KR102434335B1 - 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템 - Google Patents

사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 관한 것으로서, 외부로부터 공급되는 유해가스의 오염물질을 포집한 후 배기가스와 포집된 오염물질을 배출하는 사이클론이 형성된 포집부와, 상기 사이클론의 측면 하부에 연결되며 유해가스와 화학 반응하여 오염물질을 포집하기 위한 분말촉매를 유해가스와 함께 상기 사이클론 내부로 공급하는 공급부와, 상기 사이클론의 하부에 형성되어 상기 사이클론 내부를 향해 플라즈마 화염을 발생시켜 상기 유해가스 내에 존재하는 오염물질이 상기 분말촉매에 의해 화학반응이 촉진되도록 하는 연소부와, 상기 포집부의 외부에 형성되며 상기 사이클론 및 상기 배기가스를 냉각시키는 열교환부와, 상기 사이클론의 하부에 형성되며 상기 사이클론에서 파우더화 된 오염물질을 수거하여 외부로 배출하는 회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템{A collection system to remove pollutants from harmful gases emitted from the process after electronic components using a cyclone and catalysts}
본 발명은 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 또는 디스플레이와 같은 전자부품을 제조하면서 발생되는 유해가스를 포집하여 오염물질이 외부로 배출되지 않도록 방지하기 위한 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 및 반도체 제조 Fab 공정의 CVD, CCVD, PECVD 및 Etching Process에 박막을 형성하거나 또는 식각을 위해 사용되는 다양한 종류의 반응가스는 산화성분, 인화성분 및 유독성분 등을 갖고 있기 때문에 사용을 마친 반응가스는 유해가스가 되어 대기 중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키게 된다.
후공정에 사용되는 SF6 / PFCs가스는 비활성, 무독성, 난연성, 비폭발성으로 화학적, 열적으로 안정성을 지니며 상온뿐만 아니라 고온에서도 절연등의 전기부성 효과를 나타내며 고전압 전력기기의 절연매체로 사용되므로 전력 기기 소형화와 고성능화에 쓰이고 있다.
그러나 SF6 / PFCs가스는 물리적으로 안정한 기체이지만 수분, 질소, 실리콘, 산소, 수소, 대기 등이 공존하는 환경에서 전기적/열적으로 분해될 때 발생하는 생성물은 독성 및 부식성을 가지고 있다.
불소 및 황을 포함 하는 독성 생성물로는 S2OF10, CF4, COF2, F2, HF, H2S, NF3, F2O, SiF4, SO2, S2F10, SF4, SO2F2, SOF4, S2O2F10 등이 있다.
또한 SF6 /PFCs가스는 적외선의 흡수력이 크고 화학적 안정성이 있어 지구 대기권 영역에서 쉽사리 제거되지 않으며 오존을 분해하는 성질로 지구온난화를 유발 시키는 주범으로 관리대상 물질로 규정되어 있다.
지구온난화에 영향을 미치는 대표적인 온실가스인 이산화탄소보다 지구 온 난화 지수가 23,900배 높은 SF6에 대한 회수 및 분리 또는 소멸을 통한 효율적 재생 및 이용 그리고 재생 불가능한 SF6 포함 불순물에 대한 산화반응을 위주로 한 처리방법의 기술개발이 요구되고 있는 실정이다
한국특허 공개번호 제10-2015-0065457호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제조 공정 중에 발생되는 유해가스의 오염물질을 포집 및 파우더화 시켜 오염물질이 제거된 가스만 외부로 배출할 수 있는 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 포집 및 파우더화 된 오염물질이 설비 내부에 집착되거나 쌓이지 않도록 방지하고, 배출 가스가 이동되는 경로에 파우더가 고착되지 않도록 자동으로 세정이 가능한 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 설비 자체에서 측정된 값과 파우더의 직접 상태데이터를 비교 검토하여 유지보수 시기를 결정하고 처리과정을 통신망을 통해 알림 및 공유할 수 있는 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 설비 내부의 가스 농도를 측정함으로써 외부로 가스가 새어나가거나 외부 공기가 설비 내부로 유입되며 발생하는 폭발사고를 방지할 수 있는 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템은 외부로부터 공급되는 유해가스의 오염물질을 포집한 후 배기가스와 포집된 오염물질을 배출하는 사이클론이 형성된 포집부와, 상기 사이클론의 측면 하부에 연결되며 유해가스와 화학 반응하여 오염물질을 포집하기 위한 분말촉매를 유해가스와 함께 상기 사이클론 내부로 공급하는 공급부와, 상기 사이클론의 하부에 형성되어 상기 사이클론 내부를 향해 플라즈마 화염을 발생시켜 상기 유해가스 내에 존재하는 오염물질이 상기 분말촉매에 의해 화학반응이 촉진되도록 하는 연소부와, 상기 포집부의 외부에 형성되며 상기 사이클론 및 상기 배기가스를 냉각시키는 열교환부와, 상기 사이클론의 하부에 형성되며 상기 사이클론에서 파우더화 된 오염물질을 수거하여 외부로 배출하는 회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템은 상기 포집부 내부에 세정액을 투입하여 상기 포집부 내부에 잔존 및 고착된 오염물질을 세정하는 세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템은 상기 포집부, 상기 공급부, 상기 연소부, 상기 열교환부, 상기 회수부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 포집부, 상기 공급부, 상기 연소부, 상기 열교환부 내부의 압력, 온도, 습도, 산소농도, 오염물질 농도에 대한 데이터를 측정하도록 형성되는 감지센서와, 상기 감지센서로부터 측정된 데이터를 외부로 전송하거나 외부로부터 제어신호를 수신할 수 있도록 형성되는 통신모듈과, 상기 통신모듈로부터 전송된 데이터를 분석하여 유지보수 및 점검 알람을 작업자의 단말기로 전송하는 서버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 공급부는 가스관을 통해 공급되는 상기 유해가스를 공급관을 통해 상기 사이클론 내부로 고속 분사시키는 블로워와, 상기 블로워와 연결되어 상기 유해가스의 농도에 따라 불활성기체를 투입하여 상기 포집부 내부의 산소 농도를 최저발화한계 또는 최저폭발한계 미만으로 유지시키는 불활성기체공급기와, 상기 공급관에 형성되며 상기 블로워에 의해 고속 분사되는 상기 유해가스에 상기 분말촉매를 공급하여 화학반응이 일어나도록 하는 촉매탱크와, 상기 사이클론과 상기 공급관 사이에 형성되며 상기 유해가스가 사이클론 내부로 유입 또는 차단되도록 개폐되는 개폐기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 포집부는 상기 공급부를 통해 고속으로 분사되는 상기 유해가스가 내부에서 와류를 발생시켜 상기 분말촉매와 화학반응이 일어나도록 촉진하는 사이클론과, 상기 사이클론 상부에 형성되며 화학반응에 의해 오염물질이 제거된 상기 배기가스를 배출시키고 상기 열교환부에 의해 상기 배기가스의 온도를 낮추도록 유도하는 이송관과, 상기 이송관의 상부에 형성되며 상기 이송관을 통해 배출되는 상기 배기가스에 잔류하는 오염물질을 제거하도록 다수 개의 고형촉매가 배치되어 있는 포집챔버와, 상기 포집챔버 상부에 형성되며 오염물질이 제거된 상기 배기가스를 배출하고 오리피스를 통해 배출되는 배기가스의 유속과 압력을 검출하는 배기관과, 상기 사이클론의 하부에 형성되며 포집되어 낙하되는 오염물질을 외부로 배출할 수 있도록 형성되는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 포집부는 상기 배기관과 상기 사이클론의 측면에 연결되어 상기 배기가스에 잔존하는 오염물질의 농도가 설정된 농도 이상인 경우 배출되는 상기 배기가스를 상기 사이클론 내부로 재공급하는 리턴관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 사이클론은 상기 공급부로부터 공급되는 유해가스가 상기 사이클론의 경사진 내면을 따라 이동될 때 저항을 발생시켜 와류현상이 발생되도록 지그재그 형태로 형성되는 다수 개의 와류유도단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 열교환부는 내부가 비어있어 상기 포집부를 수용할 수 있도록 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 일측 상부와 하부에 각각 연결되어 상기 포집부 및 상기 배기가스를 냉각시키기 위한 냉각수를 펌프를 통해 순환시켜 공급하는 워터탱크와, 상기 하우징의 타측 상부와 하부에 각각 연결되어 상기 하우징 내부에 수용된 냉각수의 온도 변화에 따른 부피 및 압력을 일정하게 유지시키는 팽창탱크와, 상기 하우징의 내부 상단에 형성되며 상기 사이클론의 상부면을 밀폐시키고 상기 사이클론의 외부로 냉각수가 배출될 수 있도록 배수홀이 형성된 격판과, 상기 하우징의 내부 하단에 형성되며 상부에서 낙하되는 냉각수가 유출되지 않도록 방지하는 받침판으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 연소부는 아크 방전을 이용하여 플라즈마 화염을 발생시키고 자계를 인가해서 전극상의 아크 점을 회전 이동시켜 전극의 손실을 방지하도록 형성되는 플라즈마유닛과, 상기 사이클론 내부에 형성되며 작동 초기 상기 사이클론 내부 온도를 설정된 온도로 예열시키는 히팅유닛으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 세정부는 상기 포집부의 외부에 형성되며 계면활성제가 포함된 세정액이 저장된 세정함과, 상기 사이클론의 상부에 형성된 배기관 측면과, 상기 사이클론 하부에 형성된 배출관의 측면에 각각 파이프로 연결되고 상기 세정함에 저장된 상기 세정액을 상기 사이클론 내부로 공급하거나 배출하는 세정펌프와, 상기 사이클론 내부에 형성되며 세정액이 채워지면 초음파를 발생시켜 캐비테이션에 의해 세정력을 향상시키는 다수 개의 초음파모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 상기 회수부는 구동모터에 의해 회전되도록 형성되며 상기 사이클론에서 화학 반응에 의해 포집 및 파우더화 된 오염물질이 낙하되면 이를 이동시키고 회수홀을 이용하여 상기 사이클론의 하부로 배출시키는 회전판과, 상기 회전판의 상부 표면에 밀착되어 상기 회전판의 상부면에 쌓인 오염물질을 수거하는 스크래퍼와, 상기 회전판의 하부에 형성되며 상기 회전판에 형성된 회수홀에 대응되는 관통홀이 형성되어 있어 상기 회수홀과 상기 관통홀이 서로 일치되면 하부로 오염물질을 낙하시키는 지지판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 의하면, 제조 공정 중에 발생되는 유해가스의 오염물질을 포집 및 파우더화 시켜 오염물질이 제거된 가스만 외부로 배출할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 의하면, 포집 및 파우더화 된 오염물질이 설비 내부에 집착되거나 쌓이지 않도록 방지하고, 배출 가스가 이동되는 경로에 파우더가 고착되지 않도록 자동으로 세정이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 의하면, 설비 자체에서 측정된 값과 파우더의 직접 상태데이터를 비교 검토하여 유지보수 시기를 결정하고 처리과정을 통신망을 통해 알림 및 공유할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 의하면, 설비 내부의 가스 농도를 측정함으로써 외부로 가스가 새어나가거나 외부 공기가 설비 내부로 유입되며 발생하는 폭발사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템이 동작되어 오염물질을 포집하는 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템 내부의 고착되거나 잔류하는 오염물질을 세정하는 모습을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 회수부 구조를 나타낸 평면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 또는 디스플레이와 같은 전자부품을 제조하면서 발생되는 유해가스를 포집하여 오염물질이 외부로 배출되지 않도록 방지하기 위한 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템이 동작되어 오염물질을 포집하는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템 내부의 고착되거나 잔류하는 오염물질을 세정하는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론(140)과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템은 외부로부터 공급되는 유해가스의 오염물질을 포집한 후 배기가스와 포집된 오염물질을 배출하는 사이클론(140)이 형성된 포집부(100)와, 사이클론(140)의 측면 하부에 연결되며 유해가스와 화학 반응하여 오염물질을 포집하기 위한 분말촉매를 유해가스와 함께 사이클론(140) 내부로 공급하는 공급부(300)와, 사이클론(140)의 하부에 형성되어 사이클론(140) 내부를 향해 플라즈마 화염을 발생시켜 유해가스 내에 존재하는 오염물질이 분말촉매에 의해 화학반응이 촉진되도록 하는 연소부(200)와, 포집부(100)의 외부에 형성되며 사이클론(140) 및 배기가스를 냉각시키는 열교환부(400)와, 사이클론(140)의 하부에 형성되며 사이클론(140)에서 파우더화 된 오염물질을 수거하여 외부로 배출하는 회수부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 포집부(100) 내부에 세정액을 투입하여 포집부(100) 내부에 잔존 및 고착된 오염물질을 세정하는 세정부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 포집부(100), 공급부(300), 연소부(200), 열교환부(400), 회수부(500), 세정부(600)의 동작을 제어하기 위한 제어부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
포집부(100)는 유해가스에 잔존하는 오염물질을 분말촉매에 의한 화학반응에 의해 파우더 형태로 포집시켜 오염물질이 제거된 배기가스를 상부로 배출하고, 파우더화 된 오염물질은 하부로 분리 배출시키기 위한 것이다.
공급부(300)는 반도체 또는 전자제품 공정에서 배출되는 유해가스를 포집부(100)로 공급하기 위한 것으로, 유해가스와 함께 분말촉매를 포집부(100)로 고속분사하여 포집부(100)에서 분말촉매에 의한 화학반응이 일으키도록 유도하게 된다.
연소부(200)는 플라즈마 화염을 포집부(100)의 사이클론(140) 내부에 분사함으로써 분말촉매에 의한 화학반응이 촉진되도록 유도하기 위해 사용된다.
열교환부(400)는 공급부(300)에 의해 공급되는 고온의 유해가스를 화학반응이 일어나기 용이한 온도로 냉각시키고, 오염물질이 제거된 배기가스를 배출할 때 배기가스를 냉각시켜 저온 상태로 외부로 배출되도록 하기 위해 사용된다.
회수부(500)는 포집부(100)에 의해 유해가스로부터 포집되어 파우더화된 오염물질이 하부로 낙하되면 이를 포집부(100) 외부로 배출시키기 위해 사용되는 것으로, 내부 온도 및 압력 변화에 의한 외기 유입이나 유해가스가 유출되지 않도록 방지하는 용도로 사용된다.
세정부(600)는 분말촉매에 의해 유해가스에 잔존하는 오염물질이 파우더화 되면서 포집부(100) 내면에 고착되거나 잔류하는 오염물질을 세척하여 제거하기 위한 것으로 계면활성제가 포함된 세정액을 이용하여 포집부(100) 내부의 오염물질을 제거하기 위해 사용된다.
제어부(700)는 각종 장치의 동작을 제어하기 위해 사용되는 것으로 포집부(100), 공급부(300), 연소부(200), 열교환부(400), 회수부(500), 세정부(600)에 관한 동작 및 환경정보를 수집하고 이에 따라 작동 상태를 판단하기 위해 사용된다.
이하, 각 장치에 대한 세부적인 구성과 동작에 대해 설명하기로 한다.
공급부(300)는 가스관(310)을 통해 공급되는 유해가스를 공급관(340)을 통해 사이클론(140) 내부로 고속 분사시키는 블로워(320)와, 블로워(320)와 연결되어 유해가스의 농도에 따라 불활성기체를 투입하여 포집부(100) 내부의 산소 농도를 최저발화한계 또는 최저폭발한계 미만으로 유지시키는 불활성기체공급기(321)와, 공급관(340)에 형성되며 블로워(320)에 의해 고속 분사되는 유해가스에 분말촉매를 공급하여 화학반응이 일어나도록 하는 촉매탱크(330)와, 사이클론(140)과 공급관(340) 사이에 형성되며 유해가스가 사이클론(140) 내부로 유입 또는 차단되도록 개폐되는 개폐기(341)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
블로워(320)는 유해가스를 포집부(100) 내부로 고속으로 분사하여 공급하기 위해 사용되는 것으로, 일측에는 섭씨 200~300도의 유해가스가 공급되는 가스관(310)이 형성되어 있고, 타측에는 사이클론(140)과 연결된 공급관(340)이 형성되어 있어 유해가스를 사이클론(140) 내부로 고속으로 공급할 수 있게 된다.
이때 공급관(340)은 벤츄리 형태로 이루어져 있어 유해가스가 통과될 때 벤츄리의 좁은 구간을 통해 속도가 향상되도록 하는 것이 바람직하며, 이때 유해가스는 7~15m/sec의 속도로 사이클론(140) 내부에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 블로워(320)는 포집부(100) 내부의 산소 농도가 증가되어 폭발되는 것을 방지하기 위해 불활성기체공급기(321)가 연결되어 있으며, 산소 농도에 따라 질소 또는 아르곤 가스를 주기적으로 공급하여 포집부(100) 내부 산소 온도를 화재가 발생하지 않는 최저발화한계 또는 폭발이 발생하지 않는 최저폭발한계 미만으로 유지시킬 수 있게 된다.
불활성기체공급기(321)에 의해 유해가스는 산소농도가 낮아진 상태로 포집부(100)에 형성된 사이클론(140) 내부로 공급되게 되며, 필요에 따라 포집부(100) 내부의 산소농도를 측정하여 농도에 따라 불활성기체공급기(321)로부터 공급되는 양이 조절되도록 제어부(700)에 의해 제어될 수도 있다.
촉매탱크(330)는 분말 상태로 이루어진 촉매가 저장되어 있으며, 유해가스가 공급관(340)을 통과될 때 공급관(340) 내부에 분말촉매를 배출시킴으로써 유해가스와 함께 사이클론(140) 내부로 공급하기 위해 사용된다.
이때 촉매탱크(330)에 저장된 촉매는 이온교환섬유, MnO3, AlPO4, MMO(혼합금속 화합물), 석회 : 이온교환제 : 산화제가 각각 7 : 1 : 2로 배합된 혼합 촉매 중 어느 하나가 분말형태로 저장되어 있다.
또한 분말촉매의 크기는 10~30 나노미터, 상대습도는 20%미만으로 관리되는 것이 바람직하다.
촉매탱크(330)에서 배출되는 양은 사이클론(140) 내부로 공급되는 유해가스의 양에 따라 달라질 수 있으며 펄스 분사를 통해 유해가스의 양에 따라 분말촉매의 분사량을 제어하는 것이 바람직하다.
개폐기(341)는 공급관(340)과 사이클론(140)이 연결되는 부위에 형성되어 있으며 개폐기(341)를 통해 유해가스가 사이클론(140) 내부로 공급되도록 공급관(340)을 개방하거나, 사이클론(140) 내부를 세정하기 위해 세정액이 채워졌을 때 공급관(340)을 통해 세정액이 공급부(300)로 유입되지 않도록 방지할 수 있게 된다.
포집부(100)는 공급부(300)를 통해 고속으로 분사되는 유해가스가 내부에서 와류를 발생시켜 분말촉매와 화학반응이 일어나도록 촉진하는 사이클론(140)과, 사이클론(140) 상부에 형성되며 화학반응에 의해 오염물질이 제거된 배기가스를 배출시키고 열교환부(400)에 의해 배기가스의 온도를 낮추도록 유도하는 이송관(130)과, 이송관(130)의 상부에 형성되며 이송관(130)을 통해 배출되는 배기가스에 잔류하는 오염물질을 제거하도록 다수 개의 고형촉매가 배치되어 있는 포집챔버(120)와, 포집챔버(120) 상부에 형성되며 오염물질이 제거된 배기가스를 배출하고 오리피스(111)를 통해 배출되는 배기가스의 유속과 압력을 검출하는 배기관(110)과, 사이클론(140)의 하부에 형성되며 포집되어 낙하되는 오염물질을 외부로 배출할 수 있도록 형성되는 배출관(150)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
사이클론(140)은 공급부(300)로부터 공급되는 유해가스가 사이클론(140)의 경사진 내면을 따라 이동될 때 저항을 발생시켜 와류현상이 발생되도록 지그재그 형태로 형성되는 다수 개의 와류유도단(141)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
사이클론(140)은 상부는 원통형으로 형성되고 하부는 테이퍼 형태로 지름이 점진적으로 작아지는 형태로 이루어져 있으며, 내부가 비어져 있어 공급부(300)로부터 공급되는 유해가스 및 분말촉매가 내부에 유입될 수 있도록 형성되어 있다.
이때 공급부(300)에서 고속분사되는 유해가스 및 분말촉매는 사이클론(140)의 테이퍼진 하부에 공급되게 되며, 공급부(300)에 의해 고속 분사되기 때문에 경사진 면을 따라 사이클론(140)의 내부면을 따라 상부 방면으로 이동될 수 있게 된다.
이러한 이동과정에서 유해가스와 함께 이동되는 분말촉매는 사이클론(140) 내부에서 확산되면서 화학반응이 일어나 유해가스에 잔류하는 오염물질을 포집하여 파우더화 시킬 수 있게 된다.
또한 분말촉매의 확산력을 향상시키기 위해 사이클론(140)의 테이퍼진 내면에는 지그재그 형태로 와류유도단(141)이 외면으로 돌출되어 있으며, 공급관(340)을 통해 고속으로 분사되는 유해가스 및 분말촉매는 와류유도단(141)에 의해 저항을 받아 뒤섞이면서 와류를 형성하게 된다.
즉, 와류유도단(141)을 통해 사이클론(140) 내부에 분사되는 유해가스는 회오리를 발생시켜 분말촉매가 보다 빠르게 확산되도록 유도할 수 있게 되며, 분말촉매가 유해가스와 접촉되는 면적이 증가되면서 유해가스의 오염물질 보다 빠르게 포집할 수 있게 된다.
유해가스 내에 잔존하는 오염물질이 분말촉매에 의해 포집되어 파우더화 되면 중력에 의해 낙하하게 되면서 사이클론(140) 하부에 형성된 배출관(150)으로 이동되어 회수부(500)에 의해 외부로 배출될 수 있게 된다.
이때 배출관(150)의 최하단에는 배출밸브(151)가 형성되어 있어 회수부(500)에 의해 하부로 파우더화된 오염물질이 낙하되면 이를 외부로 배출시키거나, 세정액이 투입되면 세정액이 외부로 배출되지 않도록 배출관(150)을 개폐시킬 수 있게 된다.
즉, 배출밸브(151)는 회수부(500)의 하부에 형성되어 있으며 회수부(500)를 통해 오염물질이 낙하될 때는 배출관(150)을 차단시키고, 회수부(500)에서 오염물질이 낙하되지 않을 때 배출관(150)을 개폐시켜 외기가 유입되거나 압력차이로 인해 사이클론(140) 내부의 유해가스가 배출관(150)을 통해 외부로 누출되지 않게 방지할 수 있게 된다.
특히 세정부(600)에 의해 세정액이 포집부(100) 내부로 유입되었을 경우에는 세정액이 배출되지 않도록 배출관(150)을 차단할 수 있게 된다.
유해가스의 오염물질이 포집되면 배기가스가 되어 사이클론(140)의 상부에 형성된 이송관(130)을 따라 사이클론(140) 외부로 배출될 수 있게 되며, 이송관(130)의 외부에는 히트싱크가 형성되어 있어 열교환부(400)에 의해 공급되는 냉각수에 의해 냉각되어 이송관(130)을 통과하는 배기가스가 냉각되어 배기가스의 온도를 낮출 수 있게 된다.
포집챔버(120)는 이송관(130)의 상부에 형성되며 내부에는 다수 개의 고형촉매가 형성되어 있어 냉각된 배기가스에 잔류하는 오염물질을 2차로 포집하기 위해 사용된다.
포집챔버(120) 내부에 형성된 고형촉매는 원형, 사각형, 핀형, 벌집형, 슬롯형 중 어느 하나로 형성되어 있으며, 다수 개가 교차되도록 형성되어 있어 배기가스가 통과되면서 고형촉매에 접촉되어 잔류하는 오염물질이 고형촉매에 의한 화학반응에 의해 포집되도록 형성된다.
포집챔버(120)에 의해 2차로 오염물질이 포집된 배기가스는 포집챔버(120) 상부에 형성된 배기관(110)을 통해 배출될 수 있게 되며, 배기관(110)에는 배출되는 배기가스의 유속 및 압력을 검출할 수 있도록 오리피스(111)가 형성되어 있다.
제어부(700)는 오리피스(111)에서 검출된 정보를 통해 공급부(300)의 블로워(320)의 작동상태를 제어하여 배기속도를 제어할 수 있게 된다.
또한 포집부(100)는 배기관(110)과 사이클론(140)의 측면에 연결되어 배기가스에 잔존하는 오염물질의 농도가 설정된 농도 이상인 경우 배출되는 배기가스를 사이클론(140) 내부로 재공급하는 리턴관(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
포집부(100)의 배기관(110)에는 사이클론(140)으로 배기가스를 재공급하기 위한 리턴관(160)이 형성되어 있으며, 리턴관(160)을 통해 외부로 배출되는 배기가스에 잔류하는 오염물질의 농도가 설정된 농도를 초과하는 경우 리턴관(160)을 통해 사이클론(140) 내부로 재투입하여 오염물질이 설정된 농도 이하로 감소되어 배출되도록 제어하게 된다.
이를 위해 배기관(110)에는 배출되는 배기가스의 오염물질을 측정하기 위한 감지센서(720)가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 리턴관(160)에는 배기관(110)과 사이클론(140)에 연결되는 배관 주변에는 밸브가 형성되어 있어 배기가스가 임의로 사이클론(140) 내부로 유입되거나 오염물질이 포집되지 않은 유해가스가 배기관(110)으로 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 유해가스와 접촉되는 포집부(100) 및 공급부(300)의 내측면은 탄소물질이 다량 포함된 유사탄소(DLC) 또는 불소 코팅으로 표면장력 작용이 강하게 일어나게 하여 파우더화 된 오염물질이 집착되지 않도록 방지하는 것이 바람직하다.
연소부(200)는 아크 방전을 이용하여 플라즈마 화염을 발생시키고 자계를 인가해서 전극상의 아크 점을 회전 이동시켜 전극의 손실을 방지하도록 형성되는 플라즈마유닛(210)과, 사이클론(140) 내부에 형성되며 작동 초기 사이클론(140) 내부 온도를 설정된 온도로 예열시키는 히팅유닛(220)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
연소부(200)는 배출관(150)의 중단에 형성되어 사이클론(140)의 하부에 플라즈마 화염을 분사하여 공급관(340)을 통해 투입되는 유해가스가 하부로 유입되지 않고 상부 방면으로 기류를 타고 이동되도록 유도할 수 있게 된다.
또한 플라즈마 화염은 공급관(340)으로부터 사이클론(140) 내부로 분사되는 유해가스와 접촉되게 되는데, 여기서 플라즈마 화염 및 온도에 의해 화학반응이 촉진될 수 있게 된다.
플라즈마유닛(210)은 아크 방전을 이용하여 플라즈마를 발생시키게 되며, 자계를 인가해서 전극상의 아크 점을 회전 이동시켜 전극의 손실을 방지하거나 플라즈마 화염이 직접 회전되도록 하는 회전형 아크 플라즈마를 사용할 수 있게 된다.
히팅유닛(220)은 플라즈마유닛(210)이 가동된 상태에서 함께 동작되며 플라즈마유닛(210)에서 분사되는 플라즈마 화염의 온도 또는 사이클론(140) 내부 온도가 설정온도에 도달되면 전원이 차단되어 정지되게 하여, 설비 정지 후 가동될 때 발생하는 준비시간을 감소시키는데 사용되게 된다.
또한 공급관(340)을 통해 공급되는 유해가스는 섭씨 200~300도로 고온 상태로 공급되게 되는데, 화학반응이 잘 일어나도록 사이클론(140) 내부를 섭씨 150~200도로 유지되어야 한다.
이를 위해 사이클론(140)의 외부에는 열교환부(400)에 의해 냉각되게 되는데, 과도하게 냉각되는 것을 방지하기 위해 히팅유닛(220)과 플라즈마유닛(210)을 이용하여 온도를 일정하게 유지시킬 수도 있게 된다.
열교환부(400)는 내부가 비어있어 포집부(100)를 수용할 수 있도록 형성되는 하우징(410)과, 하우징(410)의 일측 상부와 하부에 각각 연결되어 포집부(100) 및 배기가스를 냉각시키기 위한 냉각수를 펌프를 통해 순환시켜 공급하는 워터탱크(420)와, 하우징(410)의 타측 상부와 하부에 각각 연결되어 하우징(410) 내부에 수용된 냉각수의 온도 변화에 따른 부피 및 압력을 일정하게 유지시키는 팽창탱크(430)와, 하우징(410)의 내부 상단에 형성되며 사이클론(140)의 상부면을 밀폐시키고 사이클론(140)의 외부로 냉각수가 배출될 수 있도록 배수홀(412)이 형성된 격판(411)과, 하우징(410)의 내부 하단에 형성되며 상부에서 낙하되는 냉각수가 유출되지 않도록 방지하는 받침판(413)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
하우징(410)은 내부가 비어있어 중앙에 포집부(100)를 수용할 수 있도록 형성되어 있으며, 내부에는 포집부(100)를 냉각시키기 위한 냉각수가 수용될 수 있도록 공간이 마련되어 있다.
이때 하우징(410)은 상단과 하단으로 나누어져 있으며, 사이클론(140)의 상부면에 격판(411)이 형성되어 사이클론(140)을 지지함과 동시에 사이클론(140)의 상부에 형성된 이송관(130)과 포집챔버(120)에 냉각수가 접촉될 수 있도록 공간을 마련하게 된다.
격판(411)의 가장자리에는 다수 개의 배수홀(412)이 형성되어 있어 하우징(410) 상단에 공급된 냉각수가 하단으로 이동될 수 있도록 형성되어 있으며, 배수홀(412)을 통해 배출되는 냉각수는 하우징(410)의 하단에 형성된 받침판(413)으로 낙하되어 저장될 수 있게 된다.
이때 받침판(413)은 배출관(150)을 지지함과 동시에 배출관(150) 내부에 형성되어 있는 연소부(200)와 회수부(500)를 고정시킬 수도 있게 된다.
워터탱크(420)는 하우징(410)의 일측에 형성되어 있으며 진공펌프를 이용하여 ??0.5 Torr 이상으로 진공을 계속 유지할 수 있도록 형성되고, 하우징(410)의 측면 상단과 하단에 각각 순환배관(421)이 연결되어 있어 워터탱크(420) 내부에 저장된 냉각수를 하우징(410)의 상단으로 공급하고 하우징(410)의 하단으로 낙하된 냉각수를 회수할 수 있도록 형성되어 있다.
워터탱크(420)의 진공펌프를 통해 공급되는 냉각수는 하우징(410)의 상단에 투입되어 격판(411)에 의해 하우징(410)의 상단에 1차 수용되게 되며, 수용된 상태에서 이송관(130)의 외면에 형성된 히트싱크과 접촉되어 이송관(130)으로부터 배출되는 열을 흡수하여 이송관(130)을 냉각시킬 수 있게 된다.
이후 격판(411)에 형성된 배수홀(412)을 통해 하우징(410)의 하단으로 낙하하게 되며, 낙하될 때 사이클론(140) 외면과 접촉되어 사이클론(140)을 냉각시킴과 동시에 사이클론(140) 주변의 공기를 냉각시킬 수 있게 된다.
즉, 격판(411)에 형성된 배수홀(412)을 통해 배출되는 냉각수는 폭포수처럼 낙하되어 비산되게 되면서 대류 열전달에 의해 보다 빠른속도로 주변열기를 흡수하여 냉각시킬 수 있게 된다.
또한 배수홀(412)을 통해 배출되는 냉각수는 하우징(410)의 하단에 고인상태로 유지될 수 있게 되며, 냉각수가 설정된 온도 이상으로 높아지는 경우 워터탱크(420)의 진공펌프가 동작되어 냉각수를 회수하고 저온 상태의 냉각수를 하우징(410) 내부로 공급할 수 있게 된다.
또한 워터탱크(420)에는 가열된 상태의 냉각수의 열을 공기 중으로 발열 시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 하우징(410)의 상단과 하단에 각각 연결되는 순환배관(421)에는 밸브가 형성되어 있어 내부에 흐르는 냉각수를 선택적으로 순환시킬 수 있도록 제어되는 것이 바람직하며, 밸브를 통해 냉각수가 역류되지 않도록 방지하는 것이 바람직하다.
팽창탱크(430)는 하우징(410)의 타측에 형성되어 있으며 하우징(410)의 측면 상단과 하단에 각각 조절배관(431)이 연결되어 있어 하우징(410) 내부에 수용된 냉각수가 열전달에 의해 가열되어 부피가 증가되고 하우징(410) 내부 압력이 증가되는 경우 가열된 냉각수 또는 수증기를 팽창탱크(430) 내부로 흡수하여 하우징(410) 내부의 부피 및 압력을 일정하게 유지시키게 된다.
즉, 하우징(410) 내부에 냉각수가 가열되면서 발생되는 증기에 의해 하우징(410) 내부 압력이 증가하게 되면 하우징(410)의 하단에 형성된 조절배관(431)으로부터 수증기를 흡수하여 팽창탱크(430) 내부로 인입시킨 후 냉각시켜 액체 상태로 저장하고, 하우징(410) 내부 압력이 감소되게 되면 저장된 냉각수를 하우징(410)의 상단으로 재공급하게 된다.
이를 위해 하우징(410)의 하단에 형성된 조절배관(431)은 냉각수가 인입되지 않도록 받침판(413)으로부터 상부 방면으로 이격되어 증기만 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 하우징(410)의 상단과 하단에 형성된 조절배관(431)에도 밸브가 형성되어 있어 하우징(410)의 압력에 따라 팽창탱크(430)가 동작될 때 밸브가 개방되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 하우징(410)의 상단에는 압력조절밸브(414)가 형성되어 있어 냉각수 가열에 의한 증기 생성이 과도하게 발생되는 경우 압력조절밸브(414)에 의해 증기를 외부로 배출시켜 내부 압력 증가를 방지할 수 있다.
세정부(600)는 포집부(100)의 외부에 형성되며 계면활성제가 포함된 세정액이 저장된 세정함(610)과, 사이클론(140)의 상부에 형성된 배기관(110) 측면과, 사이클론(140) 하부에 형성된 배출관(150)의 측면에 각각 파이프로 연결되고 세정함(610)에 저장된 세정액을 사이클론(140) 내부로 공급하거나 배출하는 세정펌프(620)와, 사이클론(140) 내부에 형성되며 세정액이 채워지면 초음파를 발생시켜 캐비테이션에 의해 세정력을 향상시키는 다수 개의 초음파모듈(630)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
세정함(610)은 계면활성제가 포함된 세정액이 다량 저장되어 있으며, 내부에는 믹싱유닛이 형성되어 있어 세정액을 공급할 때 물에 계면활성제가 잘 퍼질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
세정함(610)에서 배출되는 세정액은 세정펌프(620)에 의해 포집부(100)의 배기관(110) 측면에 형성된 세정관(640)으로 투입되어 포집챔버(120), 이송관(130), 사이클론(140), 배출관(150)에 세정액이 채워질 수 있게 되며, 세정액에 포함된 계면활성제에 의한 화학작용에 의해 파우더화 된 오염물질이 표면으로부터 쉽게 탈락될 수 있게 된다.
또한 배출관(150)에 세정액이 채워질 때 세정액이 배출관(150)을 따라 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 배출관(150)에 형성된 배출밸브(151)가 동작되어 배출관(150) 내부에 유입되는 세정액이 외부로 누출되지 않도록 배출관(150)을 폐쇄시키게 된다.
이때 배출관(150)의 측면에는 세정액이 배출될 수 있도록 하는 오수관(650)이 형성되어 있으며, 세정액에 혼입된 오염물질이 오수관(650)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
배출밸브(151)가 배출관(150)을 폐쇄시킨 상태에서 세정액이 포집챔버(120), 이송관(130), 사이클론(140), 배출관(150) 내부에 채워지게 되면, 사이클론(140) 내부에 위치된 초음파모듈(630)에 전원이 인가되어 초음파를 발생시켜 캐비테이션 현상을 유도하게 된다.
캐비테이션 현상에 의해 증기성 기포가 발생하게 되며 표면에 기포가 충돌되면 큰 에너지가 발생되면서 직접 되거나 고착화된 오염물질을 표면으로부터 쉽게 제거할 수 있게 된다.
초음파모듈(630)은 사이클론(140)에 다수 개가 서로 대향되지 않도록 배치시켜 초음파의 공명 현상에 의해 사이클론(140) 내부가 손상이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
세정이 완료되면 세정펌프(620)가 동작되어 배출관(150)의 측면에 위치된 오수관(650)으로 세정액 및 오염물질을 외부로 배출시키게 되고, 내부에 계면활성제가 남아있지 않도록 물을 세정관(640)으로 공급 및 오수관(650)으로 배출함으로써 반복 순환하여 세척하게 된다.
또한 제어부(700)는 포집부(100), 공급부(300), 연소부(200), 열교환부(400), 세정부(600) 내부의 압력, 온도, 습도, 산소농도, 오염물질 농도 대한 데이터를 측정하도록 형성되는 감지센서(720)와, 감지센서(720)로부터 측정된 데이터를 외부로 전송하거나 외부로부터 제어신호를 수신할 수 있도록 형성되는 통신모듈(710)과, 통신모듈(710)로부터 전송된 데이터를 분석하여 유지보수 및 점검 알람을 작업자의 단말기(810)로 전송하는 서버(800)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제어부(700)는 포집부(100), 공급부(300), 연소부(200), 열교환부(400), 세정부(600)의 동작을 제어하기 위해 형성되는 것으로, 각각의 장치에 대한 동작 상태나 압력, 온도, 습도, 농도, 속도의 변화를 측정하고 이를 수치화할 수 있게 된다.
통신모듈(710)은 감지센서(720)를 통해 측정된 데이터를 외부에 형성된 서버(800)로 전송할 수 있게 되며, 서버(800)는 측정된 데이터를 저장하고 유지보수나 점검이 필요한지 데이터를 이용하여 비교판단하게 된다.
이때 서버(800)는 작업자가 휴대하고 있는 단말기(810)로 유지보수나 점검 알람을 송출할 수 있게 되며, 서버(800)에서 비교 판단된 정보를 토대로 세정부(600)를 동작시켜 자동으로 포집부(100) 내부에 쌓인 오염물질을 주기적으로 제거할 수 있도록 제어할 수도 있게 된다.
이를 위해 서버(800)는 통신모듈(710)에 제어신호를 송출하여 제어부(700)를 통해 포집부(100), 공급부(300), 연소부(200), 열교환부(400), 세정부(600)의 동작을 제어할 수 있게 된다.
또한 자동세정, 유지보수, 점검이 필요한 경우 사용자 단말기(810)로 알람을 송출하고, 이에 대한 결과를 각 작업자에게 정보를 공유하여 설비가 일정한 성능을 유지할 수 있도록 유도할 수 있게 된다.
또한 제어부(700)는 감지센서(720)를 통해 포집부(100) 내부의 유해가스 농도나 산소 농도를 측정할 수 있도록 형성되어 있는데, 유해가스 농도가 평소보다 옅어지는 경우 포집부(100)에 균열이 발생하여 유해가스가 누출되는 것으로 판단할 수 있게 된다.
또한 균열에 의해 외부 대기가 유입되는 경우 산소가 다량 포함되어 있기 때문에 포집부(100)에서 산소에 의한 폭발이 발생할 수 있기 때문에 최저발화한계 또는 최저 폭발 한계 미만으로 산소농도를 유지할 수 있도록 공급부(300)에서 분사되는 불활성기체 양을 제어할 수 있게 된다.
즉, 불활성기체인 질소나 아르곤을 산소 농도에 따라 분사량을 증가시켜 포집부(100) 내부에서 폭발이나 화염이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 제어부(700)는 배기가스에 함유된 오염물질의 농도를 감지센서(720)로 측정하여 수치화하고, 이를 통해 배기가스의 오염물지이 설정된 수치보다 초과되는 경우 배기가스가 배출되지 않도록 차단하고 리턴관(160)을 이용하여 사이클론(140) 내부로 재공급하여 배기가스에 잔존하는 오염물질의 농도를 감소시키게 된다.
이 경우 공급부(300)의 블로워(320)의 팬속도 및 사이클론(140) 내부 압력을 조절함으로써 오리피스(111)를 통해 배출되는 배기가스의 배기속도를 제어하는 것이 바람직하며, 감지센서(720)를 통해 각 장치의 동작상태를 제어부(700)로 신호를 받을 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 사이클론(140)과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 회수부(500) 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론(140)과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템의 회수부(500)는 구동모터(515)에 의해 회전되도록 형성되며 사이클론(140)에서 화학 반응에 의해 포집 및 파우더화 된 오염물질이 낙하되면 이를 이동시키고 회수홀(511)을 이용하여 사이클론(140)의 하부로 배출시키는 회전판(510)과, 회전판(510)의 상부 표면에 밀착되어 회전판(510)의 상부면에 쌓인 오염물질을 수거하는 스크래퍼(512)와, 회전판(510)의 하부에 형성되며 회전판(510)에 형성된 회수홀(511)에 대응되는 관통홀(514)이 형성되어 있어 회수홀(511)과 관통홀(514)이 서로 일치되면 하부로 오염물질을 낙하시키는 지지판(513)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
회수부(500)는 도 2의 포집부(100)에 형성된 배출관(150) 내부에 형성되어 있으며, 중앙에는 연소부(200)가 위치되어 플라즈마 화염을 사이클론(140) 내부로 분사할 수 있게 되며 파우더화 된 오염물질을 순차적으로 배출관(150) 하부로 배출시킬 수 있도록 형성되어 있다.
회전판(510)의 중앙에는 플라즈마유닛(210)이 수용될 수 있도록 개구되어 있고 플라즈마유닛(210)을 기준으로 회전될 수 있도록 형성되어 있으며, 가장자리에는 기어 날이 형성되어 있어 사이클론(140) 외부에 형성된 구동모터(515)와 기어로 연결되어 구동모터(515)의 회전속도에 따라 회전될 수 있도록 형성되어 있다.
회전판(510)의 상부는 사이클론(140)에서 포집되고 파우더화 된 오염물질이 낙하하게 되는데, 회전판(510)의 일측에는 고정된 상태로 회전판(510)의 상부면에 밀착되어 오염물질을 수거하는 스크래퍼(512)가 형성되어 있다.
이때 회전판(510)의 일부는 사각형, 원형, 타원형, 슬롯형태로 이루어진 회수홀(511)이 형성되어 있으며, 회전판(510)의 하부에는 고정된 상태로 회전판(510) 및 플라즈마유닛(210)을 지지하는 지지판(513)이 형성되고, 지지판(513)에는 회수홀(511)에 대응되는 형태의 관통홀(514)이 형성되어 있어 관통홀(514)과 회수홀(511)이 서로 일치되면 배출관(150)의 최하단으로 오염물질이 배출될 수 있게 된다.
즉, 관통홀(514)은 스크래퍼(512)가 오염물질을 수거하는 위치에 형성되는 것이 바람직하며, 회전판(510)이 회전되면서 회수홀(511)이 관통홀(514)의 위치와 일치되면 스크래퍼(512)에 쌓여있던 오염물질이 지지판(513) 하부로 배출될 수 있게 된다.
이러한 과정에 의해 회수홀(511)과 관통홀(514)이 일치되는 시점에만 배출관(150)의 하부가 개방되기 때문에 유해가스가 배출관(150)을 통해 외부로 새어나가는 것을 방지할 수 있게 되며, 반대로 외부에서 공급되는 공기에 의해 사이클론(140) 내부의 산소농도가 증가되는 것을 방지할 수도 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템에 의하면, 포집 및 파우더화 된 오염물질이 설비 내부에 집착되거나 쌓이지 않도록 방지하고, 배출 가스가 이동되는 경로에 파우더가 고착되지 않도록 자동으로 세정이 가능하며, 설비 자체에서 측정된 값과 파우더의 직접 상태데이터를 비교 검토하여 유지보수 시기를 결정하고 처리과정을 통신망을 통해 알림 및 공유할 수 있고, 설비 내부의 가스 농도를 측정함으로써 외부로 가스가 새어나가거나 외부 공기가 설비 내부로 유입되며 발생하는 폭발사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 포집부 110 : 배기관
111 : 오리피스 120 : 포집챔버
130 : 이송관 140 : 사이클론
141 : 와류유도단 150 : 배출관
151 : 배출밸브 160 : 리턴관
200 : 연소부 210 : 플라즈마유닛
220 : 히팅유닛 300 : 공급부
310 : 가스관 320 : 블로워
321 : 불활성기체공급기 330 : 촉매탱크
340 : 공급관 341 : 개폐기
400 : 열교환부 410 : 하우징
411 : 격판 412 : 배수홀
413 : 받침판 414 : 압력조절밸브
420 : 워터탱크 421 : 순환배관
430 : 팽창탱크 431 : 조절배관
500 : 회수부 510 : 회전판
511 : 회수홀 512 : 스크래퍼
513 : 지지판 514 : 관통홀
515 : 구동모터 600 : 세정부
610 : 세정함 620 : 세정펌프
630 : 초음파모듈 640 : 세정관
650 : 오수관 700 : 제어부
710 : 통신모듈 720 : 감지센서
800 : 서버 810 : 단말기

Claims (11)

  1. 외부로부터 공급되는 유해가스의 오염물질을 포집한 후 배기가스와 포집된 오염물질을 배출하는 사이클론이 형성된 포집부와;
    상기 사이클론의 측면 하부에 연결되며 유해가스와 화학 반응하여 오염물질을 포집하기 위한 분말촉매를 유해가스와 함께 상기 사이클론 내부로 공급하는 공급부와;
    상기 사이클론의 하부에 형성되어 상기 사이클론 내부를 향해 플라즈마 화염을 발생시켜 상기 유해가스 내에 존재하는 오염물질이 상기 분말촉매에 의해 화학반응이 촉진되도록 하는 연소부와;
    상기 포집부의 외부에 형성되며 상기 사이클론 및 상기 배기가스를 냉각시키는 열교환부와;
    상기 사이클론의 하부에 형성되며 상기 사이클론에서 파우더화 된 오염물질을 수거하여 외부로 배출하는 회수부;를 포함하고,
    상기 포집부 내부에 세정액을 투입하여 상기 포집부 내부에 잔존 및 고착된 오염물질을 세정하는 세정부;를 더 포함하며,
    상기 세정부는
    상기 포집부의 외부에 형성되며 계면활성제가 포함된 세정액이 저장된 세정함과;
    상기 사이클론의 상부에 형성된 배기관 측면과, 상기 사이클론 하부에 형성된 배출관의 측면에 각각 파이프로 연결되고 상기 세정함에 저장된 상기 세정액을 상기 사이클론 내부로 공급하거나 배출하는 세정펌프와;
    상기 사이클론 내부에 형성되며 세정액이 채워지면 초음파를 발생시켜 캐비테이션에 의해 세정력을 향상시키는 다수 개의 초음파모듈;로 이루어지고,
    상기 초음파모듈은 상기 사이클론에 다수 개가 서로 대향되지 않도록 배치되어 초음파의 공명 현상에 의해 상기 사이클론 내부가 손상이 발생되지 않도록 방지하며,
    상기 포집부는 상기 사이클론에 상기 세정액이 공급되면 상기 세정액이 외부로 누출되지 않도록 폐쇄되고,
    상기 공급부는
    상기 유해가스의 농도에 따라 불활성기체를 투입하여 상기 포집부 내부의 산소 농도를 최저발화한계 또는 최저폭발한계 미만으로 유지시키는 불활성기체공급기;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 포집부, 상기 공급부, 상기 연소부, 상기 열교환부, 상기 회수부의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 포집부, 상기 공급부, 상기 연소부, 상기 열교환부 내부의 압력, 온도, 습도, 산소농도, 오염물질 농도에 대한 데이터를 측정하도록 형성되는 감지센서와;
    상기 감지센서로부터 측정된 데이터를 외부로 전송하거나 외부로부터 제어신호를 수신할 수 있도록 형성되는 통신모듈과;
    상기 통신모듈로부터 전송된 데이터를 분석하여 유지보수 및 점검 알람을 작업자의 단말기로 전송하는 서버;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는
    가스관을 통해 공급되는 상기 유해가스를 공급관을 통해 상기 사이클론 내부로 고속 분사시키는 블로워와;
    상기 공급관에 형성되며 상기 블로워에 의해 고속 분사되는 상기 유해가스에 상기 분말촉매를 공급하여 화학반응이 일어나도록 하는 촉매탱크와;
    상기 사이클론과 상기 공급관 사이에 형성되며 상기 유해가스가 사이클론 내부로 유입 또는 차단되도록 개폐되는 개폐기;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 포집부는
    상기 공급부를 통해 고속으로 분사되는 상기 유해가스가 내부에서 와류를 발생시켜 상기 분말촉매와 화학반응이 일어나도록 촉진하는 사이클론과;
    상기 사이클론 상부에 형성되며 화학반응에 의해 오염물질이 제거된 상기 배기가스를 배출시키고 상기 열교환부에 의해 상기 배기가스의 온도를 낮추도록 유도하는 이송관과;
    상기 이송관의 상부에 형성되며 상기 이송관을 통해 배출되는 상기 배기가스에 잔류하는 오염물질을 제거하도록 다수 개의 고형촉매가 배치되어 있는 포집챔버와;
    상기 포집챔버 상부에 형성되며 오염물질이 제거된 상기 배기가스를 배출하고 오리피스를 통해 배출되는 배기가스의 유속과 압력을 검출하는 배기관과;
    상기 사이클론의 하부에 형성되며 포집되어 낙하되는 오염물질을 외부로 배출할 수 있도록 형성되는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 포집부는
    상기 배기관과 상기 사이클론의 측면에 연결되어 상기 배기가스에 잔존하는 오염물질의 농도가 설정된 농도 이상인 경우 배출되는 상기 배기가스를 상기 사이클론 내부로 재공급하는 리턴관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 사이클론은
    상기 공급부로부터 공급되는 유해가스가 상기 사이클론의 경사진 내면을 따라 이동될 때 저항을 발생시켜 와류현상이 발생되도록 지그재그 형태로 형성되는 다수 개의 와류유도단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.

  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환부는
    내부가 비어있어 상기 포집부를 수용할 수 있도록 형성되는 하우징과;
    상기 하우징의 일측 상부와 하부에 각각 연결되어 상기 포집부 및 상기 배기가스를 냉각시키기 위한 냉각수를 펌프를 통해 순환시켜 공급하는 워터탱크와;
    상기 하우징의 타측 상부와 하부에 각각 연결되어 상기 하우징 내부에 수용된 냉각수의 온도 변화에 따른 부피 및 압력을 일정하게 유지시키는 팽창탱크와;
    상기 하우징의 내부 상단에 형성되며 상기 사이클론의 상부면을 밀폐시키고 상기 사이클론의 외부로 냉각수가 배출될 수 있도록 배수홀이 형성된 격판과;
    상기 하우징의 내부 하단에 형성되며 상부에서 낙하되는 냉각수가 유출되지 않도록 방지하는 받침판;으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 연소부는
    아크 방전을 이용하여 플라즈마 화염을 발생시키고 자계를 인가해서 전극상의 아크 점을 회전 이동시켜 전극의 손실을 방지하도록 형성되는 플라즈마유닛과;
    상기 사이클론 내부에 형성되며 작동 초기 상기 사이클론 내부 온도를 설정된 온도로 예열시키는 히팅유닛;으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 회수부는
    구동모터에 의해 회전되도록 형성되며 상기 사이클론에서 화학 반응에 의해 포집 및 파우더화 된 오염물질이 낙하되면 이를 이동시키고 회수홀을 이용하여 상기 사이클론의 하부로 배출시키는 회전판과;
    상기 회전판의 상부 표면에 밀착되어 상기 회전판의 상부면에 쌓인 오염물질을 수거하는 스크래퍼와;
    상기 회전판의 하부에 형성되며 상기 회전판에 형성된 회수홀에 대응되는 관통홀이 형성되어 있어 상기 회수홀과 상기 관통홀이 서로 일치되면 하부로 오염물질을 낙하시키는 지지판;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    사이클론과 촉매를 활용하여 전자부품 후 공정에서 배출된 유해가스의 오염물질을 포집하기 위한 포집 시스템.
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