KR20200013496A

KR20200013496A - 대기오염물질 포집형 후드집진장치

Info

Publication number: KR20200013496A
Application number: KR1020180088750A
Authority: KR
Inventors: 정종현; 강성규
Original assignee: 정종현; 대구한의대학교산학협력단
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-02-07
Also published as: KR102127414B1

Abstract

본 발명은 3단 분리가 가능하여 후드집진장치 내에 부착된 오염물질을 물세척만으로 손쉽게 제거할 수 있을 뿐만아니라 대기오염물질 제거효율 향상 및 사용자 편의성을 제공하는 후드집진장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 오염원의 상부에 설치되어 상기 오염원에서 발생하는 대기오염물질을 흡입하는 후드부와, 상기 후드부를 통해 유입된 대기오염물질을 여과 필터링하여 정화시키는 필터부와, 상기 필터부를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 덕트부를 포함하고, 상기 후드부, 상기 필터부, 및 상기 덕트부를 총 3단으로 개별 분리하여 탈부착 형태로 구성하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치를 제공한다.

Description

대기오염물질 포집형 후드집진장치{HOOD DUST COLLECTOR FOR COLLECTING AIR CONTAMINANT}

본 발명은 후드집진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3단 분리가 가능하여 후드집진장치 내에 부착된 오염물질을 물세척만으로 손쉽게 제거할 수 있을 뿐만아니라 대기오염물질 제거효율 향상 및 사용자 편의성을 제공하는 후드집진장치에 관한 것이다.

최근 화학물질의 취급 및 관리에 있어서 작업자의 건강보건에 관한 사회적 관심이 높아지고 있다. 특히, 유해요인으로부터 작업자의 급·만성적 보건관리가 사회적으로 보건안전을 중요시하면서 법적 제도화 또한 시대적 발전에 맞추어 강화하고 있는 추세이다. 이어서, 작업자의 보다 안전한 작업환경개선과 활동을 보장하고, 유해화학물질로부터 세밀한 안전장치가 요구되는 시점이다. 이에 해당하는 업종별로는 제련 제조공장의 흄과 훈연, 화학공단의 VOCs(유기화학물질), 시멘트제조 및 목재제조업의 PM25(초미세먼지) 등이다.

특히, 환경부 보도 자료에 의하면 2017.10.31부터 40일간 입법예고, 국내 배출미세먼지 배출기여도가 높은 발전소, 제철, 석유정제, 시멘트 사업장의 배출허용기준이 강화되었다(먼지, 질소산화물, 황산화물 등). 이는 대기환경보전법 일부 개정을 통해 2019.01.01. 시행할 계획이며, 배출기준은 다음과 같다.

가령, 석탄화력발전소는, 폐지 예정이거나 국내 최고 수준의 배출허용기준을 적용받는 사업장 외 기존 발전소에 대해서 먼지는 20~25㎎/㎥에서 10~12㎎/㎥으로 약 2배, 황산화물의 경우 80~100ppm에서 50~60ppm으로 1.7배, 질소산화물은 70~140ppm에서 50~70ppm으로 약 2배 강화된다.

또한, 제철강업의 경우에는, 먼지는 30㎎/㎥에서 20㎎/㎥으로 1.5배, 황산화물의 경우 130~200ppm에서 90~140ppm으로 1.4배, 질소산화물은 120~200ppm에서 100~170ppm으로 약 1.2배 강화된다.

또한, 석유정제업의 경우에는, 먼지는 30㎎/㎥에서 15㎎/㎥, 황산화물의 경우 180ppm에서 120ppm으로, 질소산화물은 70~180ppm에서 50~130ppm으로 약 1.6배 강화된다.

또한, 시멘트 제조업의 경우에는, 먼지는 30㎎/㎥에서 15㎎/㎥, 황산화물의 경우 30ppm에서 15ppm으로, 질소산화물은 330ppm에서 270ppm으로 약 1.6배 강화된다.

이에, 산업시설의 유해물질 집진시설은 대부분 대형이면서 운영 시 불필요한 에너지 비용이 많이 든다. 따라서 작업자의 안전보건과 작업환경개선을 위해선 배출오염물관리를 무엇보다도 중요하다. 이는 작업자의 건강과 밀접함과 관계가 있다 배출오염관리를 작업자가 쉬운 방법으로 제어할 수 있고, 운영의 에너지 절감에 필요한 저가형 극소 집진형 HOOD가 필요한 실정이다.

한편, 다중이용시설에 대해 살펴보면 다음과 같다.

즉, 다중이용시설은 지하역사와 지하도 상가, 여객자동차터미널의 대합실, 공항의 여객터미널, 항만의 대합실, 도서관, 박물관 및 미술관, 의료기관, 실내 주차장, 철도역사의 대합실 등 불특정 다수의 사람들이 이용하는 시설과 아파트와 연립주택으로서 대통령령이 정하는 규모 이상의 공동주택을 대상으로 한다.

이러한 다중이용시설에서의 공기질 유지기준은 지역 환경의 특수성을 고려하여 시·도의 조례로 유지기준을 더 엄격하게 정할 수 있다. 따라서, 다중이용시설의 소유자 등에게 법적규제가 적용될 것으로 판단되며, 이에 대한 시설·장치확보가 우선적으로 고려해야 될 사항이다.

여기서, 주방 및 각종 음식점 주방 등의 실내공기오염에 영향을 주는 물질로는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs), 포름알데히드(HCHO), 다환성방향족탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs), 환경성담배연기(Environmental Tobacco Smoke, ETS), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소(CO₂), 이산화질소(NO₂), 이산화황(SO₂), 오존(O₃), 미세먼지(PM10)와 초미세먼지 (PM2.5) 등의 실내환경이 인체의 건강에 미치는 영향은 매우 크다. 이는 실내 거주시간의 증가와 에너지 절약을 위한 건물의 밀폐화, 새로운 건축자재의 개발과 사용이 증가함에 따른 새집증후군(Sick House Syndrome), 빌딩증후군(Sick Building Syndrome: SBS) 및 화학물질과민증(Multiple Chemical Sensitivity: MCS) 등의 영향으로 실내공기질 문제가 새로운 환경문제로 대두되고 있다.

일반음식점에서 발생하는 고기 훈연은 1급 발암성 물질(PAHs)이 다량 함유되어있다. 이는 훈제 시 고기 지방층에서 고온에 의해 분해되어 그릴(Grill) 화로에 떨어지면서 훈연과 함께 다량 휘발된다. 고기 훈제 시 발생되는 VOCs는 후드(HOOD)를 통해 제어 없이 외부로 배출된다. 이럴 경우 훈제 시 발생되는 냄새와 훈연, VOCs등은 대기로 확산된다. 이는 인근 주민생활에 있어 불쾌감이 조성되어 민원이 빈번히 발생한다.

이에 고기집 훈연 제어시설을 설치하기 위해선 훈연물질의 과학적인 분석과 설계 근거를 바탕으로 집진시설을 선정해야한다.

하지만, 일반음식점의 대부분은 영세 사업자로서 훈연집진 시설설치에 매우부담이 크며, 기존의 후드 및 덕트(DUCT) 배기 형식을 개선하기 위해선 장치 설치비가 경제적으로 부담되는 상황이다.

따라서, 기존의 후드 및 덕트 타입을 활용한 시설 보완이 매우 필요하다.

한국공개특허 10-2012-0040689호(2012.04.27. 공개)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 후드부와, 필터부와, 덕트부의 3단 분리가 가능하여 후드집진장치 내에 부착된 오염물질을 물세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 대기오염물질 포집형 후드집진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 오염원의 상부에 설치되어 상기 오염원에서 발생하는 대기오염물질을 흡입하는 후드부와, 상기 후드부를 통해 유입된 대기오염물질을 여과 필터링하여 정화시키는 필터부와, 상기 필터부를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 덕트부를 포함하고, 상기 후드부, 상기 필터부, 및 상기 덕트부를 총 3단으로 개별 분리하여 탈부착 형태로 구성하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치를 제공한다.

또한, 상기 후드부는, 상기오염원의 상부에 형성되어 상기 오염원에서 발생되는 대기오염물질을 흡입하는 후드 흡입구와, 상기 후드 흡입구에 삽입되어 상기 흡입구를 통해 유입된 대기오염물질의 비산 또는 역류 시 포집시키는 더스트 홀더와, 상기 후드 흡입구의 하부를 둘러싸서 보호하는 후드 캡을 포함할 수 있다.

또한, 상기 후드 캡과 상기 후드 흡입구 사이에 소정 간격을 두고 다수개의 공극을 갖는 소정 너비의 띠를 형성하는 홀드존를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 필터부는, 1차 필터링을 행하는 필터 1단부와, 상기 1차 필터링 이후에 2차 필터링을 수행하는 2단 필터부를 구성하고,

상기 1차 필터부는, 상기 후드부를 통해 유입되는 대기오염물질을 흡입하는 다공성 망 구조를 구비한 메쉬 그릴 필터와, 사이클론 블레이드에 의해 기류가 선회하면서 상기 메쉬 그릴 필터를 통해 필터링된 대기오염물질을 관성 흡착하는 원리로 입자의 응결 및 응집하는 사이클론 필터를 포함하고,

상기 2차 필터부는, 상기 1단 필터부에서 1차 정화된 대기오염물질을 2차 흡착하여 정화하는 흡착 필터와, 상기 흡착 필터를 커버하여 보호하는 흡착 필터 하우징을 포함할 수 있다.

또한, 상기 덕트부는, 상기 필터부와 조인트 및 결합되어 상기 필터부에서 정화된 공기를 흡입하는 덕트 결합부와, 상기 덕트 결합부에 주름진 물결모양으로 연장되어 상기 후드부의 방향전환을 가이드 하는 후드 넥과, 상기 후드 넥에서 연장되어 상기 필터부를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 배기통로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 후드 넥을 주름진 물결 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배기통로는 내부에 원통형의 내주면을 따라 정현파 홈을 형성하는 사이클론 퍼로 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

기존 후드는 일체형으로 후드 내 오염물이 부착되는 경우 세척 및 제거에 있어 약품을 사용해야만 제거가 가능했지만, 본 발명에서는 3단 분리가 가능하여 후드집진장치 내에 부착된 오염물질을 물세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 다수개의 공극을 형성하여 소정 너비의 띠(공극대)를 형성하여, 고기 직화구이 시에 유입되는 열전달이 후드부에서 필터부 이전에 차단되도록 하여 화상이나 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 후드 흡입구 내에 더스트 홀더를 형성하여 오염물의 비산 또는 역류 시 상기 더스트 홀더에 의해 포집될 수 있게 하여 1급 발암성 환경 유해물질이 역류가 되지 않도록 한다.

또한, 필터부의 1단 및 2단 필터링을 통해 입자상 물질은 96.29% 필터링 되고, 가스상 물질은 76% 필터링될 수 있어, 기존 대비 대기오염물질 제거효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존 덕트는 후드와 직력 고정으로 연결되어 공간적 환경 및 작업적 환경에 따른 후드 방향 전환이 어려워 한 방향으로만 흡입하여야만 하는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 후드 넥을 주름진 물결모양(corrugate type)으로 형성하여 300°방향으로 좌·우, 상·하로 조절이 가능하다.

또한, 배기통로는 내부에 원통형의 내주면을 따라 정현파 주름(홈)을 형성하는 사이클론 퍼로(cyclone furrow) 형태로 설계/제작하여 기류통과 시 내벽 흡착에 의한 기류역류를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기오염물질 포집형 후드집진장치를 나타낸 측단면도,
도 2는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치의 각 구성요소를 분해하여 나타낸 분해단면도,
도 3a는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치에서 후드부를 나타낸 측단면도, 도 3b는 도 3a의 후드부를 보다 상세하게 내부 분해한 분해사시도,
도 4a 및 도 5a는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치의 필터부에서 1단 필터부와 2단 필터부의 다단 구성을 나타낸 측단면도, 도 4b는 도 4a의 필터부에서 1단 필터부의 각 구성요소를 분해한 내부 분해 사시도, 도 5b는 도 5a의 2단 필터부의 각 구성요소를 분해한 내부 분해 사시도,
도 6a 및 도 6b는 각각 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치에서 덕트부(400)를 나타낸 사시도 및 측단면도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)를 나타낸 측단면도이고, 도 2는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)의 각 구성요소를 분해하여 나타낸 분해단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)는 크게, 오염원의 상부에 설치되어 상기 오염원에서 발생하는 대기오염물질을 흡입하는 후드부(200)와, 상기 후드부(200)를 통해 유입된 대기오염물질을 여과 필터링하여 정화시키는 필터부(300)와, 상기 필터부(300)를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 덕트부(400)로 구성된다. 또한, 상기 덕트부(400)의 내부 또는 외부에 설치되고 모터와 팬으로 구성되는 송풍기(미도시)를 구비하여, 상기 대기오염물질을 상기 후드부(200)가 포집하여 상기 필터부(300)를 통해 정화된 공기를 상기 덕트부(300)를 통과하여 외부로 배출되도록 이송기류를 발생시킨다.

이때, 오염원은 전술한 대기오염물질을 발생시키는 산업시설의 작업장과, 고기집 또는 음식점 등의 다중이용시설 등을 말하며, 이하, '오염원'이라 통칭한다. 또한, 대기오염물질은 상기 오염원에서 발생하는 질소산화물, 황산화물, 훈연, 수증기, 휘발성유기화합물(VOCs), 포름알데히드(HCHO), 다환성방향족탄화수소(PAHs), 환경성담배연기(ETS), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소(CO₂), 오존(O₃), 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5) 등이 해당될 수 있고, 이하 '대기오염물질'이라 통칭한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)는, 후드부(200)와, 필터부(300)와, 덕트부(400)의 총 3단의 개별 분리가 가능하며, 덕트부(400)의 탈부착 형태로 구성하여, 각 구성부의 조립식 분리가 가능하다.

이에 따라, 기존 후드는 일체형으로 후드 내 오염물이 부착되는 경우 세척 및 제거에 있어 약품을 사용해야만 제거가 가능했지만, 본 발명에서는 3단 분리가 가능하여 후드집진장치 내에 부착된 오염물질을 물세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 기존의 일체형 후드를 3단 분리가 되도록 하여 후드의 무게를 1/3이상 경량화하여, 작업 조건에 따른 후드 방향을 편평형 또는 캐노피형으로 손쉽게 조절할 수 있고, 음식점의 캐노피 형인 경우에는 높이 조절에 있어 덕트의주름 힘만으로 손쉽게 조절할 수 있어 사용자 편의성을 제공한다.

도 3 내지 도 6을 참조하여, 각 구성부의 조립식 분리에서 보다 자세히 살펴본다.

도 3a는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치에서 후드부(200)를 나타낸 측단면도이고, 도 3b는 도 3a의 후드부(200)를 보다 상세하게 내부 분해한 분해사시도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 후드부(200)는, 오염원의 상부에 형성되어 상기 오염원에서 발생되는 대기오염물질을 흡입하는 후드 흡입구(220)와, 상기 후드 흡입구(220)에 삽입되어 상기 흡입구(220)를 통해 유입된 대기오염물질의 비산 또는 역류 시 포집시키는 더스트 홀더(Dust Holder)(230)와, 상기 후드 흡입구(220)의 하부를 둘러싸서 보호하는 후드 캡(210)을 구비한다.

이때, 상기 후드부(200)는, 더스트 홀더(230) 및 후드 캡(210)이 상기 후드 흡입구(220)와 손쉽게 탈부착이 가능하도록 조립 또는 결합된다. 가령, 상기 후드 캡(210)의 외주면을 따라 형성된 돌기와 상기 후드 흡입구(220)의 하부 내측면에 형성된 홈과 결합하거나, 더스트 홀더(230)의 외주면을 따라 형성된 돌기와 상기 후드 흡입구(220)의 상부 내측면에 형성된 홈이 결합하는 홈-돌기 방식으로 결합 또는 분리할 수 있다. 이외에 볼-너트 결합 방식의 분리 또는 결합으로 다양한 결합 형태가 가능하다.

이와 같이, 후드부(200)는, 후드 캡(210), 후드 흡입구(220), 및 더스트 홀더(230)의 총 3단계 조립방식으로 설계되어 분리 가능하므로, 입자상 물질은 물론 초미세먼지(PM2.5이하)와 가스상 물질의 부착물을 세척만으로 손쉽게 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 고기집 후드의 경우 숯불 훈제 시 고온 열기류(훈연, 수증기, VOCs 등)가 유입되면서 덕트에 전달하게 되는데, 이때 기류이동으로 인해 열전달이 동반되면서 덕트부에 전달되므로 후드부의 유지관리시에는 화상이나 먼지 퇴적에 의한 화재가 발생하는 경우가 있다. 이에, 본 발명에서는 후드 캡(210)과 후드 흡입구(220) 사이에 홀드존(Hold Zone)(215)를 형성하고 넓은 공극대를 형성한다. 가령, 후드 흡입구(220)는 고기집 직화구이 테이블 기준으로 저감식(편평형) 원형태이며 캐노피형 후드 형태로 구성될 수 있고, 상기 후드 캡(210)은 원형의 후드 흡입구(220)의 하부면을 둘러싸서 커버하는 형태로 단면이 원형인 원통형으로 형성되며, 상기 홀드 존(215)는 상기 후드 캡(210)의 원통에서 일측 외주면을 따라 소정 간격을 두고 다수개의 공극을 형성하여 소정 너비의 띠(공극대)를 형성한다.

이를 통해, 고기 직화구이 시에 유입되는 열전달이 후드부(200)에서 필터부(300) 이전에 차단되도록하여 화상이나 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 후드부(200)에 대기오염물질의 형태, 즉 입자상 또는 가스상 조건유입에 따라 유량의 조절과 포착속도를 조절할 수 있도록 후드 개구면 조절 패드(미도시)가 형성된다.

또한, 기존 후드의 경우에는 기류가 유입되면서 편류로 인해 퇴적물이 집약되면서 유입가스가 덕트 배기에 영향을 주었다. 이에, 본 발명에서는 후드 흡입구(Hood Inlet Hole)(220)의 외벽에 사선 주름을 형성하여 기류가 선회하여 유입되도록 설계하였다. 이를 통해, 포착 속도증가와 유량 증가에 따른 운전조건을 장애 없이 할 수 있어 기류유입에 따른 높은 정압 발생과 편류성 속도증가, 관성적 집약 흡착을 피할 수 있게 한다.

또한. 에너지 편류성 흡착을 해결함으로써, 에너지 소비의 절감과 후드 내 편류성 집약흡착으로 인한 입자의 응결과 응집, 이로 인한 후드 넥 입구가 패쇄되지 않게 한다.

또한, 일반적으로 상용되고 있는 후드인 경우에는 대기오염물질을 유입시켰을 때 후드 및 덕트 내 흡착이 되면서 입자의 응집·응결 등으로 인해 후드 및 덕트 벽을 타고 역류되는 경우가 많다. 특히, 캐노피 후드를 많이 사용하는 고기집 직화구이 후드 및 덕트는 역류물질 대부분이 1급 발암성물질이 많다. 가령, 대기오염물질로서 1급 발암성 물질로는 휘발성유기화합물(VOCs), 포름알데히드(HCHO), 다환성방향족탄화수소(PAHs), 환경성담배연기(ETS), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소(CO₂), 이산화질소(NO₂), 이산화황(SO₂), 오존(O₃), 미세먼지(PM10)와 초미세먼지 (PM2.5) 등의 입자상 물질(Particulate matter), 라돈(Radon) 및 진드기 등이 해당될 수 있다.

이에, 본 발명에서는 이러한 1급발암성 환경 유해물질이 역류가 되지 않도록 상기 후드 흡입구 내에 더스트 홀더(Dust Holder)(230)를 형성하여, 오염물의 비산 또는 역류 시 상기 더스트 홀더에 의해 포집될 수 있게 한다.

또한, 더스트 홀더(230)의 재질은 일반적인 물 세척을 할 수 있도록 내열성, 내부식, 내구성이 뛰어난 흡착성 재질이 바람직하다.

도 4a 및 도 5a는 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)에서 필터부(300)에서 1단 필터부(301)와 2단 필터부(302)의 다단 구성을 나타낸 측단면도이며, 도 4b는 도 4a의 필터부(300)에서 1단 필터부(301)의 각 구성요소를 분해한 내부 분해 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 2단 필터부(302)의 각 구성요소를 분해한 내부 분해 사시도이다.

도 4a 및 도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)에서 필터부(300)는 후드부(200)를 통해 유입되는 대기오염물질이 여과 및 필터링을 통해 정화되도록 한다. 이때, 필터부(300)는 1단 필터부(301)에서 1차적으로 정화되고, 이어 1차 정화된 공기는 2단 필터부(302)에서 한번 더 정화되는 2단계 여과 및 필터링과정을 거치도록 설계되어 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 1단 필터부(301)는, 후드부(200)를 통해 유입되는 대기오염물질을 다공성 망 구조(mesh)를 구비한 메쉬 그릴 필터(Mesh Grill Filter)(340)와, 사이클론 블레이드(Cyclone Blade)에 의해 기류가 선회하면서 상기 메쉬 그릴 필터(340)를 통해 필터링된 대기오염물질을 관성 흡착하는 원리로 입자의 응결 및 응집을 통해 제어하는 사이클론 필터(Cyclone Filter)(330)와, 상기 메쉬 그릴 필터(340)와 상기 사이클론 필터(330)와 결합 또는 분리하여 지지하는 필터 캡(341)을 구비한다.

여기서, 메쉬 그릴 필터(340)는 금속 재질의 메쉬 셀 필터(Mesh Cell Filter)(310)와, 상기 메쉬 셀 필터(310)와 결합되는 메쉬 스프링 필터(Mesh Spring Filter)(320)와, 전면에 상기 후드부(200)를 통해 유입된 대기오염물질을 흡입하는 다공성을 가진 금속 격자의 망구조(mesh)(311)를 구비한다.

즉, 후드부(200)를 통해 유입되는 대기오염물질(가스상 및 입자상)은 1차 메쉬 셀 필터(310)와, 2차 메쉬 스프링 필터(320), 3차 사이클론 필터(330)에 의해 3중 관성 및 흡착 집진되어 제어 효율을 높일 수 있다.

이때, 메쉬 셀 필터(310)는 오염물질이 유입될 때 기류 흐름에 따른 폐쇄를 방지하기 위해 다공성을 가진 금속격자 메쉬(mesh) 형태로 구성되어 있으며, 쉽게 분리되어 물 세척이 가능하다. 또한, 대기오염물질의 특성과 작업특성 조건에 따라 상기 메쉬 셀 필터(310)의 표면에 프리 필터(pre-filter)(미도시)를 장착하여 초미세 입자를 이중제어 할 수 있다.

또한, 메쉬 스프링 필터(320)는 촘촘한 스프링 형태로 메쉬 셀 필터(310)를 라운딩하여 형성한다. 이러한 메쉬 스프링 필터(320)는 기류의 원활한 흐름을 유도하기 위해 기류 압력에 의해 스프링 사이 공극이 자유자재로 넓힘과 좁힘이 가능하도록 신축성이 높은 금속 재질로 형성한다.

또한, 사이클론 필터(330)는 스크류에 나선을 감은 사이클론 블레이드에 의해 기류가 선회하면서 관성 흡착하는 원리로 입자의 응결 및 응집을 통해 제어한다.

이때, 상기 1단 필터부(301)는, 메쉬 셀 필터(310), 메쉬 스프링 필터(320) 및 사이클론 필터(330)가 이를 지지하는 필터캡(341)과 손쉽게 탈부착이 가능하도록 조립 또는 결합된다. 가령, 상기 필터캡(341)의 외주면을 따라 형성된 돌기와 상기 메쉬 셀 필터(310)의 상부 내측면에 형성된 홈과 결합하거나, 필터 캡(341)의 중앙홀에 형성된 너트와 사이클론 필터(330)의 사이클론 블레이드(스크류)가 결합하는 형태로 구성될 수 있다. 이처럼, 홈-돌기 방식과, 볼-너트 결합 방식으로 분리 또는 결합으로 다양한 결합 형태가 가능하다.

이와 같이, 1단 필터부(301)는, 메쉬(311), 메쉬 셀 필터(310), 메쉬 스프링 필터(320), 사이클론 필터(330) 및 필터 캡(341)가 조립방식으로 설계되어 분리 가능하므로, 1단 필터부(301)에 흡착된 오염물을 물 세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 2단 필터부(302)는, 상기 1단 필터부(301)에서 1차 정화된 대기오염물질을 2차 흡착하여 정화하는 흡착 필터(350)와, 상기 흡착 필터를 커버하여 보호하는 흡착 필터 하우징(360)을 구비한다.

여기서, 1단 필터부(301)를 통해 정화하더라도, 특히, 휘발성오염물질(VOCs)은 필터링 없이 그대로 대기 배출될 위험성이 높아 이로 인한 인근 주민의 환경적 유해에 직/간접적으로 피해을 줄 수 있다. 이에 본 발명은 가스상 물질 및 휘발성오염물질(VOCs)을 흡착제어할 수 있도록 입자형 흡수/흡착 Type의 흡착 필터(350)를 구성한다. 이때, 흡착 필터(350)에 사용되는 충진층(352)은 작업조건에 따라 충진제 종류를 선택적으로 선정할 수 있도록 하였고, 가령, 대나무에서 섬유형 필터를 추출하여 입자형 필터를 설계/제작하여 충진층에 충전하는 것이 바람직하다. 즉, 대나무에서 추출하여 고열 건조하여 고압 압축하여 내열성을 증가시켰고, 흡수력 및 흡착력을 증가시킬 수 있어, 이는 일반적으로 사용하는 프리 필터(Pre-Filter)에 비해 4배 이상 흡착력이 우수하다.

또한, 흡착필터 하우징(360)은 내부에 충진층(352)을 적재하는 흡착필터 케이스(361)를 구비하고, 상기 흡착필터 케이스(361)는 충진층(352)의 형태에 따라 내장에 유리하도록 입체형 또는 원통형 등의 형태를 가진다.

또한, 흡착필터 하우징(360)은 상기 충진층(352)을 적재하는 흡착필터 케이스(361)과, 상기 충진층(352)을 전면에서 커버하고 1차 정화된 대기오염물질을 흡입하는 다수개의 흡입공을 형성한 필터캡(351)과, 상기 필터 캡(351)을 반대편에 상기 충진층(352)을 후면에서 커버하는 러버 캡(362)을 구비한다. 이때, 러버 캡(362)(rubber cap)은 가령 충진층(352)이 분말 형태인 경우에는 유출을 방지할 수 있게 고무 재질로서 오링(o-ring) 형태로 밀착성을 강화시킬 수 있고, 덕트부(400)와의 결합시에 충격 감소 및 소음 방지를 위한 완충역할을 수행할 수 있다.

또한, 상기 2단 필터부(302)는, 흡착필터 케이스(361)와, 상기 흡착필터 케이스(361)의 내부에 장착되는 흡착필터 충진층(352)과, 충진층(352)을 양측면에서 커버하는 필터 캡(351)과 러버 캡(362)이 손쉽게 탈부착이 가능하도록 조립 또는 결합된다. 가령, 흡착필터 케이스(361)는 내부가 비어 있는 형태로 충진층(352)을 삽입할 수 있고, 양측면에 필터 캡(351)과 러버 캡(362)을 홈-돌기 방식과, 볼-너트 결합 방식으로 분리 또는 결합으로 다양한 결합 형태가 가능하다. 또한, 1단 필터부(301)의 제1 필터캡(341)과 2단 필터부(302)의 제2 필터캡(351)은 동일/유사한 형태이므로 각각 분리하여 형성할 수 있으나, 통합하여 하나의 필터캡으로 형성하고 그 역할을 1단 필터부(301)와 2단 필터부(302)에서 공통적으로 수행할 수 있다.

이와 같이, 2단 필터부(302)는, 충진층(352), 필터캡(351), 러버캡(362)이 흡착필터 케이스(361)에 조립방식으로 설계되어 분리 가능하므로, 2단 필터부(302)에 흡착된 오염물을 물 세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

한편, 1단 필터부(301) 및 2단 필터부를 구체적으로 설계한 예를 통해 제거 효율을 구체적으로 파악할 수 있다.

가령, 도 4a를 참조하여, 메쉬 셀 필터(310)에 대해서는 직경 110mm × 길이 145mm(L) × 15T로 설정하고, 메쉬 스프링 필터(320)에 대해서는 직경 70mm × 길이 130mm(L) × 10T로 설정한다.

또한, 도 5a를 참조하여, 흡착필터(350)에 대해서는 직경 80mm × 길이 74mm(L)로 설정하고, 흡착필터 하우징(360)에 대해서는 직경 110mm × 길이 126mm(L)로 설정한다.

이에 따라,본 발명은 1단 필터부(301)를 통해, 관성 및 중력에 의한 필터 표면 여과방식을 통해 정화하고, 이어 2단 필터부(302)를 통해 흡착필터를 통한 여과방식으로 정화시킨다. 이러한 1단 필터부(301) 및 2단 필터부를 통한 제거효율을 산출해보면 다음과 같다.

(1) 입자상 물질

① 제거효율 흐름도(1atm, 25℃)

미세먼지 최초유입	→	1단 필터부(301)		→	2단 필터부(302)	→	최종배출
↓			↓		↓		↓

② 최종 집진효율 산정

-

=

-

∴96.29%

(2) 가스상 물질(CH₄ 기준)

① 제거효율 흐름도(1atm, 25℃)

최초 유입농도	→	1단 필터부(301)		→	2단 필터부(3020	→	최종배출
↓			↓		↓		↓

② 최종 집진효율 산정

-

=

-

∴76%

이와 같이, 필터부(300)의 1단 및 2단 필터링을 통해 입자상 물질은 96.29% 필터링 되고, 가스상 물질은 76% 필터링될 수 있음을 확인할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 각각 도 1의 대기오염물질 포집형 후드집진장치(100)에서 덕트부(400)를 나타낸 사시도와, 측단면도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 덕트부(400)는, 상기 필터부(300)와 조인트 및 결합되어 상기 필터부(300)에서 정화된 공기를 흡입하는 덕트 결합부(410)와, 상기 덕트 결합부(410)에 주름진 물결모양으로 연장되어 후드부(200)의 방향전환을 가이드 하는 후드 넥(430)과, 상기 후드 넥(430)에서 연장되어 상기 필터부(300)를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 배기통로(420)로 구성된다.

이때, 기존 덕트는 후드와 직력 고정으로 연결되어 공간적 환경 및 작업적 환경에 따른 후드 방향 전환이 어려워 한 방향으로만 흡입하여야만 하는 문제점이 있어, 본 발명에서는 후드 넥(HOOD NECK)(430)을 주름진 물결모양(corrugate type)으로 형성하여 300°방향으로 좌·우, 상·하로 조절이 가능하다.

또한, 배기통로(420)는 내부에 원통형의 내주면을 따라 정현파 주름(홈)을 형성하는 사이클론 퍼로(cyclone furrow) 형태로 설계/제작하여 기류통과 시 내벽 흡착에 의한 기류역류를 방지할 수 있다.

또한, 덕트부(400)는 필터부(300)의 흡착필터 케이스(360) 또는 러버 캡(362)과 덕트 결합부(410)를 통해 결합되는 데, 홈-돌기 방식과, 볼-너트 결합 방식으로 분리 또는 결합으로 다양한 결합 형태가 가능하다.

이와 같이, 덕트부(400)는 덕트 결합부(410)을 통해 필터부(300)와 조립방식으로 설계되어 분리 가능하므로, 덕트부(400)에 흡착된 오염물을 물 세척만으로 손쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 대기오염물질 포집형 후드집진장치
200: 후드부 210: 후드캡,
220: 후드 흡입구 230: 더스트 홀터
300: 필터부 310: 메쉬 셀 필터,
320: 메쉬 스프링 필터 330; 사이클론 필터,
340: 메쉬 그릴 필터 341, 351: 필터 캡
350: 흡착 필터 360: 흡착 필터 하우징
400: 덕트부 410: 덕트결합부,
420: 배기 통로 430: 후드 넥

Claims

오염원의 상부에 설치되어 상기 오염원에서 발생하는 대기오염물질을 흡입하는 후드부와,
상기 후드부를 통해 유입된 대기오염물질을 여과 필터링하여 정화시키는 필터부와,
상기 필터부를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 덕트부를 포함하고,
상기 후드부, 상기 필터부, 및 상기 덕트부를 총 3단으로 개별 분리하여 탈부착 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치.
제1항에 있어서,
상기 후드부는,
상기오염원의 상부에 형성되어 상기 오염원에서 발생되는 대기오염물질을 흡입하는 후드 흡입구와,
상기 후드 흡입구에 삽입되어 상기 흡입구를 통해 유입된 대기오염물질의 비산 또는 역류 시 포집시키는 더스트 홀더와,
상기 후드 흡입구의 하부를 둘러싸서 보호하는 후드 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치.
제2항에 있어서,
상기 후드 캡과 상기 후드 흡입구 사이에 소정 간격을 두고 다수개의 공극을 갖는 소정 너비의 띠를 형성하는 홀드존를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치
제1항에 있어서,
상기 필터부는,
1차 필터링을 행하는 필터 1단부와, 상기 1차 필터링 이후에 2차 필터링을 수행하는 2단 필터부를 구성하고,
상기 1차 필터부는, 상기 후드부를 통해 유입되는 대기오염물질을 흡입하는 다공성 망 구조를 구비한 메쉬 그릴 필터와, 사이클론 블레이드에 의해 기류가 선회하면서 상기 메쉬 그릴 필터를 통해 필터링된 대기오염물질을 관성 흡착하는 원리로 입자의 응결 및 응집하는 사이클론 필터를 포함하고,
상기 2차 필터부는, 상기 1단 필터부에서 1차 정화된 대기오염물질을 2차 흡착하여 정화하는 흡착 필터와, 상기 흡착 필터를 커버하여 보호하는 흡착 필터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 후드집진장치.
제1항에 있어서,
상기 덕트부는,
상기 필터부와 조인트 및 결합되어 상기 필터부에서 정화된 공기를 흡입하는 덕트 결합부와,
상기 덕트 결합부에 주름진 물결모양으로 연장되어 상기 후드부의 방향전환을 가이드 하는 후드 넥과,
상기 후드 넥에서 연장되어 상기 필터부를 통해 정화된 공기를 외부로 배출하는 배기통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치.
제5항에 있어서,
상기 후드 넥을 주름진 물결 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치.
제5항에 있어서,
상기 배기통로는 내부에 원통형의 내주면을 따라 정현파 홈을 형성하는 사이클론 퍼로 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 포집형 후드집진장치.