KR102349735B1 - 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템 - Google Patents

오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 엔진의 배기가스(1)가 내부로 유입되며, 배기가스(1)와 냉각 배기가스(2)의 유동 경로 및 청정가스(5)의 배출 경로를 제공하는 스크러버(10); 배기가스(1)의 유동 경로에 설치되며, 배기가스(1)의 유동 경로를 따라 이동하는 배기가스(1)를 냉각시키는 냉각부(20); 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 마이크로버블 오존이 포함된 제1 세정액(3)을 분사하는 제1 세정부(30); 제1 세정부(30)와 상호 마주보도록 위치되며, 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 이산화염소 성분이 포함된 제2 세정액(4)을 분사하여 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지도록 하는 제2 세정부(40); 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지는 동안 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 자외선을 조사하는 자외선 엘이디(50); 스크러버(10)의 상측에 설치되며, 냉각 배기가스(2)와 상기 제1, 2 세정액(3, 4)이 만나 생성된 미세액적을 분리하는 기수분리부(60); 및 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치되며, 냉각 배기가스(2)의 흐름을 유도하면서 이동 속도를 증가시키는 흐름 유도부(70);를 포함하고, 마이크로버블 오존과 이산화염소 음이온의 접촉을 통해 이산화염소 음이온을 분해시켜 이산화염소를 생성함으로써, 이산화염소를 이용하여 배기가스에 포함된 황산화물을 세정할 수 있다.

Description

오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템{Pollutant treatment system using ozone generator and ultraviolet led}
본 발명은 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존 제너레이터의 마이크로버블 오존(O3)과 자외선 엘이디의 자외선을 이용하여 배기가스에 포함된 황산화물(SOx)의 세정을 위한 이산화염소(ClO2)를 생성하는 시스템에 관한 것이다.
현대의 선박은 대부분 자체 동력과 난방을 위한 엔진과 보일러 등을 구비하고 있다. 상기 엔진과 보일러 등을 구동하기 위해서는 연료를 태워야 하는데, 연소 과정에서 발생하는 배기가스에는 황산화물, 질소산화물(NOx), PM(Particular Matter, 입자성 물질) 등의 유해물질이 포함되어 있다.
황산화물이나 질소산화물은 인체의 점막에 작용해 호흡기 질환을 일으킬 수도 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하국제암연구소가 1급 발암물질로 지정한 유해물질이기도 하다. 또한, 상기 황산화물나 질소산화물이 공기 중으로 그대로 방출되면 대기 중의 수분(H20)과 반응하여 각각 황산(H2SO4), 질산(HNO3)이 되어 산성비의 주된 원인이 되기도 한다.
PM은 가스상유해물질에 대비되는 작은 입자의 형태로서 배기가스 속의 PM이 그대로 대기 중에 방출되면 가시거리를 줄이는 시정장애를 일으키거나, 미세한 입자가 폐나 호흡기를 통해 인체에 들어가 각종 질환을 발생시킬 수 있다. 최근 국내에서 문제가 되는 미세먼지 또한 상기 PM에 의한 것으로서 대기오염의 주된 원인으로 볼 수 있다.
따라서, 이러한 배기가스 속 유해물질에 대한 방지책이 필요한데, 특히 선박의 경우는 엔진의 출력규모가 거대하여 승용차의 130배에 달하는 배기가스를 내뿜는 것으로 알려져 있는바, 방대한 양의 유해물질 배출을 방지하기 위해 선박의 배기가스에 대한 구체적이고 실체적인 대책이 요구된다.
이에, 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)에서는 배출규제지역(Emission Control Area, 이하 ECA)를 설정하여 해당 해역 내에서 유해물질의 배출량을 제한하고 있다. 특히 황산화물 배출규제지역(SOx Emission Control Area, 이하 SECA)은 황산화물, 질소산화물 등의 다른 유해물질도 같이 규제하는 상기 ECA보다 더 광범위하게 규정하여 강력한 제재를 가하고 있다.
뿐만 아니라, 2015년 1월 1일부터는 규제를 더욱 강화하여 상기 SECA를 지나는 모든 선박에 대해 환경오염을 일으키는 연료 내 황(Sulphur) 함유율을 1 %로 제한하였다(IMO 184(59)) 상기 SECA는 2011년 8월 해양오염방지협약의 수정을 통해 기존의 발틱해와 북해지역에서 북미지역으로 확대 규정되었고, 2016년 4월 1일부터는 중국 근해도 지정되는 등, 앞으로 계속 확장될 것이므로 선박의 황산화물 관리는 더 중요해질 전망이다.
또한, ECA 이외 전세계 해역에서도 배기가스 내 황산화물 함유량을 35 % 이하로 규제하던것을 2016년 10월 28일 개최된 IMO 총회에서 5 %로 낮추는 법안이 통과되어 2020년부터 시행될 예정에 있는바, 지역을 불문하고 황산화물 관리의 필요성은 더욱 증대하고 있다.
이와 같은 국제적 규제를 준수하기 위해 저황유(Low sulphur)를 사용하거나 황산화물의 배출량이 적은 천연가스가 연료로 쓰이는 LNG 추진선이 이용되기도 하고, 배기가스의 황산화물을 절감하는 스크러버(Scrubber)가 사용되기도 한다.
이러한 스크러버를 이용해 배기가스 처리공정을 수행하면 황 함유율이 비교적 높은 저가의 연료로도 상기 규제들을 만족시키며 환경오염을 방지할 수 있기에 경제적으로 유리하다. 스크러버는 세정액으로 황산화물을 이온화시키는데 이때 pH 83 전후인 해수(Sea Water) 또는 알칼리성 첨가제를 넣은 담수 등을 세정액으로 이용하면 이온화된 황산화물을 중화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 입자성 물질을 응집시켜 세정액 속에 같이 배출하여 대기 중으로의 방출을 방지할 수도 있다.
선박에는 메인 엔진 외에 보조 엔진과 보일러 등 다수개의 연소장치들이 존재한다. 따라서 상기 스크러버는 다수개의 연소장치들에서 발생하는 배기가스를 처리하여야 한다. 이를 위하여 상기 스크러버의 배기가스 유입구에는 멀티 인릿(multi inlet)을 구성하고, 메인 엔진과 보조 엔진 등 다수개의 연소장치에서 발생하는 배기가스가 멀티 인릿을 통해 상기 스크러버로 유입되도록 해준다.
한편, 스크러버는 공정가스의 성질 즉, 일반 공기와 접촉시 폭발적으로 반응하는 성질, 연소 성질, 가스 처리제와 반응하는 성질 및 물에 용해되는 성질 등을 이용하는 것으로 크게 건식과 습식 및 건식과 습식의 혼합식으로 구분된다.
이 중, 습식 스크러버는 물에 용해되기 쉬운 배기가스를 표면적이 넓은 폴링의 표면에서 접촉반응에 의해 단독으로 처리하거나, 가연성 가스를 연소시킨 후에 발생되는 배기가스와 분진을 세정 및 냉각하는 구조로서, 비교적 간단한 구성으로 인해 제작이 용이하고 대용량화 할 수 있는 장점이 있다.
그러나 습식 스크러버는 배기가스의 처리효율이 낮고, 배기가스의 처리를 위해 물이 대용량 소모된다는 단점이 있어, 습식 스크러버의 단점을 개량하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
이러한 습식 스크러버의 배기가스 처리효율의 개선을 위한 일환으로 배기가스의 황산화물을 제거하기 위해 이산화염소를 이용하는 방안이 제안되고 있으나, 이산화염소를 이용한 습식 스크러버의 상용화까지는 연구 개발이 더 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1892133호 대한민국 등록특허공보 제10-1688058호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 오존 제너레이터의 마이크로버블 오존과 이산화염소 음이온(ClO2 -)을 접촉시켜 이산화염소 음이온의 분해에 의한 이산화염소를 생성하여 배기가스의 황산화물을 세정하며, 자외선 엘이디의 자외선을 이용하여 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시키는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 엔진의 배기가스(1)가 내부로 유입되며, 배기가스(1)와 냉각 배기가스(2)의 유동 경로 및 청정가스(5)의 배출 경로를 제공하는 스크러버(10); 배기가스(1)의 유동 경로에 설치되며, 배기가스(1)의 유동 경로를 따라 이동하는 배기가스(1)를 냉각시키는 냉각부(20); 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 마이크로버블 오존이 포함된 제1 세정액(3)을 분사하는 제1 세정부(30); 제1 세정부(30)와 상호 마주보도록 위치되며, 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 이산화염소 성분이 포함된 제2 세정액(4)을 분사하여 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지도록 하는 제2 세정부(40); 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지는 동안 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 자외선을 조사하는 자외선 엘이디(50); 스크러버(10)의 상측에 설치되며, 냉각 배기가스(2)와 상기 제1, 2 세정액(3, 4)이 만나 생성된 미세액적을 분리하는 기수분리부(60); 및 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치되며, 냉각 배기가스(2)의 흐름을 유도하면서 이동 속도를 증가시키는 흐름 유도부(70);를 포함한다.
그리고 제1 세정부(30) 및 제2 세정부(40)는, 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉을 통해 이산화염소 음이온의 분해에 의한 이산화염소가 생성되도록 하며, 이산화염소를 통해 냉각 배기가스(2)를 세정할 수 있다.
또한, 제1 세정부(30) 및 상기 제2 세정부(40)는, 이산화염소를 통해 냉각 배기가스(2)에 포함된 황산화물을 세정할 수 있다.
그리고 자외선 엘이디(50)는, 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치되며, 자외선의 조사를 통해 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시킬 수 있다.
또한, 제1 세정부(30) 및 제2 세정부(40)는, 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 분사 거리 또는 분사 각도의 조절을 통해 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉 면적이 변화되도록 할 수 있다.
그리고 흐름 유도부(70)는, 냉각 배기가스(2)가 유입되는 제1 홈(72)과 제1 홈(72)을 통해 유입되는 냉각 배기가스(2)가 통과되는 제2 홈(73)이 하나 이상 형성되는 복수의 흐름 유도부재(71);를 포함할 수 있다.
또한, 흐름 유도부재(71)는, 제2 홈(73)의 직경이 제1 홈(72)의 직경보다 상대적으로 작게 형성됨으로써, 제1 홈(72)에 유입되는 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 증가시킬 수 있다.
그리고 자외선 엘이디(50)는, 흐름 유도부재(71)의 상부 및 하부에 각각 설치되며, 자외선의 조사를 통해 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시킬 수 있다.
또한, 냉각부(20)는, 저온의 압축공기 또는 냉각수를 분사하여 배기가스(1)를 냉각시킬 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 제1, 2 세정부(30, 40)로부터 분사되어 스크러버(10)의 하측을 향해 이동되는 제1, 2 세정액(3, 4)을 처리한 후, 제1, 2 세정부(30, 40)에 동일 양 또는 서로 다른 양의 처리 세정액을 공급하는 세정액 처리부(80);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로버블 오존과 이산화염소 음이온의 접촉을 통해 이산화염소 음이온을 분해시켜 이산화염소를 생성함으로써, 이산화염소를 이용하여 배기가스에 포함된 황산화물을 세정할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 염소 기반 소독기술 대비 염소가 발생되지 않으므로, 염소 소독 부산물 생성을 사전에 방지할 수 있고, 부산물 생성을 방지함에 따라 염소의 제죠 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1, 2 분사부의 제1, 2 세정액 분사 거리 조절 방식을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름 유도부의 구성 및 냉각 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐름 유도부의 구성 및 냉각 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리(범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1, 2 분사부의 제1, 2 세정액 분사 거리 조절 방식을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름 유도부의 구성 및 냉각 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 마이크로버블 오존과 이산화염소 음이온(ClO2 -)을 접촉시켜 이산화염소의 분해에 의한 이산화염소를 생성하여 배기가스(1)의 황산화물을 세정하면서, 자외선을 이용하여 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시키는 시스템으로서, 스크러버(10), 냉각부(20), 제1 세정부(30), 제2 세정부(40), 자외선 엘이디(50), 기액분리부(60), 흐름 유도부(70), 세정액 처리부(80) 및 제어부(90)를 포함하도록 구성된다.
스크러버(10)는 배기가스(1)가 일측으로부터 내부로 유입되도록 하는 유입홈이 일측에 형성되며, 또한, 스크러버(10)는 제1, 2 세정부(30, 40)로부터 생성된 이산화염소를 통해 세정된 청정가스(5)가 배출되도록 하는 배출홈이 타측에 형성된다.
또한, 스크러버(10)는 배기가스(1)의 유동 경로, 냉각부(20)에 의해 냉각된 냉각 배기가스(2)의 유동 경로 및 청정가스(5)의 배출 경로를 제공한다.
여기서, 배기가스(1)는 선박의 메인 엔진(예: 추친 저속 엔진) 또는 서브 엔진(예: 발전기 엔진)으로부터 생성된 200~500 ℃ 내외의 온도를 가지면서, 이산화황(SO2) 또는 삼산화황(SO3)의 군으로 이루어지는 황산화물을 포함하는 가스일 수 있다.
냉각부(20)는 스크러버(10)의 유입홈을 통해 유입된 후, 배기가스(1)의 유동 경로를 따라 이동하는 배기가스(1)를 냉각시키기 위해 스크러버(10)의 유입홈과 인접한 배기가스(1)의 유동 경로에 설치된다.
이러한 냉각부(20)는 배기가스(1)를 향해 저온의 압축공기 또는 냉각수를 분사하여 배기가스(1)를 냉각시켜 냉각 배기가스(2)가 생성되도록 한다. 다만, 냉각부(20)의 냉각 방식은 상기 저온의 압축공기 또는 냉각수 분사로 한정하는 것은 아니며, 배기가스(1)와 냉각수를 기액접촉시켜 배기가스(1)를 냉각하는 방식 또는 유입홈을 통과하는 배기가스(1)를 냉각하는 냉각층으로 이루어질 수 있다.
제1 세정부(30)는 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 따라 이동하는 냉각 배기가스(2)에 마이크로버블 오존이 포함된 제1 세정액(3)을 분사하기 위한 장치로서, 제1 세정액 생성부(31), 제1 세정액 저장부(32) 및 제1 세정액 분사부(33)를 포함하도록 구성된다.
제1 세정액 생성부(31)는 물에 마이크로버블(미세기포)의 오존이 포함되도록 하여 제1 세정액(3)을 생성하는 오존 제너레이터이다. 이러한 오존 제너레이터가 물에 마이크로버블의 오존이 포함된 제1 세정액(3)을 생성하는 기술은 공지된 기술이므로, 편의상 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
그리고 제1 세정액 생성부(31)는 제어부(90)에 의해 동작되어 제1 세정액(3)이 기설정된 양만큼 생성되기 전까지 제1 세정액 저장부(32)와 연결된 관 또는 파이프(미도시)를 폐쇄하며, 제1 세정액(3)이 기설정된 양만큼 생성되면 상기 관 또는 파이프(미도시)를 개방하여 제1 세정액(3)을 제1 세정액 저장부(32)로 전달한다.
제1 세정액 저장부(32)는 제1 세정액 생성부(31)로부터 전달받은 제1 세정액 분사부(33)로부터 분사될 제1 세정액(3)을 저장하는 챔버이며, 제어부(90)에 의해 동작되어 제1 세정액(3)이 기설정된 양만큼 저장되기 전까지 제1 세정액 분사부(33)와 연결된 관 또는 파이프(미도시)에 구비된 밸브를 폐쇄하고, 제1 세정액(3)이 기설정된 양만큼 저장되면 상기 밸브를 개방하여 제1 세정액(3)을 제1 세정액 분사부(33)로 전달한다.
제1 세정액 분사부(33)는 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 제1 세정액(3)을 분사하는 분사노즐이다. 이러한 제1 세정액 분사부(33)는 냉각 배기가스(2)의 세정 효율을 극대화하기 위해 복수의 제1 세정액 분사부(33a, 33b, 33c)로 구현될 수 있다. 다만, 복수의 제1 세정액 분사부(33a, 33b, 33c)는 갯수를 한정하는 것은 아니며, 이보다 적거나 많게 구현될 수 있다.
제2 세정부(40)는 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 따라 이동하는 냉각 배기가스(2)에 이산화염소 성분이 포함된 제2 세정액(4)을 분사하기 위한 장치로서, 제2 세정액 생성부(41), 제2 세정액 저장부(42) 및 제2 세정액 분사부(43)를 포함하도록 구성된다.
제2 세정액 생성부(41)는 이산화염소 성분이 포함된 제2 세정액(4)을 생성하는 제너레이터이며, 여기서, 제2 세정액(4)은 아염소산나트륨(NaClO2), 염소산나트륨(NaClO3) 및 이산화염소 음이온(ClO2 -) 중 적어도 하나의 가스와 물 간의 반응을 통해 생성된 용액으로서, 상기 반응에 의해 이산화염소 성분이 포함될 수 있다.
또한, 제2 세정액 생성부(41)는 제어부(90)에 의해 동작되어 제2 세정액(4)이 기설정된 양만큼 생성되기 전까지 제2 세정액 저장부(42)와 연결된 관 또는 파이프(미도시)를 폐쇄하며, 제2 세정액(4)이 기설정된 양만큼 생성되면 상기 관 또는 파이프(미도시)를 개방하여 제2 세정액(4)을 제2 세정액 저장부(42)로 전달한다.
제2 세정액 저장부(42)는 제2 세정액 생성부(42)로부터 전달받은 제2 세정액 분사부(43)로부터 분사될 제2 세정액(4)을 저장하는 챔버이고, 제어부(90)에 의해 동작되어 제2 세정액(4)이 기설정된 양만큼 저장되기 전까지 제2 세정액 분사부(43)와 연결된 관 또는 파이프(미도시)에 구비된 밸브를 폐쇄하며, 제2 세정액(4)이 기설정된 양만큼 저장되면 상기 밸브를 개방하여 제2 세정액(4)을 제2 세정액 분사부(43)로 전달한다.
제2 세정액 분사부(43)는 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 제2 세정액(4)을 분사하는 분사노즐이다. 이러한 제2 세정액 분사부(43)는 냉각 배기가스(2)의 세정 효율을 극대화하기 위해 복수의 제2 세정액 분사부(43a, 43b, 43c)로 구현될 수 있다. 다만, 복수의 제2 세정액 분사부(43a, 43b, 43c)는 갯수를 한정하는 것은 아니며, 이보다 적거나 많게 구현될 수 있다.
그리고 제2 세정액 분사부(43)는 제1 세정액 분사부(33)와 상호 마주보도록 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 설치된다. 이는, 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉을 통해 이산화염소를 생성하기 위함이며, 이러한 이산화염소는 이하의 [화학식 1]의 반응을 통해 생성된다.
Figure 112019133412963-pat00001
상기 [화학식 1]을 기반으로 생성된 이산화염소(ClO2)는 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉을 통해 이산화염소 음이온(ClO2 -)이 마이크로버블의 오존(O3)에 의해 분해되어 전자를 잃게 되면서 생성되고, 냉각 배기가스(2)와 접촉되면서 냉각 배기가스(2)의 황산화물을 세정한다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 세정액 분사부(33)와 제2 세정액 분사부(43)는 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉 면적을 확대 또는 축소시키기 위해 배기가스(1)의 유동 방향을 가로지르는 방향으로 이동되어 분사 거리를 조절한다. 구체적인 일례로, 복수의 제1 세정액 분사부(33a, 33b, 33c)와 복수의 제2 세정액 분사부(43a, 43b, 43c) 간의 거리가 도 2의 (a) 상태에서 도 2의 (b)의 상태로 이격되면, 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉 면적은 확대될 수 있다.
더 나아가, 상기 제1 세정액 분사부(33)와 제2 세정액 분사부(43)는 분사 거리의 조절 뿐만 아니라, 분사 각도를 조절하여 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉 면적을 확대 또는 축소시킬 수 있다.
자외선 엘이디(50)는 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 이루는 스크러버(10)의 내벽에 설치되며, 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지는 동안 제어부(90)에 의해 동작되어 냉각 배기가스(2)의 유동 경로 중 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지는 접촉 영역에 자외선을 조사한다.
여기서, 자외선 엘이디(50)가 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉 영역에 자외선을 조사하는 것은 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 접촉을 통해 분해되는 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시키기 위함이다.
또한, 자외선 엘이디(50)는 자외선의 광량이 제어부(90)에 의해 조절될 수 있고, 스크러버(10)의 내벽에 설치됨에 따라, 배기가스(1)의 유동 방향을 가로지르는 방향으로 자외선을 조사할 수 있다.
그리고 자외선 엘이디(50)는 이산화염소 음이온의 분해 효율을 극대화하기 위해, 복수의 자외선 엘이디(50a, 50b, 50c)로 구현되어 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치될 수 있다. 다만, 복수의 자외선 엘이디(50a, 50b, 50c)는 갯수를 한정하는 것은 아니며, 이보다 적거나 많게 구현될 수 있다.
기액분리부(60)는 스크러버(10)의 타측에 형성된 청정가스(5)의 배출을 위한 배출홈과 인접하게 스크러버(10)의 내부에 설치되며, 냉각 배기가스(2)와 제1, 2 세정액(3, 4)이 만나 생성된 미세액적을 분리한다. 이러한 기액분리부(60)를 통해 미세액적이 분리된 냉각 배기가스(2)는 청정가스(5)로서, 기액분리부(60)를 통과하여 스크러버(10)의 타측에 형성된 배출홈을 통해 배출될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 흐름 유도부(70)는 냉각 배기가스(2)의 흐름을 복수번 유도하면서 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 복수번 증가시키기 위해 냉각 배기가스(2)의 유동 경로의 일부를 일부 구획시키는 복수의 흐름유도부(70a, 70b, 70c)로 구현될 수 있다. 다만, 복수의 흐름 유도부(70a, 70b, 70c)는 갯수를 한정하는 것은 아니며, 이보다 적거나 많게 구현될 수 있다.
그리고 흐름 유도부(70)는 냉각 배기가스(2)의 유동경로에 설치되며, 냉각 배기가스(2)의 흐름을 유도하면서 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 증가시키기 위해 복수의 흐름 유도부재(71a, 71b, 71c, 71d, 71e, 71f)로 이루어진다.
흐름 유도부재(71)는 냉각 배기가스(2)가 유입되는 제1 홈(72)과 냉각 배기가스(2)가 통과되는 제2 홈(73)이 하나 형성된다. 이러한 흐름 유도부재(71)는 제2 홈(73)의 직경이 제1 홈(72)의 직경보다 상대적으로 작게 형성되도록 하는 형상으로 이루어짐으로써, 제1 홈(72)으로 유입될 때보다 제2 홈(73)을 통과할 때 냉각 배기가스(2)의 이동 속도가 증가되도록 한다.
더 나아가, 흐름 유도부재(71)는 흐름 유도부(70)가 복수로 구현됨에 따라, 제1 흐름유도부(70a), 제2 흐름유도부(70b), 제3 흐름유도부(70c)로 갈수록 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 점차 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 점차 증가시키는 것은 배기가스(1) 세정 시간의 단축 및 배기가스(1) 세정 과정의 비용을 절감하기 위함이다.
세정액 처리부(80)는 복수의 제1 세정액 분사부(33a, 33b, 33c)와 복수의 제2 세정액 분사부(43a, 43b, 43c)로부터 분사되어 스크러버(10)의 하측으로 낙하되는 제1, 2 세정액(3, 4)을 저장 및 처리하여 처리 세정액을 생성하고, 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 처리 세정액을 각각 전달한다. 여기서, 처리 세정액은 세정액 처리부(80)의 처리 과정을 통해 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에서 사용 가능한 pH를 가지는 세정액일 수 있다. 또한, 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)는 처리 세정액을 더하여 제1, 2 세정액(3, 4)을 생성하기 때문에 제1, 2 세정액(3, 4)의 생성 과정 시간 단축 및 비용을 절감될 수 있다.
그리고 세정액 처리부(80)는 제어부(90)에 의해 동작되며, 제어부(90)가 판단하는 세정액 처리부(80)에 저장된 처리 세정액의 양을 동일 비율로 나누어 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 처리 세정액을 각각 전달한다. 여기서, 처리 세정액의 전달 시기는 제1 세정액(3)이 생성되기 전 또는 제1 세정액(3)이 제1 세정액 생성부(31)로부터 제1 세정액 저장부(32)로 전달되기 전과, 제2 세정액(4)이 생성되기 전 또는 제2 세정액(4)이 제2 세정액 생성부(41)로부터 제2 세정액 저장부(42)로 전달되기 전일 수 있다.
이와 같이, 제어부(90)가 세정액 처리부(80)에 저장된 처리 세정액의 양을 판단하기 위해 본 발명의 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 처리 세정액의 양을 감지하여 제어부(90)로 전달하는 제1 감지센서(미도시)가 세정액 처리부(80)에 구비되는 것이 바람직할 것이다.
더 나아가, 세정액 처리부(80)는 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 처리 세정액을 동일 양으로 전달하는 것으로 한정하는 것은 아니며, 서로 다른 양으로 처리 세정액을 전달 할 수 있다. 구체적인 일례로, 세정액 처리부(80)는 제1 세정액 생성부(31)의 제1 세정액(3)과 제2 세정액 생성부(41)의 제2 세정액(4) 중 적은 양의 세정액을 생성한 세정액 생성부에 상대적으로 많은 양의 처리 세정액을 전달할 수 있다.
이와 같이, 처리 세정액을 다른 비율로 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 전달하는 것은, 제1 세정액 생성부(31)의 제1 세정액(3)과 제2 세정액 생성부(41)의 제2 세정액(4)의 양에 따라 결정되며, 본 발명의 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 제1 세정액(3)과 제2 세정액 생성부(41)의 제2 세정액(4)의 양을 감지하여 제어부(90)로 전달하는 제2 감지센서(미도시)가 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 각각 구비되는 것이 바람직할 것이다.
제어부(90)는 상기와 같이 본 발명의 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템의 구성들을 제어한다.
더 나아가, 제어부(90)는 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 pH에 따라 제1 세정부 생성부(31)와 자외선 엘이디(50)을 제어한다. 구체적인 일례로, 제어부(90)는 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 pH가 기설정된 pH 미만인 경우, 제1 세정액 생성부(31)를 제어하여 제1 세정액(3)에 마이크로버블 오존의 함량을 감소시키며, 자외선 엘이디(50)를 제어하여 자외선 광량을 증가시킨다. 이와 달리 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 pH가 기설정된 pH를 초과하는 경우, 제1 세정액 생성부(31)를 제어하여 제1 세정액(3)의 마이크로버블 오존의 함량을 증가시키며, 자외선 엘이디(50)를 제어하여 자외선 광량을 감소시킨다.
이와 같이, 제어부(90)가 제1 세정액(3)과 제2 세정액(4)의 pH에 따라 제1 세정액 생성부(31)와 자외선 엘이디(50)을 제어하기 위해 본 발명의 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 제1 세정액 생성부(31)로부터 생성된 제1 세정액(3)의 pH와 제2 세정액(4)의 pH를 감지하여 제어부(90)로 전달하는 제3 감지센서(미도시)가 제1 세정액 생성부(31)와 제2 세정액 생성부(41)에 구비되는 것이 바람직할 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템의 개략도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐름 유도부의 구성 및 냉각 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
더 나아가, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템과 중복되는 구성에 대해서는 편의상 자세한 설명을 생략하도록 하겠다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템은 자외선 엘이디(50)가 흐름 유도부재(71)의 상부와 하부에 각각 설치되어, 배기가스(1)의 유동 방향과 평행한 방향을 향해 조사되는 자외선을 통해 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: 배기가스,
2: 냉각 배기가스,
3: 제1 세정액,
4: 제2 세정액,
5: 청정가스,
10: 스크러버,
20: 냉각부,
30: 제1 세정부,
31: 제1 세정액 생성부,
32: 제1 세정액 저장부,
33: 제1 세정액 분사부,
40: 제2 세정부,
41: 제2 세정액 생성부,
42: 제2 세정액 저장부,
43: 제2 세정액 분사부,
50: 자외선 엘이디,
60: 기액분리부,
70: 흐름 유도부,
71: 흐름 유도부재,
72: 제1 홈,
73: 제2 홈,
80: 세정액 처리부,
90: 제어부.

Claims (10)

  1. 엔진의 배기가스(1)가 내부로 유입되며, 상기 배기가스(1)와 냉각 배기가스(2)의 유동 경로 및 청정가스(5)의 배출 경로를 제공하는 스크러버(10);
    상기 배기가스(1)의 유동 경로에 설치되며, 상기 배기가스(1)의 유동 경로를 따라 이동하는 배기가스(1)를 냉각시키는 냉각부(20);
    상기 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 마이크로버블 오존이 포함된 제1 세정액(3)을 분사하는 제1 세정부(30);
    상기 제1 세정부(30)와 상호 마주보도록 위치되며, 상기 냉각 배기가스(2)의 유동 경로를 향해 이산화염소 성분이 포함된 제2 세정액(4)을 분사하여 상기 제1 세정액(3)과 상기 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지도록 하는 제2 세정부(40);
    상기 제1 세정액(3)과 상기 제2 세정액(4)의 접촉이 이루어지는 동안 상기 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 자외선을 조사하는 자외선 엘이디(50);
    상기 스크러버(10)의 상측에 설치되며, 상기 냉각 배기가스(2)와 상기 제1, 2 세정액(3, 4)이 만나 생성된 미세액적을 분리하는 기수분리부(60); 및
    상기 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치되며, 상기 냉각 배기가스(2)의 흐름을 유도하면서 이동 속도를 증가시키는 흐름 유도부(70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 세정부(30) 및 상기 제2 세정부(40)는,
    상기 제1 세정액(3)과 상기 제2 세정액(4)의 접촉을 통해 이산화염소 음이온의 분해에 의한 이산화염소가 생성되도록 하며, 상기 이산화염소를 통해 상기 냉각 배기가스(2)를 세정하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 세정부(30) 및 상기 제2 세정부(40)는,
    상기 이산화염소를 통해 상기 냉각 배기가스(2)에 포함된 황산화물을 세정하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외선 엘이디(50)는,
    상기 냉각 배기가스(2)의 유동 경로에 하나 이상 설치되며, 상기 자외선의 조사를 통해 상기 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 세정부(30) 및 상기 제2 세정부(40)는,
    상기 제1 세정액(3)과 상기 제2 세정액(4)의 분사 거리 또는 분사 각도의 조절을 통해 상기 제1 세정액(3)과 상기 제2 세정액(4)의 접촉 면적이 변화되도록 하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐름 유도부(70)는,
    상기 냉각 배기가스(2)가 유입되는 제1 홈(72)과 상기 제1 홈(72)을 통해 유입되는 냉각 배기가스(2)가 통과되는 제2 홈(73)이 하나 이상 형성되는 복수의 흐름 유도부재(71);를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 흐름 유도부재(71)는,
    상기 제2 홈(73)의 직경이 상기 제1 홈(72)의 직경보다 상대적으로 작게 형성됨으로써, 상기 제1 홈(72)에 유입되는 냉각 배기가스(2)의 이동 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 자외선 엘이디(50)는,
    상기 흐름 유도부재(71)의 상부 및 하부에 각각 설치되며, 상기 자외선의 조사를 통해 이산화염소 음이온의 분해를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부(20)는,
    저온의 압축공기 또는 냉각수를 분사하여 상기 배기가스(1)를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 세정부(30, 40)로부터 분사되어 상기 스크러버(10)의 하측을 향해 이동되는 상기 제1, 2 세정액(3, 4)을 처리한 후, 상기 제1, 2 세정부(30, 40)에 동일 양 또는 서로 다른 양의 처리 세정액을 공급하는 세정액 처리부(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 제너레이터 및 자외선 엘이디를 이용한 오염물질 처리 시스템.
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