KR102604489B1 - 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 휘발성유기화합물이 포함된 가스의 정화공간을 구비하는 챔버와, 상기 챔버의 유입구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 정화공간으로 유입시키도록 이루어지는 유입덕트와, 상기 챔버의 배기구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 처리된 가스를 상기 정화공간으로부터 배출시키도록 이루어지는 배기덕트와, 상기 정화공간 내에 설치되어, 휘발성유기화합물을 처리하도록 형성되는 필터유닛과, 상기 유입구와 상기 필터유닛 사이에 방사상으로 배치되어, 상기 유입덕트를 통해 유입되는 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 필터유닛에 분산시켜 공급하도록 형성되는 유동분산유닛을 포함하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑을 개시한다.
Description
본 발명은 가스의 유동을 분산시키기 위한 유동 분산 기능을 갖는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템에 관한 것이다.
공기 중에 포함된 인체에 해로운 물질들은 여러 가지가 있지만 이중 가장 비중을 많이 차지하는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)은 인체를 직접적으로 반응시켜 오랜 시간 동안 노출될 경우 매우 강한 악영향을 나타나게 하며 환경적으로도 광화학반응 등을 통해 오존과 스모그의 원인물질이 되고 대기환경을 악화시키는 주 원인이다.
국내에서는, 대기환경보전법과 악취방지법을 통해 휘발성유기화합물에 대한 배출규제가 이루어지고 있으며, 이에 따라 인쇄시설, 자동차나 선박 따위에 대한 페인트도장시설, 섬유염색시설, 페인트제조시설, 저유소, 화학공정시설 등에서 발생되어 대기로 배출되는 휘발성유기화합물의 배출허용한도를 50ppm 미만으로 고시하여, VOC저감설비를 요구하고 있는 실정이다.
이러한 휘발성유기화합물의 제거를 위한 필터링 방법으로 활성탄(actived carbon)이 이용될 수 있다. 활성탄은 흡착 과정에 의해 유기 화합물을 액체 및 기체에서 제거하는 다공성 물질을 의미한다. 액체나 기체에 포함된 유기 분자는 활성탄을 통과하면서, 활성탄의 기공 표면으로 끌어당겨지면서 결합된다.
한편, VOC저감설비에는 휘발성유기화합물을 정화 처리하도록 이루어지는 흡착탑을 구비할 수 있다. 흡착탑 내부에는 상기 활성탄으로 이루어진 활성탄 필터가 설치되어, 흡착탑 내부로 유입되는 휘발성유기화합물을 포함하는 가스를 필터링하도록 이루어질 수 있다.
여기서, 흡착탑 내부로 유입되는 가스가 활성탄 필터에 전체적으로 고르게 분포되어 통과하지 않고 활성탄 필터의 일부에만 집중되어 통과할 경우, 활성탄 필터의 전체 정화 능력 대비 낮은 정화 성능을 나타낼 수 있다. 또한, 유입 가스가 집중되는 활성탄 필터의 교체 주기가 상대적으로 짧아져 활성탄 필터의 유지보수 효율을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 목적은, 흡착탑 내부로 유입되는 가스가 활성탄 필터에 전체적으로 고르게 분포되어 통과할 수 있도록 구성되는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑은, 휘발성유기화합물이 포함된 가스의 정화공간을 구비하는 챔버; 상기 챔버의 유입구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 정화공간으로 유입시키도록 이루어지는 유입덕트; 상기 챔버의 배기구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 처리된 가스를 상기 정화공간으로부터 배출시키도록 이루어지는 배기덕트; 상기 정화공간 내에 설치되어, 휘발성유기화합물을 처리하도록 형성되는 필터유닛; 및 상기 유입구와 상기 필터유닛 사이에 방사상으로 배치되어, 상기 유입덕트를 통해 유입되는 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 필터유닛에 분산시켜 공급하도록 형성되는 유동분산유닛을 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유동분산유닛은, 상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부를 향하여 방사상으로 배치되며 상호 이격되어 통기로를 형성하는 복수의 블레이드를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 통기로의 폭은 상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 블레이드 중 어느 하나의 상기 블레이드는 인접한 다른 하나의 블레이드의 일부와 상기 유입구에서 상기 필터유닛을 향하는 제1방향으로 중첩되게 배치되고, 상기 복수의 블레이드 각각은, 주면이 상기 제1방향에 대하여 틸트된 상태로, 상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부로 갈수록 상기 필터유닛에 가까워지도록 경사지게 배치되며, 상기 통기로는 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 상기 복수의 블레이드 사이에 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유동분산유닛은, 상기 챔버의 중심부에 대응되게 배치되어, 상기 복수의 블레이드 각각의 선단부와 결합되는 센터 고정부재; 및 상기 복수의 블레이드 각각의 후단부와 결합되고, 상기 챔버의 내측벽에 설치되는 사이드 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 사이드 플레이트에는 상기 복수의 블레이드 각각의 후단부의 적어도 일부가 삽입되는 슬릿이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 블레이드 각각은, 상기 슬릿에 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부에서 내측으로 단차지게 연장되어, 상기 사이드 플레이트의 내측면에 지지되는 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유동분산유닛은, 상기 센터 고정부재에 결합되고, 상기 복수의 블레이드 상에서 상기 센터 고정부재를 중심으로 방사상으로 연장되어 상기 사이드 플레이트에 결합되는 복수의 리브 플레이트; 및 상기 복수의 리브 플레이트 상호 간을 연결하며, 상기 센터 고정부재를 감싸는 형태로 배치되는 커넥팅 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유동분산유닛은, 상기 복수의 리브 플레이트의 선단부에 결합되는 너트; 및 상기 너트에 체결되고, 상기 복수의 블레이드 중 적어도 일부와 결합되는 볼트를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 필터유닛은, 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell)로 이루어진 허니컴형 활성탄 흡착필터를 포함하며, 상기 허니컴형 활성탄 흡착필터는, 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지고, 상기 활성탄은 40나노미터 이하의 기공 크기를 갖도록 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
흡착탑은, 휘발성유기화합물이 포함된 가스의 정화공간을 구비하는 챔버와, 챔버의 유입구와 챔버의 배기구에 각각 연결되는 유입덕트 및 배기턱트와, 정화공간 내에 설치되는 필터유닛을 포함한다. 여기서, 흡착탑의 유입구와 필터유닛 사이에는 유동분산유닛이 방사상으로 배치된다. 유동분산유닛은 유입덕트를 통해 유입되는 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 필터유닛에 분산시켜 공급하도록 형성된다.
이와 같은 흡착탑의 구성에 의하면, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스가 흡착탑의 유입구를 통해 유입되어 유동분산유닛을 지나면서 유동분산유닛의 형상에 의해 어느 일 영역에 집중되어 흐르지 않고 보다 광범위한 영역으로 분산되어 흐르도록 이루어진다. 즉, 유동분산유닛을 지나는 가스는 유동분산유닛의 어느 한 점에서 사방으로 뻗어나가는 형상을 따라 챔버 내에서 고르게 분포되어 흐르는 유동을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스는, 유동분산유닛을 통과하면서 챔버 내에서 고르게 분산된 상태로 유동하게되고, 고르게 분산된 상태에서 챔버의 정화공간 내에 설치된 필터유닛으로 유입되도록 이루어진다. 결과적으로, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스가 챔버의 정화공간 내에 설치된 필터유닛의 일부 영역에만 집중되지 않고 필터유닛의 보다 넓은 영역을 통과하도록 이루어진다. 즉, 가스의 정화 과정에서 필터유닛의 미사용 영역을 최소화하여 필터유닛의 정화 성능을 극대화시킬 수 있다. 아울러, 가스의 정화 과정에서 필터유닛 전체가 전반적으로 고르게 사용되므로, 필터유닛의 유지보수 작업 시에 필터유닛 전체를 대상으로 작업이 가능하여 흡착탑의 유지보수 효율을 보다 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선에 따른 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 유동분산유닛의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 'C' 영역에 대한 확대도.
도 5는 도 3에 도시된 유동분산유닛의 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 B-B선에 따른 단면도.
도 7은 도 3에 도시된 유동분산유닛에서 복수의 블레이드를 제외한 나머지 부분들의 결합된 상태를 보인 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 유동분산유닛의 평면도.
도 9는 도 7에 도시된 유동분산유닛의 정면도.
도 10은 도 3에 도시된 복수의 블레이드를 보인 평면도.
도 11은 도 1에 도시된 챔버의 내부를 보인 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 허니컴형 활성탄 흡착필터의 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템을 보인 개념도.
도 14는 도 13에 도시된 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템에서, 소화제 분사부의 구동 시의 모습을 보인 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선에 따른 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 유동분산유닛의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 'C' 영역에 대한 확대도.
도 5는 도 3에 도시된 유동분산유닛의 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 B-B선에 따른 단면도.
도 7은 도 3에 도시된 유동분산유닛에서 복수의 블레이드를 제외한 나머지 부분들의 결합된 상태를 보인 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 유동분산유닛의 평면도.
도 9는 도 7에 도시된 유동분산유닛의 정면도.
도 10은 도 3에 도시된 복수의 블레이드를 보인 평면도.
도 11은 도 1에 도시된 챔버의 내부를 보인 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 허니컴형 활성탄 흡착필터의 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템을 보인 개념도.
도 14는 도 13에 도시된 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템에서, 소화제 분사부의 구동 시의 모습을 보인 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑(100) 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑(100)의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 A-A선에 따른 단면도이다. 참고로, 도 1에서는 도면의 보다 명확한 파악을 위하여 유동분산유닛(150)의 일부 구성들은 제외하고 도시하였다. 그리고, 도 1에서 도시되지 않은 유동분산유닛(150)의 다른 세부적인 구성들은 본 발명의 다른 도면들을 통해 도시하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 흡착탑(100)은 챔버(110), 유입덕트(120), 배기덕트(130), 필터유닛(140) 및 유동분산유닛(150)을 포함한다.
챔버(110)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)을 포함하는 가스(G1)의 정화공간(110a)을 구비한다. 또한, 챔버(110)에는 유체가 출입하는 통로를 형성하는 유입구(111)와 배기구(112)가 구비된다. 유입구(111)와 배기구(112)를 통해서는 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)와, 후술하는 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)가 유입되고 배출될 수 있다. 연소 가스(G2)와 냉각 가스(G2)는 필터유닛(140)의 재생과 냉각 과정에 각각 이용될 수 있다.
챔버(110)는 유입구(111)와 정화공간(110a) 사이에 형성되는 제1공간(110b)과 배기구(112)와 정화공간(110a) 사이에 형성되는 제2공간(110c)을 구비할 수 있다. 여기서 제1공간(110b)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 유입구(111)에서 정화공간(110a)으로 갈수록 단면적이 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다. 챔버(110)의 제1공간(110b)을 형성하는 부분과 제2공간(110c)을 형성하는 부분은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(110)의 정화공간(110a)을 형성하는 부분을 중심으로 상호 대칭되게 형성될 수 있다.
또한, 제2공간(110c)은 정화공간(110a)에서 배기구(112)로 갈수록 단면적이 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다. 한편, 후술하는 유동분산유닛(150)은 상기 제1공간(110b) 상에 설치될 수 있다.
유입덕트(120)는 챔버(110)의 유입구(111)에 연결되어, 휘발성유기화합물이 포함된 가스(G1)를 정화공간(110a)으로 유입시키도록 형성된다.
배기덕트(130)는 챔버(110)의 배기구(112)와 연결되고, 휘발성유기화합물이 처리된 가스를 정화공간으로 배출시키도록 형성된다.
필터유닛(140)은 챔버(110)의 정화공간(110a) 내에 설치되고, 상기 가스(G1)에 포함된 휘발성유기화합물을 정화 처리하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 유입덕트(120), 필터유닛(140) 및 배기덕트(130)가 상하 방향 즉 도 1에 도시된 Z축 방향으로 배치된 모습을 예로 들어 설명한다. 이와 달리 흡착탑(100)은 유입덕트(120), 필터유닛(140) 및 배기덕트(130)가 좌우 방향 즉, 도 1에 도시된 X축 또는 Y축 방향으로 배치되게 구성될 수도 있다.
유동분산유닛(150)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 유입구(111)와 필터유닛(140) 사이에 방사상으로 배치된다. 유동분사유닛(150)은 유입덕트(120)를 통해 유입되는 휘발성유기화합물이 포함된 가스(G1)를 필터유닛(140)에 분산시켜 공급하도록 형성된다. 유동분사유닛(150)에 의해 유동이 분산되는 대상은 휘발성유기화합물이 포함된 가스(G1)와 후술하는 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)가 될 수 있다. 즉, 유동분산유닛(150)은, 챔버(110)의 유입구(111)를 통해 유입되어 배기구(112)로 흐르는 가스(G1,G2)를 대상으로 하고, 통과하는 가스(G1,G2)의 유동을 분산시키도록 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 흡착탑(100)의 구성에 의하면, 상기 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)가 흡착탑(100)의 유입구(111)를 통해 유입되어 유동분산유닛(150)을 지나면서 유동분산유닛(150)의 형상에 의해 어느 일 영역에 집중되어 흐르지 않고 보다 광범위한 영역으로 분산되어 흐르도록 이루어질 수 있다. 즉, 유동분산유닛(150)을 지나는 가스는 유동분산유닛(150)의 어느 한 점에서 사방으로 뻗어나가는 형상을 따라 챔버(110) 내에서 고르게 분포되어 흐르는 유동을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)는, 유동분산유닛(150)을 통과하면서 챔버(110) 내에서 고르게 분산된 상태로 유동하게되고, 고르게 분산된 상태에서 챔버(110)의 정화공간(110a) 내에 설치된 필터유닛(140)으로 유입되도록 이루어진다. 결과적으로, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)가 챔버(110)의 정화공간(110a) 내에 설치된 필터유닛(140)의 일부 영역에만 집중되지 않고 필터유닛(110)의 보다 넓은 영역을 통과하도록 이루어진다.
즉, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)의 정화 과정에서 필터유닛(140)의 미사용 영역을 최소화하여 필터유닛(140)의 정화 성능을 극대화시킬 수 있다. 아울러, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)의 정화 과정에서 필터유닛(140) 전체가 전반적으로 고르게 사용되므로, 필터유닛(140)의 유지보수 작업 시에 필터유닛(140) 전체를 대상으로 작업이 가능하여 흡착탑(100)의 유지보수 효율을 보다 높일 수 있다.
한편, 흡착탑(100)은 재생용 가스 유입덕트(160)와 재생용 가스 배기덕트(170)를 더 포함할 수 있다.
재생용 가스 유입덕트(160)는 유입덕트(120)에 분기된 형태로 연결되어, 필터유닛(140)의 재생 시에 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)를 정화공간(110a)으로 유입시키도록 이루어질 수 있다. 또한, 재생용 가스 유입덕트(160)의 내측벽에는, 재생용 가스(G2)를 챔버(110)의 유입구(111)로부터 멀어지도록 가이드하는 제1가이드(161)가 설치될 수 있다.
재생용 가스 배기덕트(170)는 배기덕트(130)에서 분기된 형태로 연결되어, 필터유닛(140)의 재생 시에 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)를 챔버(110)의 정화공간(110a)으로부터 배출시키도록 형성될 수 있다. 또한, 유입덕트(120)의 내측벽에는, 휘발성유기화합물이 포함된 가스(G1)를 챔버(110)의 중심부를 향하여 가이드하는 제2가이드(121)가 설치될 수 있다.
이상에서 설명한 제1 및 제2가이드(161,121)의 구조에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 유입덕트(120)를 통해 챔버(110) 내로 유입되는 가스(G1,G2)가 제1 및 제2가이드(161,121)에 의해 가이드되어 유동분산유닛(150)의 중심부를 향하여 가이드되도록 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)는 유입덕트(120)의 내측벽에 설치된 제2가이드(121)에 의해 챔버(110)의 중심부를 향하여 가이드될 수 있다. 여기서 챔버(110)의 중심부에는 유동분산유닛(150)의 중심부가 오버랩되게 배치될 수 있다. 즉, 제2가이드(121)에 의해 챔버(110)의 유입구(111)를 통과한 가스(G1)는 유동분산유닛(150)의 중심부로 유입되어 흐를 수 있다.
다음으로, 필터유닛(140)의 재생 시에 사용되는 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)는 재생용 가스 유입덕트(160)의 내측벽에 설치되는 제1가이드(161)에 의해 챔버(110)의 유입구(111)로부터 멀어지도록 가이드될 수 있다. 예를 들어, 제1가이드(161)는 도 2에 도시된 바와 같이 유입덕트(160)에서 가스(G1)의 유입이 시작되는 유로의 전단부를 향하여 경사지게 형성될 수 있다.
이에 따라, 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)는 제1가이드(161)를 지나면서 가이드되어, 휘발성유기화합물을 포함하는 가스(G1)와 동일한 유동 경로를 형성하도록 이루어질 수 있다. 즉, 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)는 제1가이드(161)를 지나면서 유입덕트(160)로 유입된 후 유입덕트(160)의 유로 전단부에서 유입구(111)를 향하는 유동을 형성할 수 있다. 결과적으로 연소 가스(G2) 또는 냉각 가스(G2)는 제1가이드(161)를 지난 이후 제2가이드(121)에 의해 가이드되어 챔버(110)의 중심부를 향하여 흐르도록 이루어질 수 있다.
이와 같이, 챔버(110)의 유입구(111)를 통해 챔버(110) 내로 유입되는 가스(G1,G2)는 제1 및 제2가이드(161,121)에 의해 가이드되어 챔버(110)의 중심부를 향하여 흐르도록 이루어질 수 있다. 아울러, 상기 가스(G1,G2)는 유동분산유닛(150)의 중심부가 챔버(110)의 중심부와 오버랩되게 배치되어, 유동분산유닛(150)의 중심부로 유입되도록 이루어질 수 있다.
한편, 흡착탑(100)은 제1댐퍼(122), 제2댐퍼(131), 제3댐퍼(162) 및 제4댐퍼(171)를 더 포함할 수 있다.
제1댐퍼(122)와 제2댐퍼(131)는 유입덕트(120)와 배기덕트(140)에 각각 설치되어, 유입덕트(120)와 배기덕트(140)를 각각 개폐하도록 형성될 수 있다.
제3댐퍼(162)와 제4댐퍼(171)는 재생용 가스 유입덕트(160)와 재생용 가스 배기덕트(170)에 각각 설치되어, 재생용 가스 유입덕트(160)와 재생용 가스 배기덕트(170)를 각각 개폐하도록 형성될 수 있다.
여기서, 휘발성유기화합물의 흡착이 이루어지는 메인 공정에서는, 제1 및 제2댐퍼(122,131)만 개방되고 제3 및 제4댐퍼(162,171)는 폐쇄될 수 있다. 반대로, 필터유닛(140)의 재생 및 냉각 공정에서는 제3 및 제4댐퍼(162,171)가 개방되고 제1 및 제2댐퍼(122,131)는 폐쇄되도록 이루어질 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 유동분산유닛(150)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 유동분산유닛(150)의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 'C' 영역에 대한 확대도이다. 도 5는 도 3에 도시된 유동분산유닛(150)의 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 B-B선에 따른 단면도이다. 도 7은 도 3에 도시된 유동분산유닛(150)에서 복수의 블레이드(151)를 제외한 나머지 부분들의 결합된 상태를 보인 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 유동분산유닛(150)의 평면도이다. 도 9는 도 7에 도시된 유동분산유닛(150)의 정면도이다. 도 10은 도 3에 도시된 복수의 블레이드(151)를 보인 평면도이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 유동분산유닛(150)은 복수의 블레이드(151)를 포함할 수 있다.
복수의 블레이드(151)는 챔버(110)의 중심부에서 챔버(110)의 가장자리부를 향하여 방사상으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드(151)의 상호 이격된 공간으로 통기로(151a)를 형성하도록 이루어질 수 있다. 상기 통기로(151a)를 통해 유동분산유닛(150)로 유입되는 가스(G1,G2)가 통과하여 지나도록 이루어질 수 있다.
복수의 블레이드(151) 각각은 챔버(110)의 중심부에 대응되는 선단부(151b)에서 챔버(110)의 가장자리부에 대응되는 후단부(151c)로 갈수록 점차 폭이 넓어지게 형성될 수 있다. 즉, 각각의 블레이드(151)는 삼각형 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 블레이드(151)의 선단부(151b)는 뾰족하게 형성될 수 있다.
또한, 복수의 블레이드(151)는 도 5에 도시된 바와 같이 유동분산유닛(150)의 중심부를 중심으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 도면에서는 24개의 블레이드(151)들로 구성되는 유동분산유닛(150)을 보이고 있다. 여기서, 24개의 블레이드(151)들은 1번 내지 12번으로 표시된 12가지 형상을 갖도록 이루어질 수 있고, 각각의 블레이드(151)들이 유동분산유닛(150)의 중심부를 중심으로 상호 대치되게 배치되도록 이루어질 수 있다.
복수의 블레이드(151) 중 인접한 두 블레이드(151)는 서로 다른 형상을 가지고, 챔버(110)의 중심부를 기준으로 서로 다른 각도로 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드(151) 중, 챔버(110)의 중심부를 기준으로 상호 맞은편에 위치하는 두 블레이드(151)는 같은 형상을 갖도록 이루어질 수 있으며, 챔버(110)의 중심부를 기준으로 서로 같은 각도로 배치될 수도 있다.
또한, 통기로(151a)의 폭은 도 4에 도시된 바와 같이 챔버(110)의 중심부에서 상기 챔버(110)의 가장자리부로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다. 복수의 블레이드(151)에 의해 형성되는 통기로(151a)의 구조에 의하면 유동분산유닛(150)을 통과하는 가스(G1,G2)의 흐름을 챔버(110) 내부에서 고르게 분포시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 챔버(110)의 중심부는 챔버(110)의 유입구(111)와 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 챔버(110)의 유입구(111)를 통해 유입되는 가스(G1,G2)는 챔버(110)의 중심부로 가장 많은 유량을 형성하게 된다. 이때, 상기 통기로(151a)에서 챔버(110)의 중심부와 대응되는 부분의 폭(151a1)은 상대적으로 좁게 형성되어 통기로(151a)를 통해 통과되는 가스(G1,G2)의 유량이 비교적 적게 형성된다. 이후, 가스(G1,G2)는 챔버(110)의 중심부에서 복수의 블레이드(151)를 따라 챔버(110)의 가장자리부로 흐르면서 점진적으로 넓어지는 통기로(151a)를 통해 흐르게 된다. 이때 가스(G1,G2)는 챔버(110)의 가장자리부로 흐르면서 통기로(151a)를 통과하는 유량은 감소하지만, 통기로(151a)의 폭이 챔버(110)의 가장자리부로 갈수록 점진적으로 넓어지게 형성되어, 통기로(151a)의 전체 영역에서 비교적 균일한 통과 유량을 구현할 수 있다.
이에 따라, 가스(G1,G2)는 챔버(110) 내로 유입되고 유동분산유닛(150)을 통과하면서 고르게 분산되어 챔버(110)의 정화공간(110a) 내에 설치된 필터유닛(140)으로 유입되도록 이루어질 수 있다. 결과적으로, 가스(G1,G2)가 챔버(110)의 정화공간(110a) 내에 설치된 필터유닛(140)의 일부 영역에만 집중되어 흐르지 않고, 필터유닛(140)을 배치되는 영역을 모두 포함하도록 전체적으로 넓게 통과하도록 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 블레이드(151) 중 어느 하나의 블레이드(151)는, 도 5에 도시된 바와 같이 인접한 다른 하나의 블레이드(151)의 일부와 챔버(110)의 유입구(111)에서 필터유닛(140)을 향하는 제1방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 여기서 상기 제1방향은 본 발명의 도면들에 도시된 Z축 방향을 의미할 수 있다.
또한, 복수의 블레이드(151) 중 인접하는 두 개의 블레이드(151)들은 유동분산유닛(150)의 중심을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향을 따라 어느 하나의 블레이드(151)가 다른 하나의 블레이드(151)의 일부를 덮도록 규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 2번 블레이드(151)의 왼쪽 일부가 1번 블레이드(151)의 오른쪽 일부를 덮도록 배치되며, 3번 블레이드(151)의 왼쪽 일부가 1번 블레이드(151)의 오른쪽 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로 1번 내지 12번 블레이드(151)들은 반시계 방향을 따라 순차적으로 배열될 수 있으며, 다음 순번의 블레이드(151)의 왼쪽 부분이 이전 순번의 블레이드(151)의 오른쪽 부분을 일부 덮도록 배치될 수 있다.
한편, 이와 반대로, 본 발명의 도면에서는 도시되지 않았으나, 1번 내지 12번 블레이드(151)들은 반시계 방향을 따라 순차적으로 배열되되, 이전 순번의 블레이드(151)의 오른쪽 부분이 다음 순번의 블레이드(151)의 왼쪽 부분을 덮도록 배치될 수도 있다.
한편, 본 실시예에서는 유입덕트(120), 필터유닛(140) 및 배기덕트(130)가 상하 방향 즉 도 1에 도시된 Z축 방향으로 배치된 모습을 예로 들어 설명한다. 이와 달리 흡착탑(100)은 유입덕트(120), 필터유닛(140) 및 배기덕트(130)가 좌우 방향 즉, 도 1에 도시된 X축 또는 Y축 방향으로 배치되게 구성될 수도 있다. 즉, 상기 제1방향은 유입덕트(120), 필터유닛(140) 및 배기덕트(130)가 배치되는 실시예에 따라 상하 방향 또는 좌우 방향을 의미할 수 있다.
그리고, 복수의 블레이드(151) 각각은, 주면이 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1방향에 대하여 일정 각도(T1) 틸트된 상태로, 챔버(110)의 중심부에서 챔버(110)의 가장자리부로 갈수록 필터유닛(140)에 가까워지도록 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 블레이드(151)의 일측변이 타측변 대비 상기 제1방향을 기준으로 서로 다른 높이에 위치하도록 형성될 수 있다. 그리고, 블레이드(151)의 상기 틸트되는 회전축은 블레이드(151)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
이와 함께, 상기 통기로(151a)는 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 복수의 블레이드(151) 사이에 형성될 수 있다. 상기 제2방향은 본 발명의 도면들에 도시된 X축 방향 또는 Y축 방향을 의미할 수 있다.
이와 같은 복수의 블레이드(151)의 구조에 의하면, 블레이드(151)들이 상기 제1방향에 대하여 상호 오버랩되게 배치되어, 유동분산유닛(150)의 설계 시에 필터유닛(140)을 커버할 수 있는 일정 면적 내에 보다 많은 블레이드(151)를 배치할 수 있다. 결과적으로, 블레이드(151)의 개수를 늘려 통기로(151a)의 수를 증가시킴에 따라 챔버(110) 내에서의 가스(G1,G2)의 유동을 보다 고르게 분포시킬 수 있다.
또한, 복수의 블레이드(151)들이 상기 제1방향에 대하여 일정 각도(T1) 틸트되게 형성되어 가스(G1,G2)가 복수의 블레이드(151)를 통과하면서 받는 저항을 줄일 수 있다. 즉, 가스(G1,G2)의 유동 방향에 대응되게 복수의 블레이드(151)가 일정 각도(G1) 틸트되어, 가스(G1,G2)의 챔버(110) 내에서의 유동이 보다 원활하게 이루어져 흡착탑(100)의 정화 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 유동분산유닛(150)은 센터 고정부재(152) 및 사이드 플레이트(153)를 더 포함할 수 있다.
센터 고정부재(152)는 챔버(110)의 중심부에 대응되게 배치되어, 복수의 블레이드(151) 각각의 선단부(151b)와 결합되도록 형성될 수 있다. 복수의 블레이드(151) 각각의 선단부(151b)는 센터 고정부재(152)에 각각 용접 결합될 수 있다. 센터 고정부재(152)는 원통형의 파이프 형상을 갖도록 이루어질 수 있다.
사이드 플레이트(153)는 복수의 블레이드(151) 각각의 후단부(151c)와 결합되고, 챔버(110)의 내측벽에 설치될 수 있다. 예를 들어, 사이드 플레이트(153)는 챔버(110)의 내측벽 용접되어 고정될 수 있다. 이에 따라, 유동분산유닛(150)이 챔버(110)의 내부에 안정적으로 배치된 상태를 유지할 수 있다.
여기서, 복수의 블레이드(151)는 상기 제1방향을 기준으로 센터 고정부재(152)와 상기 사이드 플레이트(151) 사이에서 전체적으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
한편, 사이드 플레이트(153)에는 복수의 블레이드(151) 각각의 후단부(151c)의 적어도 일부가 삽입되는 슬릿(153a)이 형성될 수 있다. 슬릿(153a)은 도 10에 도시된 바와 같이 사이드 플레이트(153)의 저면에 대하여 일정 각도(T1) 틸트되게 형성될 수 있다.
또한, 복수의 블레이드(151) 각각은 삽입부(151d) 및 지지부(151e)를 포함할 수 있다.
삽입부(151d)는 사이드 플레이트(153)에 마련되는 슬릿(153a)에 삽입 가능하게 형성될 수 있다. 즉, 삽입부(151d)의 길이는 슬릿(153a)의 길이와 같거나 슬릿(153a)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.
지지부(151e)는 삽입부(151d)에서 내측으로 단차지게 연장되어, 사이드 플레이트(153)의 내측면에 지지되도록 형성될 수 있다.
한편, 유동분산유닛(150)은 복수의 리브 플레이트(154) 및 커넥팅 부재(155)를 더 포함할 수 있다.
복수의 리브 플레이트(154)는 센터 고정부재(152)에 결합되고, 복수의 블레이드(151) 상에서 센터 고정부재(152)를 중심으로 방사상으로 연장되어 사이드 플레이트(153)에 결합되도록 이루어질 수 있다. 또한, 사이드 플레이트(153)는 리브 플레이트(151)의 후단부의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
커넥팅 부재(155)는 복수의 리브 플레이트(154) 상호 간을 연결하며, 센터 고정부재(152)를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 리브 플레이트(154)의 방사상으로 배치되는 구조를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
한편, 유동분산유닛(150)은 너트(156)와 볼트(157)를 더 포함할 수 있다.
너트(156)는 복수의 리브 플레이트(154)의 선단부에 결합될 수 있다. 너트(156)는 리브 플레이트(154)의 선단부와 용접 결합될 수 있다. 또한, 복수의 리브 플레이트(154)의 선단부들은 도 6에 도시된 바와 같이 서로 일정 간격을 두고 이격 배치되어, 복수의 리브 플레이트(154)의 선단부들 사이에 이격공간을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 리브 플레이트(154)의 선단부들 사이에 형성된 상기 이격공간에는 상기 센터 고정부재가 삽입되어, 상기 복수의 리브 플레이트(154) 각각의 선단부들을 지지하도록 이루어질 수 있다.
볼트(157)는 너트(156)에 체결되고, 복수의 블레이드(151) 중 적어도 일부와 결합되도록 형성될 수 있다. 이때, 복수의 블레이드(151)는 볼트(157)와 용접에 의해 결합되도록 이루어질 수 있다. 또한, 볼트(157)와 너트(156) 사이에는 와셔(158)가 개재될 수 있다. 또한, 볼트의 일단부 중 일부는 복수의 리브 플레이트(154)의 선단부들 사이에 형성되는 상기 이격공간에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 볼트(157), 너트(156) 및 리브 플레이트(154)의 결합 구조를 보다 견고하게 할 수 있다.
이하, 챔버(110)의 내부 구조와 필터유닛(140)에 대하여 도 11 및 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 11은 도 1에 도시된 챔버(110)의 내부를 보인 사시도이다. 도 12는 도 11에 도시된 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 사시도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 필터유닛(140)은 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)가 서로 인접하게 배치되어 기설정된 배열을 이루도록 형성될 수 있다. 각각의 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)는, 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell, 141a)로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 통기공은 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 두께 방향으로 관통 형성될 수 있다. 다수의 셀(141a)은 일정한 크기로 동일하게 형성될 수 있다. 상기 셀(141a)은 도 12에서 사각형으로 도시되었으나, 셀(141a)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 도 4에 도시된 사각형이 아닌 다른 형태의 다각형 또는 원형 등으로 형성될 수도 있다. 한편 도 12를 참조하면, 각각의 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)는 일정 크기의 가로폭(141b)과 세로폭(141c)과 높이(141d)를 갖도록 형성될 수 있다.
참고로 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 허니컴 구조에 의하면 다수의 셀(141a)들이 일정 크기를 갖도록 구성되어 가스(G)의 편류 현상을 방지하며 저압력 손실로 휘발성유기화합물을 보다 효율적으로 제거할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 정전기를 유발시키는 유동 입자가 존재하지 않고, 일정 크기의 셀(141a)로 구성되어 오랜 시간 사용 시에도 압력 증가 및 통풍이 저하되지 않아 흡착열의 농축을 방지할 수 있다.
한편, 상기 정화공간(110a)에는 슬라이딩 레일(114)이 구비될 수 있다.
슬라이딩 레일(114)은 챔버(110)의 정화공간(110a) 상에 마련된다. 슬라이딩 레일(114)은 필터유닛(140)이 슬라이딩 방식으로 정화공간(110a) 내에 삽입될 수 있도록, 필터유닛(140)의 저부 테두리 양측을 지지하도록 형성될 수 있다. 즉, 각각의 필터유닛(140)의 저부는 슬라이딩 레일(114) 상에 안착되어 슬라이딩 레일(114)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 정화공간(110a)에는 챔버(110)의 상하 방향으로 연장 형성되어, 슬라이딩 레일(114)이 정화공간(110a) 상에서 상하 방향으로 설치 가능하도록 슬라이딩 레일(114)의 설치 공간를 제공하는 적어도 하나의 레일 프레임(114a)이 구비될 수 있다.
또한, 슬라이딩 레일(114) 사이의 간격은 필터유닛(140)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상하 적층되는 각각의 필터유닛(140)들이 상기 정화공간(110a) 내에서 상하 방향으로 일정 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.
결과적으로 필터유닛(140) 간에 형성되는 공간을 통하여 인접하는 다른 필터유닛(140)로 가스(G)가 이동 가능하여 가스(G1,G2)의 유동 경로가 보다 다양하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 챔버(110) 내로 유입되는 가스(G1,G2)가 정화공간(110a) 중 어느 한 영역에 집중되어 흐르더라도, 인접한 다른 필터유닛(140)를 지나도록 유동하는 것이 가능하여 가스(G1,G2)의 정화 성능을 보다 안정적으로 제공할 수 있다. 또한, 필터유닛(140) 간에 공간이 형성되어 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)의 탈착 공정에서 국소과열점이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.
이와 같은 슬라이딩 레일(114)의 구조에 의하면, 각각의 필터유닛(140)를 챔버(110)의 정화공간(110a) 상에 적층 배치시키는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 상기 정화공간(110a) 상에 적층 배치되는 각각의 필터유닛(140)의 배치 구조를 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어지며, 기공 크기가 제어된 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 기공 크기가 제어된 활성탄은 50 내지 75 중량%가 함유되며, 활성탄에 형성되는 기공 중 20나노미터 이하의 미세공이 0.4mL/g 미만으로 이루어져 있으며, 흡착부분이 활성탄 표면으로 직접적으로 연결되지 않은 미세공의 면적이 줄어들어 휘발성유기화합물의 흡착뿐만 아니라, 탈착에도 우수한 성능을 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 기공 크기가 제어된 활성탄은 40 나노미터 이하의 기공 크기를 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 기공 크기가 제어된 활성탄은 벌집구조나 판형 등 다양한 형태로 제조가 가능하여 표면을 최대한 사용할 수 있는 장점이 있는데, 상기 기공 크기가 제어된 활성탄의 함량이 50 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 기공 크기가 제어된 활성탄의 함량이 75 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게향상되지 않으면서 상대적으로 바인더와 충전재의 함량이 줄어들기 때문에, 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 조성물의 형태안정성이나 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 바인더는 15 내지 30 중량%가 함유되며, 카올린으로 이루어지는데, 본 발명을 통해 제조되는 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 조성물을 구성하는 각 성분을 결속시키는 역할을 한다.
상기 카올린은 가장 대표적인 점토광물이며, 단위구조는 규산 4면체층과 알루미나 8면체층이 1: 1로 되는 구조를 가지며, 카올리나이트, 디카이트(dickite), 내크라이트(nacrite)의 구조가 다른 3종류의 광물과 층간수가 첨가된할로이사이트(halloysite)를 포함할 수 있다. 할로이사이트 이외의 3광물의 화학조성식은 [Al2Si2O5(OH)4] 또는 [Al2O3·2SiO2·2H2O]이며 산화물의 중량%는 SiO2 46.5%, Al2O3 39.5%, H2O 14.0%로 점토광물 중에서는 가장 일정한 조성을 가진다.
상기와 같은 특성을 나타내는 카올린으로 이루어진 바인더는 상기의 효과 외에도 공기 중에 함유되어 있는 인체에 해로운 각종 세균이나 바이러스, 곰팡이, 미세먼지, 악취 등의 냄새 성분과 오염물질을 살균, 탈취 및 정화시키는 효과를 나타낸다.
상기 바인더의 함량이 15 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 바인더의 함량이 30 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 기공 크기가 제어된 활성탄이나 충전재의 함량이 줄어들기 때문에, 휘발성유기화합물의 제거효과가 저하되고, 흡착제 조성물의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 충전재는 10 내지 20 중량%가 함유되며, 수경성 산화알루미늄, 팔리고르스카이트(palygorskite) 및 세피올라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 본 발명에 따른 흡착제 조성물의 기계적강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 수분저항성이나 흡착성능을 더욱 향상시키는 역할을 한다.
상기 수경성 산화알루미늄은 본 발명에 따른 흡착제 조성물의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 수분 저항성을 향상시켜 다습한 조건에서도 흡착제 조성물의 물성이 유지될 수 있도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 팔리고르스카이트는 침상으로 산출되는 2:1 점토광물로서 화학식은 [Si8Mg2Al2O20(OH)2(OH)2·4H2O]인데, 규산 4면체의 사슬구조에 의한 터널(tunnel)구조를 가지며 터널 내에 물분자를 함유한다. 주로 건조지역의 토양에 존재하고, 상업적으로는 아타풀자이트(attapulgite)로 알려져 있으며 비료 제조 과정에 이용되기도 하는데, 본 발명에서는 흡착제 조성물의 기계적 강도를 향상시키며 휘발성유기화합물의 흡착효과를 더욱 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 세피올라이트는 해포석(海泡石)이라고도 하며, 화학성분은 [Mg4Si6O15(OH)2·6H2O]으로, 굳기는 2 내지 25이고, 비중은 2를 나타내는데, 섬유상의 결정도 있으나 보통은 토상(土狀)의 미소한 결정의 집합체로 전자현미경으로만 관찰할 수 있다. 백색, 회색, 녹색 및 황색을 띠며 건조한 덩어리로 된 것은 물에 뜰 만큼 가볍고, 미국에서는 염호(鹽湖)의 바닥에 다량으로 존재한다. 탐사보링용 이수(泥水)나, 구워서 건조제(乾燥劑)로 사용하는데, 본 발명에서는 흡착제 조성물의 기계적 강도를 향상시키며 휘발성유기화합물의 흡착효과를 더욱 향상시키는 역할을 한다.
상기의 성분으로 이루어지는 충전재의 함량이 10 중량% 미만이면 본 발명에 따른 흡착제 조성물의 기계적 강도 향상효과가 미미하며, 상기 충전재의 함량이 20 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 기공 크기가 제어된 활성탄과 바인더의 함량이 지나치게 줄어들어 휘발성유기화합물의 흡착력이나 분해력 및 흡착제 조성물의 결속력이 저하로 인해 오히려 기계적 물성이 저하될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 허니컴형 활성탄 흡착필터(141)의 조성물의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 흡착제 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
기공 크기가 제어된 활성탄(40nm 이하의 기공이 0.4ml/g) 50 중량%, 바인더(카올린) 30 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 20 중량%를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합하여 제조된 혼합물을 압출성형기에 투입하고 압출하여 가로 50mm×세로 20mm 규격이며 100cell을 나타내는 허니컴 구조로 성형한 후에 500℃의 온도에서 2시간 동안 소성하여 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 55 중량%, 바인더(카올린) 27 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 18 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 60 중량%, 바인더(카올린) 24 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 16 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 65 중량%, 바인더(카올린) 21 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 14 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 70 중량%, 바인더(카올린) 18 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 12 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 75 중량%, 바인더(카올린) 15 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 10 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
입자상 활성탄(40nm 이하의 기공이 0.5mL/g) 70 중량%, 바인더(카올린) 18 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 12 중량%를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합하여 제조된 혼합물을 압출성형기에 투입하고 압출하여 가로 50mm×세로 20mm 규격이며 100cell을 나타내는 허니컴 구조로 성형한 후에 500℃의 온도에서 2시간 동안 소성하여 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 통해 제조된 활성탄 흡착제의 휘발성유기화합물 흡착능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 흡착성능은 공간속도 10000SV, 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 측정하였다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 흡착제 조성물은 휘발성 유기화합물에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 통해 제조된 활성탄 흡착제로 재생성능을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
{단, 재생성능은 공간속도 10000SV, 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 1 내지 7시간 동안 톨루엔을 흡착하도록 한 후에 165℃의 온도에서 공간속도 2000SV로 재생하고, 다시 공간속도 10000SV, 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 1 내지 7시간 동안 톨루엔을 흡착하는 과정을 적용하는 방법을 이용하였다.}
<표 2>
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 흡착제 조성물은 재생 후에도 휘발성 유기화합물에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄이 사용되어 휘발성 유기화합물의 탈착성능이 개선되기 때문에 재생이 가능하다.
이하, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)에 대하여 도 1 내지 도 12와 함께 도 13 및 도 14를 더 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)을 보인 개념도이다. 도 14는 도 13에 도시된 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)에서, 소화제 분사부(190)의 구동 시의 모습을 보인 개념도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)은 앞서 설명한 상기 흡착탑(100)이 복수로 구성될 수 있다. 복수의 흡착탑(100)의 각각의 챔버(110)와 연결된 유로들은 각각 연결되도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 흡착탑(100)에 마련되는 유입덕트(120)와 다른 하나의 흡착탑(100)에 마련되는 유입덕트(120)는 유입덕트 연결관(120a)에 연결되어 상호 연통되게 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 복수의 흡착탑(100)에 각각 구비되는 배기덕트(130)들은 배기덕트 연결관(130a)에 연결되어 상호 연통되도록 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 흡착탑(100)에 각각 구비되는 재생용 가스 유입덕트(160)들은 재생용 가스 유입덕트 연결관(160a)에 연결되어 상호 연통되도록 이루어질 수 있으며, 복수의 흡착탑(100)에 각각 구비되는 재생용 가스 배기덕트(170)들은 재생용 가스 배기덕트 연결관(170a)에 연결되어 상호 연통되도록 형성될 수 있다.
또한, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)에는 굴뚝(12)이 구비될 수 있다.
굴뚝(12)은 배기덕트 연결관(130a)을 연결되어, 배기덕트 연결관(130a)을 통해 유입되는 가스(G1)를 휘발성유기화합물 처리 시스템(10) 외부로 배출시키도록 형성될 수 있다.
한편, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)은 제어부(11)와 감지유닛(180)을 더 포함할 수 있다.
제어부(11)는 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)에 대한 전반적인 제어를 수행하도록 이루어질 수 있다.
감지유닛(180)은 챔버(110) 내의 상태를 모니터링하도록 이루어질 수 있다. 감지유닛(180)은 예를 들어 챔버(110) 내부의 온도를 측정하도록 이루어질 수 있다. 감지유닛(180)은 챔버(110) 내부의 온도뿐만 아니라 압력을 측정하도록 이루어질 수 있으며, 챔버(110) 내부의 상태를 이미지로 획득하도록 이루어질 수도 있다.
감지유닛(180)은 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 필터유닛(140)과 유동분산유닛(150) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 감지유닛(180)은 유동분산유닛(150)보다 상대적으로 필터유닛(150)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 챔버(110) 내에서 화재 등의 사고 발생 시에 이와 같은 사고 상황을 보다 신속하게 감지할 수 있다. 반면, 유동분산유닛(150)이 감지유닛(180)보다 필터유닛(140)에 더 가깝게 배치되는 경우, 감지유닛(180)과 필터유닛(140) 사이에 유동분산유닛(150)이 배치될 수 있다. 이와 같은 구성의 경우, 유동분산유닛(150)이 감지유닛(180)의 모니터링 성능을 저하시키는 방해 요인으로 작용할 수 있다.
여기서, 제어부(11)은 감지유닛(180)에 의해 감지된 챔버(110) 내의 상태를 근거로, 제1 내지 제4댐퍼(122,131,162,171)를 모두 폐쇄시키도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제어부(11)는 감지유닛(180)에 의해 측정되는 챔버(110) 내부의 온도가 기설정된 값을 초과하는 경우 제1 내지 제4댐퍼(122,131,162,171)를 모두 폐쇄시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 챔버(110) 내에서 화재와 같은 사고가 발생하는 경우 챔버(110) 제어부(11)에 의해 제1 내지 제4댐퍼(122,131,162,171)를 모두 폐쇄하여 챔버(110) 외부와 연통되는 유로를 모두 차단시킴으로써, 챔버(110) 내부에서의 사고 상황이 챔버(110) 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)의 사고 발생 시 상황을 대비하여, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 휘발성유기화합물 처리 시스템(10)은 소화제 분사부(190)를 더 포함할 수 있다.
소화제 분사부(190)는 도 14에 도시된 바와 같이 챔버(110)의 내부로 화재를 진압하는 물질(F1)을 분사하도록 형성될 수 잇다. 소화제 분사부(190)에서 분사되는 상기 화재를 진압하는 물질(F1)은 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다.
한편, 소화제 분사부(190)는 필터유닛(140)과 유동분산유닛(150) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 소화제 분사부(190)를 통해 챔버(110) 내부로 분사되는 화재 진압을 위한 물질(F1)은 챔버(110) 내에 배치되는 다른 구성들을 거치지 않고 필터유닛(140)에 직접적으로 분사될 수 있다. 이에 따라, 챔버(110)의 내부 특히 필터유닛(140)에 화재가 발생하는 경우, 화재의 진압이 보다 신속하게 이루어질 수 있다. 이와 달리, 소화제 분사부(190)와 필터유닛(140) 사이에 유동분산유닛(150)이 배치되는 경우, 챔버(110) 내에서의 화재 발생 시 소화제 분사부(190)를 통해 분사되는 화재 진압을 위한 물질(F1)이 유동분산유닛(150)에 의해 가로막히게 되어 소화제 분사부(190)에 의한 화재 진압 과정이 정상적으로 이루어지기 어렵다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
10 : 휘발성유기화합물 처리 시스템
11 : 제어부
12 : 굴뚝
100 : 흡착탑
110 : 챔버
110a : 정화공간
110b : 제1공간
110c : 제2공간
110d : 측면 개구
111 : 유입구
112 : 배기구
113 : 챔버 도어
114 : 슬라이딩 레일
114a : 레일 프레임
120 : 유입덕트
121 : 제2가이드
122 : 제1댐퍼
130 : 배기덕트
131 : 제2댐퍼
140 : 필터유닛
141 : 허니컴형 활성탄 흡착필터
141a : 셀
150 : 유동분산유닛
151 : 블레이드
151a : 통기로
151b : 블레이드의 선단부
151c : 블레이드의 후단부
151d : 삽입부
151e : 지지부
152 : 센터 고정부재
153 : 사이드 플레이트
153a : 슬릿
154 : 리브 플레이트
155 : 커넥팅 부재
156 : 너트
157 : 볼트
158 : 와셔
160 : 재생용 가스 유입덕트
161 : 제1가이드
162 : 제3댐퍼
170 : 재생용 가스 배기덕트
171 : 제4댐퍼
180 : 감지유닛
190 : 소화제 분사부
11 : 제어부
12 : 굴뚝
100 : 흡착탑
110 : 챔버
110a : 정화공간
110b : 제1공간
110c : 제2공간
110d : 측면 개구
111 : 유입구
112 : 배기구
113 : 챔버 도어
114 : 슬라이딩 레일
114a : 레일 프레임
120 : 유입덕트
121 : 제2가이드
122 : 제1댐퍼
130 : 배기덕트
131 : 제2댐퍼
140 : 필터유닛
141 : 허니컴형 활성탄 흡착필터
141a : 셀
150 : 유동분산유닛
151 : 블레이드
151a : 통기로
151b : 블레이드의 선단부
151c : 블레이드의 후단부
151d : 삽입부
151e : 지지부
152 : 센터 고정부재
153 : 사이드 플레이트
153a : 슬릿
154 : 리브 플레이트
155 : 커넥팅 부재
156 : 너트
157 : 볼트
158 : 와셔
160 : 재생용 가스 유입덕트
161 : 제1가이드
162 : 제3댐퍼
170 : 재생용 가스 배기덕트
171 : 제4댐퍼
180 : 감지유닛
190 : 소화제 분사부
Claims (10)
- 휘발성유기화합물이 포함된 가스의 정화공간을 구비하는 챔버;
상기 챔버의 유입구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 정화공간으로 유입시키도록 이루어지는 유입덕트;
상기 챔버의 배기구에 연결되어, 휘발성유기화합물이 처리된 가스를 상기 정화공간으로부터 배출시키도록 이루어지는 배기덕트;
상기 정화공간 내에 설치되어, 휘발성유기화합물을 처리하도록 형성되는 필터유닛; 및
상기 유입구와 상기 필터유닛 사이에 방사상으로 배치되어, 상기 유입덕트를 통해 유입되는 휘발성유기화합물이 포함된 가스를 상기 필터유닛에 분산시켜 공급하도록 형성되는 유동분산유닛을 포함하고,
상기 유동분산유닛은,
상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부를 향하여 방사상으로 배치되며 상호 이격되어 통기로를 형성하는 복수의 블레이드;
상기 챔버의 중심부에 대응되게 배치되어, 상기 복수의 블레이드 각각의 선단부와 결합되는 센터 고정부재; 및
상기 복수의 블레이드 각각의 후단부와 결합되고, 상기 챔버의 내측벽에 설치되는 사이드 플레이트를 포함하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 통기로의 폭은 상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부로 갈수록 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 블레이드 중 어느 하나의 상기 블레이드는 인접한 다른 하나의 블레이드의 일부와 상기 유입구에서 상기 필터유닛을 향하는 제1방향으로 중첩되게 배치되고,
상기 복수의 블레이드 각각은, 주면이 상기 제1방향에 대하여 틸트된 상태로, 상기 챔버의 중심부에서 상기 챔버의 가장자리부로 갈수록 상기 필터유닛에 가까워지도록 경사지게 배치되며,
상기 통기로는 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 상기 복수의 블레이드 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 사이드 플레이트에는 상기 복수의 블레이드 각각의 후단부의 적어도 일부가 삽입되는 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 블레이드 각각은,
상기 슬릿에 삽입되는 삽입부; 및
상기 삽입부에서 내측으로 단차지게 연장되어, 상기 사이드 플레이트의 내측면에 지지되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 제1항에 있어서,
상기 유동분산유닛은,
상기 센터 고정부재에 결합되고, 상기 복수의 블레이드 상에서 상기 센터 고정부재를 중심으로 방사상으로 연장되어 상기 사이드 플레이트에 결합되는 복수의 리브 플레이트; 및
상기 복수의 리브 플레이트 상호 간을 연결하며, 상기 센터 고정부재를 감싸는 형태로 배치되는 커넥팅 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 제8항에 있어서,
상기 유동분산유닛은,
상기 복수의 리브 플레이트의 선단부에 결합되는 너트; 및
상기 너트에 체결되고, 상기 복수의 블레이드 중 적어도 일부와 결합되는 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑. - 제1항에 있어서,
상기 필터유닛은, 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell)로 이루어진 허니컴형 활성탄 흡착필터를 포함하며,
상기 허니컴형 활성탄 흡착필터는, 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지고,
상기 활성탄은 40나노미터 이하의 기공 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 허니컴형 활성탄 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230052559A KR102604489B1 (ko) | 2023-04-21 | 2023-04-21 | 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템 |
| CN202322980817.7U CN221713931U (zh) | 2023-04-21 | 2023-11-03 | 具有流动分散功能的吸附塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230052559A KR102604489B1 (ko) | 2023-04-21 | 2023-04-21 | 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102604489B1 true KR102604489B1 (ko) | 2023-11-22 |
Family
ID=88973931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230052559A KR102604489B1 (ko) | 2023-04-21 | 2023-04-21 | 유동 분산 기능을 구비하는 흡착탑 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102604489B1 (ko) |
| CN (1) | CN221713931U (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100642520B1 (ko) * | 2004-11-16 | 2006-11-08 | 이재형 | 다공성 형태의 충돌판인 1차 가이드 베인을 장착한 고효율 흡착식 드라이어 |
| KR20160093982A (ko) * | 2015-01-30 | 2016-08-09 | 대우조선해양 주식회사 | 제습베드 재생가스의 날개식 분산장치 |
| KR20170025695A (ko) * | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 주식회사 스카이아프 | 기류 제어 기능을 가진 분진 제거 장치 |
| CN113731103A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 福建师范大学 | 一种挥发性有机物高效节能处理装备 |
| KR102443922B1 (ko) * | 2022-02-07 | 2022-09-19 | (주)세라컴 | 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리장치 |
-
2023
- 2023-04-21 KR KR1020230052559A patent/KR102604489B1/ko active IP Right Grant
- 2023-11-03 CN CN202322980817.7U patent/CN221713931U/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100642520B1 (ko) * | 2004-11-16 | 2006-11-08 | 이재형 | 다공성 형태의 충돌판인 1차 가이드 베인을 장착한 고효율 흡착식 드라이어 |
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| KR102443922B1 (ko) * | 2022-02-07 | 2022-09-19 | (주)세라컴 | 활성탄허니컴필터를 이용한 휘발성유기화합물 처리장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN221713931U (zh) | 2024-09-17 |
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