여과집진장치는 여과포를 매개로 공기 중의 먼지를 물리적으로 포집하는 장치이다. 포집 메커니즘은 직접 차단, 관성 충돌, 확산 등이 복합적으로 작용하여 입자상 물질을 제거한다. 여과포는 고온과 수분, 점착성 물질에 취약한 특성이 있으므로 적용 온도와 먼지 성상을 고려해야 한다.
전기집진장치는 방전극에서 코로나 방전을 일으켜 먼지 입자를 하전시키고, 하전된 입자를 집진극의 전기력으로 끌어모아 포집하는 방식이다. 이 방식은 미세입자 제거에 우수하나 전기적 설비와 전원, 운전조건에 대한 관리가 필요하다.
원심력집진장치(사이클론)는 가스를 회전시켜 원심력으로 입자를 외벽으로 날려분리하는 장치이다. 입구 처리속도가 증가하면 원심력이 커져 분리효율이 향상되는 특성을 가진다. 블로다운 같은 운전기법은 재비산을 억제해 효율 향상에 기여한다.
세정식(워시) 집진장치는 물과 가스를 접촉시켜 먼지를 제거하는 방식으로, 물의 증발이 적고 응집이 잘 일어나는 저온 운전이 유리하다. 벤츄리형 세정기는 가스 온도가 높으면 물의 증발 손실로 냉각·응집 효율이 떨어져 집진효율이 저하되므로 고온 운전은 적합하지 않다.
예제
여과집진에 관한 문제에서는 '여과포의 물리적 포집 원리'와 '고온·가스상 물질에 대한 한계'를 구별하는 것이 핵심이다. 예컨대 여과집진이 직접 가스상 오염물질을 제거한다거나 고온(200~350℃ 수준의 범위 표기는 자료마다 다름)에 적용 가능하다고 기술된 선택지는 오답으로 판단한다.
전기집진 관련 문제는 '코로나 방전에 의한 하전'과 '전기장에 의한 포집'이라는 두 축을 확인하면 정답을 고를 수 있다. 원심력집진 문제는 처리속도와 원심력의 관계를 이용하여 속도 증가 시 효율 변화 방향을 묻는 문항으로 출제되므로 해당 특성을 기억하면 풀이가 쉬워진다.
세정식 집진 관련 문항은 액가스비 조절, 목부 마모 점검 등 유지관리 사항과 '저온 운전이 유리'한 원리를 함께 확인하는 방식으로 출제된다.
대표 기출 3문항
세정 집진장치의 유리관리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
먼지의 성상과 농도를 고려하여 액가스비를 결정한다.
목부는 처리가스의 속도가 매우 크기 때문에 마모가 일어나기 쉬우므로 수시로 점검하여 교환한다.
기액분리기는 시설의 작동이 정치해도 잠시 공회전을 하여 부착된 먼지에 의한 산성의 세정수를 제거해야 한다.
벤츄리형 세정기에서 집진효율을 높이기 위하여 될 수 있는 한 처리가스 온도를 높게 하여 운전하는 것이 바람직하다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 세정 집진장치의 유지관리에서는 먼지 성상과 농도에 맞는 액가스비 결정, 마모가 심한 목부의 수시 점검·교환, 기액분리기의 공회전을 통한 부착먼지 제거 등이 필요하다. 그러나 벤츄리형 세정기는 처리가스 온도가 높으면 물의 증발 손실이 커지고 냉각·응축 효율이 떨어져 집진효율이 저하되므로, 온도를 높게 운전하는 것이 바람직하다는 설명은 옳지 않다.
벤츄리형 세정기는 가스 온도가 높으면 물의 증발 손실이 커지고 냉각 효율이 떨어져 집진효율이 저하되므로 고온 운전은 옳지 않다.
다음 중 집진장치에 대한 설명으로 옳은 것은?
사이클론은 여과집진장치에 해당된다.
중력집진장치는 고효율 집진장치에 해당된다.
여과집진장치는 수분이 많은 먼지 처리에 적합하다.
전기집진장치는 코로나 방전을 이용하여 집진하는 장치이다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 전기집진장치는 고전압을 이용해 방전극에서 코로나 방전을 일으켜 분진 입자를 대전시킨 뒤 집진극에서 정전기력으로 포집하는 원리를 이용하는 장치이다. 사이클론은 원심력집진장치이며 여과집진장치는 수분이 많으면 눈막힘이 발생해 부적합하고 중력집진장치는 저효율 장치이다.
전기집진장치는 고전압 코로나 방전으로 분진을 대전시켜 정전기력으로 포집하는 장치이다.
일반적으로 배기가스의 입구처리속도가 증가하면 제거효율이 커지는 것으로 가장 알맞은 집진장치는?
중력집진장치
원심력집진장치
전기집진장치
여과집진장치
정답과 해설 보기
정답 ② · 원심력집진장치(사이클론)는 입구 처리속도(선회속도)가 증가할수록 입자에 작용하는 원심력이 커져 분리효율이 증가하는 특성을 가진다. 다만 처리속도가 지나치게 높아지면 난류 발생과 재비산으로 오히려 효율이 저하될 수 있으나, 일반적인 범위에서는 속도 증가가 제거효율 향상으로 이어지는 대표적 집진장치이다.
원심력집진장치는 입구 처리속도 증가 시 입자에 작용하는 원심력이 비례하여 증가하므로 제거효율이 커지는 특성을 가진다.