2-4. 전기집진장치에서 권치형과 세정식에 대하여 설명하시오.

전기집진장치(Electrostatic Precipitator, ESP)는 전기적인 힘을 이용하여 배출가스 중의 미세 먼지나 입자상 물질을 제거하는 대기오염 방지 설비입니다. 전기집진장치는 집진극에 포집된 먼지를 제거하는 방식에 따라 크게 권치형(건식)과 세정식(습식)으로 구분됩니다. 각 방식은 고유한 특징과 장단점을 가지며, 처리 대상 가스의 성상 및 요구되는 집진 효율에 따라 선택됩니다.

 

1. 권치형 전기집진장치 (건식 전기집진장치)

권치형 전기집진장치는 가장 일반적인 형태의 전기집진장치로, 포집된 먼지를 기계적인 충격이나 진동을 통해 떨어뜨려 제거하는 방식입니다. '권치(Rapping)'는 집진극에 쌓인 먼지 층을 털어내는 행위를 의미합니다.

• 원리:
  1. 함진 가스가 전기집진장치 내부로 유입되면, 방전극(주로 음극)과 집진극(주로 양극) 사이의 고전압 전기장에 노출됩니다.
  2. 방전극 주변의 강한 전기장에서 코로나 방전이 일어나며 다량의 음이온이 생성됩니다.
  3. 가스 중의 먼지 입자는 이 음이온과 충돌하여 음전하를 띠게 됩니다 (대전 과정).
  4. 음전하를 띤 먼지 입자는 양전하를 띤 집진극으로 이동하여 달라붙습니다 (포집 과정).
  5. 집진극 표면에 일정량 이상의 먼지가 쌓이면, 추타 장치(Rapper)를 작동시켜 기계적인 충격이나 진동을 가합니다.
  6. 충격에 의해 집진극에서 떨어진 먼지는 하부의 호퍼(Hopper)로 낙하하여 수집됩니다.
• 특징 및 장단점:
  • 장점:
    • 비교적 낮은 압력 손실로 대용량의 가스 처리에 적합합니다.
    • 고온의 가스 처리가 가능합니다.
    • 건조한 형태의 분진 처리에 효과적입니다.
    • 유지보수 비용이 상대적으로 낮을 수 있습니다.
  • 단점:
    • 포집된 먼지를 털어내는 과정에서 먼지가 다시 날리는 재비산(Re-entrainment) 현상이 발생하여 집진 효율이 다소 저하될 수 있습니다.
    • 먼지의 전기 저항에 따라 집진 성능에 영향을 받을 수 있습니다 (역전리 현상 발생 가능).
    • 점착성이 강하거나 습도가 높은 분진 처리에는 부적합합니다.
    • 가스 상태의 오염 물질(SOx, NOx 등) 제거는 어렵습니다.
• 주요 적용 분야: 화력 발전소, 시멘트 공장, 제철소, 소각로 등 건조한 고온의 배출가스에 포함된 분진 제거.

2. 세정식 전기집진장치 (습식 전기집진장치)

세정식 전기집진장치는 집진극 표면에 물 또는 세정액을 흘려 보내면서 포집된 먼지를 씻어내는 방식입니다.

• 원리:
  1. 권치형과 동일하게 코로나 방전을 통해 먼지 입자를 대전시킵니다.
  2. 대전된 먼지 입자는 집진극으로 이동하여 달라붙습니다.
  3. 집진극 표면에는 지속적으로 물 또는 세정액이 흘러내리면서, 포집된 먼지가 이 액체에 휩쓸려 아래로 떨어집니다.
  4. 먼지를 포함한 세정액은 하부로 배출되어 처리됩니다.
• 특징 및 장단점:
  • 장점:
    • 재비산 현상이 없어 높은 집진 효율을 얻을 수 있으며, 특히 미세 입자(PM2.5 이하) 및 아음(Submicron) 입자 제거에 탁월합니다.
    • 먼지의 전기 저항에 영향을 받지 않아 안정적인 운전이 가능합니다.
    • 점착성이 강하거나 습도가 높은 분진, 오일 미스트, 산 미스트 등의 처리에 효과적입니다.
    • 가스 상태의 오염 물질(SOx, HCl 등)을 세정액에 흡수시켜 일부 제거하는 복합적인 기능이 가능합니다.
    • 폭발성 분진 처리에 안전합니다.
  • 단점:
    • 폐수 발생량이 많아 폐수 처리 설비가 필요합니다.
    • 설비 가격 및 운영 비용이 권치형보다 높을 수 있습니다.
    • 저온의 습한 가스 처리에 주로 사용되며, 고온 가스 처리 시 가스 냉각 설비가 필요할 수 있습니다.
    • 동파 방지 대책이 필요할 수 있습니다.
• 주요 적용 분야: 제철소 소결로, 소각로(습식 세정 후단), 제지 공장, 화학 공장, 유리 용해로 등 미세 입자, 미스트, 가스상 물질이 혼합된 배출가스 처리.

요약하자면, 권치형은 건조하고 고온의 분진 처리에 유리하며 유지보수가 용이하지만 재비산 가능성이 있습니다. 반면 세정식은 습하거나 점착성 있는 분진, 미세 입자, 미스트 처리에 효과적이며 안정적인 성능을 보이지만 폐수 처리 문제와 높은 비용이 단점입니다. 처리 대상 오염 물질의 특성과 공정 조건에 따라 적합한 전기집진장치 방식이 선정되어야 합니다.