KR20070097048A - 배출가스의 처리방법 및 장치 - Google Patents

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토모유키 스즈키
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신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체 제조라인, ICD 제조라인 등에서 발생한 배출가스를 처리하는 배출가스 처리장치를 개시한다.
팬(16)으로 흡인유도되는 배출가스는, 먼저 예비필터로서의 층형 활성탄 탈취필터(12)를 통과하고, 이에 수반되는 기체상(相) 및/또는 증기상의 악취물질이 제거된다. 이어서 배출가스는 버그필터(14)를 통과하여 분진 등이 제거된다. 버그필터(14)로 유입되는 배출가스는 부착성이 강한 기체상 및/또는 증기상의 악취물질이 예비필터(12)에 의해 이미 제거되어 있기 때문에, 버그필터(14)가 조기에 막히는 것이 방지된다.

Description

배출가스의 처리방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATMENT OF EXHAUST GAS}
본 발명은 배출가스를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배출가스에 수반되는 소정의 물질, 특히 악취물질을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 배출가스 처리장치로서, 가령 일본특허공개공보 제2002-48331호에는 버그필터식 집진기가 개시되어 있다. 이 버그필터식 집진기에는, 소각로의 배출가스 경로상에 상류측으로부터 순서대로 버그필터와, 흡착제를 수용하는 고정층식 흡착탑이 설치되어 있다. 버그필터에 포함되는 여과재의 배출가스 유입측 표면에는 여과 조제(助劑)가 부착되어 있다. 버그필터식 집진기의 운전중에는 여과재의 세정은 이루어지지 않는다.
이러한 종래의 버그필터식 집진기는 가령 레이저 가공기에 적용하면 문제가 발생한다. 레이저 가공기에 의해, 예컨대 수지를 가공하였을 때 발생하는 배출가스는 악취물질을 수반하며, 이 악취물질은 증기상(相), 기체상, 혹은 이들 모두의 기질을 가지므로 부착성이 강하다.
그러나, 버그필터는 이러한 악취물질을 충분히 포집(捕集)할 수 없으며, 더 욱이 부착성이 강한 악취물질이 버그필터에 부착(가령, 증기상의 악취물질의 증착)됨에 따라 조기에 막히고 만다. 따라서 버그필터가 조기에 막히는 것을 방지하는 배출가스 처리장치가 요망되고 있다.
또, 종래의 배출가스 처리방법으로서 일본특허공개공보 제2004-290791호에 개시된 것에서는, 분말활성탄을 판형상으로 형성하여 이루어진 활성탄층에 배출가스를 통과시킴으로써, 이에 수반되는 악취물질을 흡착제거한다. 이 방법에서는, 배출가스의 처리량을 확보하기 위하여 활성탄층에 대해 배출가스를 통상적으로 15 내지 20m/분의 비교적 빠른 유속으로 통과시킨다.
그러나, 이렇게 유속이 빠르면 배출가스는 활성탄의 분말미립자 표면 위를 비교적 고속으로 흐르기 때문에 분말 미립자 내에 진입할 수 없으며, 그 결과, 바람직하고 효율적인 처리효율로 배출가스를 처리할 수가 없다는 문제가 있다. 따라서, 처리효율을 개선한 배출가스 처리방법 및 장치도 요망된다.
본 발명의 하나의 국면에 따르면, 배출가스 발생원으로부터 발생한 배출가스를 처리하는 배출가스 처리장치가 제공된다. 이 장치는,
배출가스 발생원으로부터의 배출가스를 안내하는 수단과,
안내된 배출가스가 통과함에 따라, 그 배출가스에 수반되는 악취물질을 흡착하도록 다수의 알갱이형상 활성탄에 의해 층형으로 형성된 활성탄 흡착수단과,
상기 활성탄 흡착수단을 통과한 상기 배출가스에 수반되는 소정의 물질을 포집하는 버그필터를 구비한다.
배출가스에 수반되는 악취물질의 기질은 기체상(相)과 증기상 중 어느 하나 또는 이들 모두이어도 무방하다. 한편, 버그필터에 포집되는 소정의 물질에는 분진, 유해화학물질 등이 포함된다.
배출가스 발생원으로는 레이저 가공기, 반도체 제조장치, LCD 제조장치 등이 있다. 가령, 레이저 가공기에 의해 수지, 고무, IC기판 등을 가공할 때 발생한 배출가스의 처리에 본 발명의 장치를 적용할 수 있다.
층형으로 형성된 활성탄 흡착수단은 외벽에 의해 규정된 통형상체를 이루도록 하여도 무방하다. 이 경우, 배출가스를 안내하는 안내수단은, 통형상체의 외벽에 대하여 그 외측으로부터 내측을 향해 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 통과시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 다수의 알갱이형상 활성탄을 층형으로 형성하여 이루어지는 외벽에 의해 규정된 통형상체를 이루는 활성탄 흡착수단을 이용하여, 배출가스에 수반되는 악취물질을 제거하는 배출가스 처리방법이 제공된다. 이 방법은,
배출가스를 활성탄 흡착수단으로 안내하는 단계와,
활성탄 흡착수단의 외벽의 외측으로부터 내측을 향해 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 외벽을 통과시킴으로써, 악취물질을 알갱이형상 활성탄 입자에 흡착시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 더욱 다른 국면에 따르면, 배출가스 발생원에서 발생한 배출가스로부터, 이것에 수반되는 악취물질을 제거하는 배출가스 처리장치가 제공된다. 이 장치는,
배출가스 발생원으로부터 배출가스를 안내하는 안내수단과,
다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어지는 층을 통형상으로 형성한 통형상 탈취필터를 구비하며,
안내수단이, 통형상체의 외측으로부터 내측을 향해 배출가스를 안내하고, 이 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록, 포위된 알갱이형상 활성탄을 통과시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 통형상 탈취필터는 다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어진 층을 망으로 포위하여 형성된다. 그 통형상체는, 그 횡단면의 윤곽을 원형 또는 별형상으로 하여도 되며, 통형상체가 벨로우즈(bellows) 형상의 외주를 갖도록 하여도 무방하다.
본 발명에서는, 분말 활성탄(일반적으로 1 내지 150㎛)이 아닌 알갱이형상 활성탄을 이용한다. 이 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm의 범위인 것이 바람직하다. 이러한 알갱이형상 활성탄은 조립(造粒)탄이어도 되고, 표면이 다면형상인 파쇄탄(crushed active carbon)이어도 되며, 혹은 조립탄과 파쇄탄의 혼합체를 이용하여도 된다.
본 발명의 또 다른 특징과 이점은 첨부도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 한층 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관계된 버그필터식 집진기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 관계된 배출가스 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 장치에서 배출가스가 2 내지 80m/분의 유속으로 활성탄층을 통과했을 때의 배출가스와 활성탄층의 접촉시간과, 그 접촉시간에서의 활성탄층의 탈취효율의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 2의 장치에서 배출가스가 2 내지 80m/분의 유속으로 활성탄층을 통과했을 때의 배출가스의 유속과, 그 유속에서의 활성탄층의 탈취능력의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스 처리장치를 적용한 버그필터식 집진기를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 버그필터 집진기(10)는, 배출가스로부터 이것에 수반되는 악취물질(기체상 및/또는 증기상의 악취물질)을 제거하는 예비필터로서의 층형 활성탄 탈취필터(12)와, 상기 층형 탈취필터(12)를 통과한 배출가스로부터 분진을 제거하는 주 필터로서의 버그필터(14)와, 배출가스를 흡인유도하는 팬(16)으로 이루어진다. 탈취필터(12)와 버그필터(14)는, 도시되지 않은 기밀구조의 캐비닛 내부에 부착되어 있다. 팬(16)은 도시되지 않은 덕트를 통해 상기 캐비닛에 통하도록 접속되어 있으며, 배출가스원으로부터의 배출가스는 팬(16)에 의해 상기 캐 비닛 내부로 흡인유도되어 먼저 탈취필터(12)를 통과하고 이어서 버그필터(14)를 통과하도록 되어 있다.
층형 활성탄 탈취필터(12)는 다수의 알갱이형상 활성탄을 층형으로 형성하여 이루어지며, 그 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm인 것이 바람직하다. 이는, 평균입경이 1.0mm 미만이면 알갱이형상 활성탄 내부의 미세 구멍의 크기가 작기 때문에 비교적 단기간에 막히며, 또 평균입경이 10.0mm를 초과하면 알갱이형상 활성탄의 탈취성능이 저하되기 때문이다. 알갱이형상 활성탄의 평균입경이 1.0 내지 10.0mm의 범위이면 활성탄 내부의 미세 구멍이 비교적 커지므로, 그 갭이 악취물질에 의해 조기에 막히는 것이 방지된다.
알갱이형상 활성탄은 과립형상의 조립탄으로 한정되지 않으며, 표면이 다면체를 형성하는 파쇄탄이어도 되고 혹은 이들 양자를 혼합시킨 것이어도 무방하다.
도 1의 버그필터 집진기(10)는, 가령 레이저 가공기의 배출가스 처리에 이용할 수가 있다. 상기 레이저 가공기에 의해 가령 수지를 가공할 때에는, 배출가스가 발생하기 때문에 버그필터 집진기(10)의 팬(16)을 가동상태로 해 둔다. 이러한 배출가스는 악취물질을 수반하며, 이 악취물질은 그 기질이 기체상 또는 증기상 혹은 이들 모두이기 때문에, 부착성이 강하다. 팬(16)에 의해 흡인유도된 배출가스는 먼저 탈취필터(12)를 통과함에 따라 부착성이 강한 상(相)의 악취물질이 탈취필터(12)의 알갱이형상 활성탄 표면에 부착하여, 그 대부분 혹은 실질적으로 거의 모두가 흡착된다. 이 배출가스는 이어서 버그필터(14)로 유도되어 분진이나 유해화학물질이 제거된다. 이 때, 부착성이 강한 악취물질은 탈취필터(예비필터 ; 12)에 의해 이미 제거되어 있기 때문에, 버그필터(14)가 조기에 막히는 경우는 없다.
버그필터 집진기(10)를 적용하는 배출가스원은 레이저 가공기로 한정되지 않으며, 반도체 제조장치, LCD 제조장치 등일 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 배출가스 처리장치(20)를 나타낸다. 배출가스 처리장치(20)는 통형상체로 형성된 활성탄 탈취필터(22)를 포함한다. 상기 통형상의 활성탄 탈취필터(22)는 다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어진 층이 통형상체의 외벽을 규정한다. 알갱이형상 활성탄을 이러한 통형상체로 하려면, 예컨대 적절한 메시(mesh) 크기의 망(쇠그물 등 ; 22a)으로 알갱이형상 활성탄층을 포위하여 고정함으로써, 원하는 형태의 통형상체로 성형한다. 이러한 탈취필터(22)는 공지된 방법에 의해 배출가스 처리장치(20)에 대하여 교환이 가능하도록 장착할 수 있다. 따라서, 이러한 통형상 탈취필터(22)를 배출가스 처리장치(20)에 대한 교환용 부품으로서 제조할 수도 있다.
상기 통형상 탈취필터(22)는 본 실시예에서는 외경이 250mm, 내경이 150mm, 길이가 400mm이다.
배출가스 처리장치(20)는, 배출가스 발생원으로부터의 배출가스가 통형상 탈취필터(22)의 외측으로부터 내측을 향해 통과하도록 배출가스를 안내하는 팬(24)을 더 포함한다. 상기 팬(24)은 도시되지 않은 덕트를 통해 탈취필터(22)에 통하도록 접속되어 있다. 팬(24)은 통형상 탈취필터(22)의 외측으로부터 내측을 향해 통과되는 배출가스가, 그 통과시에 3 내지 12m/분의 유속을 가지며 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 설정되어 있다. 접촉시간이 0.3초 미만 이면 탈취필터(22)의 탈취효율이 75% 이하가 되며, 접촉시간이 1.0초를 초과하면 탈취필터(22)의 탈취효율에 있어서 커다란 상승효과를 볼 수 없다.
제 1 실시예와 마찬가지로, 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm인 것이 바람직하며, 상기 알갱이형상 활성탄은 조립탄 또는 파쇄탄이어도 되고, 혹은 이들 모두를 혼합시킨 것이어도 된다.
이러한 배출가스 처리장치(20)에 있어서, 통형상 탈취필터(22)에 도시되지 않은 팬에 의해 배출가스(E)를 2㎥/분의 풍량으로 유입시키면, 상기 배출가스는 7m/분의 유속으로 통형상 탈취필터(22) 내부를 0.43초 동안 관통하여 흐른다.
통형상 탈취필터(22)의 외벽(알갱이형상 활성탄층)에 배출가스를 2 내지 80m/분의 유속으로 통과시켜 배출가스의 활성탄층 접촉시간과, 그 접촉시간에서의 알갱이형상 활성탄층의 탈취효율을 악취측정기(냄새센서 ; 신코스모스덴키 가부시키가이샤 제품)로 측정하였다. 그 측정결과를 도 4에 나타낸다.
제 2 실시예와 같이 풍량 2㎥/분, 유속 7m/분, 접촉시간 0.43초로 배출가스를 통형상 탈취필터(22)의 외벽에 통과시키면, 도 3에 나타낸 바와 같이 탈취필터(22)의 탈취효율은 78%가 된다.
제 2 실시예에서의 탈취필터(22)의 외벽을 통과하는 배출가스의 유속은 3 내지 12m/분이며, 3 내지 8m/분인 것이 바람직하다. 도 4와 같이 유속이 12m/분을 초과하면 활성탄의 유효이용률이 80% 이하가 되며, 3m/분 미만이면 활성탄의 유효이용률이 변화하지 않는다.
제 2 실시예의 배출가스 처리장치는 15 내지 20m/분의 비교적 빠른 유속을 채택하는 종래의 배출가스 처리장치와 비교할 때, 배출가스를 탈취필터(22)의 알갱이형상 활성탄의 내부까지 진입시켜 처리할 수 있게 되기 때문에, 배출가스를 효율적으로 원하는 상태로 처리할 수가 있다.
통형상 탈취필터(22)를 이루는 통형상체는 그 크기에 대해 표면적을 넓게 확보하여 탈취효율을 높이기 위해, 가령 횡단면의 윤곽을 원형으로 한정하지 않고 별형상으로 할 수도 있으며, 혹은 외주를 벨로우즈 형상으로 하여도 된다.
제 1 실시예의 버그필터식 집진기(10)에 제 2 실시예의 배출가스 처리장치(20)를 조합할 수도 있다. 이 경우에는, 제 1 실시예의 층형 활성탄 탈취필터(12)를 제 2 실시예의 통형상 활성탄 탈취필터(22)로 치환한다. 더욱이, 제 1 실시예의 팬(14)은, 제 2 실시예에 나타낸 조건과 마찬가지로, 통형상 탈취필터(22)의 외측으로부터 내측을 향해 통과하는 배출가스가 그 통과시에 3 내지 12m/분의 유속으로 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 할 수 있는 것을 이용한다.
본 발명에 의한 배출가스 처리장치 및 방법에 관하여 몇 가지 실시예에 의해 설명하였는데, 이들 실시예는 예시를 위해 제시한 것이고, 첨부된 특허청구의 범위로 규정한 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백한 일이다.

Claims (21)

  1. 배출가스 발생원으로부터 발생한 배출가스를 처리하는 배출가스 처리장치로서,
    상기 배출가스 발생원으로부터의 상기 배출가스를 안내하는 수단과,
    상기 안내된 배출가스가 통과함에 따라, 그 배출가스에 수반되는 악취물질을 흡착하도록 다수의 알갱이형상 활성탄에 의해 층형으로 형성된 활성탄 흡착수단과,
    상기 활성탄 흡착수단을 통과한 상기 배출가스에 수반되는 소정의 물질을 포집(捕集)하는 버그필터를 구비하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm의 범위인 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄은 조립탄과 파쇄탄(crushed active carbon) 중 어느 하나 또는 이들 모두인 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배출가스에 수반되는 악취물질의 기질은 기체상과 증기상 중 어느 하나 또는 이들 모두인 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 버그필터에 포집되는 소정의 물질에는 분진, 유해화학물질 등이 포함되는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배출가스 발생원이 레이저 가공기, 반도체 제조장치, LCD 제조장치 등인 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 배출가스는 상기 레이저 가공기에 의해 수지, 고무, IC기판 등을 가공할 때 발생한 것인 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 층형으로 형성된 활성탄 흡착수단이, 외벽에 의해 규정된 통형상체를 이루는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 안내수단은, 상기 통형상체의 외벽에 대하여 그 외측으로부터 내측을 향해 상기 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 상기 알갱이형상 활성탄과의 접촉 시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 통과시키는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 통형상체의 횡단면의 윤곽이 원형 또는 별형상인 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 통형상체가 벨로우즈(bellows) 형상의 외주를 갖는 장치.
  12. 다수의 알갱이형상 활성탄을 층형으로 형성하여 이루어지는 외벽에 의해 규정된 통형상체를 이루는 활성탄 흡착수단을 이용하여, 배출가스에 수반되는 악취물질을 제거하는 배출가스 처리방법으로서,
    상기 배출가스를 상기 활성탄 흡착수단으로 안내하는 단계와,
    상기 활성탄 흡착수단의 상기 외벽의 외측으로부터 내측을 향해 상기 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 상기 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록 상기 외벽을 통과시킴으로써, 상기 악취물질을 상기 알갱이형상 활성탄 입자에 흡착시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm의 범위인 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄은 조립탄과 파쇄탄 중 어느 하나 또는 이들 모두인 장치.
  15. 배출가스 발생원에서 발생한 배출가스로부터, 이것에 수반되는 악취물질을 제거하는 배출가스 처리장치로서,
    상기 배출가스 발생원으로부터 상기 배출가스를 안내하는 안내수단과,
    다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어지는 층을 통형상으로 형성한 통형상 탈취필터를 구비하며,
    상기 안내수단이, 상기 통형상체의 외측으로부터 내측을 향해 상기 배출가스를 안내하고, 이 배출가스를 3 내지 12m/분의 유속으로 상기 알갱이형상 활성탄과의 접촉시간이 0.3 내지 1.0초가 되도록, 포위된 상기 알갱이형상 활성탄을 통과시키는 배출가스 처리장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄의 평균입경은 1.0 내지 10.0mm의 범위인 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 알갱이형상 활성탄은 조립탄과 파쇄탄 중 어느 하나 또는 이들 모두인 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 통형상체는 상기 다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어지는 층을 망에 의해 포위하여 이루어지는 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 통형상체의 횡단면의 윤곽이 원형 또는 별형상인 장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 통형상체가 벨로우즈 형상의 외주를 갖는 장치.
  21. 제 15항에 기재된 상기 탈취필터를 위한 교환용 탈취필터로서,
    평균입경이 1.0 내지 10.0mm의 범위인 다수의 알갱이형상 활성탄으로 이루어지는 층을 망에 의해 포위하여 통형상으로 형성한 교환용 탈취필터.
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