KR102459930B1 - 팬을 이용한 수소 제거 장치 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

수소 제거 장치로서, 하우징; 상기 하우징 상부에 결합되어 수소를 함유하는 외부 기체를 하우징 하단으로 송풍하기 위한 송풍팬; 상기 하우징 내부에 수납되어 상기 송풍팬으로부터 송풍되는 기체의 수소와 반응하여 수소를 제거하는 수소제거촉매를 포함하는 촉매부; 상기 수소제거촉매부와 반응한 기체부를 상기 하우징 외부로 배출하기 위한 복수 개의 송풍 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치가 제공된다.

Description

팬을 이용한 수소 제거 장치 및 그 동작방법 {Apparatus for removing hydrogen using fan and operation method for the same}

본 발명은 팬을 이용한 수소 제거 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송풍팬을 이용하여 수소 제거 효율과 안전성을 향상시킨, 팬을 이용한 수소 제거 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

화석 에너지의 고갈 및 환경 오염 문제로 인하여 신재생 대체 에너지에 대한 요구가 크며, 그러한 대체 에너지의 하나로서 수소가 주목받고 있다.

하지만 수소가 갖는 위험성은 원자력 발전이나 수소 충전소 등에서 크게 문제가 된다.

이러한 수소가 취급되는 건물에서의 수소 농축에 따른 위험성을 낮추기 위하여 대한민국 등록특허 10-1646766호 등은 피동촉매형 수소재결합기 및 이의 자연발화 방지방법 등을 공개하고 있다.

하지만 이 경우 보통 아래에서 수소를 함유하는 기체가 촉매와 반응하고 상부로 나가게 되는 구조를 취하는데, 실제로 수소는 수소 저장 공간(예를 들어 컨테이너나 건물)에는 가벼운 기체인 수소가 공간 상부에 쌓이게 되며 이 경우 촉매와 접촉하지 못한 수소는 계속 농축되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수소의 특성을 고려하여 수소 저장 공간에서의 수소 농축의 문제 등을 효과적으로 해결할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 수소 제거 장치로서, 하우징; 상기 하우징 상부에 결합되어 수소를 함유하는 외부 기체를 하우징 하단으로 송풍하기 위한 송풍팬; 상기 하우징 내부에 수납되어 상기 송풍팬으로부터 송풍되는 기체의 수소와 반응하여 수소를 제거하는 수소제거촉매를 포마하는 촉매부; 및 상기 수소제거촉매부와 반응한 기체부를 상기 하우징 외부로 배출하기 위한 복수 개의 송풍 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 송풍팬은 외부의 수소감지센서가 수소를 감지함에 따라 동작하며, 상기 수소제거촉매는 상기 수소와 발열반응하여 열을 발생시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 송풍팬의 속도는 상기 발열반응하여 자연대류하는 기체를 상기 촉매부 하단으로 강제 송풍시키는 수준 이상의 속도로, 상기 송풍팬의 속도는 가변되며, 상기 촉매부의 반응열에 따라 상기 송풍팬의 속도가 결정된다.

본 발명은 또한 상술한 수소 제거 장치의 동작방법으로, 상기 수소 제거 장치가 내부에 구비되는 수소 저장 공간에서 수소를 센싱하는 단계; 상기 수소가 센싱되는 경우, 상기 송풍팬을 동작하는 단계; 상기 송풍팬의 동작에 따라 상기 하우징 상단의 기체는 상기 하우징 내부로 유입되어 상기 촉매와 반응, 수소를 제거하는 단계; 및 상기 수소가 제거된 기체는 상기 하우징 하부의 윈도우를 통하여 배출하는 단계를 포함하며, 상기 수소를 센싱하는 단계에서 수소 센싱 지점은 상기 촉매부보다 아래에 위치하는 지점을 포함한다.

본 발명에 따른 수소 제거 장치는 수소가 농축되는 상부 공간으로부터 수소를 강제 흡입/송풍하여 강제로 내부 공간의 하부 촉매와 접촉시킨다. 이로써 수소 제거 효율이 향상되고, 더 나아가, 촉매 반응열에 의하여 상승되는 공기를 제거장치의 하단 윈도우를 통하여 배출하여 다시 공간의 상부로 이를 대류시키므로 수소의 상부공간 농축에 따른 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 제거 장치의 모식도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 제거 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 수소 제거 장치와 그 동작방법을 바람직한 실시예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어와 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석해야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 수소 제거 장치로서 수소가 농축될 수 있는 공간(예를 들어 창고, 컨테이너 등, 이하 수소 저장 공간) 상부의 기체(공기)를 아래 방향으로 송풍시키는 송풍팬과, 그 송풍팬의 하단에 구비되는 수소와 반응 수소를 제거하는 촉매를 포함하며, 상기 송풍팬에 의하여 상부 공간의 수소 함유 공기는 제거장치 내의 촉매와 송풍팬의 아래에서 강제 접촉하여 반응한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 제거 장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 제거 장치는, 하우징(100); 상기 하우징(100) 상부에 결합되어 수소를 함유하는 외부 기체를 하우징(100) 하단으로 송풍하기 위한 송풍팬(200)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 송풍팬(200) 위치는 적어도 하기 설명되는 촉매부(300)의 위쪽에 구비되는 한 이는 모두 "하우징의 상부"로 표현되며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.

또한 상기 하우징(100) 내부에 수납되어 상기 송풍팬(200)으로부터 송풍되는 기체의 수소와 반응하여 수소를 제거하는 수소제거촉매를 포함하는 촉매부(300)를포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 촉매부(300) 내의 촉매 구조는 허니컴 구조, 플레이트 구조, 물결무늬 구조, 모노리스 구조 모두 가능하며, 적어도 상부로부터 강제로 송풍되는 기체가 상기 촉매부(300)를 투과할 수 있는 기체유동채널이 있는 한 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명에 따른 수소제거장치는 또한 상기 촉매부(300)와 반응하고 상기 촉매부(300) 하단으로 이동된 기체를 상기 하우징 외부로 배출하기 위한 복수 개의 송풍 윈도우(400)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 송풍 윈도우(400)는 아래로 흐르는 기체 유동 방향으로 하부 방향으로 기울어져 4면으로 방사되는 형태이나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 제거 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 수소가 제거되어야 하는 공간(예를 들어 밀폐 또는 하우징 일정 부분 밀폐된 공간, (10) 내에 설치된 수소 제거 장치가 개시되며 하우징(100) 상부에 결합되어 수소를 함유하는 외부 기체를 하우징 하단으로 송풍하기 위한 송풍팬(200)은 동작하지 않는 상태이다.

도 3을 참조하면, 수소가 제거되어야 하는 공간의 내에 구비된 수소 감지 센서(20)에 의하여 수소 누출이 감지된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 수소 감지 센서(20)는 적어도 하나 이상 상기 공간 내에 구비되며, 수소 유입부(미도시) 근처와 수소가 농축되는 공간 상부에 상기 수소 감지 센서(20)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 수소 감지 센서가 수소를 센싱하는 경우, 상기 수소 감지 센서(20)와 유선 또는 무선 방식으로 통신하는 상기 송풍팬(200)이 동작하며, 이로써 공간 상부의 공기는 하우징 내,즉, 상기 송풍팬(200)보다 아래에 위치하는 촉매부(300)로 공기를 강제 송풍하게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 촉매부(300)로 강제 송풍된 공기는 상기 촉매부(300)의 촉매와 접촉, 반응하여 수소가 제거된다. 이때 발생하는 반응열에 의하여 상기 공기는 다시 상승하게 되는데, 상기 송풍팬(200) 회전에 의하여 상기 공기는 다시 촉매부(300)에 형성된 채널을 통하여 촉매부(300) 하단으로 유동하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 수소 제거 장치의 송풍팬(200)의 회전 속도는 상기 촉매부(300)에서 예상되는 최대 반응열에 의한 공기 상승 에너지 이상의 에너지이어야 한다.

도 1을 다시 참조하면, 촉매 제거 장치의 상기 촉매부(300) 하단으로 이동된 기체는 상기 하우징 외부로 배출하기 위한 복수 개의 송풍 윈도우(400)를 통하여 외부로 배출된다. 상기 수소제거장치 외부로 배출된 공기는 반응열에 의하여 상온 이상으로 온도가 상승한 상태이므로 다시 상승하여 외부로 배출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 제거 장치는 수소가 농축되는 상부 공간으로부터 수소를 강제 흡입/송풍하여 강제로 내부 공간의 하부 촉매와 접촉시킨다. 이로써 수소 제거 효율이 향상되고, 더 나아가, 촉매 반응열에 의하여 상승되는 공기를 제거장치의 하단 윈도우를 통하여 배출하여 다시 공간의 상부로 이를 대류시키므로 수소의 상부공간 농축에 따른 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 수소 제거 장치로서,
   하우징;
   상기 하우징 상부에 결합되어 수소를 함유하는 외부 기체를 하우징 하단으로 송풍하기 위한 송풍팬;
   상기 하우징 내부에 수납되어 상기 송풍팬으로부터 송풍되는 기체의 수소와 반응하여 수소를 제거하는 수소제거촉매를 포함하는 촉매부;
   상기 수소제거촉매부와 반응한 기체부를 상기 하우징 외부로 배출하기 위한 복수 개의 송풍 윈도우를 포함하며, 상기 송풍팬은 외부의 수소감지센서가 수소를 감지함에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수소제거촉매는 상기 수소와 발열반응하여 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 송풍팬의 속도는 상기 발열반응하여 자연대류하는 기체를 상기 촉매부 하단으로 강제 송풍시키는 수준 이상의 속도인 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 송풍팬의 속도는 가변되며, 상기 촉매부의 반응열에 따라 상기 송풍팬의 속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치.
6. 제 1, 3, 4, 5항 중 어느 한 항에 따른 수소 제거 장치의 동작방법으로,
   상기 수소 제거 장치가 내부에 구비되는 수소 저장 공간에서 수소를 센싱하는 단계;
   상기 수소가 센싱되는 경우, 상기 송풍팬을 동작하는 단계;
   상기 송풍팬의 동작에 따라 상기 하우징 상단의 기체는 상기 하우징 내부로 유입되어 상기 촉매와 반응, 수소를 제거하는 단계; 및
   상기 수소가 제거된 기체는 상기 하우징 하부의 윈도우를 통하여 배출하는 단계를 포함하며,
   상기 수소를 센싱하는 단계에서 수소 센싱 지점은 상기 촉매부보다 아래에 위치하는 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 제거 장치의 동작방법.

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