KR20090089718A

KR20090089718A - 천정부착형 집진 시스템 및 이를 이용한 관리방법

Info

Publication number: KR20090089718A
Application number: KR1020080015036A
Authority: KR
Inventors: 장춘만; 김종률; 김희춘; 원종웅; 박찬일
Original assignee: 한국건설기술연구원; 케이씨코트렐 주식회사; (주)에프티이앤이
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-08-24
Also published as: KR100960104B1

Abstract

본 발명은 천정부착형 집진 시스템 및 관리방법에 관한 것이다. 본 발명의 집진시스템은 천정(20)에 설치되고 대전판(57)과 집진판(53)의 방전현상에 의해 집진하는 집진 어셈블리(30)와, 상기 집진 어셈블리(30)와 연결되고 수공급펌프(75)와 공기펌프(77)에 의해 공급되는 물과 공기로 상기 집진 어셈블리(30)를 세정하는 세정 어셈블리(70)와, 상기 세정 어셈블리(70)에 의해 발생된 폐수를 여과기(95)에 의해 여과하여 배출하는 폐수처리 어셈블리(80)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 집진시스템의 관리방법은 상기 세정 어셈블리(70)에 의해 상기 전기집진장치(50)를 세정하는 단계와, 상기 세정 어셈블리(70)에 의해 발생된 폐수를 폐수처리 어셈블리(80)에 의해 처리하는 폐수처리단계를 포함한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 별도의 바이패스를 설치하지 않고 천정에 부착하여 설치하므로 경제적이고, 중앙제어부에 의해 주기적으로 관리가 가능하므로 편리하며, 폐수를 정화하여 배출하므로 자연친화적인 이점이 있다.

전기집진, 분사노즐, 여과기, 중앙제어부

Description

천정부착형 집진 시스템 및 이를 이용한 관리방법{Dust Collecting System Mounted in the Celling and Management Method using the Same}

본 발명은 천정부착형 집진 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터널이나 지하실 등 지하공간의 천정에 부착하여 내부의 공기를 전기집진 방식에 의해 정화하는 천정부착형 집진 시스템에 관한 것이다.

최근의 사회간접자본(SOC)에 의한 고속도로 및 산업도로의 활발한 건설과 터널수요의 계속적인 증가로 인해 터널 규모가 점점 대형화되고 있다. 터널이 대형화되면 터널을 통과하는 차량이 증가하게 되어 터널 내부의 매연 및 폐수 등의 처리가 문제되며, 환경 관련 규제가 강화됨에 따라 환경적, 경제적 안전성 등 다양한 측면을 고려하여야 한다.

선진 외국에서는 오래전부터 터널 내부의 환기에 많은 관심을 가지고 환경기준 및 기타 제반시설 등을 마련하는 등의 많은 노력을 기울이고 있으며, 국내에서도 이러한 환기시설 설치 및 환경기준 등에 관한 많은 연구가 진행 중이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 터널 내부의 집진시스템이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 차량이 통과하는 터널(10) 내부 일측으로 분기된 바이패스통로(11)가 구비된다. 상기 바이패스통로(11)는 터널(10)에 다수개가 설치될 수 있다.

상기 바이패스통로(11)의 기류가 흐르는 방향에서의 선단에는 에어필터(13)가 설치된다. 상기 에어필터(13)는 기류에 포함된 분진이 기류의 관성에 의해 포집되도록 하는 역할을 한다.

상기 바이패스통로(11)에서 상기 에어필터(13)가 설치된 지점의 기류방향 후방에는 전기집진기(15)가 설치된다. 상기 전기집진기(15)는 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에서의 방전현상을 이용하여 기류 내의 분진을 제거한다.

상기 바이패스통로(11)에서 상기 전기집진기(15)가 설치된 지점의 기류방향 후방에는 송풍기(17)가 설치된다. 상기 송풍기(17)는 상기 바이패스통로(11) 내로 기류를 인입시켜 상기 전기집진기(15)에 의해 분진이 제거되도록 한다.

따라서, 상기 터널(10) 내에서 이동하는 기류는 상기 송풍기(17)에 의해 상기 바이패스통로(11)로 인입된 후, 상기 에어필터(13)를 거쳐 상기 전기집진기(15)에 의해 분진이 제거된다. 상기 터널(10) 내에는 내부기류를 이동시켜 공기를 순환시키는 다수개의 제트 팬(jet fan)(19)이 구비된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 집진시스템에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

터널(10)에 부가되는 바이패스통로(11)는 터널(10) 내측 일면을 굴삭하여 별도의 통로를 시공해야 하므로, 터널 일구간을 시공하는 것과 같은 공사가 필요하 다. 이러한 터널 시공은 예측하지 못하는 암반의 존재, 지하수 처리, 구조적 문제 해결과 같은 모든 요소를 고려해야 하므로 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 바이패스통로(11)에 설치되는 에어필터(13) 및 전기집진기(15)는 일정기간 사용시 반드시 보수 및 세척을 해야하므로, 그에 따른 인력이 부가적으로 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터널 내부의 공기를 정화하기 위한 비용을 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 터널 내부의 공기를 정화하는데 필요한 관리비용을 최소화하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 천정부착형 집진 시스템은 설치장소의 천정에 설치되고, 내부로 유입되는 기류 내의 이물질을 제거하는 집진 어셈블리; 상기 집진 어셈블리와 연결되고, 상기 집진 어셈블리 내에 쌓인 이물질을 세정하는 세정 어셈블리;및 상기 집진 어셈블리 및 상기 세정 어셈블리와 연결되고, 상기 세정 어셈블리에 의해 발생된 폐수를 처리하는 폐수처리 어셈블리를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 집진 어셈블리, 상기 세정 어셈블리, 및 상기 폐수처리 어셈블리를 각각 제어하고, 주기적으로 상기 집진 어셈블리의 가동을 중지하고 상기 세정 어셈블리 및 상기 폐수처리 어셈블리를 가동하도록 제어하는 중앙제어부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 집진 어셈블리는 유입되는 공기 내의 유입물질을 대전하는 다수개의 대전판과, 상기 한 쌍의 대전판 사이에 인접하여 배치되고, 상기 대전된 유입물 질을 집진하는 다수개의 집진판을 포함하는 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 집진 어셈블리는 다수개의 상기 전기집진장치가 패키지화하여 장착되는 다수개의 장착공간이 형성된 케이스와 상기 케이스의 출구에 연결되는 제트 팬과 상기 케이스를 플렉서블하게 연결시키는 연결부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 집진 어셈블리는 상기 케이스와 상기 연결부 사이에 구비되고, 상기 케이스의 출구로 배출되는 기류를 모아 상기 제트 팬으로 전달하기 위한 수축관과 상기 케이스의 입구에 구비되고 기류를 상기 케이스 내부로 유도하기 위한 기류유도판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 세정 어셈블리는 상기 집진 어셈블리와 연결되고, 상기 집진 어셈블리를 세정하기 위한 물을 외부로부터 공급하는 수공급펌프; 상기 수공급펌프를 상기 집진 어셈블리와 연결시키는 공급관;및 상기 공급관에 구비되어 상기 집진 어셈블리에 물을 분사하는 분사노즐을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 세정 어셈블리는 상기 집진 어셈블리 및 상기 공급관과 연결되고, 상기 집진 어셈블리를 건조시키기 위한 공기를 외부로부터 공급하는 공기펌프를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 공급관에는 상기 공급관을 통해 전달되는 공기나 물을 선택적으로 차폐하는 밸브가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐수처리 어셈블리는 폐수를 정화하여 배출하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐수처리 어셈블리는 상기 집진 어셈블리에 구비되고, 상기 집진 어셈블리를 세정한 폐수를 포집하는 드레인 버켓과, 상기 드레인 버켓과 연결되고, 상기 드레인 버켓에 포집된 폐수를 저장하는 저수조를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐수처리 어셈블리는 상기 저수조와 연결되고, 상기 저수조에 저장된 폐수를 여과하는 여과기와, 상기 여과기에 모인 슬러지나 이물질을 저장하는 이물질받이를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 저수조는 상기 드레인 버켓으로부터 배출된 폐수를 저장하는 폐수 저수조와, 상기 여과기에 의해 여과된 정수를 저장하는 정수 저수조로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐수처리 어셈블리는 상기 드레인 버켓, 상기 저수조, 및 상기 여과기를 연결하는 연결관과, 상기 연결관을 통해 이동하는 물을 순환시키는 폐수펌프를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 설치장소에 제트 팬이 구비되지 않은 경우, 상기 집진 어셈블리의 출구에 별도의 제트 팬이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 집진 어셈블리는 터널 내부의 천정에 설치되고, 상기 세정 어셈블리의 수공급펌프와 공기펌프는 상기 집진 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되며 상기 세정 어셈블리의 분사노즐 및 공급관의 일부는 상기 집진 어셈블리와 일체로 설치되고, 상기 폐수처리 어셈블리의 드레인버켓은 상기 집진 어셈블리와 일체로 설치되며 상기 폐수처리 어셈블리의 저수조, 여과기, 및 폐수모터는 상기 집진 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되고, 상기 중앙제어부는 상기 집진 어셈블리, 상기 세정 어셈블리, 및 상기 폐수처리 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 집진 어셈블리, 세정 어셈블리, 및 폐수처리 어셈블리를 포함하는 천정부착형 집진 시스템을 관리하는 방법에 있어서, 상기 세정 어셈블리에 의해 상기 집진 어셈블리를 세정하는 단계; 상기 세정 어셈블리에 의해 발생된 폐수를 상기 폐수처리 어셈블리에 의해 처리하는 단계;및 주기적으로 상기 집진 어셈블리의 가동을 중지하고 상기 세정하는 단계와 상기 처리하는 단계를 중앙제어부에 의해 원격으로 제어하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 세정단계는 외부로부터 공급된 물로 상기 집진 어셈블리를 세척하는 단계와, 상기 집진 어셈블리를 세척한 후, 공기를 주입하여 건조시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐수처리단계는 별도로 구비된 여과기에 의해 폐수를 여과하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중앙제어부는 상기 세정단계와 상기 폐수처리단계가 주기적으로 자동실시되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의한 천정부착형 집진시스템에 의하면, 별도의 바이패스를 설치하지 않고 집진장치를 천정에 부착하여 설치하므로 경제적이고, 중앙제어부에 의해 주기적으로 관리가 가능하므로 사용상의 편의성이 증대되고, 폐수를 정 화하여 배출하므로 자연친화적인 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 8에는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.

도시된 바에 따르면, 기존의 터널 천정(20)에는 터널 내부의 공기를 순환시키기 위한 제트 팬(21)이 설치된다. 상기 제트 팬(21)은 블로워(Blower)와 같은 것으로 구성되어 터널 내부의 공기를 지속적으로 순환시켜 터널 내부의 매연을 배출시키고 외부의 신선한 공기를 터널 내부로 유입시킨다.

상기 제트 팬(21)에서 기류가 유입되는 방향의 선단에는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템에 구비되는 집진 어셈블리(30)가 설치된다. 상기 집진 어셈블리(30)는 상기 제트 팬(21)의 선단에 설치되어 상기 제트 팬(21)에 의해 유입되는 공기 내의 분진과 같은 이물질을 제거하는 역할을 한다.

상기 집진 어셈블리(30)에는, 도 4에 도시된 바와 같이 터널 천정(20)에 설치되도록 구성된 케이스(31)가 구비된다. 상기 케이스(31)는 물이나 공기에 의해 부식되지 않는 재질로 구성될 수 있다.

상기 케이스(31)는 입구(31a)와 출구(31b)로 구성되어 양면이 연통하도록 구성되어 상기 입구(31a)로 인입된 기류는 상기 출구(31b)를 통해 배출된다. 그리고 상기 케이스(31)로 기류가 인입되는 입구(31a)의 둘레에는 기류유도판(33)이 구비된다. 상기 기류유도판(33)은 상기 케이스(31)의 입구(31a) 둘레에서 외측으로 경사지게 형성된 판으로 구성되어 외부의 기류가 상기 입구(31a) 내로 유입되도록 유도한다.

상기 케이스(31)의 입구(31a)에는 다수개의 걸림망(35)이 구비될 수 있다. 상기 걸림망(35)은 상기 입구(31a)로 유입될 수 있는 크기가 큰 이물질을 제거하여 아래에서 설명할 전기집진장치(50)가 파손되는 것을 방지한다.

상기 케이스(31)의 출구(31b)에는 상기 케이스(31) 내부를 관통한 기류가 모이도록 하는 수축관(37)이 구비된다. 상기 수축관(37)의 일단에는 상기 케이스(31)와 상기 제트 팬(21)을 연결시키기 위한 연결부(39)가 구비된다. 상기 연결부(39)는 벨로우즈(bellows) 형상으로 형성되어 상기 수축관(37)과 제트 팬(21)을 플렉서블하게 연결시킨다. 따라서, 상기 수축관(37)에 의해 포집된 기류는 상기 연결부(39)를 통해 상기 제트 팬(21)으로 유입된다.

상기 케이스(31)의 내부에는 상기 전기집진장치(50)가 장착되기 위한 장착공간(40)이 형성된다. 상기 장착공간(40)은 보수 및 관리를 위해 두 부분으로 분리되어 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바에 의하면 제1장착공간(40a)과 제2장착공간(40b)으로 구성된다. 상기 장착공간(40a)은 아래에서 설명할 전기집진장치(50)의 구비갯수에 따라 여러 부분으로 분리되어 구성될 수 있다.

상기 장착공간(40)에는 상기 케이스(31) 내부로 인입되는 기류 내의 이물질을 제거하기 위한 전기집진장치(50)가 구비된다. 상기 전기집진장치(50)는 캐소드 전극과 애노드 전극과의 방전현상을 이용하여 집진을 하는 전기집진장치로 구성될 수 있으나, 터널 내부의 기류가 약 7m/sec의 빠른 속도로 이동하므로 빠른 속도로 통과하는 기류 내의 이물질을 포집할 수 있도록 구성된 전기집진장치로 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 전기집진장치(50)는 본 발명의 발명자와 동일한 발명자에 의해 출원된 대한민국 특허출원번호 제2007-0032580호(발명의 명칭: 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치 및 이의 전기집진방법)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 전기집진장치(50)는 상기 장착공간(40) 내에 다수개의 장치가 패키지화되어 설치될 수 있다. 이는 상기 전기집진장치(50)의 표면적을 넓혀서 상기 입구(31a)로 인입되는 기류 내의 이물질제거효율을 상승시키기 위함이다. 상기 케이스(31)에는 다수개의 전기집진장치(50)가 패키지화되어 설치될 수 있도록 별도의 프레임구조가 구비될 수 있다.

상기 전기집진장치(50)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 프레임(51) 내부에 일렬로 배열된 다수개의 집진판(53)과 상기 집진판(53)을 일정 간격으로 지지 및 고정하는 대전판 지지로드(55)를 포함한다.

상기 대전판 지지로드(55)에는 한 쌍의 인접한 상기 집진판(53) 사이마다 끼워지는 대전판(57)이 구비되고, 상기 집진판(53)의 네 모서리에는 상기 집진판(53)을 일정 간격으로 지지 및 고정하는 집진판 지지로드(59)가 구비된다.

상기 집진판(53) 및 대전판(57)은 상기 집진판(53) 및 대전판(57)의 전체 구 조를 견고히 유지하기 위한 한 쌍의 대전판 지지로드(55)와 연결되고, 상기 대전판 지지로드(55)에는 상기 대전판 지지로드(55)의 양 단부를 연결하는 십자형 프레임(61)이 구비된다.

상기 십자형 프레임(61)과 프레임(51)의 내부 일면 사이에는 절연애자(63)가 구비된다. 상기 절연애자(63)는 세라믹 또는 강화 플라스틱으로 구성되어 상기 집진판(53) 및 대전판(57) 간의 연결부에서의 절연파괴를 방지하는 역할을 한다.

상기 전기집진장치(50)는 상기 집진판(53)과 대전판(57) 사이에서 발생하는 방전효과를 이용하여 상기 전기집진장치(50) 내부로 인입되는 기류 내의 이물질을 제거한다.

상기와 같이 구성된 전기집진장치(50)는 상기 케이스(31) 내의 장착공간(40)에 설치된다. 그리고, 상기 케이스(31)에는 상기 전기집진장치(50)에 쌓인 이물질을 세정하기 위한 세정어셈블리(70)가 연결된다.

집진시스템의 세정방식에는 건식과 습식이 있으며, 건식은 집진기의 상류에서 하방으로 약 100m/s 풍속을 가지는 바람을 가하며 하류에서 공기팬(Air-Blow Fan)에 의해 이물질을 포집기의 백(Bag)필터로 흡입하여 필터를 재생한다. 습식은 집진기에 고압의 물을 분사시켜 이물질을 탈진시켜 재생하고, 발생된 세척수는 하부 트렌치를 통해 수처리 시스템으로 유입시킨 후 정수 처리하는 방식이다.

상기 세정어셈블리(70)는 공간의 제약과 운진비용을 고려하여 건식보다는 습식을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 세정어셈블리(70)는 오염된 집진판(53)을 세척해야 하므로 세정수 펌프, 노즐, 압력조정기와 배관 등으로 구성된다.

상기 세정어셈블리(70)에는 상기 케이스(31)의 장착공간(40) 내에 설치되고 외부로부터 공급받은 물 또는 공기를 상기 전기집진장치(50)의 각 내부로 공급하는 공급관(71)이 구비된다.

상기 공급관(71)은 여러 개로 분기되어 상기 전기집진장치(50)의 각각의 유닛 상부 또는 측면에서 물 또는 공기를 분사할 수 있도록 구성된다. 상기 공급관(71)에는 소정 길이로 이격되어 물 또는 공기를 분사하는 분사노즐(73)이 구비된다. 그러므로, 상기 공급관(71)에 의해 공급된 물 또는 공기는 상기 분사노즐(73)을 통해 상기 전기집진장치(50)로 분사되어 세척 및 건조를 할 수 있다.

상기 분사노즐(73)는 분사형식과 분사압력에 따라 세정능력이 다르게 나타난다. 상기 분사노즐(73)은 분사형태에 따라 분사속도효율과 충격력이 다르며, 그 형식과 특징은 다음의 표 1에 나타난다.

분사형식	부채꼴형	원형	중공원형	일직선형	에어믹스
분사형태
분사속도 효율	90%∼97%	57%∼94%	55%	98%∼99%	미세 입자 분사로 속도효율 가장 낮음
충격력	충격효율 높음. 좁은 각도로 분사되어 전 충격 효율이 더욱 높아짐	속도효율과 충격력은 분사 각도에 따라 달라진다.	단위면적당 충격은 원형보다 다소 높다	가장 충격 효율이 높다	유량이 적고 미립자분사방식이므로 충격력은 거의 없다
입자경	200∼7,000㎛	500∼22,000㎛	200∼5,000㎛	-	8∼300㎛
응용예	분사냉각 분사도장, 방재 표면처리, 세척	공기,가스세척 집진, 거품제거	공기,가스세척 가스냉각 표면처리	지폭절단 와이어세척 브러스트세척	가스냉각 코팅, 가습

표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 분사노즐(73)은 상기 집진판(53)에 부착된 이물질을 세정할 수 있을 정도로 충격력이 충분하고 분사속도와 효율이 고른 부채꼴형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 분사노즐(73)은 상기 집진판(53) 뿐만 아니라 상기 절연애자(63)의 세정도 가능해야 하므로 세정시 상기 분사노즐(73)의 분사압이 최대한 작용할 수 있도록 균일 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, CMS당 20 lpm의 유량을 적용하는 경우, 통과 풍속을 7.5m/s 기준으로 할 때 상기 전기집진장치(50)의 용량이 5CMS이므로 상기 분사노즐(73)의 세정유량은 100lpm가 되고, 분사압은 외국의 경우 0.3Mpa이상으로 되어있으나 국내의 노즐 규격에 맞추어 0.2Mpa로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 공급관(71)은, 도 2에 도시된 바와 같이 외부에 구비되는 수공급펌프(75) 및 공기펌프(77)와 연결된다. 상기 수공급펌프(75)는 외부의 물을 상기 공급관(71)으로 공급하는 펌프로 구성되며, 상기 공기펌프(77)는 외부의 공기를 상기 공급관(71)으로 공급하는 펌프로 구성된다. 그리고 상기 수공급펌프(75)에는 물을 저장하는 수공급탱크(75')가 구비된다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수공급탱크(75')로부터 상기 수공급펌프(75)가 공급한 물은 상기 공급관(71)을 통해 상기 분사노즐(73)로 분사되며, 상기 공기펌프(77)가 공급한 공기는 상기 공급관(71)을 통해 상기 분사노즐(73)로 분사되어, 상기 전기집진장치(50)의 세척 및 건조를 실시할 수 있다.

상기 공급관(71)에는 상기 분사노즐(73)로 공급되는 물 또는 공기를 선택적으로 차폐시키기 위한 다수개의 밸브(79)가 더 구비될 수 있다.

상기 케이스(31)에는 상기 세정어셈블리(70)에 의해 발생된 폐수를 처리하기 위한 폐수처리 어셈블리(80)가 연결된다.

상기 폐수처리 어셈블리(80)는 상기 전기집진장치(50)의 하면과 상기 케이스(31)의 바닥면 사이에 설치되고 상기 전기집진장치(50) 내부를 세척한 물을 포집하기 위한 드레인 버켓(drain bucket)(81)을 포함할 수 있다.

상기 드레인 버켓(81)은 제1장착공간(40a)과 제2장착공간(40b)에 각각 구비될 수 있다. 상기 드레인 버켓(81)의 일 측면에는 배수공(81')이 형성되고 상기 배수공(81')에는 배수관(83)이 연결되어 상기 드레인 버켓(81)에 포집된 폐수를 외부로 배출시킬 수 있다.

상기 배수관(83)은 상기 케이스(31) 외부에 설치되는 폐처리장치(90)에 연결된다. 상기 폐처리장치(90)에는 내부에 폐수를 저장하기 위한 저수조(91)가 구비된다. 상기 저수조(91)는 폐수 저수조(91a)와 정수 저수조(91b)로 구획된다.

상기 폐수 저수조(91a)에는 상기 드레인 버켓(81)으로부터 유입되는 폐수가 저장되고 상기 정수 저수조(91b)에는 아래에서 설명할 여과기(95)에 의해 여과된 정수가 저장된다.

상기 폐수 저수조(91a)에 저장된 물은 연결관(93)을 통해 여과기(95)로 유입된다. 이때 상기 여과기(95)로 물이 원활하게 유입될 수 있도록 폐수펌프(97)가 더 구비될 수 있다.

상기 여과기(95)로 유입된 폐수는 상기 여과기(95) 내부의 여과시스템에 의해 여과된다. 상기 여과기(95)는 필터 또는 여과여재와 같은 여과방식에 의해 폐수를 여과한다.

상기 여과기(95) 내부에 모인 슬러지나 기타 이물질은 상기 여과기(95) 하부에 구비된 이물질 받이(101)에 모아진다. 상기 이물질 받이(101)에 모아진 슬러지나 기타 이물질은 일정 기간 뒤에 처리될 수 있다.

상기 여과기(95)를 통과한 물은 상기 정수 저수조(91b)로 유입된다. 상기 정수 저수조(91b)에 저장된 정수는 연결관(93)을 통해 하수관(103)으로 배출된다.

상기 전기집진 어셈블리(30), 세정어셈블리(70), 및 폐수처리 어셈블리(80)에는 전력을 공급하기 위한 전원부(110)가 구비된다. 그리고 상기 어셈블리들은 중앙제어부(120)의 제어에 의해 제어될 수 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 집진 시스템이 터널 내에 설치되는 경우, 집진 어셈블리(30)는 터널의 천정(20)에 설치된 제트 팬(21)과 연결되어 터널 천정(20)에 설치된다. 상기 집진 어셈블리(30)의 출구(31b) 부분에 구비된 연결부(39)를 상기 제트 팬(21)의 기류유입구에 연결하여 상기 케이스(31)의 입구(31a)로 유입된 기류가 상기 연결부(39)를 통해 상기 제트 팬(21)으로 유입된다. 다시 말해, 상기 케이스(31) 내부로 기류를 유입시키기 위하여 상기 제트 팬(21)을 동력원으로 사용한다.

상기 제트 팬(21)에 의해 기류가 상기 케이스(31)로 유입될 때, 상기 입구(31a) 둘레에 설치된 기류유도판(33)에 의해 기류를 상기 케이스(31) 내부로 유도한다.

상기 케이스 (31) 내부로 유입된 기류는 전기집진장치(50)로 유입된다. 상기 전기집진장치(50)는 유입되는 기류 내의 이물질을 다수의 코로나 방전형 대전판(57)에 의해 직류 고전압의 전하를 이용하여 대전한다. 그리고 한 쌍의 인접한 상기 대전판(57) 사이에 상기 대전판(57)과 이격되어 구비되는 집진판(53)에 의해 대전된 이물질을 전기력에 의해 집진한다.

다시 말해, 상기 전기집진장치(50)는 상기 대전판(57) 및 집진판(53)과 연결된 직류 고전압 인가부에 의해 단일 고전압의 직류를 상기 대전판(57) 및 집진판(53)에 인가하여 이물질을 집진시킨다.

이와 같이, 다수개의 상기 전기집진장치(50)에 의해 이물질이 제거된 기류는 상기 케이스(31)의 수축관(37)에 의해 모아져서, 상기 연결부(39)를 통해 상기 제트 팬(21)으로 유입된다.

상기 전기집진장치(50)를 일정 시간 사용하면, 집진판(53)에 이물질이 쌓여 집진효율이 떨어진다. 따라서, 일정 기간마다 상기 전기집진장치(50)를 세정하여야 한다.

상기 전기집진장치(50)를 세정하기 위하여, 상기 전기집진장치(50)의 가동을 중단하고 세정 어셈블리(70)를 가동한다. 상기 세정 어셈블리(70)의 수공급펌프(75)를 가동시켜 공급관(71)을 통해 물을 이동시켜, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 케이스(31) 내부의 분사노즐(73)로 물을 분사한다.

상기 분사노즐(73)에서 분사된 물은 상기 전기집진장치(50)의 대전판(57)과 집진판(53)에 부착된 이물질을 세정하고, 상기 케이스(31)의 장착공간(40)에 구비된 드레인버켓(81)에 모아진다. 상기 드레인 버켓(81)에 모아진 물은 폐수처리 어셈블리(80)에 의해 처리된다.

상기 분사노즐(73)에서 분사된 물로 상기 전기집진장치(50)의 세정이 완료되면, 상기 공기펌프(77)를 가동시켜 상기 공급관(71)을 통해 공기를 이동시켜, 상기 케이스(31) 내부의 분사노즐(73)로 공기를 분사한다.

상기 분사노즐(73)에서 분사된 공기는 상기 전기집진장치(50) 내부의 젖은 부품들을 건조시킨다. 이와 같은 방법에 의해, 상기 전기집진장치(50)를 관리할 수 있다.

상기 세정 어셈블리(70)에 의해 생성된 폐수는 상기 드레인버켓(81)에 1차로 모아진 후, 배수관(83)을 통해 저수조(91)에 저장된다. 상기 저수조(91)의 폐수 저수조(91a)에 모인 폐수는 환경관리법상 그대로 하수관(103)으로 배출할 수 없으므로, 정화처리를 하여 배출하여야 한다.

따라서, 폐수펌프(97)에 의해 상기 폐수 저수조(91a)에 모인 폐수를 여과기(95)에 의해 여과를 한 후, 여과된 정수를 다시 정화 저수조(91b)에 저장한다. 상기 정화 저수조(91b)에 저장된 정수는 일정 시간이 경과하면 하수관(103)으로 배출된다.

그리고, 상기 여과기(95)의 여과과정에서 발생한 슬러지나 기타 이물질은 이물질받이(101)에 모아지므로, 일정 시간이 경과하면 별도로 제거할 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 집진 어셈블리(30), 세정 어셈블리(70), 및 폐수처리 어셈블리(80)는 모두 중앙제어부(120)에 의해 관리된다. 상기 중앙제어부(120)에는 상기 집진 어셈블리(30), 세정 어셈블리(70), 및 폐수처리 어셈블리(80)의 가동상태, 고장여부, 세정 후 경과시간 등을 모두 모니터할 수 있고, 원격으로 이를 제어할 수 있다.

상기에서 상세하게 설명한 본 발명의 집진 시스템의 실증평가를 위해 본 발명의 집진 시스템을 구성하는 전기집진장치를 설치하여 평가한 성능특성 결과를 이하에서 설명한다.

본 발명의 전기집진장치가 설치될 소형 터널을 시공하고, 상기 소형 터널의 천정에 제트 팬을 설치하였다. 상기 제트 팬은 JF-125(37kW) 모델로서, 팬의 지름이 1,250mm이며, 가변형(VVVF)이면서 정속형인 모델을 사용했다.

그리고 소형 터널 내에 인공 매연을 가하기 위해 150kW급 매연 발생장치를 설치하고, 실험장치 입구까지 매연을 유도하기 위해 100mm 배관을 사용하였고, 끝단에는 매연의 분산을 위해 400mm 크기의 저항판을 설치하였다.

또한, 기류특성을 측정하기 위해 열선풍속계를 사용하였으며, 열선풍속계는 KANOMAX사의 Multi Channel Anemomaser기기(모델명: MODEL 6242)를 이용했다. 그리고 전기집진장치의 집진효율측정은 중량법으로 측정하였으며, 중량법에 의한 효율은 PDR 1200(Personal Date Ram, Thermo Electron Corparation 사)을 사용하여 중량농도를 측정하고 평가하였다.

전기집진장치의 기류통과속도를 측정하기 위하여, 전기집진기 상류 및 하류의 4곳에서 속도를 각각 측정하였다. 유량계산은 기류속도가 상대적으로 일정한 상류의 속도측정 데이터를 사용하였다.

유량측정결과 표 1에서 알 수 있듯이, 상류측의 측정점에서의 속도분포는 균일함을 알 수 있다. 그리고 제트 팬의 주파수 변동에 의한 기류속도변화를 이용하여, 각 주파수별의 유량을 측정하였다. 전기집진기 셀의 통과 유속을 상류에서 측정한 유량값과 셀의 기류 통과 면적을 기준으로 결정하였다.

이물질농도를 측정하기 위해서, 상하류의 4개 지점에 공기흡인을 위한 흡인포트(air sampling port)를 설치하고 튜브를 통해 계측기에 연결하여 각 흡인포트로부터 공기가 계측기로 유입되도록 하였다.

효율 측정을 위한 절차는 다음과 같다.

① 공기 흡인 위치는 4개의 전기집진장치 셀 중심으로 한다.

② 공기 흡인을 위한 튜브설치 및 튜브의 내경은 4mm로 한다.

③ 흡인포트의 설치 위치는 전기집진장치 상류 및 하류 측에서 각각 1.5m 지점으로 한다.

④ 계측장치의 구경측정 및 영눈금조정을 수행한다.

⑤ 효율측정시 펌프유량은 4 (l/sec)로 하였으며, 각각의 측정시간은 20분으로 한다.

이와 같은 방법에 의해 측정된 유량측정결과 및 집진효율 측정결과가 아래의 표 2 및 3에 기재되어 있다.

<유량측정 결과>

Jet Fan 입력주파수(Hz)	센서 설치번호				평균속도 (m/s)	유량 (m³/sec)
Jet Fan 입력주파수(Hz)	1	2	3	4	평균속도 (m/s)	유량 (m³/sec)
20	2.03	2.2	1.87	1.95	2.01	10.63
25	2.65	2.97	2.61	2.42	2.66	14.06
30	3.47	3.36	3.4	3.2	3.36	17.73
35	3.82	3.89	3.62	3.69	3.76	19.83
40	4.43	4.31	4.3	4.01	4.24	22.39

*덕트 단면적: 5.28(m²), (가로*세로= 2.4 m *2.2 m)

<집진효율 측정 결과>

Jet Fan 입력주파수(Hz)	EPS 통과유속 (m/sec)	분진농도 (mg/m³)		집진효율 (%)
Jet Fan 입력주파수(Hz)	EPS 통과유속 (m/sec)	입구측	출구측	집진효율 (%)
20	5.6	0.527	0.09695	81.6
25	7.4	0.4734	0.12395	73.8
30	9.3	0.42	0.1373	67.3
35	10.4	0.333	0.1228	63.1
40	11.8	0.29795	0.12525	58.0

*집진기 공기 통과 단면적: 1.90(m²)

표 3에 따른 EPS통과 유속에 따른 효율분포에 대한 그래프가 도 9에 도시되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 터널 내에서의 일반적인 유속인 7.5m/s에서 약 73%의 집진효율을 가지는 것을 알 수 있다.

이러한 집진효율은 종래의 바이패스에 의한 집진효율과 유사한 수치로서, 본 발명의 전기집진장치는 종래의 집진효율을 유지하면서, 설치비용 및 관리비용을 절감할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

예를 들어, 기존의 터널 천정에 제트 팬이 설치되어 있지 않은 경우, 본 발명의 집진 어셈블리의 출구 후방에 별도의 블로워(blower)를 설치할 수 있다. 또한, 본 발명의 집진 시스템은 터널뿐만 아니라 외부와 격리된 지하실이나 지하주차장과 같은 지하공간의 천장에도 설치될 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템에 의하면 다음과 같은 이점이 있다.

종래의 터널 정화시스템과 달리, 별도로 우회 바이패스를 설치하지 않고도 간단하게 천정에 전기집진장치를 설치하여 공기를 정화하므로, 시스템 설치비가 상대적으로 저렴하여 경제적인 이점이 있다.

그리고, 중앙제어부에 의해 세정 어셈블리 및 폐수처리 어셈블리를 가동하여 전기집진장치를 주기적으로 관리할 수 있으므로 편리하고, 장치 관리에 소요되는 비용을 절감하여 가격경쟁력이 높아지는 이점이 있다.

또한, 종래에 구비되는 제트 팬의 흡인력을 이용하여 집진을 하므로 실용적이며, 천정에 설치할 수 있으므로 공간이 절약될 뿐만 아니라, 폐수를 정화하여 배출하므로 자연친화적인 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 터널 내 공기 정화방법을 나타낸 투명사시도.

도 2는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템이 터널 천정에 설치된 모습을 나타낸 설치상태도.

도 4는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템을 구성하는 집진 어셈블리의 구성을 분해하여 나타낸 분해사시도.

도 5는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 집진 어셈블리에 구비되는 전기집진장치를 나타낸 정면도.

도 6은 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템의 집진 어셈블리에 구비되는 전기집진장치를 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템을 세정하는 상태를 보인 정면도.

도 8은 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템에 의한 세정 어셈블리의 구성을 보인 구성도.

도 9는 본 발명에 의한 천정부착형 집진 시스템에 의한 EPS통과 유속에 따른 효율분포를 나타낸 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

30: 집진 어셈블리 31: 케이스

35: 걸림망 37: 수축관

39: 연결부 40: 장착공간

50: 전기집진장치 51: 프레임

53: 집진판 55: 지지로드

57: 대전판 59: 집진판 지지로드

70: 세정 어셈블리 73: 분사노즐

75: 수공급펌프 77: 공기펌프

80: 폐수처리 어셈블리 81: 드레인버켓

91: 저수조 97: 폐수모터

95: 여과기 120: 중앙제어부

Claims

설치장소의 천정에 설치되고, 내부로 유입되는 기류 내의 이물질을 제거하는 집진 어셈블리;

상기 집진 어셈블리와 연결되고, 상기 집진 어셈블리 내에 쌓인 이물질을 세정하는 세정 어셈블리;및

상기 집진 어셈블리 및 상기 세정 어셈블리와 연결되고, 상기 세정 어셈블리에 의해 발생된 폐수를 처리하는 폐수처리 어셈블리를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제1항에 있어서,

상기 집진 어셈블리, 상기 세정 어셈블리, 및 상기 폐수처리 어셈블리를 각각 제어하고, 주기적으로 상기 집진 어셈블리의 가동을 중지하고 상기 세정 어셈블리 및 상기 폐수처리 어셈블리를 가동하도록 제어하는 중앙제어부가 더 포함되는

천정부착형 집진 시스템.
제1항에 있어서,

상기 집진 어셈블리는

유입되는 공기 내의 유입물질을 대전하는 다수개의 대전판과,

상기 한 쌍의 대전판 사이에 인접하여 배치되고, 상기 대전된 유입물질을 집진하는 다수개의 집진판을 포함하는 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제3항에 있어서,

상기 집진 어셈블리는

다수개의 상기 전기집진장치가 패키지화하여 장착되는 다수개의 장착공간이 형성된 케이스와

상기 케이스의 출구에 연결되는 제트 팬과 상기 케이스를 플렉서블하게 연결시키는 연결부를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제4항에 있어서,

상기 집진 어셈블리는

상기 케이스와 상기 연결부 사이에 구비되고, 상기 케이스의 출구로 배출되는 기류를 모아 상기 제트 팬으로 전달하기 위한 수축관과,

상기 케이스의 입구에 구비되고 기류를 상기 케이스 내부로 유도하기 위한 기류유도판을 더 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제1항에 있어서,

상기 세정 어셈블리는

상기 집진 어셈블리와 연결되고, 상기 집진 어셈블리를 세정하기 위한 물을 외부로부터 공급하는 수공급펌프;

상기 수공급펌프를 상기 집진 어셈블리와 연결시키는 공급관;및

상기 공급관에 구비되어 상기 집진 어셈블리에 물을 분사하는 분사노즐을 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제6항에 있어서,

상기 세정 어셈블리는

상기 집진 어셈블리 및 상기 공급관과 연결되고, 상기 집진 어셈블리를 건조시키기 위한 공기를 외부로부터 공급하는 공기펌프를 더 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제7항에 있어서,

상기 공급관에는

상기 공급관을 통해 전달되는 공기나 물을 선택적으로 차폐하는 밸브가 구비되는

천정부착형 집진 시스템.
제1항에 있어서,

상기 폐수처리 어셈블리는

폐수를 정화하여 배출하도록 구성되는

천정부착형 집진 시스템.
제9항에 있어서,

상기 폐수처리 어셈블리는

상기 집진 어셈블리에 구비되고, 상기 집진 어셈블리를 세정한 폐수를 포집하는 드레인 버켓과,

상기 드레인 버켓과 연결되고, 상기 드레인 버켓에 포집된 폐수를 저장하는 저수조를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제10항에 있어서,

상기 폐수처리 어셈블리는

상기 저수조와 연결되고, 상기 저수조에 저장된 폐수를 여과하는 여과기와,

상기 여과기에 모인 슬러지나 이물질을 저장하는 이물질받이를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제11항에 있어서,

상기 저수조는

상기 드레인 버켓으로부터 배출된 폐수를 저장하는 폐수 저수조와,

상기 여과기에 의해 여과된 정수를 저장하는 정수 저수조로 구성되는

천정부착형 집진 시스템.
제11항에 있어서,

상기 폐수처리 어셈블리는

상기 드레인 버켓, 상기 저수조, 및 상기 여과기를 연결하는 연결관과,

상기 연결관을 통해 이동하는 물을 순환시키는 폐수펌프를 포함하는

천정부착형 집진 시스템.
제1항에 있어서,

상기 설치장소에 제트 팬이 구비되지 않은 경우, 상기 집진 어셈블리의 출구에 별도의 제트 팬이 설치되는

천정부착형 집진 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 집진 어셈블리는 터널 내부의 천정에 설치되고,

상기 세정 어셈블리의 수공급펌프와 공기펌프는 상기 집진 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되며 상기 세정 어셈블리의 분사노즐 및 공급관의 일부는 상기 집진 어셈블리와 일체로 설치되고,

상기 폐수처리 어셈블리의 드레인버켓은 상기 집진 어셈블리와 일체로 설치되며 상기 폐수처리 어셈블리의 저수조, 여과기, 및 폐수모터는 상기 집진 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되고,

상기 중앙제어부는 상기 집진 어셈블리, 상기 세정 어셈블리, 및 상기 폐수 처리 어셈블리와 연결되어 별도로 터널 내에 설치되는

천정부착형 집진 시스템.
집진 어셈블리, 세정 어셈블리, 및 폐수처리 어셈블리를 포함하는, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 의한 천정부착형 집진 시스템을 관리하는 방법에 있어서,

상기 세정 어셈블리에 의해 상기 집진 어셈블리를 세정하는 단계;

상기 세정 어셈블리에 의해 발생된 폐수를 상기 폐수처리 어셈블리에 의해 처리하는 단계;및

주기적으로 상기 집진 어셈블리의 가동을 중지하고 상기 세정하는 단계와 상기 처리하는 단계를 중앙제어부에 의해 원격으로 제어하는 단계를 포함하는

천정부착형 집진 시스템 관리방법.
제16항에 있어서,

상기 세정단계는

외부로부터 공급된 물로 상기 집진 어셈블리를 세척하는 단계와,

상기 집진 어셈블리를 세척한 후, 공기를 주입하여 건조시키는 단계를 포함하는

천정부착형 집진 시스템 관리방법.
제16항에 있어서,

상기 폐수처리단계는

별도로 구비된 여과기에 의해 폐수를 여과하는 단계를 더 포함하는

천정부착형 집진 시스템 관리방법.
제16항에 있어서,

상기 중앙제어부는

상기 세정단계와 상기 폐수처리단계가 주기적으로 자동실시되도록 하는

천정부착형 집진 시스템 관리방법.