KR20210075606A - 다단 병렬식 세정장치 - Google Patents

다단 병렬식 세정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치는 상기 세정장치의 중심부에 수직 방향으로 구비되고, 상측에 가스 배출 배관이 연결되는 통로부; 상기 통로부를 사이에 두고 좌우 양측에 병렬 배치되고, 세정액이 수용되는 본체부; 상기 본체부 각각의 외측면에 설치되고, 오염가스가 유입되는 가스 유입부; 및 상기 본체부 각각의 내측에 설치되고, 상기 가스 유입부를 통해 유입된 오염가스가 흐르는 공기유로를 형성하는 복수의 배플로 구성된 배플 집합체를 포함하며, 상기 가스 유입부 각각을 통해 상기 본체부로 유입된 오염가스는 상기 배플 집합체, 상기 통로부를 거쳐 상기 가스 배출 배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
이러한 다단 병렬식 세정장치는 양방향으로 오염가스가 유입될 수 있는 양방향식 세정장치이기 때문에 종래에 비해 두께를 1/2로 얇게 제작할 수 있고, 이를 통해 설치 효율성을 높일 수 있다.

Description

다단 병렬식 세정장치{MULTI-LAYER PARALLEL TYPE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 다단 병렬식 세정장치에 관한 것으로, 구체적으로는 양방향으로 오염가스가 유입될 수 있는 양방향식 세정장치로 구성하여 설치 효율성을 높일 수 있는 다단 병렬식 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 직화구이 음식점 등과 같은 생활밀착형 배출원에서는 유적, 입자성 물질, 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함하는 오염가스를 다량으로 배출한다. 이러한 오염가스를 관리하기 위해서 우선적으로 선행되어야 하는 기술은, 유적, 입자성 물질을 제거하고 후단 VOCs 처리 공정의 효율성과 안전성을 확보할 수 있는 전처리 기술이 필요하다.
종래의 유적, 입자성 물질을 제거하기 위한 전처리 장치의 경우, 오염가스의 처리 용량에 따라 장치의 구성을 축소시키거나 확대시키기가 곤란한 문제점이 있었다. 즉, 배출원에서 배출되는 가스 처리 용량에 따라 구성 변경이 용이해야 하지만, 종래의 유적, 입자성 물질 전처리 장치 및 기술은 구성을 변경하기가 어려워 소규모 음식점 등에 설치하기가 어렵고, 유지 관리 또한 불편한 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2017-0083265호(2017.07.18.)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양방향으로 오염가스가 유입될 수 있는 양방향식 세정장치로 구성하여 종래에 비해 두께를 얇게 제작함에 따라 설치 효율성을 높일 수 있고, 오염가스의 처리 용량에 따라 용이하게 구성 변경이 가능하여 유지 관리가 편한 다단 병렬식 세정장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다단 병렬식 세정장치로서, 상기 세정장치의 중심부에 수직 방향으로 구비되고, 상측에 가스 배출 배관이 연결되는 통로부; 상기 통로부를 사이에 두고 좌우 양측에 병렬 배치되고, 세정액이 수용되는 본체부; 상기 본체부 각각의 외측면에 설치되고, 오염가스가 유입되는 가스 유입부; 및 상기 본체부 각각의 내측에 설치되고, 상기 가스 유입부를 통해 유입된 오염가스가 흐르는 공기유로를 형성하는 복수의 배플로 구성된 배플 집합체를 포함하며, 상기 가스 유입부 각각을 통해 상기 본체부로 유입된 오염가스는 상기 배플 집합체, 상기 통로부를 거쳐 상기 가스 배출 배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치를 제공한다.
여기서, 상기 배플 집합체는 오염가스의 처리 용량에 따라 전후 방향으로 복수개가 연속해서 결합되어 구성되고, 상기 본체부 각각은 상기 복수의 배플 집합체를 수용할 수 있는 크기로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 배플 집합체를 포함하는 상기 본체부는 수직 방향을 따라 다층 구조로 배치되고, 상기 가스 유입부 각각을 통해 유입된 오염가스는 상기 다층 구조의 본체부 내측으로 유입되고, 상기 복수의 배플 집합체, 상기 통로부를 거쳐 상기 가스 배출 배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통로부는 내측에 길이 방향을 따라 서로 대향하는 한 쌍의 경사부가 일정 간격을 두고 연속해서 배치되고, 상기 한 쌍의 경사부 사이의 공간은 하측으로 갈수록 좁아지게 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가스 유입부 각각은 상기 본체부로 이송되는 오염가스의 유량을 조절하는 댐퍼가 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 복수의 배플은, 상기 가스 유입부와 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제1 공간을 사이에 두고 상기 통로부 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하는 제1 배플; 상기 제1 배플에 인접하게 설치되고, 상기 제1 공간을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 상기 가스 유입부 측으로 굽어지게 형성된 제2 배플; 상기 제2 배플과 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제2 공간을 사이에 두고 상기 통로부 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하며, 상기 제2 공간이 상기 제1 공간 보다 높게 배치된 제3 배플; 상기 제3 배플에 인접하게 설치되고, 상기 제2 공간을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 상기 가스 유입부 측으로 굽어지게 형성된 제4 배플; 및 상기 제4 배플에 인접하게 설치되고, 하측으로 갈수록 상기 통로부 측으로 경사진 제1 면 및 상기 제1 면의 하단으로부터 상기 제4 배플을 향해 하향 경사진 제2 면을 포함하는 제5 배플을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 배플 및 상기 제3 배플의 한 쌍의 절곡면 중 상측에 배치된 절곡면은 상측으로 휘어진 휨부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치는 양방향으로 오염가스가 유입될 수 있는 양방향식 세정장치이기 때문에 종래에 비해 두께를 1/2로 얇게 제작할 수 있고, 이를 통해 설치 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치는 복수의 배플 집합체가 전후 방향으로 연속해서 결합되어 구성될 수 있고, 본체부가 다층 구조로 배치될 수 있기 때문에 오염가스의 처리 용량에 따라 용이하게 스케일업 혹은 스케일다운시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치는 기액이 분리되는 통로부가 장치의 중심부에 위치하고, 통로부의 좌우 양측에 세정액이 수용되는 본체부가 병렬 배치된 구성이기 때문에, 기액이 분리되는 공간의 크기를 줄일 수 있음과 동시에, 통로부가 세정장치의 중심부에 큰 빈 공간으로 형성되기 때문에 기액 분리 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치는 좌우 양측에 배치된 가스 유입부 각각에 댐퍼가 설치됨으로써, 좌우측 배출원 중 어느 한 쪽의 배출원만 가동될 때 어느 한 쪽의 댐퍼만 개방하도록 작동시켜 어느 한 쪽의 가스 유입부에만 오염가스가 유입되게 운전이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 복수의 배플 집합체가 전후 방향으로 연속해서 결합된 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 복수의 배플 집합체를 포함하는 본체부가 2층 구조로 배치된 예를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 복수의 배플 집합체를 포함하는 본체부가 3층 구조로 배치된 예를 나타낸 정면도이다.
도 7은 도 6의 사시도이다.
도 8은 도 6에서 오염가스의 흐름을 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치를 통한 입자성 물질의 제거 효율을 평가하기 위한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 세정액의 수위와 유량에 따른 유체흐름 특성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 세정액의 수위와 유량에 따른 압력 손실을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 세정액의 수위와 유량에 따른 PM10의 입/출구 농도를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치에서 세정액의 수위와 유량에 따른 PM10 제거 효율을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)를 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는 통로부(100), 본체부(200), 가스 유입부(300) 및 배플 집합체(400)를 포함하여 구성될 수 있고, 12 내지 20 CMM(cubic meter per min)의 오염가스 처리 용량을 가질 수 있다.
통로부(100)는 다단 병렬식 세정장치(1)의 중심부에 수직 방향으로 구비되고, 상측에 가스 배출 배관(110)이 연결된다.
본체부(200)는 통로부(100)를 사이에 두고 좌우 양측에 병렬 배치되고, 세정액(10)이 수용된다. 이때, 세정액(10)은 오염가스와 접촉하여 오염가스 내의 유적, 입자성 물질을 용해 내지 흡수하는 액체로서, 물, 약품 등을 포함하여 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 세정액(10)은 계면활성제를 포함하는 물이 이용될 수 있으며, 계면활성제가 포함된 세정액(10)의 경우 유적, 입자성 물질의 제거 효율을 향상시키는데 유용하다.
가스 유입부(300)는 본체부(200) 각각의 외측면에 설치되고, 오염가스가 유입된다. 여기서, 비록 도시되지는 않았으나, 가스 유입부(300) 각각은 본체부(200)로 이송되는 오염가스의 유량을 조절하는 댐퍼(미도시)가 설치될 수 있다.
이러한 댐퍼가 설치될 경우, 다단 병렬식 세정장치(1)가 설치된 장소의 좌우측에 미세먼지 배출원이 위치할 때, 좌우측 배출원 중 어느 한 쪽의 배출원만 가동될 때에는 한 쌍의 가스 유입부(300) 중 어느 하나의 댐퍼만 개방하도록 작동시켜 어느 하나의 가스 유입부(300)에만 오염가스가 유입되게 운전이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는 배출원의 가동 상태에 따라 좀 더 효율적인 작동이 가능하다는 장점이 있다.
배플 집합체(400)는 가스 유입부(300)를 통해 유입된 오염가스가 흐르는 공기유로를 형성하는 복수의 배플(410~450)로 구성된 것으로, 본체부(200) 각각의 내측에 설치된다. 여기서, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 배플 집합체(400)는 통로부(100)를 기준으로 양측에 서로 대칭된 형태로 설치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 다단 병렬식 세정장치(1)의 가스 유입부(300)를 통해 본체부(200)로 유입된 오염가스는, 배플 집합체(400), 통로부(100)를 거쳐 가스 배출 배관(110)을 통해 배출될 수 있다. 이때, 오염가스가 공기유로를 형성하는 복수의 배플로 구성된 배플 집합체(400)를 따라 흐르는 동안, 본체부(200)의 내부에 수용된 세정액(10)에 의해 와류가 형성될 수 있다. 이러한 와류가 형성됨에 따라 오염가스와 세정액(10)이 접촉하는 시간이 연장될 수 있고, 이로 인해 오염가스에 포함된 유적, 입자성 물질의 세정 효율이 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)는 기액(처리 대상 오염가스와 세정액)이 분리되는 통로부(100)가 장치의 중심부에 위치하고, 통로부(100)의 좌우 양측에 세정액(10)이 수용되는 본체부(200)가 병렬 배치된 구성이기 때문에, 기액이 분리되는 공간의 크기를 줄일 수 있다. 이와 동시에 기액이 분리되는 통로부(100)가 세정장치(1)의 중심부에 큰 빈 공간으로 형성되기 때문에 기액 분리 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는 오염가스의 처리 용량에 따라 복수의 배플 집합체(400)가 전후 방향으로 연속해서 결합되어 구성될 수 있다. 이때, 본체부(200) 각각은 상기 복수의 배플 집합체(400)를 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본체부(200) 각각에 5개의 배플 집합체(400)가 설치될 경우, 세정장치(1) 내부에 총 10개의 배플 집합체(400)가 설치되기 때문에 도 1 및 2에 도시된 세정장치(1)보다 상대적으로 더 많은 30 내지 50 CMM의 오염가스 처리 용량을 가질 수 있다.
여기서, 1개의 배플 집합체(400)가 처리 가능한 오염가스 용량은 3~5 CMM이고, 30~50 CMM의 오염가스 처리를 위해서는 상기와 같이 10개의 배플 집합체(400)가 필요하다. 종래의 일방향식 세정장치의 경우 10개의 배플 집합체(400)가 전후 방향으로 모두 연속해서 결합되어야 하기 때문에 장치의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다. 반면, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는 양방향으로 오염가스가 유입될 수 있는 양방향식 세정장치이기 때문에 5개의 배플 집합체(400)가 결합된 구성이 양측으로 배치되어도 결과적으로 10개의 배플 집합체(400)가 장치에 설치된다. 따라서, 본 발명의 세정장치(1)는 종래에 비해 두께를 1/2로 얇게 제작할 수 있고, 이로 인해 설치 효율성을 높일 수 있다.
또한, 유적 혹은 입자성 물질 발생원이 모여 있지 않고 분산되어 있는 경우, 세정장치(1)의 두께가 얇기 때문에 오염가스를 포집하는 덕트 배관 중간 지점마다 세정장치(1)를 설치하는 것이 가능하다.
즉, 세정장치의 크기가 클 경우, 넓은 설치 공간이 필요하지만, 세정장치의 크기가 작을 경우 작은 설치 공간만 확보된다면 공간마다 여러 개의 장치를 설치하여 오염가스를 처리하는 것이 가능하다. 본 발명의 세정장치(1)의 경우, 상술한 바와 같이 두께가 종래에 비해 얇기 때문에 좁은 공간에 여러 개의 장치를 설치할 수 있고, 이로 인해 종래의 세정장치와 같이 모든 발생원을 배관으로 연결하여 오염가스를 포집할 필요가 없다. 배관으로 오염가스를 포집하여 처리하는 방식은 배관 길이가 매우 길어져 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 설치비도 많이 소요된다는 단점이 있다. 따라서, 모든 발생원을 배관으로 연결할 필요가 없는 본 발명의 세정장치(1)는 설치비를 줄이는데 효과적이고, 설치 효율성을 높일 수 있는 유용한 발명이라고 할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는, 복수의 배플 집합체(400)를 포함하는 본체부(200)가 수직 방향을 따라 다층 구조로 배치될 수 있다.
여기서, 한 쌍의 가스 유입부(300) 각각을 통해 유입된 오염가스는 상기 다층 구조의 본체부(200) 내측으로 유입되고, 복수의 배플 집합체(400), 통로부(100)를 거쳐 가스 배출 배관(110)을 통해 배출될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본체부(200) 각각에 5개의 배플 집합체(400)가 설치되고, 한 쌍의 본체부(200)가 2층 구조로 배치될 경우, 세정장치(1) 내부에 총 20개의 배플 집합체(400)가 설치되기 때문에 도 3에 도시된 세정장치(1)보다 상대적으로 더 많은 60 내지 100 CMM의 오염가스 처리 용량을 가질 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는, 복수의 배플 집합체(400)를 포함하는 본체부(200)가 수직 방향을 따라 3층 구조로 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 한 쌍의 가스 유입부(300) 각각을 통해 유입된 오염가스는 상기 3층 구조의 본체부(200) 내측으로 유입되고, 복수의 배플 집합체(400), 통로부(100)를 거쳐 가스 배출 배관(110)을 통해 배출될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본체부(200) 각각에 5개의 배플 집합체(400)가 설치되고, 한 쌍의 본체부(200)가 3층 구조로 배치될 경우, 세정장치(1) 내부에 총 30개의 배플 집합체(400)가 설치되기 때문에 도 4 및 도 5에 도시된 세정장치(1)보다 상대적으로 더 많은 100 내지 150 CMM의 오염가스 처리 용량을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)는 초소형의 1단 병렬식 세정장치(도 1 및 도 2), 소형의 1단 병렬식 세정장치(도 3), 중형의 2단 병렬식 세정장치(도 4 및 도 5), 대형의 3단 병렬식 세정장치(도 6 내지 도 8)로 용이하게 크기 변경이 가능하다. 즉, 본 발명은 배출원의 특성에 따라 오염가스 처리 용량이 12 CMM 내지 150 CMM으로 변경되도록 용이하게 스케일업(scale-up) 혹은 스케일다운(scale-down)시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 다단 병렬식 세정장치(1)의 배플 집합체(400)를 구성하는 복수의 배플은 제1 배플(410) 내지 제5 배플(450)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배플(410)은 가스 유입부(300)와 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제1 공간(411)을 사이에 두고 통로부(100) 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하여 구성된다. 이때, 제1 배플(410)의 하부는 본체부(200)에 수용된 세정액(10)에 잠기도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 배플(410)의 한 쌍의 절곡면 중 상측에 배치된 절곡면은 상측으로 휘어진 제1 휨부(412)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 배플(410)이 구비될 경우, 가스 유입부(300)를 통해 유입된 오염가스는 본체부(200)에 수용된 세정액(10)과 접촉하면서 오염물질이 일부 제거된 후, 제1 휨부(412)가 형성된 제1 공간(411)을 통과하면서 유량이 가속화될 수 있다.
제2 배플(420)은 제1 배플(410)에 인접하게 설치되고, 제1 배플(410)의 제1 공간(411)을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 가스 유입부(300) 측으로 굽어지게 형성된다. 이와 같은 구조의 제2 배플(420)에, 제1 배플(410)의 제1 공간(411)을 통해 배출된 오염가스가 충돌하면, 본체부(200)의 내부에 수용된 세정액(10)의 와류가 형성될 수 있다.
제3 배플(430)은 제2 배플(420)과 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제2 공간(431)을 사이에 두고 통로부(100) 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하여 구성된다. 또한, 제3 배플(430)의 한 쌍의 절곡면 중 상측에 배치된 절곡면은 상측으로 휘어진 제2 휨부(432)가 형성될 수 있다. 이러한 제3 배플(430)이 구비될 경우, 오염가스는 제2 휨부(432)가 형성된 제2 공간(431)을 통과하면서 유량이 가속화될 수 있다.
또한, 제3 배플(430)의 하부는 세정액(10)에 잠기도록 배치되고, 제3 배플(430)의 제2 공간(431)은 제1 배플(410)의 제1 공간(411)보다 높게 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 미세 오염물질의 이동거리가 길어질수록 운동에너지가 감소되기 때문에 동일한 수위에서 오염물질을 포집하는 것보다 수위를 점차 높여 오염물질의 운동에너지를 최소화시키는 것이 오염물질 제거에 유리하다. 따라서, 제1 배플(410)의 제1 공간(411)보다 제3 배플(430)의 제2 공간(431)을 더 높게 배치시킴으로써 수위를 점차 높여 미세 오염물질을 좀 더 효과적으로 제거할 수 있다.
제4 배플(440)은 제3 배플(430)에 인접하게 설치되고, 제3 배플(430)의 제2 공간(431)을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 가스 유입부(300) 측으로 굽어지게 형성된다. 이와 같은 구조의 제4 배플(440)에, 제3 배플(430)의 제2 공간(431)을 통해 배출된 오염가스가 충돌하면, 본체부(200)의 내부에 수용된 세정액(10)의 와류가 형성될 수 있다.
제5 배플(450)은 제4 배플(440)에 인접하게 설치되고, 하측으로 갈수록 통로부(100) 측으로 경사진 제1 면(451) 및 제1 면(451)의 하단으로부터 제4 배플(440)을 향해 하향 경사진 제2 면(452)을 포함하여 구성된다. 이러한 제5 배플(450)은 통로부(100)로 이동하는 오염가스 중의 액적이 사방으로 튀는 것을 차단할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제4 배플(440) 및 제5 배플(450)을 통과하여 통로부(100)로 배출된 오염가스는 통로부(100)의 상측에 연결된 가스 배출 배관(110)을 통해 유적, 입자성 물질이 제거된 상태로 배출될 수 있다.
여기서, 통로부(100)는 내측에 길이 방향을 따라 서로 대향하는 한 쌍의 경사부(120)가 일정 간격을 두고 연속해서 배치되고, 한 쌍의 경사부(120) 사이의 공간은 하측으로 갈수록 좁아지게 형성될 수 있다. 이와 같이 한 쌍의 경사부(120)가 통로부(100)에 배치됨으로써, 기액(처리 대상 오염가스와 세정액) 분리 효율을 더욱더 높일 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 13를 참조하여 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예. 다단 병렬식 세정장치를 통한 입자성 오염물질의 제거 효율 평가
1. 다단 병렬식 세정장치의 성능 평가 방법
본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)를 통한 입자성 물질의 제거 효율을 평가하기 위해, 실제 고기구이 음식점의 조건을 적용하여 실험실 규모의 조리시설을 이용하였다. 도 9에 도시된 바와 같이, 120 cm x 75 cm 크기의 고기구이용 테이블 위로 직경 20 cm의 후드와 덕트를 설치하였고, 블로워를 통해 연소가스를 흡입하였다. 이때, 하나의 테이블 당 300 g의 삼겹살을 10분간 구워 입자성 물질을 포함한 연소가스를 발생시켰다. 시료의 채취구는 연소가스의 흐름에 방해가 되지 않도록 다단 병렬식 세정장치(1)의 후단으로부터 약 2 m 이상 떨어진 지점을 선정하였고, 음압으로 인한 농도 과소평가를 방지하기 위해 블로워 후단에 시료 채취구를 선정하였다.
삼겹살 구이 과정에서 배출되는 입자성 물질은 DUSTTRACKTM II AEROSOL MONITOR 8530 (TSI Inc., MN, USA)를 통해 실시간으로 PM10의 농도를 측정하였다. 이때, 측정기를 다단 병렬식 세정장치(1)의 후단에 위치한 시료 채취구에 단단하게 고정시켜 가스를 흡입하였고, PM10의 농도를 5초 간격으로 모니터링하였다.
또한, 다단 병렬식 세정장치(1)를 가동하며 복수의 배플 부근에서의 유체 흐름을 촬영하여 와류 형성 정도를 평가하였고, 수위에 따른 압력 손실을 측정하였다. 이때, 세정액의 수위는 배플의 최하단을 기준으로 측정하였고, 세정액의 수위는 5~10 cm로 변화를 주었다.
또한, 세정액의 와류 형성 정도를 관찰하기 위해 세정액에 푸른색의 염료를 첨가하였고, 다단 병렬식 세정장치의 입자성 물질 제거 효율을 향상시키기 위해 세정액에 계면활성제를 첨가해 주었다.
2. 수위와 유량에 따른 유체흐름 특성 및 압력 손실 평가
도 10을 참조하면, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)의 수위와 유량에 따른 유체흐름 특성은, 세정액의 수위가 높아질수록 계면활성제의 폼(foam) 형성 정도와 와류 형성 정도가 증가하는 것으로 나타났다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)의 수위와 유량에 따른 압력 손실은, 세정액의 수위가 높아질수록 증가하는 경향을 보였다. 각 조건에서 압력손실은 90.0±0.0 mmH2O (수위 5 cm, 유량 9 CMM), 108.3±7.6 mmH2O (수위 6 cm, 유량 9 CMM), 111.7±2.9 mmH2O (수위 7 cm, 유량 9 CMM), 121.7±7.6 mmH2O (수위 8 cm, 유량 9 CMM) 및 130.0±10.0 mmH2O(수위 10 cm, 유량 12 CMM)였다.
3. 삼겹살 구이 과정에서 배출되는 PM 10 의 입/출구 농도 평가
본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)의 수위와 유량에 따른 PM10의 입/출구 농도는 도 12에 나타낸 바와 같다. 이때, PM10의 농도는 표준상태(0℃, 1 atm)로 환산하였다.
도 12의 결과에 따르면, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)를 거치기 전 PM10의 입구 농도는 조리 시작 2분간 서서히 증가하여 평균 493.6±85.6 mg/Sm3의 농도를 유지하였고, 구이가 완료됨에 따라 서서히 감소하였다. 반면, 다단 병렬식 세정장치(1)를 거친 후 PM10의 출구 농도는 73.7±36.6 mg/Sm3 (5 cm, 9 CMM), 33.5±24.6 mg/Sm3 (6 cm, 9 CMM), 32.8±27.1 mg/Sm3 (7 cm, 9 CMM), 47.6±32.6 mg/Sm3 (8 cm, 9 CMM) 및 36.5±21.3 mg/Sm3 (10 cm, 12 CMM)로 삼겹살 구이가 진행되는 10분간 일정한 수준을 유지하였다.
4. 삼겹살 구이 과정에서 배출되는 PM 10 의 제거 효율 평가
본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)의 수위와 유량에 따른 PM10 제거 효율은 표 1 및 도 13에 나타낸 바와 같다.
수위 (cm) 유량 (CMM) 제거 효율 (%)
5 9 85.1±7.4
6 9 93.2±5.0
7 9 93.3±5.5
8 9 90.4±6.6
10 12 92.4±4.2
상기 표 1 및 도 13의 결과에 따르면, 세정액의 수위가 5 cm, 유량이 9 CMM일 때 PM10 제거 효율은 85.1±7.4%로 가장 낮은 효율을 보였다. 세정액의 수위가 6~7 cm, 유량이 9 CMM일 때 PM10의 제거 효율은 93.2~93.3%로 가장 높은 PM10 제거 효율을 보였다. 세정액의 수위 8 cm, 유량 9 CMM 일 때 제거 효율은 90.4±6.6%였으며, 세정액의 수위 10 cm, 유량 12 CMM 일 때의 제거 효율은 92.4±4.2%였다.
상기 결과들을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)를 이용하는 경우, 세정액의 수위, 유량 등을 조절하여 입자성 물질을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 이와 같이, 본 발명의 다단 병렬식 세정장치(1)는 경제적으로 사용 가능한 저에너지·고효율의 보급형 세정장치라고 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
1 : 다단 병렬식 세정장치 10 : 세정액
100 : 통로부 110 : 가스 배출 배관
120 : 한 쌍의 경사부 200 : 본체부
300 : 가스 유입부 400 : 배플 집합체
410 : 제1 배플 411 : 제1 공간
412 : 제1 휨부 420 : 제2 배플
430 : 제3 배플 431 : 제2 공간
432 : 제2 휨부 440 : 제4 배플
450 : 제5 배플 451 : 제1 면
452 : 제2 면

Claims (7)

  1. 다단 병렬식 세정장치로서,
    상기 세정장치의 중심부에 수직 방향으로 구비되고, 상측에 가스 배출 배관이 연결되는 통로부;
    상기 통로부를 사이에 두고 좌우 양측에 병렬 배치되고, 세정액이 수용되는 본체부;
    상기 본체부 각각의 외측면에 설치되고, 오염가스가 유입되는 가스 유입부; 및
    상기 본체부 각각의 내측에 설치되고, 상기 가스 유입부를 통해 유입된 오염가스가 흐르는 공기유로를 형성하는 복수의 배플로 구성된 배플 집합체를 포함하며,
    상기 가스 유입부 각각을 통해 상기 본체부로 유입된 오염가스는 상기 배플 집합체, 상기 통로부를 거쳐 상기 가스 배출 배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플 집합체는 오염가스의 처리 용량에 따라 전후 방향으로 복수개가 연속해서 결합되어 구성되고,
    상기 본체부 각각은 상기 복수의 배플 집합체를 수용할 수 있는 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 배플 집합체를 포함하는 상기 본체부는 수직 방향을 따라 다층 구조로 배치되고,
    상기 가스 유입부 각각을 통해 유입된 오염가스는 상기 다층 구조의 본체부 내측으로 유입되고, 상기 복수의 배플 집합체, 상기 통로부를 거쳐 상기 가스 배출 배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통로부는 내측에 길이 방향을 따라 서로 대향하는 한 쌍의 경사부가 일정 간격을 두고 연속해서 배치되고, 상기 한 쌍의 경사부 사이의 공간은 하측으로 갈수록 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유입부 각각은 상기 본체부로 이송되는 오염가스의 유량을 조절하는 댐퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배플은,
    상기 가스 유입부와 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제1 공간을 사이에 두고 상기 통로부 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하는 제1 배플;
    상기 제1 배플에 인접하게 설치되고, 상기 제1 공간을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 상기 가스 유입부 측으로 굽어지게 형성된 제2 배플;
    상기 제2 배플과 마주보도록 상하 방향으로 설치되고, 제2 공간을 사이에 두고 상기 통로부 측으로 절곡된 한 쌍의 절곡면을 포함하며, 상기 제2 공간이 상기 제1 공간 보다 높게 배치된 제3 배플;
    상기 제3 배플에 인접하게 설치되고, 상기 제2 공간을 통해 배출된 오염가스가 충돌하는 일면이 상기 가스 유입부 측으로 굽어지게 형성된 제4 배플; 및
    상기 제4 배플에 인접하게 설치되고, 하측으로 갈수록 상기 통로부 측으로 경사진 제1 면 및 상기 제1 면의 하단으로부터 상기 제4 배플을 향해 하향 경사진 제2 면을 포함하는 제5 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 배플 및 상기 제3 배플의 한 쌍의 절곡면 중 상측에 배치된 절곡면은 상측으로 휘어진 휨부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 병렬식 세정장치.
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