침강집진기

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연희 하
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1 공기정화장치 - 유형및특성 -

3 공기정화장치 공기정화장치가필요한이유? 대기환경보전법- 허용기준 자연은후손에게서빌려쓰는것으로환경을보존 산업안전보건법 오염물질 공기정화장치 송풍기 대기환경보전법

4 공기정화장치 입자상물질의처리 : 원심력집진장치 ( 싸이클론 : cyclone), 세정집진장치 ( 스크라버 : scrubber), 중력및관성력집진장치 가스상물질의처리 : 흡수 (absorption), 흡착 (adsorption), 연소 (incineration), 응축 (condensation), 플라즈마 (plasma), 전자빔 (electron beam), 바이오필터 (biofilter) 등

5 Part I Part II Part III Part IV Part V Principles of Air Filtration Air Filters Dust Collectors Adsorption Air Exchanger

6 공기정화방식의구분 Mechanical filtration 공기필터를사용하여먼지제거 충돌 (collision), 부착 (adherence) Electrostatic filtration 정전기적힘에의한먼지제거 예 : 정전기필터와전자공기정화기 Adsorption 흡착력이강한물질사용 예 : 활성탄 (Activated carbon), 제올라이트 (Zeolite) Chemical decomposition 산화력이강한물질이용 : 오존 (O 3 ) 등 박테리아이용 : 바이오필터 (Bio-filter)

7 먼지제거장치 공기필터 (Air filters) 낮은농도의먼지제거 통상일반적인공기 집진기 (Dust collectors) 높은농도의먼지제거 통상먼지가많이발생하는산업현장에적용 공기필터보다 100배에서 200,000배까지적용가능

8 인력 (Attractive Forces) 1. 정전기적힘 (Electrostatic force) 먼지와필터사이의인력 매우강한인력 먼지가작고필터의파이버 (fiber) 가가늘면더커짐 Charged dust particle Charged filter fiber

9 인력 (cont d) 2. 쌍극모멘트 (Dipole moment) 먼지와필터사 ( 絲 ) 에있는전자들사이의인력 전자의분포는대부분불균형 Uncharged dust particle Uncharged filter fiber 3. van der Waals Force 분자들사이의인력 이인력은분자에생기는임시쌍극자에의해형성 먼지에있는분자들과필터사에있는분자들이서로끌어당김

10 먼지정화방식 충돌 (Impaction) 포획 (Interception) 확산 (Diffusion) 걸림 (Straining) 정전기적인력 (Electrostatic attraction)

11 충돌 (Impaction) Air stream Particle pass Filter fiber

12 포획 (Interception) Air stream Filter fiber

13 확산 (Diffusion) Air stream Filter fiber

14 걸림 (Straining)

15 분열시키는힘 (Disruptive Forces) 공기의흐름 공기분자들이먼지를잡아당기는힘 공기분자들이필터에걸린먼지에끊임없이부딪쳐서먼지를공기의흐름으로밀어넣는작용을한다. 물리적충격 부딪침, 떨림등 물리적충격이먼지와필터사이의인력보다클경우발생 필터로부터떨어진먼지는공기흐름에들어가거나중력에의해아래로떨어진다.

16 필터의정화효율 (Collection Efficiency of Filters) 0.3 µm

17 Part I Part II Part III Part IV Part V Principles of Air Filtration Air Filters Dust Collectors Adsorption Air Exchanger

18 필터와관련된용어 (Terms for Filters) 미디어 (Media) 필터의재질벌림판 (Separators) 필터의주름사이에끼움 주름을잡은알루미늄판을끼우거나 녹인플라스틱주입 필터에서공기가일정하게흐르는통로제공 필터재질을지지하는역할도함. 틀 (Frame) 필터의외각을구성 형태유지 필터하우징에필터를끼워넣는데필요밀봉제 (Sealant) 필터미디어를틀에고정 이들사이의틈을메우는역할도함.

19 공기필터재질 (Air Filter Media) 유리섬유 (Glass fiber media) 유리로만든것 합성섬유 (Synthetic fiber media) 합성물질로제조 폴리에스테르 (Polyester) 가가장일반적 Polypropylene, nylon, and modacrylic 등도사용. 발포물질 (Foam material) 폴리우레탄재질 구멍의크기로구분됨 : 통상 2-25 pores/cm 2 씻어서재사용가능

20 섬유필터 (Fibrous Filter)

21 막필터 1 (Membrane Filter)

22 막필터 2

23 전면속도와필터속도 (Face Velocity vs Media Velocity) Face velocity Face velocity Media velocity Media velocity 편평한필터 주름을잡은필터

24 공기필터의형태 (Type of Air Filters) 담요필터 (Mat filters) 담요형태 건물의외기도입부에서큰먼지를제거하는용도로사용주머니필터 (Bag filters) 주머니형태 공기흐름의면적을넖히기위한것판형필터 (Panel filters) 평평한모양 전면속도 (Face velocity) 와필터속도 (Media velocity) 가일치주름필터 (Pleated filters) 필터의전면이늘어난필터 전면속도보다필터속도가훨씬느리다. 잔주름필터 (Mini-pleated filters) 잔주름이잡힌필터 진공청소기또는공기정화기를작게만들기위해사용됨

25 두루마리필터 (Roll Filters)

26 쓰고버리는필터 (Throw Away Filters)

27 주름필터 (Pleated Filters)

28 잔주름필터 (Mini-Pleated Filter)

29 백필터및카트리지필터

30 고효율필터 (High Efficiency Filters) 헤파필터 (HEPA filter) High Efficiency Particulate Air filter Minimum efficiency of 99.97% for 0.3µm particles 얼파필터 (ULPA filter) Ultra Low Penetration Air filter Minimum penetration efficiency of up to % for 0.3 or µm particles 썰파필터 (SULPA filter) Super Ultra Low Penetration Air filter Minimum penetration efficiency of % for 0.12µm particles Not recognized officially, but used by agreements between buyer and seller.

31 HEPA Filters

32 ULPA Filter

33 필터시헙법 (Filter Testing) ASHRAE 52.2 method 일반필터를시험하는방법 실험실에서발생시킨 Kcl 입자를사용 먼지개수측정기를사용 미세먼지의개수를 12개의크기로나누어측정 오차를줄이기위해 6번반복해서측정하되, 각시험은점차먼지를더입혀가면서실시하여, 각시험마다합성커브 (Composite curve) 를만든다. 합성커브의값은평균값으로하고, 이들평균값으로 MERV (Minimum efficiency reporting value) 를결정 ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers ( 미국냉난방기사협회 )

34 필터의등급 (Filter Rating) 필터의등급 머브 (MERV) 로한다. MERV 는 1 부터 20 까지 MERV 1-4 (washable, electrostatic, and throwaway filters) 는과거측정법인 ASHRAE 52.1 method 를사용 ASHRAE 는 MERV 5 에서 16 까지의등급결정에사용 MERV 17 에서 20 까지는 DOP testing 을사용 DOP test: Dioctylphthalate 를사용

35 MERV MERV Parameters - ASHRAE Average Particle Size Efficiency (%) µm µm µm Arrestance (%) E 3 < 20 A avg < E 3 < A avg < E 3 < A avg < E 3 < A avg E 3 < E 3 < E 3 < E E 2 < E E 2 < E E 2 < E E 2 90 E 3-13 E 1 < E 2 90 E E 1 < E 2 90 E E 1 < E 2 90 E E 1 95 E 2 95 E 3 -

36 고성능필터시험 (High Efficiency Filter Testing) DOP Testing HEPA, ULPA, SULPA 등과같은고효율필터를시험하는데사용 원래는방독면에사용되는필터를시험할목적으로개발됨 DOP (dioctylphthalate) vapor를사용 안전성때문에몇몇시험소에서는 DES (diethylsevacate) 를사용 사용될모든필터를시험

37 고효율필터등급 (High Efficiency Filter Rating) 각필터의효율을 % 로표시 IEST 의등급으로구분 HEPA filters IEST Type A: 99.97% efficiency on 0.3µm particles ULPA filters IEST Type C: 99.99% efficiency on 0.3µm particles IEST Type D: % efficiency on 0.3µm particles IEST Type F: % efficiency on µm particles SULPA filters % efficiency on 0.12µm particles No industry wide standard Usually specified by agreements between buyer and seller. IEST: Institute of Environmental Sciences and Technology

38 필터의성능 (Filter Performance) Rate Time

39 Part I Part II Part III Part IV Part V Principles of Air Filtration Air Filters Dust Collectors Adsorption Air Exchanger

40 장치선정시고려할점 (Device Selection Factors) 오염물의농도 (Contaminant concentration) 오염물의특성 (Contaminant characteristic) 가스흐름의특성 (Gas stream characteristics) 필요한효율 (Efficiency required) 에너지비용 (Energy cost)

41 전자공기정화기 (Electrostatic Precipitator)

42 전자공기정화기 - 계속 Discharge electrode Discharges negative or positive ions for ionizing dust. Wire or sharp tip Collection plate Large surface area plate Oppositely charged plates were spaced alternately. Advantage Low pressure drop Low energy cost Disadvantage Uses high voltage electricity for ionizing. Can generate ozone. May need other devices such as cooling tower, wet scrubbers, or heat exchangers to provide proper conditions.

43 집진기 (Fabric Collectors) 특성 집진은직물로가능 디자인시고려할점 먼지의농도 필터의유형 : woven or non-woven 필터의형태 : bag, tube, or cartridge 가동방식 : intermittent or continuous 재생방식 : shaker, purse-jet, reverse-air 재생간격 하우징모양 (Housing configuration): single or multiple compartment

44 집진기의예

45 싸이클론 (Cyclone) Clean air Dirty air Air flow pattern Dust hopper Collected dust

46 습식집진기 (Wet Dust Collector) Distributor Clean water Clean air Dirty air Dirty water

47 습식가스제거기 (Wet Gas Collector) Distributor Clean water Clean air Packing media Dirty air Support plate Dirty water

48 롤필터 (Roll Filter) Filter media Motorized roller

49 집진기의사용예

50 집진기의현장적용예 한국철도공사대전차량정비창

51 Part I Part II Part III Part IV Part V Principles of Air Filtration Air Filters Dust Collectors Adsorption Air Exchanger

52 가스오염물 (Gaseous Contaminants) Corrosive gases ( 부식성가스 ) 건물, 장비, 시설등을손상할가능성이있는물질들 이런화합물들은사람의건강에도해가될수있다. Examples: SO x, NO x Irritant gases ( 자극성가스 ) 불쾌감이나조직에손상을주는물질들 영향을주는신체부위 : 눈, 피부, 점액세포, 호흡기관 Examples: NH 3, Cl 2, O 3, and HCHO (formaldehyde) Odorous gases ( 악취가스 ) 주로후각에영향을주는물질들 무기성물질 (Inorganic compounds): H 2 S, NH 3 유기성물질 (Organic compounds): CH 3 SH, formaldehyde

53 Methods for Control Source control 오염원자체에대한처방 가장효과적 우선적으로고려할점 종종빌딩자체가오염원이되기도함. Ventilation control Source control로충분치않을경우고려할차선책 환기로오염물질의농도를기준이하로낮추는것 환기할공기에대한관리도필요 Removal control 위의방법모두활용해도여전히문제가될경우최종적선택 많은연구가진행중 흡착제등상용화된다양한기술또는제품활용

54 흡착 1 (Adsorption) 정의 오염물질이활성탄등다른물질의표면에달라붙어있는제거되는과정 단위면적당표면에너지 (surface energy) 로표현됨. 표면에너지 어떤물질의표면에있는분자들에의해만들어지는에너지 표면에너지는밖으로영향을미친다. 흡착원리 흡착제 (Adsorbent): the solid material 흡착물 (Adsorbate): the captured material 표면에너지에의해인력이발생 인력이흡찹물의운동에너지보다클경우흡착됨. 흡착력 : 흡착제의표면적에비례 흡착력 : 온도와습도에영향을받는다.

55 흡착 2 Breakthrough (%) 50 A B C

56 흡착제 1 (Adsorbents) 흡착제 (Adsorbents) 좋은흡착제는표면적이크다. 통상무수한미세구멍이나있다. 활성탄 (Activated carbon) 가장일반적인흡착제 전체표면적이 1,400 m 2 /g까지 이것은복식테니스코트의 5.4배에달하는면적 Other commercial adsorbents Alumina Silica gels Zeolites Tennis court (260.8 m 2 )

57 흡착제 2

58 Carbon Filters

59 화학흡착 (Chemisorption) 배경 화학흡착제가모든오염물을흡착하는것은아니다. 분자량이큰가스 (>80) 나극성가스들이잘흡착된다. 분자량이작은가스나비극성가스들은잘안된다. 화학흡착 여러가지화합물들이이들흡착제에들어있다. 이들화합물들은흡착물과자발적이고비가역적으로반응을하여안정한화합물로변환이된다. 이렇게만들어진화합물들은흡착제에그대로있거나 CO 2, 수증기, 혹은다른물질로변화되어공기속으로날아간다. 특징 Examples: activated carbon impregnated with NaOH or KOH for removal of acid gases Chemisorption occurs favorably with higher temp and humidity.

60 Part I Part II Part III Part IV Part V Principles of Air Filtration Air Filters Dust Collectors Adsorption Air Exchanger

61 환기장치 (Air Exchanger) 과거에는에너지회수를하지못하는환풍기를주로사용최근에는에너지를회수하면서환기를하는추세에너지회수형환기장치의종류 판형 드럼형

62 환기장치의종류 열교환기 (HRV: heat recovery ventilator) 사용 Transfers only heat (sensible heat) Appropriate for comparably colder and dryer climate area 에너지교환기 (ERV: energy recovery ventilator) 사용 Transfers heat (sensible heat) and some water vapor (latent heat). Can keep indoor humidity more constant Appropriate for warmer and more humid climate area

63 환기장치의예 내부모양 바깥모양

64 판형열교환기 INSIDE Outside Stale air Outdoor air Supply fresh air Exhaust stale air

65 드럼형열교환기 (Rotary Heat Exchanger)

66 A Simplified Example for Utilizing Air Exchanger 22 o C 27 o C 5 o C 15 o C 30 o C 25 o C 20 o C 0 o C Summer (cooling) Winter (heating)

목차 ⅰ ⅲ ⅳ Abstract v Ⅰ Ⅱ Ⅲ i

11-1480523-000748-01 배경지역 ( 백령도 ) 에서의 대기오염물질특성연구 (Ⅲ) 기후대기연구부대기환경연구과,,,,,,, Ⅲ 2010 목차 ⅰ ⅲ ⅳ Abstract v Ⅰ Ⅱ Ⅲ i 목차 Ⅳ ii 목차 iii 목차 iv 목차 μg m3 μg m3 v 목차 vi Ⅰ. 서론 Ⅰ μm μg m3 1 Ⅰ. 서론 μg m3 μg m3 μg m3 μm 2