• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.13-21
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• 2020

지하역사 내 대기오염물질은 외부에서 유입되거나 또는 지하철 내부의 승객 승·하차 시 발생하는 등 여러 가지 요인에 의해 복합적으로 발생한다. 최근 연구 결과에 따르면, 지하역사 내 터널 및 지하철역에서 발생하는 대부분의 대기오염물질은 열차풍에 의해 발생되는 것과 같이 내부적 요인에 많은 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 이러한 대기오염물질을 제어하기 위해서는 지하철역사 내에 전기집진장치와 같은 집진시설이 필요하며, 집진장치에 의해 제거된 미세먼지를 보다 효율적으로 관리하기 위해서는 집진장치 내부에 지속적인 세척이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 지하역사에 설치할 전기집진장치 내부 집진판에 쌓인 미세먼지를 세척하기 위한 나노버블세척 장치를 개발하였고 나노버블수의 먼지세척효율을 평가하고자 하였다. 실험 결과, 분사압 증가에 따라 세척 효율이 일정하게 증가하였고 나노버블수로 세척할 경우 수돗물로 세척한 경우보다 부착먼지 제거효율이 130.8% 더 증가하였다. 세척횟수 증가에 따라 최대 제거효율은 수돗물에 비해 143.1% 높았지만 적합한 세척횟수는 3회 미만인 것으로 나타났다. 또한 나노버블수 체류시간 변화에 따른 세척효율 실험결과, 나노버블수의 최대 체류시간은 5분 이내로 유지됨을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

• 전기의세계
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• 제36권5호
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• pp.290-294
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• 1987

본고의 내용은 다음과 같다. 1. 전기집진장치의 원리와 효율 2. 분진의 고유전기저항

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.461-468
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• 2019

석탄화력발전소에서 발생하는 분진 효율을 높이고 미세먼지와 극미세먼지까지 집진할 필요성이 높아지고 있다. 상압 영역에서 운전되는 플랜트 발생 분진 제거를 위해서는 백필터나 전기집진기를 사용하나, 고온고압에서 운전되는 석탄가스화와 같은 경우는 금속필터나 세라믹필터가 사용된다. 고온고압에서 분진 집진을 위해 2종의 5겹 압착/소결한 금속필터를 제작하였고 이를 사용했을 때 분진 포집효율과 $10{\mu}m$ 이하 입자에 대한 포집 성능을 파악하였다. 석탄가스화 분진에 대한 금속필터의 집진효율은 무게기준으로 99%대에 달하였다. 제작한 금속필터 2종의 미세먼지 입자 이하(< $2.5{\mu}m$) 크기까지 집진성능을 파악하고자 JIS 분진 표준시료를 대상으로 실험을 수행하였고, $1{\sim}2.5{\mu}m$ 입자크기 범위에 대해 97%와 70~82%의 집진 성능을 확인하였다. $1{\mu}m$ 이하 입자크기 영역에서는 입자크기가 작아짐에 따라 제작한 금속필터의 집진효율이 급격히 낮아짐을 볼 수 있었다. 이러한 $1{\mu}m$ 이하 입자들에 대한 집진 제한점을 극복하고자 금속필터 성능의 개선 방안을 제시하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.167-170
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• 1996

석탄의 고압 유동층연소는 기존의 PC 보일러보다는 저온 연소로써 NOx의 발생이 억제되며 탈황제를 동시에 주입하여 SOx 발생을 줄일 수 있는 것이 큰 잇점으로서 석탄 신에너지 개발에 유력한 시스템이다. 본 시스템에서 집진은 연소가스 중의 입자가 고온고압에서 고속으로 터빈에서 충돌될 때 일어나는 터빈의 마모, 침식, 및 부식 등을 방지하기 위하여 필수적이다. PFBC 연소기에서 연소된 가스가 정제후에 바로 가스터빈에 주입되기 때문에 PFBC의 집진은 매우 가혹한 조건이다. 뿐만 아니라 차세대에 더욱 높은 열효율 향상과 가스터빈의 수명 연장을 위하여 집진조건이 더욱 가혹해지고 엄격해질 전망이다. 그 동안 PFBC 집진의 연구가 다방면으로 진행되고 있으나 상용화를 위한 준비가 아직 갖추어지지 않았으며 모든 집진 시스템이 잠정적인 문제점을 갖고 있다. 그 중에서도 세라믹 캔들 필터는 성능이 우수하고 가장 많은 운전경험을 갖고 있기 때문에 가장 가까운 시기에 상용화에 성공할 수 있는 집진 시스템이다. 본 고에서는 세라믹 캔들필터 개발의 현황과 핵심 개발과제에 대하여 논의코자 했다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.79-82
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• 2000

필터 집진기는 집진효율, 내열, 그리고 내화학성이 우수하기 때문에 고온 정밀집진 또는 부식성 가스의 집진을 위하여 매우 유용한 장치이다. 그러나 세라믹이나 금속 필터를 사용하는 필터 집진기는 운전 시에 필터의 파손에 대한 잠정적인 우려가 있기 때문에 이를 극복하고 시스템의 신빙성을 100% 확보하는 것이 궁극적인 과제로 인식되고 있다. 고온 세라믹 필터의 활용이 가장주목시 되고있는 IGCC 집진의 경우 석탄가스화 및 탈황 과정에서 발생되는 분진을 고온고압에서 제거하여 가스터빈을 보호하는 공정으로써 운전중에 필터가 파손되면 그 부분으로 분진가스가 급격히 빠져나가 큰 분진 입자가 가스터빈으로 유입되고 심한 경우에는 파손된 필터의 파편이 여기에 동반될 수 있다.(중략)

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.61-64
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• 2000

일반적으로 에어로졸 상의 고체입자에 대한 분리기술은 크게 전기집진기술과 여과집진기술, 습식기술 등으로 나눌 수 있다. 최근 연료의 탈황으로 인해 배출되는 먼지의 비저항성이 높아져 전기집진기술의 효율이 크게 떨어져 여과집진기술로 조금씩 대체되어가고 있다. 그러나 여과집진기술의 경우, Flow Gas 포집기작의 영향이 지배적이지 못한 l㎛ 미만의 입자들에 대한 제어가 효과적이지 못한 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 1㎛ 미만의 입자들에 대해 정전기력을 부여해서 전기적응집에 의한 입자성장을 유도하여 여과집진시에 필터 표면에 Dendrites Structure를 형성하게끔 유도하여 AP 증가율을 낮추고자 한다. 이에 따른 직접적인 효과는 탈진회수의 감소로 탈진시 소요되는 동력비의 감소와 탈진시 마모나 파손되는 여과포의 수명연장으로 실제 산업공정에 적용시 운전유지비의 감소효과를 꾀할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.132.2-132.2
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• 2010

기후변화협약 등으로 인하여 기존 화력발전기술보다 효율이 높고 온실가스 발생을 줄일 수 있는 고효율 청정석탄 이용기술에 대한 사회적 요구가 높아짐에 따라 석탄 가스화와 관련된 기술 개발이 확대되고 있다. 석탄을 가스화하면 CO와 $H_2$가 주성분으로 구성된 합성가스를 얻을 수 있는데, 이를 청정가스연료로 사용하기 위해서는 합성가스에 포함된 분진의 제거가 필수적이다. 대부분의 석탄가스화 공정에서는 캔들형 필터를 사용한 여과식 집진시스템을 적용하여 합성가스에 포함된 분진을 제거하고 있다. 본 연구에서도 Pilot급 석탄 가스화기에서 제조된 합성가스에 포함된 분진 제거를 위하여 고온/고압 집진시스템을 구축하였으며, 다양한 운전조건과 필터 종류에 따른 집진시스템의 운전특성 파악을 수행하였다. 연구결과 석탄 합성가스를 안정적으로 정제 하기위한 집진시스템의 중요한 운전 기준과 방법을 도출할 수 있었으며, 이렇게 도출된 운전 기준과 방법은 용량이 증대된 집진시스템의 연속운전을 진행하여 향후 실증할 예정이다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 1999

고온 집진을 위한 세라믹 필터의 개발은 1980년대 이후 유럽을 중심으로 활발한 연구가 수행되고 있으며 기존 대기오염 방지 시설로는 처리가 불가능한 고온 공정에 상용화 되어 있고 국내에도 비철금속, 탄화공정, 유리 용해로 등의 공정에 세라믹 필터을 이용한 고온 집진 공정이 설치되어있다. 본 연구에서는 국내에서 개발한 저밀도 세라믹 필터를 이용해 300~$600^{\circ}C$의 고온에서 장시간 실험을 수행 하였으며 장기 집진시 차압과 효율 그리고 세라믹 필터의 특성 변화를 관찰하였다.(중략)

• 디지털융복합연구
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• 제20권2호
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• pp.339-344
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• 2022

본 연구에서는 공장 및 대형 시설에서 사용되고 있는 전기집진장치에 대하여 미세분진이 효율적으로 얼마나 제거 될 수 있는지에 대한 내용이다. 미세분진 제거 효율을 평가한 결과는 다음과 같다. 10,000 V 에서는 Efficiency method I은 68.1 % 를 보였고, Efficiency method I는 58.6 %로 Efficiency method I의 효율 보다 낮은 효율을 보였다. 5,000 V 에서는 Efficiency method I은 57.6 %를 보였고, Efficiency method II는 51.6 %로 Efficiency method I보다 낮은 효율을 보였다. 2,500 V 에서는 Efficiency method I은 50.3 %를 보였고, Efficiency method II는 24.4 %로 Efficiency method I보다 낮은 효율을 보였다. Efficiency method I의 경우 전 분진농도와 필터 통과 후 분진농도을 활용하여 계산한 효율이다. Efficiency method II는 필터 후의 공기와 오염된 공기가 혼합되는 환경에서 조금 더 정확한 효율을 측정하기 위해 Efficiency method II를 계산하였다. Efficiency method II는 Efficiency method I보다 낮은 효율을 나타내었다. 전기집진장치 실험 결과 10,000 V에서 집진 성능이 가장 높게 나타났으며, 그 다음 5,000 V, 2,500 V의 순을 보였다.