KR20130104794A - 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치 - Google Patents

태양전지 폐모듈 열적 해체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 화학적인 방법을 배제하고 단지 열적인 방법을 기반으로 태양전지 폐 모듈을 대량으로 그리고 친환경적으로 해체할 수 있는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치는, 태양전지 폐모듈이 내부로 반입되는 반응로; 및 200℃ ~ 600℃ 온도 범위의 열풍을 발생시켜 상기 반응로 내부로 송출하는 열풍 송출부를 포함하고, 상기 반응로 내부로 상기 태양전지 폐모듈의 반입시, 상기 열풍에 의해 상기 EVA와 상기 백시트를 열분해시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 폐모듈 열적 해체 장치{APPARATUS FOR DISMANTLING WASTE SOLAR MODULE THERMALLY}
본 발명은 태양전지 폐 모듈을 재활용하기 위한 해체 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적 방법을 사용하지 않고, 다만 열적 방법을 이용하여 태양전지 폐 모듈을 친환경적으로 해체 및 분리함으로써 강화유리와 태양전지 셀를 회수하는 방법에 관한 것이다.
태양광 산업이 발전함에 따라 태양전지 모듈의 사용이 급격히 증가함에 따라 폐 태양전지 모듈의 발생량 역시 급격히 증가할 것으로 예상되고 있다. 특히, 모듈 수명을 15년으로 봤을때 폐 태양전지 모듈의 처리 문제를 심각하게 고려하지 않는다면 실제 폐 태양전지 모듈이 발생하였을 경우는 폐기물 처리에 막대한 비용이 소요되고, 처리에 따른 심각한 환경 파괴가 우려된다.
즉, 폐 태양전지 모듈의 선별과정 없이 일차적인 폐기는 바람직하지 않으며, 모듈의 구성 부품을 분리 회수하여 재활용하여야 할 것이다. 재활용 측면에서 볼때, 모듈에서 주요 부품이라고 할 수 있는 유리와 태양전지 및 금속리본을 분리해 내는 것이 가장 중요한 폐 태양전지 모듈 재활용 부분이라고 할 수 있다.
그러나, 지금까지 알려진 화학적인 방법을 이용한 EVA와 백시트(Back Sheet)의 제거 방법은 환경적으로 많은 문제점을 내포하고 있고, 특히 모듈 전체를 화학적 방법을 적용하여 EVA와 백시트를 제거하기에는 어려움이 있다. 따라서, 열처리 공정을 통하여 EVA와 백시트를 제거하는 기술이 필요한데, 백시트의 경우는 EVA보다 열분해 온도가 500℃이상으로 높아서 500℃이상의 고온으로 가열하게 되면 태양전지 셀의 발화 현상으로 손상이 발생할 수 있어 셀 회수율 및 공정의 안정성이 급격히 저하되고, 특히 다이옥신과 같은 유해물질이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 60장 이상의 대량 적재가 가능한 지그를 통하여 열처리를 진행하되, 그 열원으로서 열풍을 채용하고, 상호 대향하는 복층 구조의 열풍 이송라인을 통해 60장의 태양전지 폐모듈 전체에 고른 열전달이 이루어지도록 하며, 불활성 기체를 도입할 수 있는 수단을 구비함으로써, 400℃이하의 저온에서도 EVA와 백시트를 대량으로 그리고 효과적으로 탈리시킬 수 있고, 특히 열처리 과정에서 발생할 수 있는 유해물질의 배출을 억제할 수 있는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치는, 태양전지 폐모듈이 내부로 반입되는 반응로; 및 200℃ ~ 600℃ 온도 범위의 열풍을 발생시켜 상기 반응로 내부로 송출하는 열풍 송출부를 포함하고, 상기 반응로 내부로 상기 태양전지 폐모듈의 반입시, 상기 열풍에 의해 상기 EVA와 상기 백시트를 열분해시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 열풍 송출부는 열풍을 발생시키는 열풍 발생기; 및 상기 열풍 발생기에 의해 발생된 열풍을 상기 반응로 측으로 전달하는 열풍 이송라인으로 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 열풍 이송라인은 제1 열풍 이송라인과 제2 열풍 이송라인으로 분기되게 형성되어, 상기 제1 열풍 이송라인과 제2 열풍 이송라인은 상기 반응로를 사이에 두고 상호 대향하는 구조로 배치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 열풍 이송라인(또는 제2 열풍 이송라인)은 상기 반응로의 일측벽을 따라 복층 구조로 배열된 다수 개의 관체로 구성되고, 상기 관체는 그 장축을 따라 다수개의 열풍구가 상호 간격을 두고 형성되어 있으며, 상기 열풍구는 상기 반응로 내부와 연통되게 형성되어 상기 제1 열풍 이송라인(또는 제2 열풍 이송라인)을 통해 이송된 열풍을 상기 반응로 내부로 송출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 반응로의 일측벽에는 집진구가 형성되어 있고, 상기 반응로 내부의 상기 열분해 산물을 상기 집진구를 통해 흡입한 후 700℃ ~ 1000℃의 온도로 소각하여 기체화시키는 소각기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치에 의하면, 많은 양의 태양전지 폐모듈을 적재시킨 상태에서 열풍 방식의 열원을 공급하여 EVA와 백시트를 일차적으로 열분해 한 후, 완전히 처리되지 않은 EVA와 백시트의 잔존물들을 집진하여 소각시킴으로써 EVA와 백시트를 대량으로 완전 분해시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 열풍에 의한 열분해시, 일정한 온도 범위에서 불활성 가스를 주입하여 발화 발생 가능성을 제거함으로써 회수되는 태양전지의 재활용율을 극대화할 수 있고, 불활성 가스 주입 공정을 통하여 열처리 온도를 낮춤으로써 소비되는 전기량을 최소화하여 재활용 공정의 경제성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 상호 대향하는 복층 구조로 적층 형성된 다수의 제1 및 제2 열풍 이송라인에 의한 열풍 분배 효과와 더불어 각 열풍 이송라인에 마련된 다수의 열풍구 구성에 의해, 열풍 이송라인으로 전달되는 열풍이 다지점에서 동시에 반응로 내부로 송출되어 반응로 내부 온도를 균일하게 승온 및 유지할 수 있도록 하여 열분해 공정의 안정성 및 효율성을 보장할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 적재 지그를 두 개 마련함으로써, 하나의 적재 지그가 열처리 공정 진행시 다른 하나의 적재 지그에 폐 태양전지 모듈의 적재를 미리 준비하여 투입 준비되게 함으로서, 열손실을 최소화하고, 공정시간을 효율적으로 운영할 수 있는 구조의 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 전체 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 측면도.
도 6(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 제어반 및 세부 모니터링 화면의 일 예.
본 발명은 화학적인 방법을 배제하고 단지 열적인 방법을 기반으로 태양전지 폐 모듈을 친환경적으로 해체하여 태양전지 셀과 강화유리를 회수 및 재활용할 수 있는 기술특징을 개시한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 전체 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치는 반응로(10), 열풍 송출부(20), 폐모듈 이송부(30), 소각기(40), 스크러버(50) 및 가스 주입부(60)를 포함하도록 구성된다.
태양전지 (폐)모듈은 기본적으로 백시트(Back Sheet), 태양전지 셀 및 강화유리가 차례로 적층된 구조로 구성되고, 백시트 후면에는 정션박스가 장착되어 있고, 강화유리와 태양전지 셀 사이 그리고 태양전지 셀과 백시트 사이에는 EVA가 각각 개재되어 있으며, 이렇게 구성된 태양전지 (폐)모듈은 프레임 내부에 취부되어 지지되게 된다.
본 발명의 반응로(10)는 태양전지 폐모듈(바람직하게는 프레임과 정션박스가 제거된 폐모듈)을 내부로 반입하여 태양전지 폐모듈의 열적 해체를 수행하기 위한 공간을 제공하는 역할을 한다.
본 발명의 열풍 송출부(20)는 고온의 열풍을 발생시켜 반응로(10) 내부로 송출함으로써 반응로(10) 내부에 투입된 태양전지 폐모듈의 특히 EVA와 백시트가 열분해될 수 있도록 하는 기능을 한다.
여기서, 열풍 송출부(20)에 의해 발생된 열풍은 200 ~ 600℃ 온도이고 바람직하게는 300 ~ 450℃ 온도를 갖는다.
바람직한 실시예에 따르면, 열풍 송출부(20)는 열풍을 발생시키는 열풍 발생기 및 상기 열풍 발생기에 의해 발생된 열풍을 반응로(10) 측으로 전달하는 열풍 이송라인(25)으로 구성된다.
본 발명의 폐모듈 이송부(30)는 태양전지 폐모듈을 이송하여 반응로(10) 내부로 투입시키고, 태양전지 폐모듈이 반응로(10) 내부로 반입 후 열분해 완료되면 이를 외부로 반출하여 다음 공정을 위한 장소로 반송시키는 역할을 한다.
본 발명의 소각기(40)는 반응로(10)를 통해 열분해 공정에 의해 태양전지 셀로부터 탈리된 열분해 산물을 상기 반응로(10)로부터 흡입한 후 이를 반응로(10) 내부의 열풍 온도보다 더 높은 고온으로 소각하여 기체화시키는 역할을 한다.
본 발명의 스크러버(50)는 소각기(40)와 연결되어 상기 소각기(40)의 소각에 의해 발생된 유해 기체를 포집함으로써 유해 물질의 배출을 억제할 수 있도록 하는 기능을 한다.
본 발명의 가스 주입부(60)는 불활성 가스를 일정량으로 반응로(10)로 공급함으로써, 400 ℃ 이하에서 EVA와 백시트가 열분해될 수 있는 분위기를 형성하고, 특히 반응로(10) 안의 온도가 일정한 온도(300~340℃)에 도달하였을 경우 발생할 수 있는 발화 현상을 방지하는 기능을 한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 반응로(10)는 적어도 300℃ 이상의 가열 온도(바람직하게는 350℃)로 백시트와 EVA를 열분해하는 것이 좋은데, 회수 효율성 측면에서 빠른 열처리가 필요할 경우 350℃ 이상의 온도로 가열할 수도 있다. 그런데, 가열 온도가 350℃를 넘어서면 백시트와 EVA는 물론 태양전지 셀도 발화 현상이 일어나 셀 파손 및 회수 불량이 발생할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 반응로(10)는 350℃ 이상의 온도를 사용하여 태양전지 폐 모듈의 가열을 진행하되, 불활성 기체를 반응로(10) 내부로 주입하여 불활성 분위기를 조성할 수 있도록 구성된다. 불활성 기체로는 바람직하게는 아르곤(Ar)을 사용하거나 또는 그 외 다른 불활성 가스(예컨데, 질소, 헬륨, 네온 등)를 채택하여도 무방하다.
또한, 불활성 가스 토출 압력은 최대 4kg/cm2의 수치를 넘지 않는 분배기를 사용하는 것이 매우 바람직하다.
이처럼 태양전지 폐모듈을 350℃ 이상의 온도로 가열하되 불활성 분위기 하에서 가열하면, 백시트와 EVA는 열분해를 일으키되 태양전지 셀의 발화 현상은 방지할 수 있어 셀 회수율 및 공정의 안정성을 높일 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 각 구성부의 바람직한 구체적 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 측면도이고, 도 6(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치의 제어반 및 세부 모니터링 화면의 일 예이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반응로(10)는 내부에 공간이 마련된 대략 직육면체 형상으로 구성되어, 상측면에는 집진구(11)가 다수개 관통 형성되어 소각기(40)와 연결되고, 양측면에는 내부와 연통되는 열풍 이송라인(25)이 각각 배치되어 있다.
또한, 반응로(10)의 상단부는 도 5와 같이 아치형으로 형성하여 상기 아치형의 상단부에 집진구(11)를 형성하는 것이 바람직하며, 반응로(10) 내벽측은 1200℃이상의 고온에 견딜 수 있는 내화벽돌(12)로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 반응로(10)는 그 하단부는 개방 및 폐쇄 가능하도록 형성되고, 상기 하단부는 개방시 적어도 적재 지그(31)와 지그 플레이트(32)가 통과할 수 있는 크기로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 반응로 하단부 구성에 의해, 적재 지그(31)가 이송되어 반응로(10) 수직 하부에 위치하면 승강수단에 의해 반응로(10) 측으로 상승 이동하여 반응로 내부로 진입됨으로써 태양전지 폐모듈의 열분해 공정이 진행되고, 열분해가 완료되면 다시 상기 하단부를 개방시킨 후 적재 지그(31)를 하강 이동시킴으로써 해체 완료된 태양전지 폐모듈을 외부로 반출할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열풍 송출부(20)는 열풍을 발생시키는 열풍 발생기 및 상기 열풍 발생기에 의해 발생된 열풍을 반응로 측으로 전달하는 열풍 이송라인(25)으로 구성된다.
열풍 발생기는 열풍기(21)와 발열체(23)를 포함하도록 구성되는데, 열풍기(21)는 기어모터(22)를 통하여 외부 공기를 유입시켜 열풍을 발생시키는 것으로, 제어반(70)을 통해 열풍기(21)를 가동(On)시키면 기어모터(22)가 회전하며 외부 공기를 유입시키게 되고, 유입된 공기는 발열체(23)를 통과하며 고온으로 승온되어 열풍 이송라인(25)을 경유하여 반응로(10) 내부에 공급됨으로써 반응로 내부 온도를 높여주는 역할을 수행하게 된다.
여기서, 열풍 발생기는 반응로 내부 온도를 300~450℃로 조성하고 이를 유지할 수 있는 고온의 열풍을 발생시켜 공급하도록 구성됨을 특징으로 하고, 기어모터(22)의 감속비는 200:1을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 발열체(23)의 온(On)/오프(Off) 동작 및 열풍기(21)의 가동 및 정지는 제어반(70)을 통해서 제어될 수 있는데, 예컨데, 도 6(a)와 같이 반응기 히터 기능부에 마련된 '가동' 버튼(71)을 누름으로써 발열체(23)의 가열을 지시하고, 반응기블로어 기능부에 마련된 '가동' 버튼(73)을 누름으로써 열풍기(21)의 가동을 지시할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 열풍 발생기와 열풍 이송라인(25) 사이에는 분배기(24)가 개재되어 있어, 분배기(24)는 발열체(23)를 통과한 고온의 공기를 다수 개로 분지된 열풍 이송라인(25)으로 분배시키도록 구성된다.
도 3 내지 도 5의 바람직한 실시예에 따른 열풍 이송라인(25)은 제1 열풍 이송라인(25a)과 제2 열풍 이송라인(25b)으로 분기되는 관체로 형성되어, 상기 제1 열풍 이송라인(25a)과 제2 열풍 이송라인(25b)은 상기 반응로(10)를 사이에 두고 상호 대향하는 배치 구조를 갖도록 구성된다.
참고로, 도 2 실시예의 열풍 이송라인(25)은 상호 물리적으로 분리된 다수 개의 관체로 구성하여 일단은 분배기(24)를 통해 열풍 발생기와 연결되고, 타단은 반응로(10) 내부와 연통되게 형성함으로써 열풍 발생기를 통해 생성된 고온의 열풍을 반응로(10) 내부로 전달할 수 있도록 구성하였다.
제1 열풍 이송라인(25a)과 제2 열풍 이송라인(25b)은 각각 다수 개로 구비하여, 다수 개의 제1 열풍 이송라인(25a)(또는 제2 열풍 이송라인(25b))은 반응로(10)의 일측벽을 따라 복층 구조로 상호 평행하게 배열되게 구성하였다.
그리고, 제1 열풍 이송라인(25a)(또는 제2 열풍 이송라인(25b))에는 그 장축을 따라 다수개의 열풍구(26)가 상호 간격을 두고 형성되어 있고, 각 열풍구(26)는 반응로(10) 내부와 연통되게 형성되어 있다.
따라서, 상호 대향하는 복층 구조로 적층된 다수의 제1 및 제2 열풍 이송라인에 의한 열풍 분배 효과와 더불어 각 열풍 이송라인(25a,25b)에 마련된 다수의 열풍구(26) 구성에 의해, 열풍 이송라인(25)으로 전달되는 열풍이 다지점에서 동시에 반응로 내부로 송출되어 반응로 내부 온도를 균일하게 승온 및 유지할 수 있도록 하여 열분해 공정의 안정성 및 효율성을 보장할 수 있도록 하였다.
도 3 실시예의 경우, 상기의 제1 열풍 이송라인(25a)과 제2 열풍 이송라인(25b)은 각각 3 개로 구성하고, 한 개의 열풍 이송라인에는 7 개의 열풍구(26)를 형성하여 총 42 개의 열풍구(26)를 통해 고온의 열풍이 반응로 내부로 송출되며 반응로 안의 온도를 설정 수치의 온도(300~450℃)까지 점진적으로 상승시키도록 구성하였다.
도 3 내지 도 5의 바람직한 실시예에 따른 폐모듈 이송부(30)는 태양전지 폐모듈을 반응로(10) 내부로 투입 및 반출하기 위한 구성부로서 적재 지그(31), 지그 플레이트(32), 이송 레일(33) 및 승강 수단을 포함하도록 구성된다.
적재 지그(31)는 태양전지 폐모듈이 적재되는 구성부로서, 바람직하게는 다수 개의 가로 바(bar) 및 세로 바(bar)가 교차 연결됨으로써 복층 구조의 격자형 수납공간을 형성하도록 구성하였다.
따라서, 적재 지금의 수납공간에 태양전지 폐모듈이 반입되면 가로 및 세로 바(bar)에 의해 지지되어 적재 지그(31)에 안정적으로 재치된 상태로 이송될 수 있도록 하였고, 특히 복층 구조의 격자형 수납공간을 통해 한번 많은 개수의 태양전지 모듈을 적층 방식으로 적재할 수 있도록 구성하였다.
지그 플레이트(32)는 적재 지그(31)를 지지하며 이동시키기 위한 판형의 베이스로서, 그 상부에는 적재 지그(31)가 설치되고 하부는 이송 레일(33)과 연결되어 전진 및(또는) 후진 이동 가능하게 구성된다.
이송 레일(33)은 연속된 직선 형태의 홈이 형성되어 있고, 지그 플레이트(32)에는 상기 홈에 꼭 맞게 형성된 베어링(35)을 장착함으로써, 지그 플레이트(32)는 홈의 안내를 받으며 구름 동작하는 베어링을 통해 전진 및(또는) 후진 이동 가능하면서도, 상부에 적층된 많은 수의 태양전지 폐모듈의 무게를 견디며 레일(33)로부터 이탈되지 않도록 구성하였다.
한편, 이송 레일(33)에는 적재 지그(31)를 탑재한 지그 플레이트(32)를 적어도 두 개 이상 구비하는 것이 더욱 바람직하다. 하나의 지그 플레이트(32)가 반응로(10)로 투입되어 열분해 공정 진행이 진행되는 동안, 태양전지 페모듈의 적층을 완료한 적재지그를 다른 하나의 지그 플레이트(32)에 탑재한 후 대기시킴으로써 공정 속도 및 열 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
승강 수단은 지그 플레이트(32)가 이송 레일(33)을 통해 반응로(10) 수직 하부에 위치하게 되면 적어도 적재 지그(31)를 반응로(10) 내부로 상승 이동시켜 태양전지 폐모듈의 열분해 공정을 진행할 수 있도록 하고, 열분해가 완료되면 적재 지그(31)를 하강 이동시킴으로써 해체 완료된 태양전지 폐모듈을 외부로 반출할 수 있도록 하는 기능을 한다.
도 3 내지 도 5의 바람직한 실시예에 따른 승강 수단은 반응로(10)의 수직 하부로 연장되게 형성된 다수 개의 가이드바(34)의 회전운동을 지그 플레이트(32)의 직선운동으로 전환시킬 수 있도록 볼 스크류 타입으로 구성하였다. 즉, 가이드바(34)의 외주면에는 나선형의 외주홈이 형성되어 나선 스크류를 형성하고, 각 가이드바(34)에 대응하여 지그 플레이트(32)에 탑재되는 승강부재(36)를 구비하였다.
또한, 가이드바(34)는 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어, 지그 플레이트(32)가 반응로(10) 수직 하부에 위치하면 지그 플레이트(32)에 마련된 승강부재와 맞물려 볼 스크류 방식으로 지그 플레이트(32)를 승강시킬 수 있게 된다.
구체적인 일 실시예에 따르면, 승강부재(36)는 중공의 원통관으로 형성되고 내주면에는 가이드바의 외주홈과 대향할 수 있도록 나선형의 내주홈이 형성되어 가이드바에 나사 결합된다. 상호 마주하며 배치된 외주홈과 내주홈 사이에는 강철로 이루어진 볼이 다수개 삽입되어 구름운동을 하게 되어, 가이드바가 축회전하게 되면 지그 플레이트(32)는 가이드바의 장축을 따라 상승 및 하강하는 동작이 발생하게 된다. 한편, 승강부재의 내부 일측에는 볼이 순환될 수 있도록 리턴피스가 마련될 수 있다.
여기서, 가이드바(34)의 축회전 동작은 제어반(70)을 통해서 제어될 수 있는데, 예컨데, 도 6(a)과 같이 '엘이베이터' 기능부에 마련된 '상승' 버튼(75)을 누르면 가이드바(34)가 시계방향 회전함으로써 지그 플레이트(32)를 반응로(10) 측으로 상승 이동시킬 수 있도록 하고, '하강' 버튼(76)을 누르면 가이드바(34)가 반시계방향 회전함으로써 지그 플레이트(32)를 하강 이동시키도록 구성할 수 있다.
한편, 지그 플레이트(32)의 승강 속도는 가이드바(34)의 축회전 속도를 제어함으로써 조정할 수 있고, 이러한 속도 제어는 제어반(70)에 속도 버튼(77)을 마련함으로써 선택 가능하다.
반응로(10) 안으로 지그 플레이트(32)가 전부 진입하게 되면 위치 레벨을 통하여 자동으로 정지하게 되는데, 이 때부터 태양전지 폐모듈의 열분해 공정이 수행될 수 있는 모든 준비가 완료된 상태가 된다.
도 3 내지 도 5의 바람직한 실시예에 따른 소각기(40)는 열원을 갖는 소각챔버(41), 흡입관(42), 토출관(43) 및 블로어(미도시)를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
흡입관(42)은 반응로(10)의 아치형 상단에 형성된 집진구(11)를 통해 반응로 내부와 연통됨으로써 반응로 내부의 열분해 산물을 흡입하여 소각챔버(41)로 전달한다.
참고로, 열분해 산물이란, 반응로(10) 내부에서 태양전지 폐모듈의 열분해를 진행하게 되면, 열분해 온도가 낮은 EVA의 경우는 완전히 기화되지만, 열분해 온도가 500℃이상으로 높은 백시트(Back Sheet)의 경우는 완전히 기화되지 못하고 검은 재의 형태로 반응로(10) 안의 열풍에 의해 날리게 되는데, 이러한 날리는 검은 재는 반응로 아치형 상단에 위치한 집진구(11)를 통하여 소각로(15)로 보내지게 된다.
한편, 흡입관(42)에 의한 열분해 산물 흡입은 흡입관(42)과 연결된 블로어를 통해 달성되는데, 소각기 블로어의 가동은 제어반(70)에 마련된 '가동' 버튼(74)을 통해 제어 가능하도록 구성하였다.
소각챔버(41)는 집진구(11) 및 흡입관(42)을 통해 집진된 열분해 산물을 반응로 내부의 열풍 온도보다 더 높은 고온의 열원을 이용하여 소각함으로써 완전히 기체화시키는 역할을 한다. 이 때 사용되는 열원은 700~1000℃(바람직하게는 800~900℃) 온도로 가열할 수 있는 히터를 채용한다. 그리고 소각기 히터의 온/오프는 제어반(70)에 마련된 '가동' 버튼(72)을 통해 제어 가능하게 구성할 수 있다.
본 발명의 스크러버(50)는 소각기(40)를 통해 완전 기화된 열분해 산물을 포집하여 환경적으로 문제되는 기체상 유해물질을 제거한 후 외부로 배출하는 기능을 하는 구성부로서, 유해가스를 정화하여 SOX NOX를 포함하여 6종 이상의 유해물질의 배출을 억제할 수 있는 기능의 스크러버 구조로 구성하는 것이 바람직하다.
이처럼 기체에 함유된 유해물질을 제거하거나 흡수 분리하는 스크러버(50)는 널리 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 가스 분석부(55)는 스크러버(50)에 연계되게 장착되어 스크러버(50)를 통해 정화된 후 외부로 최종 배출되는 가스에 잔존하는 유해가스 농도를 검출함으로써 배출 가스의 유해성 여부를 환경적으로 판단할 수 있도록 한다.
따라서, 가스 분석부(55)를 통하여 배출되는 기체상 물질의 오염도를 판단할 수 있게 되는데, 이때 검출할 수 있는 유해가스 물질은 SOX NOX를 비롯한 5종 이상의 종류가 바람직하다.
전술한 장치 및 공정을 통해 반응로 안에서 일정한 시간의 열분해 시간이 경과되면, 태양전지 폐모듈에서 EVA와 백시트(Back Sheet)가 제거되어 태양전지 부품의 하나인 유리와 태양전지 그리고 메탈 리본이 반응로 안에서 회수 되게 되는데, 그 공정시간은 30분에서 1시간이 바람직하다. 또한 이러한 공정을 통하여 회수된 태양전지는 재활용되기 전의 원래 상태의 80%이상의 온전함을 지니며 재활될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치는 세부 모니터링 화면을 통해 장치의 구역별 동작 상태를 모니터링할 수 있다. 예컨데, 도 6(b)와 같이 모니터링 화면은 소각기 동작 상태에 대한 정보를 표시하는 소각기부(82), 반응로 및 열풍 송출부의 동작 상태를 표시하는 반응로부(81) 및 가스 주입부의 동작 상태를 표시하는 가스부(83)로 구성할 수 있다.
또한, 세부별 모니터링 화면에서 각 구역의 구체적인 제어 화면을 보기 위해서는 세부 메뉴얼바(84)를 통하여 가능하도록 구성할 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 반응로 11: 집진구
12: 내화벽돌 20: 열풍 송출부
21: 열풍기 22: 기어모터
23: 발열체 24: 분배기
25: 열풍 이송라인 26: 열풍구
30: 폐모듈 이송부 31: 적재 지그
32: 지그 플레이트 33: 이송 레일
34: 가이드바 40: 소각기
41: 소각챔버 42: 흡입관
50: 스크러버 55: 가스 분석부
60: 가스 주입부 70: 제어반

Claims (8)

  1. 백시트, EVA, 태양전지 셀, 및 강화유리로 이루어진 태양전지 폐모듈의 열적 해체 장치로서,
    상기 태양전지 폐모듈이 내부로 반입되는 반응로; 및
    200℃ ~ 600℃ 온도 범위의 열풍을 발생시켜 상기 반응로 내부로 송출하는 열풍 송출부;를 포함하고,
    상기 반응로 내부로 상기 태양전지 폐모듈의 반입시, 상기 열풍에 의해 상기 EVA와 상기 백시트를 열분해시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열풍 송출부는, 열풍을 발생시키는 열풍 발생기; 및 상기 열풍 발생기에 의해 발생된 열풍을 상기 반응로 측으로 전달하는 열풍 이송라인으로 구성되고,
    상기 열풍 이송라인은, 제1 열풍 이송라인과 제2 열풍 이송라인으로 분기되게 형성되어, 상기 제1 열풍 이송라인과 제2 열풍 이송라인은 상기 반응로를 사이에 두고 상호 대향하는 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 열풍 이송라인(또는 제2 열풍 이송라인)은, 상기 반응로의 일측벽을 따라 복층 구조로 배열된 다수 개의 관체로 구성되고,
    상기 관체는, 그 장축을 따라 다수개의 열풍구가 상호 간격을 두고 형성되어 있으며,
    상기 열풍구는, 상기 반응로 내부와 연통되게 형성되어 상기 제1 열풍 이송라인(또는 제2 열풍 이송라인)을 통해 이송된 열풍을 상기 반응로 내부로 송출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반응로의 일측벽에 형성된 집진구;
    상기 반응로 내부의 상기 열분해 산물을 상기 집진구를 통해 흡입한 후 700℃ ~ 1000℃의 온도로 소각하여 기체화시키는 소각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    하단에 개방구가 형성된 상기 반응로; 및
    상기 태양전지 폐모듈을 이송하여 상기 반응로 내부로 투입 및 반출시키는 폐모듈 이송부를 더 포함하고,
    상기 폐모듈 이송부는,
    복층 구조의 수납공간을 구비하여 다수 개의 태양전지 폐모듈을 적재할 수 있는 적재 지그;
    상기 적재 지그를 지지하는 지그 플레이트;
    상기 지그 플레이트의 전진 및(또는) 후진 이동을 안내하는 이송 레일; 및
    상기 지그 플레이트를 상승 및 하강 이동시킴으로써 상기 태양전지 폐모듈을 상기 개방구를 통해 상기 반응로 내부로 투입 및 반출시키는 승강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 승강수단은, 반응로의 수직 하부로 연장되게 형성된 다수 개의 가이드바의 회전운동을 지그 플레이트의 직선운동으로 전환시킬 수 있도록 볼 스크류 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 소각기와 연결되어 상기 소각기의 소각에 의해 발생된 유해가스를 제거 또는 분리하는 스크러버; 및
    상기 스크러버에 연계되게 장착되어 상기 스크러버를 통해 정화된 후 외부로 배출되는 가스에 잔존하는 유해가스 농도를 검출하는 가스 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 반응로 내부로 불활성 기체를 공급하는 가스 주입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 폐모듈 열적 해체 장치.
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