KR102047131B1 - 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템 - Google Patents

이동형 유해화학가스 응급배기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 누출가스를 포집하는 것으로, 복수의 흡기관을 구비하며, 누출된 가스의 양 또는 누출된 장소의 개수에 따라 흡기관의 개폐를 조절하는 능동형 누출가스 포집부; 상기 능동형 누출가스 포집부에서 포집한 유해화학가스를 약액과 혼합하고 중화 및 산화처리하는 중화/산화 처리부; 중화/산화처리된 유해화학가스를 흡착하는 한쌍의 흡착탑을 포함하되, 하나의 흡착탑이 유해화학가스를 흡착하는 동안에 다른 흡착탑에서 흡착된 유해화학가스를 산화처리하여 흡착제를 재생 또는 교체함에 따라 연속운전이 가능한 반복재생형 금속촉매 중화흡착부; 및 누출된 유해화학가스를 센싱하는 누출 유해화학물질 모니터링부;를 포함하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템을 제공한다.

Description

이동형 유해화학가스 응급배기 시스템{MOVABLE EMERGENCY HARMFUL CHEMICAL GAS EXHAUSTING SYSTEM}
본 발명은 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 업장 내 누출된 유해화학물질의 사고발생시 외부확산을 방지하고, 신속히 제어가능하여 환경사고로 인한 피해를 최소화하기 위한 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템에 관한 것이다.
국내외 대규모 산업시설이 증가함에 따라 산업시설의 안전관리, 중대형 사고예방 및 위험의 사전예측, 신속한 방제기술 등이 중요시 되고 있으며, 대부분의 산업시설에서 유해물질을 생산하거나 다루고 있기 때문에 산업시설의 사고 발생은 막대한 물적, 인적 피해 및 환경오염 피해를 발생시킨다.
다양한 사고유형 중에서 유해화학물질이 누출되어 대기 중으로 확산되는 사고는 기상상태에 따라 주변지역에 피해를 유발하며, 산업시설 내의 작업 중인 종사자뿐만 아니라 누출이 발생한 산업시설 외부의 민간인에게 치명적인 피해를 입히게 된다.
이러한 유해물질 누출사고는 누출물질, 저장시설, 대기의 상태에 따라 유독가스의 확산속도와 범위가 다르기 때문에 이를 예측할 수 있는 대기확산 시스템과 더불어 화학물질 사고 현장에서의 신속한 특수 화학물질 분석차량 투입으로 긴급하고, 신속한 최적의 이동식 응급배기 방제기술 개발이 필요하다.
환경부는 화학사고 현장의 대응능력 향상을 위해 도입한 최첨단 화학사고 물질현장 정밀분석차량(오염된 사고현장으로 출동이 가능하도록 외부공기 유입 차단설비, 사고물질 자동흡입장치, 최첨단통신장비와 더불어 분석실 및 현장요원의 안전을 위한 제독(除毒)설비 구비)과의 연계를 통한 신속한 방제기술 개발이 필요하며, 4만 여종의 화학물질이 유통되고 있는 상황에서 대규모 화학사고 발생시 원인물질이 식별되지 않은 상태에서는 신속한 대응에 한계가 있었음을 인정하고 있다.
다양한 산업단지, 석유화학공장, 반도체공장 등의 작업장 내에서 취급하는 위험물질은 위험물질의 종류와 운전조건에 따라 사고형태 및 크기가 크게 변할 수 있으나 지금까지는 법규 위주의 시설설계로 생산공정상의 특성을 감안하기 어려운 문제가 있고, 석유화학단지 등에서 대규모의 재해예방을 위해서는 현재의 법규 위주대신 성능 위주의 방재설계(Performance Based Design) 및 기술을 고려하여 작업장내의 안전을 확보할 수 있는 종합적인 설비개선의 시스템이 필요하며, 해당 현장의 누출 가능한 유해화학물질의 특성을 고려한 최적의 방제기술 개발이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌] 국내공개특허 제10-2017-0083512 (공개일 2017.07.18.)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 작업장 내 누출된 유해화학물질의 사고발생시 외부확산을 방지하고, 신속히 제어가능하여 환경사고로 인한 피해를 최소화하기 위한 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템을 제공하는 것이 목적이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 누출가스를 포집하는 것으로, 복수의 흡기관을 구비하며, 누출된 가스의 양 또는 누출된 장소의 개수에 따라 흡기관의 개폐를 조절하는 능동형 누출가스 포집부;
상기 능동형 누출가스 포집부에서 포집한 유해화학가스를 약액과 혼합하고 중화 및 산화처리하는 중화/산화 처리부;
중화/산화처리된 유해화학가스를 흡착하는 한쌍의 흡착탑을 포함하되, 하나의 흡착탑이 유해화학가스를 흡착하는 동안에 다른 흡착탑에서 흡착된 유해화학가스를 산화처리하여 흡착제를 재생 또는 교체함에 따라 연속운전이 가능한 반복재생형 금속촉매 중화흡착부; 및
누출된 유해화학가스를 센싱하는 누출 유해화학물질 모니터링부;
를 포함하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
(2) 상기 (1)에 있어서, 중화/산화 처리부는
흡입(Suction) 챔버 기반의 분사노즐을 적용하여 고압으로 유입하는 유해화학가스를 흡수용해하는 고압 기액접촉 혼합부;
반응조 하부에 배치되어 고압 기액접촉 혼합부와 연결된 관로상에 복수개의 이덕터가 배치된 것으로, 유입된 기체가 소용돌이 제트로 난류분사되어 주변의 약액과 접촉되면서 기포를 형성하여 약액속으로 침투 확산되어 중화처리되는 제트버블링 반응부; 및
공기중 산소를 이용하여 만들어진 오존가스를 반응조에서 약액에서 용해되고 남은 가스와 혼합 및 용해하여 오존 마이크로버블을 형성하여 유해화학가스를 산화처리하는 마이크로버블 산화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
(3) 상기 (2)에 있어서, 고압 기액접촉 혼합부는
능동형 누출가스 포집부에서 공급되는 유해화학가스를 분사하는 분사노즐;
분사노즐을 통해 분사된 고압의 유해화학가스가 투입되고 음압에 의해 약액이 투입되는 약액공급구를 두어 유해화학가스와 약액이 혼합되는 흡입챔버; 및
상기 흡입챔버에 연통되며 관경이 작고 길게 형성되어 기액 접촉에 의해 유해화학가스가 약액에 흡수용해되어 배출되는 배출관로부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
(4) 상기 (3)에 있어서, 배출관로부는 원추형관로부, 실린더형관로부 및 확산관로부의 세가지 영역으로 이루어지며,
상기 원추형관로부의 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 원추형관로부의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기가 연장되도록 형성하되, 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성한 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
(5) 상기 (4)에 있어서,
실린더형관로부는 유체의 혼합이 보다 균일하게 이루어지게 하기 위해, 원통형 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 구성하되, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 하고, 4종의 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 유체의 흐름을 방해하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템용 중화 및 산화 처리장치.
(6) 상기 (2)에 있어서, 이덕터는
고압 기액접촉 혼합부로부터 연결관로를 거쳐 투입되는 노즐부, 약액이 투입되는 개방형 챔버 및 상기 개방형 챔버에 연통되어 유체를 분사하는 확산부로 이루어지되,
상기 노즐부의 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 관로의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기가 연장되도록 형성하되, 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성되고,
확산부의 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 하되, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 하고, 4종의 상기 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 제트버블이 회전형으로 넓은 영역으로 고르게 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템용 중화 및 산화 처리장치.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템에 의하면, 작업장 내 누출된 유해화학물질의 사고발생시 외부확산을 방지하고, 신속히 제어가능하여 환경사고로 인한 피해를 최소화하기 위한 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 누출가스 포집부의 동작 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중화/산화 처리부의 동작 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중화/산화 처리부의 고압 기액접촉 혼합부의 동작 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 중화/산화 처리부의 제트버블링 반응부의 동작 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 중화/산화 처리부의 마이크로버블 산화부의 동작 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반복재생형 금속촉매 중화흡착부의 동작 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 누출 유해화학물질 모니터링부의 동작 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템은 차량에 탑재하여 이동성을 부여하였으며, 작업장 내부(밀폐공간)에서 유해화학물질의 누출사고가 발생한 경우, 신속한 초기 대응을 위해 누출된 가스상의 유해화학물질을 포집·처리하는 이동식 유해화학가스 응급배기 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명에 따른 유해화학가스 응급배기 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 차량(미도시)에 탑재되며, 능동형 누출가스 포집부(100); 3단계 중화/산화 처리부(200); 반복재생형 금속촉매 중화흡착부(300); 및 누출 유해화학물질 모니터링부(400);를 포함한다.
능동형 누출가스 포집부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 누출가스를 포집하는 것으로, 복수의 흡기관을 구비하며, 누출된 가스의 양 또는 누출된 장소의 개수에 따라 흡기관의 개폐를 조절한다.
중화/산화 처리부(200)는 도 3에 도시한 바와 같이, 능동형 누출가스 포집부(100)에서 포집한 유해화학가스를 약액과 혼합하고 중화 및 산화처리한다.
반복재생형 금속촉매 중화흡착부(300)는 도 7에 도시한 바와 같이, 중화/산화처리된 유해화학가스를 흡착하는 한쌍의 흡착탑을 포함하되, 하나의 흡착탑이 유해화학가스를 흡착하는 동안에 다른 흡착탑에서 흡착된 유해화학가스를 산화처리하여 흡착제를 재생 또는 교체함에 따라 연속운전을 가능하다.
누출 유해화학물질 모니터링부(400)는 도 8에 도시한 바와 같이, 누출된 유해화학가스를 센싱하며, 바람직하게는 적어도 2종 이상의 센서를 포함한다.
본 발명에 따른 능동형 누출가스 포집부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징의 적어도 1이상의 측면에 복수의 포인트(바람직하게는 3개 이상의 포인트)에 흡기구를 설치하여, 유해화학가스의 누출량이 많거나, 누출되는 곳이 많을 경우에 능동적으로 처리할 수 있도록 한다.
즉, 유해화학가스의 누출량이 적으면, 상기 흡기구를 밀폐시켜(밀폐 포인트(110)라고 함) 흡입량을 줄이고, 반대로 누출량이 많은 곳에서는 흡기구를 개방하여(흡기 포인트(120)라고 함) 누출된 유해화학가스를 빠르게 흡기하여 처리하고, 누출되는 곳이 많을 경우에도 흡기 포인트를 늘려서 신속하게 처리할 수 있도록 구성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 능동형 누출가스 포집부(100)는 바람직하게는 누출건물의 내부구조, 기상상황(온도, 습도, 풍향, 풍속 등), 누출가스의 누출량 및 농도 등의 분석을 통해 밀폐 및 흡기 포인트를 선정하고, 처리가스의 건물내 재순환 또는 외부확산 등을 결정하도록 한다.
본 발명에서는 유해화학가스가 누출되는 지점에서 신속하게 이를 흡기하여 외부확산을 최소화할 수 있으며, 포집초기에는 기준보다 많은 유량을 흡기하도록 흡기펌프를 제어하여 작업장 내부를 신속하게 음압으로 만들어 외부확산을 최소화한다.
본 발명에 따른 중화/산화 처리부(200)는 도 3에 도시한 바와 같이, 1단계로 고압 기액접촉 혼합부(210), 2단계로 제트버블링 반응부(220) 및 3단계로 오존 마이크로버블 산화부(230)로 순차 연통하여 이루어진다.
1단계인 고압 기액접촉 혼합부(210)는 도 4a에 도시한 바와 같이 누출가스 포집부에서 포집한 유해화학가스를 약액과 기액접촉을 통해 흡수용해하는 역할을 수행한다.
이를 위해 고압 기액접촉 혼합부(210)는 능동형 누출가스 포집부(100)에서 공급되는 유해화학가스를 분사하는 분사노즐(211), 분사노즐을 통해 분사된 고압의 유해화학가스가 투입되고 음압에 의해 약액이 투입되는 약액공급구를 두어 유해화학가스와 약액이 혼합되는 흡입챔버(212), 및 상기 흡입챔버에 연통되며 관경이 작고 길게 형성되어 기액 접촉에 의해 유해화학가스가 약액에 흡수용해되어 배출되는 배출관로부(213)로 이루어진다.
분사노즐(211)의 유로 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기(211a)가 연장되도록 형성하되, 상기 장형의 가이드돌기(211a)의 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성하여 유체(유해화학가스+약액)의 방향을 가이드함과 동시에 흡입챔버(212)로 충분히 가압되어 조속히 진입할 수 있도록 한다.
상기 배출관로부(213)는 원추형관로부(213a), 실린더형관로부(213b) 및 확산관로부(213c)의 세가지 영역으로 이루어지며, 원추형관로부(213a)에서 유해화학가스와 약액이 점차 좁아지는 관로로 진입하면서 가압되고, 실린더형관로부(213b)에서 보다 균일하게 혼합이 이루어지며, 마지막단의 확산관로부(213c)를 통해 확산배출되어 소정의 연결관로(미도시)를 거쳐 후속하는 제트버블링 반응부로 투입된다.
바람직하게는 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 원추형관로부(213a)의 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 원추형관로부(213a)의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기(213a1)가 연장되도록 형성하되, 상기 장형의 가이드돌기(213a1)의 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성하여 유체(유해화학가스+약액)의 방향을 가이드함과 동시에 실린더형관로부(213b)로 충분히 가압되어 조속히 진입할 수 있도록 한다.
바람직하게는 상기 실린더형관로부(213b)는 유체의 혼합이 보다 균일하게 이루어지게 하기 위해, 원통형 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부(213b1, 213b2, 213b3, 213b4)가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 한다. 나아가 이들 4종의 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 유체의 흐름을 방해하지 않도록 한다.
2단계인 제트버블링 반응부(220)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 약액이 함유된 반응조와 상기 반응조 하부에 배치되어 1단계인 고압 기액접촉 혼합부(210)의 확산분배부(213)와 연결된 관로상에 형성된 복수개의 이덕터(Eductor)(221)를 포함한다. 상기 복수개의 이덕터는 상반되는 방향으로 상호 어긋나게 배치되도록 구성되며, 상기 1단계의 고압 기액접촉 혼합부(210)에서 기액접촉된 유해화학가스가 소용돌이 제트로 난류분사되어 주변의 약액과 접촉되면서 기포를 형성하여 약액속으로 침투 확산되어 중화처리된다.
바람직하게는 상기 이덕터(221)는 도 5b에 도시한 바와 같이, 고압 기액접촉 혼합부로부터 연결관로를 거쳐 투입되는 노즐부(221a), 약액이 투입되는 개방형 챔버(221b) 및 상기 개방형 챔버(221b)에 연통되어 유체를 분사하는 확산부(221c)로 이루어진다. 즉, 유체가 노즐부(221a)에서 고속으로 분사되면 개방형 챔버(221b)의 유입구로 약액이 압력에 의해 유입되고, 유입된 약액과 함께 유체는 확산부(221c)를 거쳐 제트버블 형태로 배출되어진다.
이때, 상기 노즐부(221a)에도 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 관로의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기(221a1)가 연장되도록 형성하되, 상기 장형의 가이드돌기(221a1)의 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성하여 유체(유해화학가스+약액)의 방향을 가이드함과 동시에 개방형 챔버(221b)로 충분히 가압되어 조속히 진입할 수 있도록 한다.
또한, 확산부(221c)에도 유체의 혼합이 보다 균일하게 이루어지게 하기 위해, 원통형 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부(221c1, 221c2, 221c3, 221c4)가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 한다. 나아가 이들 4종의 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 제트버블이 회전형으로 넓은 영역으로 고르게 분산되어 형성되도록 한다.
이와 같이, 빠르게 흡수된 가스는 그 종류에 따라 중화되어 제거되는데, 약액 탱크 및 반응조로부터 별도의 순환펌프에 의해 다시 1단계의 유해화학가스와 접촉되어 연속적으로 흡수(용해), 및 흡수(용해)/중화반응이 수행되어지도록 하는 것이 바람직하다.
3단계인 오존 마이크로버블 산화부(230)는 도 6에 도시한 바와 같이, 2단계의 반응조에서 약액에서 용해되고 남은 가스가 상부로 확산되면, 오존 마이크로버블을 이용하여 상부의 분무기(231)를 통해 하방으로 분무하는 방식으로 접촉을 통한 무해화처리를 수행한다.
즉, 오존마이크로버블 장치를 이용하여 공기 중 산소로부터 형성한 오존가스와 2단계의 반응조의 약액을 유입수로 하여 혼합하여 1차적으로 오존 마이크로버블(50㎛)을 형성하고, 단계별 선회류 노즐(미도시)에 의해 최종적으로 20㎛ 이하의 초미세 오존 마이크로버블을 형성한다.
이와 같이 발생된 초미세 오존 마이크로버블은 OH 라디칼 등의 산화력을 이용하여 가스와 접촉하여 CO2와 H2O로 전환되어 무해화처리된다.
본 발명에 따른 반복재생형 금속촉매 중화흡착부(300)는 전술한 3단계 중화/산화 처리부(200)에 의한 유해화학가스의 처리를 통해서도 제거하기 힘든 흡착제를 활용해서 처리하여야 하는 특성을 갖는 유해화학가스가 존재함에 따를 것으로, 바람직하게는 도 7에 도시한 바와 같이, 흡착제가 파괴되기 이전에 재생 및 교체가 이루어질 수 있도록 연속운전이 가능하도록 설계된다.
즉, 본 발명에 따른 흡착탑은 좌우 한쌍으로 이루어지고, 하나의 흡착탑(제1흡착탑이라 한다)이 유해화학가스를 흡착하는 동안, 다른 흡착탑(제2흡착탑이라 한다)에서 흡착된 유해화학가스를 산화처리하여 흡착제를 재생하거나, 발화 등이나 2차오염의 문제가 있는 유해화학가스가 흡착된 경우에는 이를 교체하여 재생 및 교체된 흡착제를 통해 연속운전이 가능하게 된다.
도 7a을 참조하면, 운전방법1에서와 같이 흡착과 중화가 진행되는 제1흡착탑(310)의 파괴가 진행될 경우 후단의 모니터링 장치를 통해 유해화학가스가 일정 농도 이상으로 측정되며, 이때 제어부(미도시)가 운전방법1에서 운전방법2로 모드를 변경하여, 제1흡착탑(310)의 재생 혹은 교체를 진행하고, 제2흡착탑(320)에서 흡착 및 중화반응이 연속하여 진행되도록 한다. 이를 위해 제어부는 열풍기(330)가 재생 내지 교체가 진행되는 흡착탑으로 열풍을 공급할 수 있도록 관로상에 설치된 밸브의 개폐를 제어한다.
본 발명에서는 상기 흡착탑에 충진되는 흡착제로 특별히 한정되는 것은 아니지만 나노구조의 흡착제/촉매가 사용된다. 예로, 일산화탄소, 포스핀, 아르신의 경우 해당 물질을 중화 처리할 수 있는 금속 등을 첨착하여 기존의 흡착제보다 처리효율을 증가할 수 있다.
도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예로써, 흡착탑을 구성하는 흡착제층의 구성도로써, 상기 흡착제층은 카트리지 형태로 이루어지되, 제1흡착제층(310a)은 제1흡착제가 충전되고, 말단에 제1수납부(310a2)와 제1돌출부(310a1)가 연이어 형성되며,
제2흡착제층(310b)은 제2흡착제가 충전되고, 전단부에는 상기 제1수납부에 수납되는 제2돌출부(310b1)와 상기 제1돌출부를 수납하는 제2수납부(310b2)가 형성되어, 상기 제1흡착제층과 상기 제2흡착제층이 상호 착탈가능하게 결합되고, 제2흡착제층의 후단부에는 제3수납부(310b4)와 제3돌출부(310b3)가 연이어 형성되며,
제3흡착제층은 제3흡착제를 충전하며, 전단부에는 상기 제3수납부에 수납되는 제4돌출부(310c1)와 상기 제3돌출부를 수납하는 제4수납부(310c2)가 형성되어, 상기 제2흡착제층과 상기 제3흡착제층이 상호 착탈가능하게 결합될 수 있도록 구성되며, 상기 제1돌출부, 제2돌출부 및 제3돌출부에는 제1흡착제, 제2흡착제 및 제3흡착제가 각각 충전되어 있다.
상기와 같은 구성은 예를 들어, 제1흡착제에 흡착되는 제1가스와 제2흡착제에 흡착되는 제2가스가 상호간 분자간력에 의해 각각의 흡착제에 잘 흡착되지 않는 경우가 발생하는데, 이때 제1흡착제의 사이에 제2흡착제를 거치도록 함으로써 제2가스의 영향을 배제할 수 있어 후속하는 제1흡착제(제1돌출부(310a1)에 충전된 것)에 의해 제1가스가 완벽하게 흡착될 수 있도록 한다. 마찬가지로 제2가스와 제3가스간 분자 상호간 인력을 제거하기 위해 제3돌출부(310b3) 및 제4돌출부(310c1)를 두어 유해화학가스 분자 상호간에 의한 방해요소를 상당부분 경감시킬 수 있어 흡착효율을 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 누출 유해화학물질 모니터링부(400)는 도 8에 도시한 바와 같이, 19종의 물질을 모니터링하기 위해 PID 방식과 전기화학식 방식의 하이브리드 시스템을 적용한다. 즉, 19종의 물질은 PID 센서를 이용하여 모니터링이 되지만, 반응성이 낮은 물질은 보조적으로 전기화학식 방식의 센서가 요구된다.
또한, 고온다습한 경우를 대비하여 측정기 내부에 전처리 장비를 탑재하여 센싱의 오류를 최소화한다.
본 발명에 의하면, 유해가스 처리설비의 온습도, 유량 등 환경정보를 동시에 모니터링하여 운영효율 특성의 평가 및 시스템 가동 중 응급진단용으로 사용이 가능하다.
특히, 본 발명에 따른 이동식 유해가스 응급배기 시스템을 차량에 싣고, 동 차량에 기상센서(풍향, 풍속)를 설치하여 어느 방향으로 흘러가는지 현장에서 확인하여 향후 이동확산 경로를 파악할 수 있도록 한다.
100: 능동형 누출가스 포집부
200: 중화/산화 처리부
300: 반복재생형 금속촉매 중화흡착부
400: 누출 유해화학물질 모니터링부

Claims (6)

  1. 누출가스를 포집하는 것으로, 복수의 흡기관을 구비하며, 누출된 가스의 양 또는 누출된 장소의 개수에 따라 흡기관의 개폐를 조절하는 능동형 누출가스 포집부;
    상기 능동형 누출가스 포집부에서 포집한 유해화학가스를 약액과 혼합하고 중화 및 산화처리하는 중화/산화 처리부;
    중화/산화처리된 유해화학가스를 흡착하는 한쌍의 흡착탑을 포함하되, 하나의 흡착탑이 유해화학가스를 흡착하는 동안에 다른 흡착탑에서 흡착된 유해화학가스를 산화처리하여 흡착제를 재생하거나 또는 흡착제를 교체함에 따라 연속운전이 가능한 반복재생형 금속촉매 중화흡착부; 및
    누출된 유해화학가스를 센싱하는 누출 유해화학물질 모니터링부;
    를 포함하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템에 있어서,
    중화/산화 처리부는
    능동형 누출가스 포집부에서 공급되는 유해화학가스를 분사하는 분사노즐, 분사노즐을 통해 분사된 고압의 유해화학가스가 투입되고 음압에 의해 약액이 투입되는 약액공급구를 두어 유해화학가스와 약액이 혼합되는 흡입챔버, 및 상기 흡입챔버에 연통되며 관경이 작고 길게 형성되어 기액 접촉에 의해 유해화학가스가 약액에 흡수용해되어 배출되는 배출관로부로 이루어진 고압 기액접촉 혼합부;
    약액이 함유된 반응조, 상기 반응조의 하부에 배치되되 상기 고압 기액접촉 혼합부와 연결된 관로상에 복수개 배치되는 이덕터를 포함하여, 상기 고압 기액접촉 혼합부에서 기액 접촉된 유해화학가스가 상기 이덕터를 통해 소용돌이 제트로 난류분사되어 주변의 약액과 접촉되면서 기포를 형성하여 약액속으로 침투 확산되어 중화처리되는 제트버블링 반응부; 및
    상기 제트버블링 반응부의 반응조에서 약액에서 용해되고 남아 상부로 확산되는 유해화학가스에 대하여 오존마이크로버블 장치를 이용하여 공기중 산소를 이용하여 만들어진 오존가스와 상기 제트버블링 반응부의 반응조의 약액을 유입수로 하여 혼합하여 형성된 오존 마이크로버블을 분무기를 통해 하방으로 분무하여 접촉을 통해 상기 유해화학가스의 무해화처리를 수행하는 마이크로버블 산화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 배출관로부는 원추형관로부, 실린더형관로부 및 확산관로부의 세가지 영역으로 이루어지며,
    상기 원추형관로부의 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 원추형관로부의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기가 연장되도록 형성하되, 상기 원추형 관로부의 내면에 형성된 장형의 가이드돌기의 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성한 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 실린더형관로부는
    유체의 혼합이 보다 균일하게 이루어지게 하기 위해, 원통형 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 구성하되, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 하고, 4종의 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 유체의 흐름을 방해하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 이덕터는
    고압 기액접촉 혼합부로부터 연결관로를 거쳐 투입되는 노즐부, 약액이 투입되는 개방형 챔버 및 상기 개방형 챔버에 연통되어 유체를 분사하는 확산부로 이루어지되,
    상기 노즐부의 내면에는 유로방향과 동일한 방향으로 상면과 하면, 및 양측면에 90°간격으로 관로의 길이 전체에 대하여 장형의 가이드돌기가 연장되도록 형성하되, 노즐부 내면에 형성된 장형의 가이드돌기의 두께는 진행방향으로 점차 두꺼워지도록 형성되고,
    확산부의 내부 상면과 하면, 양측면에 각각 90°간격으로 이격된 상태의 양면경사돌기부가 형성되어 상하면과 양측면 방향에서의 와류셀을 형성하여 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 하되, 유체가 진입하는 방향의 전단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도는 유체가 통과하는 방향의 후단경사면이 관로의 내면과 이루는 각도보다 크게 하고, 4종의 상기 양면경사돌기부는 각각 유체의 진행방향으로 소정 간격 이격되도록 순차적으로 구비하여 제트버블이 회전형으로 넓은 영역으로 고르게 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 이동형 유해화학가스 응급배기 시스템.
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