KR20210087492A - 증기 응축 - Google Patents

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KR20210087492A
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카말 제프리
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브레이크스로우 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

에어로졸 응축 시스템이 제공된다. 에어로졸 응축 시스템은 소스 전극에 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결된 소스 전극, 싱크 전극에 공기 스트림(air stream)에 포함된 에어로졸을 모으기 위한 싱크 전극(sink electrode)을 포함하는 응축기, 및 에어로졸을 응축기로 지향시키도록 구성된 덕트를 포함할 수 있다. 소스 전극과 싱크 전극은 덕트 내에 전기장을 생성한다.

Description

증기 응축
[0001] 본 출원은 2018년 11월 2일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 62/754,673호; 2018년 12월 14일자로 출원된 제 62/779,847 호; 및 2019년 9월 20일자로 출원된 제 62/903,596 호로부터 우선권의 이익을 주장하며, 이에 의해 이의 개시내용들은 그 전체가 인용에 의해 본원에 명확히 포함된다.
[0002] 본원의 청구대상은 일반적으로 증기 응축, 예를 들어 수증기 응축 시스템들에 관한 것이다.
[0003] 물에서 불순물을 없애는 것(scavenging water)은 전 세계 많은 지역들에서 물 부족 문제들에 대한 지속 가능한 해결책이 될 수 있다. 담수화(desalination)는 액체 특히 물의 정화의 하나의 형태이며, 식염수(saline water)에서 일정량의 소금과 다른 미네랄들을 제거하는 프로세스를 지칭한다. 담수화를 통해, 소금물은 인간의 소비, 관개 또는 다른 용도들에 적합한 담수로 전환될 수 있다. 상대적으로 높은 에너지 소비로 인해, 해수 담수화(desalinating seawater) 비용들이 일반적으로 대안들(예를 들어, 강이나 지하수의 담수, 물 재활용, 물 보존 등)보다 높지만, 대안들이 항상 입수 가능한 것은 아니다. 역삼투(reverse osmosis)는 물을 정화하는 다른 프로세스이다. 그러나, 역삼투는 고가의 멤브레인들과 고압을 사용하며 ,이는 상당한 에너지를 필요로 한다.
[0004] 본 개시내용의 양태는, 에어로졸 응축 시스템을 제공한다. 시스템은, 소스 전극에 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결된 소스 전극, 공기 스트림(air stream)에 포함된 에어로졸을 모으기 위한 싱크 전극(sink electrode)을 포함하는 응축기, 및 에어로졸을 응축기로 지향시키도록 구성된 덕트를 포함할 수 있다. 소스 전극 및 싱크 전극은 덕트 내에 전기장을 생성할 수 있다.
[0005] 다음 특징들 중 하나 이상이 임의의 가능한 조합에 포함될 수 있다. 예를 들어, 소스 전극은 소스 메쉬를 포함할 수 있고, 소스 메쉬는 제1 와이어 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 메쉬는 0.5mm 내지 5mm의 와이어 직경을 포함할 수 있고, 소스 메쉬의 개구의 특징적인 치수는 1mm 내지 15mm일 수 있다. 소스 메쉬는 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머 또는 전도성 실리콘을 포함할 수 있다. 소스 메쉬는 각각 와이어 네트워크를 포함하는 복수의 층들을 포함할 수 있다. 싱크 전극은 응축 메쉬를 포함할 수 있고, 응축 메쉬는 제2 와이어 네트워크를 포함한다. 싱크 전극은 응축 메쉬에 에어로졸을 응축시켜 적어도 중력에 의해 침전되는 액적들(droplets)을 형성할 수 있다.
[0006] 응축기는, 제1 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 수용하도록 구성된 유입구, 제1 상대 습도보다 낮은 제2 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 배출하도록 구성된 유출구, 및 액적들을 모으도록 구성된 저장소를 포함할 수 있다. 응축 메쉬는 0.5mm 내지 5mm의 와이어 직경을 포함할 수 있고, 응축 메쉬의 개구의 특징적인 치수는 1mm 내지 15mm 일 수 있다. 응축 메쉬는 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머 또는 전도성 실리콘을 포함할 수 있다. 응축 메쉬는 각각 와이어 네트워크를 포함하는 복수의 층들을 포함할 수 있다.
[0007] 전기 소스는 20V 내지 10kV의 전압을 생성하는 직류(DC) 전원(power supply)을 포함할 수 있다. 싱크 전극은, 싱크 전극에 반대 전하를 부여하는 반대 전기 소스에 전기적으로 접지되거나 연결될 수 있다.
[0008] 시스템은 에어로졸을 포함하는 공기 스트림을 소스 전극을 통해 그리고 덕트를 따라 응축기로 구동하도록 구성된 송풍기(blower)를 포함할 수 있다. 덕트의 단면적은 공기 스트림의 유동 방향을 따라 증가할 수 있으며, 싱크 전극은 공기 스트림의 유동 방향을 향해 돌출되는 볼록한 형상으로 배열될 수 있다.
[0009] 다른 양태에서, 에어로졸을 응축하는 방법은 소스 전극과 싱크 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계 ― 소스 전극은 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―, 공기 스트림에 포함된 에어로졸을 싱크 전극에서 액적들로 응축하는 단계 및 응축된 액적들을 모으는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법은 송풍기로 덕트를 따라 공기 스트림을 송풍하는 단계를 포함할 수 있다. 전기장은, 20V 내지 10kV의 전압을 생성하는 직류(DC) 전원으로 적용될 수 있다. 싱크 전극은, 싱크 전극에 반대 전하를 부여하는 반대 전기 소스에 전기적으로 접지되거나 연결될 수 있다.
[0010] 또 다른 양태에서, 에어로졸 응축 시스템은 소스 전극에 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결된 소스 전극, 및 공기 스트림에 포함된 에어로졸을 모으기 위한 싱크 전극을 포함하는 응축기를 포함할 수 있다. 소스 전극 및 싱크 전극은 전기장을 생성할 수 있고, 그리고 싱크 전극은 적어도 중력에 의해 침전되는 액적들을 형성하기 위해 응축기 메쉬에 에어로졸을 응축할 수 있다.
[0011] 하기 특징들 중 하나 이상이 임의의 가능한 조합에 포함될 수 있다. 예를 들어, 응축기는, 제1 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 수용하도록 구성된 유입구, 제1 상대 습도보다 낮은 제2 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 배출하도록 구성된 유출구, 및 액적들을 모으도록 구성된 저장소를 포함할 수 있다. 시스템은 고체 입자들을 포획하기 위해 응축기의 하류에 배치된 전기 집진기(electrostatic precipitator)(ESP)를 포함할 수 있다. 시스템은 응축기의 상류 또는 응축기의 하류에 배치된 풍력 터빈을 포함할 수 있다. 풍력 터빈은 전기 소스에 공급될 수 있는 전력을 생성하도록 구성될 수 있다. 시스템은 에어로졸을 응축기로 지향시키도록 구성된 덕트를 포함할 수 있고, 덕트는 수렴 부분, 발산 부분 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
[0012] 또 다른 양태에서, 습도를 제어하는 방법은 소스 전극과 싱크 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계 ― 소스 전극은 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―, 및 싱크 전극에 의한 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는 공기 스트림의 습도가 미리 설정된 목표 습도보다 낮은 경우 싱크 전극에 물을 공급하는 것을 포함할 수 있다. 물은 저수조(water reservoir)에서 공급될 수 있다. 또한, 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는 공기 스트림의 습도가 미리 설정된 목표 습도보다 높을 때 싱크 전극에서 물을 응축시키고 그리고 응축수를 모으는 것을 포함할 수 있다. 응축수는 저수조에 모일 수 있다. 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는, 소스 전극에 인가되는 전압을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는, 또한 습도 센서로 공기 스트림의 습도를 측정하고, PID(Proportional Integral-derivative) 제어기로 공기 스트림의 측정된 습도를 기반으로 제어 신호를 생성하고, 그리고 소스 전극에 인가되는 전압을 조정하기 위해 제어 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
[0013] 또 다른 양태에서, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서 또는 제어기에 의해 실행되는 프로그램 명령들을 포함할 수 있고, 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성된 메모리 및 프로그램 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 실행시 프로그램 명령들은 습도 센서로부터 공기 스트림의 습도 값을 수신하고, 수신된 공기 스트림의 습도 값을 기반으로 제어 신호를 생성하며, 그리고 제어 신호에 해당하는 전압을 습도 제어를 위한 시스템의 소스 전극으로 출력하도록 할 수 있다.
[0014] 또 다른 양태에서, 냉각탑을 모니터링 및 제어하는 방법은 냉각탑에서 배출되는 냉각된 흐름의 제1 온도를 측정하는 단계, 냉각탑에 유입되는 고온 흐름의 제2 온도를 측정하는 단계, 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이를 계산하는 단계 및 온도 차이가 제1 온도와 제2 온도 사이의 미리 결정된 목표 온도 차이에 대응할 수 있도록 냉각된 흐름의 제1 유량을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
[0015] 하기 특징들 중 하나 이상이 임의의 가능한 조합에 포함될 수 있다. 예를 들어, 방법은 보충 스트림(makeup stream)을 냉각된 스트림에 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 보충 스트림과 냉각된 스트림의 혼합 비율은 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 방법은 냉각 공기의 유량을 조정하기 위해 팬의 회전 속도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 냉각된 스트림의 산도를 측정하는 단계, 및 보충 스트림의 혼합 비율을 조정함으로써 산도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
[0016] 또 다른 양태에서, 냉각탑을 모니터링하고 제어하기 위한 시스템은, 냉각탑에서 배출되는 냉각된 스트림의 제1 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서, 냉각탑에 들어가는 고온의 스트림의 제2 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서, 냉각된 스트림의 제1 유량을 조정하는 제1 밸브, 고온 스트림의 제2 유량을 조정하는 제2 밸브, 프로그램 명령들을 저장하도록 구성된 메모리, 및 프로그램 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 실행시 프로그램 명령들은, 프로세서가 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서로부터 데이터를 모으도록 구성하고, 그리고 제1 밸브 또는 제2 밸브를 조정하여 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이가 미리 결정된 목표 온도 차이에 대응하도록할 수 있도록 제1 밸브 또는 제2 밸브를 조정할 수 있다.
[0017] 하기 특징들 중 하나 이상이 임의의 가능한 조합에 포함될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 팬 속도를 조정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이가 목표 온도 차이에 대응할 수 있도록 보충 스트림과 냉각된 스트림의 혼합 비율을 조정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는, 냉각된 스트림의 산도가 미리 결정된 목표 산도에 대응할 수 있도록 보충 스트림과 냉각된 스트림의 혼합 비율을 조정하도록 구성될 수 있다. 또한, 시스템은 냉각된 스트림의 산도를 측정하기 위해 산도 센서를 포함할 수 있다.
[0018] 본원에 설명된 청구대상의 하나 이상의 변형에 대한 세부사항들은 첨부된 도면들 및 하기 설명에서 제시된다. 본원에 설명된 청구대상의 다른 특징들 및 이점들은 설명 및 도면들, 그리고 청구 범위들로부터 명백해질 것이다.
[0019] 도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 증기 응축을 위한 시스템의 개략도이다.
[0020] 도 2는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 냉각탑에서 에어로졸을 응축하기 위한 시스템의 개략도이다.
[0021] 도 3은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 소스 메쉬 및 응축 메쉬를 예시한다.
[0022] 도 4는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 에어로졸을 응축하기 위한 시스템에서 사용되는 응축기의 개략도이다.
[0023] 도 5a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 에어로졸을 응축하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
[0024] 도 5b는 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른 에어로졸을 응축하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
[0025] 도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 습도 제어를 위한 시스템의 개략도이다.
[0026] 도 7은 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른 습도 제어를 위한 시스템의 개략도이다.
[0027] 도 8a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 소스 전극 및 싱크 전극의 배열을 예시한다.
[0028] 도 8b는 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른 소스 전극 및 싱크 전극의 배열을 예시한다.
[0029] 도 9a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 냉각탑에서 에어로졸을 응축하기 위한 시스템의 개략도이다.
[0030] 도 9b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 수렴-발산 부분 및 수렴-발산 부분 내에 배치된 풍력 터빈을 갖는 덕트의 개략도이다.
[0031] 도 9c는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 수렴 부분 및 수렴 부분 내에 배치된 풍력 터빈을 갖는 덕트의 개략도이다.
[0032] 도 9d는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 발산-수렴 부분 및 발산-수렴 부분 내에 배치된 풍력 터빈을 갖는 덕트의 개략도이다.
[0033] 도 10은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 냉각탑 모니터링 시스템(cooling tower monitoring system; CTMS)의 개략도이다.
[0034] 도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 CTMS의 요소들을 나열한다.
[0035] 도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 CTMS의 센서 및 제어 요소들을 예시한다.
[0036] 본원의 청구대상은 소스 전극과 싱크 전극 사이에 전기장을 인가하여 전기장을 따라 에어로졸을 구동함으로써 주변 에어로졸들, 예를 들어 물 액적들(water droplets)을 응축 및 모으는 안전하고 에너지 효율적인 기술을 제공할 수 있다. 고전압 전기 소스로 에어로졸들을 이온화하지 않고 전기장을 생성하고 에어로졸들을 구동함으로써, 시스템을 구현하여 기존의 일부 접근방식들에 비해 더 안전하고 효율이 높으며 불순물들이 적은 물을 생산할 수 있다. 예시적인 적용분야들은 터빈 냉각탑 및 연소 연기 스택을 포함한다. 기존 인프라들은 본원 청구대상을 사용하여 개조 및 통합될 수 있다.
[0037] 주변 공기로부터의 물 액적들 또는 증기에서 불순물을 제거하는 기술들은 와이어 메쉬들의 형태의 수집기들을 포함할 수 있으며, 응축은 액적 포획을 위해 수집기 메쉬들에 물 액적들 또는 증기의 관성 충돌에 의존하다. 이러한 기술들은, 액적들이 와이어 메쉬들과 충돌해야 할 수 있으므로 공기 역학적 항력들에 의해 제한될 수 있다.
[0038] 증기 응축 및 수집에 대한 이전 접근 방식들과 연관된 문제는 전기 힘들을 활용함으로써 해결될 수 있다. 주변 공기 내의 수증기는, 부과된 전기장에 의해 전기적으로 충전되고 수집기로 지향될 수 있다. 수증기가 전기적으로 충전되면, 이는 반대 전하로 충전된 수집기로 끌릴 수 있다. 따라서, 충전된 수증기는 증가된 확률로 수집기 메쉬들의 표면들과 충돌할 수 있다. 충격을 받으면, 액적들이 메쉬에 달라 붙어 다른 유입 액적들과 응고됨에 따라 성장할 수 있다. 액적들이 수집기 메쉬에서 충분히 크고 무거워짐에 따라, 액적들은 중력으로 인해 침전될 수 있으며 그리고 침전 액적들이 저장소에 모아질 수 있다.
[0039] 주로 물을 포함하는 주변 에어로졸들을 소기하기(scavenge) 위한 여러 가지 다른 수단이 있을 수 있다. 일부 종래의 접근법들에서, 코로나 방전(corona discharge)은 유입되는 액적들에 순 전하(net charge)를 부여하기 위해 수증기에 공간 전하를 도입하는 데 사용될 수 있다. 코로나 방전은 고전압 발생기에 연결된 날카로운 금속 바늘을 사용함으로써 발생될 수 있다. 전형적으로, 안정적인 코로나 방전을 발생시키는 전압들은 -10kV 내지 -24kV 범위이다.
[0040] 그러나, 주변 수증기에 전하들을 부여하기 위해 코로나 방전을 사용하는 것은 문제들을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 코로나 방전은 주변 공기를 이온화하고 그리고 오존(O3) 및 산화 질소(NO)와 같은 가스들을 발생시킬 수 있다. 산화 질소는 추가로 산화되어 이산화질소(NO2)를 형성하고 후속하여 광화학 반응을 통해 질산(HNO3)을 형성할 수 있다. 이러한 가스들과 액체들은 독성이 있고 부식성이 있으며 환경적으로 유해하다. 수증기 응축 시스템이 코로나 방전 시스템으로 만들어지면, 수집기에 모아지는 것은 부식성이며 독성이 있는 산이므로, 모아진 액체는 유용한 목적들을 위해 사용되기를 원할 경우 추가 처리를 필요로 한다. 게다가, 수증기 응축 시스템을 위해 구현될 때 코로나 방전 시스템은 그와 연관된 고전압으로 인해 위험할 수 있고, 많은 에너지를 낭비할 수 있으며, 그리고/또는 고전압 방전으로 인해 이웃하는 전자 기기들에 간섭을 일으킬 수 있다. 더욱이, 코로나 방전 시스템은 시스템이 표면적이 높은 파편(debris)(예를 들어, 먼지 입자들) 및/또는 느슨한 물품들로 둘러싸여있을 때 폭발의 우려가 있다.
[0041] 일부 구현들에서, 주변 에어로졸들을 유도하고 모으기 위해 사전 정의된 공간 내에 전기장이 적용될 수 있다. 전기장을 사용하여 주변 에어로졸들을 소기하는 시스템에서는, 시스템은 고전압 발생기를 필요로 하지 않을 수 있으므로 주변 공기가 이온화되지 않을 수 있다. 공기의 유전체 항복 전압(dielectric breakdown voltage)이 약 3kV/mm으로 상대적으로 높기 때문에, 에어로졸이 응고되고 모아질 수 있는 특정 위치(예를 들어, 싱크 전극)로 에어로졸들을 구동하기 위해 사전 규정된 공간 내에 상당한 전기장이 적용될 수 있다. 결과적으로, 독성 및 부식성 가스들 및 액체들이 발생되지 않는다. 이 시스템은 코로나 방전 시스템보다 더 안전하게 구현될 수 있고, 보다 양호한 에너지 활용 효율을 가지며, 그리고 더욱이, 불순물들이 적은 물을 발생시켜 모아진 물이 직접 (예를 들어, 추가 처리 또는 정제없이) 사용되는 것을 허용할 수 있다. 시스템이 물 분자들의 극의 특성(polar nature)에 의존하기 때문에, 시스템은 극성 에어로졸들(polar aerosols)(예를 들어, 물)과 비극성 에어로졸들(예를 들어, 먼지)을 구분하며 그리고 이에 의해 불순물들이 적은 응축수를 발생시킬 수 있다.
[0042] 도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 증기 응축을 위한 시스템(100)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 증기 응축을 위한 시스템(100)은 소스 전극(110), 응축기(120) 및 덕트(140)를 포함할 수 있다.
[0043] 소스 전극(110)은 소스 전극(110)에 전압을 인가할 수 있는 전기 소스(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(110)은 유입되는 공기 스트림에 포함된 주변 에어로졸들을 구동하기 위해 덕트(140) 내에 전기장을 인가할 수 있다. 소스 전극(110)은 소스 메쉬를 포함할 수 있다. 소스 메쉬의 예는 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 소스 메쉬는 복수의 층들(111, 112, 113)을 포함할 수 있다.
[0044] 복수의 층들(111, 112, 113) 각각은 복수의 개구들을 가질 수 있다. 복수의 층들(111, 112, 113) 각각에 형성된 각각의 개구(114)는, 적용분야들, 유량 요건들, 인가된 전압들 등에 따라 1mm 내지 15mm의 특성 치수를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 개구(114)의 특성 치수는 복수의 개구들 사이에서 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 더욱이, 복수의 층들(111, 112, 113)의 개구(114)는 서로 정렬될 수 있거나 엇갈리게될 수 있다. 소스 전극(110)의 소스 메쉬는 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 소스 메쉬에 사용될 수 있는 재료들의 예들은, 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머들 및 전도성 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 소스 메쉬는 수증기의 흡수를 방지하기 위해 소수성 재료로 제조 및/또는 코팅될 수 있다. 소스 전극(110)은 또한 적용분야 및 사용 환경에 따라 액체 또는 기체로 구현될 수 있다.
[0045] 소스 메쉬는 와이어 네트워크를 포함할 수 있다. 와이어 네트워크는 복수의 짜맞춤된(interlace) 또는 직조된(interwoven) 와이어들을 포함할 수 있다. 소스 메쉬의 각각의 층은 실질적으로 일정한 간격들로 미리 결정된 패턴으로 이어지는 복수의 짜맞춤된 또는 직조된 와이어들을 포함할 수 있다. 소스 메쉬의 이 예시적인 구현에서, 개구(114)의 특징적인 치수는 패턴의 규칙적인 간격들에 의해 규정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 소스 메쉬는 무작위로 짜여진(woven) 와이어들을 포함하도록 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 구현에서, 개구(114)의 특징적인 치수는 특정 임계 투과 효율을 초과하는 만큼 여과되지 않고 통과될 수 있는 입자들의 최대 직경에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어, 1mm 입자들의 소정 백분율을 초과하여 소스 메쉬를 통해 투과될 수 있다면 개구(114)의 특성 치수는 1mm라 할 수 있다. 임계 투과 효율은 90 %로 설정될 수 있으나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 소스 메쉬를 형성하는 와이어들은 적용 분야들, 유량 요구사항들, 인가 전압들 등에 따라 0.5mm 내지 5mm의 직경을 가질 수 있다. 수평 와이어들과 수직 와이어들을 포함하는 와이어 메쉬에 대해 일예가 설명되었지만, 본 개시내용은 이에 한정되는 것은 아니다. 소스 메쉬는 단순히 수평 와이어들 또는 수직 와이어들로 구성될 수 있다.
[0046] 수증기는 응축기(120)에 끌어당겨져 모아질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 응축기(120)는 유입구(121), 유출구(122) 및 저장소(123)를 포함할 수 있다. 작동시, 유입구(121)는 제1 상대 습도 값을 갖는 유입 공기 스트림을 수용할 수 있다. 유출구(122)는 제2 상대 습도 값을 갖는 유출 공기 스트림을 배출할 수 있다. 수증기의 순 응축(net condensing)을 달성하기 위해, 제2 상대 습도는 제1 상대 습도보다 낮을 수 있다. 응축기(120)에서 응축된 물은 저장소(123)에 모일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 상대 습도 값은 주어진 온도에서 수증기의 부분압 대 물의 포화 증기압의 비율을 지칭한다.
[0047] 응축기(120)는 싱크 전극(125)을 포함할 수 있다. 싱크 전극(125)은 전기적으로 접지될 수 있고 그리고/또는 소스 전극(110)에 부여된 전하와 반대인 전하를 부과하는 전기 소스(130)에 연결될 수 있다. 도 1은 공통 전기 소스(130)가 소스 전극(110)과 싱크 전극(125) 둘 모두에 전하들을 공급하는 예시적인 실시예를 도시하고 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 소스 전극(110)과 싱크 전극(125)은 별도의 전기 소스들에 연결될 수 있다.
[0048] 싱크 전극(125)은 응축 메쉬를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 응축 메쉬는, 수증기가 응축 메쉬의 표면에 달라 붙고 그리고 응축 메쉬의 표면에 응축되는 것을 허용하기에 충분한 표면적을 제공하기 위해 복수의 층들(126, 127 및 128)을 포함할 수 있다. 작동시, 응축된 수증기는 응축 메쉬의 표면에서 다른 응축된 수증기와 응고되어 물 액적들을 형성할 수 있으며, 물 액적들은 이들이 크고 무거워질 때까지 서로 더 응고될 수 있다. 물 액적들이 충분히 크고 무거워지면, 물 액적들이 중력을 통해 침전될 수 있다. 저장소(123)는 침전된 물 액적들을 모으기 위해 싱크 전극(125) 아래에 배치될 수 있다.
[0049] 응축 메쉬에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 층들(126, 127 및 128) 각각은 복수의 개구들을 가질 수 있다. 각각의 개구(129)는 적용분야들, 유량 요건들, 중화 효율 등에 따라 1mm 내지 15mm의 특성 치수를 가질 수 있다. 각각의 개구(129)의 특성 치수는 복수의 개구들 사이에서 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다. 복수의 층들(126, 127 및 128)의 개구(129)는 서로 정렬될 수 있거나, 에어로졸이 소스 메쉬의 표면과 충돌할 기회를 증가시키기 위해 엇갈리게 배치될 수 있다. 싱크 전극(125)의 응축 메쉬는 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 응축 메쉬에 사용되는 재료들의 예들은, 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머 및 전도성 실리콘이 포함될 수 있다. 또한, 응축 메쉬는 메쉬 표면 상의 수증기의 응축을 보다 쉽게 용이하게 하기 위해 친수성 재료로 제조 및/또는 코팅될 수 있다. 또한, 싱크 전극(125)은 적용분야 및 사용 환경에 따라 액체 또는 가스로 구현될 수 있다.
[0050] 소스 메쉬와 유사하게, 응축 메쉬는 와이어 네트워크를 포함할 수 있다. 와이어 네트워크는 복수의 짜맞춤된(interlace) 또는 직조된(interwoven) 와이어들을 포함할 수 있다. 응축 메쉬의 각각의 층은 실질적으로 일정한 간격들로 미리 결정된 패턴으로 이어지는 복수의 짜맞춤된 또는 직조된 와이어들을 포함할 수 있다. 응축 메쉬의 이 예시적인 구현에서, 개구(129)의 특징적인 치수는 패턴의 규칙적인 간격들에 의해 규정될 수 있다. 대안적으로, 응축 메쉬는 무작위로 짜여진 와이어들로 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 구현에서, 개구(129)의 특징적인 치수는 특정 임계 투과 효율을 초과하는 만큼 여과되지 않고 통과될 수 있는 입자들의 최대 직경에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어, 1mm 입자의 소정 백분율을 초과하여 응축 메쉬를 통해 투과될 수 있다면 개구(129)의 특성 치수는 1mm라 할 수 있다. 임계 투과 효율은 90 %일 수 있으나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 응축 메쉬를 형성하는 와이어들은 적용 분야들, 유량 요구사항들, 인가 전압들 등에 따라 0.5mm 내지 5mm의 직경을 가질 수 있다. 수평 와이어들과 수직 와이어들을 포함하는 와이어 메쉬에 대해 일예가 설명되었지만, 본 개시내용은 이에 한정되는 것은 아니다. 응축 메쉬는 단순히 수평 와이어들 또는 수직 와이어들로 구성될 수 있다.
[0051] 일반적으로, 소스 메쉬 및 응축 메쉬가 보다 미세하게 분포된 전기장을 제공하기 위해 최소 특성 치수들을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 메쉬들에 걸친 압력 강하는 시스템을 통한 충분한 기류(air flow)를 보장하기 위해 특정 값 내에 있는 것을 요구할 수 있다. 이에 따라, 압력 강하 요구사항은 메쉬들의 특성 치수들에 대한 하한을 지정할 수 있다.
[0052] 전술한 바와 같이, 전기 소스(130)는 소스 전극(110), 싱크 전극(125) 또는 둘 모두에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 소스(130)는 20V 내지 10kV의 정격 전압(voltage rating)을 갖는 직류(DC) 전원으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 인가된 전압은 7kV일 수 있다. 전력 또는 전압은 시스템의 크기, 시스템의 프로세스 용량 등에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 소스(130)는 20V 내지 9kV; 20V 내지 8kV; 20V 내지 7kV; 20V 내지 6kV; 20V 내지 5kV; 20V 내지 4kV; 20V 내지 3kV; 20V 내지 2kV; 20V 내지 1kV; 1kV 내지 9kV; 2kV 내지 8kV; 3kV 내지 7kV; 또는 4kV 내지 6kV의 정격 전압을 갖는 직류(DC) 전원으로서 구현될 수 있다.
[0053] 도 1에 도시된 바와 같이, 덕트(140)는 소스 전극(110) 측으로부터 싱크 전극(125) 측을 향해 수증기를 안내하고 지향시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 충전된 증기가 덕트(140)의 표면들로 끌리는 경우 바람직하지 않을 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 덕트(140)의 표면은 전기적으로 전도되도록 만들어질 수 있다. 덕트(140)의 표면이 전기적으로 전도되는 경우, 충전된 수개의 입자들이 초기에 덕트(140)의 표면에 의해 흡수될(taken up) 수 있으며, 수증기와 동일한 전하로 덕트(140)의 전체 표면을 충전할 수 있다. 일단 덕트(140)의 표면이 수증기와 동일한 전하로 충전되면, 후속하여 도착한 다른 하전된 증기는 덕트(140)의 표면에서 반발될 수 있으며, 이에 의해 하전된 증기가 높은 전달 효율로 그리고 덕트(140)의 표면으로 손실되지 않고 덕트(140)를 통해 전달될 수 있다.
[0054] 따라서, 덕트(140)는 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 덕트(140)는 플라스틱과 같은 전기 절연 재료를 포함(예를 들어, 제조될)할 수 있고, 그 내부측 표면은 전기 전도성 재료로 코팅되거나 페인팅될 수 있다. 적용분야들에 따라, 덕트(140)는 소스 전극(110)과 응축기(120)를 별도의 위치들에 배치하기 위한 긴 유로(flow path)를 포함할 수 있다. 이러한 경우들에, 덕트(140)는 가요성 플라스틱 또는 폴리머 재료들을 포함할 수 있으며, 그 내부측 표면은 전기 전도성 재료로 코팅될 수 있다.
[0055] 다른 한편으로, 일부 적용분야들에서, 충전된 수증기가 덕트(140)의 표면에 달라 붙어 전체 증기 제거 효율을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우들에서, 덕트(140)는 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 덕트(140)는 전기 전도성 재료를 포함(예를 들어, 제조될)할 수 있고, 그 내부측 표면은 플라스틱 또는 세라믹 재료와 같은 전기 절연 재료로 코팅되거나 페인팅될 수 있다. 일부 구현에서, 덕트(140)는 근위 단부 또는 원위 단부에서 덕트(140)의 표면에 응축된 물 액적들이 흐르고 어느 곳에서나 모아질 수 있도록 근위 단부로부터 원위 단부를 향하는 미리 정해진 각도로 경사지게 설치될 수 있다.
[0056] 덕트(140)가 전기 전도성 재료를 포함할 때, 소스 전극(110) 및 싱크 전극(125) 근처의 특정 부분이 전극들과 덕트(140) 사이의 방전을 방지하기 위해 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 덕트(140)는 또한 하나 이상의 유동 교정기들(flow straighteners)을 포함할 수 있다.
[0057] 공기 스트림은 소스 전극(110) 측으로부터 싱크 전극(125) 측을 향해 덕트(140)를 통해 강제(예를 들어, 구동)될 수 있다. 덕트(140)를 통해 공기 스트림을 송풍 및 안내하기 위해, 시스템(100)은 송풍기(150)를 포함할 수 있다. 송풍기(150)는 선풍기(electric fan), 이덕터 펌프(eductor pump) 등으로 구현될 수 있다. 시스템(100)은 에어로졸 모니터링 장비(도시 생략), 예를 들어 전위계 기반 입자 계수기(lectrometer-based particle counter), 응축 입자 계수기(condensation particle counter; CPC), 스캐닝 이동성 입자 크기 측정기(scanning mobility particle sizer; SMPS) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 시스템(100)은 소스 전극(110)과 싱크 전극(125) 사이에 흐르는 전류를 모니터링할 수 있다.
[0058] 도 5a 및 도 5b는 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 에어로졸들을 응축하기 위한 방법에 대한 프로세스 흐름도들을 도시한다. 도 5a를 참조하면, 방법은 전기장을 인가하는 단계(S110), 에어로졸을 응축하는 단계(S120), 및 응축된 액적들을 모으는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 전기장을 인가하는 단계(S110)는 소스 전극(110)에 의해 수행될 수 있으며, 소스 전극(110)은 소스 전극(110)에 전압을 공급할 수 있는 전기 소스(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 에어로졸을 응축하는 단계(S120)는 싱크 전극(125)에 의해 수행될 수 있으며, 싱크 전극(125)은 전기적으로 접지되거나 소스 전극에 부과된 전하와 반대되는 전하를 부과하는 전기 소스(130)에 연결될 수 있다. 소스 전극(110) 및 싱크 전극(125)은 공통 전기 소스(130)에 연결되거나 별도의 전기 소스들에 연결될 수 있다. 응축된 액적들을 모으는 단계(S130)는 응축기(120) 및 저장소(123)에 의해 수행될 수 있다.
[0059] 도 5b를 참조하면, 이 방법은 전기장을 인가하는 단계(S210), 에어로졸을 응축하는 단계(S220), 및 응축된 액적들을 모으는 단계(S230)에 더하여 송풍기(150)에 의해 송풍하는 단계(S205)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기장을 인가하는 단계들(S110 및 S210)은 20V 내지 10kV의 정격 전압을 생성하는 직류(DC) 전원으로 수행될 수 있다.
[0060] 도 2는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 냉각탑에서 물을 응축하기 위한 시스템의 개략도이다. 시스템(300)이 적용될 수 있는 냉각탑은 증기 터빈 배기 가스의 냉각탑을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 시스템(300)은 덕트(340) 내에 배치된 소스 전극(310) 및 응축기(320)를 포함할 수 있다.
[0061] 소스 전극(310)은 소스 전극(310)에 전압을 공급할 수 있는 전원(330)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 소스 전극(310)은 덕트(340) 내에 전기장을 생성할 수 있다. 소스 전극(310)은 소스 메쉬를 포함할 수 있다.
[0062] 수증기는 응축기(320)에 끌어당겨져 모아질 수 있다. 응축기(320)는 도 4에 도시된 예시적인 구현과 실질적으로 유사하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 응축기(320)는 싱크 전극(325)을 포함할 수 있다. 싱크 전극(325)은 전기적으로 접지될 수 있고 그리고/또는 소스 전극(310)에 부여된 전하와 반대인 전하를 부과하는 전기 소스(330)에 연결될 수 있다. 소스 전극(310) 및 싱크 전극(325)은 공통 전기 소스(330)에 연결되거나 별도의 전기 소스들에 연결될 수 있다. 싱크 전극(325)은 응축 메쉬를 더 포함할 수 있다.
[0063] 응축 메쉬는 수증기가 표면에 달라 붙어 응축 메쉬의 표면에 응축되는 것을 허용할 수 있다. 작동시, 응축된 수증기는 응축 메쉬의 표면에서 다른 응축된 수증기와 응고되어 물 액적들을 형성할 수 있다. 물 액적들은 크고 무거워 질 때까지 서로 더 응고될 수 있다. 물 액적들이 충분히 크고 무거워지면, 물 액적들이 중력으로 인해 침전될 수 있다. 침전된 물 액적들을 모으기 위해 싱크 전극(325) 아래에 저장소가 배치될 수 있다.
[0064] 도 2에 도시된 바와 같이, 덕트(340)는 소스 전극(310) 측으로부터 싱크 전극(325) 측을 향해 수증기를 안내하고 지향시킬 수 있다. 일반적으로, 증기 터빈 냉각탑들에는 강제 또는 자연 통풍이 되는 배기 흐름(exhaust stream)이 이미 포함되어 있다. 이에 따라, 시스템(300)은 예를 들어 전력을 생성하기 위해 배기 스트림의 나머지 엔탈피를 소기하고 활용할 수 있다. 증기 터빈 배기로부터 전력을 추출하는 예는 응축기(320)의 하류에 풍력 터빈(350)을 포함하는 것이다. 배기 스트림에서 소기된 전력은 시스템(300)의 작동을 위해 직접 전기 소스(330)에 공급될 수 있거나, 대안적으로 나중에 사용될 배터리(도시되지 않음)에 저장될 수 있다. 냉각탑 배기의 폐기물 엔탈피를 소기함으로써 현장에서(in situ) 전기를 생성하고 그리고 제위치에서(on-site) 전기를 사용하여 시스템(300)의 전반적인 효율을 높일 수 있다. 본 개시내용의 예시적인 실시예에서, 풍력 터빈(350)은 응축기(320)의 하류에 배치될 수 있으나, 본 개시내용은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 또한, 풍력 터빈(350)은 응축기(320)의 상류에 배치될 수 있다.
[0065] 도 9a는 풍력 터빈이 응축기의 상류에 배치되는 예시적인 구현을 예시한다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 냉각탑(910)으로부터의 배기 흐름은 덕트(920)에 의해 응축기(930)를 향해 안내될 수 있다. 덕트(920)는 수렴-발산 부분(925)을 포함할 수 있다. 수렴-발산 부분(925)에서 덕트(920) 내에 풍력 터빈(940)이 배치될 수 있다. 배기 스트림의 나머지 엔탈피는 풍력 터빈(940)을 작동시켜 전력을 생성할 수 있으며, 생성된 전력은 응축기(930)를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 수렴-발산 부분은 풍력 터빈(940)에 의한 배기 흐름에서 운동 에너지의 보다 효과적인 소기를 촉진하기 위해 배기 유동을 가속화할 수 있다. 더욱이, 배기 흐름에서 에너지를 추출하는 것은, 배기 흐름의 온도를 낮출 수 있으며, 이에 의해 배기 흐름의 수증기가 응축기(930)에서 보다 쉽게 응축되는 것을 허용한다.
[0066] 일부 구현들에서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 덕트(920)는 발산 부분없이 수렴 부분(925')을 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각탑의 직경은 약 30 피트일 수 있으며, 덕트는 풍력 터빈과 응축기보다 먼저 직경을 약 5 피트까지 점차적으로 감소시킬 수 있다. 이러한 구성은 배기 유동을 가속화하여 풍력 터빈(940)이 더 큰 전력 출력을 생성할 수 있게 하고 그리고/또는 응축기 시스템이 전체 크기가 더 작아지도록 할 수 있다. 풍력 터빈으로부터 출력되는 최대 이론적 전력이 일반적으로 블레이드 디스크의 면적과 풍속의 세제곱(cube)에 비례하기 때문에, 수렴 부분(925') 또는 수렴-발산 부분(925)은 풍속을 증가시킴으로써 풍력 터빈(940)의 전력 출력을 증가시킬 수 있다.
[0067] 일부 구현들에서, 덕트(920)는 도 9d에 도시된 바와 같이 발산-수렴 부분(925'')을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 배기 유동은 발산-수렴 부분(925'')에서 감속될 수 있고, 그리고 더 큰 직경을 갖는 풍력 터빈(940)이 덕트 내에 설치될 수 있다. 더 큰 직경을 갖는 풍력 터빈(940)은 더 느린 속도로 회전될 수 있으며, 이는 소음, 마찰 손실들, 시스템 마모 등을 감소시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 복수의 풍력 터빈들이 덕트 내에 배치될 수 있다.
[0068] 시스템은 또한 연소 배기에 적용될 수 있다. 연소 배기는 예를 들어 석탄 화력 발전소 및 천연 가스 발전소와 같은 연소 기반 발전소들(combustion-based power stations) 및 예를 들어 디젤 엔진 및 가솔린 엔진과 같은 내연 기관들을 포함할 수 있다. 전형적인 연소 배기에서, 비 휘발성 입자들(예를 들어, 고체 상태 그을음 입자들) 및 응축 가능한 가스들(예를 들어, 수증기)이 연소 생성물들로 존재한다. 비 휘발성 및 휘발성 에어로졸들 둘 모두를 고효율로 제거하기 위해, 시스템은 배기 흐름이 전기 집진기(ESP)로 들어가기 전에 물에서 불순물을 제거(scavenge)하기 위해 ESP의 상류에 배치될 수 있다. ESP 이전에 연소 배기로부터 물 및 다른 응축 가능한 물질을 제거하는 것은, 물 또는 다른 산성 액체들로 인한 부식으로부터 ESP를 보호할 수 있다. 연소 배기 구현에서, 시스템은 또한 예를 들어 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터 또는 사이클론형 입자 제거기와 같은 필터의 상류에 배치될 수 있다. 더욱이, 시스템은 연소 배기로부터 폐열을 재활용하기 위해 시스템의 상류에 배치된 열교환기로 구현될 수 있다.
[0069] 본 발명의 다른 양태는 습도 제어를 위한 시스템을 제공한다. 도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 습도 제어를 위한 시스템을 예시한다. 도 6을 참조하면, 시스템(500)은 덕트(540) 내에 배치된 소스 전극(510) 및 습도 제어기(520)를 포함할 수 있다. 소스 전극(510)은 소스 전극(510)에 전압을 인가할 수 있는 전기 소스(530)에 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(510)은 덕트(540) 내에 전기장을 생성할 수 있다. 소스 전극(510)은 소스 메쉬를 더 포함할 수 있다.
[0070] 수증기는 전기장으로 인해 습도 제어기(520)로 끌릴 수 있다. 습도 제어기(520)는 싱크 전극(525)을 포함할 수 있고, 싱크 전극(525)은 전기적으로 접지될 수 있고 그리고/또는 소스 전극(510)에 부여된 전하와 반대인 전하를 부과하는 전기 소스(530)에 연결될 수 있다. 소스 전극(510) 및 싱크 전극(525)은 공통 전기 소스(530)에 연결되거나 별도의 전기 소스들에 연결될 수 있다. 싱크 전극(525)은 가습 메쉬를 포함할 수 있다.
[0071] 가습 메쉬는 물로 적실 수 있다. 작동시, 수증기는 싱크 전극(525)의 가습 메쉬로 끌릴 수 있다. 가습 메쉬의 표면들에서는, 가습 메쉬에 공급된 액체 물이 끌어당겨진 증기로 전달되어 가습 메쉬의 표면들을 떠날 수 있다. 이러한 프로세스를 통해, 시스템(500)을 통과하는 공기 스트림의 상대 습도가 증가될 수 있다. 시스템(500)은 습도 제어기(520)에 액체 물을 공급하기 위한 저수조(550)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 액체 물은 중력을 통해 저수조(550)로부터 습도 제어기(520)로 공급될 수 있다. 중력에 의해 액체 물을 공급하기 위해, 저수조(550)는 습도 제어기(520)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 액체 물은 펌프(560)에 의해 저수조(550)로부터 습도 제어기(520)로 공급될 수 있다.
[0072] 도 7은 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른 습도 제어 시스템을 예시한다. 도 7을 참조하면, 시스템(700)은 덕트(740) 내에 배치된 소스 전극(710) 및 습도 제어기(720)를 포함할 수 있다. 습도 제어를 위한 시스템(700)은 일정한 습도가 요구되는 다양한 환경들에서 구현될 수 있다. 소스 전극(710)은 소스 전극(710)에 전압을 인가할 수 있는 전기 소스(730)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 소스 전극(710)은 덕트(740) 내에 전기장을 생성할 수 있다. 소스 전극(710)은 소스 메쉬를 더 포함할 수 있다.
[0073] 수증기는 전기장으로 인해 습도 제어기(720)로 끌릴 수 있다. 습도 제어기(720)는 싱크 전극(725)을 더 포함할 수 있다. 싱크 전극(725)은 전기적으로 접지될 수 있고 그리고/또는 소스 전극(710)에 부여된 전하와 반대인 전하를 부과하는 전기 소스(730)에 연결될 수 있다. 소스 전극(710) 및 싱크 전극(725)은 공통 전기 소스(730)에 연결되거나 별도의 전기 소스들에 연결될 수 있다. 싱크 전극(725)은 습도 제어 메쉬를 더 포함할 수 있다.
[0074] 작동시, 수증기는 싱크 전극(725)의 습도 제어 메쉬로 끌릴 수 있다. 습도 제어 메쉬의 표면들에서, 습도 제어 메쉬에 존재하는 액체 물은 끌어당겨진 증기로 전달되어 습도 제어 메쉬의 표면들을 떠날 수 있다. 대안으로, 끌어당겨진 수증기가 습도 제어 메쉬의 표면들에 달라 붙을 수 있다. 습도 제어 메쉬의 표면들에 달라 붙는 것보다 습도 제어 메쉬의 표면들을 떠나는 물이 더 많은 경우, 시스템(700)을 통과한 후 공기 스트림의 상대 습도가 증가될 수 있다. 반대로, 습도 제어 메쉬의 표면들을 떠나는 것보다 습도 제어 메쉬의 표면들에 달라 붙는 물이 더 많은 경우, 공기 스트림의 상대 습도가 감소될 수 있다. 이 프로세스를 통해, 공기 스트림의 상대 습도가 특정 수준으로 제어될 수 있다.
[0075] 시스템(700)은 미리 설정된 목표 습도에서 시스템(700)을 통과하는 공기 스트림의 상대 습도를 유지하도록 작동될 수 있다. 미리 설정된 목표 습도는 인가되는 전압을 조절함으로써 조절될 수 있다. 시스템(700)은 습도 제어 메쉬로부터 응축된 물을 저장하고 그리고/또는 습도 제어기(720)에 액체 물을 공급하기 위한 저수조(750)를 포함할 수 있다. 액체 물은 펌프(760)에 의해 저수조(750)로부터 습도 제어기(720)로 공급될 수 있다. 습도를 보다 정확하게 제어하기 위해, 시스템(700)은 제어 신호를 생성하여 전기 소스(730)의 전압으로 출력하기 위한 습도 센서, 온도 센서, 비례 적분 미분(proportional-integral-derivative; PID) 제어기를 포함하는 피드백 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
[0076] 도 8a 및 도 8b는 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따라 전기장을 생성하기 위해 소스 전극 및 싱크 전극의 배열을 비교한다. 도 8a 및 도 8b에서, 덕트는 기류를 방해(예를 들어, 느리게)하기 위한 발산 덕트일 수 있다. 발산 덕트는 압력을 증가시키고 물의 응축을 촉진하게 할 수 있다. 도 8a는 공기 유동의 하류 방향을 향해볼록하도록 구성된 싱크 전극의 일 예이고, 그리고 도 8b는 공기 유동의 하류 방향을 향해오목하도록 구성된 싱크 전극의 일 예이다. 싱크 전극이 공기 유동의 하류 방향을 향해볼록하게 구성될 때 보다 매끄럽게 변화하는 전기장이 생성될 수 있음을 알 수 있다. 더욱이, 인가된 전압은 도 8b(오목한 구성)에서보다 도 8a(볼록한 구성)에서 10 배(an order of magnitude) 더 높다. 이에 따라, 싱크 전극이 공기 유동의 하류 방향을 향해볼록하게 구성될 때, 수증기는 보다 효과적으로 싱크 전극을 향해 지향될 수 있다. 그러나, 전술한 구성은 단지 예일 뿐이며, 전극들은 작동 요건들에 기초하여 특정 구성을 갖는 전기장이 형성될 수 있도록 구성될 수 있다.
[0077] 본원에 설명된 청구대상은 많은 기술적 이점들을 제공하다. 예를 들어, 본원의 청구대상을 사용하면, 주변 공기가 이온화되지 않을 수 있으며, 이에 의해 오존(O3), 산화 질소(NO), 이산화질소(NO2), 및 질산(HNO3)과 같은 가스들의 발생을 제한하거나 방지할 수 있다. 이러한 독성, 부식성 및 환경적으로 위험한 화합물들을 해결하기 위해 모아진 액체의 추가 처리 또는 처리가 최소화되거나 생략될 수 있다. 게다가, 본원 청구대상은 일부 기존 시스템들에 비해 낮은 전압들을 활용할 수 있기 때문에, 본원 청구대상은 보다 안전할 수 있고 많은 양의 에너지를 낭비하지 않을 수 있으며 그리고 이웃한 전자 기기들을 방해하지 않을 수 있다. 더욱이, 일부 기존의 접근방식들과 달리, 본원 청구대상은 시스템이 표면적이 높은 파편(debris)(예를 들어, 먼지 입자들) 및/또는 느슨한 물품들로 둘러싸여 있을 때 폭발에 대한 우려를 제기하지 않는다.
[0078] 본 개시내용의 다른 양태는, 냉각탑 시스템을 모니터링하고 제어하는 시스템 및 방법을 제공한다. 냉각탑은 물 흐름(뜨거운 흐름)을 더 낮은 온도 흐름(냉각 흐름)으로의 냉각을 통해 열을 발산하는 열교환 시스템이다. 산업용 냉각탑들은 전형적으로, 발전소들, 석유 정제소들, 석유 화학 플랜트들, 천연 가스 처리 플랜트들, 식품 가공 플랜트들, 반도체 플랜트들 및 시멘트 제조 플랜트들에서 사용된다. 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 냉각탑 모니터링 시스템(CTMS)은 냉각탑의 다양한 파라미터들을 측정 및 분석할 수 있으며, 냉각탑의 사양 파라미터들과 측정된 파라미터들의 비교에 기초하여 냉각탑의 성능에 대한 상세한 모니터링을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 CTMS는 전체적인 냉각 효율을 향상시키고, 냉각된 물의 산성도를 제어함으로써 시스템의 수명을 증가시키며, 냉각탑에서 배출되는 오염 물질을 줄이기 위해 냉각탑 작동을 모니터링 및 제어하는 단일 패키지 해법을 제공할 수 있다. 본 발명의 CTMS는 신규 냉각탑을 건설할 때 설치될 수 있으며 또는 기존 냉각탑들을 최소한의 수정으로 기존 냉각탑들에서 개조될 수 있다.
[0079] 습식 냉각탑(또는 개방 회로 냉각탑)에서, 공기가 비교적 건조하다면, 온수는 주변 공기 건구 온도(ambient air dry-bulb temperature)보다 낮은 온도로 냉각될 수 있다. 주변 공기가 물의 유동을 통과함에 따라, 물의 작은 부분이 증발하고 그리고 물의 일부를 증발시키는 데 필요한 에너지는 남은 물의 질량으로부터 취해지며, 이에 따라 그의 온도가 낮아진다. 증발은, 포화된 공기 상태들을 초래하여 냉각탑에 의해 처리된 물의 온도를 주변 건구 온도보다 낮은 습구 온도에 가까운 값으로 낮추며 그리고 차이는 주변 공기의 초기 습도에 의해 결정된다.
[0080] 도 10은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 CTMS의 개략도를 도시한다. 도 10을 참조하면, 온수 스트림(1020)이 냉각탑(1010)에 공급될 수 있다. 온수는 스프레이 헤드(1021)에 의해 아래로 분무될 수 있다. 팬(1011)은 물을 냉각시키기 위해 신선한 공기의 상승 기류를 제공하다. 냉각탑(1010) 내에서 냉각된 물은 냉각된 물 흐름(1030)을 통해 반환될 수 있다. 도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 CTMS의 다양한 요소들을 나열한다. 하드웨어 요소들 및 소프트웨어 요소들이 있을 수 있으며 그리고 하드웨어 요소들은 센서들, 프로세싱 유닛 및 통신 구성요소들을 포함할 수 있다.
[0081] 이하에서는, CTMS의 센서 및 제어기 요소들이 설명될 것이다. 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 CTMS는, 냉각탑의 상태를 모니터링하기 위한 센서 제품군(a suite of sensors)을 포함할 수 있다. 센서 제품군은 온도 센서, 습도 센서, 수위 센서, 회전 속도계, 전압 센서, 전류 센서, 압력 센서, 풍속계, 유량계 등을 포함할 수 있다. CTMS는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 유선 및/또는 무선 통신 시스템이 또한 CTMS에 포함될 수 있다.
[0082] 온도 센서는, 저항 온도 검출기(resistance temperature detector; RTD), 예를 들어 Pt-100 또는 열전대를 포함할 수 있다. 온도 센서들로부터 온도 데이터를 판독하기 위해, 냉 접점 보상 열전대 판독기(cold-junction compensated thermocouple reader)가 사용될 수 있다. 예를 들어, K-MAX 6675는 K 형 열전대들의 신호로부터 온도 데이터를 제공할 수 있다. 온도 센서는 SHT-20과 같은 습도 센서와 결합되거나 포장될 수 있다. 수위 센서로는 HC-SR04와 같은 초음파형 센서를 사용할 수 있다. 냉각탑 시스템 팬의 회전 속도(rpm)를 측정하기 위해, 회전 속도계가 사용될 수 있다. 접촉형과 비접촉형을 포함하는 다양한 유형들의 회전 속도계들이 사용될 수 있다. CTMS가 기존 냉각탑에 개조될 때, 비접촉형 회전 속도계들이 접촉형 회전 속도계들에 비해 편의성을 제공할 수 있다. 이와 같이, 적외선 기반 회전 속도계들이 사용될 수 있다. 냉각탑 시스템의 전력 소비를 측정하기 위해, 전압 측정기 및/또는 전류 측정기가 CTMS의 센서 제품군에 포함될 수 있다. BMP-180과 같은 기압 센서가 압력 센서로 사용되어 냉각탑 시스템 내의 압력을 측정할 수 있다.
[0083] 센서들로부터 데이터를 수집하고, 센서 데이터를 처리하며, CTMS를 동작시키기 위한 제어 신호들을 생성하기 위해, 프로세서 또는 마이크로컨트롤러가 CTMS에 포함될 수 있다. CTMS는 센서 데이터 및/또는 제어 파라미터들을 디스플레이하고 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 디스플레이 디바이스들을 포함할 수 있다. 더욱이, CTMS는 사물 인터넷(Internet-of-Thing; IoT) 플랫폼을 통해 일부 또는 모든 센서와 무선으로 통신할 수 있다. 센서 데이터 및/또는 제어 파라미터들은 소프트웨어 인터페이스를 통해 디스플레이되고, 계산 및 입력될 수 있다. 소프트웨어 인터페이스는 네이티브 소프트웨어 패키지로 구현되거나 Matlab 또는 Labview와 같은 상용 제어 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어 인터페이스는 냉각탑의 성능을 최적화하기 위한 알고리즘을 기반으로 제어 파라미터들을 결정할 수 있다. 센서 측정 데이터로부터 제어 파라미터들을 결정할 때, 파라미터 불확실성 분석이 사용될 수 있다.
[0084] 작동시, 도 12에 도시된 바와 같이, CTMS는 냉각된 스트림(1110)의 제1 온도 및 고온 스트림(1120)의 제2 온도를 측정할 수 있고, 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이를 계산할 수 있다. 제1 온도 센서(1111)는 제1 온도를 측정하고, 제2 온도 센서(1121)는 제2 온도를 측정할 수 있다. 후속하여, CTMS는 냉각된 스트림(1110)의 제1 유량 및/또는 고온 스트림(1120)의 제2 유량을 조정하여 냉각된 스트림(1110)과 고온 스트림(1120) 사이의 온도 차이가 제1 온도와 제2 온도 사이의 목표 온도 차이에 대응하도록 할 수 있다. 냉각 스트림(1110) 및 고온 스트림(1120)의 유량을 조절하기 위해, 각각 제1 밸브(1112) 및 제2 밸브(1122)가 사용될 수 있다. 제1 밸브(1112) 및 제2 밸브(1122)는 글로브 밸브로 구성될 수 있다. 자동화된 작동 및 컴퓨터화된 제어를 위해, 글로브 밸브에는 솔레노이드 액추에이터가 끼워맞춤되고 제어기에 의해 작동될 수 있다.
[0085] 냉각된 스트림의 제1 온도를 조정하기 위해, CTMS는 보충 스트림(1130)을 냉각된 스트림(1110)에 추가할 수 있다. 보충 스트림(1130)과 냉각된 스트림(1110)의 혼합 비율은 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 보충 스트림(1130)은 증발하여 냉각탑을 빠져 나가는 물을 보충하기 위한 물의 공급을 지칭하며, 보충 스트림(1130)은 임의의 담수 공급원으로부터 공급될 수 있다. 제3 온도 센서(1131)는 보충 스트림(1130)의 온도 데이터를 제공할 수 있고, 제3 밸브(1132)는 보충 스트림(1130)의 유량을 조정할 수 있다. CTMS를 보다 정확하게 제어하기 위해, 열교환기(1140)의 하류에 제4 온도 센서(1136)가 포함될 수 있다. 도 12에서, 제2 온도 센서(1121) 및 제4 온도 센서(1136) 둘 모두는 열교환기(1140)의 하류에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 온도 센서들의 위치는 이에 한정되지 않고, 제2 온도 센서(1121) 및 제4 온도 센서(1136) 중 하나 또는 둘 모두가 열교환기(1140)의 상류에 배치될 수 있다. 유사하게, 제2 밸브(1122)는 열교환기(1140)의 상류에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 열교환기(1140)는 생략될 수 있다.
[0086] 더욱이, 냉각된 스트림 온도를 조절하기 위해, 냉각탑의 팬(1150)의 회전 속도가 모니터링되고 조절될 수 있다. 팬(1150)의 회전 속도를 측정하기 위해, 회전 속도계(1190), 예를 들어, 적외선 기반 회전 속도계가 사용될 수 있다. 팬 속도의 변화는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있으며 이에 의해 냉각된 스트림(1110)의 제1 온도를 조절할 수 있다. 추가적으로, 유입되는 공기의 상대 습도는 습도 센서(1180)로 측정될 수 있다.
[0087] 탄산 칼슘과 같은 미네랄 축적으로 인해, 냉각탑의 냉각수 스트림은 알칼리성이 될 수 있다. 일부 구현들에서, 냉각수의 산도/알칼리도(pH)는 pH 측정기(1160)를 사용하여 모니터링 및 제어될 수 있다. 냉각된 물의 산도(또는 알칼리도)는 냉각탑 시스템의 전반적인 성능, 수명 및/또는 환경 영향에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이에 따라, CTMS는 냉각된 스트림(1110)의 산도를 측정하고 보충 스트림(1130)과 냉각된 스트림(1110)의 혼합 비율을 제어함으로써 산도를 조절할 수 있다. pH 측정 외에도, 물의 경도가 또한 CTMS에 의해 측정 및 제어될 수 있다. 일부 구현들에서, CTMS는 또한 수위 센서(1170)를 포함할 수 있다.
[0088] 일부 실시예들에서, 위에서 설명된 바와 같은 풍력 터빈이 팬(1150)의 하류에 추가될 수 있다. 풍력 터빈은 냉각탑을 떠나는 배기 스트림의 일부 엔탈피를 추출하여 이를 전력으로 변환할 수 있다. 소기된 전력은, CTMS 시스템으로 회복될 수 있고, 이에 의해 시스템의 전체 전력 효율을 높일 수 있다.
[0089] 상기 설명 및 청구 범위에서, "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"와 같은 문구들이 나타날 수 있고 그 뒤에 요소들 또는 특징들의 결합 목록이 올 수 있다. 용어 "및/또는"은 또한 둘 이상의 요소들 또는 특징들의 목록에서 나타날 수 있다. 사용되는 문맥과 달리 암시적으로 또는 명시 적으로 모순되지 않는 한, 그러한 문구는 나열된 요소들 또는 특징들 중 임의의 요소 또는 특징과 개별적으로 또는 인용된 요소들 또는 특징들과 인용된 요소들 또는 특징들 중 임의의 다른 요소 또는 특징과 조합한 것을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 문구들 "A 및 B 중 적어도 하나", "A 및 B 중 하나 이상" 및 "A 및/또는 B" 각각은 "A 단독, B 단독 또는 A와 B를 함께"를 의미하도록 의도된다. 3 개 이상의 항목들을 포함하는 목록들에도 유사한 해석이 의도된다. 예를 들어, 문구들 "A, B 및 C 중 적어도 하나", "A, B 및 C 중 하나 이상" 및 "A, B 및/또는 C" 각각은 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 또는 A와 B와 C를 함께"를 의미하도록 의도된다. 게다가, 상기 및 청구 범위들에서 "기반"이라는 용어의 사용은 인용되지 않은 특징 또는 요소도 허용되도록 "적어도 부분적으로 기초"를 의미하는 것으로 의도된다.
[0090] 본원에 설명된 청구대상은 원하는 구성에 따라 시스템들, 장치, 방법들 및/또는 물품들로 구체화될 수 있다. 전술한 설명에서 제시된 구현들은 본원에서 설명된 청구대상과 일치하는 모든 구현들을 나타내는 것은 아니다. 그 대신에, 이들은 설명된 청구대상과 연관된 양태들과 일치하는 일부 예들일뿐이다. 상기에서 수개의 변형들이 상세히 설명되었지만, 다른 수정들 또는 추가들이 가능하다. 특히, 본원에서 설명된 것들에 추가하여 추가 특징들 및/또는 변형들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전술한 구현들은 개시된 특징들의 다양한 조합들 및 하위 조합들 그리고/또는 상기 개시된 여러 추가 특징들의 조합들 및 하위 조합들에 관한 것일 수 있다. 게다가, 첨부된 도면들에 묘사되고 그리고/또는 본원에 설명된 논리 흐름들은 바람직한 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 다른 구현들은 다음의 청구 범위의 범위 내에 있을 수 있다.

Claims (52)

  1. 소스 전극 ― 상기 소스 전극은 상기 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―;
    공기 스트림(air stream)에 포함된 에어로졸을 모으기 위한 싱크 전극(sink electrode)을 포함하는 응축기; 및
    상기 에어로졸을 상기 응축기로 지향시키도록 구성된 덕트를 포함하고,
    상기 소스 전극 및 싱크 전극은 상기 덕트 내에 전기장을 생성하도록 구성되는,
    시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 소스 메쉬를 포함하고, 상기 소스 메쉬는 제1 와이어 네트워크를 포함하는,
    시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 소스 메쉬는 0.5mm 내지 5mm의 와이어 직경을 포함하는,
    시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 소스 메쉬의 개구의 특징적인 치수는 1mm 내지 15mm인,
    시스템.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 소스 메쉬는 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머 또는 전도성 실리콘을 포함하는,
    시스템.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 소스 메쉬는 각각 와이어 네트워크를 포함하는 복수의 층들을 포함하는,
    시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 응축 메쉬를 포함하고, 상기 응축 메쉬는 제2 와이어 네트워크를 포함하는,
    시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 적어도 중력에 의해 침전되는 액적들을 형성하기 위해 상기 응축 메쉬에 상기 에어로졸을 응축하도록 구성되는,
    시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 응축기는,
    제1 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 수용하도록 구성된 유입구;
    상기 제1 상대 습도보다 낮은 제2 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 배출하도록 구성된 유출구; 및
    상기 액적들을 모으도록 구성된 저장소를 포함하는,
    시스템.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 응축 메쉬는 0.5mm 내지 5mm의 와이어 직경을 포함하는,
    시스템.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 응축 메쉬의 개구의 특징적인 치수는 1mm 내지 15mm인,
    시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 응축 메쉬는 스테인리스 강, 니켈, 전도성 폴리머 또는 전도성 실리콘을 포함하는,
    시스템.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 응축 메쉬는 각각 와이어 네트워크를 포함하는 복수의 층들을 포함하는,
    시스템.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 소스는 직류(DC) 전원(power supply)을 포함하는,
    시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 소스는 20V 내지 10kV의 전압을 생성하는 직류(DC) 전원을 포함하는,
    시스템.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 전기적으로 접지되는,
    시스템.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 상기 싱크 전극에 반대 전하를 부여하는 반대 전기 소스에 연결되는,
    시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸을 포함하는 공기 스트림을 상기 소스 전극을 통해 그리고 상기 덕트를 따라 상기 응축기로 구동하도록 구성된 송풍기를 더 포함하는,
    시스템.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 덕트의 단면적은 상기 공기 스트림의 유동 방향을 따라 증가하는,
    시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 상기 공기 스트림의 유동 방향을 향해 돌출되는 볼록한 형상을 포함하는,
    시스템.
  21. 소스 전극과 싱크 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계 ― 상기 소스 전극은 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―;
    공기 스트림에 포함된 에어로졸을 상기 싱크 전극에서 액적들로 응축시키는 단계; 및
    응축된 상기 액적들을 모으는 단계를 포함하는,
    방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    송풍기를 사용하여 상기 공기 스트림을 덕트를 따라 송풍하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 전기장을 인가하는 단계는 20V 내지 10kV의 전압을 생성하는 직류(DC) 전원으로 수행되는,
    방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 전기적으로 접지되는,
    방법.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 상기 싱크 전극에 반대 전하를 부여하는 반대 전기 소스에 연결되는,
    방법.
  26. 소스 전극 ― 상기 소스 전극은 상기 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―; 및
    공기 스트림에 포함된 에어로졸을 모으기 위한 싱크 전극을 포함하는 응축기를 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 싱크 전극은 전기장을 생성하는,
    시스템.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 싱크 전극은 적어도 중력에 의해 침전되는 액적들을 형성하기 위해 상기 에어로졸을 응축하도록 구성된 응축 메쉬를 포함하는,
    시스템.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 응축기는,
    제1 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 수용하도록 구성된 유입구;
    상기 제1 상대 습도보다 낮은 제2 상대 습도를 갖는 공기 스트림을 배출하도록 구성된 유출구; 및
    상기 액적들을 모으도록 구성된 저장소를 포함하는,
    시스템.
  29. 제26 항에 있어서,
    고형 입자들을 포획하기 위해 상기 응축기의 하류에 배치된 전기 집진기(electrostatic precipitator; ESP)를 더 포함하는,
    시스템.
  30. 제26 항에 있어서,
    상기 응축기의 상류 또는 상기 응축기의 하류에 배치된 풍력 터빈(wind turbine)을 더 포함하는,
    시스템.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 전력을 생성하도록 구성되는,
    시스템.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈에 의해 생성된 전력은 상기 전기 소스에 공급되는,
    시스템.
  33. 제26 항에 있어서,
    상기 에어로졸을 응축기로 지향시키도록 구성된 덕트를 더 포함하는,
    시스템.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 덕트는 수렴 부분, 발산 부분 또는 둘 모두를 포함하는,
    시스템.
  35. 소스 전극과 싱크 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계 ― 상기 소스 전극은 상기 소스 전극에 전기 전압을 인가하는 전기 소스에 전기적으로 연결됨 ―; 및
    싱크 전극에 의한 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계를 포함하는,
    방법.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는, 상기 공기 스트림의 습도가 미리 설정된 목표 습도보다 낮다는 판단에 응답하여 상기 싱크 전극에 물을 공급하는 단계를 포함하는,
    방법.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 물이 저수조(water reservoir)로부터 공급되는,
    방법.
  38. 제35 항에 있어서,
    상기 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는, 상기 공기 스트림의 습도가 미리 설정된 목표 습도보다 높다는 판단에 응답하여 공기 스트림에 포함된 에어로졸을 싱크 전극에서 물을 응축시키고 그리고 응축된 물을 모으는 단계를 포함하는,
    방법.
  39. 제38 항에 있어서,
    응축된 물이 저수조에 모아지는,
    방법.
  40. 제35 항에 있어서,
    상기 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는 상기 소스 전극에 인가되는 전압을 조정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  41. 제40 항에 있어서,
    상기 공기 스트림의 습도를 제어하는 단계는, 습도 센서로 공기 스트림의 습도를 측정하고, 비례 적분 미분(proportional-integral-derivative; PID) 제어기로 공기 스트림의 측정된 습도를 기반으로 제어 신호를 생성하고, 그리고 상기 소스 전극에 인가되는 전압을 조정하기 위해 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
    방법.
  42. 프로그램 명령들을 저장하도록 구성된 메모리; 및
    프로그램 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 실행시 상기 프로그램 명령들은 프로세서가 동작들을 수행하도록 구성하며, 상기 동작들은
    습도 센서로부터 공기 스트림의 습도 값을 수신하는 것;
    수신된 공기 스트림의 습도 값을 기반으로 제어 신호를 생성하는 것; 및
    습도 제어를 위한 시스템의 소스 전극으로 제어 신호에 해당하는 전압을 출력하는 것을 포함하는,
    시스템.
  43. 냉각탑에서 배출되는 냉각 스트림의 제1 온도를 측정하는 단계;
    냉각탑으로 유입되는 고온 스트림의 제2 온도를 측정하는 단계;
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도 차이를 계산하는 단계; 및
    온도 차이가 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 미리 결정된 목표 온도 차이에 대응하도록 냉각된 스트림의 제1 유량을 조정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  44. 제43 항에 있어서,
    보충 스트림(makeup stream)을 냉각된 스트림에 추가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보충 스트림과 상기 냉각된 스트림의 혼합 비율은 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도 차이에 기초하여 결정되는,
    방법.
  45. 제43 항에 있어서,
    냉각 공기의 유량을 조정하기 위해 팬(fan)의 회전 속도를 조정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  46. 제44 항에 있어서,
    상기 냉각된 스트림의 산도를 측정하는 단계; 및
    상기 보충 스트림의 혼합 비율을 조정함으로써 산도를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  47. 냉각탑에서 배출되는 냉각된 스트림의 제1 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서;
    냉각탑으로 유입되는 고온의 스트림의 제2 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서;
    상기 냉각된 스트림의 제1 유량을 조절하는 제1 밸브;
    상기 고온의 스트림의 제2 유량을 조절하는 제2 밸브;
    프로그램 명령을 저장하도록 구성된 메모리; 및
    프로그램 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 실행시 프로그램 명령들은 상기 프로세서로 하여금,
    상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서로부터 데이터를 수집하고; 그리고
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도 차이가 미리 결정된 목표 온도 차이에 대응하는 것을 허용하게 상기 제1 밸브 또는 상기 제2 밸브를 조정하도록 구성되는,
    시스템.
  48. 제47 항에 있어서,
    상기 프로세서는 팬 속도를 조정하도록 추가로 구성되는,
    시스템.
  49. 제47 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도 차이가 상기 목표 온도 차이에 대응하는 것을 허용하도록 상기 보충 스트림과 상기 냉각된 스트림의 혼합 비율을 조정하도록 추가로 구성되는,
    시스템.
  50. 제47 항에 있어서,
    상기 냉각된 스트림의 산도를 측정하기 위한 산도 센서를 더 포함하는,
    시스템.
  51. 제50 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 냉각된 스트림의 산도가 미리 결정된 목표 산도에 대응하는 것을 허용하게 상기 보충 스트림과 상기 냉각된 스트림의 혼합 비율을 조정하도록 추가로 구성되는,
    시스템.
  52. 본원에 설명되고 그리고/또는 예시된 장치, 시스템들, 물품들 및 기술들.
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