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문제 정의
- 1. 본 연구에서는 분말 흡착제를 이용한 악취저감 여과집진-장치를 개발하고자 하였다. 분말활성탄과 분말제올라이트를 일정한 비율로 배합하여 탈취제를 제조한 후 여과 집진기에 유입되는 악취공기에 분사하여 악취를 제거하는 목적으로 진행되었고 시스템의 최적 운전 조건과 탈취제의 최적의 배합비율, 분말 입경, 분사 방법 등을 연구하는 것을 목적으로 진행되었다.
- 2. 1차 실험은 제작된 실험장치의 성능을 테스트하는 목적으로 수행되었다. 활성탄과 제올라이트의 배합비율 변화에 따라 모두 6개의 Case로 실험을 진행한 결과 암모니아에 대한 흡착효율은 Case 3(제올라이트 100%)이 상대적으로 우수하고 Case 4(800mesh 활성탄 25% + 제올라이트 75%)도 양호한 것으로 측정 되었다.
- 3. 2차 실험은 제작된 실험장치의 현실 적용 가능성을 평가하는 목적으로 수행되었다. 활성탄과 제올라이트의 배합비율 변화에 따라 모두 5개의 Case로 실험을 진행한 결과 대상 공정에 적합한 배합비율은 Case 2(활성탄75% + 제올라이트25%)로 실험 시작단계의 96%에서 1시간 경과 후 82%까지 80%이상의 지속적 TVOC 흡착효율을 보여주었다.
- 흡착제는 800 mesh 활성탄과 300 mesh 제올라이트를 100+0%, 75+25%, 50+50%, 25+75%, 0+100% 비율로 10 kg을 배합하여 실험에 사용하였다. 그 외, 400 mesh 활성탄 100%를 사용하는 Case를 추가하여 800 mesh 활성탄 100%를 사용한 Case와의 비교를 통해서 공극율에 따른 흡착능을 평가하고자 하였다. 따라서 실험 Case는 흡착제의 조합에 따라 Table 4에서와 같이 6개 Case로 나뉜다.
- 본 연구는 기존 악취 제거 방식과 달리 분말흡착제와 분진 제어에 널리 사용되고 있는 여과 집진기를 활용하여 효율적으로 악취를 제거하는 것을 연구목적으로 하고 있다. 여과 집진장치 배기덕트 앞단에 분말흡착제를 분사하여 덕트 내에서 기류와 함께 이동하는 과정에서 악취를 흡착하도록 설계하고 흡착을 거친 분말흡착제는 여과 집진기에서 호퍼로 포집되고 다시 재순환 시스템을 이용하여 배기덕트 앞단으로 이송되어 재분사 된다.
- 본 연구에서는 분말 흡착제를 이용한 악취저감 여과집진-장치를 개발하고자 하였다. 분말활성탄과 분말제올라이트를 일정한 비율로 배합하여 탈취제를 제조한 후 여과 집진기에 유입되는 악취공기에 분사하여 악취를 제거하는 목적으로 진행되었고 시스템의 최적 운전 조건과 탈취제의 최적의 배합비율, 분말 입경, 분사 방법 등을 연구하는 것을 목적으로 진행되었다.
- 1 초, 분사주기 180 초로 설정하였다. 사각형 여과 집진기의 경우 분사 시간 0.1, 0.2초에 비해 0.3초로 하면 탈진효율이 더 우수하다는 연구도 있었지만 본 연구는 분진의 여과에 목적을 두기보다는 흡착제의 재순환을 목적으로 안정적인 0.1초를 선택하였다(Table 1).
- 개발된 악취 저감 여과집진기는 악취 발생특성에 따라 적절한 흡착제를 선택하여 사용할 수 있고 흡착제를 파과 시점까지 충분히 활용할 수 있는 고효율성도 갖추며 사용된 흡착제를 쉽게 포집 및 재이용 할 수 있는 등 다방면 장점이 있으므로 충분한 연구가치가 있다. 연구는 예비실험(1차 실험)과 현장테스트(2차 실험)를 모두 거쳐 그 과정에서 시스템 구동조건 및 최적의 흡착효율을 갖는 분말흡착제 조제방법 등 다양한 인자에 대한 실험을 실시하여 개발된 장치의 효율을 극대화 시키기 위하여 노력했다.
- 같은 재질이라도 공극률에 따라 흡착효율이 차이가 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결론은 기타 연구에서도 도출된바 있지만 1차실험은 활성탄과 제올라이트의 흡착능 평가에 초점을 두기 보다는 발생하는 악취 물질의 특성을 정확하게 파악하고 그에 따른 적합한 흡착제 사용의 필요성을 설명하고자 하였다.
- 두 번째 단계(2차 실험)에서는 제작된 실험장치를 모 주물공장의 생산공정에 직접 연결시켜서 실험을 진행하였다. 중자공정 가동 과정에서 실험장치의 입구와 출구의 TVOC 농도를 측정하여 저감효율을 계산하는 방법을 채택하였고 흡착제 조합 및 분사방법에 따른 TVOC 저감효율에 근거하여 실험장치의 성능을 최적화할 수 있는 운전조건을 찾고자 하였다.
가설 설정
- 오염원으로 선정된 중자공정의 TVOC 발생 농도를 1시간에 1회씩 총 10회에 걸쳐 측정하였다. TVOC 농도는 작업에 따라 변화폭이 있을 수 있지만 실험과정에서 발생농도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 여건이 부족하여 Figure 6에서와 같이 10회 측정치 평균인 356 ppm을 오염원에서의 발생농도로 가정하고 실험을 수행하였다. Figure 1에서와 같이 출구측에 측정구가 설치되어 있다.
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