[논문]세라믹코팅 합성섬유 집진여과포의 내열성능 특성에 대한 실험적 연구

박현설; 김상도; 최호경; 임정환; 박석주; 박영옥

세라믹코팅 합성섬유 집진여과포의 내열성능 특성에 대한 실험적 연구
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박현설 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센터) , 김상도 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 최호경 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 임정환 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 박석주 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 박영옥 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센터)

보일러, 소각로 등의 연소공정이나, 금속 용융과정 중에 발생하는 분진은 대부분 여과집진장치에 의해 처리된다. 이러한 연소, 금속용융 공정의 배가스는 매우 고온이기 때문에 공냉식이나 수냉식의 배가스 냉각장치를 거친 후 여과집진장치로 유입된다. 고온 배가스 냉각장치는 집진장치의 설치비를 가중시킬 뿐만 아니라 운전유지비의 상승을 초래한다. 따라서 고온에서도 집진성능을 유지할 수 있는 여과포의 개발이 요구되었고, 국외 유명 여과포 제조업체를 중심으로 고온적용 여과포 개발이 활발히 진행되어 왔다. (중략)

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문제 정의

본 연?에서는 이러한 합성섬유여과포의 내열성을 향상시킬 목적으로 기존 여과포에 내열물질을 코팅하여 내열실험을 수행하였다. 또한 내열코팅 여과포의 여과성능 변화를 분석하여 내열코팅 합성섬유 여 과포의 적용가능성을 살펴보았다.

제안 방법

코팅 방법은 주로 함침법(dipping)를 이용하였으며, 분사법 (spray coating)도 적용하여 코팅 방법에 따른 내열 특성을 살펴보았다. 내열실험은 코팅된 여과포를 적당한 크기로 잘라 전기가열로(electric oven)에 내부에 넣어 각 온도에 따라 수시간에서 10일까지 노출시킨 후, 크기 및 무게 변화를 살펴보았으며, 수축으로 인한 여과포의 압력 손실 특성을 분석하였다. 노출 온도는 P84 여과포의 최대 적용 온도인 250 ℃를 비롯하여, 280 ℃와 300 ℃를 사용하였다.
표 1에 여과포의 재질에 따른 적용 온도를 나타내었다. 본 연?에서는 이러한 합성섬유여과포의 내열성을 향상시킬 목적으로 기존 여과포에 내열물질을 코팅하여 내열실험을 수행하였다. 또한 내열코팅 여과포의 여과성능 변화를 분석하여 내열코팅 합성섬유 여 과포의 적용가능성을 살펴보았다.
이상과 같이 본 연구에서는 내열물질 올 코팅한 합성섬유여과포의 내열성능 실험을 수행하였다. 함침법을 이용하여 P84 여과포에 내열물질을 코팅한 경우 고온조건에서 장시간 노출 시 외적 변형이 가장 적었으며, 공기투과도의 감소율도 저하되는 것을 알 수 있었다.

이론/모형

2SiO₂+H₃BO₃를 사용하기도 하였다. 코팅 방법은 주로 함침법(dipping)를 이용하였으며, 분사법 (spray coating)도 적용하여 코팅 방법에 따른 내열 특성을 살펴보았다. 내열실험은 코팅된 여과포를 적당한 크기로 잘라 전기가열로(electric oven)에 내부에 넣어 각 온도에 따라 수시간에서 10일까지 노출시킨 후, 크기 및 무게 변화를 살펴보았으며, 수축으로 인한 여과포의 압력 손실 특성을 분석하였다.

성능/효과

수축률은 고온 노출 전후에 실험여과포의 면적올 측정하여 면적 감소율을 백분율로 나타낸 것이다. 노출 온도에 따라 수축률의 차이가 매우 컸으며, 노출 시간에 따라 점점 수축률이 증가하는 추세를 보였다. 또한 세라믹 물질로 함침에 의해 코팅한 여과포의 내열성이 다른 종류의 코팅제와 방법에 비해 크게 향상 된 것을 알 수 있었다.
노출 온도에 따라 수축률의 차이가 매우 컸으며, 노출 시간에 따라 점점 수축률이 증가하는 추세를 보였다. 또한 세라믹 물질로 함침에 의해 코팅한 여과포의 내열성이 다른 종류의 코팅제와 방법에 비해 크게 향상 된 것을 알 수 있었다.고온조건에 노출된 여과포는 수축이 진행되면서 여과포 내부의 기공이 감소하고 따라서 공기투과도가 변하게 된다.
함침법을 이용하여 P84 여과포에 내열물질을 코팅한 경우 고온조건에서 장시간 노출 시 외적 변형이 가장 적었으며, 공기투과도의 감소율도 저하되는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 내열코팅에 의해 기존의 합성섬유여과포의 내열성능을 개선할 수 있다는 가능성을 확인하였다.
본 연구에서 내열성능 실험을 위해 사용한 여과포는 P84 섬유여과포로서 현재 상용화되어 있는 합성섬유 여과포 중에서 내열성능이 가장 우수하다는 평가를 받고 있다. 내열코팅제로는 세라믹 계열의 물질을 기본으로 사용하였으며, A1(NO₃)3나 Na2。.
이상과 같이 본 연구에서는 내열물질 올 코팅한 합성섬유여과포의 내열성능 실험을 수행하였다. 함침법을 이용하여 P84 여과포에 내열물질을 코팅한 경우 고온조건에서 장시간 노출 시 외적 변형이 가장 적었으며, 공기투과도의 감소율도 저하되는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 내열코팅에 의해 기존의 합성섬유여과포의 내열성능을 개선할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

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