KR101217284B1 - 휘발성 유기 화합물 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘발성 유기 화합물을 제거하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대기압의 저온에서 고전압을 인가하여 방전되는 플라즈마를 이용하여 휘발성 유기 화합물의 유해성분을 무해하도록 하고, 악취를 제거할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 유입구, 유출구, 제1격벽, 제2격벽, 플라즈마 방전장치, 전원측 단자 및 접지측 단자로 구성되고, 플라즈마 방전장치는 도전체 튜브, 접지측 전극 및 전원측 전극으로 구성되어, 휘발성 유기 화합물을 연속적으로 산화하여 제거할 수 있어서 대량의 휘발성 유기 화합물을 분해 산화할 수 있으며, 이를 공기 중에 방출하여도 무해하여 공기의 오염을 방지할 수 있고, 장치의 구조가 비교적 간단하여 대량생산이 가능하고, 에너지 효율이 향상되어 저비용으로 운전이 가능하다.

Description

휘발성 유기 화합물 제거장치{Apparatus for removal of volatile organic compounds}
본 발명은 휘발성 유기 화합물을 제거하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대기압의 저온에서 고전압을 인가하여 방전되는 플라즈마를 이용하여 휘발성 유기 화합물의 유해성분을 무해하도록 하고, 악취를 제거할 수 있는 장치에 관한 것이다.
휘발성 유기 화합물(Volatile organic compounds, 이하 'VOCs'라 한다)은 연료의 불완전연소와 석유류제품, 유기용제, 페인트의 증발(사용 및 저장중), 그 밖에 자동차, 석유정제 및 석유화학제조시설, 저유소, 주유소, 세탁소, 도료제조시설, 인쇄용 잉크제조 시설, 소규모 유기용제 사용시설, 도로포장시설, 인쇄 및 출판시설, 각종 도장시설(자동차, 선박, 전기, 전자, 금속제품, 목재가구, 플라스틱 등)등이 주요 배출원으로 알려졌으며, 자연환경(삼림, 토양, 초원, 해양 등)에서도 배출되는 것으로 밝혀지고 있다. 이 VOCs는 그 자체의 성질이 유해할 뿐만 아니라, 자동차 운행, 유류 및 유기용제의 사용확대로 대기중에 배출되어 질소산화물과 함께 광화학 반응성에 기여하는 것으로 알려져 있다.
따라서, 이 VOCs가 대기 중으로 노출될 경우에는 직접적으로 인체에 유해한 영향을 줄 뿐만 아니라 대기와 반응을 하여 오존을 파괴하는 화합물을 생성한다. 또한, 이 VOCs중에서 클로로프루오로메탄(chlorofluoromethanes)나 염소(chlorine)을 포함하는 VOCs 화합물의 경우에는 적외선을 흡수하거나 방출의 증가를 가져오게 되는 것으로 알려져 있다. 그래서 VOCs를 대기 중으로 배출시키지 않고 제거하기 위한 다각적인 장치의 개발 및 연구가 진행되고 있다.
현재까지 이 VOCs를 제거하기 위한 방법으로 크게, VOCs 발생시키는 근본 원인인 공정과정 및 장비를 개선하여 발생을 최소화하는 방법과 VOCs의 발생시 부가적으로 VOCs 제거 장비를 설치하여 제거하는 방법이 있다.
상기의 방법 중에서 VOCs 제거 장비를 설치하여 제거방법은 크게 직접적으로 파괴하는 방법과 VOCs 자체를 회수하는 방법으로 분류된다.
VOCs를 파괴하는 방법 중에는 다시 산화(Oxidation)법와 바이오필터를 이용하는 방법이 있다.
산화법 중에서 열(Thermal), 촉매(Catalyst) 등을 사용하여 산화시키는 방법이 있으나, 이러한 열 및 촉매로 산화시켜 파괴하는 방법은 유지비 또는 부가적인 비용에 적게드는 장점이 있는 반면, 초기 비용이 많이 들고 산화시키는 과정중에서 기대하지 않은 부가적인 2차 생성물이 발생되며 산화에 사용되는 에너지의 효율이 저하되는 문제점이 존재한다.
VOCs를 제거하는 방법 중에서 회수하는 방법으로는 흡수, 응축 맴버런스에 의한 분리, 흡착 등의 방법이 있으며, 이러한 회수 방법은 부가적인 2차 생성물은 발생하지 않지만 부품 비용이 많이 소요되며, VOCs를 회수한 폐기물을 재처리해야 하는 문제점이 있다.
VOCs를 제거하는 방법 중에서 플라즈마(plasma)를 이용하여 제거 방법이 있는데. 이 플라즈마를 이용한 VOCs제거 방법은 VOCs를 코로나 방전에 의해 방전된 플라즈마 화학반응에 의해 VOCs를 산화 또는 환원시켜 제거하는 방법이다. 이 플라즈마를 이용한 방법을 좀더 상세히 살펴보면, 플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이어 제 4의 물질상태라고 불리며, 음극과 양극으로 이루어진 전극 양단에 수천에서 수만 볼트의 전압과 수 밀리암페어에서 수 암페어의 전류를 흘려 방전을 발생시킬 수 있으며 전자, 이온 및 라디칼로 구성되어 이들의 화학작용으로 휘발성 유기화합물의 유해서분 및 악취 등을 분해 및 산화시킨다.
따라서 본 발명은 유해성분이 포함된 휘발성 유기 화합물을 무해한 성분으로 산화시키고, 악취를 제거할 수 있는 휘발성 유기 화합물의 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 구조가 간단하고, 에너지 효율이 좋으며, 추가적인 비용이 적게 소요되는 휘발성 유기 화합물의 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100) 내부에 제1격벽(171)과 제2격벽(181)에 의해 일정한 공간부를 형성하는 수용부(101)와; 상기 제1격벽(171)과 상기 제2격벽(181)을 연통하도록 설치되는 플라즈마 방전장치(200)와; 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 설치되고, 전원공급부(60)의 인가 전원을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 전원측 단자(130)와; 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 설치되고, 전원공급부(60)의 접지측을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 접지측 단자(140)로 구성되되, 상기 플라즈마 방전장치(200)는 도전체 튜브(230)와; 상기 도전체 튜브(230)의 외경에 설치되며 접지측 전선(221)을 통해 상기 접지측 단자(140)와 전기적으로 연결되는 접지측 전극(220)과; 상기 도전체 튜브(230)의 내부에 구비되며 전원측 전선(211)을 통해 상기 전원측 단자(130)와 전기적으로 연결되는 전원측 전극(210); 으로 구성하는 것에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 휘발성 유기 화합물을 연속적으로 산화하여 제거할 수 있어서 대량의 휘발성 유기 화합물을 분해 산화할 수 있으며, 이를 공기 중에 방출하여도 무해하여 공기의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 장치의 구조가 비교적 간단하여 대량생산이 가능하고, 에너지 효율이 향상되어 저비용으로 운전이 가능하다.
도 1은 본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거장치를 실험하기 위한 개략적인 구성도,
도 1a는 공급 전압을 4, 5, 6 kV로 변화시켜 MEK의 농도를 분석한 그래프,
도 1b는 공급 전압 4kV, MEK의 농도를 51.8ppm로 유지하면서 이송 가스의 양을 1000, 850, 650, 500sccm으로 변화시켜 MEK의 농도를 분석한 그래프,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 제거장치의 내부 투시도,
도 3은 본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 제거장치의 단면도,
도 4는 일실시예에 따른 복수의 플라즈마 방전장치를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거장치를 실험하기 위한 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.
본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거장치의 실험을 위해 산소탱크(10), 질소탱크(20), 볼플로우 미터(30), 이송 튜브(40), 항온수조(50), 전원공급부(60), VOCs 제거장치(100) 및 포집기(70)로 구성된다.
이하 실험에 따른 구성, 방법, 분석 및 결과의 순으로 설명한다.
① 실험의 구성 및 환경
실험에 사용될 VOCs는 휘발성 유기 화합물의 대표물질로 세척제 등에서 널리 사용되는 Methyl Ethyl Ketone(MEK)을 사용하였다.
사용할 VOCs 발생 물질인 MEK는 항온수조(50) 내의 버블러(51)에 수용되며, 이 항온수조(50)에는 버블러(51)를 포함하여 물이 수용되는데, 이 물은 중탕으로서 버블러(51) 주의의 온도를 일정하게 유지시키기 위함이다.
산소탱크(10)와 질소탱크(20)는 질소와 산소의 비율을 8:2로 유지하는 볼 플로우 미터(Ball flow metter, 30)에 의해 대기의 공기 상태를 유지하고 이 질소와 산소의 혼합가스는 이송(carrier)의 역할을 수행하는 것으로, 버블러(51)에 수용된 MEK를 휘발성 유기 화합물 제거장치(100)로 이송시킨다.
이송 튜브(40)는 스테인레스로 구성하였으며, 이 이송 튜브(40)는 혼합가스가 이동되는 통로이다. 이 이송 튜브(40)는 항상 외부에 노출이 되어 이송 튜브(40)와 주의의 온도를 일정하게 하기 위해 이송 튜브(40) 외부에는 히팅 테이프(Heating Tape)로 감아 항온수조(50)의 온도와 동일한 온도로 일정하게 유지시켰으며, 이 히팅 테이프는 별도의 온도 컨트롤러와 열전대 온도계에 의해 온도가 일정하도록 유지하였다.
휘발성 유기 화합물 제거장치(100)의 도전체 튜브(230)는 외경 6.0 mm/내경 4.0mm의 원통형 알루미나(Alumina) 튜브를 사용하였다. 이 도전체 튜브(230) 중심에는 직경 2.4mm의 스테인레스(Stainless steel)로 이루어진 접원측 전극(210)을 설치하였으며, 도전체 튜브(230)의 내경과 전원측 전극(210)의 외경 간격을 1.6mm로 이격되도록 설치하였다.
이 전원측 전극(210)에는 플라즈마를 발생시키기 위해서 전원공급부(60)의 전원측과 전기적으로 연결하였다.
도전체 튜브(230)의 외부는 접지로 사용하기 위해 접지측 전극(230)을 설치하며, 이 접지측 전극(230)은 구리 테이프 및 구리선 혹은 알루미늄 호일로 밀착시켜 감싸 고정시켰다.
실험 중 고전압에 의해 발생될 수 있는 열에 의한 전극의 손상을 방지하기 위해 외부에서 질소 가스(40 L/min)로 냉각하였다.
도전체 튜브(230)의 내부와 전원측 전극(210)의 간격을 일정하게 유지시키고, 이 간격 사이로 희석된 휘발성 유기 화합물이 유입되도록 유니온(102)을 사용하여 외부와의 접촉을 방지하였다.
또한, 상기 휘발성 유기 화합물 제거장치(100)의 배출부측에는 배출되는 가스를 분석하기 위해 포집기(70)를 설치하여 배출가스를 포집하였다.
이송 튜브(40)의 내부압력을 1atm을 유지하도록 설정하였으며, 질소가스는 100~1000sccm(0℃ 1기압에서 1분 동안 방출되는 기체의 양(cm3)) 범위에서 산소가스의 경우는 100~500sccm 범위내에서 질소:산소 비율이 8:2로 고정 시키며 혼합된 가스의 총 유량을 1000, 850, 650, 500sccm으로 변화시켜 실험을 진행하였다.
그리고 대기압 플라즈마를 발생시키기 위한 공급 파워로 교류전원 서플라이 및 네온트랜스를 사용하였으며 교류전원 서플라이의 경우 공급 주파수는 30~40kHz, 사용 전압은 4~6kV로 실험에 따라 변화시켜 실험하였다.
대기압 플라즈마가 발생하는 휘발성 유기 화합물 제거장치를 통과한 기체의 수집에 소요되는 시간은 실험의 변수로 활용하였으며, 이 휘발성 유기 화합물을 통과한 MEK+N2+O2 가스를 샘플링하는 시간은 1~30분으로 변화시켜 실험하였다.
항온수조(50)와 히팅 테이프의 온도는 서로 동일하게 유지하여 항온 온도는 실험에 따라 30,35,40,60℃에서 약 ±2℃오차로 일정하게 유지시켰다.
② 방법
이 실험에서는 휘발성 유기 화합물 제거장치를 통과한 가스는 가스 크로마토그래피를 이용하여 측정하였으며, 포집방법으로는 흡착관(solvent) 튜브를 사용하여 샘플을 포집하는 방법과 밀폐가 방법의 가스 백에 샘플을 채취하는 방법으로 포집하였다.
흡착관(solvent tube) 튜브를 이용한 포집 방법으로 사용된 이 튜브는 스테인레스로 이루어진 약 1/4inch 직경에 길이가 100mm인 튜브 안에 Tenax 흡착제를 채워 넣었으며, 이 흡착제에 포집할 샘플을 흡착하는 방식으로 포집을 가능하다.
상기 방법의 경우 가스가 빠져나오는 부분에 이 흡착관 튜브의 앞부분을 연결하고 튜브의 다른 반대편에는 샘플링용 펌프를 연결하였으며, 분당 100mL로 흡입(suction)하여 5~30분 동안 샘플링을 실시하였다.
가스 백을 이용한 포집 방법에서는 총 유량이 약 2L로 고정시켰으며 포집시간은 버블러(51)를 통과하는 N2+O2 가스의 분당 유량에 따라 달리하여 실험하였으며, 포집 시간은 최대 약 2~4분 동안 지속하였다.
공급 전압은 4, 5, 6 kV로 설정하여 각각 30분 동안 진행하였다.
③ 분석방법
포집을 마친 샘플의 MEK의 농도 측정을 위하여 사용한 분석 방법으로 가스 크로마토그래피(Gas Chromatograph, GC)를 이용하여 포집된 가스 내 MEK의 정량 분석을 실시하였다. 분석시 GC-FID방법을 사용하였으며 실험에서 사용되어진 두 가지의 포집 방법 모두 GC-FID 분석을 이용하여 측정하였다.
가스 백에 포집된 샘플의 경우 GC분석시 포집된 가스와 기타 희석시킬 가스를 같이 혼합하여 간단한 방법으로 측정이 가능하다.
흡착관으로 포집한 샘플의 경우 GC 분석을 위해 흡착관내에 흡착관과 흡착 되있는 샘플을 분리하여 GC 측정 기기에 주입시켜야 한다. 이러한 분석을 열 탈착(Thermal Desorption, TD)분석이라 하는데, 본 실험에서도 이 분석을 사용하였다.
GC의 경우 GC-FID 방법을 사용하여 정량 분석을 실시하였으며 사용된 기기로는 Perkin-Elmer사의 Clarus 500모델을 사용하였으며 시험 환경은 온도 20℃ 습도 46~47%(R.H)에서 실시하였다.
④ 결과
도 1a는 공급 전압을 4, 5, 6 kV로 변화시켜 MEK의 농도를 분석한 그래프로, 가로축은 인가전압을 나타내며, 세로축은 검출된 MEK의 양을 나타낸다.
이 그래프를 살펴보면, 플라즈마 반응을 거치지 않은 샘플의 농도가 33.2ppm이며 4kV의 공급전압에서 가장 낮은 MEK 농도가 나타났으며, 그 농도는 약 27.8ppm으로 검출되었다.
도 1b는 공급 전압 4kV, MEK의 농도를 51.8ppm로 유지하면서 이송 가스의 양을 1000, 850, 650, 500sccm으로 변화시켜 MEK의 농도를 분석한 그래프로, 가로축은 N2+O2의 혼합가스의 이송량이고, 세로축은 검출된 KEK의 양을 나타낸다.
이 그래프에 살펴보면, 500ccm에서 MEK의 농도가 42.5ppm으로 가장 낮게 검출되었으며, 이러한 결과로 본 발명의 실험에 사용된 휘발성 유기 화합물 제거장치의 크기에 해당되는 휘발성 유기 화합물의 최대 유입량은 500sccm 정도가 적당하다는 결론을 얻었다.
이와 같은 실험의 결과로 플라즈마를 이용한 휘발성 유기 화합물의 제거장치는 그 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 이 실험에 사용된 휘발성 유기 화합물 제거장치의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
첨부된 도면의 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 제거장치의 내부 투시도와 단면도를 나타낸 것이다.
휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)는 유입구(110), 유출구(120), 제1격벽(171), 제2격벽(181), 플라즈마 방전장치(200), 전원측 단자(130) 및 접지측 단자(140)로 구성되고,
플라즈마 방전장치(200)는 도전체 튜브(230), 접지측 전극(220) 및 전원측 전극(210)으로 구성된다.
유입구(110)는 VOCs가 유입되며, 유출구(120)는 플라즈마 방전에 의해 상기 휘발성 유기 화합물을 산화시켜 배출한다.
휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)의 내부에 제1격벽(171)과 제2격벽(181)에 의해 일정한 공간부를 형성하는 수용부(101)가 형성되는데, 상기 제1격벽(171)과 상기 제2격벽(181)에는 상기 유입구(110) 및 유출구(120)과 연통되는 홀(hole, 도면부호 미표시)이 구비되며, 이 홀에 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)의 전단부 및 후단부가 삽입되어 설치된다.
전원측 단자(130)는 전원공부(60, 도 1 참조)의 인가 전원을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 것으로, 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)의 외부와 내부를 관통하여 설치된다.
접지측 단자(140)는 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 설치되고, 전원공급부(60)의 접지측을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 것으로, 상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)의 외부와 내부를 관통하여 설치된다.
이하 플라즈마 방전장치(200)에 대해서 설명한다.
도전체 튜브(230)는 일정한 두께를 가지는 외경과 내경으로 이루어지며, 외경의 일측 단부는 상기 제1격벽(171)의 홀에 삽입되어 설치되며, 타측 단부는 상기 제2격벽(181)의 홀에 삽입되어 설치된다. 또한, 이 도전체 튜브(230)의 내경에는 플라즈마 전극(240)이 구비된다. 즉 플라즈마 전극(240)은 도 3에 도시된 바와 같이, 도전체 튜브(230)의 내경에 복수 개 설치되어 하기에서 설명될 전원측 전극(210) 측으로 돌출되되 끝단이 첨예한 형상이며, 유입구(110) 측에서 유출구(120) 측으로 소정의 기울기를 가지도록 형성된다.
접지측 전극(220)은 상기 도전체 튜브(230)의 외경에 밀착 설치되며 상기 접지측 단자(140)와 전기적으로 연결되는데, 이 접지측 전극(220)과 전지측 단자(140)는 접지측 전선(221)을 이용하여 전기적으로 연결된다.
전원측 전극(210)은 상기 도전체 튜브(230)의 내부에 일정간격 이격되도록 설치되며 전원측 전선(211)을 통해 상기 전원측 단자(130)와 전기적으로 연결된다.
이 구성으로 전원공급부(60)에서 전원측은 전원측 단자(130) 및 전원측 전선(211)을 통해 전원측 전극(210)으로 공급되고, 전원공급부(60)의 접지측은 접지측 단자(140) 및 접지측 전선(221)을 통해 도전체 튜브(230)와 접속된 접지측 전극(220)과 연결되어, 전원공급부(60)의 고전압이 전원측 전극(210)에서 코로나 현상으로 플라즈마가 방전된다.
이 플라즈마가 방전되는 중에 유입구(110)로 VOCs가 유입되어 유출구(120)로 배출되면서 이 유입된 VOCs가 플라즈마에 의해 산화된다. 이 산화의 결과로 유해물질의 VOCs는 무해물질로 변화하게 되며, 악취도 감소하게 된다.
고전압이 인가로 플라즈마가 방전되는데, 이때 많은 열이 발생할 수 있으며, 이 발생되는 열을 감소시키고 배출하는 구성이 요구된다.
따라서 상기 수용부(101)에 발생되는 열을 좀더 효율적으로 감소시키기 위해 상기 수용부(101)에는 냉매 유입구(150)와 냉매 배출구(160)를 구비하여 냉매를 상기 수용부(101)에 공급하고 되며 데워진 냉매를 배출시키는 구성이 더 포함될 수 있다. 이러한 구성은 상기 수용부(101)에 구비되며 냉매가 유입되는 냉매 유입구(150)와 상기 수용부(101)에 구비되며 냉매가 배출되는 냉매 배출구(160)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 이 냉매가 열을 방출하는 열교환기 및 냉매를 순환시키는 컴프레셔(compressor) 등이 더 설치될 수 있다.
제1격벽(171)과 제2격벽(181) 사이에는 복수의 플라즈마 방전장치(200)가 구비될 수 있는데, 첨부된 도면의 도 4는 복수의 플라즈마 방전장치를 나타낸 사시도를 나타낸 것이다.
이 구성을 살펴보면, 상기 플라즈마 방전장치(200)는 복수 개 구비되고, 상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)의 전단에 설치되어 상기 전원측 전선(211)으로부터 인가되는 전원을 분배하여 상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)로 각각 전원을 공급하고 상기 플라즈마 방전장치(200)의 전원측 전극(210)을 각각 지지하는 제1지지체(170) 및 상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)의 후단에 설치되어 상기 플라즈마 방전장치(200)의 전원측 전극(210)을 각각 지지하는 제2지지체(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의해 휘발성 유기 화합물 제거장치로 휘발성 유기 화합물을 연속적으로 산화하여 제거할 수 있어서 대량의 휘발성 유기 화합물을 분해 산화시킬 수 있으며, 배출되는 산화가스는 무해하여 공기의 오염을 방지할 수 있다. 또한, 장치의 구조가 비교적 간단하여 대량생산이 가능하고, 에너지 효율이 향상되며 저비용으로 운전이 가능하다.
10 : 산소탱크 20 : 질소탱크
30 : 볼 플로우 미터 40 : 이송 튜브
50 : 항온수조 60 : 전원공급부
70 : 포집부
100 : 휘발성 유기 화합물 제거장치
110 : 유입구 120 : 유출구
130 : 전원측 단자 140 : 접지측 단자
150 : 냉매 유입구 160 : 냉매 배출구
170 : 제1지지체 171 : 제1격벽
180 : 제2지지체 181 : 제2격벽
200 : 플라즈마 방전장치
210 : 전원측 전극 211 : 전원측 전선
220 : 접지측 전극 221 : 접지측 전선
230 : 도전체 튜브 240 : 플라즈마 전극

Claims (3)

  1. 휘발성 유기 화합물을 유입하는 유입구(110)와 플라즈마 방전에 의해 상기 휘발성 유기 화합물을 산화시켜 배출하는 유출구(120)을 가지는 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 있어서,
    상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100) 내부에 제1격벽(171)과 제2격벽(181)에 의해 일정한 공간부를 형성하는 수용부(101)와;
    상기 제1격벽(171)과 상기 제2격벽(181)을 연통하도록 설치되는 플라즈마 방전장치(200)와;
    상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 설치되고, 전원공급부(60)의 인가 전원을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 전원측 단자(130)와;
    상기 휘발성 유기 화합물의 제거장치(100)에 설치되고, 전원공급부(60)의 접지측을 상기 플라즈마 방전장치(200)와 전기적으로 연결시키는 접지측 단자(140)로 구성되되,
    상기 플라즈마 방전장치(200)는
    도전체 튜브(230)와;
    상기 도전체 튜브(230)의 외경에 설치되며 접지측 전선(221)을 통해 상기 접지측 단자(140)와 전기적으로 연결되는 접지측 전극(220)과;
    상기 도전체 튜브(230)의 내부에 구비되며 전원측 전선(211)을 통해 상기 전원측 단자(130)와 전기적으로 연결되는 전원측 전극(210) 및
    상기 도전체 튜브(230)의 내경에 설치되며 상기 전원측 전극(210) 측으로 돌출되되 끝단이 첨예한 복수 개의 플라즈마 전극(240)으로 구성되며,
    상기 플라즈마 방전장치(200)는 복수 개 구비되고,
    상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)의 전단에 설치되어 상기 전원측 전선(211)으로부터 인가되는 전원을 분배하여 상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)로 각각 전원을 공급하고 상기 플라즈마 방전장치(200)의 전원측 전극(210)을 각각 지지하는 제1지지체(170) 및
    상기 복수 개의 플라즈마 방전장치(200)의 후단에 설치되어 상기 플라즈마 방전장치(200)의 전원측 전극(210)을 각각 지지하는 제2지지체(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용부(101)에 구비되며 냉매가 유입되는 냉매 유입구(150)와;
    상기 수용부(101)에 구비되며 냉매가 배출되는 냉매 배출구(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100316802B1 (ko) * 1998-11-25 2001-12-12 권오승 고전압 방전을 이용한 이온화가스 발생장치
JP2003210940A (ja) * 2001-12-20 2003-07-29 Ind Technol Res Inst 誘電体バリア放電装置およびモジュール
JP2006175422A (ja) * 2004-06-29 2006-07-06 Mitsubishi Electric Corp 揮発性有機化合物処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100316802B1 (ko) * 1998-11-25 2001-12-12 권오승 고전압 방전을 이용한 이온화가스 발생장치
JP2003210940A (ja) * 2001-12-20 2003-07-29 Ind Technol Res Inst 誘電体バリア放電装置およびモジュール
JP2006175422A (ja) * 2004-06-29 2006-07-06 Mitsubishi Electric Corp 揮発性有機化合物処理装置

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