산업의 발전으로 인해 산업시설, 제철소, 소각로, 대형 발전설비 및 자동차 등에서 배출되는 대기오염물질은 환경오염을 주범으로 부각되어, 많은 국가에서는 대기오염물질 배출 규제 및 저감을 위해 많은 연구를 하고 있다. 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴에 대해 인류는 환경문제를 경제 활동에 연관시켜야겠다는 생각을 하게 되었으며, 이제 환경문제는 한 국가의 발전을 좌우하는 아주 중요한 요소로 자리 잡게 되었다. 현재의 기술수준으로 산업공정에 활용할 수 있는 최적의 탈황·탈질공정은 WLP와 SCR공정을 연결하여 사용하는 방법이다. 이러한 공정들은 실증기술이며 고효율을 기대할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 과다한 소요부지 면적 및 투자비가 필요하며 2차 오염이 발생된다는 단점을 가지고 있다. 특히 별도의 탈황·탈질 설비를 갖추지 않은 대부분의 기존 산업공정들은 설치를 고려한 부지활용 계획에 입각한 시설들이 아니므로 소요부지 면적이 큰 기술의 현장 적용이 쉽지 않은 실정이다. 이러한 재래적 배기가스 탈황·탈질 기술의 문제점들을 개선할 수 있는 신기술의 개발에 관한 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 대표적인 기술로는 전자빔 공정(...
산업의 발전으로 인해 산업시설, 제철소, 소각로, 대형 발전설비 및 자동차 등에서 배출되는 대기오염물질은 환경오염을 주범으로 부각되어, 많은 국가에서는 대기오염물질 배출 규제 및 저감을 위해 많은 연구를 하고 있다. 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴에 대해 인류는 환경문제를 경제 활동에 연관시켜야겠다는 생각을 하게 되었으며, 이제 환경문제는 한 국가의 발전을 좌우하는 아주 중요한 요소로 자리 잡게 되었다. 현재의 기술수준으로 산업공정에 활용할 수 있는 최적의 탈황·탈질공정은 WLP와 SCR공정을 연결하여 사용하는 방법이다. 이러한 공정들은 실증기술이며 고효율을 기대할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 과다한 소요부지 면적 및 투자비가 필요하며 2차 오염이 발생된다는 단점을 가지고 있다. 특히 별도의 탈황·탈질 설비를 갖추지 않은 대부분의 기존 산업공정들은 설치를 고려한 부지활용 계획에 입각한 시설들이 아니므로 소요부지 면적이 큰 기술의 현장 적용이 쉽지 않은 실정이다. 이러한 재래적 배기가스 탈황·탈질 기술의 문제점들을 개선할 수 있는 신기술의 개발에 관한 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 대표적인 기술로는 전자빔 공정(EBP Electric beam process)과 전기 방전에 의한 플라즈마 공정이 있다. 이들 기술들은 건식공정으로 2차 오염을 줄일 수 있으며, 라디칼에 의한 빠른 화학반응을 이용하므로 공정의 집약화를 이룰 수 있다는 장점을 가지고 있어 재래적 공정을 대체할 수 있는 가장 유력한 공정으로 알려져 있다 전기 방전에 의한 플라즈마 공정에 관한 연구는 아직 상용화 단계에 이르지 못하고 있으며 실용화를 위해서 해결되어야 할 여러 가지 기술적인 문제점들을 지니고 있다. 많은 연구들이 활발하게 진행되어 왔으나 공정의 물리·화학적 특성과 설계 및 운전인자에 관한 규명이 이루어져 있지 않은 상태이며, scale-up을 위해 내구성과 신뢰성을 갖춘 전원 공급장치의 개발도 필요한 상태이다. 또한, 기존의 연구들을 통해 탈황·탈질을 위한 에너지가 다른 공정들에 비해 높게 소요된다고 알려져 있으며 이를 저감시킬 수 있는 방안도 도출되어야 한다. 따라서, 전기 방전에 의한 탈황. 탈질 공정이 상용화되기 위해서는 공정의 물리·화학적 특성, scale-up 기술 개발, 소요전력 저감 방안 등에 관한 연구가 강도 높게 연구되어야 한다. 본 연구에서는 산업설비에서 배출되는 매연입자와 유해 배기가스를 제거하기 위하여 저온플라즈마 및 오존을 이용하여 제거 특성을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 산업용에서 발생되는 질소산화물을 제거하기 위하여, 오존을 이용한 영향에서 질소산화물을 제거한 실험에서는 70, 90, 120℃에서 실행하였으며, 초기 NO_(X)의 농도는 293ppm이었다. 전력 투입량이 580W까지 증가시켜도 70, 90, 120℃의 온도에서 약 15%의 NO_(X)가 제거되었다. 그리고 오존을 이용한 질소산화물의 제거 특성에서는 반응기내의 온도를 70, 130, 150℃에서 실행하였으며, 초기 NO_(X)의 농도는 120ppm, 290ppm이었다. 초기 NO_(X)의 농도는 120ppm에서는 70℃에서는 1.0(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 82%NO_(X) 제거율, 130℃에서는 1.5(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99% NO_(X) 제거율, 150℃에서는 1.2(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 82%NO_(X) 제거율을 보였다. 이로 볼 때 70~150℃의 온도범위에서 배기가스 온도가 130℃에서 오존의 (O_(3)/NO_(X)) 당량비가 1.5에서 99%의 가장 좋은 NO_(X) 의 탈질율을 보여 주고 있다. 초기 NO_(X)의 농도는 290ppm에서는 70℃에서는 1.6(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99% NO_(X) 제거율, 130℃에서는 2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99%NO_(X) 제거율, 150℃에서는 2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 98% NO_(X) 제거율을 보였으며, 저 농도에서는 오존량을 1.6~2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비로 투입 할 경우 NO_(X) 제거율은 약 95%이상의 제거 효율을 보이고 있다. NO 의 산화반응에 있어서 오존의 영향이 지대하다는 결론으로부터, 코로나 방전 반응기 대신 오존발생장치를 이용하는 새로운 형태의 반응 시스템을 제안하였다. 오존발생장치를 이용하면 1분자당 약10eV이하의 적은 에너지로 오존을 생성할 수 있다고 알려져 있다. 펄스 코로나 방전을 이용시 탄화수소 첨가제를 사용하지 않으면 NO산화에 드는 에너지가 NO 1분자당 약 50eV이다. 따라서, 오존을 발생시켜 배기가스에 주입하면 훨씬 은 에너지로 배기가스를 처리할 수 있을 것으로 기대된다. 뿐만 아니라, 이산화황은 암모니아와의 기상 반응으로 쉽게 제거되므로 오존발생장치를 이용한 동시 탈황·탈질이 가능하다. 반응기에 공급되는 에너지를 질소산화물 제거에 효율적으로 이용하기 위해서는 펄스형성축전기의 정전용량을 반응기의 초기 정전용량의 5배로 설계해야한다. 라디칼을 발생시킬 수 있는 강력한 자유전자는 스트리머 코로나가 접지극 방향으로 진전되는 중에 생성되고 스트리머 코로나가 접지극에 도달한 이후에 투입되는 에너지는 대부분 낮은 에너지의 전자만을 발생시키므로 질소산화물 제거에 이용되지 않는다. 코로나 방전과정에서 생성될 수 있는 다양한 라디칼과 이들의 반응에 의해 생성될 수 있는 2차 오염물질을 반응경로와 반응속도 측면에서 검토한 결과 통상의 코로나 방전을 위해 공급되는 전원 특성에서 2차 오염물질 생성은 무시할만한 것으로 확인되었다. 3. 산업용 보일러·소각로 등에서 배출되는 배기가스의 탈질을 위해 장벽방전형 오존발생장치를 개발하여 실험한 영향에서는 실린더형 오존발생장치의 인가 주파수가 높을수록 동일 전압에서 많은 전류가 흐르는 것을 보여주고 있으며, 이는 C 부하의 오존발생장치의 특성에 기인한 것으로 보여진다. 동일 전류에서 주파수가 감소할수록 많은 양의 오존이 발생되는 것을 보여준다. 이는 오존발생장치의 C 특성상 동일 전압에서 주파수가 증가할수록 많은 양의 전류가 흐르게 되므로 전력 당 오존발생량을 비교하면 주파수가 낮을수록 동일 전류에서 많은 양의 오존이 발생되는 것을 보여준다. 전류가 증가하고 유량이 감소함에 따라 오존 농도가 증가하는 경향을 보여주며 특히 전류가 50mA이상이 되면 15LPM에서 다른 영역보다 오존 농도가 증가하는 경향을 보여준다. 이는 높은 전류에서 발생된 열이 유량의 증가로 인해 열을 빼앗겨 오존 발생 효율을 증가시킨 것으로 보여진다. 오존발생관 36을 조합한 산업용 오존발생장치는 380V전압에 15KW의 출력 전압을 인가하여 150LPM의 산소를 공급하면 약 1kg/hr의 오존이 발생한다. 따라서 67g/KW의 높은 오존 발생 효율을 나타낸다.
산업의 발전으로 인해 산업시설, 제철소, 소각로, 대형 발전설비 및 자동차 등에서 배출되는 대기오염물질은 환경오염을 주범으로 부각되어, 많은 국가에서는 대기오염물질 배출 규제 및 저감을 위해 많은 연구를 하고 있다. 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴에 대해 인류는 환경문제를 경제 활동에 연관시켜야겠다는 생각을 하게 되었으며, 이제 환경문제는 한 국가의 발전을 좌우하는 아주 중요한 요소로 자리 잡게 되었다. 현재의 기술수준으로 산업공정에 활용할 수 있는 최적의 탈황·탈질공정은 WLP와 SCR공정을 연결하여 사용하는 방법이다. 이러한 공정들은 실증기술이며 고효율을 기대할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 과다한 소요부지 면적 및 투자비가 필요하며 2차 오염이 발생된다는 단점을 가지고 있다. 특히 별도의 탈황·탈질 설비를 갖추지 않은 대부분의 기존 산업공정들은 설치를 고려한 부지활용 계획에 입각한 시설들이 아니므로 소요부지 면적이 큰 기술의 현장 적용이 쉽지 않은 실정이다. 이러한 재래적 배기가스 탈황·탈질 기술의 문제점들을 개선할 수 있는 신기술의 개발에 관한 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 대표적인 기술로는 전자빔 공정(EBP Electric beam process)과 전기 방전에 의한 플라즈마 공정이 있다. 이들 기술들은 건식공정으로 2차 오염을 줄일 수 있으며, 라디칼에 의한 빠른 화학반응을 이용하므로 공정의 집약화를 이룰 수 있다는 장점을 가지고 있어 재래적 공정을 대체할 수 있는 가장 유력한 공정으로 알려져 있다 전기 방전에 의한 플라즈마 공정에 관한 연구는 아직 상용화 단계에 이르지 못하고 있으며 실용화를 위해서 해결되어야 할 여러 가지 기술적인 문제점들을 지니고 있다. 많은 연구들이 활발하게 진행되어 왔으나 공정의 물리·화학적 특성과 설계 및 운전인자에 관한 규명이 이루어져 있지 않은 상태이며, scale-up을 위해 내구성과 신뢰성을 갖춘 전원 공급장치의 개발도 필요한 상태이다. 또한, 기존의 연구들을 통해 탈황·탈질을 위한 에너지가 다른 공정들에 비해 높게 소요된다고 알려져 있으며 이를 저감시킬 수 있는 방안도 도출되어야 한다. 따라서, 전기 방전에 의한 탈황. 탈질 공정이 상용화되기 위해서는 공정의 물리·화학적 특성, scale-up 기술 개발, 소요전력 저감 방안 등에 관한 연구가 강도 높게 연구되어야 한다. 본 연구에서는 산업설비에서 배출되는 매연입자와 유해 배기가스를 제거하기 위하여 저온플라즈마 및 오존을 이용하여 제거 특성을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 산업용에서 발생되는 질소산화물을 제거하기 위하여, 오존을 이용한 영향에서 질소산화물을 제거한 실험에서는 70, 90, 120℃에서 실행하였으며, 초기 NO_(X)의 농도는 293ppm이었다. 전력 투입량이 580W까지 증가시켜도 70, 90, 120℃의 온도에서 약 15%의 NO_(X)가 제거되었다. 그리고 오존을 이용한 질소산화물의 제거 특성에서는 반응기내의 온도를 70, 130, 150℃에서 실행하였으며, 초기 NO_(X)의 농도는 120ppm, 290ppm이었다. 초기 NO_(X)의 농도는 120ppm에서는 70℃에서는 1.0(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 82%NO_(X) 제거율, 130℃에서는 1.5(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99% NO_(X) 제거율, 150℃에서는 1.2(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 82%NO_(X) 제거율을 보였다. 이로 볼 때 70~150℃의 온도범위에서 배기가스 온도가 130℃에서 오존의 (O_(3)/NO_(X)) 당량비가 1.5에서 99%의 가장 좋은 NO_(X) 의 탈질율을 보여 주고 있다. 초기 NO_(X)의 농도는 290ppm에서는 70℃에서는 1.6(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99% NO_(X) 제거율, 130℃에서는 2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 99%NO_(X) 제거율, 150℃에서는 2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비에서 98% NO_(X) 제거율을 보였으며, 저 농도에서는 오존량을 1.6~2.3(O_(3)/NO_(X)) 당량비로 투입 할 경우 NO_(X) 제거율은 약 95%이상의 제거 효율을 보이고 있다. NO 의 산화반응에 있어서 오존의 영향이 지대하다는 결론으로부터, 코로나 방전 반응기 대신 오존발생장치를 이용하는 새로운 형태의 반응 시스템을 제안하였다. 오존발생장치를 이용하면 1분자당 약10eV이하의 적은 에너지로 오존을 생성할 수 있다고 알려져 있다. 펄스 코로나 방전을 이용시 탄화수소 첨가제를 사용하지 않으면 NO산화에 드는 에너지가 NO 1분자당 약 50eV이다. 따라서, 오존을 발생시켜 배기가스에 주입하면 훨씬 은 에너지로 배기가스를 처리할 수 있을 것으로 기대된다. 뿐만 아니라, 이산화황은 암모니아와의 기상 반응으로 쉽게 제거되므로 오존발생장치를 이용한 동시 탈황·탈질이 가능하다. 반응기에 공급되는 에너지를 질소산화물 제거에 효율적으로 이용하기 위해서는 펄스형성축전기의 정전용량을 반응기의 초기 정전용량의 5배로 설계해야한다. 라디칼을 발생시킬 수 있는 강력한 자유전자는 스트리머 코로나가 접지극 방향으로 진전되는 중에 생성되고 스트리머 코로나가 접지극에 도달한 이후에 투입되는 에너지는 대부분 낮은 에너지의 전자만을 발생시키므로 질소산화물 제거에 이용되지 않는다. 코로나 방전과정에서 생성될 수 있는 다양한 라디칼과 이들의 반응에 의해 생성될 수 있는 2차 오염물질을 반응경로와 반응속도 측면에서 검토한 결과 통상의 코로나 방전을 위해 공급되는 전원 특성에서 2차 오염물질 생성은 무시할만한 것으로 확인되었다. 3. 산업용 보일러·소각로 등에서 배출되는 배기가스의 탈질을 위해 장벽방전형 오존발생장치를 개발하여 실험한 영향에서는 실린더형 오존발생장치의 인가 주파수가 높을수록 동일 전압에서 많은 전류가 흐르는 것을 보여주고 있으며, 이는 C 부하의 오존발생장치의 특성에 기인한 것으로 보여진다. 동일 전류에서 주파수가 감소할수록 많은 양의 오존이 발생되는 것을 보여준다. 이는 오존발생장치의 C 특성상 동일 전압에서 주파수가 증가할수록 많은 양의 전류가 흐르게 되므로 전력 당 오존발생량을 비교하면 주파수가 낮을수록 동일 전류에서 많은 양의 오존이 발생되는 것을 보여준다. 전류가 증가하고 유량이 감소함에 따라 오존 농도가 증가하는 경향을 보여주며 특히 전류가 50mA이상이 되면 15LPM에서 다른 영역보다 오존 농도가 증가하는 경향을 보여준다. 이는 높은 전류에서 발생된 열이 유량의 증가로 인해 열을 빼앗겨 오존 발생 효율을 증가시킨 것으로 보여진다. 오존발생관 36을 조합한 산업용 오존발생장치는 380V전압에 15KW의 출력 전압을 인가하여 150LPM의 산소를 공급하면 약 1kg/hr의 오존이 발생한다. 따라서 67g/KW의 높은 오존 발생 효율을 나타낸다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.