KR20130026663A - 일체형 복합 용존산소 제거장치 - Google Patents

일체형 복합 용존산소 제거장치 Download PDF

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Abstract

별도의 수소 공급 수단을 제거하고 전처리 필터가 일체형으로 구현된 일체형 복합 용존산소 제거장치가 개시된다. 일체형 복합 용존산소 제거장치는 용수가 수용되는 저수조와, 상기 저수조로부터 공급되는 용수의 용존산소를 제거하는 용존산소 제거 모듈 및 상기 저수조의 용수를 상기 용존산소 제거 모듈로 공급하는 펌프를 포함하며, 상기 용존산소 제거 모듈은 상기 펌프로부터 용수가 공급되기 위한 연결관이 연결된 측에 상기 연결관을 유동하는 용수를 필터링 하는 전처리 필터가 일체로 구비된다. 따라서, 용존산소 제거장치의 이동이 용이하고 운용 중 별도의 수소 공급을 배제하여 수소 폭발 가능성이 완전히 배제되며 장치의 구성이 간단해질 뿐 아니라 결국 장치의 유지 보수성이 크게 향상될 수 있다.

Description

일체형 복합 용존산소 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING ALL-IN-ONE DISSOLVED OXYGEN}
본 발명은 용존산소 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 발전소 등에서 물속에 녹아있는 분자 상태의 산소를 제거하기 위한 용존산소 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용존산소 제거장치는 원자력 발전소 1,2차측 계통수, 각종 산업체 보일러, 냉각설비 및 반도체 제조공정 등에서 용존산소에 의한 금속의 부식을 방지하기 위해 사용된다. 이 경우, 물속에는 산소와 질소 및 이산화탄소 등의 각종 기체가 일정 비율로 녹아 있으며, 이 중에서 물속에 녹아있는 분자 상태의 산소를 용존산소라 일컫는다.
원자력 발전소의 경우, 배관 및 계통수 중에 수 ppb의 용존산소가 존재하여도 계통 재질의 유체 접촉부에서 마그네타이트(Fe3O4) 형태의 부식을 유발할 수 있으며, 이로 인해 재질의 부식 및 방사선 차폐 능력의 저하 등 발전소 수명 단축과 원전의 안전성에 심각한 영향을 미치게 되므로, 용존산소 제거장치의 사용이 필수적으로 요구된다.
도 1은 종래의 용존산소 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고, 도 2는 종래의 용존산소 제거수단의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 용존산소 제거장치는 저수조(20)와, 전처리 필터(30) 및 용존산소 제거수단(10)으로 구성된다. 저수조(20) 내에는 용수가 수용되고, 급수 펌프(40)에 의해 용수가 용존산소 제거수단(10)으로 공급된다. 이 경우, 상기 용존산소 제거수단(10)으로는 별도의 수소 공급이 이루어지도록 구성된다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 용존산소 제거수단(10)에는 탈기막 멤브레인(12) 및 활성탄소섬유(13)가 하우징(11)의 내부에 구비되고, 상기 하우징(11)의 내부로 용수를 공급하기 위한 급수구(14) 및 수소를 공급하기 위한 수소공급부(15)가 마련된다. 또한, 용존산소 제거수단(10)에는 상기 탈기막 멤브레인(12)과 연결되어 용수에서 용존산소가 제거되도록 하는 진공배기구(16) 및 상기 탈기막 멤브레인(12)으로부터 용수를 분사하는 분사 노즐(17)이 구비되어 있다.
하지만, 종래의 용존산소 제거장치는 수소를 외부에서 용존산소 제거수단(10)으로 공급해야 하는 별도의 공정 및 장치를 필요로 하며, 수소의 관리 및 계통 유지 보수성 측면에서 다양한 애로 사항이 있는 것이었다. 아울러, 종래의 용존산소 제거장치는 전처리 필터(Pre-filter)가 별도로 분리되어 있어 계통 구성이 복잡하고, 이에 따라 공간이 낭비되고 설비가 복잡해짐으로 인해 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 별도의 수소 공급 수단을 제거하고 전처리 필터가 일체형으로 구현된 일체형 복합 용존산소 제거장치를 제공한다.
본 발명에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치는 용수가 수용되는 저수조와, 상기 저수조로부터 공급되는 용수의 용존산소를 제거하는 용존산소 제거 모듈 및 상기 저수조의 용수를 상기 용존산소 제거 모듈로 공급하는 펌프를 포함하며, 상기 용존산소 제거 모듈은 상기 펌프로부터 용수가 공급되기 위한 연결관이 연결된 측에 상기 연결관을 유동하는 용수를 필터링 하는 전처리 필터가 일체로 구비된다.
또한, 상기 용존산소 제거 모듈은 금속산화물이 담지되어 분자 상태의 용존산소를 원자 상태의 산소 원자로 해리시켜주는 촉매담지 활성탄소섬유를 더 구비한다.
또한, 상기 용존산소 제거 모듈은 상기 촉매담지 활성탄소섬유를 내부에 구비하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되는 탈기막 멤브레인과, 상기 탈기막 멤브레인과 연결된 진공 배기구 및 분사 노즐을 포함한다.
이 경우, 상기 전처리 필터는 상기 하우징의 일 측에 일체로 결합되고, 상기 연결관은 상기 전처리 필터를 통과하여 상기 하우징의 내부로 공급되도록 구성된다.
또한, 상기 전처리 필터는 마이크로필터 또는 여과기를 통하여 상기 펌프(140)로부터 공급되는 용수의 불순물을 1차적으로 제거하는 1차 필터 영역 및 양이온교환수지와 음이온교환수지를 혼합 사용하여 상기 1차 필터 영역을 통과한 용수의 불순물 이온을 제거하는 2차 필터 영역으로 구성된다.
또한, 상기 촉매담지 활성탄소섬유에 담지되는 금속산화물은 코발트, 철, 니켈, 백금, 팔라듐 중에서 적어도 하나 채택될 수 있다.
이 경우, 공급되는 용수를 수용하는 저수조에 환원제인 하이드라진을 첨가하면 용존산소제거 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 상기 촉매담지 활성탄소섬유는 다수 층으로 중복 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치는 용존산소 제거 모듈에 전처리 필터를 일체형으로 형성함으로써, 용존산소 제거장치의 이동이 용이하고 운용 중 별도의 수소 공급을 배제하여 수소 폭발 가능성이 완전히 배제되며 장치의 구성이 간단해질 뿐 아니라 결국 장치의 유지 보수성이 크게 향상될 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 용존산소 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고,
도 2는 종래의 용존산소 제거수단의 개략적인 구성을 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용존산소 제거 모듈의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 일체형 복합 용존산소 제거장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용존산소 제거 모듈의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치는 저수조(200)와, 용존산소 제거 모듈(100) 및 펌프(140)를 포함한다.
저수조(200)는 용수를 수용하며, 용존산소 제거 모듈(100)은 상기 저수조(200)로부터 공급되는 용수의 용존산소를 제거한다. 펌프(140)는 상기 저수조(200)의 용수를 상기 용존산소 제거 모듈(100)로 공급하는 것으로, 연결관(104)을 통해 상기 용존산소 제거 모듈(100)과 연결된다.
이 경우, 상기 용존산소 제거 모듈(100)은 상기 펌프(140)로부터 용수가 공급되기 위한 연결관(104)이 연결된 측에 상기 연결관(104)을 유동하는 용수를 필터링 하는 전처리 필터(105)가 일체로 구비된다.
아울러, 상기 용존산소 제거 모듈(100)은 하우징(101)과, 탈기막 멤브레인(102)과, 촉매담지 활성탄소섬유(103)와, 진공 배기구(106) 및 분사 노즐(107)을 포함한다.
하우징(101)은 내부에 소정의 공간부가 형성된 중공 형상으로 이루어지며, 상기 하우징(101)의 내부에는 탈기막 멤브레인(102)이 구비된다. 상기 탈기막 멤브레인(102)의 외측에는 촉매담지 활성탄소섬유(103)가 구비되며, 상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)는 금속산화물이 담지되어 분자 상태의 용존산소를 원자 상태의 산소 원자로 해리시켜준다. 아울러, 진공 배기구(106) 및 분사 노즐(107)은 상기 탈기막 멤브레인(102)과 연동된다.
이 경우, 상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)에 담지되는 금속산화물은 코발트, 철, 니켈, 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등으로 구성되어, 분자 상태의 용존산소를 원자 상태의 산소 원자로 용이하게 해리시켜주어 용존산소 제거 속도가 증가함에 따라 효율성이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 용수를 수용하는 상기 저수조(200)에 환원제인 하이드라진(Hydrazine)을 더 추가하여 용존산소 제거 효율을 극대화하도록 할 수 있다. 아울러,상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)는 2중 또는 3중 등 다수 층으로 중복 설치되어 용존산소 제거 효율을 더욱 극대화할 수도 있다.
또한, 상기 전처리 필터(105)는 상기 하우징(101)의 일 측에 일체로 결합되고, 상기 연결관(104)은 상기 전처리 필터(105)를 통과하여 상기 하우징(101)의 내부로 공급되도록 구성된다.
이 경우, 상기 전처리 필터(105)는 1차 필터 영역 및 2차 필터 영역을 포함한다. 1차 필터 영역은 마이크로필터 또는 여과기를 통하여 상기 펌프(140)로부터 공급되는 용수의 불순물을 1차적으로 제거한다. 2차 필터 영역은 양이온교환수지와 음이온교환수지를 혼합 사용하여 상기 1차 필터 영역을 통과한 용수의 불순물 이온을 제거한다.
이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치의 작동을 설명하기로 한다.
먼저, 펌프(140)에 의해 저수조(200)로부터 용존산소 제거 모듈(100)로 용수가 공급되면, 용존산소 제거 모듈(100)의 일 측에 일체로 설치된 전처리 필터(105)에 의해 용수가 1차적으로 필터링 된다.
이후에, 하우징(101)의 내부로 용수가 공급되어 탈기막 멤브레인(102)으로 안내되고, 펌프(140)에 의해 음압으로 유지되는 탈기막 멤브레인(102)의 외부를 지나며 핸리의 분압법칙의 지배를 받아 1차적으로 대부분의 용존산소가 제거된 후, 용수가 탈기막 멤브레인(102)의 외부를 감싸고 있는 촉매담지 활성탄소섬유(103)를 통과하면서 잔존하는 용존산소가 대부분 제거되는 것이다.
이와 같이, 용존산소 제거 모듈(100)에 전처리 필터(105)를 일체형으로 형성함으로써 용존산소 제거장치의 이동이 용이하고 운용 중 별도의 수소 공급을 배제하여 수소 폭발 가능성이 완전히 배제되며 장치의 구성이 간단해질 뿐 아니라 결국 장치의 유지 보수성이 크게 향상될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 일체형 복합 용존산소 제거장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 용존산소 제거 모듈 101 : 하우징
102 : 탈기막 멤브레인 103 : 촉매담지 활성탄소섬유
104 : 연결관 105 : 전처리 필터
140 : 펌프 200 : 저수조

Claims (7)

  1. 용수가 수용되는 저수조(200);
    상기 저수조(200)로부터 공급되는 용수의 용존산소를 제거하는 용존산소 제거 모듈(100); 및
    상기 저수조(200)의 용수를 상기 용존산소 제거 모듈(100)로 공급하는 펌프(140)를 포함하며,
    상기 용존산소 제거 모듈(100)은 상기 펌프(140)로부터 용수가 공급되기 위한 연결관(104)이 연결된 측에 상기 연결관(104)을 유동하는 용수를 필터링 하는 전처리 필터(105)가 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용존산소 제거 모듈(100)은 금속산화물이 담지되어 분자 상태의 용존산소를 원자 상태의 산소 원자로 해리시켜주는 촉매담지 활성탄소섬유(103)를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 용존산소 제거 모듈(100)은:
    상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)를 내부에 구비하는 하우징(101);
    상기 하우징(101)의 내부에 구비되는 탈기막 멤브레인(102);
    상기 탈기막 멤브레인(102)과 연결된 진공 배기구(106) 및 분사 노즐(107)을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전처리 필터(105)는 상기 하우징(101)의 일 측에 일체로 결합되고, 상기 연결관(104)은 상기 전처리 필터(105)를 통과하여 상기 하우징(101)의 내부로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전처리 필터(105)는:
    마이크로필터 또는 여과기를 통하여 상기 펌프(140)로부터 공급되는 용수의 불순물을 1차적으로 제거하는 1차 필터 영역; 및
    양이온교환수지와 음이온교환수지를 혼합 사용하여 상기 1차 필터 영역을 통과한 용수의 불순물 이온을 제거하는 2차 필터 영역으로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)에 담지되는 금속산화물은 코발트, 철, 니켈, 백금, 팔라듐 중에서 적어도 하나 채택되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 촉매담지 활성탄소섬유(103)는 다수 층으로 중복 설치되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 용존산소 제거장치.
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