KR102574850B1 - 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치 - Google Patents

플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치를 개시한다.
본 발명은 메인관로의 내측으로 플라즈마 수소살균수를 분사하는 살수모듈; 이의 후방 측에 설치되는 금속 타공판과 소결필터를 결합하여 된 복수의 전처리 필터 및 이들 전처리 필터 사이에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제1플라즈마 공급기와 제1물분자 공급기로 된 전처리 모듈; 상기 전처리 모듈의 후방 측에 간격을 두고 복수 설치되는 중공의 파이프재로 된 반응관 및 각 반응관에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 구비한 후처리 모듈; 이의 후방 측에 배치되는 것으로 구리로 된 다공성 소결필터 및 이의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부로 이루어진 여과 모듈;로 구성된다.
이와 같은 구성의 본 발명은 용수를 분사하여 피처리 공기 중에 포함된 각종 이물질이나 부유 물질을 침적시키는 과정과, 이후 전처리 모듈에서 금속 타공판과 구리로 된 소결필터로 및 플라즈마와 단위 물분자를 이용하여 여과 처리하는 과정 그리고 이를 경유한 피처리 공기에 대해 플라즈마와 단위 물분자를 공급하여 유해성분과 반응하는 이온·라디칼 물질을 생성하여 처리하는 과정 끝으로 구리 소결필터를 통과시켜 구리이온에 의한 피처리 공기 중의 잔여 유해성분에 대한 효과적인 제거가 가능하다.

Description

플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치{Plasma Fusion Ionization Radical Reaction noxious gas processing unit}
본 발명은 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경과 인체에 유해한 성분을 다량 포함하는 유해가스 처리를 위해 플라즈마 수소살균수를 분무하고 이후 플라즈마와 초미세 물방울인 단분자 형태의 물분자를 이용하여 이온·라디칼 물질을 생성하고 아울러 구리로 된 다공성 소결필터를 통과시킴으로써 유해성분에 대한 효율적인 제거가 가능한 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 소각시설, 공장, 발전소, 보일러 등에서 연소 반응 후 발생되는 유해가스에는 불완전 연소로 인해 유해 미립자인 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM, Particulate Matter), 및 수트(Soot, 재), 다이옥신, 일산화탄소 등의 불완전연소 화합물 등의 환경과 인체에 악영향을 미치는 독성성분이 다량 함유되어 있으며, 이러한 환경오염의 원인이 되는 독성 유해물질을 제거하기 위하여 배기가스를 외부로 그대로 배출시키지 않고 배기가스 후처리 장치를 경유하여 독성 유해물질을 걸러내도록 하고 있다.
한편, 유해가스 후처리 기술로는 촉매를 사용하는 방식, LPG를 사용하여 태우는 연소방식, 가느다란 물줄기를 사용하여 물흡착을 유도하는 습식 스크러버 처리방식, 전기 집진기를 사용한 집진 방식 등이 널리 보급되어 있으나, 상기 촉매 방식의 경우 촉매의 내구수명 제한에 따른 교체비용 증가로 인한 유지비용이 비경제적이며, LPG를 사용한 재소각방식은 과다한 연료사용으로 인한 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 재연소 과정에서 여전히 불완전연소로 인한 유해물질의 발생 우려가 존재하며. 상기 습식 유해가스 스크러버 처리방식은 유해가스를 물줄기 속을 통과시키는 과정에서 물속에 흡착시키는 성질을 이용한 것으로서 비극성 유해가스의 경우 처리효율이 낮다는 단점이 있고, 전기집진기의 경우 처리효율이 제한적인 단점이 있다.
이외에도 아크 플라즈마 방식을 이용한 유해가스 처리장치가 대안적으로 사용되고 있으나, 이러한 플라즈마 방식의 유해가스 처리장치는 플라즈마 방전 공간의 크기가 제한되어 있으며, 아크 플라즈마를 형성하고 유지하기 위하여 발생되는 소모전극의 잦은 교체가 요구됨과 아울러 높은 전기에너지 사용량으로 인해 경제성이 낮은 폐단이 있었다.
종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1961947호를 통해 ‘고에너지 열플라즈마와 고온챔버를 이용한 배기가스 처리장치’가 제안된 바 있으며, 주요한 특징으로는 직류전원을 이용한 고에너지 열플라즈마를 발생하여, 유입된 배기가스를 분해(전자,양자,핵 분리)하여 무해한 가스 상태로 처리 및 2차로 고온챔버에서 장시간 고온을 유지한 후 배출이 가능하게 하는 등 배출 과정에서 재결합의 방지와 동시에 수용성 가스처리 및 온도냉각이 가능하게 하는 기술 구성이 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래 기술에 따른 고에너지 열플라즈마와 고온챔버를 이용한 배기가스 처리장치는 플라즈마 방전크기에 제한적이어서 배기가스의 처리 효율을 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 소모전극의 잦은 교체와 높은 전기에너지 사용으로 인한 경제적인 유지관리가 곤란한 문제점이 있다.
한편, 화학물질 처리를 위한 시설이나 바이러스 또는 세균 등의 병원균을 취급하는 연구소나 병의원의 경우 실내 공기 중에 위험물질이 잔존할수 있는 여지가 있음에 따라 오염공기 정화를 위한 공기청정기나 클린룸 또는 공조기 설비를 통해 정화를 하고 있는 실정이다. 즉, 종래의 실내 공기 정화 방법은 대부분 고효율의 필터재를 이용하는 여과방식이어서 오염공기의 제거효과가 낮을 뿐만 아니라 필터재에 의한 2차 오염의 문제점이 있으며, 이외에도 고가의 필터재를 주기적으로 교체해야 하므로 경제적인 유지관리가 곤란한 문제점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 마이크로 버블을 이용한 배기가스 처리 기술이 있으며, 이는 대한민국국 등록특허 제10-2080270호를 통해 '마이크로 버블을 이용한 탈질 설비 및 이를 구비하는 배기가스 처리 시스템'으로 제안된 바 있으며, 그 등록 청구항 2에는 '서로 연통되는 제1 공간과 제2 공간으로 분리되며 탈질 반응용 수용액이 저장되는 내부 공간을 제공하고, 질소산화물과 상기 탈질 반응용 수용액이 반응하여 생성되는 질소 가스를 배출하며, 상기 제2 공간에 설치되고 상기 제1 공간과 노즐 입구를 통해 연통되는 아토마이징부를 구비하는 탈질 반응기; 및 상기 제2 공간으로부터 가스를 배출시키는 배기 장치를 포함하며, 상기 탈질 반응용 수용액은 황화수소 수용액이며, 상기 배기 장치에 의해 상기 제2 공간으로부터 가스가 배출됨에 따라 상기 제2 공간에 음압이 형성되어서, 상기 제2 공간의 수위는 높아지고 상기 제1 공간의 수위는 상기 노즐 입구가 개방되도록 낮아짐으로써, 상기 제1 공간으로 유입된 질소산화물을 포함하는 가스는 상기 제2 공간에서 상기 아토마이징부에 의해 마이크로 버블을 형성하며 상기 탈질 반응용 수용액으로 분사되며, 상기 탈질 반응기에서 아래 반응식 1과 같은 일산화질소에 대한 탈질 반응이 일어나는 탈질 설비.
[반응식 1]
NO + H2S → 1/2N2 + H2O + S'가 개시되어 있다.
이외에도 대한민국 등록특허 제10-2008364호에는 '마이크로 버블을 이용한 고농도 배연탈황 설비'가 제안된 바 있다.
또 다른 종래기술에 따른 나노 버블 발생기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0042081호를 통해 ' 나노 버블 발생기 및 나노 버블 발생방법'이 제안된 바 있으며, 그 청구항 1에는 '하우징; 적어도 하나의 블레이드; 적어도 하나의 제1 자석; 및 적어도 하나의 제2 자석을 포함하는 나노 버블발생기로서, 상기 하우징은, 매크로 버블이 함유된 액체를 수용하기 위한 입구; 상기 입구의 하류에 작동 가능하게 배치된 제1 챔버; 상기 제1 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 출구를 형성하고 상기 적어도 하나의 블레이드는, 상기 제1 챔버 내에 위치되며, 사용시, 이러한 매크로 버블을 마이크로 버블로 변환하기 위하여 액체에 함유된 마이크로 버블을 절단하며; 상기 적어도 하나의 제1 자석은 상기 제2 챔버 내에 위치되며; 상기 적어도 하나의 제2 자석은 상기 제2 챔버와 관련되고, (ⅰ) 적어도 하나의 제1 자석 및 적어도 하나의 제2 자석은, 적어도 하나의 제1 자석의 극성이 적어도 하나의 제2 자석의 극성에 반대가 되도록 배치되며, (ⅱ) 적어도 하나의 제1 자석은 적어도 하나의 제2 자석에 대해 이동 가능한 나노 버블 발생기.'가 제안된 바 있다.
그러나 상기 종래 기술은 다양한 산업시설에서 배출되는 배기가스나 유해가스 중에 포함된 여러 독성 및 유해물질에 대하여 경제성이 우수하면서 연속적인 제거가 가능한 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
등록특허 제10-2059380호(2019.12.19.) 공개특허공보 제10-2019-0042081호(2019.04.23.) 등록특허 제10-0733331호(2007.06.22.) 등록특허 제10-1136166호(2012.04.05.) 공개특허 제10-2013-0143470호(2013.12.31.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피처리 공기에 대해 플라즈마 수소살균수를 분무하고 이후 금속 타공판과 구리로 된 다공성 소결필터를 경유시키는 과정에서 플라즈마와 단위 물분자를 공급하여 전처리를 수행하는 전처리 모듈과, 이후 플라즈마와 단위 물분자를 공급하여 유해성분과의 반응을 갖는 이온·라디칼 물질을 생성하여 처리하는 후처리 모듈 그리고 이 후처리 모듈의 후방 측에 배치된 다공성 요소인 다공성 소결필터를 통과시킴으로써 잔연 유해성분을 제거할 수 있도록 하여 단계적으로 피처리 공기중에 포함된 유해가스를 효율적으로 제거 처리할 수 있는 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치를 제공하는데 있다.
특히, 본 발명에서의 단위 물분자는 다수의 물분자가 군집을 이룬 클러스터 형태의 물방울과 달리 단위 표면적이 매우 크면서 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 뛰어나 공기 중의 다양한 동석물질과 화학적으로 결합하는 반응을 통해 다양한 유해성분에 대한 효과적인 제거가 가능하므로 이를 플라즈마와 함께 적용하여 유해가스 처리효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치는 유해가스가 통과하는 메인관로의 입구 내측으로 플라즈마 수소살균수를 분무하는 살수모듈; 상기 살수모듈의 후방 측에 설치되는 금속 타공판과 다공성 소결필터를 결합하여 된 복수의 전처리 필터 및 이들 전처리 필터 사이에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제1플라즈마 공급기와 제1물분자 공급기로 된 전처리 모듈; 상기 전처리 모듈의 후방 측에 간격을 두고 복수 설치되는 중공의 파이프재로 된 반응관 및 각 반응관에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 구비한 후처리 모듈; 상기 후처리 모듈의 후방 측에 배치되는 것으로 구리로 된 다공성 소결필터 및 이 다공성 소결필터의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부로 이루어진 여과 모듈;로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 후처리 모듈은 외체를 형성하는 관형상의 하우징 및 이 하우징의 내부에 수직하는 방향으로 간격을 두고 복수 배치되는 것으로 외면에는 토출홀이 형성된 중공의 파이프재로 된 반응관 및 메인관로의 외부 일측에 제공되어 상기 반응관의 내부로 플라즈마를 공급하는 제2플라즈마 공급기 및 단위 물분자를 공급하여 플라즈마 방전과정에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질의 생성을 유도하는 제2물분자 공급기로 구성된 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 후처리 모듈은 상기 메인관로에 대해 지름이 감소된 관 형상으로 제공되어 외면에는 복수의 배출홀이 형성되고, 내부에는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 통해 공급되는 플라즈마와 단위 물분자에 의해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질이 생성되는 반응챔버로 구성된 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 살수모듈은 상기 메인관로의 내측면을 따라 배치되는 복수의 살수홀을 구비한 살수노즐과;, 상기 살수노즐에 플라즈마 수소살균수를 공급하는 플라즈마 수소살균수 공급기로 구성되되, 상기 플라즈마 수소살균수 공급기는 용수를 저장하는 용수 저장탱크 및 이 용수 저장탱크 내에 설치되어 수중방전에 의한 저온플라즈마 상태를 유도하여 수산기 및 음이온계로 이루어진 수소살균수를 생성하는 플라즈마 방전부 및 상기 용수 저장탱크에 연결되어 고압으로 압송하기 위한 분사펌프로 구성되 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 메인관로는 분무된 플라즈마 수소살균수에 의해 침적된 폐수를 선택적으로 외부로 배출시키기 위해 상기 전처리 모듈의 일측에 설치되어 솔레노이드 밸브에 의해 관로 개폐되는 폐수 배출부 및 상기 여과 모듈의 후방 측에 설치되어 상기 세정부에서 분사된 세정수를 외부로 배출하기 위한 세정수 배출부가 구비되며;, 상기 세정부는 세정액을 저장하여 공급하기 위한 세정수 공급기 및 고온의 공기를 공급하는 열풍기 및 이들 세정공급기와 열풍기에 연결되어 각각 세정수와 고온 공기를 공급받는 것으로 상기 메인관로의 내부를 따라 구비되면서 다공성 소결필터를 향해 세정홀이 배치된 세정노즐로 구성된 것에 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치는. 플라즈마 수소살균수를 노즐을 통해 분사하여 피처리 공기 중에 포함된 각종 이물질이나 부유 물질을 침적시키는 과정과, 이후 전처리 모듈에서 타공판과 구리로 된 다공성 소결필터로 및 플라즈마와 단위 물분자를 이용하여 여과 처리하는 과정 그리고 이를 경유한 피처리 공기에 대해 플라즈마와 단위 물분자를 공급하여 유해성분과 반응하는 이온·라디칼 물질을 생성하여 처리하는 과정 끝으로 다공성 소결필터를 통과시켜 구리이온에 의한 피처리 공기 중의 잔여 유해성분을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
특히, 플라즈마 방전 과정에서 단위 물분자는 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온ㅇ라디칼 활성물질을 생성함에 따라 이들 이온ㅇ라디칼 활성물이 독성 및 유해성분과의 화학적 결합을 통해 제거가 가능하며, 또한 단위 물분자인 단분자 형태의 초미세 물방울은 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 대단히 우수할 뿐만 아니라 유해성이 없으며, 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 라디칼 물질은 배기가스에 포함된 독성 유해물질과 화학적으로 결합하여 제거가 가능하다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 외관을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 요부 절개 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 살수모듈과 전처리 모듈을 설명하기 위한 요부 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 후처리 모듈을 설명하기 위한 요부 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 후처리 모듈을 설명하기 위한 개략 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 여과 모듈을 구성하는 요부 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 다른 실시례를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 플라즈마 수소살균수 공급기의 구성을 설명하기 위한 개략도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도면에는 내부에 유해가스가 통과하는 통로를 제공하는 것으로 일측에는 배기가스가 유입되는 유입구가 마련되고, 타측에는 유입된 유해가스가 여과 처리되어 배출되는 배출구가 마련된 메인관로(5)가 도시되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 요부 절개 사시도이다.
도면에는 메인관로(5)의 내부에 설치되어 공기중의 유해성분을 제거 처리하기 위한 구성요소로 메인관로(5)의 유입구 내측에 설치되는 살수모듈(10)과, 이 살수모듈(10)의 일측에 설치되는 금속 타공판(21)과 제1소결필터(23)로 된 목수의 전처리 필터(20′) 그리고 이들 전처리 필터(20′) 사이에 배치되어 플라즈마와 단위 물분자를 공급하기 위한 제1플라즈마 공급기(25)와 제1물분자 공급기(27)로 이루어진 전처리 모듈(20)과, 상기 전처리 모듈(20)의 일측으로 중공의 파이프재로 되어 내부에 플라즈마와 단위 물분자가 공급되는 복수의 반응관(31)을 배열하여 된 후처리 모듈(30) 그리고 상기 후처리 모듈(30)의 일측에 간격을 두고 구리로 된 다공성 제2소결필터(43) 및 이를 세정처리하기 위한 세정부(41)로 이루어진 여과 모듈(40)로 이루어진 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치(1)가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 전처리 모듈을 설명하기 위한 요부 사시도이다.
도면에는, 메인관로(5)의 내부로 유입되는 유해가스에 대하여 플라즈마 수소살균수를 살수함으로써 부유 물질이나 이물질에 대한 침적 작용을 통한 제거를 수행하기 위하여 일측에 용수를 저장하여 공급하는 플라즈마 수소살균수 공급기(미도시) 및 이 플라즈마 수소살균수 공급기(미도시)와 관로로 연결되어 플라즈마 수소살균수를 공급받는 것으로 상기 메인관로의 내측면을 따라 배치되는 복수의 살수홀(13a)을 형성하여 된 고리형상을 갖는 살수노즐(13)을 구비한 살수모듈(10)과, 이 살수모듈(10)의 일측에 배치되어 상기 살수모듈(10)을 경유한 유해가스에 대하여 금속 타공판(21)과 제1소결필터(23)를 결합하여 된 복수의 전처리 필터(20′)를 포함하는 전처리 모듈(20)이 도시되어 있다.
부연설명을 하면, 상기 전처리 모듈(20)을 구성하는 요소 중 금속 타공판(21)은 상기 살수모듈(10)에서 분무한 물방울이 부딪혀 아래로 흘러내릴 수 있도록 하면서 침적된 이물질을 제외한 유해가스가 후방으로 통과할 수 있도록 복수의 관통구멍을 형성한 것이고, 이 금속 타공판(21)의 후방 측에는 구리를 소결하여 다공성을 갖는 제1소결필터(23)가 부착 구비되며, 이때의 제1소결필터(23)는 구리이 이온화 작용에 의한 유해성분을 제거하는 역할을 수행한다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 후처리 모듈을 설명하기 위한 요부 사시도이다.
도면에는 상기 메인관로(5)의 내부에 설치되어 상기 전처리 모듈(20)을 경유한 유해가스에 대한 후처리를 수행하는 후처리 모듈(30)이 도시되어 있으며, 이때의 상기 후처리 모듈(30)은 외체를 형성하는 하우징(33)과, 이 하우징(33)에 간격을 두고 가로 또는 세로로 창살 형태로 배치되는 것으로 복수의 토출홀(31a)이 형성되어 내부로부터 플라즈마와 물분자 및 플라즈마 방전과정에서 생성된 이온·라디칼 물질이 외부로 배출될 수 있도록 구비된 복수의 반응관(31)으로 이루어진 구성이 도시되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 후처리 모듈을 설명하기 위한 개략 사시도이다. 도면에는 창살형태로 배치되는 것으로 복수의 토출홀(31a)이 관통 형성된 속이 빈 파이프 형태를 갖는 반응관(31)과, 이 반응관(31)의 일측에 연결되어 그 내부로 플라즈마를 공급하는 제2플라즈마 공급기(35)와, 상기 반응관(31)의 타측에 연결되어 그 내부로 단위 물분자를 공급하는 제2물분자 공급기(37)로 이루어진 후처리 모듈(30)이 도시되어 있다.
부연설명을 하면, 상기 제2물분자 공급기(37)는 클러스터 단위의 물방울을 단위 물분자로 쪼개어 공급하기 위한 것으로 공지의 초미세 물방울 공급기나 나노 물방울 공급기 등이 사용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한 제2물분자 공급기(37)를 통해 공급되는 단분자 형태의 물분자를 구성하고 있는 산소(Oxygen)는 상대적으로 강한 전자친화력에 의해 일정부분 전기 음성도를 가지므로 약한 음전하(δ-)를 지니고, 물분자를 구성하고 있는 수소(hydrogen)는 상대적으로 약한 전자친화력에 의해 약한 전기음성도를 가지므로 약한 양전하(δ+)를 띠게 된다. 이와 같이 단위 물분자는 클러스터 형태의 물방울과 달리 단위 표면적이 매우 크면서 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 뛰어나 공기 중의 다양한 동석물질과 화학적으로 결합하는 반응을 통해 다양한 유해성분에 대한 제거가 가능하다.
특히, 제2플라즈마 공급기(35)에서 공급되는 플라즈마 방전으로 인해 단위 물분자와 공기 중에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 이루어진 이온·라디칼 물질을 생성하게 되며, 단위 물분자와 이온·라디칼 물질은 상기 메인관로(5)의 내부로 공급되어 유해가스 중의 유해성분과 화학적 반응을 일으키게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 여과 모듈을 구성하는 요부 사시도이다.,
도면에는 상기 메인관로(5)의 내부에 설치되어 그 일측에 제공되는 제2소결필터(미도시)를 향하여 세정수와 가열공기를 분사하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부(41)를 포함하는 여과 모듈(40)이 도시되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도면에는, 유해가스가 통과하는 경로를 형성한 메인관로(5)와, 이 메인관로(5)의 유입구측에 설치되어 플라즈마 수소살균수를 공급받아 분무하는 것에 의해 유해가스 중의 부유 물이나 이물질에 대한 침적을 유도하는 살수모듈(10)과, 이 살수모듈(10)의 후방 측에 설치되어 살수모듈(10)을 경유한 유해가스에 대해 금속 타공판(21)과 제1소결필터(23)로 된 복수의 전처리 필터(20′)를 통과시켜 구리 이온에 의한 유해성분 제거작용과 함께 상기 전처리 필터(20′) 사이에 플라즈마와 단분자 형태의 물방울인 단위 물분자를 공급하여 플라즈마와 이온·라디칼 물질에 의한 유해가스에 포함된 유해성분과 반응을 유도하여 제거하는 전처리 모듈(20) 그리고 이 전처리 모듈(20)의 일측에 설치되어 전처리 모듈(20)을 경유한 유해가스에 포함된 유해성분에 대한 후처리를 수행하는 것으로 토출홀(31a)이 관통 형성된 복수의 반응관(31) 및 이들 반응관(31)의 내부로 플라즈마와 초미세 물방울인 단위 물분자를 공급하여 플라즈마 방전에 의한 이온·라디칼 물질을 생성하여 토출홀(31a)을 통해 그 외부로 배출되도록 함으로써 유해가스와 반응하도록 한 후처리 모듈(30) 그리고 이 후처리 모듈(30)의 후방 측에 설치되어 상기 후처리 모듈(30)을 경유한 유해가스에 대하여 구리 이온에 의한 잔류 유독 성분을 제거하기 위한 구리로 된 다공성 제2소결필터(43) 및 이 제2소결필터(43)의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부(41)로 이루어진 여과 모듈(40)로 구성된 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치(1)가 도시되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 다른 실시례를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시례에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치는 설명한 일 실시례의 구성과 대동소이하며, 다만 후처리 모듈(30)을 구성하는 형태가 일부 상이한 것이며, 본 실시례에서의 후처리 모듈(30)은 상기 메인관로(5)의 내부에 설치되는 것으로 상대적으로 감소된 지름을 갖는 관 형상으로 제공되며, 외면에는 복수의 배출홀(32a)이 형성되고, 내부에는 플라즈마를 방전하여 생성시키는 제2플라즈마 공급기(35)와 초미세 물방울인 단위 물분자를 생성하는 제2물분자 공급기(37)를 통해 공급되는 플라즈마와 단위 물분자에 의해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질을 생성하는 공간을 제공하는 반응챔버(32)를 포함하는 구성의 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치(1)가 도시되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치에서 플라즈마 수소살균수 공급기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도면에는 살수모듈을 구성하는 플라즈마 수소살균수 공급기의 실시례를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에서의 플라즈마 수소살균수 공급기(11)는 외부로부터 용수를 공급받아 일정량 저장하기 위한 저장요소인 용수 저장탱크(11a)와, 이 용수 저장탱크(11a) 내의 일측에 설치되어 외부로부터 전기를 공급받아 전기분해 작용을 통해 산소와 수소를 분리시키되 용수에 저온 플라즈마를 발생시키도록 하여 수소살균수를 생성되게 하는 플라즈마 방전부(11b) 그리고 상기 용수 저장탱크(11a)에 연결되어 고압으로 살수노즐(13)로 압송하기 위한 분사펌프(11c)로 이루어진 구성이 도시되어 있다.
이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치(1)는 크게 유해가스가 이동하는 통로를 제공하는 메인관로(5)와, 이 메인관로(5)의 내부에 설치되어 유해가스에 포함된 이물질이나 부유 물질 등과 같이 비교적 부피가 큰 오염물질에 대해 침적을 유도하는 살수모듈(10)과, 상기 살수모듈(10)의 후방 측에 설치되어 유해가스 중에 포함된 유해성분을 제거하기 위한 전처리 모듈(20)과, 상기 전처리 모듈(20)의 후방 측에 설치되어 유해가스 중의 잔류 유해성분을 제거하기 위한 후처리 모듈(30) 그리고 상기 후처리 모듈(30)의 후방 측에 설치되어 유해가스의 유동 속도를 저감시킴과 아울러 유독물질에 대한 구리 이온반응을 유도하여 처리하는 여과 모듈(40)로 구성된다.
살수모듈(10)은 상기 메인관로(5)의 입구 내측에 설치되어 통과하는 유해가스에 대하여 플라즈마 수소살균수함으로써 유해가스 중에 포함된 비교적 입자가 큰 이물질이나 부유 물질에 대한 침적을 유도하기 위한 것으로, 일측에 용수를 저장하여 공급하기 위한 용수 저장탱크 및 펌프로 이루어진 플라즈마 수소살균수 공급기(11)와, 이 플라즈마 수소살균수 공급기(11)와 관로로 연결되어 플라즈마 수소살균수를 공급받는 것으로 상기 메인관로(5)의 내측면을 따라 배치되는 복수의 살수홀(13a)을 형성한 살수노즐(13)로 구성된다.
한편, 상기 살수노즐(13)은 상기 메인관로(5)의 내부로 플라즈마 수소살균수할 수 있다면 다양한 형태로 제공되어도 무방하며, 본 발명에서는 고리 형상으로 제공되면서 상기 메인관로(5)이 내부 중심을 향하도록 살수홀(13a)이 배치되는 구성을 제안하였다.
이러한 살수모듈(10)은 상기 메인관로(5)의 내부에 플라즈마 수소살균수함으로써 유해가스 중에 포함된 부유 물질이나 이물질 등에 대한 침적을 유도하기 위한 것으로, 침적물은 후방 측에 배치된 후술할 전처리 모듈(20)의 금속 타공판(21)에 부딪혀 아래로 흘러내리게 되고, 유해가스는 금속 타공판(21)의 구멍을 통과하여 후방으로 유동된다.
한편, 상기 살수모듈(10)은 일반적인 용수를 사용하는 것도가능하나 바람직하게는 플라즈마 수소살균수가 사용되는 것을 제안한다. 즉, 본 발명에서의 상기 살수모듈(10)은 용수 저장탱크에 채워진 용수에 대해 수중방전 및 이온화를 통해 수소살균수를 생성토록 하고, 이를 살수노즐(13)을 통해 분무하도록 구성될 수 있다.
이를 위한 본 발명에 따른 상기 플라즈마 수소살균수 공급기(11)는 도 9에 나타내 보인 바와 같이 용수를 저장하는 용수 저장탱크(11a)와, 이 용수 저장탱크(11a) 내에 설치되어 수중방전 및 이온화를 통해 수소살균수를 생성토록 하는 플라즈마 방전부(11b) 그리고 이 용수 저장탱크(11a)에 연결되어 외부로부터 전원을 공급받아 펌핑작용을 통해 고압으로 상기 살수노즐(13)측으로 압송하기 위한 분사펌프(11c)로 구성되며, 이들 용수 저장탱크(11a)와, 플라즈마 방전부(11b) 그리고 분사펌프(11c)는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한, 플라즈마 수소살균수 공급기(11)의 작용을 간략하게 설명하면, 두 전극 사이에 전압을 걸어 전기장을 형성시킴으로써 플라즈마를 발생시키는 방식인 플라즈마 방전부(11b)에 낮은 전압을 인가하여 전류가 흐르면, 수중방전에 의해 물 분자는 수소이온(H)과 산소이온(O)으로 분해되며, 다시 산소이온은 서로 결합하여 산소분자(O2)가 된다. 이때, 수중방전에 의해 저온 플라즈마 상태가 되어 이온 클러스터 버블이 형성되면서, 수소이온은 전자를 잃어 수소 양이온(H+)이 되고, 산소분자는 전자를 받아들여 산소 음이온(O-)이 된다.
또한, 수소양이온(H+)과 산소음이온(O-)이, 물(H2O)과 결합하여 수산기(OH-)를 생성하게 되고, 이 때 과산화수소(H2O2, 차아염소산(HOCL)등의 음이온계가 함께 생성되는데, 이때 수산기(OH-)가 세균이나 병원균 등의 세포막 구성요소인 수소양이온(H+)과 결합하여 물(H2O)로 환원되고, 세포막이 파괴된 세균은 사멸된다.
따라서, 상기 메인관로(5)의 입구측에 설치된 살수모듈(10)은 유해가스 중에 포함된 슈퍼박테리아(MRSA), 백선균(무좀), 뮤탄스균(충치), 칸디다균(염증), 상거스균(잇몸질환), 대장균, 황생포도상구균(식중독), 살모넬라균(식중독) 등에 대한 살균 처리 작용을 수행한다.
전처리 모듈(20)은 상기 살수모듈(10)의 후방 측에 간격을 두고 설치되어 상기 살수모듈(10)을 경유한 유해가스에 포함된 유독성 성분을 제거하기 위한 것으로, 크게 전처리 필터(20′)와 제1플라즈마 공급기(25) 그리고 제1물분자 공급기(27)로 구성된다.
상기 전처리 필터(20′)는 상기 메인관로(5)의 내부를 차폐하는 형태로 제공되는 금속판재 형상으로 제공되되 간격을 두고 복수의 구멍이 관통형성된 금속 타공판(21)과, 이 금속 타공판(21)의 일측에 부착 구비되는 것으로 구리 파우더를 소결성형하여 된 다공성 제1소결필터(23)로 구성된다.
상기 금속 타공판(21)은 스테인레스 등과 같이 부식에 강한 금속판재를 상기 메인관로(5)의 내부를 차폐하는 형태로 설치한 것으로, 일정한 간격을 두고 복수의 구멍이 관통 형성된다. 이러한 구멍으로는 유해가스의 일부가 통과하게 되고, 구멍이 형성되지 않은 막힌면으로는 상기 살수모듈(10)에서 분무한 플라즈마 수소살균수와 유해가스 중의 부유 물 등의 이물질이 침적되어 아래측으로 흘러내리도록 하는 역할을 한다. 이렇게 침적된 오폐수는 폐수 배출부(5a)를 통해 외부로 배출되어지며, 이때의 폐수 배출부(5a)는 솔레노이드 밸브(미부호)에 의해 선택적으로 개폐되는 구성인데, 이는 유해가스를 유입하지 않는 유휴시간에 동작되도록 하기 위함이다.
상기 제1플라즈마 공급기(25)는 외부로부터 전원을 공급받아 플라즈마 방전을 일으키는 것으로 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1물분자 공급기(27)는 초미세 물방울인 단위 물분자를 생성하여 공급하기 위한 것으로 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하다. 일례로, 분무시 노즐을 통과하는 액체에 양(+), 음(-)의 고전압을 공급함으로써 액체 속의 이온이 표면으로 이동하며 수십 마이크로미터 크기의 미세한 물방울인 단위 물분자로 변환시키는 정적분무 방식이 사용될 수 있다.
이러한 제1물분자 공급기(27)에서 공급되어진 단위 물분자는 단위 표면적이 매우 크면서 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 뛰어나 공기 중의 다양한 동석물질과 화학적으로 결합하는 반응을 통해 다양한 유해성분에 대한 효과적인 제거가 가능하며, 특히 상기 제1플라즈마 공급기(25)를 통해 공급되어지는 플라즈마와 함께 유해가스에 대한 처리효율을 높이게 된다.
또한, 상기 제1물분자 공급기(27)에서 공급되어진 단위 물분자는 상기 제1플라즈마 공급기(25)에서 공급되는 플라즈마의 방전과정에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질을 생성시키게 되고, 이러한 이온·라디칼 물질은 유해가스 중에 포함된 유독성 물질과 반응하여 제거하게 된다.
일례로, 유해가스의 독성 유해물질 중 하나인 VOC 및 에틸렌과 화학반응을 통해 제거할 수 있는데, 이를 부연 설명하면, 에틸렌을 분해하는 것은 화학적으로 에틸렌(C2H4)은 수소가 O2-와 반응해서 H2O로(물)로 그리고 C(탄소)는 O2-와 만나 CO2로 변화해 버리며, 더 이상 유해한 기스가 아닌게 되어 버린다. 마찬가지로 VOC도 동일하게 반응하며 유기물은 C와 H로 구성된 것을 말하므로 결국 다양한 독성 유해물질로 이루어진 오염원에 대한 분해를 통한 제거가 가능하다
후처리 모듈(30)은 상기 전처리 모듈(20)의 후방 측에 간격으로 설치되는 것으로 외체를 형성하는 하우징(33)과, 중공의 파이프재로 된 반응관(31)과, 이들 각 반응관(31)에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제2플라즈마 공급기(35)와 제2물분자 공급기(37)로 구성된다.
상기 하우징(33)은 상기 메인관로(5)의 내부에 설치될 수 있도록 감소된 지름을 갖는 관 형상의 요소로, 내부에는 창살 형태로 복수의 반응관(31)이 설치되는 구성이다. 이러한 하우징(33)은 메인관로(5)의 외부에 설치된 제2플라즈마 공급기(35)와 제2물분자 공급기(37)로부터 각각 플라즈마와 단위 물분자를 공급받아 각 반응관(31)으로 공급할 수 있도록 구성된다.
상기 반응관(31)은 상기 하우징(33)의 내부에 수직하는 방향으로 간격을 두고 창살 형태로 복수 설치되는 것으로, 외면에는 복수의 토출홀(31a)이 형성된 중공의 파이프재로 제공된다. 이러한 반응관(31)은 후술할 제2플라즈마 공급기(35)와 제2물분자 공급기(37)로부터 각각 플라즈마와 단위 물분자를 공급받으며, 상기 플라즈마 방전과정에서 단위 물분자와 공기 중의 산소로부터 이온·라디칼 물질을 생성하게 되고, 이렇게 생성된 이온·라디칼 물질은 상기 토출홀(31a)을 통해 외부로 배출되어지면서 유해가스와 화학적 반응을 하게 된다.
상기 제2플라즈마 공급기(35)는 상기 메인관로(5)의 외부 일측에 제공되어 상기 반응관(31)의 내부로 플라즈마를 공급하는 요소이다.
상기 제2물분자 공급기(37)는 상기 제2플라즈마 공급기(35)의 일측에 설치되어 상기 반응관(31)으로 단위 물분자를 공급하는 것으로 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 구성의 후처리 모듈(30)은 상기 반응관(31)의 내부에 공급되어지는 플라즈마와 단위 물분자 그리고 공기중의 산소에 의해 플라즈마 방전과정에서 유해성분과 반응하는 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질을 생성하게 된다.
한편, 상기 후처리 모듈(30)은 도 7에 나타내 보인 바와 같은 구성 외에도 다양한 형태로 변형 실시될 수 있으며, 도 8에 나타내 보인 바와 같이 구성되는 것도 가능할 것이다.
본 발명에 따른 다른 실시례에 따른 후처리 모듈(30)은 도 8을 참조하여 설명하면, 상기 메인관로(5)에 대해 지름이 감소된 통체 형상으로 제공되어 외면에는 복수의 배출홀(32a)이 관통 형성되고, 내부에는 제2플라즈마 공급기(35)와 제2물분자 공급기(37)가 설치되고, 이들 제2플라즈마 공급기(35)와 제2물분자 공급기(37)로부터 공급되는 플라즈마와 단위 물분자에 의해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질이 생성되는 반응챔버(32)로 구성된다.
여과 모듈(40)은 상기 후처리 모듈(30)의 후방 측에 간격을 두고 배치되는 것으로, 구리로 된 다공성 판재 형태로 제공되는 제2소결필터(43)와, 이 제2소결필터(43)의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조 작용을 통해 상기 제2소결필터(43)에 대한 세정과 건조를 실시하는 세정부(41)로 구성된다.
한편, 상기 세정부(41)는 세정액을 저장하여 공급하기 위한 세정수 공급기(41a) 및 고온의 공기를 공급하기 위한 열풍기(41b) 그리고 상기 메인관로(5)의 내부를 따라 구비되면서 다공성 제2소결필터(43)를 향해 세정홀(41ca)이 배치된 세정노즐(41c)로 구성된다.
한편, 상기 메인관로(5)는 상기 여과 모듈(40)의 후방 측에 세정수 배출부(5b)가 구비되는 구성이며, 상기 세정부(41)에서 분사된 세정수를 외부로 배출하기 위한 요소이다.
미설명 부호 (50)은 컨트롤러이며, 상기 살수모듈(10)과 전처리 모듈(20)과 후처리 모듈(30) 그리고 여과 모듈(40)의 각 구동을 위한 구동요소에 대한 제어를 수행하는 요소로서, 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 미설명 부호 (d1),(d2)는 메인관로(5)의 유입구와 배출구를 개폐 단속하기 위한 댐퍼를 나타낸 것으로, 여과 모듈(40)을 구성하는 세정부(41)의 동작시 관로를 선택적으로 개폐 단속할 수 있도록 제공될 수 있으며, 이외에도 폐수 배출부(5a)를 통해 침적물을 비롯한 폐수의 배수시 유해가스가 배출되지 않도록 상기 메인관로(5)의 유입구측에 설치된 댐퍼(d1)를 차단시키는 형태로 운영될 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인관로(5)의 내부로 유해가스의 유입이 시작되면, 살수모듈(10)을 구성하는 플라즈마 수소살균수 공급기(11)에서 용수에 대한 플라즈마 방전작용을 통해 수소살균수를 생성하게 되고, 이렇게 생성된 수소살균수는 분사펌프(11c)에 의해 살수노즐(13)이 설치된 메인관로(5)의 내부에 수소살균수를 분무하게 된다. 이렇게 분무된 수소살균수는 유해가스 중에 포함된 부유 물질이나 이물질에 대한 침적을 유도함과 동시에 다양한 병원성 세균 등의 세포막에 흡착하여 세균을 파괴하고 물로 전환된다. 또한, 수소살균수에 의해 침적된 침적물은 금속 타공판(21)에 부딪혀 아래로 흘러내리게 되고, 유해가스는 금속 타공판(21)과 제1소결필터(23)를 통과하게 된다.
이어서, 상기 제1소결필터(23)는 구리를 소재로 한 다공성 부재로, 유해가스가 통과하면서 구리 이온 반응에 의해 오염원의 일부가 제거되며, 특히 금속 타공판(21)과 제1소결필터(23)로 구성된 전처리 필터(20′)의 사이에 플라즈마와 단위 물분자가 공급되는 것에 의해 유해가스의 유독 성분이 제거된다. 이는 플라즈마와 단위 물분자가 유독성 성분과의 화학적 결합을 통해 제거 처리함과 아울러, 플라즈마 방전에 의해 단위 물분자와 공기 중의 산소가 이온·라디칼 물질을 생성하게 되는데 이러한 이온·라디칼 물질은 유독물질과의 화학적 결합성이 우수하므로 유독 성분에 대한 제거가 가능하게 되는 것이다.
이어서, 상기 전처리 모듈(20)을 경유한 유해가스는 후처리 모듈(30)을 경유하면서 플라즈마와 초미세 물방울인 단위 물분자 그리고 플라즈마 방전에 의해 생성된 이온·라디칼 물질에 의해 다시 한번 화학적 반응을 통해 제거 처리된다.
끝으로, 상기 후처리 모듈(30)을 경유한 유해가스는 구리를 소재로 한 다공성 필터인 제2소결필터(43)를 경유하면서 구리 이온에 의해 잔류 유독 성분이 제거된다.
이와 같이 본 발명은 여러 단계에 걸쳐 유해가스에 포함된 유독 성분에 대한 물리적 및 화학적 처리을 수행함에 따라 유독 성분에 대한 효과적인 처리가 가능하다.
한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1 : 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치
5 : 메인관로 5a : 페수 배출부
10 : 살수모듈 11 : 플라즈마 수소살균수 공급기
11a : 용수 저장탱크 11b : 플라즈마 방전부
13 : 살수노즐 13a : 살수홀
20 : 전처리 모듈 20′: 전처리 필터
21 : 금속 타공판 23 : 제1소결필터
25 : 제1플라즈마 공급기 27 : 제1물분자 공급기
30 : 후처리 모듈 31 : 반응관
32 : 반응챔버 31a : 토출홀
33 : 하우징 35 : 제2플라즈마 공급기
37 : 제2물분자 공급기 40 : 여과 모듈
41 : 세정부 41a : 세정수 공급기
41b : 열풍기 41c : 세정노즐
41ca : 세정홀 43 : 제2소결필터
50 : 컨트롤러

Claims (3)

  1. 유해가스가 통과하는 메인관로의 입구 내측에 설치되어 플라즈마 수소살균수를 분사하는 것으로 용수를 저장하는 용수 저장탱크 및 이의 내부에 설치되어 수중방전에 의한 저온플라즈마 상태를 유도하여 수산기 및 음이온계로 이루어진 수소살균수를 생성하는 플라즈마 방전부 및 상기 용수 저장탱크에 연결되어 고압으로 압송하기 위한 분사펌프로 이루어진 플라즈마 수소살균수 공급기와, 이 플라즈마 수소살균수 공급기에 연결되어 용수를 공급받고 메인관로의 내측면을 따라 배치된 복수의 살수홀을 구비한 살수노즐로 이루어진 살수모듈;
    상기 살수모듈의 후방 측에 설치되는 금속 타공판과 다공성 제1소결필터를 결합하여 된 복수의 전처리 필터 및 이들 전처리 필터 사이에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제1플라즈마 공급기와 제1물분자 공급기로 된 전처리 모듈; 이 전처리 모듈의 후방 측에 간격을 두고 복수 설치되는 중공의 파이프재로 된 반응관 및 각 반응관에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 구비한 후처리 모듈; 이 후처리 모듈의 후방 측에 배치되는 것으로 구리로 된 다공성 제2소결필터 및 이 제2소결필터의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부로 이루어진 여과 모듈로 구성되고;,
    상기 후처리 모듈은 외체를 형성하는 관형상의 하우징 및 이 하우징의 내부에 수직하는 방향으로 간격을 두고 복수 배치되는 것으로 외면에는 토출홀이 형성된 중공의 파이프재로 된 반응관 및 메인관로의 외부 일측에 제공되어 상기 반응관의 내부로 플라즈마를 공급하는 제2플라즈마 공급기 및 단위 물분자를 공급하여 플라즈마 방전과정에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질의 생성을 유도하는 제2물분자 공급기로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치.
  2. 유해가스가 통과하는 메인관로의 입구 내측에 설치되어 플라즈마 수소살균를 분사하는 것으로 용수를 저장하는 용수 저장탱크 및 이의 내부에 설치되어 수중방전에 의한 저온플라즈마 상태를 유도하여 수산기 및 음이온계로 이루어진 수소살균수를 생성하는 플라즈마 방전부 및 상기 용수 저장탱크에 연결되어 고압으로 압송하기 위한 분사펌프로 이루어진 플라즈마 수소살균수 공급기와, 이 플라즈마 수소살균수 공급기에 연결되어 용수를 공급받고 메인관로의 내측면을 따라 배치된 복수의 살수홀을 구비한 살수노즐로 이루어진 살수모듈;
    상기 살수모듈의 후방 측에 설치되는 금속 타공판과 다공성 제1소결필터를 결합하여 된 복수의 전처리 필터 및 이들 전처리 필터 사이에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제1플라즈마 공급기와 제1물분자 공급기로 된 전처리 모듈; 이 전처리 모듈의 후방 측에 간격을 두고 복수 설치되는 중공의 파이프재로 된 반응관 및 각 반응관에 플라즈마와 단위 물분자를 공급하는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 구비한 후처리 모듈; 이 후처리 모듈의 후방 측에 배치되는 것으로 구리로 된 다공성 제2소결필터 및 이 제2소결필터의 일측에 설치되어 선택적으로 세정수와 가열공기를 공급하여 세정 및 건조작용을 하는 세정부로 이루어진 여과 모듈로 구성되고;,
    상기 후처리 모듈은 메인관로에 대해 지름이 감소된 통체 형상으로 제공되어 외면에는 복수의 배출홀이 형성되고, 내부에는 제2플라즈마 공급기와 제2물분자 공급기를 통해 공급되는 플라즈마와 단위 물분자에 의해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질이 생성되는 반응챔버로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인관로는 분무된 용수에 의해 침적된 폐수를 선택적으로 외부로 배출시키기 위해 상기 전처리 모듈의 일측에 설치되어 솔레노이드 밸브에 의해 관로 개폐되는 폐수 배출부 및 상기 여과 모듈의 후방 측에 설치되어 상기 세정부에서 분사된 세정수를 외부로 배출하기 위한 세정수 배출부가 구비되고;,
    상기 세정부는 세정액을 저장하여 공급하기 위한 세정수 공급기 및 고온의 공기를 공급하는 열풍기 및 이들 세정수 공급기와 열풍기에 연결되어 각각 세정수와 고온 공기를 공급받는 것으로 상기 메인관로의 내부를 따라 구비되면서 다공성 소결필터를 향해 세정홀이 배치된 세정노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온화 라디칼 반응을 이용한 유해가스 처리장치.
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