KR102074975B1 - 3d 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 통과하는 배출가스를 정화하는 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터를 구비하는 3D 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버에 관한 것이다. 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터는 복수의 제1 격자를 구비하는 평판형태로, 복수의 제1 격자에 각각 제1 격자 안쪽으로 복수의 가지가 형성되어 있다. 그리고 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터는 복수의 제2 격자를 구비하고, 산과 골이 반복되게 굴곡이 형성되어 있으며, 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터 사이에 각각 개재 및 중첩되어 3D 메쉬 그리드를 형성한다.

Description

3D 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버{3D mesh grid filter and scrubber comprising the same}
본 발명은 스크러버(scrubber)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 통과하는 배출가스를 정화하는 3D 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버에 관한 것이다.
반도체 제조 공정, 디스플레이 제조 공정은 염산, 불산, 암모니아 등의 다양한 유해화학물질들이 사용되고 있으며, 이로 인해 유해화학물질들이 포함된 배출가스가 발생하게 된다.
이러한 배출가스에 포함된 유해화학물질을 제거하기 위해서, 제조 공정의 최종단에는 배출가스 정화장치를 설치하여 사용하고 있다. 배출가스 정화장치로는 스크러버가 사용되고 있다. 스크러버는 물과 같은 세정액을 이용하여 배출가스에 포함된 유해화학물질을 포집하는 장치이다.
예컨대 반도체 제조의 각 공정에서 발생되는 유해화학물질들은 환경 및 안전상의 문제로 연소 등의 산화공정으로 안정된 입자 및 가스 상태의 물질로 변환시킨 후, 온도저감 및 고농도 공해물질의 1차 제거를 위한 스크러버를 거쳐 대기로 방출된다. 즉 스크러버의 효율에 따라 오염물질 배출농도가 최종 결정이 되고 있다.
그리고 공기 중으로 배출되는 배출가스에 대한 환경규제도 강화되고 있는 실정이기 때문에, 이를 만족하는 스크러버에 대한 요구도 증가하고 있다.
등록특허공보 제10-1688622호(2016.12.15. 등록)
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 본 출원인은 메쉬망으로 이루어진 필터를 구비한 스크러버를 소개하였다. 이러한 스크러버는 기존의 충진제를 사용하는 스크러버에 비하여 필터에 메쉬망을 구성하여 액막을 형성함에 따라, 패킹(Packing) 공간 확보(효율 상승을 위해 공간 증가)로 인한 설비 크기 거대화를 막을 수 있고, 이 공간에 뿌려주는 물 사용량을 줄일 수 있으며, 유지보수 작업을 보다 쉽게 수행할 수 있는 이점이 있다.
한편 메쉬망으로 이루어진 필터의 정화효율을 향상시키기 위해서는 액막 형성을 향상시키면서 이동하는 배출가스의 압력 손실(pressure drop)을 최소화할 수 있는 메쉬 구조가 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 액막 형상을 향상시킬 수 있는 3D 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 필터를 통과하는 배출가스의 압력 손실을 줄일 수 있는 3D 메쉬 그리드 필터 및 그를 포함하는 스크러버를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 통과하는 배출가스를 정화하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터로서, 복수의 제1 격자를 구비하는 평판형태로, 상기 복수의 제1 격자에 각각 제1 격자 안쪽으로 복수의 가지가 형성된 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터; 및 복수의 제2 격자를 구비하고, 산과 골이 반복되게 굴곡이 형성되어 있으며, 상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터 사이에 각각 개재 및 중첩되어 3D 메쉬 그리드를 형성하는 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터;를 포함하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터를 제공한다.
상기 평판형 메쉬 그리드 필터는, 상기 복수의 제1 격자가 직사각틀 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 상기 가지가 상기 제1 격자의 모서리에서 상기 제1 격자의 중심을 향하게 돌출되어 있다.
상기 제1 격자는 정사각틀 형태를 가질 수 있다.
상기 굴곡형 메쉬 그리드 필터는 상기 복수의 제2 격자가 직사각형 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 행 및 열 방향 중에 한 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성되어 있다.
상기 제2 격자의 단변의 길이는 상기 제1 격자의 한 변의 길이의 반이고, 상기 산과 산 사이의 폭은 두 개의 상기 제1 격자의 길이의 합과 동일할 수 있다.
상기 제2 격자는 한쪽 단변이 산에 위치하고 다른 쪽 단변이 골에 위치할 수 있다.
상기 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터는, 행 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터; 및 열 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터;를 포함한다.
상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터는 3개 이상의 홀수 개를 포함하고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터를 중심으로 한 쪽에 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되고 다른 쪽에 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치될 수 있다.
상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터는 5개이고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터를 중심으로 한 쪽에 두 개의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되고 다른 쪽에 두 개의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치될 수 있다.
상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터를 중첩하면, 상기 제1 격자 내에서 상기 제1 및 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터의 제2 격자의 장변이 십자형으로 교차하며, 십자형의 교차한 지점은 상기 제1 격자의 중심에 위치할 수 있다.
상기 제1 격자의 복수의 가지는 상기 십자형의 교차한 지점을 향하여 뻗어 있다.
상기 평판형 메쉬 그리드 필터 및 상기 굴곡형 메쉬 그리드 필터의 소재는 폴리프로필렌 또는 폴리염화비닐(PVC)을 포함한다.
본 발명은 또한, 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 유입부와 연결되어 유입된 배출가스가 이동하며 정화가 이루어지는 반응부와, 상기 반응부와 연결되어 정화된 배출가스를 배출하는 배출부를 구비하는 하우징; 상기 반응부에 설치되어 상기 반응부 안으로 세정액을 분사하는 세정액 분사부; 및 상기 반응부 내에 적어도 한 곳에 설치되며, 상기 세정액 분사부에서 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 상기 반응부로 이동하는 배출가스를 정화하는 3D 메쉬 그리드 필터;를 포함하는 스크러버를 제공한다.
본 발명에 따르면, 3D 메쉬 그리드 필터는 평판형 메쉬 그리드 필터와 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 순차적으로 중첩 배열되어 3D 메쉬 그리드를 형성함으로써, 액막, 액적, 분산, 충돌, 믹싱(mixing) 효과를 최대로 구현하여 3D 메쉬 그리드 필터를 통과하는 배출가스의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
즉 본 발명에 따른 3D 메쉬 그리드 필터는 분사된 세정액과 배출가스의 분산률을 높인 3D 메쉬 그리드 형상을 통해 표면적을 높이고, 그리드 공간을 통과하면서 기액 믹싱 효율을 높이고, 부분적 액막 형성을 통한 확산을 통해 배출가스에 포함된 유해화학물질을 효과적으로 제거하여 배출가스를 정화할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 3D 메쉬 그리드 필터는 두 가지의 그리드가 순차적으로 중첩 배열된 구조를 이용하여 3D 메쉬 그리드를 형성함으로써, 3D 메쉬 그리드 필터를 통과하는 배출가스의 압력 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 평판형 메쉬 그리드 필터를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 A 부분의 확대도이다.
도 7은 도 1의 굴곡형 메쉬 그리드 필터를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 7의 굴곡형 메쉬 그리그 필터를 보여주는 평면도이다.
도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버를 보여주는 도면들이다.
도 11 및 도 12는 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 NH3 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프들이다.
도 13은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 HCl 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 HF 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 4는 도 2의 3D 메쉬 그리드 필터를 보여주는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 통과하는 배출가스를 정화하는 스크러버용 필터이다.
이러한 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)를 포함하며, 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)가 중첩 배열되어 3D 메쉬 그리드를 형성한다. 여기서 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)는 복수의 제1 격자(21)를 구비하는 평판형태로, 복수의 제1 격자(21)에 각각 제1 격자(21) 안쪽으로 복수의 가지(23)가 형성되어 있다. 그리고 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)는 복수의 제2 격자(31)를 구비하고, 산(32)과 골(33)이 반복되게 굴곡이 형성되어 있으며, 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20) 사이에 각각 개재 및 중첩되어 3D 메쉬 그리드를 형성한다.
평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)의 소재로는 염산, 불산, 암모니아 등의 다양한 유해화학물질들에 대한 내화학성이 뛰어나고 강도가 우수한 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC)과 같은 플라스틱 소재가 사용될 수 있다. 평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)는 플라스틱 소재를 이용한 사출 성형으로 제조할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)에 대해서 도 1 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
평판형 메쉬 그리드 필터(20)에 대해서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 도 1의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)를 보여주는 사시도이다. 그리고 도 6은 도 5의 A 부분의 확대도이다.
평판형 메쉬 그리드 필터(20)는 복수의 제1 격자(21)가 직사각형 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 가지(23)가 제1 격자(21)의 모서리에서 제1 격자(21)의 중심을 향하게 돌출되어 있다. 즉 평판형 메쉬 그리드 필터(20)는 M행×N렬(M, N은 2 이상의 자연수)로 복수의 제1 격자(21)가 배열된 구조를 갖는다. 본 실시예에 따른 제1 격자(21)는 정사각틀 형태를 갖는다.
그리고 평판형 메쉬 그리드 필터(20)는 분사되는 세정액으로 액막을 효과적으로 형성할 수 있도록, 가지(23)의 폭은 제1 격자(21)의 폭과 동일하거나 크게 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 가지(23)의 폭이 제1 격자(21)의 폭보다는 크게 형성된 예를 개시하였다.
그리고 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 7은 도 1의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)를 보여주는 사시도이다. 그리고 도 8은 도 7의 굴곡형 메쉬 그리그 필터(30)를 보여주는 평면도이다.
굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)는 복수의 제2 격자(31)가 직사각형 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 행 및 열 방향 중에 한 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성되어 있다. 평판형 메쉬 그리드 필터(20) 사이에 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)를 개재하여 중첩함으로써, 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 입체적으로 형성할 수 있다. 3D 메쉬 그리드 필터(10)의 내부에 표면적을 증가시켜 3D 메쉬 그리드 필터(10)로 분사되는 세정액의 믹싱 및 분산율을 향상시킬 수 있다.
굴곡은 산(32)과 골(33)이 주기적으로 반복되는 삼각파형, 사인파형 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 굴곡이 삼각파형으로 형성된 예를 개시하였다.
제2 격자(31)의 폭은 제1 격자(21)의 폭과 동일하거나 작게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 격자(31)의 폭이 제1 격자(21)의 폭 보다는 작게 형성된 예를 개시하였다.
굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)가 평판형 메쉬 그리드 필터(20)에 안정적으로 중첩되면서 분사되는 세정액으로 액막을 효과적으로 형성할 수 있도록, 제2 격자(31)의 단변의 길이는 제1 격자(21)의 한 변의 길이의 반이고, 산(32)과 산(32) 사이의 간격은 두 개의 제1 격자(21)의 길이의 합과 동일하게 형성된다. 제2 격자(31)는 한쪽 단변이 산(32)에 위치하고 다른 쪽 단변이 골(33)에 위치한다.
이러한 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)는 행 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터(35)와, 열 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터(37)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)는 3개 이상의 홀수 개를 포함하고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터(20)를 중심으로 한 쪽에 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터(35)가 배치되고 다른 쪽에 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터(37)가 배치된다.
본 실시예에서는 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)가 5개이고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터(20)를 중심으로 한 쪽에 두 개의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터(35)가 배치되고, 다른 쪽에 두 개의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터(37)가 배치된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20) 사이에 개재되는 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)는 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터(35)와 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터(37)가 순차적으로 개재되어 중첩될 수 있다.
이와 같이 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)를 중첩하면, 제1 격자(21) 내에서 제1 및 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터(35,37)의 제2 격자(31)의 장변이 십자형으로 교차한다. 십자형의 교차한 지점(39)은 제1 격자(21)의 중심에 위치한다. 이때 제1 격자(21)의 복수의 가지(23)는 십자형의 교차한 지점(39)을 향하여 뻗어 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 평판형 메쉬 그리드 필터(20)와 굴곡형 메쉬 그리드 필터(30)가 순차적으로 중첩 배열되어 3D 메쉬 그리드를 형성함으로써, 액막, 액적, 분산, 충돌, 믹싱(mixing) 효과를 최대로 구현하여 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 통과하는 배출가스의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 분사된 세정액과 배출가스의 분산률을 높인 3D 메쉬 그리드 형상을 통해 표면적을 높이고, 그리드 공간을 통과하면서 기액 믹싱 효율을 높이고, 부분적 액막 형성을 통한 확산을 통해 배출가스에 포함된 유해화학물질을 효과적으로 제거하여 배출가스를 정화할 수 있다. 여기서 그리드 공간은 제1 격자(21)와 제2 격자(31)의 중첩에 의해 형성하는 공간이다.
본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 두 가지의 그리드, 즉 제1 격자(21) 및 제2 격자(31)가 순차적으로 중첩 배열된 구조를 이용하여 3D 메쉬 그리드를 형성함으로써, 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 통과하는 배출가스의 압력 손실(pressure drop)을 줄일 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 포함하는 스크러버(100)를 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 포함하는 스크러버(100)를 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크러버(100)는 하우징(40), 세정액 분사부(50) 및 적어도 하나의 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 포함한다. 본 실시예에서는 두 개의 3D 메쉬 그리드 필터(10)가 하우징(40)에 설치된 예를 개시하였다.
하우징(40)은 배출가스가 유입되는 유입부(41)와, 유입부(41)와 연결되어 유입된 배출가스가 이동하며 정화가 이루어지는 반응부(45)와, 반응부(45)와 연결되어 정화된 배출가스를 배출하는 배출부(47)를 구비한다.
유입부(41)에는 배출가스를 혼합하는 믹싱 챔버(43)가 중간에 연결될 수 있다.
세정액 분사부(50)는 반응부(45)에 설치되어 반응부(45) 안으로 세정액을 분사한다. 세정액으로는 물이 사용될 수 있으며, 정화할 유해화학물질의 종류에 적합한 다른 세정액이 사용될 수도 있다. 다른 세정액으로는 NaOH, H2SO4 등이 사용될 수 있다. NaOH는 HCl, HF와 같은 산 가스를 정화하는 데 사용될 수 있다. H2SO4는 NH3와 같은 알칼리 가스를 정화하는 데 사용될 수 있다.
그리고 3D 메쉬 그리드 필터(10)는 반응부(45) 내에 적어도 한 곳에 설치되며, 세정액 분사부(50)에서 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 반응부(45)로 이동하는 배출가스를 정화한다. 본 실시예에서는 두 개의 3D 메쉬 그리드 필터(10)가 반응부(40) 내에 일정 간격을 두고 설치된 예를 개시하였다.
이와 같은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터(10)를 포함하는 스크러버(100)로 3D 메쉬 그리드 필터(10)의 성능 평가를 아래와 같이 평가하였다.
배출가스의 제거효율(정화효율)을 측정하기 위해서, 배출가스(유입가스)로는 HCl, HF, NH3 가스를 사용하였다.
본 실시예에 따른 스크러버는 처리용량 100㎥/min, 액기비 3.5L/㎥, 반응속도 2m/sec의 Pilot Scale 조건으로 성능 평가를 실시하였다. 세정액 및 pH 조건은 아래의 표1과 같다.
항목 유입 가스 세정액 pH 조건 분사량
산 가스 HCl NaOH 10~11 350ℓ/min
산 가스 HF NaOH 10~11 350ℓ/min
알칼리 가스 NH3 H2SO4 2.5~3.0 350ℓ/min
압력 손실 정보는 유입부의 한 지점, 반응부의 네 지점에서 데미스터(Demister)를 각각 측정하였다.
그리고 유량계(MFC; Mass Flow Controller)를 통해 유입된 가스 농도는 믹싱 챔버를 지난 유입부에서 1차 측정하고, 배출구에서 2차 측정하여 입출되는 가스의 농도의 변화를 확인하였다.
[NH3 가스 제거 성능평가]
NH3 가스의 저감 성능과 압력 손실을 측정하였다. 측정은 10분 단위로 IN, OUT 측정을 하루 4시간씩 1주일간 수행하였으며, pH 조건을 2.0~3.5로 두어 평균값을 정리하여 도 11 및 도 12의 그래프들로 표시하였다. 여기서 도 11 및 도 12는 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 NH3 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프들이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터는 그 구조 자체가 확산 및 기-액 분산, 믹싱 효과가 뛰어나 NH3 가스의 제거 성능이 높은 것을 확인할 수 있다. 즉 NH3의 유입 농도가 100~120ppm의 경우, 실제 현장의 가스 조건과 동일한 기준이었으나, 100% 제거가 가능했다. pH 3에서도 저감 효율이 높게 나타났다. 추가적으로 농도를 200ppm 이상으로 높여 테스트를 진행한 결과, pH 조건에 따라 99%에서 98% 수준으로 그 농도 변화는 미미한 수준의 결과 값을 나타내었다. 반응부 내에 발생되는 압력 손실 값은 2m/sec 기준으로 12mmH2O 수준으로 낮게 측정되었다.
[HCl, HF 가스 제거 성능평가]
반도체 제조 공정에서 발생되는 대표적인 산(Acid) 가스인 HCl 가스와 HF 가스로 성능평가를 시행하였다. 순도 99.999%의 가스를 사용하였으며, NH3 성능평가와 동일하게 유입부 전단에 설치된 MFC로 주입 가스량을 조절하여 희석공기와 함께 유입 농도(ppm)를 일정하게 희석하여 반응부로 공급하였다. 약액세정제는 25%의 NaOH 용액을 세정액에 혼합하여 pH 10~11로 맞춰 반응부 내부에 분사하였다. 이와 같은 조건으로 반응부 내 제거 효율 및 압력 손실을 측정하였다.
이때 측정은 10분 단위로 IN, OUT 측정을 하루 4시간씩 1주일간 수행하였으며, pH 조건을 10~11로 두어 평균값을 정리하여 도 13과 도 14의 그래프로 표시하였다. 여기서 도 13은 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 HCl 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프이다. 도 14는 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터를 포함하는 스크러버의 HF 가스의 제거 효율을 보여주는 그래프이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터의 HCl 가스와 HF 가스의 저감 성능을 진행한 결과, HCl은 유입농도 20 ppm 이하의 조건에서는 100% 저감 성능을 보였고 유입농도가 40 ppm의 조건에서는 96%의 저감 성능을 보였다. HF 가스의 경우 유입농도 20 ppm 이하의 조건에서 HCl 가스와 동일한 100% 저감 성능을 보였고 유입농도가 최대 55 ppm의 고농도 조건에서는 97%의 우수한 저감 성능을 나타내었다. 그리고 반응부 내에 발생되는 압력 손실 값은 2m/sec 기준으로 4mmH2O 수준으로 낮게 측정되었기 때문에, 본 실시예에 따른 3D 메쉬 그리드 필터는 실제 스크러버에 적용가능성이 가장 높은 필터임을 확인할 수 있었다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 3D 메쉬 그리드 필터
20 : 평판형 메쉬 그리드 필터
21 : 제1 격자
23 : 가지
30 : 굴곡형 메쉬 그리드 필터
31 : 제2 격자
32 : 산
33 : 골
35 : 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터
37 : 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터
39 : 십자형의 교차한 지점
40 : 하우징
41 : 유입부
43 : 믹싱 챔버
45 : 반응부
47 : 배출부
50 : 세정액 분사부
100 : 스크러버

Claims (13)

  1. 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 통과하는 배출가스를 정화하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터로서,
    복수의 제1 격자를 구비하는 평판형태로, 상기 복수의 제1 격자에 각각 제1 격자 안쪽으로 복수의 가지가 형성된 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터; 및
    복수의 제2 격자를 구비하고, 산과 골이 반복되게 굴곡이 형성되어 있으며, 상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터 사이에 각각 개재 및 중첩되어 3D 메쉬 그리드를 형성하는 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터;를 포함하며,
    상기 제2 격자의 단변의 길이는 상기 제1 격자의 한 변의 길이의 반이고,
    상기 산과 산 사이의 폭은 두 개의 상기 제1 격자의 길이의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평판형 메쉬 그리드 필터는,
    상기 복수의 제1 격자가 직사각틀 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 상기 가지가 상기 제1 격자의 모서리에서 상기 제1 격자의 중심을 향하게 돌출된 것을 특징으로 하는 스크리버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 격자는 정사각틀 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 스크리버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 굴곡형 메쉬 그리드 필터는 상기 복수의 제2 격자가 직사각형 형태로 행과 열을 맞추어 배열되며, 행 및 열 방향 중에 한 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 격자는 한쪽 단변이 산에 위치하고 다른 쪽 단변이 골에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터는,
    행 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터; 및
    열 방향으로 반복적으로 굴곡이 형성된 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터는 3개 이상의 홀수 개를 포함하고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터를 중심으로 한 쪽에 적어도 하나의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되고 다른 쪽에 적어도 하나의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터는 5개이고, 중심에 위치하는 평판형 메쉬 그리드 필터를 중심으로 한 쪽에 두 개의 제1 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되고 다른 쪽에 두 개의 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터와 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터를 중첩하면, 상기 제1 격자 내에서 상기 제1 및 제2 굴곡형 메쉬 그리드 필터의 제2 격자의 장변이 십자형으로 교차하며, 십자형의 교차한 지점은 상기 제1 격자의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 격자의 복수의 가지는 상기 십자형의 교차한 지점을 향하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 평판형 메쉬 그리드 필터 및 상기 굴곡형 메쉬 그리드 필터의 소재는 폴리프로필렌 또는 폴리염화비닐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 3D 메쉬 그리드 필터.
  13. 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 유입부와 연결되어 유입된 배출가스가 이동하며 정화가 이루어지는 반응부와, 상기 반응부와 연결되어 정화된 배출가스를 배출하는 배출부를 구비하는 하우징;
    상기 반응부에 설치되어 상기 반응부 안으로 세정액을 분사하는 세정액 분사부; 및
    상기 반응부 내에 적어도 한 곳에 설치되며, 상기 세정액 분사부에서 분사되는 세정액으로 액막을 형성하여 상기 반응부로 이동하는 배출가스를 정화하는 3D 메쉬 그리드 필터;를 포함하고,
    상기 3D 메쉬 그리드 필터는,
    복수의 제1 격자를 구비하는 평판형태로, 상기 복수의 제1 격자에 각각 제1 격자 안쪽으로 복수의 가지가 형성된 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터; 및
    복수의 제2 격자를 구비하고, 산과 골이 반복되게 굴곡이 형성되어 있으며, 상기 복수의 평판형 메쉬 그리드 필터 사이에 각각 개재 및 중첩되어 3D 메쉬 그리드를 형성하는 복수의 굴곡형 메쉬 그리드 필터;를 포함하며,
    상기 제2 격자의 단변의 길이는 상기 제1 격자의 한 변의 길이의 반이고,
    상기 산과 산 사이의 폭은 두 개의 상기 제1 격자의 길이의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 스크러버.
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