환경기능사 필기시험 대비 요약-대기오염, 집진장치

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환경기능사 자격증 필기시험 요점정리
대기오염의 집진장치

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환경기능사 용어 정리

코로나 방전 - 도체 주위의 유체 이온화로 이하여 발생하는 전기적 방전, 두 전극 간의 전압을 상승시켜 가면서 전극 간의 전계가 평등하지 않으면 불꽃 방전 이전에 전극 표면상의 전계가 큰 부분에 발광 현상이 나타나고, 1~100㎂ 정도의 전류가 흐른다. 이것을 코로나 방전이라고 한다.
카네카론 - 염화비닐과 공중합한 아크릴 섬유, 다이넬, 아크릴란·엑슬란 등의 상품

조해성, 흡습성(吸濕性,hygroscopicity)은 물질의 주변으로부터 물 분자를 끌어당기고 보유하려는 능력을 말한다. 이는 흡수나 흡착을 통해 수행된다. 같은 말이다.
Blow Down - 집진실 내의 기류의 일부(5~10%)를 빼내어 재순환시키는 집진율을 높이는 방법

절단입경★ - 원심력 집진장치에서 50%의 집진율을 보이는 입자의 크기
한계입경 - 원심력 집지장치에서 100% 분리 포집되는 입자의 최소크기
공기역학적 직경 - 측정하고자하는 입자와 동일한 침강속도를 가지며 밀도가 1g/cm3이 구형입자
스토크스 직경 - 측정하고자하는 입자와 동일한 침강속도와 밀도를 가지는 입자

1㎛ = 0.001mm(1/1000)
1㎍ = 0.001mg(1/1000)
1㎍ = 0.000001g(1/1,000,000)
1atm(기압) = 760mmHG
1atm(기압) = 10,332mmH2O
브라운 운동(Brownian motion) - 액체나 기체 속에서 미소입자들이 불규칙하게 운동하는 현상이다. 브라운 운동에 의한 물체의 움직임을 표류(漂流)라고 한다. 스코틀랜드 식물학자 Robert Brown

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대기오염공정시험에서 "방울수"의 의미는?

20℃에서 정제수 20방울을 떨어드릴때 그 부피가 1ml가 되는 것.

 

 

대기오염공정시험에서 배출가스 오염물질 측정방법은?

염소- 어르트 토리딘법

염화수소 - 질산은 적정법

시안화수소 -피리딘피리졸론법

황화수소 - 메틸렌브루우법

 

 

중력 집진장치의 특징은?
장치구조가 간단하다
유지비용이 저렴하다
취급 입경은 50㎛ 이상
배출가스 유속은 0.3~3m/sec
고농도의 함진가스 전처리에 이용


★ 중력 집진장치의 효율 향상 조건
침강 실내 처리 가스 유속이 느릴수록 효율이 좋다.
침강실의 높이가 작고, 길이가 길수록 집진율은 높음
침강실 입구측이 클수록 유속이 느려져 미세먼지가 입자가 잘 포집된다.
다단 장치일수록 압력 손실은 커지나 효율은 증가

 

중력식집진장치의 효율공식에서 확인가능하다.

 

효율(n) = Vg x L  / V x H

 

Vg = 중력침강속도, 증가할수록 효율 좋다.

L = 침강실 길이,  길수록 좋다.

V = 유속, 처리속도 느릴수록 좋다.

H = 침강실 높이가 작을수록 효율 좋다.

 

** 시험에 자주나온다.

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관성력 집진장치의 특징?
구조가 간단
비용 저렴
미세먼지 포집률은 안 좋다
고온가스 처리 가능하다


관성력 집진장치의 효율 향상 조건
기류의 방향 전환 횟수 많으면 효율이 좋다.
기류의 방향 전환 각도가 작아야 효율이 좋다.
충돌직전의 가스 속도가 크면 효율 좋다.
방향 전환하는 곡률 반경이 작아야 효율이 좋다
출구 가스 속도는 작을수록 효율이 좋다,
적당한 모양과 크기의 호퍼가 필요하다.

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원심력 집진장치의 특징?
구조간단
비용 저렴
취급이 용이하다
고온가스 처리 가능
고 함진가스 처리 가능(멀티 사이클론 사용)
취급 입경 3~100㎛
압력손실 50 ` 150 mmH2O
저효율 집진장치 중 집진효율이 좋다.
전처리 장치로 이용한다.
점착성이나 딱딱한 입자가 함유된 배출가스는 부적합.


★ 원심력 집진장치의 효율 향상 조건
Blow Down 효과
사이클론 몸통 직경이 작아야 효율 좋다.
배기관 직경 작아야 효율 좋다.
길이는 길 수록 효율 좋다.
입구 유속이 크면 효율 좋다.
함진가스의 선회속도가 크면 효율이 좋다.
입자 밀도가 크면 효율 좋다.


원심력 집진장치의 연결방법은?
병렬연결 - 고농도일 경우

원심력 집진방치 병렬연결

직렬연결 - 응집성이 강한 먼지 (단수 3단 이내)

원심력 집진방치 직렬연결

** 절단입경 - 원심력집진장치에서 50%의 집진율을 보이는 입자의 크기

** 한계입경 - 100% 집진율 보이는 입자크기

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세정 집진장치
가스상 물질과 먼지를 동시에 제거
입력 손실이 크고 폐수처리 장치 필요
점착성 조해성 먼지를 제거 가능
포집된 먼지의 재비산 염려 없음
고온가스 처리 가능


세정 집진장치의 원리는?
관성충돌(1㎛ 이상의 입자에 적용)
확산작용
응집작용


세정 집진장치의 먼지 포집 원리는?
액적에 입자가 충돌하여 부착한다.
미립자 확산에 의하여 액적과의 접촉을 쉽게 한다.
배기 증습(배기가스의 습도 증가)에 의하여 입자가 응집하여 효율 증가.
입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의해 응집성이 증가


세정 집진장치의 종류
물의 공급방식에 따른 구분
유수식, 가압수식, 회전식

공급방식	종류
유수식의 종류	가스선회식 로터식 임펠라식 분수형
가압수식	벤츄리 스크러버 분무탑 충전탑 제트 스크러버
회전식	타이젠와셔 임펠스 스크러버

★벤츄리스크러버가 압력손실이 가장 크다.

 

여과 집진장치
폭발성, 점착성, 흡습성 먼지 제거에는 부적합
가스온도에 다른 여포재의 사용이 제한된다.
수분이나 여과속도에 대한 적용성이 낮다.
여과재의 교환으로 유지비가 비싸다.
압력손실 100~200mmH2O
여포는 내열성이 약하므로 가스온도 250℃를 넘지 않아야 한다.
최소 입경 처리가 가능하다.


여과 집진장치의 원리
중력침강
관성충돌
직접차단- 접촉에 의해 부착(0.1~1㎛ 이하)
확산포집 -브라운 운동에 의해 부착(0.1㎛ 이하)


여과 집진장치의 효율 증대 방법은?
필요시 유리섬유, 실리콘 처리를 하여 적합한 여포재를 선택
여포의 파손, 온도, 압력을 상시 파악하여 기능 손상을 방지
겉보기 여과속도가 작을수록 미세입자를 포집한다.


여과 집진장치의 탈진 방법은?
간헐식(높은 집진율을 얻는 경우)의 종류
진동형
역기류형

연속식(고농도의 함진가스를 처리하는 경우)
역 제트기류형(Reverse jet)
충격 기류형(Pluse jet)

** 탈진방법은 대부분 기류형이다.(진동기류,역기류,역제트, 펄스기류)

여과포는 온도에 따라 종류를 달리한다. 온도별 여포 재료는?
클래스 화이버(유리섬유) ▶ 카네카론(아크릴 섬유) ▶ 양모 ▶ 목면



여과 집진의 흐름도

총 집진효율 공식
여과 횟수별 집진 효율을 곱한 값

유출 농도 공식
유입된 오염가스를 집진효율로 여과 후 남은 배기가스의 농도(1-집진효율)의 의미는 여과되지 않고 남겨지는 오염물질량을 의미한다.

■문제, 집진율이 92%와 98%인 두 개의 집진장치를 직렬로 연결, 1차 집진장치의 유입 먼지 농도가 12.5g/m3일 때 2차 집진장치에서 배출되는 유출 가스의 농도는?

**유출 농도로 구하기

유출농도 Co
= Ci(1-92%)(1-98%)
= 12.5g/m3 ( 1-0.92)(1-0.98)
= 12.5 x (0.08) x(0.02)
= 0.02g/m3
= 20mg/m3

생각보다 쉽습니다.
1차 여과하며 12.5g x 8% = 1g이 남고
이것을
2차 여과하면 1g x 2% =0.02g이 남습니다.
0.02g
= 20mg/m3

** 총 집진율로 구하기

총 집진율은
nT = 1 - (1-92%)(1-98%)
= 1 - (1- 0.92)(1- 0.98)
= 1 - (0.08)(0.02)
= 1 - (0.0016)
= 0.9984
= 99.84%가 포집되고
= 0.16% 가 유출됩니다.

12.5g x 0.16% = 0.02g
= 20mg/m3

여과 포수 계산 공식

Q = 배출가스처리 량
D = 여과포의 직경
L = 여과포의 길이
Vf = 겉보기 여과속도

 

■문제, 직경 30cm 길이 15m의 여과 자루를 사용하여 농도가 3g/m3의 배출가스를 1000 m3/min 처리하는 데 있어서  여과 속도가 = 1.5cm/sec이며, 여과포는 몇 개가 필요할까?

1000 m3/min
-----------------------------------
파이(p) x 30cm x 15m x 1.5cm/sec

p x 0.3m x 15m x 90cm/min
p x 0.3m x 15m x 0.9m/min
= 12.717
** 단위를 맞추는 게 중요하다.
1000 / 12.717 =78.7348
79개

전기 집진장치의 원리는?
먼지 입자가 쿨롱(Coulcomb)력에 의하여 집진극으로 이동하여 부착, 포집


전기집진장치 특징은?
코로나 방전을 이용하여 집진 하는 장치이다.
고압 직류전원을 사용
0.1㎛ 이하의 미세먼지도 포집이 가능하다.
약 250℃ 전후의 고온가스도 처리 가능하다.
전압 변동의 조건에 적응하기 어렵다.
압력손실이 적어 소요 동력이 적다.
설치면적이 많이 필요하다.
설치비용이 비싸다.
대량의 가스처리가 가능하다.


먼지의 비저항 값(전기저항 범위)은?
저_비저항(저기 저항 10^4Ω. cm 이하)
재비산 현상 발생-저항이 낮아서
집진효율 저하
방지 위해 NH3 투입

고_비저항(전기저항 10^11Ω, cm 이상)
역 전리현상 발생 -저항이 강해서
집진효율 저하
방지 위해 SO3, NaCl2, H2O4, Soda, Lime 주입

** 10^4Ω ~10^11Ω 사이로 전기저항을 운용한다.

 

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