KR102576907B1 - 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템 - Google Patents

대기 오염 가스 스마트 저감 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템에 관한 것으로서, 오존을 발생시켜 오염 가스와 반응시키기 위한 오존 공급 모듈(100); 및 오염 가스에 액적을 공급하기 위한 액적 공급 모듈(200)을 포함하되, 상기 액적 공급 모듈(200)은 일방향으로 기류를 형성하기 위한 제1 팬(210); 오염 물질의 입자를 거르기 위한 메쉬(232)를 포함하는 필터부(230); 상기 필터부(230)를 향하여 액적을 분사하는 회전식 액적 공급부(220)가 일체로 모듈화되어 형성되되, 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)과 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)이 서로 결합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

대기 오염 가스 스마트 저감 시스템{Smart Purifying System for Gasesous Pollutants}
본 발명은 축사 또는 비료 생산 공장 등과 같은 대규모 오염 가스 발생 시설에서 배출되는 대량의 오염 가스를 처리하기 위한 장치로서, 더 자세하게는 처리해야할 오염 가스의 배출량에 맞추어 현장에서 손쉽게 처리 용량을 증대 또는 감축이 가능하도록 주요 기능을 모듈화시킨 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템에 관한 것이다.
오존은 자정 능력의 핵심인 산화-환원 반응을 일으키는 매개체로 높은 전위를 가지고 있으며, 이러한 전위차는 천연물질로서 불소(F) 다음으로 강한 산화력을 가지고 있고, 이러한 강력한 산화력은 세균, 바이러스 및 미생물 살균, 또는 오염된 가스내에 포함된 유기물의 제거에 이용될 수 있다. 도 1 및 2는 본 발명의 출원인이 출원하고 등록받은 플라즈마 오존 발생기에 관한 것으로서, 전기전도체(134)와 세라믹튜브(136)를 교호로 병렬 배열하고, 전력을 공급하면 전기전도체(134)와 세라믹튜브(136) 사이에 방전에 의한 플라즈마가 발생하여 오존 라디컬을 생성하고, 이는 다시 공기와 혼합되어 오존을 발생시키게 된다. 도 2는 플라즈마 오존 발생기에 전력을 공급하기 위한 수단을 도시하고 있는데, AC 전원소스, AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하기 위한 AC 정류회로, 전류/전압을 증폭시켜 출력을 발생하기 위한 드라이브 회로(143), 공진회로(145) 등을 포함할 수 있다.
근래들어 물탱크에 저장된 물에 오존을 용존시키고, 오존이 용된 물(일반적으로 “오존수”라는 명칭으로 불리고 있음)을 축사 내에 분사하여 악취를 제거하는 기술이 제안되고 있다. 오존이 물에 용존되면 OH라디칼이 형성되는데, 이는 화학적으로 매우 활성이 높아 공기 또는 물속의 박테리아, 바이러스, 곰팡이균, 악취를 발생시키는 각종 유해가스 물질 등과 화학 반응을 일으켜 산화시키는 것으로 알려져 있다. 오존의 분해 속도는 pH에 크게 영향을 받는데 이는 OH 라디칼에 의해 스스로 분해될 수 있는 특성(self-decomposition)을 가지기 때문이다. 즉 오존은 산성에서는 안정된 상태로 유지되나 알카리성으로 갈수록 분해 속도가 빨라진다. 그리고 오존은 초기 형성된 OH 라디컬에 의해 분해가 시작되어 중간 생성 물질로 hydroperoxy 라디칼(HO2-), superoxide 라디칼(O2-), ozonide 라디칼(O3-)의 중간경로를 거쳐 OH 라디칼을 생성하게 된다.
통상 오염 가스는 다양한 성분의 오염 물질을 포함하고 있으므로, 대규모 오염 가스 처리 장치에서는 오존, OH 라디컬, 또는 특정 오염 물질 성분과 반응하여 중화하는 약액 등을 사용하는 프로세스를 적절히 조합하여 사용하게 된다. 그러나, 오염 가스 발생 용량에 맞추어 이러한 오염 가스 처리 설비를 설계하고 시공하는데 많은 비용 및 시간이 소요되고 있다. 더 나아가, 기존에 설치된 오염 가스 처리 설비를 사용하는데 있어서도, 처리해야할 오염 가스의 양이 증가할 경우 설비를 확장하기 위해서는 새롭게 설계/시공 과정을 거쳐야 하므로 많은 비용 및 시간이 소요되고 있다.
등록특허공보 제10-1893358호 (공고일: 2018.10.04.) 등록특허공보 제10-1005636호 (공고일: 2011.01.05.) 등록특허공보 제10-2096093호 (공고일: 2020.04.01.)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산화 환원 반응을 이용한 오염 가스 처리 장치를 모듈화하는 것에 의하여, 기존의 오염 가스 처리 설비를 크게 변경하지 않고도 오염 가스 처리 용량을 손쉽게 변경할 수 있도록 하는 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템에 관한 것으로서, 오존을 발생시켜 오염 가스와 반응시키기 위한 오존 공급 모듈(100); 및 오염 가스에 액적을 공급하기 위한 액적 공급 모듈(200)을 포함하되, 상기 액적 공급 모듈(200)은 일방향으로 기류를 형성하기 위한 제1 팬(210); 오염 물질의 입자를 거르기 위한 메쉬(232)를 포함하는 필터부(230); 상기 필터부(230)를 향하여 액적을 분사하는 회전식 액적 공급부(220)가 일체로 모듈화되어 형성되되, 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)과 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)이 서로 결합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 오존 공급 모듈(100)과 상기 액적 공급 모듈(200)이 결합하여 형성된 구조물의 전단에는 오염 가스를 흡입하기 위한 오염 공기 유입부(310)가 부착되고, 상기 오존 공급 모듈(100)과 상기 액적 공급 모듈(200)이 결합하여 형성된 구조물의 후단에는 처리가 끝난 공기를 배출하기 위한 배출부(330)가 부착되되, 상기 배출부(330)에는 처리가 끝난 공기를 외부로 강제 배출하기 위한 제2 팬(410)이 형성된 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고, 상기 배출부(330)와 상기 오염 공기 유입부(310)는 회귀부(340)에 의하여 서로 연결되어 있되, 상기 배출부(330)에 구비된 오염 물질 측정 센서에 의하여 측정된 오염 물질의 농도가 기준값 이상일 때에는 상기 배출부(330)에 도달한 공기를 상기 회귀부(340)로 강제 이송하는 제3 팬(420)이 더 구비될 수 있다.
더 나아가, 상기 회전식 액적 공급부(220)는 회전축(224)을 중심으로 회전하는 센터 바디(221); 상기 센터 바디(221)에 방사상으로 부착되는 복수 개의 회전봉(222); 및 상기 회전봉(222)에 소정 간격으로 형성되는 복수 개의 분사 노즐(223)을 포함하되, 상기 복수 개의 분사 노즐(223)은 필터부(230)을 향하여 액적을 분사하게 된다.
마지막으로, 상기 회전봉(222)에는 상기 제1 팬(210)에 의하여 형성된 기류와 소정 각도를 이루도록 형성된 날개부가 부착형성되되, 상기 센터 바디(221)는 상기 제1 팬(210)에 의하여 형성된 기류가 상기 날개부에 부딪혀서 발생하는 동력에 의하여 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템은 오존 공급부 및 액적 공급부를 모듈화한 유닛을 제공하고, 현장 상황에 맞추어 이들을 조립하여 사용함으로써, 오염 가스 처리 장치의 설계, 시공 및 확장을 용이하게 할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템은 약액 또는 물을 분사하는데 있어서 별도의 동력을 필요로 하지 않는 회전식 액적 공급부를 포함함으로써, 약액 또는 물의 고른 분사를 가능케 하면서도 모듈의 구성을 단순화할 수 있는 모듈화된 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 오존 발생 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템의 전체적인 구성을 도시한 것이다.
도 4는 오존 공급 모듈을 도시한 것이다.
도 5는 액적 공급 모듈을 도시한 것이다.
도 6 내지 도 9는 회전식 액적 공급부의 다양한 실시 형태를 도시한 것이다.
도 10 및 도 11은 필터부의 다양한 실시 형태를 도시한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템의 전체적인 구성을 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 모듈화된 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템의 전체적인 구성을 도시한 것이다. 도 3의 실시예에서는 2개의 오존 공급 모듈(100)과 2개의 액적 공급 모듈(200)을 포함하고 있는데, 이들의 개수는 처리 용량에 따라 변화할 수 있다. 각각의 모듈은 양단의 다른 모듈 또는 관로에 결합될 수 있도록 개방되어 있고, 측면은 막혀 있는 메인 바디를 포함한다. 오염 공기 유입부(310)를 통하여 모듈의 메인 바디 내로 유입된 오염 공기(오염 가스를 포함하는 공기)는 오존 공급 모듈(100)을 지나면서 오존과 반응하고, 다음으로 액적 공급 모듈(200)로 유입된다. 액적 공급 모듈(200) 내로 들어온 오염 가스는 액적 공급 모듈(200) 내에 구비된 필터부(230)와 회전식 액적 공급부(220)에 의하여 추가적인 제거가 이루어진다. 위 과정을 거친 오염 공기는 오염 가스(오염 물질)의 밀도가 일정 기준 이하로 낮아지게 되고, 이렇게 처리된 공기는 제2 팬(410)에 의하여 위 모듈들로부터 빠져나와 배출부(330)를 통해 배출된다. 배출부(330)에는 각종 오염 가스의 농도를 센싱할 수 있는 오염 가스 측정 센서가 구비될 수 있는데, 배출부(330)를 통하여 배출되는 공기 내에 포함된 오염 가스의 농도가 기준치 이상이면 제3 팬(420)을 작동시켜서 처리된 공기를 장치 외부로 배출하는 대신 회귀부(340)를 통하여 오염 공기 유입부(310)로 보내에 오염 물질 제거 과정을 다시 반복하게 할 수 있다. 바람직하게는 배출부(330) 종단에 댐퍼를 설치하여, 오염 가스의 농도가 기준값 이상일 때는 댐퍼가 작동되도록 하여 오염 가스가 장치 외부로 나가는 것을 막는 것이 바람직하다. 그리고 제2 팬(410) 및 제3 팬(420)은 시로코 팬을 사용하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하여 오존 공급 모듈(100)을 살펴보면, 도 1에 도시된 것과 같은 오존 발생 장치 4개를 하나로 묶어서 모듈화하게 되는데, 각각의 오존 발생 장치의 구성은 전술한 오존 발생 장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 여기서 오존 발생 장치의 개수는 모듈의 규모에 따라서 변화할 수 있는 것임을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
도 5를 참조하여 액적 공급 모듈(200)을 살펴보기로 한다. 여기에서 액적은 물일 수도 있고, 혹은 특정 오염 물질과 반응하는 산성 또는 알카리성 약액일 수도 있다. 물은 그 자체로 공기 중의 오염 물질을 씻어내는데 도움이 될 뿐만 아니라, 오존 공급 모듈(100)로부터 공급되는 오존과 반응하여 생성되는 OH 라디칼은 생물학적 오염 요인을 제거하는데 특히 효과가 있다. 액적 공급 모듈(100)은 메인 바디 내에서 공기의 흐름을 발생시키는 제1 팬(210), 메쉬 구조물을 포함하는 형태의 필터부(230), 그리고 회전식 액적 공급부(220)를 포함할 수 있다.
도 6를 참조하여 회전식 액적 공급부(220)의 구성을 살펴보면, 센터 바디(221)를 중심으로 방사상으로 복수 개의 회전봉(220)이 구비되어 있고, 센터 바디(221)는 회전축(224)에 결합되어 있어, 회전하게 된다. 회전봉(222) 내부는 비어 있는 파이프 형태의 구조물로서, 그 외주변에는 소정 간격으로 액적 분사를 위한 분사 노즐(223)이 형성되어 있다. 센터 바디(221)로 공급되는 액체(물 또는 약액)는 회전봉(220) 내부를 통하여 분사 노즐(223)로 공급되고, 분사 노즐(223)를 통하여 미세한 액적 형태로 외부로 배출된다. 회전봉(220)을 회전 가능하게 함으로써, 제한된 수의 회전봉(220) 및 분사 노즐(223)로도 넓은 영역에 고른 액적 분사가 가능하게 된다.
도 7은 회전식 액적 공급부(220)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 회전식 액적 공급부(220)는 별도의 동력 장치에 의하여 회전력을 공급받을 수 있으나, 이 경우 별도의 동력 장치가 모듈에 포함됨으로 인하여 모듈의 구조가 복잡해지고 제작 비용이 올라갈 수 있다. 도 7의 실시예에서는 회전봉(220)의 일부에 고정 날개부(225)를 형성하게 된다. 제1 팬(210)에 의하여 모듈 내에는 일 방향으로 기류가 형성되고, 위 기류가 고정식 회전 날개(225)에 부딪히게 되면 별도의 구동 장치 없이도 회전식 액적 공급부(220)는 구동력을 얻을 수 있게 된다. 고정 날개부(225)의 부착 피치 각도는 다양하게 변화시킬 수 있을 것이나, 제1 팬(210)에 의한 기류의 흐름과 평행하거나(0°) 혹은 수직을 이룰 경우(90°) 에는 회전력이 발생하지 않고, 그 사이의 소정 각도로 부착되었을 때 회전력이 발생할 수 있을 것임을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
도 8은 회전식 액적 공급부(220)의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 착탈식 날개부(226)가 회전봉(220)에 부착되어 있다. 착탈식 날개부(226)는 날개를 형성하는 부분과 회전봉(220)에 끼워질 수 있는 그랩 부분을 포함하고 있는데, 위 실시예의 경우 날개부(226)의 피치 각도는 작업자의 수작업에 의해서 자유롭게 조절될 수 있다.
도 9는 회전식 액적 공급부(220)의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 피치 가변식 날개부(227)를 포함하고 있는데, 이는 자동으로 날개의 피치 각도를 조절할 수 있게 한다. 구체적으로 회전봉(220) 종단에는 피치 가변 구동부(227a)가 구비되어 있고, 피치 가변 구동부(227a)의 피치 가변 구동축(227b)에는 피치 가변 날개(227c)가 부착되어 있다. 피치 가변 구동부(227a)는 통상적으로 서보 모터를 사용할 수 있는데, 위 구성을 통하여 오염 가스 처리 장치의 가동 도중에도 피치 가변 날개(227b)의 피치 각도를 변화시킬 수 있게 된다. 그러므로, 제1 팬(210)에 의하여 형성된 기류의 속도와는 별개로 회전식 액적 공급부(220)의 회전 속도를 조절하는 것이 가능하게 된다.
도 10은 필터부(230)를 도시하고 있는데, 필터 프레임(213) 구조물에 메쉬(232)가 구비된 형태로 만들어질 수 있다. 필터부(230)는 오염된 공기 내에 포함된 입자 형태의 오염 물질을 거르는 역할을 할 뿐만 아니라, 물(OH 라디칼수 포함) 또는 약액의 액적이 부착될 수 있는 구조물을 제공함으로써 필터부(230)를 통과하는 오염된 공기가 물 또는 약액의 액적에 접촉할 가능성을 높이는 역할을 하게 된다. 도 5를 참조하면, 액적 공급 모듈(200)의 분사 노즐(223)이 필터부(230)를 향하여 형성되어 있음을 알 수 있는데, 이는 분사 노즐(223)로부터 형성된 액적이 필터부(230)의 메쉬(232)에 부착되도록 하기 위함이다.
도 11은 필터부(230)의 또 다른 실시예를 도시하고 있는데, 도 9의 실시예와는 다르게 액체 보지부(233)가 메쉬(232)와 맞붙은 형태로 형성되어 있다. 회전식 액적 공급부(220)에 의하여 공급된 액적은 메쉬(232)에 부착되지만, 바로 흘러내려버리는 양도 적지 아니하므로, 액적 형태로 공급되는 액체가 바로 흘러내리지 않고 유지되도록, 액체 보지부(233)는 액제를 담을 수 있는 공간을 제공하는 것이다. 위 구성을 통하여 필터부(230)를 통과하는 오염된 공기가 물 또는 약액과 접촉하는 면적으로 늘릴 수 있게 된다.
100: 오존 공급 모듈
200: 액적 공급 모듈 210: 제1 팬
220: 회전식 액적 공급부 221: 센터 바디
222: 회전봉 223: 분사 노즐
224: 회전축 225: 고정 날개부
226: 착탈식 날개부 227: 피치 가변식 날개부
227a: 피치 가변 구동부 227b: 피치 가변 구동축
227b: 피치 가변 날개
230: 필터부 231: 필터 프레임
232: 메쉬 233: 액체 보지부
310: 오염 공기 유입부 320: 모듈 연결부
330: 배출부 340: 회귀부
410: 제2 팬 420: 제3 팬

Claims (5)

  1. 모듈화된 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템에 관한 것으로서,
    오존을 발생시켜 오염 가스와 반응시키기 위한 오존 공급 모듈(100); 및
    오염 가스에 액적을 공급하기 위한 액적 공급 모듈(200);을 포함하되,
    상기 액적 공급 모듈(200)은 일방향으로 기류를 형성하기 위한 제1 팬(210); 오염 물질의 입자를 거르기 위한 메쉬(232)를 포함하는 필터부(230); 상기 필터부(230)를 향하여 액적을 분사하는 회전식 액적 공급부(220)가 일체로 모듈화되어 형성되되, 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)과 하나 이상의 상기 액적 공급 모듈(200)이 서로 결합하여 형성되며,
    상기 회전식 액적 공급부(220)는 회전축(224)을 중심으로 회전하는 센터 바디(221); 상기 센터 바디(221)에 방사상으로 부착되는 복수 개의 회전봉(222); 및 상기 회전봉(222)에 소정 간격으로 형성되는 복수 개의 분사 노즐(223)을 포함하되, 상기 복수 개의 분사 노즐(223)은 필터부(230)을 향하여 액적을 분사하는 것을 특징으로 하는 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오존 공급 모듈(100)과 상기 액적 공급 모듈(200)이 결합하여 형성된 구조물의 전단에는 오염 가스가 포함된 공기를 흡입하기 위한 오염 공기 유입부(310)가 부착되고,
    상기 오존 공급 모듈(100)과 상기 액적 공급 모듈(200)이 결합하여 형성된 구조물의 후단에는 처리가 끝난 공기를 배출하기 위한 배출부(330)가 부착되되,
    상기 배출부(330)에는 처리가 끝난 공기를 외부로 강제 배출하기 위한 제2 팬(410)이 형성된 것을 특징으로 하는 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 배출부(330)와 상기 오염 공기 유입부(310)는 회귀부(340)에 의하여 서로 연결되어 있되,
    상기 배출부(330)에 구비된 오염 가스 측정 센서에 의하여 측정된 오염 가스의 농도가 기준값 이상일 때에는 상기 배출부(330)에 도달한 공기를 상기 회귀부(340)로 강제 이송하는 제3 팬(420)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템 .
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 회전봉(222)에는 상기 제1 팬(210)에 의하여 형성된 기류와 소정 각도를 이루도록 형성된 날개부가 부착형성되되,
    상기 센터 바디(221)는 상기 제1 팬(210)에 의하여 형성된 기류가 상기 날개부에 부딪혀서 발생하는 동력에 의하여 회전하는 것을 특징으로 하는 대기 오염 가스 스마트 저감 시스템.
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