KR102675285B1 - 휘발성유기화합물 처리 시스템 - Google Patents

휘발성유기화합물 처리 시스템 Download PDF

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김신한
신종혁
남승하
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(주) 세라컴
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Abstract

본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템은 휘발성유기화합물을 흡착하는 필터를 구비하고, 상기 필터에 대한 흡착공정과 재생공정 중 하나의 공정을 진행하도록 이루어지는 세 개 이상의 흡착탑들과, 상기 흡착탑들 각각의 흡착공정과 재생공정을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 흡착탑들 중 적어도 두 개는 흡착공정을 진행하고, 상기 흡착탑들 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지는 재생공정을 진행하도록 제어하고, 기설정된 조건에 따라 상기 나머지의 재생공정이 완료되면, 상기 나머지는 흡착공정을 진행하는 상기 흡착탑들 중 일부와 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성유기화합물 처리 시스템{Volatile organic compounds treatment system}
본 발명은 오염공기에 포함된 휘발성유기화합물을 처리하는 시스템에 관한 것이다.
휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOC)은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 유기화학물로, 발암물질이나 대기오염물질을 포함하고 있어 인간의 건강과 자연 환경에 해를 끼칠 수 있다.
인간의 건강과 자연 환경의 보호를 위해 세계 각국에서는 휘발성유기화합물의 배출을 규제하고 있으며, 이에 따라, 휘발성유기화합물을 배출하는 각종 산업현장에는 휘발성유기화합물을 제거할 수 있는 휘발성유기화합물 처리 설비를 갖추고 있다.
휘발성유기화합물 처리에는 다양한 기술이 활용되고 있는데, 그 중에서 흡착법을 이용한 기술은 흡착제를 이용하여 휘발성유기화합물을 흡착한 후, 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착 및 연소(소각) 처리하여 흡착제를 재생시키는 과정을 포함한다.
그런데 휘발성유기화합물의 배출량이 많거나, 휘발성유기화합물을 최대 24시간 배출하는 산업현장에서는, 이러한 흡착법을 이용하여 휘발성유기화합물을 처리하는 경우, 흡착탑과 연소장치의 크기가 거대해지고, 기류 생성과 휘발성유기화합물의 연소를 위해 많은 양의 에너지가 소모된다.
이에, 설비 비용을 절약하고 에너지 소모를 저감할 수 있는 휘발성유기화합물의 처리 기술에 대한 필요성이 제기되고 있다.
본 발명의 목적은 설비 비용을 절약하고 에너지 소모를 저감할 수 있는 휘발성유기화합물 처리 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 휘발성유기화합물을 흡착하는 필터를 구비하고, 상기 필터에 대한 흡착공정과 재생공정 중 하나의 공정을 진행하도록 이루어지는 세 개 이상의 흡착탑들, 상기 흡착탑들에 휘발성유기화합물이 포함된 가스가 공급되도록 안내하고, 상기 흡착탑들을 통과하여 휘발성유기화합물이 제거된 상기 가스가 외부로 배출되도록 안내하는 제1 유로, 상기 필터에 흡착된 휘발성유기화합물이 상기 필터로부터 탈착되도록 기류를 형성하는 탈착팬, 상기 탈착팬으로부터 형성된 기류에 의해 유입된 휘발성유기화합물을 연소 처리하는 연소부, 상기 탈착팬으로부터 형성된 기류가 상기 흡착탑들과 상기 연소부 사이를 순환하도록 안내하는 제2 유로 및 상기 흡착탑들 각각의 흡착공정과 재생공정을 제어하는 제어부를 포함하는 휘발성유기화합물 처리 시스템을 개시한다.
상기 제어부는 상기 흡착탑들 중 적어도 두 개는 흡착공정을 진행하고, 상기 흡착탑들 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지는 재생공정을 진행하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부는 기설정된 조건에 따라 상기 나머지의 재생공정이 완료되면, 상기 나머지는 흡착공정을 진행하는 상기 흡착탑들 중 일부와 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어한다.
나아가, 상기 제어부는 상기 흡착탑들이 기설정된 순서에 따라 순차적으로 재생공정을 진행하도록, 상기 흡착탑들의 흡착공정과 재생공정을 제어한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 기설정된 순서는 상기 흡착탑들 중 재생공정이 완료된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 상기 기설정된 순서는 상기 흡착탑들 중 흡착공정이 진행된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정될 수 있다.
상기 기설정된 조건은 재생공정을 진행하는 상기 나머지가 재생공정을 시작한 시점으로부터 기설정된 시간이 지난 후일 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 흡착탑들 중 재생공정을 진행하는 상기 나머지의 개수에 근거하여 상기 탈착팬의 풍량을 제어할 수 있다.
상기 휘발성유기화합물 처리 시스템은 상기 제2 유로에서 분기되어, 외기가 상기 제2 유로로 도입되도록 안내하는 외기 도입 유로 및 상기 외기를 상기 외기 도입 유로에서 상기 제2 유로로 유동시키는 냉각팬을 더 포함하고, 재생공정에서 탈착 후 냉각 시에, 상기 나머지에 구비된 상기 필터가 냉각되도록, 상기 외기 도입 유로를 따라 도입된 상기 외기는 상기 제2 유로를 따라 상기 나머지에 공급될 수 있다.
재생공정에서 탈착 후 냉각 시에, 상기 외기가 상기 나머지를 통과한 후 상기 연소부를 지나지 않고 우회하도록, 상기 연소부의 전단측에 위치하는 상기 제2 유로로부터 분기되어 상기 연소부의 후단측에 위치하는 상기 제2 유로에 연결되는 우회 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 나머지는 단일의 흡착탑일 수 있다.
한편, 상기 필터는 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell)로 이루어진 허니컴형 활성탄 흡착필터이며, 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 가질 수 있다.
본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템은 세 개 이상의 흡착탑들을 이용함으로써, 하나의 흡착탑에 부여되는 처리량을 줄여 각각의 흡착탑들을 소형으로 구성할 수 있으며, 이러한 흡착탑들의 탈착공정 진행 시 요구되는 풍량이 감소하므로, 탈착된 휘발성유기화학물을 연소시키기 위한 연소장치의 크기도 줄일 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템은 흡착탑들에 대하여 기설정된 순서로 일대일로 대응되도록 공정을 전환함으로써, 모든 흡착탑들이 순차적으로 재생공정을 진행하도록 할 수 있고, 적어도 하나 이상의 흡착탑이 재생공정을 진행하더라도 나머지 흡착탑들로 휘발성유기화합물을 지속적으로 처리할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템은 휘발성유기화합물의 배출량이 많거나, 휘발성유기화합물을 최대 24시간 배출하는 산업현장에서도 운용이 용이하며, 동시에 전체 설비 비용을 절약하고 에너지 소모를 저감하여 경제적으로 운용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템의 초기 가동 시 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템에서 하나의 흡착탑이 탈착공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템에서 하나의 흡착탑이 냉각공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템에서 일대일로 공정이 스위칭된 다른 하나의 흡착탑이 탈착공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴형 활성탄 흡착필터의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에서 개시되는 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 관한 것이다.
여기에서, 휘발성유기화합물 처리는 휘발성유기화합물을 포함하는 공기로부터 휘발성유기화합물을 제거하기 위해 이루어지는 공정(또는 과정)들을 포함할 수 있으며, 다만, 휘발성유기화합물을 완전하게 제거하는 것은 아닐 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 휘발성유기화합물이 제거된다고 하는 것은 휘발성유기화합물의 적어도 일부가 공기로부터 제거되는 것 또는 공기 중 휘발성유기화합물의 농도가 저감되는 것이라고 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 세 개 이상의 흡착탑들(110), 제1 유로(161), 탈착팬(130), 연소부(140), 제2 유로(162) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
먼저 흡착탑들(110)은 휘발성유기화합물을 흡착하는 필터를 구비한다.
상기 필터는 흡착제를 포함하고, 특정한 모양을 형성하여 흡착탑에 배열을 이루며 배치될 수 있다. 동일한 비중의 조성물들로 이루어진 복수 개의 필터가 존재하는 경우, 각 필터는 서로 동일한 크기(또는 부피)를 가질 때 동일한 시간동안 거의 동일한 양의 휘발성유기화합물을 처리할 수 있다. 상기 필터에 대한 더 자세한 설명은 후술한다.
흡착탑들(110)은 이러한 필터를 서로 동일한 양만큼 구비할 수 있다. 이에 따라, 흡착탑들(110)은 동일한 시간동안 동일한 양의 휘발성유기화합물을 처리할 수 있다. 따라서, 흡착탑들(110)은 휘발성유기화합물 처리 시 진행되는 공정들의 진행시간이 서로 동일하다고 간주될 수 있다.
물론 본 발명이 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예로서, 흡착탑들(110)은 서로 상이한 양의 필터를 구비할 수 있으며, 이 경우 흡착탑들(110)마다 휘발성유기화합물 처리 시 진행되는 공정들의 진행시간이 달라질 수 있다.
흡착탑들(110)은 필터에 대한 흡착공정과 재생공정 중 하나의 공정을 진행하도록 이루어진다.
흡착공정은 휘발성유기화합물을 포함하는 가스가 흡착탑들(110)을 통과하도록 하여 가스로부터 휘발성유기화합물을 제거하고, 휘발성유기화합물이 제거된 가스를 외부로 배출하는 과정을 포함한다. 흡착공정 중에는 흡착탑들(110)의 필터에 휘발성유기화합물이 흡착된다.
재생공정은 탈착공정과 냉각공정을 포함한다.
탈착공정은 필터에 흡착된 휘발성유기화합물을 필터로부터 탈착시킨 후, 탈착된 휘발성유기화합물을 연소(또는 소각) 처리하는 과정을 포함한다.
냉각공정은 탈착공정 이후에 이루어지며, 탈착공정으로 온도가 상승한 필터를 냉각시키는 과정을 포함한다. 본 실시예에서, 냉각공정 시 필터는 45°C 정도가 되도록 냉각될 수 있다. 필터가 45°C 정도가 되어야 하는 이유는 필터의 표면에 형성된 미세공에 휘발성유기화합물을 효과적으로 흡착 및 고정시키기 위한 온도 영역이 45°C 정도이기 때문이다. 다만, 이는 필터의 조성물 및 조성물들의 비율에 따라 달라질 수 있으므로, 흡착을 위한 필터의 적정 온도는 경우에 따라 45°C보다 높거나 낮게 설정될 수 있다.
흡착공정과 재생공정 시 가스의 유동과 관련된 세부 설명에 대해서는 후술하기로 한다.
흡착탑들(110) 각각은 흡착공정과 재생공정을 순차적으로 반복할 수 있다.
나아가 흡착탑들(110)은 흡착공정 시 가스가 통과되도록 흡착용 유입구와 흡착용 배출구를 포함할 수 있고, 재생공정 시 가스가 통과되도록 재생용 유입구와 재생용 배출구를 포함할 수 있다. 따라서, 흡착탑들(110)은 각각 두 개의 유입구와 두 개의 배출구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 3개 이상의 흡착탑들(110)을 포함한다. 본 명세서에서는 도 1에서처럼 6개의 흡착탑들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e 및 110f)로 구성된 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 실시 예를 기준으로 설명한다. 다만, 흡착탑들(110)의 수가 달라지더라도, 본 명세서의 설명과 동일하게 적용될 수 있다.
다음으로, 제1 유로(161)는 흡착탑들(110)에 휘발성유기화합물이 포함된 가스가 공급되도록 안내하고, 흡착탑들(110)을 통과하여 휘발성유기화합물이 제거된 가스가 외부로 배출되도록 안내할 수 있다.
구체적으로, 제1 유로(161)는 흡착탑들(110)에 휘발성유기화합물이 포함된 가스가 공급되도록, 흡착탑들(110)의 흡착용 유입구에 연결될 수 있다. 또한, 제1 유로(161)는 휘발성유기화합물이 제거된 가스가 외부로 배출되도록, 흡착탑들(110)의 흡착용 배출구에 연결되고, 흡착용 배출구로부터 멀어지면서 외부로 이어질 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 유로(161)는 후술할 전처리부(150)의 배출구 중 하나에 연결되고, 세 갈래로 분기되어 제1 흡착탑(110a), 제2 흡착탑(110b) 및 제3 흡착탑(110c)의 흡착용 유입구들에 각각 연결될 수 있다. 또한, 제1 유로(161)는 전처리부(150)의 배출구 중 다른 하나에 연결되고, 세 갈래로 분기되어 제4 흡착탑(110d), 제5 흡착탑(110e) 및 제6 흡착탑(110f)의 흡착용 유입구들에 각각 연결될 수 있다. 나아가 제1 유로(161)는 흡착탑들(110a 내지 110f)의 흡착용 배출구들과 각각 연결되고, 흡착용 배출구들로부터 멀어지면서 하나의 유로로 합쳐져 외부로 이어질 수 있다.
제1 유로(161)를 따라 가스가 유동하도록, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 흡착팬(120)을 더 포함할 수 있다.
흡착팬(120)은 흡착공정 중인 흡착탑들(110)에 대하여 가스의 기류를 형성하도록, 제1 유로(161) 상에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡착팬(120)이 흡착용 배출구들로부터 멀어지면서 하나의 유로로 합쳐져 외부로 이어지는 유로 상에 배치된 것을 보이고 있다.
구체적으로, 흡착팬(120)은 흡착탑들(110)에 휘발성유기화합물이 포함된 가스가 공급되게 하고, 흡착탑들(110)을 통과하여 휘발성유기화합물이 제거된 가스가 외부로 배출되도록 기류를 형성할 수 있다.
이를 위해, 흡착팬(120)은 풍량, 풍속 또는 가스의 압력을 기준으로 제어부에 의해 회전속도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부는 제1 유로(161)를 따라 유동하는 가스의 압력이 2000Pa이 되도록, 흡착팬(120)의 회전속도를 60Hz로 제어할 수 있다.
다음으로, 탈착팬(130)은 필터에 흡착된 휘발성유기화합물이 필터로부터 탈착되게 하는 가스의 기류를 형성할 수 있다.
이를 위해, 탈착팬(130)은 풍량, 풍속 또는 가스의 압력을 기준으로 제어부에 의해 회전속도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 압력이 1000Pa이 되도록, 탈착팬(130)의 회전속도를 60Hz로 제어할 수 있다.
다음으로, 연소부(140)는 탈착팬(130)으로부터 형성된 기류에 의해 유입된 휘발성유기화합물을 연소(또는 소각) 처리할 수 있다. 이때 휘발성유기화합물은 가스에 포함된 형태로 연소부(140)에 유입될 수 있다.
연소부(140)는 휘발성유기화합물을 연소 처리할 수 있는 장치(또는 설비), 예를 들어, 축열식 촉매산화 장치(Regenerative Catalytic Oxidizer, RCO) 또는 축열식 열산화 장치(Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) 등을 포함할 수 있다.
연소부(140)는 제어부에 의해 제어되어, 탈착공정 시 충분한 온도에 도달하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 연소부(140)는 최대 약 600°C가 되도록 제어될 수 있다. 이러한 연소부(140)는 탈착된 휘발성유기화합물을 고온에서 연소 처리하여 제거할 수 있으며, 이를 위해 연소부(140)는 물질의 온도를 측정할 수 있는 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다.
다음으로, 제2 유로(162)는 탈착팬(130)으로부터 형성된 기류가 흡착탑들(110)과 연소부(140) 사이를 순환하도록 안내할 수 있다.
구체적으로, 제2 유로(162)는 흡착탑들(110)로부터 배출되는 가스가 연소부(140)로 공급되도록, 흡착탑들(110)의 재생용 배출구와 연소부(140)의 유입구 사이를 연결할 수 있다. 또한, 제2 유로(162)는 연소부(140)에서 휘발성유기화합물이 제거된 가스가 다시 흡착탑들(110)로 공급되도록, 연소부(140)의 배출구와 흡착탑들(110)의 재생용 유입구 사이를 연결할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 유로(162)는 흡착탑들(110a 내지 110f)의 재생용 배출구들 각각과 연결되고, 재생용 배출구들로부터 멀어지면서 하나의 유로로 합쳐져 연소부(140)의 유입구에 연결될 수 있다. 나아가 제2 유로(162)는 연소부(140)의 배출구와 연결되고, 연소부(140)의 배출구로부터 멀어지면서 여섯 갈래로 분기되어 흡착탑들(110a 내지 110f)의 재생용 유입구들에 각각 연결될 수 있다.
제2 유로(162) 상에는 탈착팬(130)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 탈착팬(130)은 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 기류를 형성할 수 있으며, 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스는 흡착탑들(110)과 연소부(140) 사이를 순환하도록 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는, 탈착팬(130)이 연소부(140)의 후단측에 배치된 것을 보이고 있다.
상술한 바와 같이, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 흡착탑들(110)을 이용하여 휘발성유기화합물의 처리를 위한 흡착공정과 재생공정을 진행하도록 이루어지며, 모든 공정은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
제어부는 흡착탑들(110) 각각의 흡착공정과 재생공정을 제어할 수 있다.
흡착탑들(110)이 흡착공정과 재생공정을 진행하도록 하기 위해서는 흡착탑들(110) 각각에 대한 가스의 유입과 배출을 통제하는 것이 필요하다.
이를 위해, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 제어부에 의해 제어되는 흡착용 유입 밸브(171), 흡착용 배출 밸브(172), 재생용 유입 밸브(173) 및 재생용 배출 밸브(174)를 더 포함할 수 있다.
흡착용 유입 밸브(171)는 흡착탑들(110) 각각의 흡착용 유입구측 제1 유로(161) 상에 배치되고, 흡착용 배출 밸브(172)는 흡착탑들(110) 각각의 흡착용 배출구측 제1 유로(161) 상에 배치될 수 있다.
제어부는 흡착용 유입 밸브(171)를 폐쇄하여 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 제1 유로(161)를 따라 유동하는 가스가 공급되는 것을 방지할 수 있고, 동시에, 흡착용 배출 밸브(172)를 폐쇄하여 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)로부터 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 제1 유로(161)로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
반면 재생용 유입 밸브(173)는 흡착탑들(110) 각각의 재생용 유입구측 제2 유로(162) 상에 배치되고, 재생용 배출 밸브(174)는 흡착탑들(110) 각각의 재생용 배출구측 제2 유로(162) 상에 배치될 수 있다.
제어부는 재생용 유입 밸브(173)를 폐쇄하여 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 공급되는 것을 방지할 수 있고, 동시에, 재생용 배출 밸브(174)를 폐쇄하여 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110)로부터 제1 유로(161)를 따라 유동하는 가스가 제2 유로(162)로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 이루어지는 공정들과 각 공정들의 제어 방법을 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 초기 가동 시 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
먼저, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 초기 가동 시, 제어부는 흡착팬(120)을 작동시켜 흡착탑들(110) 각각에 대하여 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다. 제어부에 의해 작동된 흡착팬(120)은 설치된 흡착탑들(110) 모두 또는 그 중 일부에 대하여 흡착공정에 해당하는 가스의 유동을 만들어낼 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부는 흡착공정 시 휘발성유기화합물을 포함하는 가스가 제1 유로(161)를 따라 흡착탑들(110a 내지 110f)로 공급되도록 할 수 있다. 그리고, 제어부는 휘발성유기화합물이 제거된 가스가 제1 유로(161)를 따라 흡착탑들(110a 내지 110f)로부터 배출되도록 할 수 있다. 이렇게 제1 유로(161)를 따라 흡착탑들(110a 내지 110f)로부터 배출된 가스는 최종적으로 외부로 배출될 수 있다.
이처럼, 모든 흡착탑들(110)이 흡착공정을 진행하고 있는 경우, 제어부는 흡착용 유입 밸브(171a 내지 171f), 흡착용 배출 밸브(172a 내지 172f), 재생용 유입 밸브(173a 내지 173f) 및 재생용 배출 밸브(174a 내지 174f)를 모두 개방할 수 있다.
이때, 흡착팬(120)은 가스의 유동을 기준으로 흡착탑들(110)의 전방에 위치할 수 있지만, 제1 유로(161) 상이라면 흡착팬(120)의 위치는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 초기 가동 시, 제어부는 탈착팬(130)을 작동시켜 내부순환공정이 진행되도록 제어할 수 있다. 내부순환공정은 흡착공정과 동시에 진행될 수 있으나, 재생공정과는 동시에 진행되지 않는다. 즉, 적어도 하나의 흡착탑들(110)에 대하여 재생공정이 진행되는 경우, 나머지 흡착탑들(110)에 대하여 흡착공정이 진행되더라도, 내부순환공정은 진행되지 않는다.
내부순환공정 시 탈착팬(130)의 작동에 의해 가스는 연소부(140)에서 배출된 후 다시 연소부(140)로 공급되는 방식으로 순환할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부순환공정 시 연소부(140)에서 배출된 가스는 제2 유로(162)를 따라 유동하고, 후술할 우회 유로(164)를 따라 유동한 뒤 제2 유로(162)로 도입되고, 나아가 연소부(140)로 공급되어 순환할 수 있다.
이렇게 제2 유로(162)의 일부와 우회 유로(164)를 따라 순환하는 가스는 연소부(140)에 의해 예열될 수 있으며, 탈착공정을 진행하기 전 가스가 예열됨으로써, 탈착공정에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
한편, 흡착탑들(110)에 구비된 필터는 흡착공정을 진행하면서 가스에 포함된 휘발성유기화합물을 흡착 고정할 수 있다. 따라서 흡착공정이 진행됨에 따라 필터에는 점점 더 많은 양의 휘발성유기화합물이 흡착되고, 어느 시점부터는 필터가 더 이상 흡착을 충분히 하지 못하게 될 수 있다. 이 때문에, 흡착탑들(110)은 필터의 재생을 위해 재생공정으로의 전환이 필요하다.
이에, 제어부는 흡착공정 중인 흡착탑들(110)에 대하여 흡착공정을 진행한 시간 또는 흡착탑들(110)로부터 배출되는 공기 중 휘발성유기화합물의 농도에 근거하여 필터의 재생이 필요하다고 판단되는 경우, 흡착탑들(110)을 흡착공정에서 재생공정으로 전환되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 제어부는 흡착탑들(110) 중 적어도 두 개는 흡착공정을 진행하고, 흡착탑들(110) 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지는 재생공정을 진행하도록 제어할 수 있다. 이때 상기 나머지, 즉 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)은 단 하나일 수 있다.
이러한 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 흡착탑들(110) 중 적어도 두 개는 흡착공정을 진행하므로 가동이 중단되지 않고 휘발성유기화합물 처리가 지속될 수 있다.
다음으로, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 탈착공정과 냉각공정에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 하나의 흡착탑이 탈착공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 하나의 흡착탑이 냉각공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부는 제1 흡착탑(110a)에 대하여 탈착공정을 진행하고, 제2 내지 제5 흡착탑들(110b 내지 110f)에 대하여 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다. 제1 흡착탑(110a)의 탈착공정 시, 제어부는 제1 흡착탑(110a)에 제1 유로(161)를 따라 유동하는 가스가 유입되지 않도록 제어하고, 동시에 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 유입되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부는 제1 흡착탑(110a)의 흡착용 유입 밸브(171a)와 흡착용 배출 밸브(172a)를 폐쇄하고, 제1 흡착탑(110a)의 재생용 유입 밸브(173a)와 재생용 배출 밸브(174a)를 개방할 수 있다. 동시에, 제어부는 제2 내지 제5 흡착탑들(110b 내지 110f)의 흡착용 유입 밸브(171b 내지 171f)와 흡착용 배출 밸브(172b 내지 172f)를 개방하고, 재생용 유입 밸브(173b 내지 173f)와 재생용 배출 밸브(174b 내지 174f)를 폐쇄할 수 있다. 이러한 밸브들의 개폐 상태는 이후 제1 흡착탑(110a)이 냉각공정을 진행하더라도 동일하게 유지될 수 있다.
탈착공정 시 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스는 연소부(140)를 지나면서 온도가 상승하게 되고, 흡착탑들(110)을 지나면서 필터의 온도도 상승시킬 수 있다. 이렇게 탈착공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 필터가 특정 온도 이상으로 과열되면 문제가 발생할 수 있으므로, 필터의 온도를 낮추기 위해 제2 유로(162)에 외기를 도입할 수 있다.
이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 외기 도입 유로(163), 외기 도입 밸브(179) 및 온도 센서(190)를 더 포함할 수 있다.
외기 도입 유로(163)는 제2 유로(162)에서 분기되어 외기가 제2 유로(162)로 도입되도록 안내할 수 있으며, 제1 외기 도입 유로(163a)와 제2 외기 도입 유로(163b)를 포함할 수 있다. 탈착공정 시에는 제1 외기 도입 유로(163a)를 따라 외기가 공급될 수 있다.
외기 도입 밸브(179)는 제1 외기 도입 유로(163a) 상에 배치되며, 제어부에 의해 개폐되어 도입되는 외기의 양을 조절할 수 있다.
제1 외기 도입 유로(163a)를 통해 도입된 외기는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스와 혼합되면서 가스의 온도를 낮출 수 있다.
온도 센서(190)는 외기와 혼합된 가스의 온도를 측정하기 위한 것으로, 제2 유로(162) 상에서도 가스의 유동을 기준으로 외기 도입 유로(163)의 전단에 배치될 수 있다. 제어부는 온도 센서(190)에서 측정된 값에 근거하여, 외기와 혼합된 가스의 온도가 소정 온도를 넘어서는 경우, 외기와 혼합된 가스의 온도가 소정 온도 이하가 되도록 외기 도입 밸브(179)의 개폐를 조절하여 도입되는 외기의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(190)에서 측정된 값이 190°C일 때, 제어부는 외기 도입 밸브(179)를 더 개방하여 온도 센서(190)에서 측정된 값이 180°C가 될 때까지 더 많은 외기가 도입되도록 할 수 있다.
나아가, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 외부로 배기될 수 있도록 배기 유로(165)와, 배기 유로 밸브(177)를 더 포함할 수 있다.
배기 유로(165)는 제2 유로(162)에서 분기되어 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 일부가 제2 유로(162)로부터 외부로 배출되도록 안내할 수 있다.
배기 유로 밸브(177)는 배기 유로(165) 상에 배치되며, 제어부에 의해 개폐되어 배기되는 가스의 양을 조절할 수 있다.
예를 들어, 탈착공정 시 제어부는 배기 유로(165)를 부분 개방하여 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 35% 정도가 배출되도록 하고, 남은 65% 정도의 가스는 제2 유로(162)를 따라 유동하도록 할 수 있다.
특히, 제어부는 외기 도입 유로(163)를 따라 도입된 외기만큼 배기 유로(165)로 배출되도록 배기 유로 밸브(177)를 제어하여 일정한 양의 가스가 제2 유로(162)를 유동하도록 할 수 있다.
한편, 제어부는 탈착공정을 진행하는 흡착탑들(110)이 탈착공정을 완료한 후 냉각공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
이에, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 냉각공정 시 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 연소부(140)를 지나지 않고 우회하도록, 우회 유로(164)를 더 포함할 수 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 우회 유로(164)는 가스의 유동을 기준으로 연소부(140)의 전단측에 위치하는 제2 유로(162)로부터 분기되어 연소부(140)의 후단측에 위치하는 제2 유로(162)에 연결될 수 있다.
나아가 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 우회 밸브(175)와 연소부 공급 밸브(176)를 더 포함할 수 있다.
우회 밸브(175)는 우회 유로(164) 상에 배치되나, 연소부(140)의 후단측에서 제2 유로(162)와 우회 유로(164)가 만나는 지점과 가까운 우회 유로(164) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
연소부 공급 밸브(176)는 제2 유로(162) 상에서도 공기의 유동을 기준으로 연소부(140)의 후단측에 배치되며, 다만 제2 유로(162)와 우회 유로(164)가 만나는 지점보다 공기의 유동을 기준으로 전단에 배치될 수 있다.
탈착공정 시 제어부는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 연소부(140)를 지나도록 연소부 공급 밸브(176)를 개방하고, 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 우회 유로(164)로 유입되지 않도록 우회 밸브(175)를 폐쇄할 수 있다.
도 3에서와 같이 탈착공정을 진행하던 제1 흡착탑(110a)은 탈착공정을 완료하면 이어서 도 4에서와 같이 냉각공정을 진행할 수 있다. 이를 위해, 탈착공정 시 필터로부터 탈착되는 휘발성유기화합물이 더 이상 거의 검출되지 않거나 임계값 이하가 되면, 제어부는 제1 흡착탑(110a)이 탈착공정을 완료한 것으로 판단하고, 탈착공정을 진행하는 제1 흡착탑(110a)이 재생공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
탈착공정 시 필터로부터 휘발성유기화합물이 탈착되는 데에 소요되는 시간을 사전 테스트 등을 통하여 알고 있는 경우, 제어부는 탈착공정 시 필터로부터 탈착되는 휘발성유기화합물을 센싱하지 않아도, 휘발성유기화합물이 탈착되는 데에 소요되는 시간에 근거하여 탈착공정을 완료한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어 휘발성유기화합물이 탈착되는 데에 소요되는 시간이 3시간 30분이라면, 제어부는 제1 흡착탑(110a)이 탈착공정을 시작하고 3시간 30분 후 냉각공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
냉각공정 시 제2 외기 도입 유로(163b)를 따라 외기가 공급될 수 있다. 이때, 외기 도입 유로(163)에서 제2 유로(162)로 외기를 도입하기 위하여, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 냉각팬(180)을 더 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 냉각팬(180)은 제2 외기 도입 유로(163b) 상에 배치될 수 있다. 또한 제1 외기 도입 유로(163a)와 제2 외기 도입 유로(163b)는 제2 유로(162)와 연결되는 일부 유로를 공유하고, 한 지점에서 갈라질 수 있다.
본 명세서에서는 탈착공정 시 제1 외기 도입 유로(163a)가 이용되고, 냉각공정 시 제2 외기 도입 유로(163b)가 이용되는 실시 예에 대하여 설명하고 있으나, 제1 외기 도입 유로(163a)와 제2 외기 도입 유로(163b)가 반드시 구별되어야 하는 것은 아니다. 즉, 외기 도입 유로(163)는 어느 지점에서 갈라지지 않는 하나의 유로로 구성될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 냉각공정 시 제2 외기 도입 유로(163b)를 따라 도입된 외기는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스와 혼합되어 재생공정을 진행하는 제1 흡착탑(110a)에 공급되고, 제1 흡착탑(110a)에 구비된 필터를 소정 온도 또는 소정 온도 이하가 되도록 냉각시킬 수 있다.
냉각공정 시 제어부는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 연소부(140)로 유입되지 않도록 연소부 공급 밸브(176)를 폐쇄하고, 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 우회 유로(164)를 지나도록 우회 밸브(175)를 개방할 수 있다.
이에 따라, 냉각공정 시 제1 흡착탑(110a)에서 배출된 가스는 제2 유로(162)를 따라 유동하다가 제2 유로(162)에서 벗어나 우회 유로(164)로 유입될 수 있다. 그리고 우회 유로(164)에서 다시 제2 유로(162)로 유입된 가스는 모두 배기 유로(165)를 따라 외부로 배기될 수 있다.
이를 위해, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 제2 유로(162) 상에 배치되는 순환 공급 밸브(178)를 더 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 순환 공급 밸브(178)는 제2 유로(162) 상에서도 가스의 유동을 기준으로 배기 유로(165)가 제2 유로(162)에서 분기되는 지점보다 전방에 위치할 수 있다.
이러한 순환 공급 밸브(178)는 제어부에 의해 개폐되어 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 양을 조절할 수 있다.
냉각공정 시 제어부는 순환 공급 밸브(178)를 폐쇄하고, 동시에 배기 유로 밸브(177)를 개방하여, 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 모두 배기 유로(165)로 유입되어 외부로 배기되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제어부는 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 구비되는 각종 밸브와 팬을 제어하여, 흡착탑들(110) 각각에 대하여 흡착공정과 재생공정을 진행하도록 할 수 있다.
이러한 제어부는 기설정된 조건에 따라 상기 나머지, 즉 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 재생공정이 완료되면, 상기 나머지는 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110) 중 일부와 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
이하에서는 제어부가 흡착탑들(110) 각각에 대하여 공정을 제어하는 방법을 도 3 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 도 1에 도시된 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 일대일로 공정이 스위칭된 다른 하나의 흡착탑이 탈착공정을 진행하는 경우 가스의 유동을 나타낸 도면이다.
기설정된 조건에 따라 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 재생공정이 완료되면, 제어부는 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)이 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110) 중 일부와 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 우선 도 3 및 도 4에서와 같이 제1 흡착탑(110a)에 대하여 재생공정(탈착공정 및 냉각공정)을 진행하고, 제2 내지 제6 흡착탑들(110b 내지 110f)에 대하여 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
그리고 기설정된 조건에 따라 제1 흡착탑(110a)의 재생공정이 완료되면, 도 5에서와 같이, 제어부는 제1 흡착탑(110a)이 흡착공정 진행중이던 제2 흡착탑(110b)과 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어할 수 있다. 그리고 제어부는 제2 흡착탑(110b)이 재생공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 폐쇄되어 있던 제1 흡착탑(110a)의 흡착용 유입 밸브(171a)와 흡착용 배출 밸브(172a)를 개방하고, 개방되어 있던 제1 흡착탑(110a)의 재생용 유입 밸브(173a)와 재생용 배출 밸브(174a)를 폐쇄할 수 있다. 동시에, 제2 흡착탑(110b)의 흡착용 유입 밸브(171b)와 흡착용 배출 밸브(172b)를 폐쇄하고, 제2 흡착탑(110b)의 재생용 유입 밸브(173b)와 재생용 배출 밸브(174b)를 개방할 수 있다.
이때, 제어부는 제3 내지 제5 흡착탑들(110c 내지 110f)의 흡착용 유입 밸브(171c 내지 171f), 흡착용 배출 밸브(172c 내지 172f), 재생용 유입 밸브(173c 내지 173f), 재생용 배출 밸브(174c 내지 174f)에 대해서는 이전의 개폐 상태를 유지할 수 있다.
제어부에 의해 재생공정을 진행하도록 이루어지는 제2 흡착탑(110b)은 도 3 및 도 4에서 제1 흡착탑(110a)이 진행한 과정과 동일한 과정을 반복할 수 있다.
먼저 제2 흡착탑(110b)의 탈착공정을 진행하도록 하기 위하여, 제어부는 연소부 공급 밸브(176)와 외기 도입 밸브(179)를 개방하고, 우회 유로 밸브(175)를 폐쇄할 수 있다. 이때, 제어부는 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스의 일부를 배기하기 위해 배기 유로 밸브(177)와 순환 공급 밸브(178) 중 적어도 하나를 부분 개폐할 수 있다. 또한 제어부는 탈착팬(130)을 작동시켜 제2 유로(162)를 따라 유동하는 가스가 한 방향으로 순환할 수 있도록 기류를 형성할 수 있다.
제2 흡착탑(110b)이 탈착공정을 완료하면, 제어부는 제2 흡착탑(110b)이 냉각공정을 진행하도록 제어할 수 있다.
제2 흡착탑(110b)의 냉각공정을 진행하도록 하기 위하여, 제어부는 우회 유로 밸브(175)와 배기 유로 밸브(177)를 개방하고, 연소부 공급 밸브(176)와 순환 공급 밸브(178)를 폐쇄할 수 있다. 또한 제어부는 냉각팬(180)을 작동시켜 외기와 혼합된 가스가 제2 유로(162)를 따라 유동하여 필터를 냉각시킨 후 배기될 수 있도록 기류를 형성할 수 있다.
이렇게 제2 흡착탑(110b)이 탈착공정과 냉각공정을 순차적으로 진행하는 중에도, 나머지 흡착탑들(110a, 110c, 110d, 110e 및 110f)은 흡착공정을 진행하고 있으므로, 흡착팬(120)은 계속 가동되고 있을 수 있다.
한편, 제어부는 상술한 바와 같이 기설정된 조건에 따라 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 재생공정이 완료 여부를 판단할 수 있다.
여기서 기설정된 조건은 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)이 재생공정을 시작한 시점으로부터 기설정된 시간이 지난 후일 수 있다. 예를 들어, 흡착탑들(110)은 재생공정을 시작한 시점으로부터 4시간 후 재생공정에서 흡착공정으로 전환되도록 제어될 수 있다.
또는 기설정된 조건은 센서를 이용하여 재생공정(또는 냉각공정) 완료 여부를 판단한 결과에 따르는 것일 수도 있다. 예를 들어, 흡착탑들(110)에 구비된 센서에 의해 필터의 온도가 45°C 정도로 측정되는 경우, 제어부는 재생공정(또는 냉각공정)을 진행하는 흡착탑들(110)이 재생공정(또는 냉각공정)을 완료하였다고 판단하고, 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)이 재생공정에서 흡착공정으로 전환되도록 제어할 수 있다.
일대일로 공정이 스위칭되는 시점은 재생공정에서 흡착공정으로 전환되어야 하는 흡착탑들과 흡착공정에서 재생공정으로 전환되어야 하는 흡착탑들 간에 일대일 매칭이 이루어지기만 한다면 동일한 시점에 이루어지지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 흡착탑(110a)의 재생공정이 기설정된 시간보다 빠른 시간에 완료된 경우, 제1 흡착탑(110a)은 제2 흡착탑(110b)이 재생공정으로 전환되기 전에 먼저 흡착공정으로 전환되고, 이후에 제2 흡착탑(110b)이 재생공정으로 전환될 수 있다.
한편, 제어부는 흡착탑들(110)이 기설정된 순서에 따라 순차적으로 재생공정을 진행하도록, 흡착탑들(110)의 흡착공정과 재생공정을 제어할 수 있다.
여기서 기설정된 순서는 흡착탑들(110) 중 재생공정이 완료된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정될 수 있다. 즉, 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110) 중에서 재생공정을 완료한 시점으로부터 가장 오래 경과된 순으로 흡착탑들(110)이 순차적으로 재생공정을 진행하도록 이루어질 수 있다.
또는, 기설정된 순서는 흡착탑들(110) 중 흡착공정이 진행된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정될 수 있다. 즉, 흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110) 중에서 흡착공정을 시작한 시점으로부터 가장 오래 경과된 순으로 흡착탑들(110)이 순차적으로 재생공정을 진행하도록 이루어질 수 있다.
따라서, 도 3 내지 도 5에서는 제2 흡착탑(110b)이 재생공정으로 전환되었으므로, 제2 흡착탑(110b)은 제3 내지 제6 흡착탑들(110c 내지 110f) 보다 재생공정이 완료된 시간이 더 오래 경과되었거나, 제3 내지 제6 흡착탑들(110c 내지 110f) 보다 흡착공정이 진행된 시간이 더 오래 경과되었음을 알 수 있다.
이렇게 본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 흡착탑들(110)에 대하여 기설정된 순서로 일대일로 대응되도록 공정을 전환함으로써, 모든 흡착탑들(110)이 순차적으로 재생공정을 진행하도록 할 수 있고, 적어도 하나 이상의 흡착탑이 재생공정을 진행하더라도 나머지 흡착탑들로 휘발성유기화합물을 지속적으로 처리할 수 있다.
한편, 제어부는 흡착탑들(110) 중 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 개수에 근거하여 탈착팬(130)의 풍량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 개수가 많아질수록 탈착팬(130)의 팬이 더 빠른 속도로 회전하도록 탈착팬(130)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 개수가 1개인 경우 탈착팬(130)에 의한 풍량이 30CMM이 되도록 제어할 수 있고, 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 개수가 2개인 경우 탈착팬(130)에 의한 풍량이 60CMM이 되도록 제어할 수 있다.
나아가, 제어부는 흡착탑들(110) 중 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 구비된 필터의 양에 근거하여 탈착팬(130)의 풍량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 구비된 필터의 양이 많아질수록 탈착팬(130)의 팬이 더 빠른 속도로 회전하도록 탈착팬(130)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 필터들이 서로 동일한 크기를 가질 때, 제어부는 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 구비된 필터의 개수가 2000개인 경우 탈착팬(130)에 의한 풍량이 20CMM이 되도록 제어할 수 있고, 재생공정을 진행하는 흡착탑들(110)에 구비된 필터의 개수가 3000개인 경우 탈착팬(130)에 의한 풍량이 30CMM이 되도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 3개의 흡착탑들(110)이 설치될 수 있다. 3개의 흡착탑들(110)이 설치되는 경우, 흡착탑들(110) 중 2개는 흡착공정을 진행하도록 하고, 흡착탑들(110) 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지 하나는 재생공정을 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
흡착공정을 진행하는 흡착탑들(110)의 수가 많아질수록, 흡착탑들(110) 각각에 부여되는 시간당 처리량이 줄어 각각의 흡착탑들(110)이 소형으로 구성될 수 있다. 흡착탑들(110)이 소형으로 구성된다는 것은 흡착탑들(110)에 구비되는 필터의 양이 감소함을 의미한다. 이에 따라, 흡착탑들(110)의 소형화는 탈착공정 진행 시 요구되는 풍량을 감소시키고, 탈착된 휘발성유기화학물을 연소시키기 위한 연소장치의 크기도 줄일 수 있다.
흡착탑들(110)이 2개로 설치되는 경우, 흡착탑들(110) 중 하나가 재생공정을 진행해야 할 때, 흡착공정을 진행할 수 있는 흡착탑은 단 하나가 되기 때문에, 이는 흡착탑들(110)의 소형화를 이룰 수 없다. 그러나 흡착탑들(110)이 3개 이상 설치되면 흡착탑들(110) 중 하나가 재생공정을 진행해야 할 때, 흡착공정을 진행할 수 있는 흡착탑은 2개가 되기 때문에, 흡착탑들(110)의 소형화가 가능하다.
즉, 본 발명에 따른 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 3개 이상의 흡착탑들(110)을 이용함으로써, 흡착탑들(110)을 소형으로 구성할 수 있어, 전체 설비 비용을 절약하고 에너지 소모를 저감하여 경제적으로 운용될 수 있다.
다만, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 가동(또는 운전) 시간과 재생공정에 소요되는 시간에 따라 바람직한 흡착탑들(110)의 수가 결정될 수 있다.
예를 들어, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)을 24시간 가동(또는 운전)하고, 재생공정에 소요되는 시간이 4시간 정도인 경우, 설비 비용을 더 절약하고 에너지 소모를 더 저감할 수 있도록, 흡착탑들(110)은 3개보다는 6개로 설치되는 것이 더 바람직하다. 그 이유는 첫째로 상술한 흡착탑들(110)의 소형화가 가능하여 설비 비용을 낮출 수 있기 때문이다.
둘째로 24시간 가동 시, 흡착탑들(110)이 3개 설치되는 경우 흡착탑들(110) 각각의 재생공정은 흡착공정을 시작한 시점으로부터 8시간 후 이루어지고, 흡착탑들(110)이 6개 설치되는 경우 흡착탑들(110) 각각의 재생공정은 흡착공정을 시작한 시점으로부터 20시간 후 이루어지는데, 흡착공정을 시작한 시점으로부터 8시간 후는 아직 필터가 흡착을 진행하기에 충분한 상태일 가능성이 높기 때문이다. 이 상태에서 재생공정을 진행하는 것은 에너지 소비 측면에서 불리할 수 있으므로, 24시간 가동 시 흡착탑들(110)은 3개 내지 5개 보다는 6개로 설치되는 것이 더 적절할 수 있다.
특히, 6개의 흡착탑들(110)이 설치되는 경우에는, 흡착탑들(110) 중 5개는 흡착공정을 진행하도록 하고, 흡착탑들(110) 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지 하나는 재생공정을 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
나아가 12개의 흡착탑들(110)이 설치되는 경우에는, 흡착탑들(110) 중 10개는 흡착공정을 진행하도록 하고, 흡착탑들(110) 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지 2개는 재생공정을 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 유로(161)를 유동하는 가스와 제2 유로(162)를 유동하는 가스는 서로 구별될 수 있다.
제1 유로(161)를 유동하는 가스는 전처리부(150) 또는 오염가스 배출원으로부터 공급되며, 흡착공정 시 흡착탑들(110)의 필터에 의해 정화되어 외부로 배출되도록 이루질 수 있다.
반면, 제2 유로(162)를 유동하는 가스는 탈착공정 시 흡착탑들(110)에 공급되어 필터로부터 탈착된 휘발성유기화합물을 포함한 상태로 연소부(140)로 공급되며, 연소부(140)를 통과하여 휘발성유기화합물이 저감된 상태로 다시 흡착탑들에 공급되도록 이루어질 수 있다. 다만, 제2 유로(162)를 유동하는 가스는 냉각공정 시 연소부(140)를 통과하지 않도록 우회 유로(164)로 우회할 수 있고, 제2 유로(162)를 유동하는 가스의 적어도 일부는 배기 유로(165)를 따라 외부로 배기될 수 있다. 또한, 제2 유로(162)를 유동하는 가스에는 외기 도입 유로(163)를 따라 도입된 외기가 포함될 수 있다.
제1 유로(161)를 유동하는 가스는 흡착팬(120)에 의해 기류를 형성할 수 있고, 제2 유로(162)를 유동하는 가스는 탈착공정 시 탈착팬(130)에 의해, 그리고 냉각공정 시 냉각팬(180)에 의해 기류를 형성할 수 있다.
이러한 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 의해 처리된 가스는 외부로 배출되는데, 여기서 외부는 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)의 외부를 말한다.
상기 처리된 가스는 외부에서 스택(stack, 200)으로 유입되거나 대기중으로 방출될 수 있다.
스택(200)은 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에서 처리된 가스를 통합하여 대기중으로 배출하는 굴뚝으로, 이 스택(200)에는 제1 유로(161)와 배기 유로(165)가 각각 연결될 수 있다. 스택(200)은 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)과 별개로 존재할 수도 있고, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 포함될 수도 있다.
한편, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 전처리부(150)를 더 포함할 수 있다.
전처리부(150)는 흡착탑들(110)에 가스가 공급되기 전 가스에 포함된 이물질을 우선적으로 필터링하는 전처리 과정을 수행할 수 있다.
전처리부(150)에는 적어도 하나의 배출구를 포함하여, 배출구를 통해 제1 유로(161)와 연결될 수 있으며, 전처리부(150)에서 전처리된 가스는 제1 유로(161)를 따라 유동하여 흡착탑들(110)의 흡착용 유입구로 공급될 수 있다.
전처리부(150)는 본 명세서에서 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)에 포함되도록 구성되나, 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)과 별도로 존재할 수도 있고, 경우에 따라 구비되지 않을 수도 있다.
이외에도 휘발성유기화합물 처리 시스템(100)은 상술한 구성과는 구별되는 하나 이상의 센서, 밸브 또는 팬(fan)을 더 포함할 수 있다.
센서는 온도, 압력, 유량 중 적어도 하나를 계측할 수 있다.
제어부는 센서로 계측된 데이터를 수집하고 처리할 수 있으며, 처리된 데이터를 제어명령을 생성하는 데 이용할 수 있다.
한편, 흡착탑들(110)에 구비되는 필터는 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 허니컴형 활성탄 흡착필터(111)는 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell, 1111a)로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 통기공은 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)의 두께 방향으로 관통 형성될 수 있다. 셀(1111a)은 도 7에서 사각형으로 도시되었으나, 셀(1111a)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에 도시된 사각형이 아닌 다른 형태의 다각형 또는 원형 등으로 형성될 수도 있다.
허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)의 허니컴 구조에 의하면 저압력 손실로 휘발성유기화합물을 보다 효율적으로 제거할 수 있다는 장점을 갖는다.
허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)는 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)는 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어질 수 있다.
상기 활성탄은 40나노미터 이하의 기공 크기를 가질 수 있다.
특히, 상기 활성탄은 기공 크기가 제어된 활성탄으로, 상기 활성탄에 형성되는 기공 중 20나노미터 이하의 미세공이 0.4mL/g 미만으로 이루어질 수 있다.
이러한 경우, 흡착부분이 활성탄 표면으로 직접적으로 연결되지 않은 미세공의 면적이 줄어들어 휘발성유기화합물의 흡착뿐만 아니라, 탈착에도 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
상기 활성탄은 벌집구조나 판형 등 다양한 형태로 제조가 가능하여 표면을 최대한 사용할 수 있는 장점이 있는데, 상기 활성탄의 함량이 50 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 활성탄의 함량이 75 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 바인더와 충전재의 함량이 줄어들기 때문에, 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)의 형태안정성이나 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 바인더는 카올린으로 이루어지는데, 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)를 구성하는 각 성분을 결속시키는 역할을 한다. 나아가, 상기 바인더는 공기 중에 함유되어 있는 인체에 해로운 각종 세균이나 바이러스, 곰 팡이, 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 수경성 산화알루미늄, 팔리고르스카이트(palygorskite) 및 세피올라이트 중 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 허니컴형 활성탄 흡착필터(111)의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 수분저항성이나 흡착성능을 더욱 향상시키는 역할을 한다.
상기의 성분으로 이루어지는 충전재의 함량이 10 중량% 미만이면 본 발명에 따른 흡착제 필터의 기계적 강도 향상효과가 미미하며, 상기 충전재의 함량 이 20 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 기공 크기가 제어된 활성탄과 바인더의 함량이 지나치게 줄어들어 휘발성유기화합 물의 흡착력이나 분해력 및 흡착제 조성물의 결속력이 저하로 인해 오히려 허니컴형 활성탄 흡착필터(1111)의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 휘발성유기화합물을 흡착하는 필터를 구비하고, 상기 필터에 대한 흡착공정과 재생공정 중 하나의 공정을 진행하도록 이루어지는 네 개 이상의 흡착탑들;
    상기 흡착탑들에 휘발성유기화합물이 포함된 가스가 공급되도록 안내하고, 상기 흡착탑들을 통과하여 휘발성유기화합물이 제거된 상기 가스가 외부로 배출되도록 안내하는 제1 유로;
    상기 필터에 흡착된 휘발성유기화합물이 상기 필터로부터 탈착되도록 기류를 형성하는 탈착팬;
    상기 탈착팬으로부터 형성된 기류에 의해 유입된 휘발성유기화합물을 연소 처리하는 연소부;
    상기 탈착팬으로부터 형성된 기류가 상기 흡착탑들과 상기 연소부 사이를 순환하도록 안내하는 제2 유로;
    상기 탈착팬의 전방에 위치하는 상기 제2 유로의 일 지점에서 분기되어, 상기 제2 유로를 따라 유동하는 가스가 외부로 배출되도록 안내하는 배기 유로;
    상기 배기 유로 상에 배치되는 배기 유로 밸브;
    상기 일 지점의 전방에 위치하는 상기 제2 유로의 다른 일 지점에서 분기되어, 외기가 상기 제2 유로로 도입되도록 안내하는 외기 도입 유로;
    상기 외기를 상기 외기 도입 유로에서 상기 제2 유로로 유동시키는 냉각팬;
    상기 제2 유로 중에서 상기 일 지점과 상기 다른 일 지점을 연결하는 라인 상에 위치하여, 재생공정에서 탈착 시에는 개방되고, 탈착 후 냉각 시에는 폐쇄되도록 이루어지는 순환 공급 밸브;
    재생공정에서 탈착 후 냉각 시에, 상기 외기가 상기 흡착탑들 중 흡착공정을 진행하지 않는 나머지 흡착탑을 통과한 후 상기 연소부를 지나지 않고 우회하도록, 상기 연소부의 전단측에 위치하는 상기 제2 유로로부터 분기되어 상기 연소부의 후단측에 위치하는 상기 제2 유로에 연결되는 우회 유로; 및
    상기 흡착탑들 각각의 흡착공정과 재생공정을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 흡착탑들 중 적어도 두 개는 흡착공정을 진행하고, 상기 나머지 흡착탑은 재생공정을 진행하도록 제어하고,
    상기 제어부는 기설정된 조건에 따라 상기 나머지 흡착탑의 재생공정이 완료되면, 상기 나머지 흡착탑은 흡착공정을 진행하는 상기 흡착탑들 중 일부와 일대일로 공정이 스위칭되어 흡착공정을 진행하도록 제어하며,
    상기 제어부는 상기 흡착탑들 중 재생공정을 진행하는 상기 나머지 흡착탑의 개수에 근거하여 상기 탈착팬의 풍량을 제어하고,
    재생공정에서 탈착 시에, 상기 외기 도입 유로를 따라 상기 제2 유로로 도입된 상기 외기는 상기 연소부를 통과한 가스와 혼합되어 상기 나머지 흡착탑에 공급되어 순환하되, 상기 연소부를 통과한 가스의 일부는 상기 배기 유로를 통하여 배기되도록 이루어지며,
    재생공정에서 탈착 후 냉각 시에, 상기 외기 도입 유로를 따라 도입된 상기 외기는 상기 제2 유로를 따라 상기 나머지 흡착탑에 공급되어 상기 나머지 흡착탑에 구비된 상기 필터를 냉각시킨 후, 상기 우회 유로와 상기 배기 유로를 통해 모두 외부로 배기되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 흡착탑들이 기설정된 순서에 따라 순차적으로 재생공정을 진행하도록, 상기 흡착탑들의 흡착공정과 재생공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기설정된 순서는 상기 흡착탑들 중 재생공정이 완료된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기설정된 순서는 상기 흡착탑들 중 흡착공정이 진행된 시간이 가장 오래 경과되었는지 여부에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 조건은 재생공정을 진행하는 상기 나머지 흡착탑이 재생공정을 시작한 시점으로부터 기설정된 시간이 지난 후인 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 나머지 흡착탑은 단일의 흡착탑인 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물 처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 통기공이 형성된 다수의 셀(cell)로 이루어진 허니컴형 활성탄 흡착필터이며,
    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 휘발성유기화합물 처리 시스템.
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