KR101231301B1 - 미세 액적 분무 및 액적 포집장치가 부착된 습식 분진 및 폐가스 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 미세 액적 분무 및 액적 포집장치가 부착된 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 반도체 관련 공장, 연구소 및 대학 실험실에서 발생하는 폐가스를 처리하는 습식 스크러버 장치에 있어서, 상측에 가스 배출구와, 하측에 폐수 배출구를 가지며, 하측과 근접한 측면부에 폐가스 유입구를 가지는 스크러버 몸체; 상기 폐가스 유입구에 설치되어, 유입되는 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 크기의 미세 액적을 분무하는 미세 액적 분사 장치; 상기 몸체의 측벽면에 설치되는 냉각판; 상기 냉각판을 냉각하는 적어도 하나 이상의 냉각장치; 및 상기 냉각판을 가진하는 가진유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세 액적 분무 및 액적 포집장치가 부착된 습식 분진 및 폐가스 집진장치{Wet-type dust and waste gas collection apparatus having fine droplet spray and collection devices}

본 발명은 스크러버 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자 제조산업 및 이와 관련된 연구소와 대학 내의 실험실에서 방출되는 폐가스를 처리하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치에 관한 것이다.

반도체 소자 제조 공정에서 배출되는 폐가스 내에는 각종 유해 가스 및 나노 크기의 분진이 포함되어 있어, 실험자 및 작업자의 안전을 위해 이들을 포집할 수 있는 분진 및 폐가스 집진장치가 설치되어야만 한다. 특히, 반도체 소자 제조 공정을 연구하는 연구실에서도, 증착 및 식각 등의 공정에서 산업시설과 동일하게 폐가스가 발생하고, 이 폐가스 내에는 각종 유해원소 및 나노크기의 분진이 혼재하므로, 이러한 분진 및 폐가스의 집진을 소홀히할 경우, 연구원 개개인의 건강에 심각한 영향을 끼침은 물론, 환경오염의 우려 또한 있다.

또한, 폐가스 내의 나노 입자 크기의 각종 분진들은 배기관으로 방출되는 과정에서 배기관 내에 축척되어 배기관의 주기적 수리 및 보수의 필요성을 유발하며 생산성을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점이 있다.

이와 같은 나노 크기의 분진입자 및 유해가스는 일반적인 스크러버 장치로는 효과적으로 제거되기가 어렵기 때문에, 폐가스를 인체와 환경에 무해한 상태로 만들어 처리하기 위해, 구조가 복잡하고 부피가 큰 스크러버 장치를 제작하여야 하는 문제가 있다.

이러한 대형 스크러버 장치의 일 예로서, 습식 스크러버 장치가 제안되고 있다. 습식 스크러버 장치는, 반도체 소자 제조 또는 각종 화학산업에서 방출되는 폐가스를 처리하기 위해 사용되는 방식으로, 폐가스에 다량의 액체를 분사시켜 액체 내에 유해가스 및 분진을 흡수시킨 후 분사액을 스크러버 하부의 배출관으로 배출한다.

이와 같은 종래기술에 의한 습식 스크러버 장치는 폐가스 내의 유해물질과 분진이 효과적으로 반응하지 않기 때문에, 스크러버 몸체의 내부에 여러 개의 분사 노즐 및 챔버를 설치해야하며, 상기 분사노즐을 통해 분사되는 액체를 다량 확보 및 사용해야하므로, 배출 및 회수된 액체를 다시 처리해야 하는 후 공정과 장치의 대형화에 따른 설비 장소의 제한성 등이 문제가 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 첫째, 습식 스크러버에서 분사하는 액체량을 최소화하고, 둘째, 분사되는 액체의 액적을 수 내지 수십 마이크론 크기의 액적으로 미세화하여 폐가스와 분사액적과의 반응을 극대화하며, 셋째, 스크러버 장치의 크기를 소형화하여 공장뿐만 아니라 연구소 내 대학의 소규모 실험실에서도 용이하게 장착할 수 있도록 구조가 개선된 미세 액적 분무 및 액적 포집장치가 부착된 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 미세 액적 분무 및 액적 포집장치가 부착된 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 반도체 관련 공장, 연구소 및 대학 실험실에서 발생하는 폐가스를 처리하는 습식 스크러버 장치로서, 상측에 가스 배출구와, 하측에 폐수 배출구를 가지며, 하측과 근접한 측면부에 폐가스 유입구를 가지는 스크러버 몸체; 상기 폐가스 유입구에 설치되어, 유입되는 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 크기의 미세 액적을 분무하는 미세 액적 분사 장치; 상기 몸체의 측벽면에 설치되는 냉각판; 상기 냉각판을 냉각하는 적어도 하나 이상의 냉각장치; 및 상기 냉각판을 가진하는 가진유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각판은, 하방 경사각을 가지도록 배치되는 적어도 2개 이상의 판상 부재가 서로 다른 높이로 배치되는데, 상기 냉각판은 수분을 응결시키는 응결장치로서 열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 판상 형태로 가공한 것으로, 스크러버 몸체 내벽에 30 내지 150°각도 범위 내에서 하향 경사지게 설치하여, 폐가스와 접촉면적을 넓히고 응결액체가 스크러버 몸체 하단으로 자유낙하에 의해 떨어질 수 있도록 마련될 수도 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 냉각판은, 열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 사용하여 20매쉬 내지 700매쉬로 간극을 형성시킨 매쉬 스크린을 스크러버 몸체의 내측 벽면과 수직이 되도록 설치할 수도 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각판은, 매쉬 스크린과 평면판을 함께 설치하여 구성할 수도 있다.

상기 가진유닛은, 초음파 진동장치로 마련되는 것이 좋다.

상기 미세 액적 분사 장치는, 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 단위 크기의 미세 액적을 분사시킴에 있어서 폐가스 유입관 주변에 초음파진동자를 1개 이상 장착하여 주파수 30kHz ~ 30MHz 로 동작시켜 미세한 액적을 분무하는 것이 바람직하다.

상기 냉각장치 및 가진유닛을 제어하는 제어유닛을 더 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 냉각판의 온도를 감지하는 온도 감지센서; 상기 냉각장치의 냉각 온도를 제어하는 온도 제어부; 및 상기 가진유닛의 주파수를 제어하는 주파수 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 바와 같이 구성된 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 2개 이상 직렬 연결하여 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 구성하는 것도 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 반도체 제조 공장과 관련 연구소 및 대학의 소규모 실험실에서 배출되는 폐가스 내의 유해가스와 나노 분진을 작은 규모의 장치만으로 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서 매우 협소한 공간에서도 설치가 가능하다.

또한, 스크러버의 제조 장치의 제작비용을 줄일 수 있다. 즉, 종래에는 폐가스 내의 유해원소나 분진을 제거하기 위해 다량의 물을 사용해야 하고, 스크러버의 장치의 규모가 커졌으나, 본 발명에 따르면, 기존 스크러버 장치의 1/10 이하의 작은 양의 물을 사용하여도 유해원소와 분진을 효과적으로 제거할 수 있기 때문이다.

또한, 강력한 초음파 진동장치를 냉각판과 연결시켜 냉각판에 응결된 액체나 분진을 강제적으로 떨어버릴 수 있기 때문에, 냉각판의 이물질 제거를 위한 스크러버의 주기적 수리나 청소가 불필요하다.

도 1은, 2개의 냉각판과, 냉각장치 및 가진유닛을 가지는 분진 및 폐가스 집진장치를 도시한 도면,
도 2는, 도 2의 평단면도,
도 3 및 도 4는, 냉각장치 및 가진유닛을 삭제한 상태로, 3장의 냉각판만을 설치한 상태를 도시한 도면,
도 5 및 도 6은, 냉각판을 대신하여, 매쉬 스크린을 설치하되, 이들 매쉬 스크린들은 냉각장치와 연결된 상태를 도시한 도면,
도 7 및 도 8은, 3장의 냉각판과, 각각의 냉각판에 대응되도록 냉각장치를 설치한 상태를 도시한 도면,
도 9는, 매쉬 스크린에 가진유닛을 설치한 상태를 도시한 평단면도,
도 10은, 냉각판에 냉각장치와 가진유닛을 설치한 상태를 발췌하여 도시한 도면,
도 11은, 매쉬 스크린에 냉각장치와 가진유닛을 모두 설치한 상태를 도시한 도면,
도 12는, 서로 90°가 되도록 2개소의 폐가스 유입구로부터 폐가스를 유입받도록 구성한 것을 도시한 평단면도,
도 13은 냉각판과 매쉬 스크린을 동시에 가지면서, 냉각유닛과 가진유닛을 모두 설치한 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 도시한 도면,

본 발명에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 폐가스 내의 유해가스원소 및 나노 크기의 분진입자들을 효과적으로 제거하기 위하여 초음파로 수 내지 수십 마이크론 단위 크기로 액체를 공기 속에 분무하고, 이를 폐가스와 접촉시켜 마이크론 크기 액적에 유해가스 및 분진이 흡수되게 한 후, 이슬점(dew point) 원리를 이용하여 폐가스 내에 떠있는 마이크론 단위의 액적들을 냉각된 금속판 또는 금속 매쉬를 통과시켜 액체로 응축되게 함으로써 분진 및 유해가스를 제거한다.

마이크론 단위 크기의 액적을 분무하는 이유는 폐가스 내의 유해원소와 나노크기의 분진이 미세한 액적과 충분히 접촉하여 흡수될 수 있게 하기 위함이다. 따라서 폐가스 내의 유해원소와 분진을 흡수한 액적들은 여전히 수 마이크론 단위의 크기로 남아있기 때문에 기체 상태와 같다. 이와 같이 분진을 흡수한 마이크론 단위의 액적들은 특수한 처리를 통해 이들을 제거하지 않으면 배기관을 통해 그대로 방출되어, 폐가스 처리의 효과를 얻을 수가 없다. 상기와 같은 분진을 흡수한 마이크론 단위의 액적들은 다시 모아 제거하는 별도의 장치가 반드시 필요하다.

마이크론 단위로 분무된 액적들은 수증기 상태와 유사하기 때문에, 본 발명에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 분무 액적들이 포함된 폐가스를 이슬점 이하로 냉각된 냉각판에 접촉시킴으로써, 분진이 포함된 수증기를 이슬 형태로 응축시켜 액적 내에 포집된 유해가스 및 분진들도 함께 제거한다. 즉, 냉각판에 응결된 액체는 자유낙하에 의해 하단의 배출조로 떨어져 모이게 한다.

그런데, 냉각판에 일부 이물질이 잔류하여 쌓이는 경우에는 냉각능이 떨어지고, 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 수리해야 하는 문제가 발생하기 때문에, 냉각판에 잔류된 이물질을 제거하기 위해서 냉각판에 강력 초음파 진동자를 접촉시켜 냉각판을 수십 kHz로 진동시킴으로써 응결물질을 떨어버린다. 냉각판 표면에 축적되는 이물질을 초음파 진동방식으로 떨어버릴 수 있기 때문에 이물질 축척으로 인해 발생하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치의 주기적 수리나 청소가 불필요하다.

이하, 상기한 특징을 가지는 본 발명에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 스크러버 몸체(100), 미세 액적 분사 장치(200), 냉각판(300), 냉각장치(400) 및 가진유닛(500)을 포함한다.

스크러버 몸체(100)는 대략 원통형상을 가지도록 마련되며, 상측에는 가스 배출구(110)가 형성되고, 하측에는 폐수 배출구(120)가 형성된다. 그리고, 상기 몸체(100)의 측벽면에는 바닥면과 근접한 위치에 폐가스 유입구(130)가 형성된다.

미세 액적 분사 장치(200)는, 상기 폐가스 유입구(130)에 설치되어, 유입되는 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 크기의 미세 액적을 분무한다. 상기 미세 액적 분사 장치(200)는, 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 단위 크기의 미세 액적을 분사시킴에 있어서 폐가스 유입관 주변에 초음파진동자를 1개 이상 장착하여 주파수 30kHz ~ 30MHz 로 동작시켜 미세한 액적을 분무하는 것이 바람직하다.

상기 미세 액적 분사 장치(200)에 설치된 초음파 진동자의 크기와 개수는 스크러버 몸체(100)의 크기와 폐가스의 방출양에 따라 조절하여야 한다. 분무된 수증기는 유입된 폐가스와 혼합된 후 폐가스의 이슬점 이하로 냉각된 냉각판(300)에 접촉된다.

냉각판(300)은, 상기 몸체(100)의 측벽면에 설치되는 것으로, 그 배치 구조 에 따라 본 발명의 실시예가 다양하게 결정된다.

상기 냉각판(300)은, 도 1 및 도 2와 같이, 하방 경사각을 가지도록 배치되는 적어도 2개의 판상 부재(310)(320)로 마련된다. 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 판상 부재(310)(320)가 서로 마주보도록 마련되는 것이 좋다. 또한, 유입된 가스가 가스 배출구(110)로 배출될 수 있도록 유동하는 공기의 이동 경로만을 방해할 뿐, 완전히 차단하지는 않도록 한다. 상기 냉각판(300)은 수분을 응결시키는 응결장치로서 열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 판상 형태로 가공하는 것이 좋다. 또한 상기 냉각판(300)은 스크러버 몸체(100) 내벽에 30 내지 150°의 각도로 하향 경사지게 설치하여, 폐가스와 접촉면적을 넓히고 응결액체가 스크러버 몸체(100) 하단으로 자유낙하에 의해 떨어질 수 있도록 마련된다.

한편, 상기 냉각판(300) 대신, 열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 사용하여 20매쉬 내지 700매쉬로 간극을 형성시킨 매쉬 스크린(600)을 스크러버 몸체(100)의 내측 벽면과 수직이 되도록 설치할 수도 있고, 상기 매쉬 스크린(600)과 상기 냉각판(300)을 함께 설치하여 구성할 수도 있다. 냉각판 및/또는 매쉬 스크린의 배치 및 구성에 대해서는 뒤에 보다 상세히 설명한다.

냉각장치(400)는 상기 냉각판(300)을 냉각하는 것으로, 적어도 하나 이상 마련되는 것이 바람직하다. 상기 냉각장치(400)는 부피가 작고 운용이 간편한 열전소자를 이용하여 구성하는 것이 좋으며, 복수 개의 냉각판(300)이 사용되었을 경우, 각각의 냉각판(300) 마다 개별적으로 냉각장치(400)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉각판(300)으로부터 전달받은 열을 방출하기 위한 방열핀(410)을 구비하는 것이 바람직하다.

가진유닛(500)은 상기 냉각판을 가진하는 것으로, 필요에 따라 삭제 가능한 구성이다. 상기 가진유닛(500)은 초음파 진동장치로 마련되는 것이 좋으며, 이 경우, 초음파 진동자(510) 및 부스터(520)로 구성될 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각장치(400) 및 가진유닛(500)을 제어하기 위한 제어유닛(700)이 더 포함될 수 있는데, 상기 제어유닛(700)은 상기 냉각판(300)의 온도를 감지하는 온도 감지센서 및 온도 제어부와, 상기 가진유닛(500)의 주파수를 제어하는 주파수 제어부를 구비할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 구성된 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 2개 이상 직렬 연결하여 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 구성하는 것도 가능하다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치의 각 실시예별 구조 및 동작을 첨부된 도면과 함께 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

상기한 바와 같이 스크러버 몸체(100)의 일측 벽면에 초음파를 이용한 미세 액적 분무 장치(200)를 장착하고, 액체를 수내지 수십 마이크론 크기로 분사하여 폐가스 내의 유해원소 및 분진과의 반응을 극대화한다. 한편, 수 마이크론 단위 크기로 분무된 액체는 수증기 상태와 같아서, 종래의 습식처리 장치로는 분무 수증기를 다시 액체 상태로 모아 배출시킬 수 없다. 즉 분무된 수증기 상태의 액정들은 폐가스의 유동과 함께 배기관으로 배출되기 때문이다.

따라서 본 발명에서는 폐가스 내로 분무된 수 내지 수십 마이크론 단위 크기의 수증기 액적들을 따로 모을 수 있도록 스크러버 몸체(100)내에 수분을 응결할 수 있도록 냉각판(300) 및 냉각장치(400)를 설치하여, 상기 냉각장치(400)에 의해 상대적으로 낮은 온도를 가지는 냉각판(300)에 충돌한 액적들이 상기 냉각판(300)의 표면에 응결될 수 있도록 한다. 응결된 액체는 스크러버 몸체(100)의 하단으로 배출된다.

한편 응결된 수분을 냉각판(300)에서 효과적으로 분리시켜 배출되도록 스크러버 몸체(100)의 외벽에 초음파 진동 장치로 마련된 가진유닛(500)을 설치하여, 상기한 바와 같이 수분이 응결된 냉각판(300)에 초음파 진동 부스터(520)를 접촉시켜 주기적으로 냉각판(300)에 진동을 가한다. 한편, 상기 미세 액적 분무 장치(200)에서는, 초음파 진동자를 이용하여 액체를 수~수십 마이크론 단위 크기로 분사시키는데, 이와 같이, 초음파를 이용하여 액체를 분무할 때 분무된 액적의 크기는 아래 식에 나타낸 바와 같이 초음파 진동자의 주파수에 반비례한다. 따라서 진동자의 주파수를 수십 kHz ~ 수십 MHz로 구동함으로써 액적의 크기를 수~수십 마이크론 크기로 제어할 수 있다.

(T: 액체의 표면 장력, ρ: 액체의 밀도, f: 진동수)

한편, 이슬점이란 공기 내 수분이 포화 되었을 때 습기가 액체로 응결하는 온도로서, 공기 내에 습도가 높을수록 이슬점은 높아진다. 본 발명에서는 폐가스와 분무된 수증기가 혼합된 공기를 특정온도 이하로 낮추어, 수분이 액체 상태로 응결하게 함으로써 유해원소와 나노 분진을 액체 상태에 포집하여 제거할 수 있다. 일 예로써 상대습도가 70%인 폐가스의 경우 폐가스의 온도가 20℃일 때 이슬점은 약 14.2℃ 이다. 따라서 폐가스를 적절한 이슬점 이하로 냉각된 냉각판(300)과 접촉하는 경우 폐가스 내의 수분을 액체로 응축시킬 수 있다.

수분을 응결시키는 방법을 좀 더 구체적으로 설명하면 스크러버 몸체(100)내에서 마이크론 단위 크기의 수증기가 포함된 폐가스가 유동하는 경로에 이슬점 이하로 냉각된 금속 냉각판(300)을 설치함으로써, 유동하는 폐가스와 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에 접촉시키면, 이들과 접촉한 미세한 액적들이 그 위에 응결되게 하고, 응결된 수분은 자유낙하에 의해 스크러버 몸체(100) 하단의 배수조에 모아 액체상태로 배출한다.

이때 냉각판(300)은 폐가스와의 접촉을 극대화하도록 다양한 모양으로 마련한다. 이와 같이, 폐가스와 접촉하는 냉각판(300)의 면적을 가능한 크게 설계하면, 응결효율 높이고, 냉각장치의 크기도 소형화할 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 냉각판(300)은, 폐가스와 접촉하는 면적을 넓게 하고 응결액체가 자유낙하에 의해 하단부로 낙하할 수 있도록 다양하게 설계할 수 있다. 도 3 및 도 4는 냉각장치(400)는 삭제한 상태로, 평면 금속판 3개(310')(320')(330')를 스크러버 몸체(100)의 내측 벽면에 경사를 가지되, 그 설치 높이를 다르게 하여 120°간격으로 배열한 것이다. 스크러버 몸체의 내측 벽면과의 경사 각도는 30 내지 150°범위에서 조절할 수 있다. 냉각판(300)의 개수는 스크러버 몸체(100)의 지름과 처리해야할 폐가스의 양에 따라 조절할 수 있다.

[실시예 2]

도 5 및 도 6은 열전도가 좋고, 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 재질의 매쉬 스크린(600)을 냉각판(300)의 대용으로 사용한 것이다. 상기 매쉬 스크린(600)은, 상기 스크러버 몸체(100)의 내주면과 대응되는 링 형상의 스크린 몸체(610)를 가지며, 와이어 부재 등을 이용하여 매쉬를 형성한다. 이때, 상기 매쉬의 구멍(m) 크기는 700 매쉬에서 20 매쉬까지 사용할 수 있다. 매쉬 수가 클수록 폐가스와 접촉이 많다는 장점이 있으나, 폐가스의 유동을 방해하는 문제점이 있기 때문에 폐가스의 유량에 따라 상기 매쉬 스크린(600)의 구멍(m)의 크기는 조절될 필요가 있다.

도시된 바와 같이, 매쉬 스크린(600)은 스크러버 몸체(100)의 외벽에 설치되어 있는 냉각장치(400)에 연결시켜 냉각된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 냉각장치(400)를 마련하여, 상기 매쉬 스크린(600)의 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 실시예 2에 따른 작동 원리는 앞서 설명한 실시예 1과 큰 차이가 없으므로 중복 설명은 생략한다.

[실시예 3]

도 7 및 도 8은, 3장의 원형 냉각판(300)과 이들 냉각판(300)에 냉각유닛(400)을 설치한 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 냉각유닛(400)은 설치가 간단하며 구동이 간편한 열전소자를 냉각장치로 사용하였다. 상기 냉각장치(400)의 냉각 부위는 스크러버 몸체(100)의 안쪽을 향하게 설치하여 스크러버 몸체(100)내에 설치되는 냉각판(300)으로, 방열판(heatsink, 410)은 스크러버 몸체(100)의 외부 쪽을 향하게 설치한다. 한편, 상기 냉각장치(400)로는 열전소자가 바람직하지만, 필요에 따라 냉매를 이용한 냉각장치나 초저온 펌프(cryogenic pump) 등을 사용하여도 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 한편, 상기 상기 냉각유닛(400)에 사용되는 열전소자는, 스크러버 몸체(100)의 크기 및 폐가스 량에 따라 개수 및 인가전류량을 조절해 줄 필요가 있다.

한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기한 실시예 1 내지 3에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치에 가진유닛(500)을 더 설치할 수도 있다. 즉, 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에 응결된 액체는 자유낙하에 의해 하단에 설치된 액체수집장치(배출조)로 떨어지지만, 일부 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에서 분리되지 않고 남아 있는 이물질이 있을 수 있다. 이러한 이물질을 제거하기 위해 냉각판(300) 및 매쉬 스크린(600)에 강력한 진동을 가할 수 있는 초음파 진동장치로 마련된 가진유닛(500)을 설치하는 것이 좋다. 상기 가진유닛(500)은 초음파 진동기(510)와 부스터(520)를 포함한다. 상기 부스터(520)는 수kHz 내지 수십 kHz 주파수로 상기 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)을 진동시킴으로써 응결된 액체 및 분진을 강제적으로 이들 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에서 분리한다.

이렇게 강력 초음파 진동자를 가지는 가진유닛(500)을 이용하여, 상기 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)을 주기적으로 진동시켜 줌으로써 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)의 냉각능을 일정 하게 유지할 수 있으며, 이와 동시에 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에 액적이나 분진이 쌓이지 않게 하는 효과를 얻을 수 있다. 상기와 같이 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)에 응결된 수분은 폐가스 내의 분진과 유해가스와 함께 배출조로 제거되고, 정제된 공기는 가스 배출구(110)로 내보낸다.

[실시예 4]

본 발명에 의한 습식 분진 및 폐가스 집진장치는, 초음파 미세액적 분무장치와 수분응결을 위한 냉각판(300) 또는 매쉬 스크린(600)을 여러 형태로 조합할 수 있다. 도 11은 그 한가지 형태로 설계한 것으로서 수분응결을 위한 냉각부위에 상기한 실시예 3과 같은 열전도도와 내식성이 우수한 금속재질의 매쉬 스크린(600)을 설치한 것을 도시한 것이다.

이 경우, 상기 매쉬 스크린(600)은 200 매쉬를 가지도록 하고, 폐가스 유입구(130)의 지름은 200mm, 스크러버 몸체(100)의 내부 지름은 300mm, 스크러버 몸체(100)의 높이는 500mm가 되도록 설계하였다. 상기한 치수들은, 유입되는 폐가스의 유량에 따라 변화 가능하다.

그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 폐가스 유입부(130)에 서로 90°간격으로 놓여있는 2개의 초음파 수증기 분무장치(2.4MHz)로 구성된 미세 액적 분무 장치(200)를 설치하였다. 상기 미세 액적 분무 장치(200)에 의해 수증기와 혼합된 폐가스는 스크러버 몸체(100) 내로 유입된다.

유입된 수증기와 혼합된 폐가스는 상부에 설치된 금속재질의 매쉬 스크린(600)을 통과하는데, 상기 금속재질의 매쉬 스크린(600)은 스크러버 몸체(100)의 외부에 설치되어 있는 냉각장치(400)를 구성하는 4개의 열전소자에 의해 냉각되므로, 이 매쉬 스크린(600)을 통과하는 폐가스는, 이슬점온도 이하로 냉각되기 때문에, 폐가스 내의 수분은 매쉬 위에 액체로 응결되고, 일정 크기로 응결되면 자유낙하에 의해 배출조(101)로 떨어지게 된다.

한편, 가진유닛(500)은 금속재질의 매쉬 스크린(600)에 진동을 가하여, 상기 매쉬 스크린(600)에 응결된 액체들 중 자유낙하에 의해 잘 떨어지지 않고 남아 있는 액체들을 떨어뜨린다. 바람직하게는, 약 28kHz 주파수 진동시킴으로써 응결된 액체를 강제적으로 떨어드리고, 하단의 배수조(101)에 모아준다. 상기 가진유닛(500)은 주기적으로 상기 냉각된 매쉬 스크린(600)을 초음파로 진동시킴으로써 금속재질의 매쉬 스크린(600)이 응결된 수분에 의해 막히는 것을 방지함과 동시에 액적이나 분진 등 이물질이 쌓이지 않게 하여, 상기 매쉬 스크린(600)의 냉각능을 지속적으로 유지한다.

[실시예 5]

도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 실시예 1과 실시예 4의 결합 구조를 나타낸 것이다.

즉, 기본적인 구성은 실시예 1 및 4와 동일하지만, 수분 응결을 위한 장치로서, 냉각판(300)과 냉각된 매쉬 스크린(600)을 동시에 마련한 것을 특징으로 한다. 즉, 2장의 평면 재질의 냉각판(300)과 금속재질의 매쉬 스크린(600)을 배치하되, 상기 폐가스 유입부(130)에서 유입된 수분이 포함된 폐가스는, 먼저 하향 경사각이 60°가 되도록 배치된 2장의 평면 냉각판(300)과 충돌하면서, 그 표면에 응결된다. 평면 냉각판(300)들은 수증기와 폐가스가 좀 더 균일하게 혼합되게 하면서 동시에 냉각판의 기능을 수행하여 수분이 1차적으로 응결시킨다. 상기 평면 냉각판(300)을 거쳐 위로 올라간 폐가스는 금속재질의 매쉬 스크린(600)에 접촉하여 수분이 추가적으로 응결된다. 상기와 같이 응결된 수분은 자유낙하에 의해 배수조로 낙하한다.

이때, 상기 평면 냉각판(300)과 매쉬 스크린(600)은 개별적으로 마련된 냉각장치(400a)(400b)(400c)에 의해 냉각되며, 이와 함께, 자유 낙하하지 않는 수분 및 이물질을 제거하기 위한 가진유닛(500a)(500b)(500c)이 개별적으로 열전 냉각소자가 1개씩 설치된다. 폐가스의 양과 스크러버 몸체(100) 크기에 따라 평면 냉각판(300)의 갯수와 열전소자의 개수를 조절할 수있다. 냉각판(300)의 온도는 냉각소자의 제원에 따라 인가전압과 전류를 제어함으로써 온도를 조절한다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기한 바와 같이 구성된 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 직렬 연결하여 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 장치의 부피는 다소 늘어나지만, 미세 오염물질을 확실하게 제거할 수 있는 장점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

100; 스크러버 몸체 200; 미세 액적 분무 장치
300; 냉각판 400; 냉각장치
500; 가진유닛 600; 매쉬 스크린
700; 제어유닛

Claims (9)

1. 반도체 관련 공장, 연구소 및 대학 실험실에서 발생하는 폐가스를 처리하는 습식 분진 및 폐가스 집진 장치에 있어서,
   상측에 가스 배출구와, 하측에 폐수 배출구를 가지며, 하측과 근접한 측면부에 폐가스 유입구를 가지는 스크러버 몸체;
   상기 폐가스 유입구에 설치되어, 유입되는 폐가스에 수 내지 수십 마이크론 크기의 미세 액적을 분무하는 미세 액적 분사 장치;
   상기 몸체의 측벽면에 설치되는 냉각판;
   상기 냉각판을 냉각하는 적어도 하나 이상의 냉각장치;
   상기 냉각판을 가진하는 가진유닛; 및
   상기 냉각장치 및 가진유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함하며,
   상기 제어유닛은,
   상기 냉각판의 온도를 감지하는 온도 감지센서;
   상기 냉각장치의 냉각 온도를 제어하는 온도 제어부; 및
   상기 가진유닛의 주파수를 제어하는 주파수 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치. 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각판은,
   하방 경사각을 가지도록 배치되는 적어도 2개 이상의 판상 부재가 서로 다른 높이로 배치된 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각판은,
   수분을 응결시키는 응결장치로서 열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 판상 형태로 가공한 것으로, 스크러버 몸체 내벽에 30°~150°각도로 하향 경사지게 설치하여, 폐가스와 접촉면적을 넓히고 응결액체가 스크러버 몸체 하단으로 자유낙하에 의해 떨어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각판은,
   열전도도와 내식성이 우수한 금속 또는 세라믹 소재를 사용하여 20매쉬 내지 700매쉬로 간극을 형성시킨 매쉬 스크린을 스크러버 몸체의 내측 벽면과 수직이 되도록 설치한 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각판은,
   매쉬 스크린과 평면판을 함께 설치한 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 가진유닛은, 초음파 진동장치인 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 액적 분사 장치는,
   폐가스에 수 내지 수십 마이크론 단위 크기의 미세 액적을 분사시킴에 있어서 폐가스 유입관 주변에 초음파진동자를 1개 이상 장착하여 주파수 30kHz ~ 30MHz 로 동작시켜 미세한 액적을 분무하는 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.
   
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 상기한 습식 분진 및 폐가스 집진장치를 2개 이상 직렬 연결한 것을 특징으로 하는 습식 분진 및 폐가스 집진장치.

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