KR102255620B1 - Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법 - Google Patents

Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102255620B1
KR102255620B1 KR1020190019694A KR20190019694A KR102255620B1 KR 102255620 B1 KR102255620 B1 KR 102255620B1 KR 1020190019694 A KR1020190019694 A KR 1020190019694A KR 20190019694 A KR20190019694 A KR 20190019694A KR 102255620 B1 KR102255620 B1 KR 102255620B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
volatile organic
voc
organic compounds
catalyst
adsorption
Prior art date
Application number
KR1020190019694A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200102024A (ko
Inventor
이진희
허일정
장태선
유영우
박지훈
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020190019694A priority Critical patent/KR102255620B1/ko
Priority to US17/432,063 priority patent/US11965446B2/en
Priority to PCT/KR2020/002441 priority patent/WO2020171615A1/ko
Publication of KR20200102024A publication Critical patent/KR20200102024A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102255620B1 publication Critical patent/KR102255620B1/ko
Priority to US18/232,290 priority patent/US12092010B2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈; 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부; 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매; 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

VOC 저감 시스템 및 VOC 저감 방법{System for reducing VOC and method for reducing VOC}
본 발명은 VOC 저감 시스템 및 VOC 저감 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 펄스 형태의 열에너지를 촉매에 인가하여 촉매를 활성화시키고 이로 인해 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시켜 제거시키는 VOC 저감 시스템 및 VOC 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 증기압이 높아 끓는점이 낮고 상온에서도 쉽게 증발하여 공기 중으로 확산되는 특성을 지니고 있는 유기화합물로서 대부분의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 자극적인 냄새가 나며 인체에 해롭다.
휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 종류에는 화학공정에서 사용되는 유기 용제, 스프레이 또는 냉매로 이용되는 염화탄소, 휘발유 또는 이로부터 유래한 화합물, 담배나 자동차의 매연 등에 포함된 벤젠류의 화합물질, 건축재료, 페인트, 접착제 등의 원료인 포름알데히드 등이 있다.
일반적으로 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 비점이 0~ 100 ℃인 초휘발성 유기화합물, 100 ~ 260 ℃인 휘발성 유기화합물 그리고 260 ~ 400 ℃인 준휘발성 유기화합물로 분류할 수 있으며, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 직접적인 유해로는 벤젠의 경우 백혈병과 중추신경장애 및 염색체 이상 등을 유발하는 것으로 알려졌으며, 간접적인 2 차 유해로는 대기 중에 존재하는 질소산화물(NOx) 및 다른 화학물질과 광화학 반응을 통하여 광화학 스모그의 원인인 오존(O3)을 발생시키거나, 퍼옥시아세틸니트레이트(Peroxy-acetylnitrate: PAN) 등 강산성의 2 차 오염물질에 의한 광화학 스모그의 원인, 성층권의 오존층 파괴 및 지구 온난화 등이 있으며, 환경과 인체에 치명적인 악영향을 끼치고 있다.
따라서, 각국에서는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 배출에 대해 규제를 강화하고 있는데, 이러한 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 배출에 대한 규제수단은 외국의 경우 규제 항목이 다양화되어 있으며, 미국의 대기오염 배출 규제 관련법인 CAA(Clean Air Act, 대기정화법)는 189 종의 유해물질(그 중 70 % 이상이 VOC임)을 현재 방출량의 90 % 수준으로 저감시킬 것을 요구하고 있고, 유럽의 경우에는 VOC의 대기오염 방지대책에 있어서 각 가맹국은 1999년 각국이 결정한 기준 년에 대비하여 30 % 이상의 VOC 저감을 목표로 하고 있고, 우리나라의 경우에는 2018년까지는 VOC 배출량의 50 % 이상 감축을 목표로 지금까지 배출시설 규제대상에 제외되어 왔던 석유저장시설, 주유소, 도장시설, 인쇄시설, 세탁시설에 대해 규제를 강화하고 있는 실정이다.
한편, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 제거하기 위한 노력의 일환으로 현재 세계적으로 널리 채용되고 있는 상업화된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 제거기술은 직접연소법, 흡착처리법, 촉매산화법 등이 있다.
전술한 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 제거기술 중 열에너지 회수설비가 함께 구성되어 있는 직접연소법(고온소각법)은 연소를 통해 배출가스를 분해시키는 방법으로 다른 기술에 비해 폭넓게 사용되고 있으며, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 95 ∼ 99 %까지 제거할 수 있는 장점이 있지만, VOC 농도가 낮은 상태에서 운전할 경우에는 외부에서 열원으로 연료를 공급해야 하므로 운전비용이 많이 들고, 배출가스 중에 할로겐화합물이 포함되어 있거나 다량의 무기금속화합물이 함유되어 있는 경우에는 추가 소각장치가 필요하며, 고온에서 NOx의 생성 가능성이 있는 등의 단점이 있다.
흡착처리법은 가스를 고형 흡착제와 접촉시켜 흡착제 표면에 오염물질을 채취, 포집, 체류시키는 방법으로 다른 방법에 비하여 운전하기 용이하고 운전비용이나 설비투자가 적게 들며, 배출가스 중 오염물질의 농도가 극히 낮거나 오염물질이 비가연성일 때에도 사용할 수 있으며, 휘발성이 낮고 분자량이 큰 화합물은 거의 완벽하게 제거할 수 있는 장점이 있는 반면에 흡착제의 재생시 화합물의 탈착이 어려우며, 2 차 오염을 유발할 수 있고, 휘발성이 높고 분자량이 45 이하인 물질은 흡착제에 쉽게 흡착되지 않고 흡착제가 배출가스의 상태에 민감하므로 여과, 냉각, 수분제거 등의 전처리 과정이 요구되는 단점이 있었다.
한편, 촉매산화법은 낮은 농도의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 함유하는 폐가스의 처리나 유량과 농도가 변하는 조건에서의 운전에 적합하며, 타 시스템에 비해 에너지 소모가 적고 투자비와 운전비가 적게 들며 낮은 온도에서 운전이 가능하고, 상대적으로 높은 효율을 낼 수 있다는 장점이 있어 최근에 가장 많은 관심을 끌고 있는 분야이다.
KR 10-1354613 B1 (2014.01.22. 공고)
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접연소 방식이 아니라, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착함과 동시에 제거시킬 수 있는 VOC 저감 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈; 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부; 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매; 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 발열담체는, 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부에서 감지된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 흡/탈착모듈은 흡착제로 제올라이트를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 촉매는, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어지는 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입한 것이고, 상기 담지체는 프레스로 압축된 괴상의 형태인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 촉매는, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입하고, 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른, VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체와, 상기 흡착제에서 휘발성유기화합물이 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈을 포함하고, 상기 복합모듈은, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층을 활성화시켜 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가열수단을 가지는 발열담체는, 펄스 형태의 열에너지를 촉매층에 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른, VOC 저감 방법은, 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 흡/탈착모듈은, 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 VOC를 탈착시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 종래에 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명 및 종래의 VOC 제거 시스템의 촉매활성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.
본 발명의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)에 의해 처리할 수 있는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 아세트알데히드(Acetaldehyde, C2H4O[CH3CHO]), 아세틸렌(Acetylene, C2H2), 아크롤레인(Acrolein, C3H4O), 벤젠(Benzene, C6H6), 1,3-부타디엔(1,3-Butadiene, C4H6), 부탄(Butane, C4H10), 1-부텐(1-Butene, C4H8[CH3CH2CHCH2)]), 2-부텐(2-Butene,C4H8[CH3(CH)2CH3]), 사이클로헥산(Cyclohexane, C6H12), 에틸렌(Ethylene, C2H4), 포름알데히드(Formaldehyde, CH2O[HCHO]), n-헥산(n-Hexane, C6H14), 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol, C3H8O[(CH3)CHOHCH3]), 메탄올(Methanol, CH4O[CH3OH]), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone, C4H8O[CH3COCH2CH3]), 엠티비이(MTBE, Methyl Tertiary Butyl Ether, C5H12O[CH3OC(CH3)2CH3]), 프로필렌(Propylene, C3H6), 프로필렌옥사이드(Propylene Oxide, C3H6O), 아세트산[초산](Acetic Acid, C2H4O2), 에틸벤젠(Ethylbenzene, C8H10), 톨루엔(Toluene, C7H8), 자일렌(o-, m-, p-포함)(Xylene, C8H10), 스틸렌(Styrene, C8H8C8H8) 등의 탄화수소 성분으로 이루어진 것들이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접연소 방식이 아니라, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착함과 동시에 제거시킬 수 있는 VOC 저감 시스템(1)을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 종래에 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈(100); 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부(110); 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매(200); 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체(300); 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 포함하는 점에서 구성상 가장 큰 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)의 작동방법을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원이 들어온 상태에서 유입구를 통해 가스가 유입되면, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착할 수 있는 흡/탈착모듈(100)은 배기 가스 내의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 일정 농도까지 계속적으로 흡착한다. 이때, VOC 전단 감지부(110)는 흡/탈착모듈(100)에 흡착되는 휘발성유기화합물의 농도를 감지할 수 있다.
상기 VOC 전단 감지부(110)는 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하여 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 탈착시킬 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 증가하여 고농도화되면 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 흡/탈착모듈(100)로부터 탈착됨과 동시에, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 촉매(200)에 의해 CO2와 H2O로 산화될 수 있다.
상기 촉매(200)는 상기 흡/탈착모듈(100)에서 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 탈착됨과 동시에 열전기에너지가 가해져 활성화될 수 있다. 이때 상기 촉매(200)에 의해 산화(제거)된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 CO2 및 H2O 일 수 있다.
또한, 상기 VOC 후단 감지부(310)에 의해 가스 내 잔량의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 한번 더 감지하여 그 유, 무를 확인할 수 있다.
상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 흡착은 0 ~ 50 ℃에서 이루어지며, 연속적으로 공급되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착되어 VOC 농도가 기설정값 이상이 되면 상기 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 탈착되며 그와 동시에 열전기에너지가 공급되어 촉매(200)가 활성화된다.
상기 활성화된 촉매(200)는 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있다.
이때, 상기 흡/탈착모듈(100)에 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 흡착시 온도조건은 0 ~ 50 ℃ 일 수 있으며, 상기 흡/탈착모듈(100)에 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 흡착되어 기설정값 이상이 되면 펄스 형태의 열에너지가 공급되어 탈착될 수 있다. 이와 동시에 촉매(200)에 열전기에너지가 가해져 상기 촉매(200)의 온도가 상승하고, 온도의 상승에 의해 상기 촉매(200)가 활성화될 수 있다.
상기 촉매(200)는 150 ℃ 이상일 때 활성화되어 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있으며, 구체적으로 150 ~ 400 ℃의 온도조건에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있다.
한편, 상기 촉매(200)에 의해 산화된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 하우징(10)의 VOC 후단 감지부(310)를 통과하여 방출될 수 있다.
상기 VOC 후단 감지부(310)는 방출되는 공기 내의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도와 휘발성유기화합물의 유, 무를 확인할 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)의 개략도를 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈(100); 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부(110); 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시키는 촉매(200); 상기 촉매(200)의 일측에 배치되어, 상기 촉매(200)에 열에너지를 공급하는 발열담체(300); 및 상기 발열담체(300)의 후방에 배치되어, 상기 촉매(200)에 의해 변환된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 포함한다.
상기 하우징(10)은 고온의 열에 견딜 수 있는 재질이라면 그 종류를 제한하지 않는다.
상기 발열담체(300)는, 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단(미도시)을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부(110)와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부(110)에서 감지된 VOC 농도가 기설정값 이상이라고 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체(300)에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 상기 유입구로 유입된 가스 중 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 순간적으로 흡착하여 배출되지 못하도록 하기 위한 장치이다.
또한, 상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 VOC 전단 감지부(110)에서 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 구비된 VOC 전단 감지부(110)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 일정농도 이상으로 고농도화(기설정값)가 감지되면 상기 흡/탈착모듈(100)이 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 VOC 전단 감지부(110)는 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 감지할 수 있으며, 하기에서 설명되는 상기 발열담체(300) 및 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단과 연계될 수 있다.
상기 VOC 전단 감지부(110)는 나노 하이브리드 고분자 소재일 수 있으며, 상기 흡/탈착모듈(110)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 농도를 측정하는데 유용하고 열에 견딜 수 있는 재료라면 이를 제한하지 않는다.
상기 VOC 전단 감지부(110) 및 VOC 후단 감지부(310)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 또는 외부로 배출되는 공기 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있고, 고온의 열에 견딜 수 있는 장치라면 이를 제한하지 않는다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있으며, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
또한, 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 고농도화(기설정값 이상)되어 탈착되면 그와 동시에 촉매(200)에 열전기에너지가 가해져 촉매(200)의 활성화가 이루어 질 수 있다.
이때, 상기 활성화된 촉매(200)에 의해 상기 흡/탈착모듈(100)에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 산화될 수 있다.
따라서, 상기 흡/탈착모듈(100) 내에 연속적으로 흡착되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 0 ~ 50 ℃에서 상기 흡/탈착모듈(100)에 의해 흡착되고, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 농도가 기설정값 이상으로 고농도화될 때 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 탈착되어 촉매(200)에 의해 제거될 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 흡착제를 포함할 수 있으며, 이때 흡착제는 활성탄, 활성탄 섬유, 및 제올라이트일 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트일 수 있다.
상기 흡착제는 다공성 구조의 높은 비표면적을 갖는 소재가 구비된 것이 바람직하다.
상기 흡착제인 활성탄 필터, 활성탄 섬유 필터, 및 제올라이트는 단독으로 사용할 수 있으며, 1 종 이상을 복합하여 사용하여 흡착효율을 증가시킬 수 있다.
상기 촉매(200)는 비백금계 금속 촉매일 수 있다.
또한, 상기 촉매(200)는 상기 흡/탈착모듈(100)에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시켜 CO2와 H2O로 전환시킬 수 있다.
상기 촉매(200)는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 중의 하나 이상을 담지체에 도입하고 프레스로 압축하여 괴상의 형태로 사용될 수 있다.
다르게는 상기 촉매(200)는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속, 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 등의 담지체에 도입하고 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매의 형태로 사용될 수 있다.
상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것일 수 있으나 바람직하게는 Al2O3일 수 있다.
산화 알루미늄(aluminum oxide)은 화학식 Al2O3을 만족하는 양쪽성 산화물로써, 보크사이트를 분리하여 생성된다.
SiO2는 대표적인 유리 형성 광물이고, 액체를 급냉하면 쉽게 유리상태로 변화하여, 석영 유리가 된다. 석영 유리는 고내열성으로 열팽창률이 대단히 작고(5×10-7/℃), 열충격에 강할 뿐만 아니라 내약품성이 우수하다.
TiO2는 이산화티타늄 또는 이산화 티탄이라고도 불린다. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2 개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866 g/mol이며, 무미, 무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화 티타늄 피막이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매의 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매(200)는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발열담체(300)는 상기 촉매(200)의 일측에 배치되어, 상기 촉매(200)에 열에너지를 공급할 수 있으며, 상기 발열담체(300)의 후방에 배치되어, 상기 촉매(200)에 의해 변환된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열담체(300)는 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부(110)와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부(110)에서 감지된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이라고 감지되면 상기 발열담체(300)에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 발열담체(300)의 가열은 펄스 형태의 에너지가 가해져 가열되는 것으로써 바람직하게는 마이크로웨이브 방식으로 가열될 수 있다.
상기 가열수단은 VOC 전단 감지부(110)와 전기적 신호로 연계되어 흡/탈착모듈(100)에 고농도의 휘발성유기화합물이 흡착되면 가열수단에 신호를 보내 발열담체(300)에 펄스 형태의 에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도 값은 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 VOC 전단 감지부(110)가 직접 측정할 수도 있고, 상기 흡/탈착모듈(100)의 표면적과 흡착된 휘발성유기화합물의 비율을 측정하여 그 비율로 농도값을 측정할 수 있으나, 그 측정방법은 이상 설명한 구성만으로 제한되지는 않는다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체(미도시)와, 상기 흡착제에서 VOC가 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈(400)을 포함하고, 상기 복합모듈(400)은, 상기 흡착제층(미도시)에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정 값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층(미도시)을 활성화시켜 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(10)은 고온의 열에 견딜 수 있는 재질이라면 그 종류를 제한하지 않는다.
상기 복합모듈(400)은 흡착제층, 가열수단을 가지는 발열담체, 및 촉매층을 포함할 수 있다.
상기 가열수단을 가지는 발열담체는, 흡착제층과 촉매층에 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 것으로써, 상기 발열담체에 의하여 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물이 탈착되며, 촉매가 활성화되어 휘발성유기화합물을 제거할 수 있다.
상기 복합모듈(400)은 농도 측정 센서(410)를 더 포함할 수 있다.
상기 농도 측정 센서(410)는 상기 복합모듈(400)과 연계되어 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 측정하고, 상기 센서(410)에 의해 발열담체가 흡착제층과 촉매에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 센서(410)에서 측정된 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상으로 감지되면, 상기 발열담체가 전기적 신호를 이용하여 흡착제층과 촉매층에 펄스 형태의 에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡착제층은 상기 유입구로 유입된 가스 중 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 순간적으로 흡착하여 휘발성유기화합물이 배출되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 흡착제층은 복합모듈(400)에 더 포함된 센서(410)에 의해 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 측정될 수 있다.
상기 복합모듈(400)에 더 포함된 센서(410)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 일정 농도 이상으로 고농도화(기설정값)되면 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 복합모듈(400)에 더 포함된 상기 센서(410)는 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 감지할 수 있으며, 가열수단을 가지는 발열담체에 전시적 신호를 보내 펄스 형태의 열에너지를 흡착제층과 촉매층에 인가할 수 있다.
상기 센서(410)는 나노 하이브리드 고분자 소재일 수 있으며, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정하는데 유용하고 열에 견딜 수 있는 센서라면 그 종류를 이를 제한하지 않는다.
상기 센서(410)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있고, 고온의 열에 견딜 수 있는 장치라면 이를 제한하지 않는다.
상기 흡착제는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있으며, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 기설정값은 센서(410)에에 의해서 임의적으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 고농도화(기설정값 이상)되어 탈착되면 그와 동시에 촉매층에 열전기에너지가 가해져 촉매의 활성화가 이루어 질 수 있다.
이때, 상기 활성화된 촉매층에 의해 상기 흡착제층에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 산화될 수 있다.
따라서, 상기 흡착제층에서 연속적으로 흡착되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 0 ~ 50 ℃에서 상기 흡착제층에 의해 흡착되고, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상으로 고농도화될 때 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 탈착되어 촉매층에 의해 제거될 수 있다.
상기 흡착제의 종류는 제한하지 않으나, 바람직하게는 활성탄, 활성탄 섬유, 및 제올라이트일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 제올라이트일 수 있다.
상기 흡착제는 다공성 구조의 높은 비표면적을 갖는 소재인 것이 바람직하다.
상기 흡착제인 활성탄 필터, 활성탄 섬유 필터, 및 제올라이트는 단독으로 사용할 수 있으며, 1 종 이상을 복합하여 사용하여 흡착효율을 증가시킬 수 있다.
상기 촉매층의 촉매는 비백금계 금속 촉매일 수 있다.
상기 촉매는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 중의 하나 이상을 담지체에 도입하고 프레스로 압축하여 괴상의 형태로 사용될 수 있다.
다르게는 상기 촉매는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속, 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 등의 담지체에 도입하고 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매의 형태로 사용될 수 있다.
상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것일 수 있으나 바람직하게는 Al2O3일 수 있다.
산화 알루미늄(aluminum oxide)은 화학식 Al2O3을 만족하는 양쪽성 산화물로써, 보크사이트를 분리하여 생성된다.
SiO2는 대표적인 유리 형성 광물이고, 액체를 급냉하면 쉽게 유리상태로 변화하여, 석영 유리가 된다. 석영 유리는 고내열성으로 열팽창률이 대단히 작고(5×10-7/℃), 열충격에 강할 뿐만 아니라 내약품성이 우수하다.
TiO2는 이산화티타늄 또는 이산화 티탄이라고도 불린다. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2 개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866 g/mol이며, 무미, 무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화 티타늄 피막이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매의 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매층의 촉매는 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 가열수단을 가지는 발열담체는 상기 촉매에 열에너지를 공급할 수 있다.
또한, 상기 발열담체의 가열수단은 펄스 형태의 열에너지를 공급하고 상기 센서와 연계되어, 상기 센서에서 감지된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 발열담체의 가열은 펄스 형태의 에너지가 가해져 가열되는 것으로써 바람직하게는 마이크로웨이브 방식으로 가열될 수 있다.
상기 센서(410)는 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도 값을 직접 측정할 수 있고, 상기 흡착제층의 표면적과 흡착된 휘발성유기화합물의 비율을 측정하여 그 비율로 농도값을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명 및 종래의 VOC 제거 시스템의 촉매활성을 나타낸 그래프이다.
도 3에서 확인할 수 있듯이 본 발명은 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 VOC 저감 방법은, 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가될 수 있다.
상기 상기 흡/탈착모듈은, 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 종래의 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : VOC 저감 시스템
10 : 하우징
100 : 흡/탈착모듈
110 : VOC 전단 감지부
200 : 촉매
300 : 발열담체
310 : VOC 후단 감지부
400 : 복합모듈

Claims (11)

  1. 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈;
    상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부;
    상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매;
    상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및
    상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 VOC 저감 시스템으로서,
    상기 흡/탈착모듈은 활성탄, 활성탄섬유 및 제올라이트로 구성된 군에서 선택될 수 있는 흡착제를 함유하고, 휘발성유기화합물을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시키고,
    상기 VOC 전단 감지부가 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하여, 상기 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 탈착시키고, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물이 활성화된 상기 촉매에 의해 산화되는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발열담체는,
    펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고,
    상기 가열수단은,
    상기 VOC 전단 감지부와 연계되어,
    상기 VOC 전단 감지부에서 감지된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡/탈착모듈은 흡착제로 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는,
    Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어지는 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입한 것이고,
    상기 담지체는 프레스로 압축된 괴상의 형태인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는,
    Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입하고, 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  6. 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 담지체는,
    Al2O3, SiO2, 및 TiO2로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  7. 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체와, 상기 흡착제에서 휘발성유기화합물이 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈을 포함하고,
    상기 복합모듈은, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층을 활성화시켜 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 VOC 저감 시스템으로서,
    상기 흡착제층은 활성탄, 활성탄섬유 및 제올라이트로 구성된 군에서 선택될 수 있는 흡착제를 함유하고, 휘발성유기화합물을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가열수단을 가지는 발열담체는,
    펄스 형태의 열에너지를 촉매층에 인가하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  9. 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 VOC 저감방법으로서,
    상기 흡/탈착모듈은 활성탄, 활성탄섬유 및 제올라이트로 구성된 군에서 선택될 수 있는 흡착제를 함유하고, 휘발성유기화합물을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가되는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 흡/탈착모듈은,
    흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 방법.
KR1020190019694A 2019-02-20 2019-02-20 Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법 KR102255620B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190019694A KR102255620B1 (ko) 2019-02-20 2019-02-20 Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법
US17/432,063 US11965446B2 (en) 2019-02-20 2020-02-20 System for reducing VOC and nitrogen oxide and method for reducing same
PCT/KR2020/002441 WO2020171615A1 (ko) 2019-02-20 2020-02-20 Voc 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법
US18/232,290 US12092010B2 (en) 2019-02-20 2023-08-09 System for reducing voc and nitrogen oxide and method for reducing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190019694A KR102255620B1 (ko) 2019-02-20 2019-02-20 Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200102024A KR20200102024A (ko) 2020-08-31
KR102255620B1 true KR102255620B1 (ko) 2021-05-26

Family

ID=72234440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190019694A KR102255620B1 (ko) 2019-02-20 2019-02-20 Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102255620B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102443922B1 (ko) 2022-02-07 2022-09-19 (주)세라컴 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리장치
KR102483839B1 (ko) 2022-04-25 2023-01-03 (주)세라컴 소각장폐열을 이용하여 활성탄허니컴필터를 재생 처리하기 위한 휘발성유기화합물 처리시스템
KR20240098321A (ko) 2022-12-21 2024-06-28 (주) 세라컴 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102571184B1 (ko) * 2020-10-27 2023-08-28 한국기계연구원 대기 오염물질 저감 장치
KR102425175B1 (ko) * 2021-01-15 2022-07-27 한국화학연구원 저농도 대기 오염 물질 선택적 검출 장치
KR102536368B1 (ko) * 2021-04-01 2023-05-26 한국기계연구원 악취 오염물질 제거 장치
KR102572767B1 (ko) * 2021-04-02 2023-08-31 한국화학연구원 휘발성유기화합물 저감 시스템 및 저감 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028952A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Daikin Ind Ltd ガス検出装置
KR101414039B1 (ko) * 2014-01-22 2014-07-02 주식회사 에코프로 마이크로웨이브를 이용한 휘발성 유기화합물 제거시스템
JP2016117055A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 ピュアスフィア カンパニー リミテッド マンガン系混合物によって有害性化合物を酸化させる方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101354613B1 (ko) 2013-02-15 2014-01-22 한국생산기술연구원 발열체를 이용한 VOCs 제거시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028952A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Daikin Ind Ltd ガス検出装置
KR101414039B1 (ko) * 2014-01-22 2014-07-02 주식회사 에코프로 마이크로웨이브를 이용한 휘발성 유기화합물 제거시스템
JP2016117055A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 ピュアスフィア カンパニー リミテッド マンガン系混合物によって有害性化合物を酸化させる方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102443922B1 (ko) 2022-02-07 2022-09-19 (주)세라컴 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리장치
KR102483839B1 (ko) 2022-04-25 2023-01-03 (주)세라컴 소각장폐열을 이용하여 활성탄허니컴필터를 재생 처리하기 위한 휘발성유기화합물 처리시스템
KR20240098321A (ko) 2022-12-21 2024-06-28 (주) 세라컴 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200102024A (ko) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102255620B1 (ko) Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법
KR101309714B1 (ko) 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템
US7521031B2 (en) Method and apparatus for treating exhaust gas
US5308457A (en) Self-contained system for controlling gaseous emissions from dilute organic sources and a process for using that system
CN101199885A (zh) 一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的方法
CN206617949U (zh) 喷漆废气活性炭吸附脱附催化燃烧装置
KR101996411B1 (ko) 펄스 가열형 voc 제거 촉매 시스템
US12092010B2 (en) System for reducing voc and nitrogen oxide and method for reducing same
CN106268308A (zh) 一种去除工业废气中voc的净化系统
US7666252B2 (en) Method of purifying large quantity of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons
US20120114540A1 (en) Method and apparatus for removing volatile organic compound
KR100324035B1 (ko) 흡착/산화 2기능성 촉매를 이용한 ｖｏｃ 제거 시스템
CN106039995A (zh) 一种一体式VOCs吸附浓缩‑催化氧化降解转轮装置及其工艺
KR102215524B1 (ko) 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈 및 이를 이용한 유해가스 제거 방법
JP6140326B1 (ja) 揮発性有機化合物の吸着剤の再生処理方法
CN106861393B (zh) 一种发酵尾气净化处理方法
CN213253828U (zh) 一种低温蓄热式催化氧化处理装置
KR102244442B1 (ko) 직화식 제연장치
JP3819587B2 (ja) 排ガス処理装置および排ガス処理方法
JPH10238740A (ja) 触媒燃焼式排ガス処理装置
KR20210122943A (ko) 흡착공정과 촉매산화공정이 결합된 오염물질 처리 농축산화로터
JPH0975670A (ja) 有機公害物質の処理方法
RU2202402C1 (ru) Способ очистки воздуха от токсичных компонентов выхлопных и отходящих газов
KR100473646B1 (ko) 유해가스의 흡착 농축 연소장치
KR200276525Y1 (ko) 표면개질 활성탄과 재생한 폐촉매를 이용한 저농도 voc제거장치

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant