KR20170110907A - Fluid separating device - Google Patents

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Abstract

유체 분리 장치가 제공된다. 유체 분리 장치는 유체 분리막을 포함하는 유체 분리막 모듈, 유체 분리막 모듈의 입력 측에 위치하는 공급 유로관, 유체 분리막 모듈의 출력 측에 위치하는 배출 유로관, 및 공급 유로관을 통해 유체 분리막 모듈과 연결되며, 유체를 가압하는 압축기를 포함하되, 공급 유로관의 적어도 일부와 배출 유로관의 적어도 일부는 인접 배치되어 열교환부를 구성한다.A fluid separation device is provided. The fluid separation device includes a fluid separation membrane module including a fluid separation membrane, a supply flow tube located at an input side of the fluid separation membrane module, a discharge flow tube located at an output side of the fluid separation membrane module, And at least a part of the supply flow path tube and at least a part of the discharge flow path tube are disposed adjacent to each other to constitute a heat exchange section.

Description

유체 분리 장치{Fluid separating device}Fluid separating device

본 발명은 유체 분리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fluid separation device.

현재 전 세계적으로 관심의 대상이 되는 지구 온난화는 이산화탄소와 메탄가스 등에 의한 온실효과가 큰 역할을 하고 있다. 이러한 온난화는 생태계를 교란시킬 뿐만 아니라 인간의 사회생활에 커다란 영향을 미치고 있어서 온실가스의 대기 중 방출을 줄이고자 하는 노력이 여러 방면에서 진행되고 있다.Global warming, which is currently the subject of global interest, plays a major role in the greenhouse effect by carbon dioxide and methane gas. This warming not only disturbs the ecosystem but also has a great influence on the social life of the human being, so efforts to reduce the release of greenhouse gases into the atmosphere have been made in various ways.

이산화탄소는 최근 온실가스로 가장 주목을 받는 것 중 하나이다. 이산화탄소는 하수처리장, 폐수처리장 및 매립장 등에서는 폐기물 연소 시에 생성되는 것 외에도 화력 발전소 또는 제철소 등에서 다량 생성될 수 있다. 따라서, 폐가스 중에서 이산화탄소만을 분리하여 제거하는 기술이 연구되고 있다. 이산화탄소 이외에도, 수소 연료에 대한 관심이 증폭되면서, 수소 가스를 분리하는 기술도 많은 관심의 대상이 되고 있다. 또한, 순수하게 분리된 산소나 질소 등도 다양한 분야에 활용이 가능하기 때문에 그 분리 방법에 대한 연구가 지속되고 있다. 향후, 특정 기체나 액체의 활용 기술이 발전함에 따라, 더욱 다양한 유체에 대한 분리 기술이 필요할 것으로 전망된다. Carbon dioxide has recently become one of the most noteworthy greenhouse gases. Carbon dioxide can be produced in sewage treatment plants, wastewater treatment plants, landfills, and the like in a large amount in a thermal power plant or a steel mill, in addition to being generated at the time of waste combustion. Therefore, a technique for separating and removing only carbon dioxide from waste gas is being studied. In addition to carbon dioxide, the interest in hydrogen fuel has been amplified, and the technology of separating hydrogen gas has also attracted much attention. In addition, since purely separated oxygen and nitrogen can be utilized in various fields, research on the separation method is continuing. In the future, as technologies for the utilization of specific gases or liquids develop, it is expected that separation techniques for a wider range of fluids will be required.

특정 유체의 분리는 단순히 분리 이론을 정립하는 것만으로는 산업계에서 활용하기 어렵다. 일 예로, 이산화탄소 분리 기술은 흡수법, 흡착법, 심냉법 또는 막분리법 등이 오래 전부터 제시되어 왔지만, 막대한 에너지가 필요하다거나, 부작용이 있다든지, 대형화가 어렵다는 등의 현실적인 이유로관 현재까지 상용화된 예는 극히 미미한 수준이다. Separation of specific fluids is difficult to apply in industry simply by establishing separation theory. For example, the carbon dioxide separation technique has been proposed for a long time, such as absorption method, adsorption method, seawater cooling method, or membrane separation method. However, for practical reasons such as enormous energy is required, side effect is difficult, Is very minimal.

그나마, 막분리법이 다른 방법에 비해 상대적으로 저에너지를 사용하기 때문에, 상용화에 적합하다는 평가가 있다. 막분리법에서 지금까지 연구되고 있는 방향은 주로 분리막의 분리 효율을 높이는 데에 있다. 실험실 내에서 90% 이상의 분리 효율을 나타낼 수 있는 작은 사이즈(예컨대 1인치X1인치)의 분리막을 개발하는 것이 1차 목표이다. 대형화 및 상용화는 그 다음 과제로 여겨지고 있다. However, since the membrane separation method uses relatively low energy compared to other methods, there is an evaluation that it is suitable for commercialization. The direction that has been studied so far in the membrane separation method is mainly to improve the separation efficiency of the membrane. The primary goal is to develop a small size (e.g., 1 inch X 1 inch) separator that can exhibit a separation efficiency of greater than 90% in the laboratory. Large-scale and commercialization are considered as next tasks.

실험실 내에서 90% 이상의 분리 효율을 얻어내기 위하여, 많은 연구자들은 분리막의 두께를 보다 얇게 만들고, 분리막 내외부의 압력 차이를 보다 높게 설정하고자 한다. 그러나, 두께가 얇고, 압력이 높을수록 분리막의 내구성이 취약해진다. 따라서, 일부의 연구자들은 위와 같은 조건에서도 내구성을 갖춘 분리막의 재질에 대한 연구도 병행한다. In order to achieve a separation efficiency of more than 90% in the laboratory, many researchers have attempted to make the membrane thinner and to set the pressure difference between the inside and outside of the membrane higher. However, the thinner the thickness and the higher the pressure, the weaker the durability of the separator. Therefore, some researchers are also studying the materials of durable membranes even under these conditions.

그러나, 위와 같이 실험실 수준에서 고효율 분리막을 개발하였다 하더라도, 이를 상용화하는 것은 별개의 문제이다. 우선, 박막의 분리막은 대량으로 생산하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 고가의 원재료를 사용하여야 하므로 생산 비용도 크게 증가한다. 또한, 박막의 분리막을 대형화된 장비에 적용하려면 수 많은 분리막을 조립하여야 하므로, 조립 시간 및 조립 비용이 증가한다. 또한, 고효율을 위해 높은 압력을 사용하므로 처리비용이 증가한다. 이론적으로 분리가 가능하더라도 생산 및 처리 비용 등이 과도하면, 현실적인 상용화는 불가능하다. However, even if a high-efficiency membrane is developed at the laboratory level as described above, commercialization thereof is a separate problem. First, it is very difficult to produce a thin film membrane in large quantities, and since expensive raw materials must be used, the production cost is greatly increased. Further, in order to apply a thin film membrane to a large-sized equipment, a large number of separators must be assembled, thereby increasing assembly time and assembly cost. Also, the use of high pressure for high efficiency increases the processing cost. Although it is theoretically possible to separate it, if production and processing costs are excessive, realistic commercialization is impossible.

아울러, 이산화탄소의 분리도를 증가시키기 위해서는 고압의 압축 가스가 필요한데, 이 과정에서 가스의 온도가 과도하게 상승하면 분리막이 손상될 수 있다. 또한, 이산화탄소의 분리가 완료된 잔여가스의 경우 온도가 너무 낮을 경우 배기 연돌을 통한 배출시 미세 먼지나 황산화물 등이 배기 연돌에 부착될 수 있어 그 온도를 다시 상승시킬 필요가 있다. 냉각기와 히터를 설치하여 가스의 온도를 조절할 수 있지만, 에너지 관점에서 비효율적이다. Further, in order to increase the degree of separation of carbon dioxide, a high-pressure compressed gas is required. If the temperature of the gas excessively increases in this process, the separator may be damaged. In the case of residual gas in which the carbon dioxide has been separated off, if the temperature is too low, fine dust or sulfur oxide may attach to the exhaust stack when discharged through the exhaust stack, and the temperature needs to be raised again. A cooler and heater can be installed to control the temperature of the gas, but it is inefficient in terms of energy.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 에너지 효율이 개선된 유체 분리 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fluid separation apparatus with improved energy efficiency.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing the same.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치는 유체 분리막을 포함하는 유체 분리막 모듈, 상기 유체 분리막 모듈의 입력 측에 위치하는 공급 유로관, 상기 유체 분리막 모듈의 출력 측에 위치하는 배출 유로관, 및 상기 공급 유로관을 통해 상기 유체 분리막 모듈과 연결되며, 유체를 가압하는 압축기를 포함하되, 상기 공급 유로관의 적어도 일부와 상기 배출 유로관의 적어도 일부는 인접 배치되어 열교환부를 구성한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fluid separation apparatus including a fluid separation membrane module including a fluid separation membrane, a supply flow tube located on an input side of the fluid separation membrane module, And a compressor connected to the fluid separation membrane module through the supply passage tube and pressurizing the fluid, wherein at least a part of the supply passage tube and at least a part of the discharge passage tube are disposed adjacent to each other, .

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예들에 따른 유체 분리 장치에 의하면, 가스의 온도를 적절하게 상승 및 하강시키면서도 에너지 절감이 가능하다. According to the fluid separation apparatus according to the embodiments of the present invention, energy can be saved while raising and lowering the temperature of the gas appropriately.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치를 포함하는 화력 발전 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막의 사시도이다.
도 7는 도 6의 VII-VII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 유체 분리막과 그 내부에 삽입된 이격재가 삽입된 형상을 나타내는 사시도이다.
도 9은 도 8의 이격재의 평면도이다.
도 10은 도 8의 X-X'선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리막과 이격재의 분해 사시도이다.
1 is a schematic diagram of a thermal power generation system including a fluid separation device in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a fluid separation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to another embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a fluid separation membrane according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII 'of FIG.
8 is a perspective view showing a shape in which a fluid separation membrane and a spacing member inserted therein are inserted.
9 is a plan view of the spacer of Fig.
10 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'in FIG.
11 is an exploded perspective view of a fluid separation membrane and a spacing member according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.It is to be understood that elements or layers are referred to as being "on " other elements or layers, including both intervening layers or other elements directly on or in between. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치는 화력 발전소 등에 설치되어, 화력 발전소로부터 배출되는 배기 가스로부터 특정 유체, 예를 들어 이산화탄소를 분리 및 포집하는 데에 적용될 수 있다. 이하의 실시예에서는 유체 분리 장치가 화력 발전소에 설치된 경우를 예로 하여 설명한다.The fluid separation device according to an embodiment of the present invention may be installed in a thermal power plant or the like to be applied to separation and collection of a specific fluid, for example, carbon dioxide, from exhaust gas discharged from a thermal power plant. In the following embodiments, a case where the fluid separator is installed in a thermal power plant will be described as an example.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치를 포함하는 화력 발전 시스템의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a thermal power generation system including a fluid separation device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 화력 발전 시스템(1000)은 연소실(1200), 연소실(1200)로부터 배출된 배기 가스를 제공받는 유체 분리 장치(1100), 및 유체 분리 장치(1100)와 연결된 배기 연돌(1400)을 포함할 수 있다. 화력 발전 시스템(1000)은 연소실(1200)과 유체 분리 장치(1100) 사이에 배기 가스 정화 장치(1300)를 더 포함할 수 있다. 각 장치들 사이에는 배기 가스가 이동하는 유로관(1500)이 설치될 수 있다. 1, a thermal power generation system 1000 includes a combustion chamber 1200, a fluid separation apparatus 1100 provided with exhaust gas discharged from a combustion chamber 1200, and an exhaust stack 1400 connected to the fluid separation apparatus 1100 ). The thermal power generation system 1000 may further include an exhaust gas purifier 1300 between the combustion chamber 1200 and the fluid separator 1100. Between each of the devices, a flow pipe 1500 through which exhaust gas moves may be installed.

연소실(1200)은 화석 연료를 연소하고, 그 열에 의해 급수를 승온하여 증기를 생성한다. 생성된 증기는 발전 터빈으로 보내져 발전을 하게 된다. 연소실(1200)에서 배출된 배기 가스는 유로관(1500)을 통해 배출된다. The combustion chamber 1200 burns fossil fuel, and the heat is heated by the heat to generate steam. The generated steam is sent to the power generation turbine for power generation. The exhaust gas discharged from the combustion chamber 1200 is discharged through the flow pipe 1500.

유로관(1500)을 통해 배출된 배기 가스는 배기 가스 정화 장치(1300)로 공급된다. 배기 가스 정화 장치(1300)는 배기 가스의 성분에 따라 적절한 장치가 선택될 수 있다. 예를 들어, 연소실에서 배출되는 배기 가스가 먼지, 질산화물과 황산화물을 포함할 경우, 배기 가스 정화 장치(1300)는 탈진 장치(1310), 탈질 장치(1320), 탈황 장치(1330)를 포함할 수 있다. 탈진 장치(1310)는 배기 가스에 혼합되어 있는 먼지를 제거한다. 탈질 장치(1320)는 배기 가스에 혼합되어 있는 질산화물을 제거한다. 탈황 장치(1330)는 배기 가스에 혼합된 황산화물을 제거한다. 탈진 장치(1310), 탈질 장치(1320), 탈황 장치(1330)는 각각 별개의 설비로 제공되고, 각각 유로관(1500)에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 2 이상의 장치가 하나의 설비에 통합될 수도 있다.The exhaust gas discharged through the flow pipe 1500 is supplied to the exhaust gas purification apparatus 1300. The exhaust gas purifying apparatus 1300 may be appropriately selected depending on the composition of the exhaust gas. For example, when the exhaust gas discharged from the combustion chamber contains dust, nitric oxide and sulfur oxides, the exhaust gas purification apparatus 1300 includes the exhaust apparatus 1310, the denitration apparatus 1320, and the desulfurization apparatus 1330 . The exhaust device 1310 removes dust mixed with the exhaust gas. The denitration unit 1320 removes the mixed oxides in the exhaust gas. The desulfurizer 1330 removes the sulfur oxides mixed in the exhaust gas. The exhaust apparatus 1310, the denitration apparatus 1320 and the desulfurization apparatus 1330 are provided as separate facilities and can be connected in series by the flow pipe 1500, respectively. However, the present invention is not limited thereto, and the two or more devices described above may be integrated into one facility.

배기 가스 정화 장치(1300)를 통해 유해 성분이 제거된 배기 가스는 배기 연돌(1400)로 방출되기 전, 유체 분리 장치(1100)에 제공된다. 유체 분리 장치(1100)는 배기 가스에 포함된 유체 중 특정 유체를 분리하고 잔여 기체를 배출한다. 유체 분리 장치(1100)로부터 배출된 잔여 기체는 유로관(1300)을 통해 배기 연돌(1400)로 전달되어 외부로 배출된다.The exhaust gas from which harmful components have been removed through the exhaust gas purification apparatus 1300 is provided to the fluid separation apparatus 1100 before being discharged to the exhaust stack 1400. The fluid separation device 1100 separates a specific fluid from the fluid contained in the exhaust gas and discharges the residual gas. The residual gas discharged from the fluid separating apparatus 1100 is transferred to the exhaust stack 1400 through the flow pipe 1300 and discharged to the outside.

이하, 유체 분리 장치(1100)에 대해 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the fluid separating apparatus 1100 will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리 장치의 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 유체 분리 장치(1100)는 유체 분리막 모듈(1110), 압축기(1120), 및 공급 및 배출 유로관(1510, 1520)을 포함한다. 2 is a schematic view of a fluid separation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, the fluid separation apparatus 1100 includes a fluid separation membrane module 1110, a compressor 1120, and feed and discharge flow pipes 1510 and 1520.

유체 분리막 모듈(1110)은 유체 혼합물(MF)로부터 특정 유체를 분리하는 데에 사용되는 장치이다. 본 실시예에서, 유체 분리막 모듈(1110)은 유체 혼합물(MF)로서 이산화탄소와 질소 등을 함유하는 배기 가스를 공급받아, 그로부터 특정 유체인 이산화탄소를 분리할 수 있다. 유체 분리막 모듈(1110)은 유체 투입구 및 유체 배출구를 포함한다. 유체 배출구는 고농도의 이산화탄소가 배출되는 제1 유체 배출구 및 잔여 가스가 배출되는 제2 유체 배출구를 포함한다. 유체 분리막 모듈(1110)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. The fluid separation membrane module 1110 is a device used to separate a specific fluid from the fluid mixture MF. In this embodiment, the fluid separation membrane module 1110 receives the exhaust gas containing carbon dioxide, nitrogen and the like as the fluid mixture MF, and separates carbon dioxide which is a specific fluid therefrom. The fluid separation membrane module 1110 includes a fluid inlet and a fluid outlet. The fluid outlet includes a first fluid outlet through which a high concentration of carbon dioxide is discharged and a second fluid outlet through which the residual gas is discharged. A detailed description of the fluid separation membrane module 1110 will be described later.

한편, 유체 분리막 모듈(1110)은 공급되는 기체의 압력이 높을수록 분리도가 증가한다. 따라서, 압축기(1120)를 통해 배기 가스의 압력을 높임으로써, 유체 분리막 모듈(1110)의 분리 효율을 증가시킬 수 있다. 이를 위하여 유체 분리막 모듈(1110)을 기준으로 공급단에 압축기(1120)가 배치된다. 압축기(1120)는 유로관(1500)을 통해 전달된 배기 가스의 압력을 높이는 역할을 한다. 예를 들어, 배기 가스 정화 장치(1300)를 통해 정화된 배기 가스의 압력이 1bar인 경우, 압축기(1120)는 배기 가스의 압력을 4bar로 상승시킬 수 있다. 압축기(1120)에 의해 배기 가스의 압력이 올라가면 배기 가스의 온도도 상승한다. 예를 들어, 배기 가스 정화 장치(1300)를 통해 정화된 배기 가스의 온도가 60 내지 80℃인 경우, 압축기(1120)에 의해 가압된 배기 가스의 온도는 150 내지 200℃일 수 있다.On the other hand, the fluid separation membrane module 1110 increases in separation as the pressure of the supplied gas increases. Accordingly, by increasing the pressure of the exhaust gas through the compressor 1120, the separation efficiency of the fluid separation membrane module 1110 can be increased. For this purpose, the compressor 1120 is disposed at the feed end with respect to the fluid separation membrane module 1110. The compressor 1120 serves to increase the pressure of the exhaust gas passed through the flow pipe 1500. For example, if the pressure of the purified exhaust gas through the exhaust gas purifier 1300 is 1 bar, the compressor 1120 may raise the pressure of the exhaust gas to 4 bar. When the pressure of the exhaust gas is increased by the compressor 1120, the temperature of the exhaust gas also rises. For example, when the temperature of the exhaust gas purified through the exhaust gas purification apparatus 1300 is 60 to 80 占 폚, the temperature of the exhaust gas pressurized by the compressor 1120 may be 150 to 200 占 폚.

유로관(1500)은 유체 분리막 모듈(1110)을 기준으로 입력 측에 위치하는 공급 유로관(1510)과 출력 측에 위치하여 배출 유로관(1520)을 포함한다. 공급 유로관(1510)은 압축기(1120)와 유체 분리막 모듈(1110)을 연결할 수 있다. 배출 유로관(1520)은 유체 분리막 모듈(1110)과 배기 연돌 사이를 연결할 수 있다. 공급 유로관(1510)을 통해 흐르는 유체는 유체 분리막 모듈(1110)에서 일부가 분리되고, 나머지 일부가 배출 유로관(1520)을 통해 이동한다. 즉, 배출 유로관(1520)을 통해 흐르는 유체는 모두 공급 유로관(1510)을 통해 이동하였던 유체이다.The flow pipe 1500 includes a supply flow pipe 1510 located on the input side with respect to the fluid separation membrane module 1110 and a discharge flow pipe 1520 located on the output side. The supply flow pipe 1510 can connect the compressor 1120 and the fluid separation membrane module 1110. The discharge flow pipe 1520 can connect between the fluid separation membrane module 1110 and the exhaust stack. A part of the fluid flowing through the supply flow pipe 1510 is separated from the fluid separation membrane module 1110 and a part of the fluid is moved through the discharge flow pipe 1520. That is, all the fluid flowing through the discharge pipe 1520 is the fluid that has moved through the supply pipe 1510.

한편, 유체 분리막 모듈(1110)에 공급되는 배기 가스는 압력이 높은 것이 유리하지만, 온도가 너무 높을 경우 분리막이 손상될 수 있다. 따라서, 압축기(1120)의 가압에 의해 과도하게 온도가 상승한 배기 가스를 다시 냉각시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 150 내지 200℃인 배기 가스의 온도를 60 내지 80℃까지 하강시킨 후 유체 분리막 모듈(1110)에 제공할 수 있다. On the other hand, it is advantageous that the exhaust gas supplied to the fluid separation membrane module 1110 has a high pressure, but if the temperature is too high, the separation membrane may be damaged. Therefore, it is desirable to cool the exhaust gas that has excessively increased in temperature by the pressurization of the compressor 1120. For example, the temperature of the exhaust gas at 150 to 200 ° C may be lowered to 60 to 80 ° C and then supplied to the fluid separation membrane module 1110.

아울러, 배기 연돌(1400)을 통해 배출되는 배기 가스는 온도가 낮으면 이동 속도가 낮아지므로, 결로 현상이 발생하거나 배기 가스에 잔류하는 미세먼지, 황산화물 등이 배기 연돌(1400)의 벽에 부착될 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 배기 가스의 온도가 외부의 대기 온도에 비해 충분히 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 유체 분리막 모듈(1110)로 공급되는 배기 가스의 온도가 60 내지 80℃인 경우, 유체 분리막 모듈(1110)을 통과하여 배출되는 배기 가스(잔여가스)의 온도는 더 낮아져 그 온도가 50 내지 70℃ 정도가 될 수 있다. 배출 유로관(1520)을 통과하면서 그 온도가 더욱 낮아져, 배기 가스의 온도는 40 내지 50℃ 정도가 될 수 있다. 그러나, 이 정도의 온도로는 상술한 결로 등의 문제를 해결하기에 충분하지 않다. 이에, 배기 연돌(1400)로 진입하기 전 그 온도를 예컨대, 90 내지 100℃ 수준으로 상승시키는 것이 바람직하다. Further, when the temperature of the exhaust gas discharged through the exhaust stack 1400 is low, the moving speed of the exhaust stack is lowered. Therefore, condensation may occur or fine dust, sulfur oxides remaining in the exhaust gas may adhere to the wall of the exhaust stack 1400 . In order to prevent this, it is preferable that the temperature of the exhaust gas is sufficiently higher than the external atmospheric temperature. For example, when the temperature of the exhaust gas supplied to the fluid separation membrane module 1110 is 60 to 80 ° C, the temperature of the exhaust gas (residual gas) discharged through the fluid separation membrane module 1110 becomes lower, It may be about 50 to 70 占 폚. The temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 1520 is lowered, and the temperature of the exhaust gas may be about 40 to 50 ° C. However, such a temperature is not enough to solve the above-mentioned problem of condensation and the like. Therefore, it is preferable to raise the temperature to, for example, 90 to 100 占 폚 before entering the exhaust stack 1400.

즉, 유체 분리막 모듈(1110)에 공급되는 배기 가스는 온도를 하강시키고, 유체 분리막 모듈(1110)에서 배출되는 배기 가스는 온도를 상승시키는 것이 바람직하다. 하나의 해결 방안은 공급 유로관(1510)에 냉각기를 설치하고, 배출 유로관(1520)에 히터를 설치하는 것이다. 그러나, 냉각기와 히터를 동시에 설치하는 것은 에너지 관점에서 비효율적이다.That is, it is preferable that the temperature of the exhaust gas supplied to the fluid separation membrane module 1110 is lowered, and the temperature of the exhaust gas discharged from the fluid separation membrane module 1110 increases. One solution is to install a cooler in the supply flow pipe 1510 and install a heater in the discharge flow pipe 1520. However, it is inefficient from the viewpoint of energy to install the cooler and the heater at the same time.

효과적인 온도 상승과 하강을 동시에 달성하기 위해, 공급 유로관(1510)의 적어도 일부와 배출 유로관(1520)의 적어도 일부가 인접하도록 배치된다. 인접 배치된 공급 유로관(1510) 및 배출 유로관(1520)은 열교환부를 구성한다. 즉, 공급 유로관(1510)을 통과하는 높은 온도의 배기 가스는 인접한 배출 유로관(1520)을 통과하는 상대적으로 낮은 온도의 배기 가스 측으로 열에너지를 빼앗겨 온도가 낮아지고, 반대로 배출 유로관(1520)을 통과하는 낮은 온도의 배기 가스는 인접한 공급 유로관(1510)을 통과하는 상대적으로 높은 온도의 배기 가스로부터 열에너지를 얻어 온도가 높아진다. 상술한 바와 같이, 배출 유로관(1520)을 통과하는 배기 가스는 모두 공급 유로관(1510)을 지나온 것으로서, 해당 배기 가스는 승온 역할 및 냉각 역할을 모두 수행하는 셈이 된다. At least a part of the supply flow pipe 1510 and at least a part of the discharge flow pipe 1520 are disposed so as to be adjacent to each other to achieve effective temperature rise and fall simultaneously. The adjacent supply channel 1510 and exhaust channel 1520 constitute a heat exchanger. That is, the exhaust gas having a high temperature passing through the supply flow pipe 1510 is deprived of the heat energy toward the exhaust gas of relatively low temperature passing through the adjacent exhaust pipe 1520, The temperature of the low temperature exhaust gas is increased by obtaining thermal energy from the exhaust gas at a relatively high temperature passing through the adjacent supply flow pipe 1510. As described above, all of the exhaust gas passing through the discharge pipe 1520 passes through the supply pipe 1510, and the exhaust gas functions as both a temperature raising role and a cooling role.

공급 유로관(1510)을 통과하는 배기 가스의 온도 하강 목표치가 배출 유로관(1520)을 통과하는 배기 가스의 온도 상승 목표치보다 큰 경우에는 열교환부 내에 머루르는 배기 가스의 양을 조절함으로써, 원하는 목표치를 맞출 수 있다. 예를 들어, 열교환부에서 배출 유로관(1520)의 직경을 공급 유로관(1510)의 직경보다 더 크게 설치하면, 열교환부를 통과한 공급 유로관(1510)의 배기 가스 온도가 더 낮아질 수 있다. When the target value of the temperature lowering of the exhaust gas passing through the supply flow pipe 1510 is larger than the target temperature rise value of the exhaust gas passing through the discharge pipe 1520, the amount of the exhaust gas staying in the heat exchanging portion is adjusted, . For example, if the diameter of the discharge pipe 1520 in the heat exchanging part is larger than the diameter of the supply pipe 1510, the temperature of the exhaust gas in the supply pipe 1510 passing through the heat exchanging part can be lowered.

열교환 효율을 더욱 높이기 위해, 열교환부의 공급 유로관(1510)에서 배기 가스의 이동 방향과 배출 유로관(1520) 배기 가스의 이동 방향은 반대일 수 있다. In order to further increase the heat exchange efficiency, the moving direction of the exhaust gas in the supply flow pipe 1510 of the heat exchanging unit and the moving direction of the exhaust gas in the exhaust flow pipe 1520 may be reversed.

도면으로 도시하지는 않았지만, 열교환부는 인접 배치된 공급 유로관(1510)과 배출 유로관(1520) 이외에, 열 손실을 방지하기 위한 챔버를 더 포함할 수 있다. 또한, 열교환부 이외에 바람직한 온도 도달을 보조하기 위해 냉각기 및/또는 히터가 더 설치될 수도 있다. 이 경우에도, 에너지 효율이 증가함은 물론이다. Although not shown in the drawings, the heat exchanger may further include a chamber for preventing heat loss, in addition to the supply channel 1510 and the discharge channel 1520 disposed adjacent to each other. Further, in addition to the heat exchanging portion, a cooler and / or a heater may be further provided to assist in achieving the desired temperature. In this case, of course, the energy efficiency is increased.

유체 분리막 모듈(1110)과 열교환부 사이의 배출 유로관(1520)에는 압력 조절기(1130)가 설치될 수 있다. 압력 조절기는 배기 가스의 압력을 조절함으로써, 열교환부로 진입하는 유체의 속도를 제어하는 한편, 동력을 회수하여 재활용할 수 있도록 한다. 압력 조절기(1130)는 예컨대 터보 익스팬더일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.A pressure regulator 1130 may be installed in the discharge flow pipe 1520 between the fluid separation membrane module 1110 and the heat exchange unit. The pressure regulator regulates the pressure of the exhaust gas so as to control the speed of the fluid entering the heat exchanger while recovering the power to be recycled. Pressure regulator 1130 may be, but is not limited to, a turboexpander, for example.

이하, 상술한 유체 분리 장치에 적용가능한 다양한 실시예에 따른 유체 분리막 모듈에 대해 설명한다.Hereinafter, a fluid separation membrane module according to various embodiments applicable to the fluid separation device will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다. 도 3을 참조하면, 유체 분리막 모듈(1)은 챔버(20), 챔버(20) 내부에 배치된 유체 분리막(10), 및 이격재(미도시)를 포함한다. 설명의 편의를 위해 도 3에서는 이격재의 도시를 생략하였다.3 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 3, the fluid separation membrane module 1 includes a chamber 20, a fluid separation membrane 10 disposed inside the chamber 20, and a spacing member (not shown). For convenience of illustration, the illustration of the spacers is omitted in Fig.

유체 분리막(10)은 튜브 형상으로 이루어질 수 있다. 유체 분리막(10)의 내부(10s1)와 유체 분리막(10)의 외부(10s2)는 유체 분리막(10)을 기준으로 물리적으로 분리되어 있다. 즉, 유체 분리막(10)을 기준으로 공간이 분할된다. 적어도 일부의 유체는 유체 분리막(10)의 벽(10S1)을 통과하여 유체 분리막(10)의 내외부(10s1, 10s2)를 소통할 수 있고, 이것이 특정 유체, 예컨대 이산화탄소의 분리에 이용된다. The fluid separation membrane 10 may be formed in a tube shape. The inside 10s1 of the fluid separation membrane 10 and the outside 10s2 of the fluid separation membrane 10 are physically separated with reference to the fluid separation membrane 10. That is, the space is divided based on the fluid separation membrane 10. At least a part of the fluid can pass through the wall 10S1 of the fluid separation membrane 10 and communicate with the inside and outside portions 10s1 and 10s2 of the fluid separation membrane 10 and this is used for separating a specific fluid such as carbon dioxide.

유체 분리막(10) 내부에는 이격재(미도시)가 배치될 수 있다. 이격재는 유체 분리막(10)의 내벽이 상호 밀착하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이격재에 대한 상세한 설명은 후술된다.A separation material (not shown) may be disposed in the fluid separation membrane 10. The spacers can prevent the inner walls of the fluid separation membrane 10 from coming into close contact with each other. A detailed description of the spacers will be given later.

챔버(20)는 제한된 공간을 제공한다. 챔버(20) 내부의 공간은 챔버(20) 외부의 공간과 물리적으로 구분된다. 챔버(20)는 내부에 공급되는 유체의 이동을 공간적으로 제한한다. 또한, 챔버(20)는 그 내부의 온도, 압력, 습도 등과 같은 다양한 공정 변수를 챔버(20) 외부와 상이하게 독립적으로 제어하도록 할 수 있다. 챔버(20)의 제한된 공간은 반드시 밀폐된 공간만을 의미하지는 않으며, 외부와 소통하는 개방 공간을 포함할 수 있다. The chamber 20 provides a limited space. The space inside the chamber 20 is physically separated from the space outside the chamber 20. The chamber 20 spatially limits the movement of the fluid supplied therein. Further, the chamber 20 can control various process parameters such as the temperature, pressure, humidity, etc. inside the chamber 20 differently from the outside of the chamber 20 independently. The limited space of the chamber 20 does not necessarily mean only an enclosed space, but may include an open space in communication with the outside.

예를 들어, 챔버(20)는 적어도 3개의 유체 출입구(21, 22, 25)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 챔버(20)는 유체 투입구(25), 제1 유체 배출구(21), 및 제2 유체 배출구(22)를 포함한다. For example, the chamber 20 may include at least three fluid outlets 21, 22, 25. In an exemplary embodiment, the chamber 20 includes a fluid inlet 25, a first fluid outlet 21, and a second fluid outlet 22.

유체 투입구(25)는 배기 가스와 같은 유체 혼합물(MF)이 챔버(20) 내부로 투입(입력)되는 통로가 된다. 예를 들어, 유체 투입구(25)는 공급 유로관과 연결된다. 일 실시예에서, 유체 투입구(25)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유체 분리막(10)의 내부 공간과 연결되지 않는다. 이 경우, 유체 혼합물(MF)은 유체 투입구(25)를 통해 챔버(20) 내부이자 유체 분리막(10)의 외부(10s2)로 투입된다. The fluid inlet 25 is a passage through which the fluid mixture MF, such as exhaust gas, is injected (input) into the chamber 20. For example, the fluid inlet 25 is connected to the supply flow pipe. In one embodiment, the fluid inlet 25 is not connected to the inner space of the fluid separation membrane 10, as shown in FIG. In this case, the fluid mixture MF is injected into the interior of the chamber 20 through the fluid input port 25 and into the outside 10s2 of the fluid separation membrane 10.

제1 유체 배출구(21)와 제2 유체 배출구(22)는 분리된 유체(MF1, MF2)가 챔버 외부로 배출(출력)되는 통로가 된다. 제1 유체 배출구(21)는 유체 분리막(10)의 내부 공간과 공간적으로 연결되고, 외부의 이산화탄소 저장 장치와 연결될 수 있다. 제2 유체 배출구(22)는 유체 분리막(10)의 내부 공간과 연결되지 않으며, 배출 유로관과 연결된다. The first fluid outlet 21 and the second fluid outlet 22 are passages through which the separated fluids MF1 and MF2 are discharged to the outside of the chamber. The first fluid outlet 21 is spatially connected to the inner space of the fluid separation membrane 10 and can be connected to an external carbon dioxide storage device. The second fluid outlet 22 is not connected to the inner space of the fluid separation membrane 10 and is connected to the discharge flow pipe.

챔버(20) 내부에 투입된 유체 혼합물 중 유체 분리막(10)을 통해 유체 분리막(10)의 내부(10s1)로 이동한 유체 성분들은 제1 유체 배출구(21) 측으로 배출('MF1' 참조)되어 그에 연결된 이산화탄소 저장 장치에 수집될 수 있다. 유체 분리막(10) 외부(10s2)에 잔류한 유체 성분들은 제2 유체 배출구(22) 측으로 배출('MF2' 참조)되어 그에 연결된 배출 유로관을 통해 배기 연돌로 전달될 수 있다. The fluid components moved into the interior 10s1 of the fluid separation membrane 10 through the fluid separation membrane 10 in the fluid mixture injected into the chamber 20 are discharged to the first fluid outlet 21 side (refer to 'MF1'), Can be collected in a connected carbon dioxide storage device. The fluid components remaining in the outer portion 10s2 of the fluid separation membrane 10 may be discharged to the second fluid outlet 22 side (refer to 'MF2') and may be transferred to the exhaust stack through the discharge pipe connected thereto.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.4 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 분리막 모듈(2)는 유체 혼합물(MF)이 유체 분리막(11)의 내부(11s1)로 투입되고, 특정 유체가 유체 분리막(11)의 벽(11W)을 통해 유체 분리막(11)의 외부로 분리되는 점에서 도 1의 실시예와 상이하다. 4, the fluid separation membrane module 2 according to the present embodiment is configured such that the fluid mixture MF is introduced into the interior 11s1 of the fluid separation membrane 11, 1 in that the fluid is separated from the fluid separation membrane 11 through the fluid passage 11a.

본 실시예의 경우, 제1 유체 배출구(21)에서 상대적으로 이산화탄소의 농도가 낮아진 유체 혼합물(MF1)(잔여 가스)이 배출되고, 제2 유체 배출구(22)에서 상대적으로 이산화탄소의 농도가 높은 유체 혼합물(MF2)이 배출된다. In this embodiment, a fluid mixture MF1 (residual gas) having a relatively low concentration of carbon dioxide is discharged at the first fluid outlet 21, and a fluid mixture (residual gas) having a relatively high concentration of carbon dioxide at the second fluid outlet 22 is discharged (MF2) is discharged.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.5 is a schematic view of a fluid separation membrane module according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 분리막 모듈(3)는 유체 분리막(12)이 판상형으로 형성된 점이 도 1의 실시예와 다른 점이다. Referring to FIG. 5, the fluid separation membrane module 3 according to the present embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that the fluid separation membrane 12 is formed in a plate-like shape.

판상형의 유체 분리막(12)은 챔버(20) 내부를 막아 공간을 분리한다. 본 실시예의 경우, 유체 분리막(12)의 일측이 도 1의 유체 분리막(10)의 외부 공간에 대응되고, 유체 분리막(12)의 타측이 도 1의 유체 분리막(10) 내부 공간에 대응된다. 유체 투입구(25)과 제1 유체 배출구(21)는 유체 분리막(12)의 일측에 형성되고, 제2 유체 배출구(22)는 유체 분리막(12)의 타측에 형성된다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 유체 분리막(12)이 챔버(20)의 내부 공간을 완전히 분할하지 않고, 대신 모듈화되어 제공될 수도 있다. 상기 모듈은 챔버(20) 내부에 배치되고, 해당 모듈 내에서 유체 분리막(12)이 공간을 분할하는 구조를 가질 수 있다. 상기 모듈은 외곽 공간을 한정하고 밀폐하는 최외곽 커버를 포함할 수 있고, 이 경우 챔버(20)는 생략될 수도 있다. The plate-like fluid separation membrane 12 seals the inside of the chamber 20 to separate the space. In this embodiment, one side of the fluid separation membrane 12 corresponds to the outer space of the fluid separation membrane 10 of FIG. 1, and the other side of the fluid separation membrane 12 corresponds to the inner space of the fluid separation membrane 10 of FIG. The fluid inlet 25 and the first fluid outlet 21 are formed on one side of the fluid separation membrane 12 and the second fluid outlet 22 is formed on the other side of the fluid separation membrane 12. Although not shown in the drawings, the fluid separation membrane 12 may be provided in a modular form instead of completely dividing the internal space of the chamber 20. The module is disposed inside the chamber 20, and may have a structure in which the fluid separation membrane 12 divides the space within the module. The module may include an outermost cover defining and sealing the enclosure space, in which case the chamber 20 may be omitted.

상술한 도 3 내지 도 5의 실시예에서, 유체 분리막(10, 11, 12)은 챔버(20) 내에 복수개가 배치될 수 있다. 튜브형 유체 분리막(10, 11)의 경우 복수의 유체 분리막(10, 11)이 인접 배치될 수 있다. 판상형 유체 분리막(12)의 경우, 복수의 유체 분리막(12)이 소정 간격을 가지며 나란하게 배치되어 챔버(20) 내부의 공간을 복수로 구분하거나, 복수의 유체 분리막(12)이 적층된 형태로 모듈화되어 제공될 수도 있다. 이 경우, 유체 분리막(12) 사이에는 유체 분리막(12)들의 밀착을 방지하는 이격재(미도시)가 배치될 수 있다. 3 to 5, a plurality of fluid separation membranes 10, 11, and 12 may be disposed in the chamber 20. In the embodiment of Figs. In the case of the tubular fluid separation membranes 10 and 11, a plurality of fluid separation membranes 10 and 11 may be disposed adjacent to each other. In the case of the plate-shaped fluid separation membrane 12, a plurality of fluid separation membranes 12 may be arranged in parallel with each other at a predetermined interval so as to divide a space within the chamber 20 into a plurality of spaces, or a plurality of fluid separation membranes 12 may be stacked Or may be provided in a modular fashion. In this case, a spacing member (not shown) for preventing the fluid separation membranes 12 from coming into close contact with each other may be disposed between the fluid separation membranes 12.

이하, 상술한 유체 분리막 및 이격재에 대해 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the above-described fluid separation membrane and spacers will be described in more detail.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막의 사시도이다. 도 6은 튜브형 유체 분리막을 예시한다. 도 7은 도 6의 VII-VII'선을 따라 자른 단면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 튜브형 유체 분리막(100)은 일 방향(Z)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 유체 분리막(100)은 챔버 내부에서 길이 방향으로 연장된 상태로 배치될 수도 있지만, 1회 이상 절곡되어 배치될 수도 있다. 6 is a perspective view of a fluid separation membrane according to an embodiment of the present invention. 6 illustrates a tubular fluid separation membrane. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII 'of FIG. Referring to FIGS. 6 and 7, the tubular fluid separation membrane 100 may have a shape extending in one direction (Z). The fluid separation membrane 100 may be arranged to extend in the longitudinal direction within the chamber, but may be bent at least once.

유체 분리막(100)의 연장 방향(Z)에 수직으로 자른 단면은 폐곡선을 이룬다. 유체 분리막(100)의 단면은 원형에 비해 찌그러진 형상을 갖는다. 유체 분리막(100)의 예시적인 단면 형상은 타원형이다. 타원과 원의 외주가 동일하다고 가정할 때, 타원은 원에 비해 차지하는 공간이 작다. 따라서, 동일한 공간 내에 원보다 타원이 더 많이 배치될 수 있다. 유체의 이동은 유체 분리막(100)을 통해 유체 분리막(100)의 두께 방향으로 이루어지므로, 유체가 유체 분리막(100) 표면에 노출되는 면적이 넓을 수록 유체의 이동량은 증가하게 된다. 유체 분리막(100)의 외주가 동일하다면 단면 형상이 원형이든 타원형이든 동일한 표면적을 갖기 때문에 유체의 이동량은 이론적으로 동일하다. 다만, 유체 분리막(100)의 단면 형상이 타원형이면 동일한 공간 내에 더 많은 수가 배치될 수 있으므로, 전체 표면적은 증가할 수 있다. 또한, 동수의 유체 분리막(100)을 적용하더라도, 동일한 공간 내에서 타원형의 경우가 원형의 경우에 비해 더 큰 외주, 다시 말하면 더 넓은 표면적을 가질 수 있다. 따라서, 타원형이 원형에 비해 공간 대비 유체 이동 효율은 더 큰 것으로 이해할 수 있다. The cross section perpendicular to the extending direction Z of the fluid separation membrane 100 forms a closed curve. The cross section of the fluid separation membrane 100 has a distorted shape compared to the circular shape. The exemplary cross-sectional shape of the fluid separation membrane 100 is elliptical. Assuming that the outsides of the ellipse and the circle are the same, the ellipse occupies a smaller space than the circle. Therefore, more ellipses can be arranged in the same space than circles. Since the movement of the fluid is performed in the thickness direction of the fluid separation membrane 100 through the fluid separation membrane 100, the larger the area of the fluid exposed on the surface of the fluid separation membrane 100, the greater the amount of fluid movement. If the outer circumference of the fluid separation membrane 100 is the same, the flow amount of the fluid is theoretically the same since the cross-sectional shape has the same surface area, whether circular or elliptical. However, if the sectional shape of the fluid separation membrane 100 is elliptical, more number can be arranged in the same space, so that the total surface area can be increased. In addition, even when the same number of fluid separation membranes 100 are used, the elliptical case in the same space can have a larger outer circumference, that is, a wider surface area than the circular case. Therefore, it can be understood that the elliptical shape has a larger fluid-to-space fluid transfer efficiency than the circular shape.

유체 분리막(100)의 단면 형상은 타원 이외에도 직사각형 또는 모서리가 둥근 직사각형 형상이나 일 방향이 길이가 상대적으로 긴 폐곡선 형상일 수 있다. 이 경우에도 원형에 비해 공간 대비 유체 이동 효율이 개선될 수 있다. 아울러, 유체 분리막(100)은 주름진 형상을 가질 수도 있다. 유체 분리막(100)이 주름진 형상을 가지면, 유체 분리막(100)은 제공된 공간 대비 더욱 넓은 표면적을 가질 수 있다.The cross-sectional shape of the fluid separation membrane 100 may be a rectangle or a rectangle having rounded corners in addition to the ellipse, or a closed curve having a relatively long length in one direction. In this case as well, the space-to-space fluid transfer efficiency can be improved compared to the circular shape. In addition, the fluid separation membrane 100 may have a corrugated shape. If the fluid separation membrane 100 has a corrugated shape, the fluid separation membrane 100 may have a larger surface area than the provided space.

이하의 실시예에서, 유체 분리관의 단면 형상은 타원형인 것을 예로 하여 설명하기로 한다. 또한, 단면 형상의 폭이 가장 큰 방향을 제1 방향(장경 방향, X)으로 정의하고, 그에 수직한 방향을 제2 방향(Y)으로 정의한다. 도 6을 참조하면, 유체 분리막(100)의 제1 방향(X)의 폭(W1)은 제2 방향(Y)의 폭(W2)보다 크다. 유체 분리막(100)의 제1 방향(X)의 폭(W1)은 이론적으로 유체 분리막(100)의 단면 외주 길이의 1/2π 보다 크고, 단면 외주 길이의 1/2이하이다. 유체 분리막(100)의 제1 방향(X)의 폭(W1)이 유체 분리막(100)의 단면 외주 길이의 1/2π인 경우는 유체 분리막(100) 단면이 원인 경우이고, 유체 분리막(100)의 제1 방향(X)의 폭(W1)이 유체 분리막(100)의 단면 외주 길이의 1/2인 경우는 유체 분리막(100)의 내벽이 실질적으로 밀착된 경우에 해당된다. 일 실시예에서, 유체 분리막(100) 제1 방향(X)의 폭(W1)과 유체 분리막(100) 단면 외주 길이의 비는 1/4 내지 49/100의 범위 내에서 설정될 수 있다. 상기 비율이 1/4 이상이 되어야 공간 대비 실효적인 유체 이동 효율이 개선될 수 있다. 상기 비율이 49/100 이하로 유지하는 것이 유체 분리막(100)의 내벽이 완전히 밀착되어 유체 분리막(100)의 내부(100s1)가 폐쇄되는 것을 방지하는 데에 도움을 준다.In the following embodiments, the cross-sectional shape of the fluid separation pipe will be described as an example of an oval shape. The direction in which the width of the cross-sectional shape is largest is defined as a first direction (long-diameter direction, X), and the direction perpendicular thereto is defined as a second direction (Y). 6, the width W1 of the fluid separation membrane 100 in the first direction X is greater than the width W2 of the second direction Y. [ The width W1 of the fluid separation membrane 100 in the first direction X is theoretically larger than 1/2 of the outer circumferential length of the fluid separation membrane 100 and less than 1/2 of the outer circumferential length of the cross section. The width W1 of the fluid separation membrane 100 in the first direction X is 1/2 π of the circumferential length of the fluid separation membrane 100, The width W1 in the first direction X of the fluid separating membrane 100 is 1/2 of the outer circumferential length of the fluid separating membrane 100 corresponds to the case where the inner walls of the fluid separating membrane 100 are substantially in close contact with each other. In one embodiment, the ratio of the width W1 of the fluid separation membrane 100 in the first direction X to the circumferential length of the fluid separation membrane 100 may be set within a range of 1/4 to 49/100. If the ratio is 1/4 or more, effective fluid movement efficiency relative to space can be improved. Keeping the above ratio at 49/100 or less helps to prevent the inner wall of the fluid separation membrane 100 from being completely in close contact with the inside of the fluid separation membrane 100 to be closed.

유체 분리막(100)의 단면을 원형으로 조정하였을 때의 유체 분리막(100)의 외경은 60mm 내지 300mm인 것이 바람직하다. 상기 외경이 60mm보다 작으면 유체 분리막(100)의 두께 대비 내경이 지나치게 작아지게 되어 유체 이동 효율이 작아질 수 있다. 한편, 유체 분리막(100)의 외경이 너무 크면, 공간 대비 유체에 노출되는 유체 분리막(100)의 표면적이 감소하여 유체 이동 효율이 작아진다. The outer diameter of the fluid separation membrane 100 when the cross section of the fluid separation membrane 100 is adjusted to a circular shape is preferably 60 mm to 300 mm. If the outer diameter is smaller than 60 mm, the inner diameter of the fluid separation membrane 100 may be too small, and the fluid transfer efficiency may be reduced. On the other hand, if the outer diameter of the fluid separation membrane 100 is too large, the surface area of the fluid separation membrane 100 exposed to the fluid relative to the space decreases and the fluid transfer efficiency decreases.

유체 분리막(100)은 특정 유체의 소통을 허용한다. 유체 분리막(100)은 특정 유체를 유체 분리막(100)의 일측과 타측의 양 방향으로 소통시킬 수 있다. 특정 유체는 유체 분리막(100)의 표면에 용해, 흡수 또는 흡착되어 매질(110) 내부를 이동함으로써 소통될 수도 있고, 화학적인 결합과 분해를 통해 유체 분리막(100)을 통과할 수도 있을 것이다. 유체는 크누센 확산(Knudsen diffusion), 분자 확산(molecular diffusion), 표면 확산(surface diffusion), 초미세기공 확산(super micropore diffusion) 등과 같은 확산 방식이나, 여과, 삼투 등의 방식으로 이동할 수 있다. The fluid separation membrane (100) permits communication of a specific fluid. The fluid separation membrane 100 can communicate a specific fluid in both directions of one side and the other side of the fluid separation membrane 100. The specific fluid may be dissociated, absorbed or adsorbed on the surface of the fluid separation membrane 100 to communicate with the inside of the medium 110, or may pass through the fluid separation membrane 100 through chemical bonding and decomposition. The fluid can be diffused by a diffusion method such as Knudsen diffusion, molecular diffusion, surface diffusion, super micropore diffusion, or the like, or by filtration, osmosis, or the like.

특정 유체가 유체 분리막(100)을 통과하기 위한 에너지는 이에 제한되는 것은 아니지만, 유체 분리막(100) 일측과 타측(튜브 형상에서는 내외부)의 압력이나 유체의 농도 차이, 유체들이 갖는 운동 에너지, 유체와 유체 분리막(100) 사이에 상호 작용하는 물리적, 화학적 에너지 등에 의해 제공될 수 있다. The energy required for the specific fluid to pass through the fluid separation membrane 100 is not limited thereto. However, the energy difference between the pressure and the fluid in one side of the fluid separation membrane 100 and the other side (in and out of the tube shape) Chemical energy, etc. that interact between the fluid separation membrane (100).

유체 분리막(100)은 셀롤로스 아세테이트, 폴리술폰, 실리콘 고무 등과 같은 고분자 물질이나 실리카계 세라믹스, 실리카계 유리, 알루미나계 세라믹스, 스텐레스 다공체, 티탄 다공체, 은 다공체 등의 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 유체 분리막(100)을 구성하는 물질의 선택에는 혼합 유체의 종류와 분리하고자 하는 대상 및 유체의 선택도 뿐만 아니라, 제조 방법의 용이성, 대량 생산 가능성, 내구성 등이 함께 고려될 수 있다. 일반적으로 고분자 물질은 무기 물질보다 상대적으로 제조가 간편하다. 예를 들어 실리콘 고무의 경우, 압출 방식으로 원하는 형상을 만들기 쉽고, 대량 생산 또한 용이하다. 실리콘 고무는 그 종류 및 제조 방식에 따라 상이하긴 하지만, 이산화탄소와 질소의 선택비가 대략 3:1 이상이고, 5:1 이상인 것도 제조하기가 어렵지 않아서, 이산화탄소와 질소를 포함하는 공기로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 데에 용이하게 사용될 수 있다. The fluid separation membrane 100 may include an inorganic material such as a polymer material such as cellulose acetate, polysulfone, or silicone rubber, silica-based ceramics, silica-based glass, alumina-based ceramics, stainless steel porous body, titanium porous body or silver porous body . Selection of the material constituting the fluid separation membrane 100 can be considered not only in the kind of the mixed fluid and the object and fluid to be separated but also in the ease of production method, mass production possibility, durability and the like. In general, polymer materials are relatively easy to manufacture than inorganic materials. For example, in the case of silicone rubber, it is easy to make a desired shape by an extrusion method, and mass production is also easy. Although the silicone rubber is different depending on the kind and the production method, it is not difficult to produce carbon dioxide and nitrogen with a selectivity ratio of about 3: 1 or more and 5: 1 or more, so that carbon dioxide is selectively extracted from air containing carbon dioxide and nitrogen And can be easily used for separation.

유체 분리막(100)은 플렉시블한 물질로 이루어질 수 있다. 유체 분리막(100)의 구성 물질이 플렉시블하면, 구부리기가 쉬워서 다양한 형상으로 설치하기 용이하다. 또한, 유체 분리막(100)은 신축성과 탄성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 튜브 형상의 유체 분리막(100)이 신축성과 탄성이 있으면, 유체 분리막(100) 내부에 이격재(도 8의 '150')를 삽입하였을 때, 이격재의 폭 방향으로 잘 늘어나고, 복원력에 의해 이격재의 유동을 억제할 수 있다. 실리콘 고무는 위와 같은 특성들을 모두 갖고 있어, 우수한 유체 분리막(100) 재료가 될 수 있다.The fluid separation membrane 100 may be made of a flexible material. If the constituent material of the fluid separation membrane 100 is flexible, it is easy to bend so that it can be easily installed in various shapes. In addition, the fluid separation membrane 100 may be made of a material having elasticity and elasticity. When the tubular fluid separation membrane 100 has elasticity and elasticity, when the spacer ('150' in FIG. 8) is inserted into the fluid separation membrane 100, it is stretched in the width direction of the spacer, The flow can be suppressed. The silicone rubber has all of the above characteristics, and can be a material of excellent fluid separation membrane 100.

본 명세서에서, 유체 분리막(100)의 두께는 일측 표면으로부터 타측 표면 사이의 거리로 정의된다. 유체 분리막(100)에 표면 홈(112)이 형성된 경우에도, 유체 분리막(100)의 두께는 표면을 지나는 가상의 평면이 기준이 되어 측정된다. In this specification, the thickness of the fluid separation membrane 100 is defined as the distance between one surface and the other surface. Even when the surface grooves 112 are formed in the fluid separation membrane 100, the thickness of the fluid separation membrane 100 is measured based on a virtual plane passing through the surface.

유체 분리막(100)의 두께(d1, d2)는 외주를 따라 균일할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 유체 분리막(100)의 두께(d1, d2)는 대체로 제1 방향(X)을 따라 전반적으로 균일('d1' 참조)하다가 제1 방향(X)의 양 끝단에서 상대적으로 작은 각도로 꺾이는 부분(101F)에서 그 두께(d2)가 상대적으로 더 크거나 작을 수 있다. Thicknesses d1 and d2 of the fluid separation membrane 100 may be uniform along the periphery, but are not limited thereto. For example, the thicknesses d1 and d2 of the fluid separation membrane 100 are generally uniform (refer to 'd1') along the first direction X and relatively small at both ends of the first direction X The thickness d2 may be relatively larger or smaller in the folded portion 101F.

유체 분리막(100)은 외주를 따라서 일체형으로 이루어질 수 있다. 여기서, 일체형이라 함은, 복수의 분리막을 접합하여 튜브 형태로 이루어지거나, 하나의 분리막을 말아서 양단을 접합하여 튜브 형태로 이루어진 것이 아니고, 외주를 따라서 접합된 부분 없이 전체가 하나로 이루어진 경우를 의미한다. 압출 등의 방법으로 처음부터 튜브 형상으로 만들어진 경우가 일체형으로 형성된 예이다.The fluid separation membrane 100 may be integrally formed along the outer periphery. The term " integral type " means a case where a plurality of separation membranes are joined to form a tube, or a single separation membrane is rolled so that both ends are joined to form a tube, not a portion joined together along the outer periphery . A case in which a tube is formed from the beginning by a method such as extrusion or the like is integrally formed.

유체 분리막(100)의 평균 두께는 유체 분리막(100)의 제조 방식과 연관이 있다. 상술한 바와 같이, 유체 분리막(100)은 대량 생산이 용이한 압출 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 고무와 같은 고분자 물질은 압출 방식에 의해 튜브 형태로 제조될 때, 0.05mm 이상의 평균 두께를 가져야 용이한 제조가 가능하며, 상업적인 대량 생산도 할 수 있다. 한편, 유체 분리막(100)의 평균 두께가 두꺼울수록 유체의 이동 거리가 길어져 분리 효율이 떨어진다. 유체 분리막(100)의 평균 두께가 2mm를 초과하면 저에너지를 사용하는 유체 분리막 모듈에서 유체 이동도가 급격히 저하될 뿐만 아니라, 공간 대비 유체 분리막(100)의 표면에 유체를 접촉시키는 면적도 감소하여 유체 분리 효율이 저하됨이 확인되었다. 따라서, 유체 분리막(100)의 평균 두께는 0.05mm 내지 2mm의 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다.The average thickness of the fluid separation membrane (100) is related to the manufacturing method of the fluid separation membrane (100). As described above, the fluid separation membrane 100 can be manufactured by an extrusion method that facilitates mass production. For example, when a polymer material such as a silicone rubber is manufactured into a tubular shape by an extrusion method, an average thickness of 0.05 mm or more is required for easy manufacture and commercial mass production. On the other hand, the larger the average thickness of the fluid separation membrane 100 is, the longer the moving distance of the fluid becomes, and the efficiency of separation decreases. When the average thickness of the fluid separation membrane 100 is more than 2 mm, the fluid mobility of the fluid separation membrane module using low energy is drastically lowered and the area of contact with the fluid on the surface of the fluid separation membrane 100 is also reduced, It was confirmed that the separation efficiency was lowered. Therefore, the average thickness of the fluid separation membrane 100 is preferably selected within the range of 0.05 mm to 2 mm.

챔버의 내부에는 복수의 유체 분리막(100)이 배치될 수 있다. 각 유체 분리막(100)은 제2 방향(Y)을 따라 상호 근접하여 배치될 수 있다. 근접 배치된 유체 분리막(100)의 장경 방향은 상호 실질적으로 평행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 방향(Y)으로 이웃하는 유체 분리막(100)의 간격은 유체 분리막(100)의 두께 이상이고, 유체 분리막(100)의 최대폭(W1) 이하일 수 있다. 예컨대, 이웃하는 유체 분리막(100)의 간격은 0.1mm 내지 500mm의 범위를 가질 수 있다. 이웃하는 유체 분리막(100)의 간격이 0.1mm 이상 확보되면, 이웃하는 유체 분리막(100) 사이에 상호 밀착됨으로써, 유체가 소통하는 유체 분리막(100)의 실효적인 표면적이 감소하는 것이 방지될 수 있다. 이웃하는 유체 분리막(100)의 간격을 500mm 이하로 함으로써, 챔버의 한정된 공간 내에서 유체가 유체 분리막(100)의 표면에 접하는 면적을 충분하게 늘릴 수 있다. A plurality of fluid separation membranes 100 may be disposed inside the chamber. Each of the fluid separation membranes 100 may be arranged close to each other along the second direction Y. [ The longitudinal directions of the closely disposed fluid separation membranes 100 may be substantially parallel to each other. In an exemplary embodiment, the gap of the fluid separation membrane 100 adjacent in the second direction Y may be equal to or greater than the thickness of the fluid separation membrane 100 and may be less than or equal to the maximum width W1 of the fluid separation membrane 100. For example, the interval between adjacent fluid separation membranes 100 may range from 0.1 mm to 500 mm. When the interval between adjacent fluid separation membranes 100 is secured to be equal to or greater than 0.1 mm, the effective surface area of the fluid separation membrane 100 in which the fluid communicates can be prevented from being reduced by being in close contact with each other between adjacent fluid separation membranes 100 . By setting the interval of the adjacent fluid separation membranes 100 to 500 mm or less, the area in contact with the surface of the fluid separation membrane 100 in the limited space of the chamber can be sufficiently increased.

복수의 유체 분리막(100)은 제2 방향(Y)을 따라 하나의 열을 이룰 수 있다. 또한, 챔버 내부에는 유체 분리막(100) 열이 행 방향으로 복수개 배치되는 것도 가능하다. The plurality of fluid separation membranes 100 may form one row along the second direction Y. [ It is also possible that a plurality of rows of the fluid separation membranes 100 are arranged in the row direction in the chamber.

유체 분리막 모듈은 상술한 유체 분리막(100) 외에, 유체 분리막(100) 내에 삽입된 이격재를 더 포함할 수 있다. The fluid separation membrane module may further include a spacing member inserted into the fluid separation membrane 100, in addition to the fluid separation membrane 100 described above.

도 8은 유체 분리막과 그 내부에 삽입된 이격재가 삽입된 형상을 나타내는 사시도이다. 도 9는 도 8의 이격재의 평면도이다. 도 10은 도 8의 X-X'선을 따라 자른 단면도이다.8 is a perspective view showing a shape in which a fluid separation membrane and a spacing member inserted therein are inserted. 9 is a plan view of the spacer of Fig. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'in FIG.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 튜브 형상의 유체 분리막(100)의 내부(100s1)에는 이격재(150)가 배치될 수 있다. 이격재(150)는 유체 분리막(100) 내부(100s1)에 배치되어 유체 분리막(100)의 내벽이 밀착되어 폐쇄되는 것을 방지한다. Referring to FIGS. 8 to 10, spacers 150 may be disposed in the interior 100s1 of the tubular fluid separation membrane 100. FIG. The spacers 150 are disposed inside the fluid separation membrane 100 so as to prevent the inner walls of the fluid separation membrane 100 from being closely contacted and closed.

이격재(150)는 유체 분리막(100)과 동일한 길이를 가져 유체 분리막(100)의 연장 방향 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 이격재(150)가 유체 분리막(100)의 일부분, 예컨대 중앙부에 배치되고, 유체 분리막(100)의 일 단부 또는 양 단부 부근에는 배치되지 않을 수도 있다. 또한, 길이 방향으로 복수의 이격재(150)가 배치될 수도 있다. 복수의 이격재(150)는 상호 이격되어 배치될 수도 있다.The spacers 150 may have the same length as that of the fluid separation membrane 100 and may be disposed over the entire extending direction of the fluid separation membrane 100. However, the present invention is not limited thereto, and the spacers 150 may be disposed at a portion of the fluid separation membrane 100, for example, the central portion thereof, and may not be disposed at one end or both ends of the fluid separation membrane 100. Further, a plurality of spacers 150 may be disposed in the longitudinal direction. The plurality of spacers 150 may be spaced apart from each other.

이격재(150)의 폭(W3) 방향은 유체 분리막(100)의 제1 방향(X)에 대응되고, 이격재(150)의 두께 방향은 유체 분리막(100)의 제2 방향(Y)에 대응될 수 있다. 이격재(150)의 폭(W3)은 유체 분리막(100)의 제1 방향(X) 내경(=W1-2*d2)보다 작거나 같다. 이격재(150)의 폭(W3)이 유체 분리막(100)의 제1 방향(X) 내경과 동일하거나 그에 근접할수록, 유체 분리막(100) 내부(100s1)에서 이격재(150)의 유동이 억제되고, 폭(W3) 방향으로 이격재(150)가 배치되지 않은 공간에서 유체 분리막(100)의 내벽이 밀착되는 정도를 줄일 수 있다. 유체 분리막(100)의 제1 방향(X) 내경의 0.5배 이상이면, 이격재(150)의 유동과 유체 분리막(100)의 내벽의 밀착 방지에 관한 유의미한 효과가 있는 것으로 확인된다. 이러한 관점에서, 이격재(150)의 폭(W3)은 유체 분리막(100)의 제1 방향(X) 내경의 0.5 내지 1배의 범위를 가질 수 있다. The width W3 of the spacers 150 corresponds to the first direction X of the fluid separation membrane 100 and the thickness direction of the spacers 150 corresponds to the second direction Y of the fluid separation membrane 100 . The width W3 of the spacers 150 is less than or equal to the first direction X inner diameter (= W1-2 * d2) of the fluid separation membrane 100. As the width W3 of the spacing member 150 is equal to or close to the inner diameter of the fluid separation membrane 100 in the first direction X, the flow of the spacing member 150 in the fluid separation membrane 100 interior 100s1 is suppressed And the degree to which the inner wall of the fluid separation membrane 100 is closely attached in a space where the spacers 150 are not disposed in the direction of the width W3 can be reduced. It is confirmed that there is a significant effect on the flow of the spacers 150 and the prevention of the close contact of the inner wall of the fluid separation membrane 100 when the inner diameter of the fluid separation membrane 100 is 0.5 times or more than the inner diameter of the fluid separation membrane 100 in the first direction X. The width W3 of the spacers 150 may range from 0.5 to 1 times the inner diameter of the fluid separation membrane 100 in the first direction X. [

몇몇 실시예에서, 이격재(150)는 유체 분리막(100) 내부(100s1)에서 길이 방향으로 1회 이상 구부러지거나 접힌 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 이격재(150)를 펼쳤을 때의 최대 폭이 유체 분리막(100)의 최대 폭(W1)보다 클 경우, 이격재(150)는 길이 방향으로 1회 이상 구부러지거나 접혀야 유체 분리막(100) 내부(100s1)로 삽입될 수 있다. 다만, 이 경우에도 본 명세서에서는 이격재(150)의 폭(W3)은 유체 분리막(100) 내부(100s1)에서 구부러지거나 접힌 상태의 제1 방향(X)의 폭으로 정의하기로 한다.In some embodiments, the spacers 150 may be arranged in a folded or folded configuration in the longitudinal direction at least once inside the fluid separation membrane 100 (100s1). For example, when the maximum width of the spacers 150 is greater than the maximum width W1 of the fluid separation membrane 100, the spacers 150 may be bent or folded at least once in the longitudinal direction, 100) inner side 100s1. In this case, the width W3 of the spacers 150 is defined as the width of the first direction X in the folded or folded state inside the fluid separation membrane 100.

이격재(150)는 두께 방향(제2 방향)으로 유체가 소통할 수 있는 복수의 개구(152)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 이격재(150)는 그물망 형상을 가질 수 있다. 복수의 개구(152)는 유체 분리막(100) 내부(100s1)에서 유체가 머무르거나 이동할 수 있는 공간을 제공한다. The spacers 150 have a plurality of openings 152 through which the fluid can communicate in the thickness direction (second direction). In an exemplary embodiment, the spacers 150 may have a net shape. The plurality of openings 152 provide a space in which the fluid can stay or move in the inside of the fluid separation membrane 100 (100s1).

이격재(150)는 길이 방향(Z)으로 유체 이동 통로(154)를 제공할 수 있다. 유체 분리막(100) 내부(100s1)에서 길이 방향(Z)으로의 유체 이동 통로(154)는 분리된 유체를 유체 분리막(100)의 일단으로 전달하기 위해 필요하다. 만약, 유체 분리막(100)의 내외부(100s1, 100s2)간 압력차이 등에 의해 유체 분리막(100)이 이격재(150)에 완전히 밀착되는 경우, 이격재(150)에 두께 방향으로의 개구(152)만 존재한다면, 유체는 이격재(150)의 개구(152) 내부에 갖히게 되어 유체 분리막(100)의 일단으로 전달되기 어렵다. 이를 방지하기 위해, 이격재(150)는 길이 방향(Z)으로의 유체 이동 통로(154)를 제공하는 구성을 포함할 수 있다. 상기 구성의 예로서, 꼬인 그물망 구조의 이격재(150)가 적용될 수 있다. The spacers 150 may provide fluid passageways 154 in the longitudinal direction Z. [ The fluid transfer passage 154 in the longitudinal direction Z from the inside of the fluid separation membrane 100 is required to transfer the separated fluid to one end of the fluid separation membrane 100. [ If the fluid separation membrane 100 is completely brought into close contact with the spacers 150 due to a pressure difference between the inside and outside portions 100s1 and 100s2 of the fluid separation membrane 100, The fluid is trapped inside the opening 152 of the spacers 150 and is difficult to be transmitted to one end of the fluid separation membrane 100. To prevent this, the spacers 150 may include a configuration that provides a fluid passageway 154 in the longitudinal direction Z. As an example of the above configuration, a twisted net structure separator 150 may be applied.

꼬인 그물망 구조는, 도 9의 확대도에 예시된 바와 같이, 그물을 구성하는 일 방향의 실(150a)들과 타 방향의 실(150b)들이 서로 교차할 때, 아래로 교차와 위로 교차를 반복하여 이루어진 구성이다. 따라서, 유체 분리막(100)의 내표면이 이격재(150)에 밀착되더라도, 실들(150a, 150b)의 교차 영역에 틈이 유지될 수 있다. 이러한 틈이 길이 방향(Z)의 유체 이동 통로(154)를 제공할 수 있다. As illustrated in the enlarged view of FIG. 9, the twisted net structure repeats the intersection and the intersection upward and downward when the thread 150a in one direction and the thread 150b in the other direction, which constitute the net, cross each other . Therefore, even if the inner surface of the fluid separation membrane 100 is in close contact with the spacers 150, gaps can be maintained in the crossing regions of the seals 150a and 150b. This gap can provide the fluid movement passage 154 in the longitudinal direction Z. [

몇몇 실시예에서, 이격재(150)는 폭(W3) 방향(제1 방향)으로도 유체 이동 통로를 제공할 수 있다. 도 9의 꼬인 그물망 구조는 실들(150a, 150b)의 교차 영역에 틈이 유지되므로, 길이 방향(Z)의 유체 이동 통로(154) 뿐만 아니라, 폭(W3) 방향의 유체 이동 통로도 제공할 수 있다. In some embodiments, the spacers 150 may also provide fluid passageways in the direction of width W3 (first direction). The twisted net structure shown in Fig. 9 can provide not only the fluid movement passage 154 in the longitudinal direction Z but also the fluid movement passage in the width W3 direction because the gap is maintained in the crossing region of the chambers 150a and 150b have.

이격재(150)는 합성 수지, 나일론, 폴리 에스테르 등의 고분자 물질이나, 금속 재질로 이루어질 수 있다. The spacers 150 may be made of a polymer material such as synthetic resin, nylon, polyester or the like, or a metal material.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리막과 이격재의 분해 사시도이다. 도 11은 판상형 유체 분리막을 예시한다. 11 is an exploded perspective view of a fluid separation membrane and spacers according to another embodiment of the present invention. 11 illustrates a plate-like fluid separation membrane.

판상형 유체 분리막(102)은 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 판상형 유체 분리막(102)은 여러 장이 겹치도록 적층될 수 있다. 이웃하는 판상형 유체 분리막(102) 사이의 공간은 혼합 유체가 제공되는 입력 공간(SP_IN)과 혼합 유체로부터 유체 분리막(102)을 통해 분리된 유체가 진입하는 분리 공간(SP_OUT)으로 구분될 수 있다. 입력 공간(SP_IN)과 분리 공간(SP_OUT)은 교대로 배치될 수 있다. 분리 공간(SP_OUT)에 음압이 걸리는 경우, 이웃하는 유체 분리막(102)이 상호 밀착되어 폐쇄되는 것을 방지하기 위해 이격재(150)는 분리 공간(SP_OUT)에 선택적으로 배치될 수 있다. The plate-like fluid separation membrane 102 may be formed in a rectangular shape. The plate-like fluid separation membrane 102 may be stacked so that a plurality of sheets overlap. The space between the adjacent plate-shaped fluid separation membranes 102 may be divided into an input space SP_IN where the mixed fluid is provided and a separation space SP_OUT into which the fluid separated from the mixed fluid through the fluid separation membrane 102 enters. The input space SP_IN and the separation space SP_OUT may be alternately arranged. When the negative pressure is applied to the separation space SP_OUT, the spacers 150 may be selectively disposed in the separation space SP_OUT to prevent the adjacent fluid separation membranes 102 from being in close contact with each other.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1000: 화력 발전 시스템
1100: 유체 분리 장치
1200: 연소실
1300: 배기 가스 정화 장치
1400: 배기 연돌
1500: 유로관
1000: Thermal power generation system
1100: Fluid separation device
1200: Combustion chamber
1300: Exhaust gas purifier
1400: exhaust stack
1500: Euro tube

Claims (8)

유체 분리막을 포함하는 유체 분리막 모듈;
상기 유체 분리막 모듈의 입력 측에 위치하는 공급 유로관;
상기 유체 분리막 모듈의 출력 측에 위치하는 배출 유로관; 및
상기 공급 유로관을 통해 상기 유체 분리막 모듈과 연결되며, 유체를 가압하는 압축기를 포함하되,
상기 공급 유로관의 적어도 일부와 상기 배출 유로관의 적어도 일부는 인접 배치되어 열교환부를 구성하는 유체 분리 장치.
A fluid separation membrane module including a fluid separation membrane;
A supply flow pipe located on an input side of the fluid separation membrane module;
A discharge flow pipe located at an output side of the fluid separation membrane module; And
And a compressor connected to the fluid separation membrane module through the supply flow pipe to pressurize the fluid,
Wherein at least a part of the supply flow pipe and at least a part of the discharge flow pipe are arranged adjacent to each other to constitute a heat exchange portion.
제1 항에 있어서,
상기 배출 유로관을 이동하는 유체는 상기 공급 유로관을 이동한 유체인 유체 분리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid that moves the discharge pipe is a fluid that has moved through the supply pipe.
제1 항에 있어서,
상기 열교환부에서 상기 배출 유로관의 직경은 상기 공급 유로관의 직경보다 큰 유체 분리 장치.
The method according to claim 1,
And the diameter of the discharge flow path tube in the heat exchange section is larger than the diameter of the supply flow path tube.
제1 항에 있어서,
상기 열교환부에 보조하여 상기 공급 유로관 또는 배출 유로관의 온도를 조절하는 냉각기 또는 히터를 더 포함하는 유체 분리 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a cooler or a heater for assisting the heat exchange unit to regulate the temperature of the supply flow pipe or the discharge flow pipe.
제1 항에 있어서,
상기 유체 분리막은 실리콘 고무를 포함하는 유체 분리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid separation membrane comprises a silicone rubber.
제1 항에 있어서,
상기 유체 분리막은 일 방향으로 연장되고, 단면 형상이 제1 방향의 폭이 제2 방향의 폭보다 큰 폐곡선 형상을 갖는 튜브형 분리막인 유체 분리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid separation membrane is a tubular separation membrane which extends in one direction and has a closed curve shape in which the width of the cross section in the first direction is larger than the width in the second direction.
제6 항에 있어서,
상기 유체 분리막은 폭 방향이 상기 제1 방향에 대응되도록 상기 유체 분리관의 내부에 배치된 이격재를 더 포함하는 유체 분리 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the fluid separation membrane further comprises a spacing member disposed within the fluid separation tube such that the width direction corresponds to the first direction.
제1 항에 있어서,
상기 유체 분리막은 판상형 분리막이고, 상기 유체 분리막 모듈은 적층된 복수의 상기 유체 분리막을 포함하는 유체 분리 장치.

The method according to claim 1,
Wherein the fluid separation membrane is a plate-like separation membrane, and the fluid separation membrane module includes a plurality of the fluid separation membranes stacked.

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