[논문]정전유전체 응집을 이용한 미세 유해백연 제거 시스템의 연구

황순철; 한방우; 김용진

정전유전체 응집을 이용한 미세 유해백연 제거 시스템의 연구
A Study on the Removal for White Smoke and Fine Aerosols using Dielectric Coagulation System 원문보기

황순철 (한국기계연구원 환경기계기술연구부) , 한방우 (한국기계연구원 환경기계기술연구부) , 김용진 (한국기계연구원 환경기계기술연구부)

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문제 정의

일반적인 습식 스크러버나 전기집진 방식은 흡착제의 분무를 통한 관성 충돌 또는 하전에 따른 정전기력에 의한 입자 포집에만 의존하므로, 작은 입자와 큰 입자 및 가스상 물질 모두의 복합적인 집진에는 어려움이 따를 수 밖에 없었다. 따라서, 본 연구에서는 유전체인 물액적(water droplet)의 쌍극화 현상을 이용하여 상대적으로 입경이 큰 물액적으로 미세 유해물질의 흡착을 유도함으로써 최종단에서 배출되는 유해물질인 백연 미스트를 효과적으로 포집, 처리하는 시스템을 연구하고자 한다.

제안 방법

입자제거 시스템은 크게 분무실, 입자 응집부와 입자 집진부로 다시 나누어지게 되며, 입자 응집부와 집진부는 각각 최대 10kV와 50kV의 가변 전압을 발생시킬 수 있도록 하여 전압에 따른 집진 성능을 측정할 수 있었다. 입자의 농도 분포의 측정은 공기역학적 입자계수기(APS 3310A, TSI Inc.)를 사용하였다.
그림 3은 집진부와 응집부의 전압이 각각 50kV, 10kV일 때, 풍량의 변화에 따른 집진효율의 변화롤 집진 방식에 따라 비교한 것이다. 집진방식은 기존의 전기집진 방식만을 사용한 경우와 유전복합 방식 을 사용한 경우를 비교하였다. 유량이 커질수록 집진효율은 떨어지고 있으며, 동일한 조건에 대해 기존의 전기집진 방식보다는 정전유전체 응집을 이용한 집진 방식이 집진성능이 우수한 것을 확인 할 수 있었다.

대상 데이터

실험 장치는 크게 입자 발생부, 입자제거 시스템, 입자 농도 측정부로 나눌 수 있다. 시험입자는 입자발생기를 사용하여 SiO₂ 입자를 사용하였다.

성능/효과

집진방식은 기존의 전기집진 방식만을 사용한 경우와 유전복합 방식 을 사용한 경우를 비교하였다. 유량이 커질수록 집진효율은 떨어지고 있으며, 동일한 조건에 대해 기존의 전기집진 방식보다는 정전유전체 응집을 이용한 집진 방식이 집진성능이 우수한 것을 확인 할 수 있었다. 특히 전기집진 방식의 경우 유량이 커짐에 따라 약 3㎛ 미만의 집진효율이 90% 미만으로 크게 감소하는데 반해, 정전유전체 응집 방식의 경우에는 3㎛ 미만의 미세입자범위에서도 상대적으로 높은 집진효율을 유지하고 있는 것을 볼 수 있다.
그림 4는 동일한 유량과 집진전압 조건(Q=54OCMH, Vc=50kV)에서 응집부의 전압을 0, 6, 8, 10kV로 변화시켰을 때의 입자크기 별 집진효율의 변화를 비교한 것이다. 응집부의 전압이 높아짐에 따라 약 2㎛ 이하의 미세입자범위의 효율이 크게 상승하는 것을 볼 수 있으며, 따라서 정전유전체 응집 방식에 따른 미세 입자의 포집이 효과적임을 알 수 있다.
입자제거 시스템은 크게 분무실, 입자 응집부와 입자 집진부로 다시 나누어지게 되며, 입자 응집부와 집진부는 각각 최대 10kV와 50kV의 가변 전압을 발생시킬 수 있도록 하여 전압에 따른 집진 성능을 측정할 수 있었다. 입자의 농도 분포의 측정은 공기역학적 입자계수기(APS 3310A, TSI Inc.

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