WO2022030682A1 - 유해가스 제거용 촉매 모듈, 그 제조 방법, 이를 포함하는 유해가스 제거용 촉매 시스템, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해물 제거 시스템 - Google Patents

유해가스 제거용 촉매 모듈, 그 제조 방법, 이를 포함하는 유해가스 제거용 촉매 시스템, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해물 제거 시스템 Download PDF

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heating
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최준환
김기영
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Definitions

  • the technical idea of the present invention relates to a catalyst module for removing harmful gases harmful to the human body, and more particularly, a catalyst module for removing harmful gases in which an oxidation reaction or a reduction reaction of the harmful gas is performed in a self-heating exothermic carrier;
  • a method for manufacturing the same, a catalyst system for removing harmful gases including the same, an apparatus for removing harmful substances including a catalyst module for removing residual ozone that removes ozone remaining after being used for removing harmful substances, a manufacturing method thereof, and a system for removing harmful substances including the same is about
  • a technology that chemically decomposes and removes harmful gases uses catalysts to promote the decomposition reaction.
  • it is usually heated to an operating temperature range to maximize catalyst efficiency.
  • the heating source is disposed outside the catalyst module, and when external heating is used, energy loss is high, and thus it is not suitable for a field requiring low energy.
  • most of them are done through concentrated large-scale reduction facilities, and they are mainly installed in industrial sites where harmful gases are generated at relatively high concentrations, so it is difficult to directly apply them to the actual living environment of the people. There is a problem.
  • the pellet or powder type catalyst has a simple structure and is used in a large-scale hazardous substance removal device, but in view of the need for high cost and periodic replacement due to the use of a large amount of catalyst, it is urgent to develop a technology for a miniaturized/generalized reduction device indoors. to be.
  • an unwanted level of residual ozone may be generated.
  • a method of removing harmful substances it can be classified into a filter method, an ultraviolet treatment method, a plasma treatment method, and the like.
  • a HEPA filter is generally used, but also, since the HEPA filter must be periodically replaced, there is a risk of infecting an operator during replacement.
  • the UV treatment method has a short light absorption distance, for example, when the distance is increased by about 5 cm, there is a limit that the sterilization power is reduced to less than half. .
  • the plasma treatment method has excellent ability to remove harmful substances, there is a limitation in generating residual ozone harmful to the human body.
  • the technical task to be achieved by the technical idea of the present invention is to effectively remove various harmful gases such as volatile organic compounds or ozone.
  • the technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a hazardous substance removal device including a catalyst module for removing residual ozone that effectively removes residual ozone after being used to remove harmful substances, a manufacturing method thereof, and a hazardous substance removal system including the same will provide
  • a catalyst module for removing harmful gases.
  • the catalyst module for removing harmful gases is made of a heating element capable of electric heating, has one or more flow paths therein, and has a porous structure having pores, a heating carrier; and a catalyst region formed on at least a portion of the surface of the exothermic support provided with the flow path, the catalyst region including a catalyst material that promotes a decomposition reaction of a noxious gas passing through the flow path; a first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the support; and a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material.
  • the loading amount of the first catalyst material may be in the range of more than 0 g/L to 50 g/L.
  • the loading amount of the second catalyst material may be in the range of 10 g/L to 220 g/L.
  • the first catalyst layer may be applied on the inner surface of the exothermic support, and the second catalyst layer may be applied on the surface of the first catalyst layer.
  • the heating carrier may have a porosity in the range of 20% by volume to 70% by volume.
  • the catalyst module for removing harmful gases may have a resistance in the range of 0.1 ⁇ to 1000 ⁇ .
  • an electrode connected to a partial region of the heating carrier may further include.
  • the heating carrier is a SiC-based compound, an AlN-based compound, a BaTiO 3 -based compound, a nickel-chromium-based alloy, an iron-nickel-based alloy, an iron-chromium-based alloy, stainless steel, and a Kanthal-based alloy. It may include at least one of alloys.
  • the heating carrier may include a plurality of flow paths extending from one end to the other end.
  • the heating carrier may include a porous metal (metal foam).
  • the catalyst material is a metal including at least one of Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti and Mo; It may include a compound including at least one of the above metals or an oxide containing at least one of the above metals.
  • the catalyst material is, MnO 2 , Mn 2 O 3 , MnO, Mn 3 O 4 , CeO 2 , TiO 2 , CuO, V 2 O 5 , ZnO, SnO 2 , It may include at least one of SiO 2 , zeolite, and Al 2 O 3 .
  • the catalyst material may further include a doped element.
  • the catalyst region may further include a cocatalyst for accelerating catalytic activity and a binder for providing adhesion to the exothermic carrier.
  • a catalyst system for removing harmful gases there is provided a catalyst system for removing harmful gases.
  • the catalyst system for removing harmful gases includes: a catalyst module for removing harmful gases; a power supply source for supplying power to the catalyst module for removing harmful gases; and a power control unit for controlling a waveform of power input from the power supply source to the catalyst module for removing harmful gases.
  • the power control unit receives the temperature of the catalyst module for removing harmful gases and controls the power value or power waveform of the power input to the catalyst module for removing harmful gases according to the input temperature It may further include a temperature control module.
  • a method of manufacturing a catalyst module for removing harmful gases there is provided a method of manufacturing a catalyst module for removing harmful gases.
  • the method for manufacturing the catalyst module for removing harmful gases is made of a heating element capable of electric heating, has at least one flow path therein, and has a porous structure having pores, a heating carrier providing; forming a first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the exothermic support; and forming a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material.
  • the forming of the first catalyst layer is performed by immersing the exothermic support in a first catalyst solution having the first catalyst material supported amount, or the first catalyst in the exothermic carrier. It can be carried out by spraying the solution using an air gun.
  • a second catalyst solution having a loading amount of the second catalyst material disposed outside the flow path is introduced into the flow path using a pressure difference. to coat the second catalyst solution on the inner surface of the flow path; and drying the coated second catalyst solution to form the second catalyst layer on the inner surface of the flow path.
  • the method for manufacturing the catalyst module for removing harmful gases is made of a heating element capable of electric heating, has at least one flow path therein, and has a porous structure having pores, a heating carrier providing; filling at least a partial region of the pores formed on the inner surface of the flow path using a fluid; coating the catalyst solution on the inner surface of the channel by introducing the catalyst solution disposed outside the channel into the channel using a pressure difference; and drying the coated catalyst solution to form a catalyst layer on the inner surface of the flow path.
  • an apparatus for removing harmful substances including a catalyst module for removing residual ozone.
  • the harmful substance removal device includes: a harmful substance removal module; and a catalyst module for removing residual ozone that removes residual ozone generated from the harmful substance removal module, wherein the catalyst module for removing residual ozone is made of a heating element capable of electric heating, and has one or more flow paths therein; , having a porous structure having pores, a heating carrier; and a catalyst region formed on at least a portion of the surface of the heating carrier provided with the flow path and including a catalyst material that promotes a decomposition reaction of the residual ozone passing through the flow path.
  • first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the exothermic support; and a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material.
  • the harmful substance removal module and the catalyst module for removing the residual ozone may have the same cross-sectional area in contact with each other so that the residual ozone is not released to the outside.
  • the harmful substance removal module may include a plasma generator that generates low-temperature plasma or room-temperature plasma to remove harmful substances.
  • the harmful substance removal module may include an ultraviolet generator that generates ultraviolet rays to remove harmful substances.
  • the first catalyst layer may be applied on the inner surface of the exothermic support, and the second catalyst layer may be applied on the surface of the first catalyst layer.
  • the loading amount of the first catalyst material may be in the range of more than 0 g/L to 50 g/L
  • the loading amount of the second catalyst material is in the range of 10 g/L to 220 g/L may be in the range of
  • the heating carrier may have a porosity in the range of 20% by volume to 70% by volume.
  • the catalyst module for removing residual ozone may have a resistance in the range of 0.1 ⁇ to 1000 ⁇ .
  • an electrode connected to a partial region of the heating carrier may further include.
  • the heating carrier is a SiC-based compound, an AlN-based compound, a BaTiO 3 -based compound, a nickel-chromium-based alloy, an iron-nickel-based alloy, an iron-chromium-based alloy, stainless steel, and a Kanthal-based alloy. It may include at least one of alloys.
  • the heating carrier may include a plurality of flow paths extending from one end to the other end.
  • the heating carrier may include a porous metal (metal foam).
  • the catalyst material is a metal including at least one of Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti and Mo; It may include a compound including at least one of the above metals or an oxide containing at least one of the above metals.
  • the catalyst material is, MnO 2 , Mn 2 O 3 , MnO, Mn 3 O 4 , CeO 2 , TiO 2 , CuO, V 2 O 5 , ZnO, SnO 2 , It may include at least one of SiO 2 , zeolite, and Al 2 O 3 .
  • the catalyst material may further include a doped element.
  • the catalyst region may further include a cocatalyst for accelerating catalytic activity and a binder for providing adhesion to the exothermic carrier.
  • the harmful substances removal module may remove harmful substances using plasma or ultraviolet rays.
  • a system for removing harmful substances is provided.
  • the harmful material removal system includes the harmful material removal device; a power supply source for supplying power to the catalyst module for removing residual ozone of the harmful substance removal device; and a power control unit for controlling a waveform of power input from the power supply source to the catalyst module for removing residual ozone of the harmful substance removal device.
  • the power control unit receives a temperature of the catalyst module for removing residual ozone and controls a power value or a power waveform of power input to the catalyst module for removing residual ozone according to the input temperature It may further include a temperature control module.
  • a method of manufacturing a harmful substance removal device According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a harmful substance removal device.
  • the method of manufacturing the harmful substances removal device includes a harmful substances removal module and a catalyst module for removing residual ozone for removing residual ozone generated in the harmful substances removal module.
  • the catalyst module for removing residual ozone is made of a heating element capable of electric heating, having one or more flow paths therein, and providing a heating carrier having a porous structure having pores; forming a first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the exothermic support; and forming a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material.
  • the forming of the first catalyst layer is performed by immersing the exothermic support in a first catalyst solution having the first catalyst material supported amount, or the first catalyst in the exothermic carrier. It can be carried out by spraying the solution using an air gun.
  • a second catalyst solution having a loading amount of the second catalyst material disposed outside the flow path is introduced into the flow path using a pressure difference. to coat the second catalyst solution on the inner surface of the flow path; and drying the coated second catalyst solution to form the second catalyst layer on the inner surface of the flow path.
  • the method of manufacturing the harmful substances removal device includes a harmful substances removal module and a catalyst module for removing residual ozone for removing residual ozone generated in the harmful substances removal module.
  • the catalyst module for removing residual ozone is made of a heating element capable of electric heating, having one or more flow paths therein, and providing a heating carrier having a porous structure having pores; filling at least a partial region of the pores formed on the inner surface of the flow path using a fluid; coating the catalyst solution on the inner surface of the channel by introducing the catalyst solution disposed outside the channel into the channel using a pressure difference; and drying the coated catalyst solution to form a catalyst layer on the inner surface of the flow path.
  • the catalyst module for removing harmful gases includes a heating carrier having a porous structure having pores, a first catalyst layer formed in the pores, and a second catalyst layer coated on the inner surface of the heating carrier.
  • the thermal energy utilization efficiency is high, the catalyst-gas heat exchange efficiency is excellent, and the toxic gas removal system can be miniaturized/generalized at low cost by compactly disposing or integrating the catalyst module. It can be removed by directly oxidizing harmful gas components without using an additional adsorbent, and can be removed and treated because the temperature of the gas can be raised through self-heating even for room temperature harmful gases.
  • the heating of the heating carrier is heated by itself not by an external heat source but by the electrical resistance of the heating carrier, and therefore, the embodiment of the present invention provides a temperature according to power input compared to the case of heating by external thermal energy. It has a characteristic that the responsiveness to change is remarkably fast.
  • the process of decomposing the harmful gas within a short time is repeated by repeatedly inputting the power of the pulse waveform to effectively treat the noxious gas within a short time.
  • the harmful substance removal device comprises a heating carrier having a porous structure having pores, a first catalyst layer formed in the pores, and a second catalyst layer coated on the inner surface of the heating carrier. , it is possible to more efficiently remove residual ozone by increasing the surface area of the catalyst area.
  • the thermal energy utilization efficiency is high, the catalyst-gas heat exchange efficiency is excellent, and the residual ozone removal system can be miniaturized/generalized at low cost by compactly disposing or integrating the catalyst module. It can be removed by directly decomposing the residual ozone without using an additional adsorbent, and the residual ozone at room temperature can also be removed because the temperature of the gas can be raised through self-heating.
  • the heating of the heating carrier is heated by itself not by an external heat source but by the electrical resistance of the heating carrier, and therefore, the embodiment of the present invention provides a temperature according to power input compared to the case of heating by external thermal energy. It has a characteristic that the responsiveness to change is remarkably fast.
  • the process of decomposing the residual ozone in a short time is repeated by repeatedly inputting the power of the pulse waveform to effectively treat the residual ozone in a short time.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 are schematic views showing a process for manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an apparatus for manufacturing a catalyst module for removing harmful gas, which is performed by a method for manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a catalyst system for removing harmful gases constructed using a catalyst module for removing harmful gases according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph illustrating a method of operating the catalyst system for removing harmful gas of FIG. 8 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an apparatus for removing harmful substances according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a catalyst module for removing residual ozone of a harmful substance removal device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing ozone concentration over time as a result of removing residual ozone by using the harmful substance removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a catalyst module 100 for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • the catalyst module 100 for removing harmful gases includes a heating carrier 110 and a catalyst region 130 .
  • the heating carrier 110 is made of a heating element capable of electric heating, has one or more flow paths 120 through which a fluid can flow, and may have a porous structure having a plurality of pores.
  • the heating carrier 110 may include a plurality of flow paths 120 extending from one end to the other end.
  • One end of the flow path 120 may be an inlet through which the fluid is introduced, and the other end may be an outlet through which the fluid is discharged.
  • the heating carrier 110 may have a plurality of channels adjacent to each other having a rectangular cross section from one end to the other end.
  • the cross section of the flow path may be in the form of a honeycomb having a regular hexagonal shape.
  • the cross-sectional shape such as a triangle or a circle, and any shape is possible as long as it is a flow path capable of flowing a fluid into the heating carrier 110 .
  • the heating carrier 110 includes a plurality of empty spaces therein, and a porous material, for example, a porous metal, in which the empty spaces are connected to each other to form a flow path is also possible.
  • the heating carrier 110 is composed of an electric heating element capable of self-heating by electric resistance when power is applied.
  • a conductive ceramic or metal material may be used as the material of the heating carrier 110 .
  • the conductive ceramic material may include a SiC-based compound, an AlN-based compound, a BaTiO 3 -based compound, and the like.
  • the metal material may include, for example, a nickel-chromium-based alloy, an iron-nickel-based alloy, an iron-chromium-based alloy, stainless steel, a Kanthal-based alloy, and the like.
  • the fluid may include a harmful gas to be removed.
  • a harmful gas for example, volatile organic compounds (VOCs), nitrogen oxide (NOx) that is emitted from automobiles or boilers and causes the greenhouse effect and acid rain, various odors, various hydrocarbons (C x H y ) , carbon monoxide (CO), ozone (Ozone), harmful radicals, may include at least one of pathogens and viruses.
  • VOCs volatile organic compounds
  • NOx nitrogen oxide
  • CO carbon monoxide
  • Ozone ozone
  • a catalyst region 130 is formed on at least a portion of the surface of the heat generating carrier 110 provided with the flow path 120 , and includes a catalyst material that promotes a decomposition reaction of the noxious gas passing through the flow path 120 .
  • the catalyst material used in the catalyst region 130 includes a metal including at least one of Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti, and Mo, and the metal. It may include a compound containing at least one or an oxide containing at least one of the above metals.
  • the oxide MnO 2 , Mn 2 O 3 , MnO, Mn 3 O 4 , CeO 2 , TiO 2 , CuO, V 2 O 5 , ZnO, SnO 2 , It may include at least one of SiO 2 , zeolite, and Al 2 O 3 .
  • the catalyst material may further include a doped element.
  • the catalyst material may include Ce 1-x Zr x O 2 in which the CeO 2 is doped with zirconium, which is another element.
  • the catalyst region 130 may further include a metal or oxide promoter for accelerating the catalytic activity.
  • the catalyst region 130 may further include a binder providing adhesion to the heating carrier 110 .
  • the binder may include, for example, an aluminum compound (boehmite, Boemite), SiO 2 , TiO 2 , a clay-based material, and the like.
  • the catalyst region 130 will be described in detail below.
  • An electrode structure (not shown) to which electric power can be applied from the outside is formed on the heating carrier 110 .
  • the electrode structure may be formed on the side or front and rear ends of the heating carrier 110 .
  • an electrode structure connected to an external power line may be formed by applying a conductive paste to a specific region of one end and the other end of the heating carrier 110 , respectively.
  • the electrode structure may be formed by bonding the conductive metal member to specific regions of one end and the other end of the heating carrier 110 , respectively.
  • the catalyst module 100 for removing harmful gases may have, for example, a resistance in the range of 0.1 ⁇ to 1000 ⁇ , for example, in the range of 0.5 ⁇ to 500 ⁇ , for example, in the range of 1 ⁇ to 100 ⁇ .
  • the resistance may be changed according to the size of the catalyst module 100 for removing harmful gases.
  • the resistance is a resistance mainly shown in the heating carrier 110 constituting the catalyst module 100 for removing harmful gases, and heat is induced according to the resistance.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method ( S100 ) of manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • the method ( S100 ) of manufacturing a catalyst module for removing harmful gases is made of a heating element capable of electric heating, has one or more flow paths therein, and has a porous structure having pores, a heating carrier providing (S110); forming a first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the exothermic support (S120); and forming a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material (S130).
  • 3 to 5 are schematic views showing a process of manufacturing the catalyst module 100 for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • the heating carrier 110 may be formed to include a plurality of pores 115 .
  • the heating carrier 110 may have, for example, a porosity in the range of 20% by volume to 70% by volume, and may have a porosity in the range of, for example, 30% by volume to 60% by volume.
  • the pores 115 may be opened toward the flow path 120 .
  • the first catalyst layer 132 filling at least a portion of the pores 115 of the heating carrier 110 is formed.
  • the first catalyst layer 132 may be further applied on the inner surface of the heating support 110 to contact the inner surface of the heating support (110).
  • the first catalyst layer 132 may include the catalyst material 139 as described above.
  • the first catalyst layer 132 may have a loading amount of the first catalyst material.
  • the loading amount of the first catalyst material may be expressed as the weight of the first catalyst material with respect to the total apparent volume of the heating carrier 110 .
  • the apparent volume referred to in this specification is assuming that the flow passages and the pores are filled so as not to consider the empty space due to the flow passages and pores inside the heating carrier 110 , and It refers to the total volume in appearance.
  • the amount of the first catalyst material supported means the amount of the first catalyst material supported on the heating carrier 110 .
  • the loading amount of the first catalyst material may be, for example, more than 0 g/L to 50 g/L. That is, the loading amount of the first catalyst material may be 50 g or less of the first catalyst material with respect to the apparent volume of the heating carrier 110 of 1 L. Alternatively, the loading amount of the first catalyst material may be expressed as a coating amount of the first catalyst material coated on the inside of the heating carrier 110 .
  • the step of forming the first catalyst layer 132 is performed by immersing the exothermic carrier 110 in the first catalyst solution having the first catalyst material supported amount, or by applying the first catalyst solution to the exothermic carrier 110 with an air gun. It can be performed by spraying using
  • the first catalyst solution may be in the form of a slurry.
  • the concentration of the first catalyst material in the first catalyst solution may be in the range of greater than 0 wt% to 20 wt% or less based on the total weight of the first catalyst solution.
  • the second catalyst layer 134 applied on the inner surface of the heating carrier 110 is formed.
  • the second catalyst layer 134 may be applied to contact the inner surface of the heating carrier 110 , or may be applied to the surface of the first catalyst layer 132 .
  • the second catalyst layer 134 may include the catalyst material 139 as described above.
  • the catalyst material 139 included in the first catalyst layer 132 and the catalyst material 139 included in the second catalyst layer 134 may be the same material or different materials.
  • the second catalyst layer 134 may have a loading amount of the second catalyst material.
  • the loading amount of the second catalyst material may be expressed as the weight of the second catalyst material with respect to the total apparent volume of the heating carrier 110 .
  • the amount of the second catalyst material supported means the amount of the second catalyst material supported on the heating carrier 110 .
  • the loading amount of the second catalyst material may be, for example, in the range of 10 g/L to 220 g/L.
  • the loading amount of the second catalyst material may be more than 10 g to 220 g or less of the second catalyst material with respect to the apparent volume of the heating carrier 110 of 1 L.
  • the loading amount of the second catalyst material may be expressed as a coating amount of the second catalyst material coated on the inside of the heating carrier 110 .
  • the second catalyst solution having the loading amount of the second catalyst material disposed outside the flow path 120 is introduced into the flow path 120 using a pressure difference, coating the second catalyst solution on the inner surface of the flow path 120 ; and drying the coated second catalyst solution to form a second catalyst layer 134 on the inner surface of the flow path 120 .
  • one end of the exothermic carrier 110 is brought into contact with the second catalyst solution having the second catalyst material supported amount, and the other end of the exothermic carrier 110 is depressurized.
  • the second catalyst solution may be sucked into the exothermic carrier. Due to the reduced pressure, a pressure difference is generated between the one end and the other end, so that the second catalyst solution can be sucked through the flow path 120 inside the heating carrier.
  • the pressure reduction may be performed using a vacuum pump.
  • the second catalyst solution may be in the form of a slurry.
  • the concentration of the second catalyst material in the second catalyst solution may be in the range of 10 wt% or more to 60 wt% or less based on the total weight of the second catalyst solution.
  • the catalyst module for removing the harmful gas may be manufactured using a fluid such as water that does not contain a catalyst material instead of the first catalyst solution.
  • the fluid fills the pores formed in the heating carrier 110 , thereby maintaining a target pressure difference between the one end and the other end, thereby easily introducing the second catalyst solution into the flow path 120 . can be inhaled.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method ( S200 ) of manufacturing a catalyst module for removing harmful gas according to an embodiment of the present invention.
  • the method ( S200 ) of manufacturing a catalyst module for removing harmful gases is made of a heating element capable of electric heating, has one or more flow paths 120 therein, and has a porous structure having pores 115 .
  • a heating carrier 110 S210
  • the fluid filling the pores 115 may include water.
  • the fluid may not contain a catalyst material as included in the catalyst solution.
  • the catalyst material included in the catalyst solution may move into the fluid filling the pores 115 by diffusion or the like.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an apparatus 200 for manufacturing a catalyst module for removing a noxious gas for performing a method for manufacturing a catalyst module for removing a noxious gas according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 200 for manufacturing a catalyst module for removing harmful gases adheres and fixes the heating carrier 110 required for the catalyst coating process, creates a vacuum atmosphere in the internal space, and then releases the vacuum atmosphere.
  • This is a device that enables catalyst coating by allowing the slurry (S) corresponding to the second catalyst solution to penetrate into the heating carrier 110 due to the pressure difference.
  • the apparatus 200 for manufacturing a catalyst module for removing harmful gases stores the rack 210 to which the heating carrier 110 is closely fixed, and the slurry S containing the catalyst material, and selectively to the heating carrier 110 .
  • the valve 260 for selectively blocking, the vacuum pump 270 for creating a vacuum atmosphere in the chamber 240 depending on whether the valve 260 is opened, and the gas passing through the vacuum pump 270 are exhausted to the outside is configured to include an exhaust pipe 280 and a control unit 290 for controlling the operation of the valve 260 and the vacuum pump 270 .
  • the rack 210 and the hopper 220 are exposed on the upper side of the case. That is, the rack 210 is formed on the upper surface of the case to have a tubular shape penetrating the inside of the case, and the heating carrier 110 is seated and fixed to the rack 210 .
  • the heating carrier 110 is formed of ceramic, but it is of course possible to change and apply various materials.
  • the rack 210 is configured such that the shape of the opened upper portion corresponds to the outer shape of the heating carrier 110 to accommodate the heating carrier 110 therein, and the heating carrier 110 inserted into the rack 210.
  • the inside is in communication with the inside of the rack 210.
  • a hopper 220 is provided on the upper side of the heating carrier 110 .
  • the hopper 220 is configured to form a space in which the slurry (S) containing the catalyst material is stored, and the lower part is configured to be closely coupled to the upper side of the heating carrier 110 like the rack 210, and the upper part is It is depressed to a predetermined depth so that storage of the slurry (S) is possible.
  • the opened upper space of the hopper 220 is opened in the downward direction so that the slurry (S) stored therein can be introduced into the heating carrier 110 .
  • a supply pipe 230 is provided at a lower portion of the rack 210 .
  • the supply pipe 230 is configured to create a path through which the slurry (S) stored in the hopper 220 can move after passing through the inside of the heating carrier 110 and the rack 210, and the interior of the chamber 240 and connected to communicate. Accordingly, the slurry (S) remaining coated while passing through the heating carrier 110 is introduced into the chamber 240 through the supply pipe 230 to be stored.
  • the chamber 240 is configured to store the excess slurry (S), it is configured to enable selective discharge of the slurry (S). That is, the chamber 240 includes a container portion 242 having a container shape to store the slurry (S), and a shielding portion 244 for selectively shielding the container portion 242 .
  • the container part 242 is configured to be easily detachable from the shielding part 244 , and the supply pipe 230 is connected to the shielding part 244 to the shielding part 244 and the container part 242 . ) when combined in a closed state, the supply pipe 230 is able to guide the slurry (S) to the inner space of the container unit 242.
  • a discharge pipe 250 is provided in one direction of the chamber 240 .
  • the discharge pipe 250 is coupled to communicate with the internal space of the chamber 240 so that the gas inside the chamber 240 can be discharged to the outside. That is, when the slurry S and the external gas are introduced into the chamber 240, only the gas is selectively discharged.
  • the chamber 240 is configured to selectively create a vacuum atmosphere by the action of the above-described valve 260 and the vacuum pump 270 . That is, a first valve 262 is provided on one side of the supply pipe 230 , and a second valve 264 is provided on one side of the discharge pipe 250 , and the first valve 262 and the second valve 264 are As the supply pipe 230 and the discharge pipe 250 are shielded by operation, the chamber 240 can be sealed, and when the vacuum pump 270 is operated in a state where only the discharge pipe 250 is opened, a vacuum inside the chamber 240 is An atmosphere can be created.
  • the first valve 262 and the second valve 264 are configured to be open or closed for a preset time by having a built-in timer function.
  • the first valve 262 and the second valve 264 are selectively controlled by the control unit so that the opening degree can be adjusted. This is to prevent an excessive vacuum atmosphere composition inside the chamber 240 during operation of the vacuum pump 270 in advance.
  • a first filter 252 and a second filter 254 are built in one side of the discharge pipe 250 .
  • the first filter 252 and the second filter 254 are configured to filter oil or foreign substances that may be discharged through the discharge pipe 250 in the chamber 240 to prevent them from flowing into the vacuum pump 270 . to be. That is, the first filter 252 is located adjacent to the chamber 240 and serves to remove foreign substances in the air discharged from the inside of the chamber 240 , and the second filter 254 is provided to the vacuum pump 270 . It is disposed adjacent to remove oil that may be introduced into the vacuum pump 270 .
  • one side of the chamber 240 that is, the shield 244 is provided with a pressure sensor 246.
  • the pressure sensor 246 is configured to measure the pressure of the vacuum atmosphere created inside the chamber 240 , and serves to provide the measured pressure to the control unit.
  • the apparatus 200 for manufacturing a catalyst module for removing harmful gases may further include a control unit (not shown), wherein the control unit adjusts the degree of vacuum inside the chamber 240 provided from the pressure sensor 246 to a preset pressure range.
  • a control unit adjusts the degree of vacuum inside the chamber 240 provided from the pressure sensor 246 to a preset pressure range.
  • a slurry (S) is prepared in a hopper 220 that closely fixes the heating carrier 110 to the rack 210 and supplies the slurry (S) containing the catalyst material to the heating carrier 110 .
  • the heating carrier 110 has the inside of the rack 210 and It is seated to communicate, and the hopper 220 is seated on the upper portion of the heating carrier 110 , and the slurry S is injected into the hopper 220 and stored.
  • the inside of the rack 210 and the inside of the chamber 240 are in a disconnected state. That is, the first valve 262 is operated to shield the inside of the supply pipe 230 , and the second valve 264 is opened to prepare the chamber 240 and the vacuum pump 270 to communicate with each other.
  • a vacuum atmosphere is created inside the chamber 240 for storing the slurry S that has passed through the heating carrier 110 .
  • the vacuum pump 270 is operated to generate a suction force, and this suction force is transmitted to the chamber 240 through the discharge pipe 250, thereby forcing a vacuum atmosphere to be created inside the chamber 240.
  • the discharge pipe 250 is selectively shielded so that the degree of vacuum inside the chamber 240 can be constantly maintained. That is, the vacuum level inside the chamber 240 is increased by the operation of the vacuum pump 270.
  • the pressure sensor 246 detects it and provides it to the control unit, thereby providing the control unit. shields the second valve 264 to maintain the degree of vacuum inside the chamber 240 .
  • the control unit cuts off the power applied to the vacuum pump 270 .
  • the inside of the chamber 240 and the heating carrier 110 is opened to release the vacuum atmosphere, thereby penetrating the slurry S into the heating carrier 110 to coat the slurry S.
  • the catalyst material is substantially coated inside the heating carrier 110 , and is completed by opening the supply pipe 230 .
  • the chamber 240 has a vacuum atmosphere, when the first valve 262 is opened, the chamber 240 provides suction power to the supply pipe 230 , the rack 210 , and the heating carrier 110 . is provided, and this suction force sucks the slurry (S) into the heating carrier 110 .
  • Part of the slurry (S) sucked into the heating carrier 110 is coated on the wall while passing through the inside of the heating carrier 110, and the remaining uncoated slurry (S) is below the rack 210 and the supply pipe 230 along the It flows into the chamber 240 and is stored therein. Accordingly, the slurry S can be coated on the inside of the heating carrier 110 by the instantaneous opening operation of the first valve 262 .
  • the coating of the catalyst material is completed, and then the second valve 264 is opened, the first valve 262 is closed, and the vacuum pump 270 is operated so that the pressure inside the chamber 240 is reduced. It operates until a value within the set pressure range is reached. With this process, the inside of the chamber 240 forms a vacuum again.
  • one side of the other heating carrier 110 which is required to be coated before forming the vacuum again, is seated on the rack 210, and the other side of the heating carrier 110 is the hopper 220 is seated on the catalytic material. Prepare for coating.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a catalyst system 400 for removing harmful gases constructed using a catalyst module for removing harmful gases according to an embodiment of the present invention.
  • the catalyst system 400 for removing harmful gases includes a catalyst module 410 for removing harmful gases, a power supply source 420 for supplying power to the catalyst module 410 for removing harmful gases, and for removing harmful gases. and a power control unit 430 for controlling power input to the catalyst module 410 .
  • the power value or the waveform of the power supplied may be controlled by the power control unit 430 .
  • the power control unit 430 receives the temperature of the catalyst module 410 for removing harmful gases and controls the power value or power waveform of the power input to the catalyst module 410 for removing harmful gases according to the input temperature.
  • a control module 440 may be further included.
  • Power from the power supply source 420 may be controlled to be supplied to the heating carrier constituting the catalyst module 410 for removing harmful gases by the control of the power control unit 430 .
  • the heating carrier supplied with the power may be heated by self-heating, and at this time, the power value or waveform input by the power control unit 430 is controlled so that the temperature of the self-heating heating carrier can be maintained in a predetermined range.
  • FIG. 9 is a graph for explaining an operating method of the catalyst system 400 for removing harmful gas of FIG. 8 according to an embodiment of the present invention.
  • the operation method of the catalyst system 400 for removing harmful gases according to the temporal sequence in which power is supplied to the heating carrier 110 constituting the catalyst module 410 for removing harmful gases is illustrated. Specifically, the pulse-shaped power waveform applied to the heating carrier 110 and the temperature change of the heating carrier 110 accordingly are shown.
  • a method of removing harmful gases using the catalyst system 400 for removing harmful gases will be described with reference to FIGS. 1 to 9 .
  • the heating carrier 110 When power is supplied to the heating carrier 110 , the heating carrier 110 may be heated by self-heating. By the preset power supply value, the temperature of the heating carrier 110 may be rapidly increased and maintained in an operating range in which the catalyst can efficiently operate.
  • the heating of the heating carrier 110 is implemented not by an external heat source, but by heating the heating carrier 110, which is an electrical resistance heating element, by itself. That is, power is directly applied to the heating carrier 110 to heat the heating carrier 110 . Therefore, compared to the conventional case of being heated by thermal energy input from the outside, the responsiveness of the temperature change according to the input of power is significantly faster. Accordingly, it is possible to rapidly heat the heating carrier 110 by controlling the waveform of the electric power input to the heating carrier 110 . For example, when power is supplied to the heating carrier 110 through the power supply unit 430 in the form of a pulse for a short time, the heating carrier 110 also exhibits a temperature change in the form of a pulse.
  • the heating carrier 110 can be rapidly heated when pulsed power is applied, and when the applied power is removed, it can be rapidly cooled by cooling or air cooling.
  • the catalyst module waits until it is heated after being reduced to the temperature before heating again.
  • Noxious gas is introduced into the flow path 120 of the heated heating carrier 110 , and then flows along the flow path of the heating carrier 110 .
  • the harmful gas may be decomposed while the decomposition reaction is promoted by the catalyst region 130 .
  • the harmful gas is a volatile organic compound
  • the oxidation reaction is promoted in the catalyst region 130 and decomposed into carbon dioxide (CO 2 ) gas and water vapor (H 2 O), and the flow path ( 120) to the outside.
  • a voltage of 30V to 50V, a current of 20A, a space velocity (GHSV) of 12,000/h, a cross-sectional area of 3.6 cm 2 and a heating carrier having a length of 5 cm were used.
  • a noxious gas propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) was used.
  • the PGMEA at a fluid velocity of 6 L/min was mixed with air at a fluid velocity of 4 L/min and injected.
  • the PGMEA was injected at an injection amount of 135.02 ppm, and after the catalytic reaction, it was 0.71 ppm, indicating a decomposition efficiency of 99.47%.
  • TVOC total volatile organic compounds
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a harmful substance removal device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the harmful material removal device 1 includes a harmful material removal module 10 ; and a catalyst module 20 for removing residual ozone for removing residual ozone generated from the harmful substance removal module 10 .
  • the harmful substances removal module 10 includes a plasma generator to generate plasma to remove harmful substances.
  • the harmful substance removal module 10 may include a plasma generator 12 that generates low-temperature plasma or room-temperature plasma to remove harmful substances, and can generate active species such as ozone with high efficiency under conditions of high wind speed and low pressure loss.
  • the harmful substances removal module 10 may convert the active species in order to increase the harmful substances removal performance, and may apply a surface material technology for surface oxidation.
  • the harmful substances removal module 10 may include an ultraviolet generator 14 for removing harmful substances.
  • the ultraviolet generator generates ultraviolet rays to perform a function of removing harmful substances.
  • the plasma generator 12 and the ultraviolet generator 14 are illustrated as being disposed together on the outside of the harmful substance removal module 10 , but this is exemplary and various arrangements are possible.
  • the plasma generator 12 and the UV generator 14 are disposed, the arrangement order of the plasma generator 12 and the UV generator 14 is opposite to each other, or disposed inside the harmful substance removal module 10 Various arrangements are possible.
  • the harmful substance removal module 10 may further include a ceramic material for removing harmful substances.
  • the ceramic material may include a ceramic nanofiber filter, and a conductive ceramic heating carrier technology for a low-temperature catalyst may be applied.
  • the harmful substances may include harmful gases to be removed.
  • the harmful substances include, for example, volatile organic compounds (VOCs), nitrogen oxides (NOx) that are emitted from automobiles and boilers and cause greenhouse effect and acid rain, various odors, and various hydrocarbons (C x H y ) , carbon monoxide (CO), may contain at least one of harmful radicals, pathogens and viruses.
  • VOCs volatile organic compounds
  • NOx nitrogen oxides
  • CO carbon monoxide
  • the catalyst module 20 for removing residual ozone performs a function of decomposing residual ozone generated in the harmful substance removal module 10 .
  • the catalyst module 20 for removing residual ozone may incorporate low-temperature activation technology for decomposition of residual ozone, catalytic reaction control technology applied to an exothermic carrier, and reaction analysis technology between residual ozone-radical-catalyst, and the like.
  • the catalyst module 20 for removing residual ozone may perform a function of further decomposing harmful substances such as volatile organic compounds in addition to pathogens.
  • the hazardous substance removal module 10 and the residual ozone removal catalyst module 20 are shown in a cylindrical shape, and the hazardous substance removal module 10 and the residual ozone removal catalyst module ( 20) is shown as a shape having the same diameter, but this is exemplary, and the technical idea of the present invention is not limited to this shape.
  • the harmful substance removal module 10 and the catalyst module 20 for removing residual ozone are shown to be in contact with each other, the case where they are spaced apart is also included in the technical concept of the present invention.
  • the harmful substances removal device 1 according to the technical idea of the present invention can achieve the function of removing residual ozone generated by the harmful substances removing module 10 from the residual ozone removal catalyst module 20 . It can include a variety of structures and arrangements.
  • the harmful substances removal device 1 removes harmful substances such as active species such as ozone generated through plasma in the harmful substances removal module 10, and also removes harmful substances and a catalyst for removing residual ozone so that the residual ozone is not released to the outside It can be removed from the module 20 .
  • the harmful substance removal module 10 and the catalyst module 20 for removing residual ozone may have the same cross-sectional area in contact with each other.
  • the contact area between the harmful substance removal module 10 and the catalyst module 20 for removing residual ozone may be sealed.
  • the harmful substance removal apparatus 1 can preferably control residual ozone to 0.1 ppm or less, More preferably, it can control residual ozone to 0.05 ppm or less.
  • the harmful substance removal device 1 uses a compact low back pressure monolith catalyst that can be applied in a limited space under high flow and high wind speed conditions so that it can be applied to air conditioning in multi-use facilities. In order to realize such a compact catalyst, an exothermic support is used, and a coating technology and a catalytic reaction control technology for applying to a large-area heating support are applied.
  • the harmful substances removal device 1 can be applied to the removal of harmful gases.
  • Techniques for effectively removing harmful gases that greatly change the atmospheric environment are being actively researched in recent years.
  • These harmful gases are used in chemical processes and include various substances and living organisms that are fatal to the human body.
  • volatile organic compounds contain many World Health Organization (WHO)-designated class 1 carcinogens, and respiratory diseases such as colds, asthma, bronchitis, and cardiovascular diseases, skin diseases, It causes various serious diseases such as eye diseases.
  • WHO World Health Organization
  • secondary fine dust is formed in the atmosphere after being discharged, thereby threatening health and lowering air quality.
  • a technology that chemically decomposes and removes harmful gases uses catalysts to promote the decomposition reaction.
  • it is usually heated to an operating temperature range to maximize catalyst efficiency.
  • the heating source is disposed outside the catalyst module, and when external heating is used, energy loss is high, and thus it is not suitable for a field requiring low energy.
  • most of them are done through concentrated large-scale reduction facilities, and they are mainly installed in industrial sites where harmful gases are generated at relatively high concentrations, so it is difficult to directly apply them to the actual living environment of the people. There is a problem.
  • the pellet or powder type catalyst has a simple structure and is used for a large-scale removal of harmful substances, but in view of the need for high cost and periodic replacement due to the use of a large amount of catalyst, it is urgent to develop a technology for a miniaturized/generalized reduction device indoors. to be.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a catalyst module 20 for removing residual ozone of a harmful substance removal device according to an embodiment of the present invention.
  • the catalyst module 20 for removing residual ozone includes a heating carrier 110 and a catalyst region 130 .
  • the heating carrier 110 is made of a heating element capable of electric heating, has one or more flow paths 120 through which a fluid can flow, and may have a porous structure having a plurality of pores.
  • the heating carrier 110 may include a plurality of flow paths 120 extending from one end to the other end.
  • the catalyst module 20 for removing residual ozone can apply the components of the catalyst module for removing harmful gas described above with reference to FIG. 1 , and thus a redundant description will be omitted.
  • the fluid may contain residual ozone to be removed.
  • the fluid may further include a harmful gas.
  • this is exemplary and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • the method for manufacturing a hazardous substance removal device may be a manufacturing method of a hazardous substance removal device including a hazardous substance removal module and a catalyst module for removing residual ozone that removes residual ozone generated in the hazardous substance removal module .
  • the method for manufacturing the catalyst module for removing residual ozone includes a heating carrier comprising a heating element capable of electric heating, having at least one flow path therein, and having a porous structure having pores providing; forming a first catalyst layer having a loading amount of a first catalyst material in the pores of the exothermic support; and forming a second catalyst layer coated on the inner surface of the exothermic support and having a higher loading amount of the second catalyst material than the loading amount of the first catalyst material.
  • the manufacturing method of the catalyst module for removing harmful gas described above with reference to FIGS. 2 to 5 may be applied, and thus the overlapping description will be omitted.
  • the manufacturing method of the harmful substance removal device comprising the steps of providing a heating carrier comprising a heating element capable of electric heating, having one or more flow paths therein, and having a porous structure having pores; filling at least a partial region of the pores formed on the inner surface of the flow path using a fluid; coating the catalyst solution on the inner surface of the channel by introducing the catalyst solution disposed outside the channel into the channel using a pressure difference; and drying the coated catalyst solution to form a catalyst layer on the inner surface of the flow path.
  • the method for manufacturing the catalyst module for removing residual ozone may be applied to the method for manufacturing the catalyst module for removing harmful gas described above with reference to FIG. 6 , the overlapping description will be omitted.
  • the catalyst module for removing harmful gases described above with reference to FIG. 7 is a method for coating a catalyst material on a heating carrier and a method for manufacturing a catalyst module for removing residual ozone for performing a method for manufacturing a catalyst module for removing residual ozone of the device for removing harmful substances Since the manufacturing apparatus of can be applied, the overlapping description will be omitted.
  • the harmful material removal system and its operation method constructed using the harmful material removal device can be applied to the above-described catalyst system for removing harmful gas and its operation method with reference to FIGS. 8 and 9, and thus the overlapping description will be omitted.
  • the catalyst module 410 for removing harmful gas may be used as a catalyst module for removing residual ozone.
  • the heating carrier When power is supplied to the heating carrier, the heating carrier may be heated by self-heating.
  • the preset power supply value By the preset power supply value, the temperature of the heating carrier may be rapidly increased and maintained in an operating range in which the catalyst material can efficiently operate.
  • the heating of the heating carrier is implemented by heating itself, which is an electrical resistance heating element, rather than by an external heat source. That is, power is directly applied to the heating carrier to heat the heating carrier. Therefore, compared to the conventional case of being heated by thermal energy input from the outside, the responsiveness of the temperature change according to the input of power is significantly faster. Accordingly, it is possible to rapidly heat the heating carrier by controlling the waveform of the electric power input to the heating carrier. For example, when power is supplied to the heating carrier in the form of a pulse for a short time through the power supply, the heating carrier also exhibits a temperature change in the form of a pulse.
  • the heating carrier can be rapidly heated when pulsed power is applied, and when the applied power is removed, it can be rapidly cooled by cooling or cooling by air.
  • the catalyst module waits until it is heated after being reduced to the temperature before heating again.
  • Residual ozone is introduced into the flow path of the heated heating carrier, and then flows along the flow path of the heating carrier. During this process, the residual ozone may be decomposed while the decomposition reaction is promoted by the catalyst region. This corresponds to the “reaction step” shown in FIG. 9 .
  • the residual ozone is decomposed into oxygen gas (O 2 ) and the like in the catalyst region and discharged to the outside through the flow path at the other end of the heating carrier.
  • FIG. 12 is a graph showing ozone concentration over time as a result of removing residual ozone by using the harmful substance removal device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the ozone concentration was initially about 0.5 ppm, but decreased to 0.01 ppm or less after about 2 minutes. This delay, which is delayed due to the reactor structure and analyzer, is actually reduced almost immediately.
  • the manufacturing conditions and experimental conditions of FIG. 12 are as follows. SiC was used as the exothermic carrier, Pd/Al 2 O 3 was used as the catalyst, the total supported amount of the catalyst material was 70 g/L, and the volume of the exothermic carrier was 53.76 cm 3 .
  • the temperature of the exhaust gas was 70°C to 75°C, the space velocity (GHSV) was 12,000/h and 30,000/h, and the initial residual ozone concentration was 0.5 ppm.
  • the catalyst module for removing harmful gas has high thermal energy utilization efficiency, excellent heat exchange efficiency between catalyst and gas, and compactly disposing or integrating the catalyst module to reduce the harmful gas removal system to a low cost /can be generalized
  • the harmful material removal device implements plasma-catalyst or UV-catalyst integration to enable removal of harmful materials such as pathogens in indoor air, and is the source of a unique catalyst manufacturing method and mass production technology Technology can be provided, catalyst module price competitiveness essential for commercialization and system miniaturization can be realized, and a catalytic reactor to which low-cost, high-efficiency nano-catalysts are applied can be commercialized.
  • a harmful substance removal device can be applied to general hospitals, nursing hospitals, schools of all levels, kindergartens, subways, dense shopping malls, high-rise buildings, industrial sites, and the like, thereby reducing respiratory disease infections and indoor harmful gases.

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Abstract

본 발명은, 유해가스의 산화 반응 또는 환원 반응이 자체 발열되는 발열담체 내에서 수행되는 유해가스 제거용 촉매 모듈을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체; 및 상기 유로가 구비된 상기 발열담체의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 상기 유로를 통과하는 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역;을 포함하며, 상기 촉매 영역은, 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층;을 포함한다.

Description

유해가스 제거용 촉매 모듈, 그 제조 방법, 이를 포함하는 유해가스 제거용 촉매 시스템, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해물 제거 시스템
본 발명의 기술적 사상은 인체에 유해한 유해가스를 제거하기 위한 촉매 모듈에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 유해가스의 산화 반응 또는 환원 반응이 자체 발열되는 발열담체 내에서 수행되는 유해가스 제거용 촉매 모듈, 그 제조 방법, 이를 포함하는 유해가스 제거용 촉매 시스템, 유해물 제거에 사용된 후 잔류하는 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해물 제거 시스템에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 증가하면서 유해한 환경으로부터 생활환경을 보호하기 위한 기술들이 크게 주목받고 있다. 특히 인체에 대한 독성을 가지고 있거나 대기 환경을 크게 변화시키는 유해가스들을 효과적으로 제거하기 위한 기술들이 최근 활발하게 연구되고 있다. 이러한 유해가스들은 화학공정에 사용되며 인체에 치명적인 독성을 가지는 다양한 물질들 및 생명체들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유해가스 중에서 휘발성유기화합물은 세계보건기구(WHO) 지정 1급 발암물질이 다수 포함되어 장기간 노출 시 면역력 저하에 따른 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기질환과 심혈관질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 중증 질병을 야기한다. 또한 미세먼지의 대표 전구물질로, 배출 후 대기 중에서 2차 미세먼지를 형성하여 건강을 위협하고 대기질을 저하시키는 문제점이 있다.
유해가스를 화학적으로 분해하여 제거하는 기술은 분해반응을 촉진하기 위해 촉매를 사용한다. 촉매를 이용한 반응에서는 촉매 효율을 극대화하기 위하여 통상 작동 온도 범위로 가열하여 사용한다. 일반적으로 가열원은 촉매모듈의 외부에 배치되며, 외부 가열을 이용하는 경우에는 에너지 손실이 커서 낮은 에너지를 필요로 하는 분야에서는 적합하지 않다. 또한 기존 유해가스를 저감하는 기술의 경우, 대부분 집중화된 대형 저감설비를 통해 이루어지며, 유해가스가 비교적 높은 농도로 발생하는 산업 현장에 주로 설치되고 있어, 국민들의 실거주 환경에 직접 적용하기는 어려운 문제점이 있다. 더 나아가 펠렛 또는 파우더 형의 촉매에서는 간단한 구조로 대규모 유해물질 제거 장치에 사용하지만 다량의 촉매 사용에 따른 고비용화 및 주기적 교체가 필요하다는 점에서 실내에서 소형화/범용화된 저감 장치의 기술 개발이 시급한 실정이다.
이러한 유해물을 제거하기 위하여 플라즈마 및 자외선을 사용하는 경우에는 원하지 않는 수준의 잔류 오존이 생성될 수 있다. 유해물을 제거하는 방법으로는, 필터 방식, 자외선 처리 방식, 플라즈마 처리 방식 등으로 분류할 수 있다. 상기 필터 방식은 헤파(HEPA) 필터를 이용하는 것이 일반적이나, 또한, 주기적으로 헤파 필터를 교체하여야 하므로, 교체시 작업자를 감염시킬 우려가 있다. 자외선 처리 방식은 짧은 광흡수 거리를 가지므로, 예를 들어 거리가 약 5 cm 증가되면 살균력이 절반 이하로 감소되는 한계가 있는 등 살균력이 부족하고 UV-C 영역의 자외선을 사용시 오존 발생 가능성이 있다. 플라즈마 처리 방식은 유해물 제거 능력이 우수하지만, 인체에 유해한 잔류 오존을 발생시키는 한계가 있다.
이러한 오존을 제거하기 위하여 활성탄을 이용하여 제거하는 방법이 있으나, 활성탄의 주기적인 교체가 요구된다. 또한, 오존을 가열하여 산소를 형성함으로써 상기 오존을 제거하는 방법이 있으나, 단순 가열시에 300℃ 이상의 고온이 요구되고 별도의 장치가 필요한 한계가 있다. 또한, MnO 2와 같은 펠렛 촉매를 이용하여 오존을 제거하는 방법이 있으나, 다량의 촉매가 필요하고 주기적으로 촉매를 재생하거나 교체해야 하는 한계가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 휘발성유기화합물이나 오존과 같은 각종 유해가스를 효과적으로 제거하기 위한 것으로서, 유해가스의 산화 반응 또는 환원 반응이 자체 발열되는 발열담체 내에서 수행되는 유해가스 제거용 촉매 모듈, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해가스 제거용 촉매 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 유해물 제거에 사용된 후 잔류하는 잔류 오존을 효과적으로 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 유해물 제거 시스템을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체; 및 상기 유로가 구비된 상기 발열담체의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 상기 유로를 통과하는 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역;을 포함하며, 상기 촉매 영역은, 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매물질 담지량은 0 g/L 초과 내지 50 g/L의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 촉매물질 담지량은 10 g/L 내지 220 g/L의 범위의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매층은 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제2 촉매층은 상기 제1 촉매층의 표면 상에 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 20 부피% 내지 70 부피% 범위의 기공도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈은, 0.1 Ω 내지 1000 Ω 범위의 저항을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체의 일부 영역과 연결된 전극;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO 3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강, 및 칸탈계 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 일단부에서 타단부로 연장되는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 다공질 금속(metal foam)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은, MnO 2, Mn 2O 3, MnO, Mn 3O 4, CeO 2, TiO 2, CuO, V 2O 5, ZnO, SnO 2, SiO 2, 제올라이트 및 Al 2O 3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은 도핑된 원소를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매 영역은 촉매 활성을 가속하는 조촉매 및 상기 발열담체와의 부착력을 제공하는 결합제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 유해가스 제거용 촉매 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 시스템은 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈; 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈에 전력을 공급하는 전력공급원; 및 상기 전력공급원으로부터 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 파형을 제어하는 전력제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전력제어부는 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매층을 형성하는 단계는, 상기 발열담체를 상기 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매 용액에 침지하여 수행하거나, 또는 상기 발열담체에 상기 제1 촉매 용액을 에어건을 이용하여 분사하여 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 촉매층을 형성하는 단계는, 상기 유로의 외부에 배치된 상기 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부에 도입시켜, 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 제2 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 상기 유로의 내면에 형성된 상기 기공의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계; 상기 유로의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부로 도입시켜 상기 유로의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 촉매층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거장치는, 유해물 제거 모듈; 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈;을 포함하고, 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체; 및 상기 유로가 구비된 상기 발열담체의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 상기 유로를 통과하는 상기 잔류 오존의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역;을 포함하며, 상기 촉매 영역은, 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 잔류 오존이 외부로 방출되지 않도록, 상기 유해물 제거 모듈과 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은 서로 접촉하는 단면적이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거 모듈은, 유해물을 제거하도록 저온 플라즈마 또는 상온 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거 모듈은, 유해물을 제거하도록 자외선을 발생하는 자외선 발생기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매층은 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제2 촉매층은 상기 제1 촉매층의 표면 상에 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매물질 담지량은 0 g/L 초과 내지 50 g/L의 범위일 수 있고, 상기 제2 촉매물질 담지량은 10 g/L 내지 220 g/L의 범위의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 20 부피% 내지 70 부피% 범위의 기공도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은, 0.1 Ω 내지 1000 Ω 범위의 저항을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체의 일부 영역과 연결된 전극;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO 3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강, 및 칸탈계 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 일단부에서 타단부로 연장되는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 발열담체는 다공질 금속(metal foam)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은, MnO 2, Mn 2O 3, MnO, Mn 3O 4, CeO 2, TiO 2, CuO, V 2O 5, ZnO, SnO 2, SiO 2, 제올라이트 및 Al 2O 3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은 도핑된 원소를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매 영역은 촉매 활성을 가속하는 조촉매 및 상기 발열담체와의 부착력을 제공하는 결합제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거 모듈은 플라즈마 또는 자외선을 이용하여 유해물을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 유해물 제거 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거 시스템은 상기 유해물 제거장치; 상기 유해물 제거장치의 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈에 전력을 공급하는 전력공급원; 및 상기 전력공급원으로부터 상기 유해물 제거장치의 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 파형을 제어하는 전력제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전력제어부는 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 유해물 제거장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거장치의 제조 방법은, 유해물 제거 모듈 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치의 제조 방법으로서, 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 수행하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 촉매층을 형성하는 단계는, 상기 발열담체를 상기 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매 용액에 침지하여 수행하거나, 또는 상기 발열담체에 상기 제1 촉매 용액을 에어건을 이용하여 분사하여 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 촉매층을 형성하는 단계는, 상기 유로의 외부에 배치된 상기 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부에 도입시켜, 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 제2 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해물 제거장치의 제조 방법은, 유해물 제거 모듈 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치의 제조 방법으로서, 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 상기 유로의 내면에 형성된 상기 기공의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계; 상기 유로의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부로 도입시켜 상기 유로의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 촉매층을 형성하는 단계;를 수행하여 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 유해가스 제거용 촉매 모듈은 기공을 가지는 다공성 구조를 가지는 발열담체와 상기 기공 내에 형성된 제1 촉매층과 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포된 제2 촉매층을 포함하여 구성됨으로써, 촉매 영역의 표면적을 증가시켜 유해가스를 더 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 부가적인 가열장치가 요구되지 않으므로 열에너지 이용 효율이 높고, 촉매-가스 간 열교환 효율이 우수하고, 촉매모듈을 컴팩트하게 배치하거나 일체화함으로써 유해가스 제거 시스템을 저비용으로 소형화/범용화 할 수 있다. 추가적인 흡착제를 사용하지 않고 유해가스 성분을 직접 산화하여 제거가능하며, 상온 유해가스에 대하여도 자체 발열을 통하여 가스의 승온이 가능하므로 제거 처리할 수 있다.
상기 발열담체의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 발열담체가 가지는 전기 저항에 의해 자체적으로 가열되며, 따라서 본 발명의 실시예는 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비해 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. 또한, 펄스 파형의 전력을 반복적으로 투입함으로써 빠른 시간 내에 유해가스를 분해하는 과정을 반복하여 빠른 시간 내에 유해가스를 효과적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 유해물 제거장치는 기공을 가지는 다공성 구조를 가지는 발열담체와 상기 기공 내에 형성된 제1 촉매층과 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포된 제2 촉매층을 포함하여 구성됨으로써, 촉매 영역의 표면적을 증가시켜 잔류 오존을 더 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 부가적인 가열장치가 요구되지 않으므로 열에너지 이용 효율이 높고, 촉매-가스 간 열교환 효율이 우수하고, 촉매모듈을 컴팩트하게 배치하거나 일체화함으로써 잔류 오존 제거 시스템을 저비용으로 소형화/범용화 할 수 있다. 추가적인 흡착제를 사용하지 않고 잔류 오존을 직접 분해하여 제거가능하며, 상온 잔류 오존에 대하여도 자체 발열을 통하여 가스의 승온이 가능하므로 제거 처리할 수 있다.
상기 발열담체의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 발열담체가 가지는 전기 저항에 의해 자체적으로 가열되며, 따라서 본 발명의 실시예는 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비해 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. 또한, 펄스 파형의 전력을 반복적으로 투입함으로써 빠른 시간 내에 잔류 오존을 분해하는 과정을 반복하여 빠른 시간 내에 잔류 오존을 효과적으로 처리할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈을 제조하는 공정에 따라 도시하는 개략도들이다.
도 6은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 수행하는 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치를 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈을 이용하여 구성한 유해가스 제거용 촉매 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예를 따른 도 8의 유해가스 제거용 촉매 시스템의 작동 방법을 설명하는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치를 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치의 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 도시하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치를 이용하여 잔류 오존을 제거한 결과로서, 시간에 따른 오존 농도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
유해가스 제거용 촉매 모듈
도 1은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)을 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)은 발열담체(110) 및 촉매 영역(130)을 포함한다.
발열담체(110)는 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 유체가 유동할 수 있는 하나 이상의 유로(120)를 구비하고, 복수의 기공을 구비하는 다공성 구조를 가질 수 있다. 발열담체(110)는 일단부에서 타단부로 연장되는 복수의 유로(120)를 포함할 수 있다.
유로(120)의 일단부는 유체가 투입되는 투입구일 수 있으며, 타단부는 유체가 배출되는 배출구일 수 있다. 발열담체(110)는 일단부에서 타단부로 사각형의 단면을 가지는 유로가 인접하여 복수 개로 형성된 것일 수 있다. 다른 예로서 유로의 단면이 정육각형인 허니컴(honeycomb) 형태일 수 있다. 그 외 삼각형, 원형 등 단면 형상에 특별한 한정은 없으며, 발열담체(110)의 내부로 유체를 유동시킬 수 있는 유로이면 어떠한 형상도 가능하다. 발열담체(110)의 구조의 다른 예로서, 발열담체(110)는 내부에 다수의 빈 공간을 포함하고, 상기 빈 공간들이 서로 연결되어 유로를 형성하는 다공성 물질, 예를 들어 다공성 금속도 가능하다.
발열담체(110)는 전력이 인가될 경우 전기 저항에 의해 자체적으로 발열이 가능한 전기 발열체로 구성된다. 예를 들어 발열담체(110)의 재료로는 전도성 세라믹 또는 금속 소재가 사용될 수 있다. 전도성 세라믹 소재로는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO 3계 화합물 등을 포함할 수 있다. 금속 소재로는 예를 들어, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강, 칸탈계 합금 등을 포함할 수 있다.
상기 유체는 제거의 대상이 되는 유해가스를 포함할 수 있다. 상기 유해가스로는, 예를 들어 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOCs), 자동차나 보일러 등에서 배출되어 온실효과 및 산성비의 원인이 되는 산화질소(NOx), 각종 악취, 각종 탄화수소(C xH y), 일산화탄소(CO), 오존(Ozone), 유해 라디칼, 병원균 및 바이러스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
유로(120)가 구비된 발열담체(110)의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 유로(120)를 통과하는 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역(130)이 형성된다. 촉매 영역(130)에 사용되는 촉매물질로는 Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 산화물을 포함할 수 있다. 상기 산화물로는 MnO 2, Mn 2O 3, MnO, Mn 3O 4, CeO 2, TiO 2, CuO, V 2O 5, ZnO, SnO 2, SiO 2, 제올라이트 및 Al 2O 3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 촉매물질은 도핑된 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매물질은 상기 CeO 2 에 다른 원소인 지르코늄이 도핑된 Ce 1-xZr xO 2 를 포함할 수 있다. 또한, 촉매 영역(130)은 촉매 활성을 가속하는 금속이나 산화물 조촉매를 더 포함할 수 있다. 또한, 촉매 영역(130)은 발열담체(110)와의 부착력을 제공하는 결합제를 더 포함할 수 있다. 상기 결합제는, 예를 들어 알루미늄화합물(보에마이트, Boemite), SiO 2, TiO 2, 점토계 물질 등을 포함할 수 있다. 촉매 영역(130)에 대하여는 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
발열담체(110)에는 외부에서 전력을 인가할 수 전극 구조(미도시)가 형성된다. 상기 전극 구조는 발열담체(110)의 측면이나 전단 및 후단에 형성될 수 있다. 예를 들어 발열담체(110)의 일단부 및 타단부의 특정 영역에 각각 전도성 페이스트를 도포함으로서 외부의 전력선과 연결되는 전극 구조를 형성할 수 있다. 다른 예로는 전도성 금속부재를 발열담체(110)의 일단부 및 타단부의 특정 영역에 각각 결합시킴으로써 전극 구조를 형성할 수 있다. 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)은, 예를 들어 0.1 Ω 내지 1000 Ω 범위, 예를 들어 0.5 Ω 내지 500 Ω 범위, 예를 들어 예를 들어 1 Ω 내지 100 Ω 범위의 저항을 가질 수 있다. 상기 저항은 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)의 크기에 따라 변화될 수 있다. 상기 저항은 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)을 구성하는 발열담체(110)에서 주로 나타나는 저항으로서, 이러한 저항에 따라 발열이 유도된다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법(S100)은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계(S110); 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계(S120); 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계(S130);를 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈(100)을 제조하는 공정에 따라 도시하는 개략도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발열담체(110)는 복수의 기공(115)을 포함하여 형성될 수 있다. 발열담체(110)는 예를 들어 20 부피% 내지 70 부피% 범위의 기공도를 가질 수 있고, 예를 들어 30 부피% 내지 60 부피% 범위의 기공도를 가질 수 있다. 기공(115)은 유로(120)를 향하여 개방될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 발열담체(110)의 기공(115)의 적어도 일부를 충진하는 제1 촉매층(132)을 형성한다. 또한, 제1 촉매층(132)은 발열담체(110)의 내부 표면에 접촉하도록 발열담체(110)의 내부 표면 상에 더 도포될 수 있다.
제1 촉매층(132)은 상술한 바와 같은 촉매물질(139)을 포함할 수 있다. 제1 촉매층(132)은 제1 촉매물질 담지량을 가질 수 있다. 상기 제1 촉매물질 담지량은 발열담체(110)의 전체 겉보기 부피에 대한 제1 촉매물질의 중량으로 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 지칭되는 겉보기 부피는, 발열담체(110)의 내부의 유로들 및 기공들에 의한 빈 공간을 고려하지 않도록 상기 유로들과 상기 기공들이 충전된 상태로 가정하고, 발열담체(110)의 외견 상의 전체 부피를 의미한다.
상기 제1 촉매물질 담지량은 발열담체(110)에 담지되는 상기 제1 촉매물질의 양을 의미한다. 상기 제1 촉매물질 담지량은, 예를 들어 0 g/L 초과 내지 50 g/L 범위일 수 있다. 즉, 상기 제1 촉매물질 담지량은 1 L의 발열담체(110)의 겉보기 부피에 대하여 상기 제1 촉매물질이 50g 이하일 수 있다. 또는, 상기 제1 촉매물질 담지량은 발열담체(110)의 내부에 코팅되는 제1 촉매물질의 코팅량으로 표현될 수 있다.
제1 촉매층(132)을 형성하는 단계는, 발열담체(110)를 상기 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매 용액에 침지하여 수행하거나, 또는 발열담체(110)에 상기 제1 촉매 용액을 에어건을 이용하여 분사하여 수행할 수 있다.
상기 제1 촉매 용액은 슬러리의 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 촉매 용액에서의 상기 제1 촉매물질의 농도는 상기 제1 촉매 용액의 총 중량에 대하여 0 중량% 초과 내지 20 중량% 이하의 범위일 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 발열담체(110)의 내부 표면 상에 도포되는 제2 촉매층(134)을 형성한다. 제2 촉매층(134)은 발열담체(110)의 내부 표면에 접촉하도록 도포되거나, 또는 상기 제1 촉매층(132)의 표면 상에 도포될 수 있다.
제2 촉매층(134)은 상술한 바와 같은 촉매물질(139)을 포함할 수 있다. 제1 촉매층(132)에 포함된 촉매물질(139)과 제2 촉매층(134)에 포함된 촉매물질(139)은 동일한 물질이거나 다른 물질일 수 있다. 제2 촉매층(134)은 제2 촉매물질 담지량을 가질 수 있다. 상기 제2 촉매물질 담지량은 발열담체(110)의 전체 겉보기 부피에 대한 제2 촉매물질의 중량으로 나타낼 수 있다. 상기 제2 촉매물질 담지량은 발열담체(110)에 담지되는 상기 제2 촉매물질의 양을 의미한다. 상기 제2 촉매물질 담지량은, 예를 들어 10 g/L 내지 220 g/L 범위일 수 있다. 즉, 상기 제2 촉매물질 담지량은 1 L의 발열담체(110)의 겉보기 부피에 대하여 상기 제2 촉매물질이 10 g 초과 내지 220 g 이하일 수 있다. 또는, 상기 제2 촉매물질 담지량은 발열담체(110)의 내부에 코팅되는 제2 촉매물질의 코팅량으로 표현될 수 있다.
상기 제2 촉매층(134)을 형성하는 단계는, 유로(120)의 외부에 배치된 상기 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 유로(120)의 내부에 도입시켜, 유로(120)의 내면에 상기 제2 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 제2 촉매 용액을 건조시켜 유로(120)의 내면에 제2 촉매층(134)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 촉매층(134)을 형성하는 단계는, 발열담체(110)의 일단부를 상기 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매 용액에 접촉시키고, 발열담체(110)의 타단부를 감압함으로써 발생하는 압력 차이를 이용하여, 상기 제2 촉매 용액을 상기 발열담체 내부로 흡입하여 수행할 수 있다. 상기 감압에 의하여, 상기 일단부와 상기 타단부는 압력 차이가 발생하여 상기 제2 촉매 용액이 발열담체 내부의 유로(120)를 통하여 흡입될 수 있다. 상기 감압은 진공 펌프를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 제2 촉매 용액은 슬러리의 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 촉매 용액에서의 상기 제2 촉매물질의 농도는 상기 제2 촉매 용액의 총 중량에 대하여 10 중량% 이상 내지 60 중량% 이하의 범위일 수 있다.
또한, 제1 촉매 용액을 대신하여 촉매 물질을 포함하지 않는 물과 같은 유체를 이용하여 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈을 제조할 수 있다. 이 경우에는, 상기 유체가 발열담체(110)에 형성된 기공을 충진하고, 이에 따라 목표하는 압력 차이를 상기 일단부와 상기 타단부 사이를 유지하게 함으로써, 유로(120) 내로 제2 촉매 용액을 용이하게 흡입시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법(S200)을 도시하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법(S200)은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로(120)를 구비하고, 기공(115)을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체(110)를 제공하는 단계(S210); 유로(120)의 내면에 형성된 기공(115)의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계(S220); 유로(120)의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 유로(120)의 내부로 도입시켜 유로(120)의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계(S230); 및 코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 유로(120)의 내면에 촉매층을 형성하는 단계(S240);를 포함한다.
상기 기공(115)을 충진하는 유체는 물을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 유체는 상기 촉매 용액에 포함된 것과 같은 촉매 물질을 포함하지 않을 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 촉매 용액에 포함된 촉매 물질이 확산 등에 의하여 상기 기공(115)을 충진한 유체로 이동할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 수행하는 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)를 도시하는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)는 촉매 코팅공정이 요구되는 발열담체(110)를 밀착시켜 고정하고 내부 공간에 진공 분위기를 조성한 후, 진공 분위기를 해지함에 따라 압력 차이로 인하여 발열담체(110) 내부로 상기 제2 촉매 용액에 해당되는 슬러리(S)가 관통하도록 함으로써 촉매 코팅이 가능하도록 하는 장치이다. 이를 위해 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)는 발열담체(110)가 밀착 고정되는 랙(210)과, 촉매물질이 포함된 슬러리(S)를 저장하고 발열담체(110)에 선택적으로 공급하는 호퍼(220)와, 랙(210)과 연통하여 발열담체(110) 및 랙(210)을 관통한 슬러리(S)의 유동 방향을 안내하는 공급관(230)과, 발열담체(110) 및 공급관(230)을 순차적으로 통과한 슬러리(S)를 저장하는 챔버(240)와, 챔버(240) 내부의 기체를 선택적으로 배출하는 배출관(250)과, 공급관(230)과 배출관(250)을 선택적으로 차폐하는 밸브(260)와, 밸브(260)의 개방 여부에 따라 챔버(240) 내부에 진공 분위기를 조성하는 진공펌프(270)와, 진공펌프(270)를 경유한 기체를 외부로 배기하는 배기관(280)과, 밸브(260) 및 진공펌프(270)의 동작을 제어하는 제어부(290)를 포함하여 구성된다.
상기한 구성들 중 대부분은 내부가 비어있는 직육면체 형상의 케이스(미도시) 내부에 내장되며, 코팅 작업의 편이를 위해 랙(210) 및 호퍼(220)는 상기 케이스의 상측에 노출되어 있다. 즉, 상기 케이스의 상면에는 상기 케이스 내부와 관통하는 관형상을 갖도록 랙(210)이 형성되며, 랙(210)에는 발열담체(110)가 안착 및 고정된다.
본 발명의 실시예에서 발열담체(110)는 세라믹으로 형성되어 있으나, 다양한 재질로 변경 적용 가능함은 물론이다.
랙(210)은 개구된 상부의 형상이 발열담체(110)의 외형과 대응되도록 구성되어 발열담체(110)를 내부에 수용할 수 있게 되며, 랙(210) 내부에 삽입된 발열담체(110)는 내부가 랙(210) 내부와 연통하게 된다. 발열담체(110)의 상측에는 호퍼(220)가 구비된다. 호퍼(220)는 촉매물질을 포함하는 슬러리(S)가 보관되는 공간을 형성하는 구성으로, 랙(210)과 같이 발열담체(110)의 상측에 하부가 밀착 결합될 수 있도록 구성되며, 상부는 소정의 깊이로 함몰되어 슬러리(S)의 보관이 가능하다. 그리고, 호퍼(220)의 개구된 상부 공간은 하방향으로 개구되어 상부에 보관된 슬러리(S)가 발열담체(110) 내부로 유입될 수 있도록 구성된다.
랙(210)의 하부에는 공급관(230)이 구비된다. 공급관(230)은 호퍼(220)에 보관되어 있던 슬러리(S)가 발열담체(110) 및 랙(210) 내부를 관통한 후 이동할 수 있는 경로를 만들어주는 구성으로, 챔버(240)의 내부와 연통되도록 결합된다. 따라서, 발열담체(110) 내부를 통과하면서 코팅되고 남은 슬러리(S)는 공급관(230)을 통해 챔버(240) 내부로 유입됨으로써 보관 가능하게 된다.
챔버(240)는 잉여의 슬러리(S)를 보관할 수 있도록 구성되므로 슬러리(S)의 선택적인 배출이 가능하도록 구성된다. 즉, 챔버(240)는 슬러리(S)를 보관할 수 있도록 용기 형상을 가지는 용기부(242)와, 용기부(242)를 선택적으로 차폐하기 위한 차폐부(244)로 이루어진다. 본 발명의 실시예에서, 용기부(242)는 차폐부(244)로부터 용이하게 착탈 가능하도록 구성되며, 공급관(230)은 차폐부(244)에 연결되어 차폐부(244)와 용기부(242)가 밀폐된 상태로 결합시에 공급관(230)은 용기부(242) 내부 공간에 슬러리(S)를 안내할 수 있게 된다.
챔버(240)의 일측 방향으로는 배출관(250)이 구비된다. 배출관(250)은 챔버(240) 내부 공간과 연통하도록 결합되어 챔버(240) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있도록 하는 구성이다. 즉, 챔버(240) 내부로 슬러리(S)와 외부의 기체가 유입되었을 때 기체만 선택적으로 배출될 수 있도록 하는 구성이다.
챔버(240)는 전술한 밸브(260)와 진공펌프(270)의 작용에 의해 선택적으로 진공 분위기가 조성될 수 있도록 구성된다. 즉, 공급관(230)의 일측에는 제1 밸브(262)가 구비되고, 배출관(250)의 일측에는 제2 밸브(264)가 구비되어, 제1 밸브(262)와 제2 밸브(264)의 동작에 의해 공급관(230)과 배출관(250)이 차폐됨으로써 챔버(240)의 밀폐가 가능하며, 배출관(250)만 개방된 상태에서 진공펌프(270)가 동작시에 챔버(240) 내부에는 진공분위기가 조성될 수 있다. 그리고, 제1 밸브(262)와 제2 밸브(264)는 타이머기능을 내장하여 미리 설정된 시간 동안 개방 또는 차폐 가능하도록 구성된다. 또한 제1 밸브(262)와 제2 밸브(264)는 제어부에 의해 선택적으로 제어되어 개도가 조절될 수 있도록 구성된다. 이것은, 진공펌프(270) 동작시에 챔버(240) 내부의 과도한 진공 분위기 조성을 미연에 차단하기 위함이다.
배출관(250)의 일측에는 제1 필터(252)와 제2 필터(254)가 내장된다. 제1 필터(252)와 제2 필터(254)는 챔버(240) 내부에서 배출관(250)을 통해 배출될 수 있는 오일이나 이물을 걸러내어 진공펌프(270) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 즉, 제1 필터(252)는 챔버(240)에 인접하게 위치하여 챔버(240) 내부로부터 배출되는 공기 중의 이물을 제거하는 역할을 수행하며, 제2 필터(254)는 진공펌프(270)에 인접하도록 배치되어 진공펌프(270) 내부로 유입될 수 있는 오일을 제거하게 된다.
한편, 챔버(240)의 일측 즉, 차폐부(244)에는 압력센서(246)가 구비된다. 압력센서(246)는 챔버(240) 내부에 조성된 진공 분위기의 압력을 측정하기 위한 구성으로, 상기 제어부에 이러한 측정 압력을 제공하는 역할을 수행한다.
유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 압력센서(246)로부터 제공받은 챔버(240) 내부의 진공도를 미리 설정된 설정압력 범위와 비교하여 진공펌프(270)의 동작을 제어함은 물론, 제1 밸브(262) 및 제2 밸브(264)의 개도, 개방 시간 등을 설정할 수 있도록 함으로써, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)의 전반적인 동작 조작을 가능케 하는 구성이다.
이하에서는, 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)을 이용하여 발열담체(110)에 촉매물질을 코팅하는 방법을 설명한다.
먼저, 랙(210)에 발열담체(110)를 밀착 고정하고 발열담체(110)에 촉매물질을 포함하는 슬러리(S)를 공급하는 호퍼(220)에 슬러리(S)를 준비한다. 이 과정에서는, 발열담체(110), 슬러리(S) 등을 준비하고 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치(200)에 세팅하는 과정으로서, 발열담체(110)는 내부가 랙(210) 내부와 연통하도록 안착하고, 발열담체(110)의 상부에는 호퍼(220)를 안착하며, 호퍼(220) 내부에는 슬러리(S)를 주입하여 보관하고 있는 상태가 된다. 그리고, 랙(210) 내부와 챔버(240) 내부는 단절된 상태가 된다. 즉, 제1 밸브(262)를 동작시켜 공급관(230) 내부를 차폐하고, 제2 밸브(264)는 개방하여 챔버(240)와 진공펌프(270)가 연통하는 상태가 되도록 준비하게 된다.
이어서, 발열담체(110)를 관통하여 빠져나온 슬러리(S)를 보관하기 위한 챔버(240) 내부에 진공 분위기를 조성한다. 이 과정에서는, 진공펌프(270)를 동작시켜 흡입력을 발생하고, 이러한 흡입력이 배출관(250)을 통해 챔버(240)에 전달되도록 함으로써, 챔버(240) 내부에 진공 분위기가 조성될 수 있도록 강제하는 과정이다. 이때 배출관(250)은 선택적으로 차폐되어 챔버(240) 내부의 진공도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다. 즉, 진공펌프(270)의 동작에 의해 챔버(240) 내부의 진공도가 상승하게 되는데, 이러한 진공도가 미리 설정된 설정진공도 범위 내에 도달시에 압력센서(246)는 이를 감지하여 제어부에 제공함으로써 상기 제어부는 제2 밸브(264)를 차폐하여 챔버(240) 내부의 진공도를 유지하게 된다. 이와 동시에 상기 제어부는 진공펌프(270)에 인가되는 전원을 차단함이 바람직하다.
이어서, 챔버(240)와 발열담체(110) 내부를 개방하여 진공 분위기를 해지함으로써 발열담체(110) 내부로 슬러리(S)를 관통시켜 슬러리(S)를 코팅한다. 이 과정에서는, 실질적으로 발열담체(110) 내부에 촉매물질이 코팅되는 단계로서, 공급관(230)을 개방함으로써 완료된다. 보다 구체적으로 살펴보면, 챔버(240)는 진공 분위기가 조성되어 있으므로, 상기 제1 밸브(262)를 개방하게 되면 챔버(240)는 공급관(230)과 랙(210), 발열담체(110)에 흡입력을 제공하게 되며, 이러한 흡입력은 슬러리(S)를 발열담체(110) 내부로 흡입하게 된다. 발열담체(110)로 흡입된 슬러리(S) 중 일부는 발열담체(110) 내부를 경유하면서 벽면에 코팅되며, 코팅되지 않은 나머지 슬러리(S)는 랙(210)과 공급관(230)을 따라 아래로 유동하여 챔버(240) 내부로 유입되어 보관된다. 따라서, 슬러리(S)는 제1 밸브(262)의 순간적인 개방 작동에 의해 발열담체(110) 내부에 코팅될 수 있게 된다.
상기 과정을 거치면, 촉매물질의 코팅은 완료되며, 이후 제2 밸브(264)는 개방하고, 제1 밸브(262)는 차폐하며, 진공펌프(270)는 동작되어 챔버(240) 내부의 압력이 설정된 압력의 범위 내의 값에 도달할 때까지 작동하게 된다. 이러한 과정과 함께 챔버(240) 내부는 다시 진공을 형성한다. 물론, 진공을 다시 형성하기 전에 코팅이 요구되는 다른 발열담체(110)의 한쪽 면은 랙(210)에 안착되고, 상기 발열담체(110)의 다른 면은 호퍼(220)가 안착되어 촉매물질의 코팅을 위한 준비를 한다.
도 8은 본 발명의 일실시예를 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈을 이용하여 구성한 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)을 도시하는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)은 유해가스 제거용 촉매 모듈(410), 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)에 전력을 공급하는 전력공급원(420) 및 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)로 투입되는 전력을 제어하는 전력제어부(430)을 포함한다. 전력제어부(430)에 의해 예를 들어, 공급되는 전력값 또는 전력의 파형이 제어될 수 있다.
전력제어부(430)는, 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈(440)을 더 포함할 수 있다.
전력공급원(420)으로부터의 전력은 전력제어부(430)의 제어에 의해 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)을 구성하는 발열담체에 공급되도록 제어될 수 있다. 상기 전력을 공급받은 상기 발열담체는 자체 발열에 의해 가열될 수 있으며, 이때 자체 발열되는 상기 발열담체의 온도가 소정 범위에서 유지될 수 있도록 전력제어부(430)에 의해 투입되는 전력값 또는 파형이 제어될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예를 따른 도 8의 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)의 작동 방법을 설명하는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)을 구성하는 발열담체(110)에 전력이 공급되는 시간적 순서에 따른 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)의 작동 방법이 도시되어 있다. 구체적으로, 발열담체(110)에 인가되는 펄스 형태의 전력 파형 및, 이에 따른 발열담체(110)의 온도 변화가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하여, 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)을 이용한 유해가스 제거 방법을 설명한다.
발열담체(110)에 전력이 공급되면, 발열담체(110)가 자체 가열에 의해 가열될 수 있다. 기 설정된 전력 공급값에 의해 발열담체(110)의 온도는 촉매가 효율적으로 작동할 수 있는 작동 범위에서 빠른 속도로 승온되어 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 유해가스 제거용 촉매 시스템(400)에서, 발열담체(110)의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 전기 저항 발열체인 발열담체(110)가 자체적으로 가열됨으로써 구현된다. 즉 발열담체(110)에 직접 전력을 인가하여 발열담체(110)를 가열하게 된다. 따라서 종래의 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비하여, 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. 이에 따라 발열담체(110)에 투입되는 전력의 파형을 제어함에 따라 발열담체(110)를 급속하게 가열하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 전력이 전력공급부(430)를 통해 발열담체(110)에 짧은 시간 동안 펄스 형태로 공급할 경우, 발열담체(110) 또한 펄스 형태로 온도 변화를 나타내게 된다.
한편, 발열담체(110)는 펄스 형태의 전력이 인가될 경우에 급속히 빠른 속도로 가열될 수 있을 뿐 아니라 인가되는 전력이 제거되면 방냉 또는 공냉 등에 의해 빠른 속도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 촉매모듈은 다시 가열전 온도로 환원된 후 가열될 때까지 대기하게 된다.
유해가스는 가열된 발열담체(110)의 유로(120)로 투입된 후, 발열담체(110)의 유로를 따라 유동된다. 이러한 과정 중에 상기 유해가스는 촉매 영역(130)에 의해 분해반응이 촉진되면서 분해될 수 있다. 이는 도 9에 표시된 "반응단계"에 해당된다. 예를 들어 유해가스가 휘발성유기화합물일 경우에는 촉매 영역(130)에서 산화 반응이 촉진되면서 이산화탄소(CO 2) 가스와 수증기(H 2O)로 분해되어 발열담체(110)의 타단부의 유로(120)를 통해 외부로 배출되게 된다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 유해가스 제거용 촉매 모듈의 실험예를 설명하기로 한다.
상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 실험 조건으로서, 30V 내지 50V의 전압, 20 A의 전류, 12,000/h의 공간속도(GHSV), 3.6 cm 2 의 단면적과 5 cm의 길이의 발열담체를 사용하였다. 유해가스로서, PGMEA (Propylene glycol methyl ether acetate)를 사용하였다, 6 L/분 의 유체 속도의 상기 PGMEA와 4L/분 유체 속도의 공기와 혼합하여 주입하였다. 상기 PGMEA는 135.02 ppm의 주입량으로 주입되었고, 촉매 반응 후에는 0.71 ppm으로, 99.47%의 분해 효율을 나타내었다. 또한, TVOC (전체 휘발성유기화합물)은 136.64 ppm의 주입량으로 주입되었고, 촉매 반응 후에는 0.83 ppm으로, 99.39%의 분해 효율을 나타내었다.
유해물 제거장치
이하에서는, 본 발명의 일실시예 따른 유해물 제거장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치(1)를 도시하는 개략도이다.
도 10을 참조하면, 유해물 제거장치(1)는, 유해물 제거 모듈(10); 및 유해물 제거 모듈(10)에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20);을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 유해물 제거 모듈(10)은 플라즈마 발생기를 포함하여 플라즈마를 발생하여 유해물을 제거하는 기능을 수행한다. 유해물 제거 모듈(10)은 유해물을 제거하도록 저온 플라즈마 또는 상온 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생기(12)를 포함할 수 있고, 고풍속 저압손 조건하에서 오존과 같은 활성종을 고효율로 발생시킬 수 있다. 또한, 유해물 제거 모듈(10)은 유해물 제거 성능을 증가시키기 위하여, 상기 활성종을 변환시킬 수 있고, 표면 산화용 표면 소재 기술을 적용할 수 있다.
또한, 유해물 제거 모듈(10)은 유해물 제거를 위한 자외선 발생기(14)를 포함할 수 있다. 상기 자외선 발생기에서 자외선을 발생하여 유해물을 제거하는 기능을 수행한다.
도 10에서는, 플라즈마 발생기(12)와 자외선 발생기(14)가 유해물 제거 모듈(10)의 외측에 함께 배치된 것으로 도시되어 있으나 이는 예시적이며 다양한 배치가 가능하다. 예를 들어, 플라즈마 발생기(12)와 자외선 발생기(14) 중 하나만 배치되거나, 플라즈마 발생기(12)와 자외선 발생기(14)의 배치 순서가 서로 반대이거나, 또는 유해물 제거 모듈(10)의 내측에 배치되는 등 다양한 배치가 가능하다.
또한, 유해물 제거 모듈(10)은 유해물 제거를 위한 세라믹 소재를 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 소재는 세라믹 나노섬유 필터를 포함할 수 있고, 저온 촉매용 전도성 세라믹 발열담체 기술을 적용할 수 있다.
상기 유해물은 제거의 대상이 되는 유해가스를 포함할 수 있다. 상기 유해물로는, 예를 들어 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOCs), 자동차나 보일러 등에서 배출되어 온실효과 및 산성비의 원인이 되는 산화질소(NOx), 각종 악취, 각종 탄화수소(C xH y), 일산화탄소(CO), 유해 라디칼, 병원균 및 바이러스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 유해물 제거 모듈(10)에서 발생하는 잔류 오존을 분해하는 기능을 수행한다. 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 잔류 오존 분해용 저온 활성 기술, 발열담체 적용 촉매 반응 제어 기술, 및 잔류 오존-라디칼-촉매 간의 반응 분석 기술 등을 접목할 수 있다. 또한, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 병원체 외에도 휘발성 유기화합물과 같은 유해물을 더 분해하는 기능을 수행할 수 있다.
도 10의 유해물 제거장치(1)에서는, 유해물 제거 모듈(10)과 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)이 원기둥 형상으로 도시되어 있고, 또한 유해물 제거 모듈(10)과 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)이 동일한 직경을 가지는 형상으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유해물 제거 모듈(10)과 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)이 접촉하는 것으로 도시되어 있으나, 이격되어 배치되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 다시 말하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 유해물 제거장치(1)는, 유해물 제거 모듈(10)에 의하여 발생하는 잔류 오존을 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)에서 제거할 수 있는 기능을 달성할 수 있는 다양한 구조와 배치를 포함할 수 있다.
유해물 제거장치(1)는 유해물 제거 모듈(10)에서 플라즈마를 통하여 생성된 오존과 같은 활성종이 유해물을 제거하게 되며, 또한 유해물을 제거하고 잔류하는 잔류 오존이 외부로 방출되지 않도록 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)에서 제거될 수 있다. 상기 잔류 오존이 외부로 방출되지 않도록, 유해물 제거 모듈(10)과 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 서로 접촉하는 단면적이 동일할 수 있다. 또한, 유해물 제거 모듈(10)과 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)의 접촉 영역은 밀봉될 수 있다.
유해물 제거장치(1)는, 바람직하게는 잔류 오존을 0.1 ppm 이하로 제어할 수 있고, 더 바람직하게는 잔류 오존을 0.05 ppm 이하로 제어할 수 있다. 또한, 유해물 제거장치(1)는 다중 이용시설의 공조에 적용할 수 있도록, 고유량 및 고풍속 조건 하에서 제한된 공간 내에 적용이 가능할 수 있는 콤팩트한 저배압 모노리스 촉매를 사용한다. 이러한 콤팩트한 촉매를 구현하기 위하여, 발열 발열담체를 사용하며, 대면적 발열담체에 적용하기 위한 코팅 기술과 촉매 반응 제어 기술을 적용한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 유해물 제거장치(1)는 유해가스 제거에 적용될 수 있다. 대기 환경을 크게 변화시키는 유해가스들을 효과적으로 제거하기 위한 기술들이 최근 활발하게 연구되고 있다. 이러한 유해가스들은 화학공정에 사용되며 인체에 치명적인 독성을 가지는 다양한 물질들 및 생명체들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유해가스 중에서 휘발성유기화합물은 세계보건기구(WHO) 지정 1급 발암물질이 다수 포함되어 장기간 노출 시 면역력 저하에 따른 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기질환과 심혈관질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 중증 질병을 야기한다. 또한 미세먼지의 대표 전구물질로, 배출 후 대기 중에서 2차 미세먼지를 형성하여 건강을 위협하고 대기질을 저하시키는 문제점이 있다. 유해가스를 화학적으로 분해하여 제거하는 기술은 분해반응을 촉진하기 위해 촉매를 사용한다. 촉매를 이용한 반응에서는 촉매 효율을 극대화하기 위하여 통상 작동 온도 범위로 가열하여 사용한다. 일반적으로 가열원은 촉매모듈의 외부에 배치되며, 외부 가열을 이용하는 경우에는 에너지 손실이 커서 낮은 에너지를 필요로 하는 분야에서는 적합하지 않다. 또한 기존 유해가스를 저감하는 기술의 경우, 대부분 집중화된 대형 저감설비를 통해 이루어지며, 유해가스가 비교적 높은 농도로 발생하는 산업 현장에 주로 설치되고 있어, 국민들의 실거주 환경에 직접 적용하기는 어려운 문제점이 있다. 더 나아가 펠렛 또는 파우더 형의 촉매에서는 간단한 구조로 대규모 유해물질 제거 장치에 사용하지만 다량의 촉매 사용에 따른 고비용화 및 주기적 교체가 필요하다는 점에서 실내에서 소형화/범용화된 저감 장치의 기술 개발이 시급한 실정이다.
도 11은 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치의 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)을 도시하는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 발열담체(110) 및 촉매 영역(130)을 포함한다. 발열담체(110)는 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 유체가 유동할 수 있는 하나 이상의 유로(120)를 구비하고, 복수의 기공을 구비하는 다공성 구조를 가질 수 있다. 발열담체(110)는 일단부에서 타단부로 연장되는 복수의 유로(120)를 포함할 수 있다. 이러한 잔류 오존 제거용 촉매 모듈(20)은 도 1을 참조하여 상술한 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 구성요소를 적용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 유체는 제거의 대상이 되는 잔류 오존을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유체는 유해가스를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따른 유해물 제거장치의 제조 방법은, 유해물 제거 모듈 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치의 제조 방법일 수 있다. 상기 유해물 제거장치의 제조 방법에서 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 제조 방법은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계; 및 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 제조 방법은, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 적용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 유해물 제거장치의 제조 방법은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계; 유로의 내면에 형성된 기공의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계; 유로의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 유로의 내부로 도입시켜 유로의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및 코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 유로의 내면에 촉매층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 제조 방법은, 도 6을 참조하여 상술한 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 적용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 유해물 제거장치의 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 제조 방법을 수행하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈의 제조 장치 및 발열담체에 촉매물질을 코팅하는 방법은 도 7을 참조하여 상술한 유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 장치를 적용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 유해물 제거장치를 이용하여 구성한 유해물 제거 시스템 및 그 작동 방법은 도 8 및 도 9를 참조하여 상술한 유해가스 제거용 촉매 시스템 및 그 작동 방법을 적용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 여기에서, 유해가스 제거용 촉매 모듈(410)은 잔류 오존 제거용 촉매 모듈로 사용될 수 있다.
상기 유해물 제거 시스템을 이용한 잔류 오존 제거 방법을 설명한다.
상기 발열담체에 전력이 공급되면, 상기 발열담체가 자체 가열에 의해 가열될 수 있다. 기 설정된 전력 공급값에 의해 상기 발열담체의 온도는 촉매물질이 효율적으로 작동할 수 있는 작동 범위에서 빠른 속도로 승온되어 유지될 수 있다.
상기 유해물 제거 시스템에서, 상기 발열담체의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 전기 저항 발열체인 상기 발열담체가 자체적으로 가열됨으로써 구현된다. 즉 상기 발열담체에 직접 전력을 인가하여 상기 발열담체를 가열하게 된다. 따라서 종래의 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비하여, 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. 이에 따라 상기 발열담체에 투입되는 전력의 파형을 제어함에 따라 상기 발열담체를 급속하게 가열하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 전력이 전력공급부를 통해 상기 발열담체에 짧은 시간 동안 펄스 형태로 공급할 경우, 상기 발열담체 또한 펄스 형태로 온도 변화를 나타내게 된다.
한편, 상기 발열담체는 펄스 형태의 전력이 인가될 경우에 급속히 빠른 속도로 가열될 수 있을 뿐 아니라 인가되는 전력이 제거되면 방냉 또는 공냉 등에 의해 빠른 속도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 촉매모듈은 다시 가열 전 온도로 환원된 후 가열될 때까지 대기하게 된다.
잔류 오존은 가열된 상기 발열담체의 상기 유로로 투입된 후, 상기 발열담체의 유로를 따라 유동된다. 이러한 과정 중에 상기 잔류 오존은 상기 촉매 영역에 의해 분해반응이 촉진되면서 분해될 수 있다. 이는 도 9에 표시된 "반응단계"에 상응된다. 상기 잔류 오존은 상기 촉매 영역에서 산소 가스(O 2) 등으로 분해되어 상기 발열담체의 타단부의 상기 유로를 통해 외부로 배출되게 된다.
도 12는 본 발명의 일실시예를 따른 유해물 제거장치(1)를 이용하여 잔류 오존을 제거한 결과로서, 시간에 따른 오존 농도를 나타내는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 오존 농도가 초기에는 약 0.5 ppm이었으나, 약 2분이 지난 후에는 0.01 ppm 이하로 감소됨을 알 수 있다. 이러한 지연은 반응기 구조 및 분석기 때문에 지체되는 것으로 실제는 거의 즉시 감소된다.
참고로, 도 12의 제조 조건 및 실험 조건은 다음과 같다. 발열담체는 SiC 를 사용하였고, 촉매는 Pd/Al 2O 3 를 사용하였고, 촉매 물질의 총 담지량은 70 g/L 이었고, 발열담체의 부피는 53.76 cm 3 이었다. 배출 가스의 온도는 70℃ 내지 75℃ 이었고, 공간속도(GHSV)는 12,000 /h 및 30,000/h 이었고, 초기 잔류 오존 농도는 0.5 ppm 이었다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈은, 열에너지 이용 효율이 높고, 촉매-가스 간 열교환 효율이 우수하고, 촉매모듈을 컴팩트하게 배치하거나 일체화함으로써 유해가스 제거 시스템을 저비용으로 소형화/범용화 할 수 있다
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유해물 제거장치는 플라즈마-촉매 또는 UV-촉매 일체화를 구현하여, 실내 공기 중의 병원체 등과 같은 유해물의 제거를 가능하게 할 수 있고, 고유 촉매 제조법 및 대량 제조 기술의 원천 기술을 제공할 수 있고, 상용화에 필수적인 촉매 모듈 가격 경쟁력과 시스템의 소형화를 구현할 수 있고, 저가의 고효율 나노 촉매를 적용한 촉매 반응기를 제품화할 수 있다. 이러한 유해물 제거장치는 일반병원, 요양병원, 각급 학교, 유치원, 지하철, 밀집 상가, 고층 빌딩, 산업현장 등에 적용할 수 있고, 이에 따라 호흡기 질환 감염을 감소시키고 더불어 실내 유해 가스를 저감시킬 수 있다.

Claims (31)

  1. 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체; 및
    상기 유로가 구비된 상기 발열담체의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 상기 유로를 통과하는 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역;을 포함하며,
    상기 촉매 영역은,
    상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층; 및
    상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층;을 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 촉매물질 담지량은 0 g/L 초과 내지 50 g/L의 범위인,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 촉매물질 담지량은 10 g/L 내지 220 g/L의 범위인,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 촉매층은 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고,
    상기 제2 촉매층은 상기 제1 촉매층의 표면 상에 도포되는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열담체는 20 부피% 내지 70 부피% 범위의 기공도를 가지는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유해가스 제거용 촉매 모듈은, 0.1 Ω 내지 1000 Ω 범위의 저항을 가지는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열담체의 일부 영역과 연결된 전극;을 더 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열담체는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO 3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강, 및 칸탈계 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열담체는 일단부에서 타단부로 연장되는 복수의 유로를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열담체는 다공질 금속(metal foam)을 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 산화물을 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매물질은, MnO 2, Mn 2O 3, MnO, Mn 3O 4, CeO 2, TiO 2, CuO, V 2O 5, ZnO, SnO 2, SiO 2, 제올라이트 및 Al 2O 3 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 촉매물질은 도핑된 원소를 더 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매 영역은 촉매 활성을 가속하는 조촉매 및 상기 발열담체와의 부착력을 제공하는 결합제를 더 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 유해가스 제거용 촉매 모듈;
    상기 유해가스 제거용 촉매 모듈에 전력을 공급하는 전력공급원; 및
    상기 전력공급원으로부터 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 파형을 제어하는 전력제어부;를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력제어부는 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 상기 유해가스 제거용 촉매 모듈로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈;을 더 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 시스템.
  17. 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계;
    상기 발열담체의 상기 기공의 적어도 일부를 충진하고, 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계; 및
    상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 촉매층을 형성하는 단계는,
    상기 발열담체를 상기 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매 용액에 침지하여 수행하거나, 또는
    상기 발열담체에 상기 제1 촉매 용액을 에어건을 이용하여 분사하여 수행하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 촉매층을 형성하는 단계는,
    상기 유로의 외부에 배치된 상기 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부에 도입시켜, 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및
    코팅된 상기 제2 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 상기 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법.
  20. 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계;
    상기 유로의 내면에 형성된 상기 기공의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계;
    상기 유로의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부로 도입시켜 상기 유로의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및
    코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 촉매층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    유해가스 제거용 촉매 모듈의 제조 방법.
  21. 유해물 제거 모듈; 및
    상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈;을 포함하고,
    상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은,
    전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체; 및
    상기 유로가 구비된 상기 발열담체의 표면의 적어도 일부분에 형성되고, 상기 유로를 통과하는 상기 잔류 오존의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하는 촉매 영역;을 포함하며,
    상기 촉매 영역은,
    상기 발열담체의 상기 기공 내에 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층; 및
    상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층;을 포함하는,
    유해물 제거장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 잔류 오존이 외부로 방출되지 않도록, 상기 유해물 제거 모듈과 상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은 서로 접촉하는 단면적이 동일한,
    유해물 제거장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 유해물 제거 모듈은, 유해물을 제거하도록 저온 플라즈마 또는 상온 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생기를 포함하는,
    유해물 제거장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 유해물 제거 모듈은, 유해물을 제거하도록 자외선을 발생하는 자외선 발생기를 포함하는,
    유해물 제거장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 촉매층은 상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고,
    상기 제2 촉매층은 상기 제1 촉매층의 표면 상에 도포되는,
    유해물 제거장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 촉매물질 담지량은 0 g/L 초과 내지 50 g/L의 범위이고,
    상기 제2 촉매물질 담지량은 10 g/L 내지 220 g/L의 범위인,
    유해물 제거장치.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 발열담체는 20 부피% 내지 70 부피% 범위의 기공도를 가지는,
    유해물 제거장치.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 발열담체는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO 3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강, 및 칸탈계 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    유해물 제거장치.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Ru, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 산화물을 포함하거나, 또는 MnO 2, Mn 2O 3, MnO, Mn 3O 4, CeO 2, TiO 2, CuO, V 2O 5, ZnO, SnO 2, SiO 2, 제올라이트 및 Al 2O 3 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    유해물 제거장치.
  30. 유해물 제거 모듈 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치의 제조 방법으로서,
    상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은,
    전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계;
    상기 발열담체의 상기 기공의 적어도 일부를 충진하고, 제1 촉매물질 담지량을 가지는 제1 촉매층을 형성하는 단계; 및
    상기 발열담체의 내부 표면 상에 도포되고, 상기 제1 촉매물질 담지량에 비하여 높은 제2 촉매물질 담지량을 가지는 제2 촉매층을 형성하는 단계;를 수행하여 형성되는,
    유해물 제거장치의 제조 방법.
  31. 유해물 제거 모듈 및 상기 유해물 제거 모듈에서 발생하는 잔류 오존을 제거하는 잔류 오존 제거용 촉매 모듈을 포함하는 유해물 제거장치의 제조 방법으로서,
    상기 잔류 오존 제거용 촉매 모듈은,
    전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 구비하고, 기공을 구비하는 다공성 구조를 가지는, 발열담체를 제공하는 단계;
    상기 유로의 내면에 형성된 상기 기공의 적어도 일부 영역을 유체를 이용하여 충진하는 단계;
    상기 유로의 외부에 배치된 촉매 용액을 압력 차이를 이용하여 상기 유로의 내부로 도입시켜 상기 유로의 내면에 상기 촉매 용액을 코팅하는 단계; 및
    코팅된 상기 촉매 용액을 건조시켜 상기 유로의 내면에 촉매층을 형성하는 단계;를 수행하여 형성되는,
    유해물 제거장치의 제조 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159198A (ja) * 1995-12-05 1997-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 脱臭機能付空気調和機
JP2013158678A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Nippon Soken Inc 排ガス浄化フィルタ及びその製造方法
KR20170078725A (ko) * 2014-10-30 2017-07-07 바스프 코포레이션 공기 공급물 중에 존재하는 오존 및 휘발성 유기 화합물의 처리를 위한 비귀금속 촉매
WO2018159214A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 エヌ・イーケムキャット株式会社 排気ガス浄化用フィルタ及びその製造方法
KR20180104207A (ko) * 2017-03-09 2018-09-20 광운대학교 산학협력단 대기압 러닝 플라즈마 발생장치를 이용한 공기청정기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159198A (ja) * 1995-12-05 1997-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 脱臭機能付空気調和機
JP2013158678A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Nippon Soken Inc 排ガス浄化フィルタ及びその製造方法
KR20170078725A (ko) * 2014-10-30 2017-07-07 바스프 코포레이션 공기 공급물 중에 존재하는 오존 및 휘발성 유기 화합물의 처리를 위한 비귀금속 촉매
WO2018159214A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 エヌ・イーケムキャット株式会社 排気ガス浄化用フィルタ及びその製造方法
KR20180104207A (ko) * 2017-03-09 2018-09-20 광운대학교 산학협력단 대기압 러닝 플라즈마 발생장치를 이용한 공기청정기

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