비교적으로 도시된 바와 같이 도면 좌측의 기존 방식에 비해 전류 공급과 차단을 반복해 내부 카트리지 유닛(230)의 온도를 조절하여 필터 섬유의 흡착 및 탈착을 조절해 반응부(200) 내에서 휘발성 유기화합물을 농축시킴으로써 도면 우측과 같이 휘발성 유기화합물의 농도를 농축(예컨데, 7.1배, 11.9배)시킨 상태로 일정하게 유지시켜 배출할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
이 같은 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치의 전처리 공정을 제어하기 위한 본 발명에 따른 필터 전처리 제어 장치(300)는, 처리 조작을 위한 조작부(310)와, 상기 전처리 장치의 반응부(200)로부터 온도 정보를 획득하는 온도 정보 획득부(340)와, 상기 전처리 장치의 반응부(200)로부터 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 획득하는 농도 정보 획득부(350)와, 상기 전처리 장치의 밸브(110, 410)를 제어하고 카트리지 유닛(230)에 전력을 공급하는 밸브 및 전력 제어부(360)와, 상기 카트리지 유닛(230)의 전력 공급을 PID 방식으로 제어하는 PID 제어부(370)와, 상기 전처리 장치의 작동과 관련된 정보를 파일로 생성해 저장관리하는 파일 저장부(380)와 상기 전처리 장치의 작동과 관련된 정보를 표시하는 표시부(330) 및 상기 각 부를 제어하기 위한 주제어부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 온도 정보 획득부(340)는 상기 반응부(200)로부터 다양한 온도 정보를 획득하고 비교하여 최대온도를 검출해 제공하는 구성으로, 도 8을 함께 참조하면, 제 1 온도 산출부(341), 제 2 온도 산출부(342), 온도 비교부(343), 최고온도 검출부(344), 설정온도 표시부(345)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 온도 산출부(341)는 각 카트리지 유닛(230)의 써모커플(231)로부터 측정된 온도 측정값을 수신하고 필드포인트(FieldPoint)를 활용하여 절대온도(K) 타입인 써모커플(231)의 신호를 읽어와 썹씨(℃) 온도로 변경하며, 이를 도 14의 5번에서와 같이 그래프 및 텍스트로 상기 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 제 2 온도 산출부(342)는 반응부(200) 내의 온도 측정기(250)로부터 측정된 온도 측정값을 수신하고 썹씨(℃) 온도로 변경하며, 이를 도 14의 5번에서와 같이 그래프 및 텍스트로 상기 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 온도 비교부(343)는 상기 제 1 온도 산출부(341)의 온도 산출값과 제 2 온도 산출부(342)의 온도 산출값을 비교하여 온도의 최대값을 찾게 되며, 상기 최고온도 검출부(344)는 검출된 최대값을 갖는 온도계를 도 14의 1번에서와 같이 상기 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 설정온도 표시부(345)는 상기 조작부(310)를 통해 사용자가 선택한 온도를 도 14의 5번과 같이 상기 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 농도 정보 획득부(350)는 PID 농도측정기 포트 설정 및 목표농도 설정을 진행하고 반응부(200)로부터 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 획득해 제공하는 구성으로, 도 9를 함께 참조하면, 셋팅부(351), 농도 측정치 검출부(352), 에러 검출부(353)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 셋팅부(351)는 PID 농도 측정기 포트를 지정된 셋팅으로 초기화하고 사용자의 조작에 따라 셋팅할 수 있으며, 이를 도 14의 1번에서와 같이 상기 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 농도 측정치 변환부(352)는 상기 반응부(200) 내의 농도 측정기(260)로부터 측정된 휘발성 유기화합물의 농도 측정값을 수신하고 숫자값으로 변경하며, 이를 도 14의 1번에서와 같이 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 에러 검출부(353)는 데이터 읽기 과정에서 에러가 발생했는지 여부를 확인하여 에러 발생시 프로그램을 종료시키게 된다.
상기 밸브 및 전력 제어부(360)는 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치의 동작시 오염가스의 공급 및 배기를 위해 밸브를 제어하며 상기 카트리지 유닛(230)에 전력을 공급하게 되는 구성으로, 도 10을 함께 참조하면, 밸브 신호 수신부(361), 밸브 조정부(362), 전력 조절부(363)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 밸브 신호 수신부(361)는 밸브 조절을 위한 신호를 수신하며, 밸브 조정부(362)는 수신된 밸브 신호에 따라 밸브(110, 410)을 열거나 닫아 개폐시키며, 이를 도 14의 3번에서와 같이 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 전력 조절부(363)는 전력조절기(SCR)의 신호를 수신하며 설정된 전력량만큼 전력이 카트리지 유닛(230)에 공급되도록 조절하게 되며, 그 동작을 도 14의 4번에서와 같이 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 PID 제어부(370)는 상기 카트리지 유닛(230)의 전력 공급을 PID 방식으로 제어하기 위한 구성으로, 인가전력 산출 및 조절부(371), 전력 표시부(372)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 인가전력 산출 및 조절부(371)는 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치의 동작시 PID(Proportional Integral Derivative control)를 활용하여 내보내는 전력량과 휘발성 유기화합물의 농도값의 관계를 계산하여 설정한 농도값보다 현재 측정되는 농도값이 높으면 전력량을 낮추어 주는 구성으로, 도 11을 함께 참조하면,해당 PID의 값을 어떻게 설정하는지에 따라 농도의 변동폭을 조절할 수 있게 된다
상기 전력 표시부(372)는 상기 PID 제어의 연장선으로 SV=S*E/SP의 공식을 통해 실제 배출되는 전기량을 도 14의 2번에서와 같이 표시부(330)에 표시하게 된다.
상기 파일 저장부(380)는 상기 전처리 장치의 작동과 관련된 정보를 파일로 생성해 저장관리하는 구성으로, 도 12를 함께 참조하면, 정보파일 생성부(381), 측정파일 생성부(382), 파일 갱신부(383), 저장 DB(384)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 정보파일 생성부(381)는 프로그램이 설치된 컴퓨터로부터 날짜 및 시간 정보를 읽어와 지정된 파일 경로에 해당 날짜 및 시간의 이름으로 전처리 장치의 작동과 관련된 정보를 텍스트 파일을 생성하여 저장하게 된다.
상기 측정파일 생성부(382)는 측정된 온도 정보와 농도 정보를 텍스트 파일을 생성하여 저장하게 된다.
상기 파일 갱신부(383)는 기록중인 파일을 중지하고 저장하는 부분으로 예컨데 1시간에 한번씩 새로운 텍스트를 만들게 되며, 상기 저장 DB(384)는 생성된 파일들이 저장되는 저장소이다.
즉, 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 장치는 제 1 배관(100) 및 제 2 배관(200)의 동작을 제어하여 풍량을 조절할 수 있으며, 전원을 카트리지 유닛(230)에 공급하면서 상기 반응부의 농도 측정기로부터 휘발성 유기화합물 농도 측정값을 전달받고 설정된 목표 농축 농도가 되도록 PID 방식으로 전력 조절을 하여 카트리지 유닛(230)의 온도를 최적으로 조절하며, 이러한 제어 상태 및 반응부의 동작 상태를 표시기(330)를 통해 모니터링할 수 있도록 한다.
여기에서 상기 농도 측정기(260)로부터 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도값을 전달받고 미리 설정된 휘발성 유기화합물에 대한 목표 농축 농도와 비교하여 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도에 비하여 낮으면 각 카트리지 유닛(230)으로 인가되는 전류량을 늘려 카트리지 유닛(230)의 온도를 높임으로써 보다 많은 휘발성 유기화합물의 탈착을 유도해 반응부(200) 내 휘발성 유기화합물의 농도를 높이게 될 것이다.
또한 상기 농도 측정기(260)로부터 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도값을 전달받고 미리 설정된 휘발성 유기화합물에 대한 목표 농축 농도와 비교하여 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도에 도달하면 각 카트리지 유닛(230)으로 인가되는 전류를 차단시켜 카트리지 유닛(230)의 온도를 낮춤으로써 휘발성 유기화합물의 탈착을 중지시켜 반응부(200) 내 휘발성 유기화합물의 농도를 목표 농축 농도로 맞추게 될 것이다.
그리고 이 같은 과정(전류 공급/차단)이 반복되면서 해당 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물의 농도는 목표 농축 농도로 유지될 것이다.
이제 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 필터 전처리 공정 제어 방법을 설명한다.
우선 S10 단계로서, 제어 장치(300)는 밸브 및 전력 제어부(360)를 통해 제 1 배관(100)을 열어 휘발성 유기화합물(VOCs)이 포함된 오염 가스가 제 1 배관(100)을 통해 반응부(200)로 공급될 것이다.
다음으로 S20 단계로서, 상기 반응부(200)에서는 공급된 오염 가스의 휘발성 유기화합물이 카트리지 유닛(230)의 필터 섬유에 흡착될 것이다.
다음으로 S30 단계로서, 제어 장치(300)는 반응부(200) 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 농축하기 위해 밸브 및 전력 제어부(360)를 통해 카트리지 유닛(230)에 전류를 공급해 가열하여 카트리지 유닛(230)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 것이다.
다음으로 S40 및 S50 단계로서, 제어 장치(300)는 온도 정보 획득부(340) 및 농도 정보 획득부(350)를 통해 반응부(200) 내 온도 정보와 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 검출하고 이를 표시부(330)에 표시시킬 것이다.
다음으로 S60 단계로서, 제어 장치(300)는 농도 정보 획득부(350)로부터 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도값을 전달받고 미리 설정된 휘발성 유기화합물에 대한 목표 농축 농도와 비교하여 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도에 비하여 낮으면, S70 단계로서 상기 인가전력 산출 및 조절부(371)를 통해 내보내는 전력량과 휘발성 유기화합물의 농도값의 관계를 계산하여 목표하는 농도값에 따라 정확하게 전력량을 조절하게 된다.
즉, 각 카트리지 유닛(230)으로 인가되는 전류량을 늘려 카트리지 유닛(230)의 온도를 높임으로써 보다 많은 휘발성 유기화합물의 탈착을 유도해 반응부(200) 내 휘발성 유기화합물의 농도를 높이게 될 것이다.
또한 S80 단계로서, 상기 제 S60 단계의 판단 결과, 상기 제어부(300)는 미리 설정된 휘발성 유기화합물에 대한 목표 농축 농도와 비교하여 현재 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도에 도달하면 상기 밸브 및 전력 제어부(360)를 통해 각 카트리지 유닛(230)으로 인가되는 전류를 차단시켜 카트리지 유닛(230)의 온도를 낮춤으로써 휘발성 유기화합물의 탈착을 중지시켜 반응부(200) 내 휘발성 유기화합물의 농도를 목표 농축 농도로 맞추게 될 것이다.
이 같은 과정(전류 공급/차단)이 반복되면서 해당 반응부(200) 내부의 휘발성 유기화합물의 농도는 목표 농축 농도로 유지될 수 있을 것이다.
그리고 S60 단계로서, 상기 제어부(300)는 밸브 및 전력 제어부(360)를 통해 상기 제 2 밸브(410)를 동작시켜 목표 농축 농도의 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 배출시키게 될 것이다. 이렇게 배출된 오염 가스는 오염 가스 정화를 위한 필터측으로 전달될 것이다.
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 : 제 1 배관 110 : 제 1 밸브
200 : 반응부 220 : 구획벽
221 : 연통홀 230 : 카트리지 유닛
231 : 써모커플 240 : 전원선
250 : 온도 측정기 260 : 농도 측정기
300 : 제어 장치 310 : 조작부
320 : 주제어부 330 : 표시부
340 : 온도 정보 획득부 350 : 농도 정보 획득부
360 : 밸브 및 전력 제어부 370 : PID 제어부
380 : 파일 저장부 400 : 제 2 배관
410 : 제 2 밸브 500 : 필터부

Claims (2)

  1. 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 전처리 장치; 및
    상기 전처리 장치의 전처리 공정을 제어하는 필터 전처리 제어 장치;를 포함하며,
    상기 전처리 장치는,
    오염 가스 배출 설비의 오염 가스 배출구와 연결되어 제 1 밸브의 동작에 따라 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스가 공급되는 제 1 배관;
    상기 제 1 배관으로부터 오염 가스를 공급받아 적어도 하나 이상의 내부 카트리지 유닛의 필터를 통해 휘발성 유기화합물을 흡착하며, 카트리지 유닛의 온도 변화에 의해 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 내부 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 농축하여 배출하는 반응부; 및
    휘발성 유기화합물을 제거하는 필터부와 연결되며, 상기 반응부에서 휘발성 유기화합물의 농도가 제어된 오염 가스를 전달받아 제 2 밸브의 동작에 따라 필터부로 배출하는 제 2 배관;을 포함하며,
    상기 반응부는,
    상기 제 1 배관과 연결된 상부 공간과 제 2 배관과 연결된 하부 공간으로 반응부 내부를 구획하는 구획벽;
    상기 구획벽에 거치되며, 전열 저항 프레임에 의해 공기 이동이 가능한 내부 공간을 가지고 전열 저항 프레임을 감싼 필터 섬유가 구비되어 필터 섬유를 통해 공기의 내외부 이동을 가능하게 해 상기 상부 공간과 하부 공간의 사이에서 공기가 이동하도록 하는 카트리지 유닛;
    상기 카트리지 유닛에 연결되어 전류를 공급하는 전원선;
    각 카트리지 유닛에 설치되어 개별적으로 카트리지 유닛의 현재 온도를 측정하는 써모커플;
    상기 반응부 내에 설치되어 반응부 내 카트리지 유닛의 온도를 측정하는 비접촉 방식의 적외선 온도 측정기;
    상기 카트리지 유닛의 온도를 측정하는 온도 측정기; 및
    상기 반응부 내 오염 가스의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 농도 측정기; 를 포함하며,
    상기 필터 전처리 제어 장치는,
    상기 반응부 내의 휘발성 유기화합물 농도를 분석하여 상기 카트리지 유닛의 온도를 제어함으로써 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도가 되도록 제어하며,
    처리 조작을 위한 조작부;
    상기 전처리 장치의 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 제어하여 휘발성 유기화합물이 포함된 오염 가스를 공급 및 배출하고, 상기 전처리 장치의 반응부 내 휘발성 유기화합물의 포집을 위한 카트리지 유닛에 전력을 공급시키는 밸브 및 전력 제어부;
    상기 전처리 장치의 반응부로부터 온도 정보를 획득하는 온도 정보 획득부;
    상기 전처리 장치의 반응부로부터 휘발성 유기화합물의 농도 정보를 획득하는 농도 정보 획득부; 및
    상기 반응부 내의 휘발성 유기화합물 농도를 분석하여 상기 카트리지 유닛의 온도를 제어함으로써 휘발성 유기화합물 농도가 목표 농축 농도가 되도록 제어하는 PID 제어부; 를 포함하며,
    상기 온도 정보 획득부는,
    각 카트리지 유닛의 써모커플로부터 측정된 온도 측정값을 수신하는 제 1 온도 산출부;
    반응부 내 적외선 온도 측정기로부터 측정된 온도 측정값을 수신하는 제 2 온도 산출부; 및
    상기 제 1 온도 산출부와 제 2 온도 산출부의 온도 측정값을 비교하여 최대 온도값을 추출하는 온도 비교부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 전처리 공정 제어 장치.
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