KR102024753B1 - 볼텍스튜브를 이용한 이산화탄소의 분리장치 및 이산화탄소 분리방법 - Google Patents

볼텍스튜브를 이용한 이산화탄소의 분리장치 및 이산화탄소 분리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는, 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되는 가스유입관과, 상기 가스유입관으로 유입된 혼합가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 유출되는 온기유출관과, 상기 가스유입관으로 유입된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 유출되는 냉기유출관을 구비하는 볼텍스튜브; 상기 온기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 희박가스 포집챔버; 상기 냉기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 농후가스 포집챔버;를 포함하여, 상기 제1 희박가스 포집챔버에는 이산화탄소가 희박한 가스가 저장되고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에는 이산화탄소가 농후한 가스가 포집된다.

Description

볼텍스튜브를 이용한 이산화탄소의 분리장치 및 이산화탄소 분리방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE USING VOLTEX TUBE}
본 발명은 혼합가스에 포함되어 있는 이산화탄소를 분리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 볼텍스튜브를 이용하여 분자량이 상대적으로 큰 이산화탄소를 분리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대기 중 이산화탄소 양이 증가함에 따라 발생하는 지구온난화는 인류가 해결해야할 중요한 환경문제 중의 하나이다. 이러한 이산화탄소는 화석연료의 연소 시에 대량으로 배출되므로, 화석연료를 연소함에 따라 발생하는 연소가스 중에서 이산화탄소만을 분리하여 제거하는 기술이 개발되고 있다. 상술한 이산화탄소 분리기술로는 흡수법, 흡착법, 심냉법, 막분리법 등이 있다.
그 중에서 흡수법은 이산화탄소를 흡수할 수 있는 각종 흡수제를 연소가스 또는 혼합가스(이산화탄소를 포함하는 연소가스 또는 혼합가스, 이하 혼합가스라 함)에 접촉시킴으로써 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 방법이다.
흡수법을 이용한 이산화탄소 분리시스템은 흡수탑 하부로 혼합가스를 공급하면서 아민계의 흡수제를 상부에서 공급하도록 구성된다. 이에 의해, 혼합가스와 흡수제가 상호 접촉함에 따라 혼합가스 내의 이산화탄소가 흡수제에 흡수, 반응함으로써 혼합가스 중에서 이산화탄소가 분리, 제거된다. 상술한 이산화탄소 분리시스템을 이용한 이산화탄소의 분리, 제거과정을 좀 더 상세히 설명하면, 흡수탑의 하부로 혼합가스를 공급하고, 흡수탑의 상부에서 흡수제를 물줄기 형태로 분사하여, 상승하는 혼합가스가 흡수제와 접촉하도록 한다.
그런데 상술한 구조의 이산화탄소 분리시스템은 혼합가스와 흡수제의 반응이 빠르지 못하다. 따라서 최근에는 흡수탑 내부에 충전재를 채워 혼합가스와 흡수제의 접촉면적을 확대하고, 접촉시간을 지연시키는 방법이 사용되었다. 또한, 흡수탑의 부피를 증대시켜 접촉시간을 지연시키는 방법을 사용하였다.
그러나 충전재를 채우는 방법은, 혼합가스가 충전재를 통해 이송되는 과정에서 압력손실이 발생하고, 혼합가스와 흡수제에 편류가 발생하여 흡수효율이 저하되는 등의 문제가 있다. 또한, 흡수탑의 부피를 증대시키는 방법은, 부피가 증대된 흡수탑 내부에 충전재를 채워야 하므로 비용적인 측면에서 비효율적이지 못하다는 단점이 있다.
한편, 볼텍스튜브를 이용하여 혼합가스의 유동속도를 증가시키고 흡수제를 미세 액적으로 분사시킴으로써 흡수제의 흡수효율을 높이는 이산화탄소 분리장치가 제안된바 있으나, 이와 같이 볼텍스튜브를 이용한 이산화탄소 분리장치는 볼텍스튜브를 혼합가스 유동속도 증가를 위해 사용할 뿐 이산화탄소 흡수를 위한 흡수제가 필수적으로 요구되므로, 종래의 이산화탄소 분리장치와 근본적으로는 다르지 아니하다는 단점이 있다.
KR 10-1094325 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 별도의 이산화탄소 흡수제를 사용하지 아니하고서도 이산화탄소를 분리시킬 수 있는 이산화탄소 분리장치 및 이산화탄소 분리방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는, 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되는 가스유입관과, 상기 가스유입관으로 유입된 혼합가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 유출되는 온기유출관과, 상기 가스유입관으로 유입된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 유출되는 냉기유출관을 구비하는 볼텍스튜브; 상기 온기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 희박가스 포집챔버; 상기 냉기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 농후가스 포집챔버;를 포함하여, 상기 제1 희박가스 포집챔버에는 이산화탄소가 희박한 가스가 저장되고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에는 이산화탄소가 농후한 가스가 포집된다.
상기 혼합가스가 상기 압축기로 유입되기 이전에 상기 혼합가스를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 의해 응축된 혼합가스에서 산소를 제거한 후 상기 압축기로 제공하는 산소제거촉매;를 더 포함한다.
상기 제1 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제1 희박가스 응축기; 상기 제1 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제1 희박가스 압축기; 상기 제1 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 희박가스 볼텍스튜브; 상기 제1 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제1 농후가스 압축기; 상기 제1 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 농후가스 볼텍스튜브; 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제2 희박가스 포집챔버; 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제2 농후가스 포집챔버;를 더 포함한다.
상기 제2 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 압축시키는 제2 희박가스 압축기; 상기 제2 희박가스 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 희박가스 볼텍스튜브; 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제3 희박가스 포집챔버; 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제3 농후가스 포집챔버;를 더 포함한다.
상기 제3 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제3 희박가스 응축기; 상기 제3 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제3 희박가스 압축기; 상기 제3 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 희박가스 볼텍스튜브; 상기 제3 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제3 농후가스 압축기; 상기 제3 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 농후가스 볼텍스튜브; 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제4 희박가스 포집챔버; 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제4 농후가스 포집챔버;를 더 포함한다.
상기 제2 농후가스 포집챔버에 포집된 가스를 압축시키는 제2 농후가스 압축기; 상기 제2 농후가스 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 농후가스 볼텍스튜브; 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제5 희박가스 포집챔버; 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제5 농후가스 포집챔버;를 더 포함한다.
상기 제5 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제5 희박가스 응축기; 상기 제5 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제5 희박가스 압축기; 상기 제5 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 희박가스 볼텍스튜브; 상기 제5 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제5 농후가스 압축기; 상기 제5 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 농후가스 볼텍스튜브; 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제6 희박가스 포집챔버; 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제6 농후가스 포집챔버;를 더 포함한다.
상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력을 각각 감지하는 희박챔버 압력센서 및 농후챔버 압력센서; 상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력 크기에 따라 상기 제1 희박가스 압축기 및 상기 제1 농후가스 압축기의 동작을 각각 제어하여, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력을 일정 범위 이내로 유지시키는 제어부;를 더 포함한다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리방법은, 압축기를 이용하여 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 제1 단계; 상기 압축기에 의해 압축된 혼합가스를 볼텍스튜브로 유입시켜, 상기 혼합가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스를 온기유출관으로 유출시키고, 상대적으로 분자량이 큰 가스를 냉기유출관로 유출시키는 제2 단계; 상기 온기유출관 통해 유출된 가스를 제1 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 냉기유출관 통해 유출된 가스를 제1 농후가스 포집챔버에 저장하는 제3 단계;를 포함하여, 상기 제1 희박가스 포집챔버에는 이산화탄소가 희박한 가스를 포집시키고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에는 이산화탄소가 농후한 가스를 포집시킨다.
상기 제1 단계는, 혼합가스를 압축시키기 이전에, 상기 압축기로 유입되는 혼합가스를 응축기로 사전에 응축시키는 과정과, 상기 응축기에 의해 응축된 혼합가스에서 산소를 제거한 후 상기 압축기로 제공하는 과정을 더 포함한다.
상기 제1 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제1 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제4 단계; 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제2 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제2 농후가스 포집챔버에 저장하는 제5 단계;를 더 포함한다.
상기 제4 단계는, 상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력을 각각 감지한 후, 상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력 크기에 따라 상기 제1 희박가스 압축기 및 상기 제1 농후가스 압축기의 동작을 각각 제어하여 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력을 일정 범위 이내로 유지시키도록 구성된다.
상기 제2 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제2 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제6 단계; 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제3 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제3 농후가스 포집챔버에 저장하는 제7 단계; 상기 제3 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제3 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제3 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제3 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제8 단계; 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제4 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제4 농후가스 포집챔버에 저장하는 제9 단계;를 더 포함한다.
상기 제2 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제2 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제10 단계; 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제5 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제5 농후가스 포집챔버에 저장하는 제11 단계; 상기 제5 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제5 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제5 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제5 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제12 단계; 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제6 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제6 농후가스 포집챔버에 저장하는 제13 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 및 이산화탄소 분리방법을 이용하면, 별도의 이산화탄소 흡수제를 사용하지 아니하고서도 이산화탄소를 분리시킬 수 있고, 이산화탄소 분리를 다단으로 반복할 수 있어 이산화탄소를 보다 효과적으로 분리시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제2 실시예의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제3 실시예의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제4 실시예의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제5 실시예의 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 및 이산화탄소 분리방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치의 블록도이다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 이산화탄소가 포함된 혼합가스에서 이산화탄소를 분리시키기 위한 장치로서, 별도의 이산화탄소 흡수제를 사용하지 아니하더라도 이산화탄소를 분리시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 외부로부터 가스가 유입되었을 때 내부에서 소용돌이(Vortex)를 유발시켜 온도가 높은 가스(이하 '온기'라 약칭함)와 온도가 낮은 가스(이하 '냉기'라 약칭함)로 구분하는 볼텍스튜브(130)를 이용하여 이산화탄소를 분리시키도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 상기 언급한 바와 같이 볼텍스튜브(130)를 이용하여 이산화탄소를 분리시킬 수 있도록, 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 압축기(120)와, 상기 압축기(120)에 의해 압축된 혼합가스를 공급받아 온기와 냉기로 구분하여 배출하는 볼텍스튜브(130)와, 상기 볼텍스튜브(130)로부터 유출되는 두 종류의 가스를 각각 저장하는 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)를 포함하여 구성된다.
상기 볼텍스튜브(130)는, 외부로부터 혼합가스가 유입되는 가스유입관(132)과, 상기 가스유입관(132)으로 유입된 혼합가스가 온기와 냉기로 구분되어 각각 유출되는 온기유출관(134) 및 냉기유출관(136)을 포함하여 구성된다. 상기 볼텍스튜브(130)는 가스유입관(132)을 통해 유입된 기체가 내부에서 소용돌이를 일으켜 온기와 냉기로 구분될 수 있도록 구성되는데, 이와 같은 볼텍스튜브(130)는 이미 여러 분야에서 상용화되어 있는바, 상기 볼텍스튜브(130)의 내부구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 볼텍스튜브(130)로 유입된 혼합가스는 소용돌이 과정을 거치는 과정에서는 혼합가스가 온기와 냉기로만 구분되는 것이 아니라 혼합된 각 가스들이 질량 차에 따라서도 구분된다. 즉, 혼합가스는 볼텍스튜브(130) 내에서 소용돌이 과정에서 상대적으로 질량이 큰 가스(더 명확하게는 분자량이 큰 가스)와 상대적으로 질량이 작은 가스(더 명확하게는 분자량이 작은 가스)로 구분된 후, 상대적으로 질량이 작은 가스(더 명확하게는 분자량이 작은 가스)는 온기유출관(134)으로 유출되고 상대적으로 질량이 큰 가스(더 명확하게는 분자량이 큰 가스)는 냉기유출관(136)으로 유출된다. 이와 같이 볼텍스튜브(130)로 유입된 여러 종류의 가스성분들이 질량 차이에 따라서 구분된다는 기술적 사상은 본원발명이 해당하는 분야에서 공지된 사안이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서 차량의 배기가스와 같이 이산화탄소와 질소가 포함된 혼합가스가 볼텍스튜브(130)로 유입되는 경우, 상대적으로 질량이 큰 이산화탄소는 냉기유출관(136)으로 유출되고, 상대적으로 질량이 작은 질소 등의 가스는 온기유출관(134)으로 유출된다. 온기유출관(134)을 통해 유출된 가스가 저장되는 제1 희박가스 포집챔버(140)에는 이산화탄소 성분이 희박한 가스가 모이게 되고, 상기 냉기유출관(136)을 통해 유출된 가스가 저장되는 제1 농후가스 포집챔버(150)에는 이산화탄소 성분이 농후한 가스가 모이게 된다.
상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치를 이용하면, 별도의 이산화탄소 흡수제를 사용할 필요가 없으므로 이산화탄소 분리공정이 간단해지고, 이산화탄소를 분리시키는 공정에 소요되는 비용이 절감된다는 장점이 있다. 또한, 종래와 같이 이산화탄소 흡수제를 사용하는 경우에는 상기 이산화탄소 흡수제의 수명이 다 되었을 때 이산화탄소 흡수제를 교체하거나 재생하는 과정이 필요하게 되는데, 이와 같이 이산화탄소 흡수제를 교체하거나 재생하는 동안에는 이산화탄소를 분리시킬 수 없다는 단점이 있었다. 그러나 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치를 이용하면, 이산화탄소 흡수제의 교체 또는 재생과정이 필요치 아니하므로, 이산화탄소 분리를 연속적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다.
볼텍스튜브(130)로 공급되는 혼합가스가 빠른 속도로 유동해야만 가스 분리 효율이 높아지므로, 볼텍스튜브(130)로 공급되는 혼합가스는 압축기(120)에 의해 고압으로 압축된 후 볼텍스튜브(130)로 유입된다. 이때, 상기 혼합가스에 수분이 다량으로 포함되어 있는 경우에는 압축률이 낮아지므로 상기 볼텍스튜브(130)로 공급되는 혼합가스의 유속을 높이는데 한계가 발생하게 된다.
따라서 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 압축기(120)로 공급되는 혼합가스의 습도를 낮출 수 있도록, 별도의 응축기(100)를 구비할 수 있다. 상기 응축기(100)는 혼합가스가 상기 압축기(120)로 유입되기 이전에 상기 혼합가스를 응축시키는데, 이와 같이 혼합가스가 응축과정을 거치게 되면 혼합가스에 포합되어 있던 수분은 응축수로 배출된다. 응축기(100)를 거친 혼합가스는 건조한 상태로 압축기(120)로 공급되므로, 고압으로 압축되어 볼텍스튜브(130)로 제공될 수 있고, 이에 따라 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 이산화탄소를 보다 효과적으로 분리시킬 수 있게 된다.
한편, 볼텍스튜브(130)로 유입되는 혼합기체가 배기가스 등과 같이 산소가 포함된 기체인 경우, 상기 산소의 질량은 이산화탄소보다는 작고 질소보다는 크므로 상기 온기유출관(134)이나 냉기유출관(136) 중 어느 일측으로만 유출되지 아니하고 양쪽 유출관으로 모두 유출될 수 있다. 즉, 볼텍스튜브(130)만으로는 산소 분리가 어려울 수 있으므로, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 상기 응축기(100)에 의해 응축된 혼합가스에서 산소를 제거한 후 상기 압축기(120)로 제공하는 산소제거촉매(110)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 산소제거촉매(110)는 혼합가스에 포함되어 있는 산소를 제거할 수 있다면 어떠한 종류의 촉매로도 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제2 실시예의 블록도이다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치를 이용하여 이산화탄소를 분리하는 경우, 상기 이산화탄소가 모두 제1 농후가스 포집챔버(150)에만 저장되는 것이 아니라 제1 희박가스 포집챔버(140)에도 일부 저장된다. 또한, 질소와 같이 상대적으로 질량이 작은 기체도 제1 희박가스 포집챔버(140)에만 저장되는 것이 아니라 제1 농후가스 포집챔버(150)에도 일부 저장될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)에 저장된 가스가 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치도록 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는, 상기 제1 희박가스 포집챔버(140)에 포집된 가스를 응축시키는 제1 희박가스 응축기(200)와, 상기 제1 희박가스 응축기(200)에서 응축된 가스를 압축시키는 제1 희박가스 압축기(210)와, 상기 제1 희박가스 압축기(210)에서 압축된 가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)와, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제2 희박가스 포집챔버(230)와, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제2 농후가스 포집챔버(260)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는, 상기 제1 희박가스 포집챔버(140)에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제2 희박가스 포집챔버(230)에 저장하며, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브(220)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제2 농후가스 포집챔버(260)에 저장할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 제1 농후가스 포집챔버(150)에 저장되어 있던 가스도 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치게 할 수 있도록, 상기 제1 농후가스 포집챔버(150)에서 포집된 가스를 압축시키는 제1 농후가스 압축기(240)와, 상기 제1 농후가스 압축기(240)에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 농후가스 포집챔버(150)에 저장된 가스는 제1 희박가스 포집챔버(140)에 저장된 가스에 비해 저온 건조한 상태이므로, 별도의 응축기가 필수적으로 요구되지 아니한다.
따라서 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제2 희박가스 포집챔버(230)에 저장되고, 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제2 농후가스 포집챔버(260)에 저장된다.
이와 같이 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)가 추가로 장착되면, 상기 제1 농후가스 포집챔버(150)에 저장된 가스를 압축시킨 후 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제2 희박가스 포집챔버(230)에 저장하며, 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제2 농후가스 포집챔버(260)에 저장할 수 있게 된다.
이와 같이 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)에 저장되어 있던 가스를 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치게 하면, 제2 희박가스 포집챔버(230)에는 이산화탄소 함유량이 더욱 희박한 가스가 모이게 되고, 제2 농후가스 포집챔버(260)에는 이산화탄소 함유량이 더욱 농후한 가스가 모이게 되는바, 이산화탄소 분리효과가 더욱 높아진다는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제3 실시예의 블록도이다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 제2 희박가스 포집챔버(230)에 저장된 가스가 다시 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치게 할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 희박가스 포집챔버(230)에 포집된 가스를 압축시키는 제2 희박가스 압축기(300)와, 상기 제2 희박가스 압축기(300)에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)와, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제3 희박가스 포집챔버(320)와, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제3 농후가스 포집챔버(330)를 더 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치를 이용하면, 상기 제2 희박가스 포집챔버(230)에 저장된 가스를 압축시킨 후 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제3 희박가스 포집챔버(320)에 저장하고, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브(310)에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제3 농후가스 포집챔버(330)에 저장함으로써, 제3 희박가스 포집챔버(320)에 저장되는 가스의 이산화탄소 농도는 더욱 낮추고 제3 농후가스 포집챔버(330)에 저장되는 가스의 이산화탄소 농도는 더욱 높일 수 있게 된다.
더 나아가, 상기 제3 희박가스 포집챔버(320)에 저장된 가스와 상기 제3 농후가스 포집챔버(330)에 저장된 가스를 다시 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치게 할 수 있도록, 상기 제3 희박가스 포집챔버(320)에 포집된 가스를 응축시키는 제3 희박가스 응축기(400)와, 상기 제3 희박가스 응축기(400)에서 응축된 가스를 압축시키는 제3 희박가스 압축기(410)와, 상기 제3 희박가스 압축기(410)에서 압축된 가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 희박가스 볼텍스튜브(420)와, 상기 제3 농후가스 포집챔버(330)에서 포집된 가스를 압축시키는 제3 농후가스 압축기(440)와, 상기 제3 농후가스 압축기(440)에서 압축된 가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 농후가스 볼텍스튜브(450)와, 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브(420) 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브(450)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제4 희박가스 포집챔버(430)와, 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브(420) 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브(450)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제4 농후가스 포집챔버(460)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 제3 희박가스 응축기(400), 제3 희박가스 압축기(410), 제3 희박가스 볼텍스튜브(420), 제3 농후가스 압축기(440), 제3 농후가스 볼텍스튜브(450)는, 도 2를 참조하여 설명한 제1 희박가스 응축기(200), 제1 희박가스 압축기(210), 제1 희박가스 볼텍스튜브(220), 제1 농후가스 압축기(240), 제1 농후가스 볼텍스튜브(250)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제4 실시예의 블록도이다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 제2 농후가스 포집챔버(260)에 저장된 가스가 다시 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거치게 할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 농후가스 포집챔버(260)에 포집된 가스를 압축시키는 제2 농후가스 압축기(500)와, 상기 제2 농후가스 압축기(500)에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 농후가스 볼텍스튜브(510)와, 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브(510)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제5 희박가스 포집챔버(520)와, 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브(510)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제5 농후가스 포집챔버(530)를 더 포함한다.
더 나아가 제5 희박가스 포집챔버(520) 및 제5 희박가스 포집챔버(520)에 저장된 가스가 다시 한 번 더 이산화탄소 분리과정을 거칠 수 있도록, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 상기 제5 희박가스 포집챔버(520)에 포집된 가스를 응축시키는 제5 희박가스 응축기(600)와, 상기 제5 희박가스 응축기(600)에서 응축된 가스를 압축시키는 제5 희박가스 압축기(610)와, 상기 제5 희박가스 압축기(610)에서 압축된 가스가 유입되어 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 희박가스 볼텍스튜브(620)와, 상기 제5 농후가스 포집챔버(530)에서 포집된 가스를 압축시키는 제5 농후가스 압축기(640)와, 상기 제5 농후가스 압축기(640)에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 농후가스 볼텍스튜브(650)와, 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브(620) 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브(650)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제6 희박가스 포집챔버(630)와, 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브(620) 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브(650)에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제6 농후가스 포집챔버(660)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 제5 희박가스 응축기(600), 제5 희박가스 압축기(610), 제5 희박가스 볼텍스튜브(620), 제5 농후가스 압축기(640), 제5 농후가스 볼텍스튜브(650), 제6 희박가스 포집챔버(630), 제6 농후가스 포집챔버(660)는, 도 3에 도시된 제3 희박가스 응축기(400), 제3 희박가스 압축기(410), 제3 희박가스 볼텍스튜브(420), 제3 농후가스 압축기(440), 제3 농후가스 볼텍스튜브(450), 제4 희박가스 포집챔버(430), 제4 농후가스 포집챔버(460)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는, 도 3에 도시된 제3 희박가스 응축기(400), 제3 희박가스 압축기(410), 제3 희박가스 볼텍스튜브(420), 제3 농후가스 압축기(440), 제3 농후가스 볼텍스튜브(450), 제4 희박가스 포집챔버(430), 제4 농후가스 포집챔버(460)와, 도 4에 도시된 제5 희박가스 응축기(600), 제5 희박가스 압축기(610), 제5 희박가스 볼텍스튜브(620), 제5 농후가스 압축기(640), 제5 농후가스 볼텍스튜브(650), 제6 희박가스 포집챔버(630), 제6 농후가스 포집챔버(660)가 모두 구비되도록 구성될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치 제5 실시예의 블록도이다.
일반적으로 볼텍스튜브는 외부로부터 유입되는 가스의 배압 및 부압 강도에 따라 가스 분리효율이 높아지거나 낮아진다는 특성이 있다. 즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 각 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력 크기에 따라 이산화탄소 분리효율에 편차가 발생하게 된다. 특히, 희박가스 및 농후가스가 각각 포집되는 챔버 내의 압력에 편차가 발생하는 경우, 각 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력크기에도 편차가 발생하므로, 각 볼텍스튜브의 이산화탄소 분리효율이 달라진다는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 각 챔버의 압력 크기에 따라 각 압축기의 동작을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 이산화탄소 분리장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 상기 제1 농후가스 포집챔버(150)의 내부 압력을 각각 감지하는 희박챔버 압력센서(142) 및 농후챔버 압력센서(152)와, 상기 제1 희박가스 압축기(210) 및 상기 제1 농후가스 압축기(240)의 동작을 각각 제어하는 제어부(500)를 추가로 구비할 수 있다.
이때 상기 제어부(500)는, 상기 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 상기 제1 농후가스 포집챔버(150)의 내부 압력 크기에 따라 상기 제1 희박가스 압축기(210) 및 상기 제1 농후가스 압축기(240)의 동작을 각각 제어하도록 구성된다. 예를 들어 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)의 내부 압력이 사전에 설정된 기준범위보다 높으면, 상기 제어부(500)는 제1 희박가스 압축기(210) 및 제1 농후가스 압축기(240)를 정지시켜 제1 희박가스 볼텍스튜브(220) 및 제1 농후가스 볼텍스튜브(240)로 유입되는 가스의 압력이 과도하게 높아지지 아니하도록 한다. 반대로 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)의 내부 압력이 사전에 설정된 기준범위보다 낮으면, 상기 제어부(500)는 제1 희박가스 압축기(210) 및 제1 농후가스 압축기(240)를 작동시켜 제1 희박가스 볼텍스튜브(220) 및 제1 농후가스 볼텍스튜브(240)로 유입되는 가스의 압력이 사전에 설정된 범위 이내로 상승하도록 한다.
상기 언급한 바와 같이 압력센서(142, 152) 및 제어부(500)가 추가로 구비되면, 제1 희박가스 볼텍스튜브(220) 및 제1 농후가스 볼텍스튜브(240)의 이산화탄소 분리 효율을 높게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
본 실시예에서는 상기 제어부(500)가 제1 희박가스 포집챔버(140) 및 제1 농후가스 포집챔버(150)의 내부 압력 크기에 따라 제1 희박가스 압축기(210) 및 제1 농후가스 압축기(240)의 동작을 제어하여 제1 희박가스 볼텍스튜브(220) 및 제1 농후가스 볼텍스튜브(240)의 이산화탄소 분리효율을 조절하는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 제어부(500)는 모든 챔버의 내부 압력 크기에 따라 모든 압축기의 동작을 제어함으로써 모든 볼텍스튜브의 이산화탄소 분리효율을 조절하도록 구성될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 응축기 110 : 산소제거촉매
120 : 압축기 130 : 볼텍스튜브
132 : 가스유입관 134 : 온기유출관
136 : 냉기유출관 140 : 제1 희박가스 포집챔버
142 : 희박챔버 압력센서 150 : 농후가스 포집챔버
152 : 농후챔버 압력센서 200 : 제1 희박가스 응축기
210 : 제1 희박가스 압축기 220 : 제1 희박가스 볼텍스튜브
230 : 제2 희박가스 포집챔버 240 : 제1 농후가스 압축기
250 : 제1 농후가스 볼텍스튜브 260 : 제2 농후가스 포집챔버
300 : 제2 희박가스 압축기 310 : 제2 희박가스 볼텍스튜브
320 : 제3 희박가스 포집챔버 330 : 제3 농후가스 포집챔버
400 : 제3 희박가스 응축기 410 : 제3 희박가스 압축기
420 : 제3 희박가스 볼텍스튜브 430 : 제4 희박가스 포집챔버
440 : 제3 농후가스 압축기 450 : 제3 농후가스 볼텍스튜브
460 : 제4 농후가스 포집챔버 500 : 제2 농후가스 압축기
510 : 제2 농후가스 볼텍스튜브 520 : 제5 희박가스 포집챔버
530 : 제5 농후가스 포집챔버 600 : 제5 희박가스 응축기
610 : 제5 희박가스 압축기 620 : 제5 희박가스 볼텍스튜브
630 : 제6 희박가스 포집챔버 640 : 제5 농후가스 압축기
650 : 제5 농후가스 볼텍스튜브 660 : 제6 농후가스 포집챔버

Claims (15)

  1. 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되는 가스유입관과, 상기 가스유입관으로 유입된 혼합가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 유출되는 온기유출관과, 상기 가스유입관으로 유입된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 유출되는 냉기유출관을 구비하는 볼텍스튜브;
    상기 온기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 희박가스 포집챔버;
    상기 냉기유출관을 통해 유출된 가스가 유입되는 제1 농후가스 포집챔버;
    상기 혼합가스가 상기 압축기로 유입되기 이전에 상기 혼합가스를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에 의해 응축된 혼합가스에서 산소를 제거한 후 상기 압축기로 제공하는 산소제거촉매;
    상기 제1 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제1 희박가스 응축기;
    상기 제1 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제1 희박가스 압축기;
    상기 제1 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 희박가스 볼텍스튜브;
    상기 제1 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제1 농후가스 압축기;
    상기 제1 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제1 농후가스 볼텍스튜브;
    상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제2 희박가스 포집챔버;
    상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제2 농후가스 포집챔버;
    상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력을 각각 감지하는 희박챔버 압력센서 및 농후챔버 압력센서;
    상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력 크기에 따라 상기 제1 희박가스 압축기 및 상기 제1 농후가스 압축기의 동작을 각각 제어하여, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력을 일정 범위 이내로 유지시키는 제어부;
    를 포함하여,
    상기 제1 희박가스 포집챔버에는 이산화탄소가 희박한 가스가 저장되고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에는 이산화탄소가 농후한 가스가 포집되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 압축시키는 제2 희박가스 압축기;
    상기 제2 희박가스 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 희박가스 볼텍스튜브;
    상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제3 희박가스 포집챔버;
    상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제3 농후가스 포집챔버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제3 희박가스 응축기;
    상기 제3 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제3 희박가스 압축기;
    상기 제3 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 희박가스 볼텍스튜브;
    상기 제3 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제3 농후가스 압축기;
    상기 제3 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제3 농후가스 볼텍스튜브;
    상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제4 희박가스 포집챔버;
    상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제4 농후가스 포집챔버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 농후가스 포집챔버에 포집된 가스를 압축시키는 제2 농후가스 압축기;
    상기 제2 농후가스 압축기에 의해 압축된 혼합가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제2 농후가스 볼텍스튜브;
    상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제5 희박가스 포집챔버;
    상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제5 농후가스 포집챔버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제5 희박가스 포집챔버에 포집된 가스를 응축시키는 제5 희박가스 응축기;
    상기 제5 희박가스 응축기에서 응축된 가스를 압축시키는 제5 희박가스 압축기;
    상기 제5 희박가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 희박가스 볼텍스튜브;
    상기 제5 농후가스 포집챔버에서 포집된 가스를 압축시키는 제5 농후가스 압축기;
    상기 제5 농후가스 압축기에서 압축된 가스가 유입되어, 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스가 구분되어 유출되는 제5 농후가스 볼텍스튜브;
    상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스가 저장되는 제6 희박가스 포집챔버;
    상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출된 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스가 저장되는 제6 농후가스 포집챔버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리장치.
  9. 삭제
  10. 응축기를 이용하여 혼합가스를 응축시키고, 상기 응축기에 의해 응축된 혼합가스에서 산소를 제거한 후, 압축기를 이용하여 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 압축시키는 제1 단계;
    상기 압축기에 의해 압축된 혼합가스를 볼텍스튜브로 유입시켜, 상기 혼합가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스를 온기유출관으로 유출시키고, 상대적으로 분자량이 큰 가스를 냉기유출관로 유출시키는 제2 단계;
    상기 온기유출관 통해 유출된 가스를 제1 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 냉기유출관 통해 유출된 가스를 제1 농후가스 포집챔버에 저장하는 제3 단계;
    상기 제1 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 제1 희박가스 응축기 및 제1 희박가스 압축기로 응축 및 압축시킨 후 제1 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 제1 농후가스 압축기로 압축시킨 후 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제4 단계;
    상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제2 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제2 농후가스 포집챔버에 저장하는 제5 단계;
    를 포함하여, 상기 제1 희박가스 포집챔버에는 이산화탄소가 희박한 가스를 포집시키고, 상기 제1 농후가스 포집챔버에는 이산화탄소가 농후한 가스를 포집시키되,
    상기 제4 단계는,
    상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력을 각각 감지한 후, 상기 제1 희박가스 포집챔버 및 상기 제1 농후가스 포집챔버의 내부 압력 크기에 따라 상기 제1 희박가스 압축기 및 상기 제1 농후가스 압축기의 동작을 각각 제어하여 상기 제1 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제1 농후가스 볼텍스튜브로 유입되는 가스의 압력을 일정 범위 이내로 유지시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제2 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제6 단계;
    상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제3 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제2 희박가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제3 농후가스 포집챔버에 저장하는 제7 단계;
    상기 제3 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제3 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제3 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제3 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제8 단계;
    상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제4 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제3 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제3 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제4 농후가스 포집챔버에 저장하는 제9 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제2 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제10 단계;
    상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제5 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제2 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제5 농후가스 포집챔버에 저장하는 제11 단계;
    상기 제5 희박가스 포집챔버에 저장된 가스를 응축 및 압축시킨 후 제5 희박가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하고, 상기 제5 농후가스 포집챔버에 저장된 가스를 압축시킨 후 제5 농후가스 볼텍스튜브로 유입시켜 상대적으로 분자량이 큰 가스와 상대적으로 분자량이 작은 가스로 구분하는 제12 단계;
    상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 작은 가스는 제6 희박가스 포집챔버에 저장하고, 상기 제5 희박가스 볼텍스튜브 및 상기 제5 농후가스 볼텍스튜브에서 유출되는 가스 중 상대적으로 분자량이 큰 가스는 제6 농후가스 포집챔버에 저장하는 제13 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리방법.

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