개념 한 쪽
집진장치는 분진을 제거하기 위한 여러 방식으로 분류된다. 각 방식은 작동 원리와 적용 가능한 입자 크기, 가스 온도, 구조 복잡성, 집진 효율에서 차이를 보인다. 문제는 핵심 단서를 통해 어떤 방식에 해당하는지 판별하는 능력을 묻는다고 볼 수 있다.
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출제기준 단원 「집진장치의 종류 및 특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 필터 존재로 방식 판별 | 1 | 필터 사용 단서로 여과식 선택하는 능력 |
| 고온·단순구조 조건 판정 | 1 | 고온 처리와 간단한 구조로 관성력식 선택하기 |
| 백필터 관련 고려사항 판단 | 1 | 백필터 운전 관련 요소와 비관련 항목을 가리기 |
여과식 집진장치는 목면·양모·테프론·비닐 등의 필터를 통과시키면서 분진 입자를 포집하는 방식이다. 필터 매체에 의해 물리적으로 걸러내는 원리이므로 보이는 단서로는 '필터', '걸러내다' 같은 표현이 나온다. 여과식은 필터 매체를 사용하므로 다른 물리적 분리 원리를 쓰는 장치와 구별된다.
관성력식 집진장치는 가스 흐름의 급격한 방향 전환이나 충돌을 유도해 입자의 관성(관성력)을 이용해 분진을 분리한다. 구조가 단순하고 고온 가스 처리에 유리하며 주로 지름 약 100μm 정도의 큰 입자에 적합하고 집진 효율은 대체로 50~70% 수준이다. 굴뚝이나 배관 내에 바로 장착할 수 있을 정도로 설치가 간단한 장치에 해당한다.
원심력식(사이클론) 집진장치는 가스를 회전시켜 원심력을 발생시키고, 이 원심력으로 입자를 외부 벽면으로 밀어 분리하는 방식이다. 가스 속도를 증가시키면 원심력이 커져 집진율이 높아지나 마찰 증가로 압력 손실도 커진다. 처리량을 늘릴 때는 작은 사이클론을 병렬로 배열하는 멀티론 방식을 이용한다.
습식 집진장치는 가압한 물을 분사하여 충돌 또는 확산에 의해 분진을 포집하는 방식이다. 벤튜리 스크러버, 사이클론 스크러버, 세정탑 등이 여기에 속한다. 물을 매체로 쓰는 점에서 건식인 백필터와 구별된다. 백필터는 천으로 된 필터 백에 의해 건식으로 여과하여 분진을 포집하므로 물을 분사하는 방식에 해당하지 않는다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. - '목면, 테프론 등 필터'라는 단서가 있으면 여과식 집진장치로 판정한다. 필터 매체를 사용하지 않는 중력식·관성력식·원심력식은 제외한다. - '구조가 간단하고 고온 가스 처리 가능하며 100μm 정도의 큰 입자를 50~70% 효율로 집진'이라는 단서가 있으면 관성력식으로 판정한다. - '가스에 선회운동을 주어 원심력으로 입자를 분리'라는 표현은 사이클론(원심력식)임을 의미한다. - '가압수를 분사하여 충돌 또는 확산으로 포집'이라는 설명이 나오면 습식 집진장치로 보고, 백필터처럼 물을 쓰지 않는 것은 배제한다.
사이크론(cyclone) 집진장치의 주원리는?
정답 ③ · 사이클론 집진장치의 집진 원리를 묻는 문제이다. 사이클론은 배기가스에 회전 운동을 일으켜 원심력을 발생시키고, 원심력의 크기 차이로 무거운 입자를 벽면 쪽으로 분리·포집하는 장치이다.
사이클론 집진기는 고온 배기가스의 원심력을 이용해 무거운 입자를 외부로 분리하는 원리로 작동한다.
집진장치 중 가압한 물을 분사시켜 충돌 또는 확산에 의한 포집을 하는 가압수식에 속하지 않는 것은?
정답 ④ · 가압수식 집진장치의 종류가 아닌 것을 찾는 문제이다. 가압한 물을 분사하여 물방울과 먼지 입자의 충돌이나 확산에 의해 먼지를 포집하는 방식은 습식 집진에 해당하며, 벤튜리 스크루버, 사이클론 스크루버, 세정탑은 모두 물을 이용하는 습식 집진장치이다.
가압수를 분사하여 먼지를 포집하는 방식은 습식 집진이며, 백 필터는 건식 필터 방식에 속한다.
집진장치인 백필터의 사용시 고려해야 할 사항과 가장 관련이 없는 것은?
정답 ① · 백필터 운전 시 고려사항과 관련 없는 것을 고르는 문제이다. 백필터는 여과포로 배기가스 중의 분진을 포집하는 장치이므로 처리 가스의 노점온도, 함진 농도, 압력 손실이 운전 관리의 핵심 인자이다.
백필터는 여과재에 먼지를 포집하는 장치로, 가스 온도보다는 노점온도, 함진 농도, 압력 손실 등이 필터 수명과 운전 효율에 직접적인 영향을 미친다.
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