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KR102047013B1 - 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치 Download PDF

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KR102047013B1
KR102047013B1 KR1020180060951A KR20180060951A KR102047013B1 KR 102047013 B1 KR102047013 B1 KR 102047013B1 KR 1020180060951 A KR1020180060951 A KR 1020180060951A KR 20180060951 A KR20180060951 A KR 20180060951A KR 102047013 B1 KR102047013 B1 KR 102047013B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 물질을 처리하는 배기 가스 처리 장치에 있어서, 본체; 상기 본체의 내부로 제공된 상기 배기 가스와 해수가 혼합되어 수증기화 되는 수처리부; 상기 수증기를 기체 방전시키는 아크 방전부; 상기 수증기에 전자기파를 투사시키는 전자기파 발생부; 상기 본체에 제공되고, 상기 배기 가스에서 분리된 유해 물질이 흡착된 상기 해수가 배출되는 배수 처리부; 및 상기 수처리부, 상기 아크 방전부 및 상기 전자기파 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.

Description

플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING EXHAUST GAS USING PLASMA}
본 발명은 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.
선박에서 배출되는 배기 가스는 다량의 질소 산화물(NOx)과 황산화물(SOx)을 포함하고 있다. 이러한 질소 산화물 및 황산화물은 유엔 산하기관인 국제 해사기구(IMO, International Maritime Organization)로부터 배출 규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질이다.
국제 해사기구는 오는 2020년부터 전 세계 모든 선박에서 사용되는 연료유의 황 함유량을 기존 3.5%에서 0.5% 이하로 제한하고, 질소 산화물 규제를 위하여 IMO Tier Ⅲ(대기오염방지 3차 규제) 만족을 요구하고 있다.
이에 따라, 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 성분을 처리를 위한 다양한 방법들이 도입되고 있으며, 대표적으로 황산화물 저감을 위한 스크러버(Scrubber)와 질소 산화물 저감을 위한 선택적 촉매 환원 장치인 SCR(Selective Catalytic Reduction System)이 사용되고 있다. 그러나, 스크러버는 설치 비용이 많이 들고, 큰 부피로 인하여 선박 내에 설치가 어려우며, 다량의 물이 사용되는 단점을 가지고 있으며, SCR은 촉매 반응을 일으키기 위해 적정 온도 유지가 필요하며, 환원제인 요소수(Urea)를 보관하기 위한 대형 탱크가 필요하다는 문제점을 가지고 있다.
한편, 최근에는 유해 가스 처리에 플라즈마(Plasma)가 이용되고 있다. 플라즈마는 부분적으로 이온화되어 있으면서 전체적으로는 전기적으로 중성인 기체 상태를 말하는 것으로서, 저압의 기체 또는 증기 내에서 방전시키면 쉽게 얻어질 수 있다.
특허문헌: 한국 등록특허공보 제10-1617355호(2016.04.26.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 선박에서 발생된 배가 가스를 처리할 수 있는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 선박에 설치가 용이한 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 다량의 배기 가스를 처리할 수 있는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 물질을 처리하는 배기 가스 처리 장치에 있어서, 본체; 상기 본체의 내부로 제공된 상기 배기 가스와 해수가 혼합되어 수증기화 되는 수처리부; 상기 수증기를 기체 방전시키는 아크 방전부; 상기 수증기에 전자기파를 투사시키는 전자기파 발생부; 상기 본체에 제공되고, 상기 배기 가스에서 분리된 유해 물질이 흡착된 상기 해수가 배출되는 배수 처리부; 및 상기 수처리부, 상기 아크 방전부 및 상기 전자기파 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 아크 방전부는 고온 플라즈마 상태를 제공하고, 상기 전자기파 발생부는 저온 플라즈마 상태를 제공하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 본체의 하측으로 상기 배기 가스가 유입되고, 상기 수처리부, 상기 아크 방전부, 상기 전자기파 발생부를 거친 유해 물질이 분해된 상기 배기 가스가 상기 본체의 상측으로 배기되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 배기 가스는 250℃ 내지 450℃의 온도로 상기 본체 내부에 유입되고, 상기 수처리부는 고압의 노즐을 통해 해수를 분사하며, 고온의 상기 배기 가스와 상기 해수가 접촉되어 수증기화 된 후 상기 아크 방전부로 제공되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 수처리부는 격자 구조의 수막판을 포함하고, 상기 노즐을 통해 분사된 해수가 상기 수막판과 충돌하여 산란되면서 수막을 형성하며, 상기 수막은 상기 배기 가스와 접촉하여 상기 배기 가스에 포함된 상기 유해 물질과 흡착되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 아크 방전부는, 안정적으로 전압을 공급하는 제1 전원 공급부; 및 상기 제1 전원 공급부와 전기적으로 연결되고, 상기 수증기에 고압을 방전하는 변압기를 포함하며, 상기 변압기는 상기 본체 내부에 제공되는 제1 안테나와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 안테나는 상기 수증기에 고압을 방전하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 안테나는 상기 본체의 원주 방향으로 회전 가능하고, 22000V 의 전압을 방전하며, 텅스텐으로 제공되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 전자기파 발생부는, 안정적으로 전압을 공급하는 제2 전원 공급부; 및 상기 제2 전원 공급부와 전기적으로 연결되는 증폭기를 포함하고, 상기 증폭기는 상기 본체 내부의 제2 안테나를 통해 전자기파를 상기 수증기에 투사하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 본체의 내벽 일부에 반원 형태의 복수의 돌기를 포함하는 확산판을 포함하고, 상기 확산판은 상기 제2 안테나와 같은 높이에 제공되며, 상기 제2 안테나에서 구현된 전자기파는 상기 확산판에 반사 및 확산되어 상기 수증기에 투사되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 본체가 2개 제공되고, 상기 본체는 상기 배기 가스가 유입되는 하나의 유입구를 가지며, 상기 본체는 상기 배기 가스가 배기되는 각각의 배기구를 갖는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치는 선박에서 발생된 배기 가스를 처리할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 선박에 설치가 용이하다는 이점이 있다.
또한, 다량의 배기 가스를 처리할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I를 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 2의 A를 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배기 가스 처리 장치(1)는 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 성분을 처리하기 위한 것으로서, 본체(10)와, 수처리부(20)와, 아크 방전부(30)와, 전자기파 발생부(40)와, 배수 처리부(50)와, 제어부(60)를 포함할 수 있다. 이때, 본체(10) 내부 하측에서 상측을 따라 수처리부(20), 아크 방전부(30) 및 전자기파 발생부(40)가 순차적으로 제공될 수 있다.
본 실시예에서 배기 가스 처리 장치(1)는 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 성분을 처리하는 것을 예로 들어 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 용도의 배기 가스 처리 장치로 사용될 수 있다.
본체(10)는 배기 가스 처리 장치(1)의 외관을 형성하는 것으로서, 일 방향으로 연장된 형태로 제공될 수 있다. 구체적으로, 본체(10)는 내부가 빈 원기둥 형태일 수 있으며, 배기 가스가 유입되는 유입구(110)와, 유해 성분이 처리된 배기 가스가 배출되는 배기구(120)와, 선박의 일 지점에 설치되는 고정부(130)를 포함할 수 있다. 일 예로, 본체(10)는 수직 방향으로 연장된 형태일 수 있다.
유입구(110)는 본체(10)의 일측에 제공되는 것으로서, 본체(10) 내부로 배기 가스가 유입되는 통로일 수 있다. 구체적으로, 유입구(110)는 수직 혹은 수평 방향으로 연장된 본체(10)의 하측에 제공될 수 있다. 이에 따라, 배기 가스는 본체(10)의 하측으로 유입되어 상측으로 이동될 수 있다. 이때, 유입구(110)를 통해 유입되는 선박 배기 가스는 약 250℃ 내지 450℃의 높은 온도로 제공될 수 있다.
배기구(120)는 본체(10)의 타측에 제공되는 것으로서, 본체(10) 내부에서 유해 성분이 처리된 배기 가스가 외부로 배출되는 통로일 수 있다. 구체적으로, 배기구(120)는 본체(10)의 상측에 제공될 수 있으며, 이에 따라, 본체(10)의 하측에서 유입된 배기 가스는 본체(10)의 내부에서 유해 성분이 처리된 후 상측의 배기구(120)를 통해 배출될 수 있다.
본체(10)의 외측에는 하나 이상의 고정부(130)가 제공될 수 있다. 고정부(130)는 본체(10)를 선박의 일 지점에 설치하기 위한 것으로서, 기 설정된 간격을 따라 본체(10)의 외측에 복수개 제공될 수 있다. 구체적으로, 고정부(130)는 본체(10)의 외경보다 큰 직경을 가질 수 있으며, 별도의 고정부재(미표기)를 통해 선박의 일 지점에 고정될 수 있다. 이때, 고정부재는 볼트 및 너트가 사용될 수 있으나, 고정부재의 종류는 이에 한정되지 않는다.
본체(10) 내부의 일측에는 수처리부(20)가 제공될 수 있다. 수처리부(20)는 배기 가스와 해수가 혼합되는 공간으로서, 해수를 본체(10) 내부에 분사하는 고압의 노즐(210)과, 노즐(210)에 해수를 공급하는 펌프(220)와, 노즐(210)을 통해 분사되는 해수의 양을 조절하기 위한 밸브(230)와, 노즐(210)을 통해 분사되는 해수를 충돌시켜 미세하게 쪼개어 수막을 형성하는 수막판(240)을 포함할 수 있다.
노즐(210)은 본체(10) 내부에 해수를 공급하는 것으로서, 외부의 해수 공급원(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 노즐(210)에는 펌프(220) 및 밸브(230)를 거친 해수가 제공될 수 있다.
또한, 노즐(210)은 원추형의 분사 각도를 가질 수 있고, 하측 방향으로 해수를 분사할 수 있다. 이에 따라, 해수는 본체(10) 내부에서 넓은 범위로 분사될 수 있으며, 유입구(110) 측을 향해 분사될 수 있다.
수처리부(20)는 유입구(110)와 가까운 일측에 수막판(240)을 포함할 수 있다. 수막판(240)은 격자 구조를 갖는 판재 형태로 제공될 수 있다. 일 예로, 수막판(240)은 SUS316 재질로 제공될 수 있고, 본체(10) 내경에 대응하는 직경을 가질 수 있다. 이때, 수막판(240)의 격자 간격은 10mm 이하로 제작될 수 있으며, 후술할 전자기파 발생부(40)를 통해 본체(10) 내부에서 발생된 전자기파가 유입구(110) 또는 배수 처리부(50)로 누설되는 것을 차단할 수 있다.
구체적으로, 노즐(210)을 통해 분사된 해수는 하측으로 분사되어 수막판(240)과 충돌할 수 있다. 이때, 수막판(240)과 충돌한 해수는 산란되면서 수막을 형성할 수 있다. 이러한 수막은 유입구(110)를 통해 본체(10) 내부에 유입된 배기 가스와 접촉할 수 있고, 배기 가스에 포함된 황산화물, 질소 산화물 등의 유해 물질과 흡착될 수 있다. 이때, 분사된 해수 중 유해 물질과 흡착되어 무게가 무거워진 물방울은 하측으로 떨어져 배수 처리부(50)로 배출될 수 있다. 배수 처리부(50)를 통한 유해 물질의 구체적인 배수는 후술하겠다.
수막판(240)을 통과하여 상측으로 이동된 고온의 배기 가스는 수처리부(20) 내부에서 해수와 혼합되어 수증기화 될 수 있다. 이때, 수처리부(20) 내부에서 생성된 수증기는 수처리부(20)를 지나 아크 방전부(30)에 제공될 수 있다.
아크 방전부(30)는 고온 플라즈마 상태를 만들기 위한 것으로서, 수처리부(20)에서 제공된 수증기에 전류를 방전시킬 수 있다. 구체적으로, 아크 방전부(30)는 안정적으로 전압을 공급해주는 제1 전원 공급부(310)와, 제1 전원 공급부(310)와 전기적으로 연결되고 수증기에 고압을 방전하는 변압기(320)를 포함할 수 있다. 이때, 아크 방전부(30)는 수처리부(20)의 상측에 제공될 수 있고, 이에 따라, 수처리부(20)에서 생성된 수증기가 아크 방전부(30)로 공급될 수 있다.
이때, 높은 온도인 약 4000℃ 내지 12000℃ 에서 발생하는 플라즈마를 고온 플라즈마 또는 평형 플라즈마라고 하고, 두 전극 사이에 전압을 걸어줌으로써 발생하는 플라즈마를 저온 플라즈마 또는 비평형 플라즈마라고 한다.
제1 전원 공급부(310)는 외부의 전원을 본체(10)에 공급하기 위한 것으로서, 변압기(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전원 공급부(310)가 외부 전압을 1차적으로 공급받을 수 있고, 변압기(320)가 제1 전원 공급부(310)를 통해 공급받은 외부 전압을 승압시켜 제1 안테나(321)를 통해 본체(10) 내부에 출력할 수 있다. 이때, 제1 전원 공급부(310) 및 변압기(320)는 본체(10)의 외부에 제공될 수 있고, 제1 안테나(321)는 본체(10) 내부에 제공될 수 있다.
제1 안테나(321)는 고온에 강한 재질로 형성될 수 있고, 일 예로, 텅스텐으로 제공될 수 있다. 이때, 제1 안테나(321)는 본체(10)의 원주 방향으로 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(321)는 아크 방전부(30) 내부에 공급된 수증기를 모두 방전시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 안테나(321)는 변압기(320)와 전기적으로 연결되어 약 20000V 이상의 전압을 방전할 수 있다. 일 예로, 제1 안테나(321)는 22000V의 전압을 방전할 수 있다. 제1 안테나(321)를 통해 고압이 방전되면, 아크 방전부(30) 내부에 공급된 수증기가 이온화될 수 있다. 즉, 수증기의 기체 방전 시 물 분자가 해리되는 과정에서 수소 원자가 떨어져 나가 수산기(OH-Radical)을 발생시킬 수 있으며, 이러한 수산기는 수증기 내에 혼합된 유해 물질을 분해하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 아크 방전부(30)는 수증기의 방전에 따라 전자들이 급격하게 만들어지면서, 전자와 이온이 혼합되어 있는 고온 플라즈마 상태가 될 수 있다.
아크 방전부(30)를 통해 방전된 수증기는 전자기파 발생부(40)에 제공될 수 있다. 전자기파 발생부(40)는 저온 플라즈마 상태를 만들기 위한 것으로서, 안정적으로 전압을 공급하는 제2 전원 공급부(410)와, 제2 전원 공급부(410)를 통해 공급받은 전압을 증폭시키는 증폭기(420)와, 전자기파를 확산시키는 확산판(430)과, 전자기파를 차단시키는 차단판(440)을 포함할 수 있다.
본체(10) 외부에 제공된 제2 전원 공급부(410) 및 증폭기(420)는 본체(10) 내부에 제공된 제2 안테나(421)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 전원 공급부(410)를 통해 증폭기(420)에 외부 전압이 공급되면, 증폭기(420)는 제2 안테나(421)를 통해 저전압을 구현할 수 있다. 이때, 증폭기(420)는 50V 이하의 저전압의 전자기파를 구현할 수 있으며, 저온 플라즈마 발생에 필요한 주파수를 생성할 수 있다. 증폭기(420)를 통해 생성된 주파수는 선박 배기의 소음에 간섭 작용을 일으킬 수 있으며, 이에 따라, 선박 배기 소음을 감소시킬 수 있다.
제2 안테나(421)를 통해 생성된 전자기파는 확산판(430)에 반사될 수 있다. 확산판(430)은 본체(10) 내측의 일 부분에 제공되는 것으로서, 반원 형태의 복수의 돌기일 수 있다. 구체적으로, 확산판(430)은 제2 안테나(421)와 같은 높이에 제공될 수 있고, 제2 안테나(421)에서 구현된 전자기파의 반사가 용이할 수 있도록 본체(10) 내벽 일부의 원주 방향에 모두 제공될 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(421)에서 구현된 전자기파가 확산판(430)에 반사되고, 반원 형태의 확산판(430)을 통해 확산될 수 있다.
아크 방전부(30)에서 방전된 후 전자기파 발생부(40)에 공급된 수증기에는 제2 안테나(421) 및 확산판(430)을 통해 전자기파가 투사될 수 있다. 이에 따라, 수증기에 흡착된 유해 물질의 분해력이 높아질 수 있다.
방전 및 전자기파가 투사되어 유해 물질이 분해된 배기 가스는 차단판(440)을 거쳐 배기구(120)에 의해 본체(10) 외부로 배기될 수 있다. 차단판(440)은 전자기파를 차단하는 것으로서, 복수의 홀을 포함하는 타공판 형태로 제공될 수 있다. 이때, 차단판(440)의 홀은 지름이 약 10mm 이하일 수 있다. 또한, 차단판(440)은 상측에서 하측 방향으로 넓게 퍼지는 형태, 즉, 고깔 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상측으로 이동된 수증기가 차단판(440)에 부딪힌 후 서로 결합되어 큰 물방울로 변하면, 차단판(440)을 타고 흘러 본체(10)의 내벽을 거쳐 하측으로 떨어질 수 있다.
또한, 확산판(320)을 통해 확산된 전자기파는 본체(10)의 상측으로는 차단판(440)에 의해 외부로의 배출이 차단될 수 있고, 본체(10)의 하측으로는 수막판(240)에 의해 외부로의 배출이 차단될 수 있다.
본체(10) 내부에서 배기 가스의 유해 물질과 흡착된 해수는 배수 처리부(50)를 통해 본체(10) 외부로 배출될 수 있다. 배수 처리부(50)는 본체(10)의 하측에 제공되는 것으로서, 유입구(110)와 겹치지 않는 위치에 제공될 수 있다. 구체적으로, 수처리부(20), 아크 방전부(30) 및 전자기파 발생부(40)에 의해 배기 가스의 유해 물질과 흡착된 물방울이 하측으로 떨어져 배수 처리부(50)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 유해 물질이 처리된 배기 가스는 배기구(120)를 통해 본체(10) 외부로 배기될 수 있고, 유해 물질이 흡착된 해수는 배수 처리부(50)를 통해 본체(10) 외부로 배출될 수 있다.
또한, 수처리부(20), 아크 방전부(30) 및 전자기파 발생부(40)는 제어부(60)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(60)는 배기 가스 처리 장치(1)의 독립적인 제어를 가능하게 하는 것으로서, 선박의 조타실과 연계되어 원격 조정이 가능할 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치(1)의 작용 및 효과에 대해 설명하겠다.
우선, 선박에서 생성된 배기 가스는 유입구(110)를 통해 본체(10)의 하측으로 유입될 수 있다. 이때, 유입되는 배기 가스의 온도는 약 250℃ 내지 450℃일 수 있다.
본체(10) 내부로 유입된 배기 가스는 상측으로 이동할 수 있고, 수처리부(20)에서 해수와 접촉될 수 있다. 이때, 해수는 외부의 해수 공급원과 연결된 노즐(210)을 통해 분사될 수 있다.
분사된 해수는 격자 구조의 수막판(240)과 충돌하여 산란되면서 수막을 형성할 수 있다. 수막은 본체(10) 내부로 유입된 배기 가스와 접촉될 수 있고, 배기 가스에 포함된 유해 물질과 흡착될 수 있다. 이때, 해수 중 유해 물질과 흡착되어 무게가 무거워진 물방울은 하측으로 떨어져 배수 처리부(50)를 통해 배출될 수 있다. 즉, 배기 가스의 유해 물질이 1차적으로 처리될 수 있다.
1차적으로 유해 물질이 분리된 후 수막판(240)을 통과한 배기 가스와 노즐(210)을 통해 분사된 해수는 혼합되어 수증기화 될 수 있다. 수증기화 되어 상측으로 이동된 배기 가스는 아크 방전부(30)에서 방전될 수 있다. 구체적으로, 본체(10) 내부에 제공된 제1 안테나(321)는 고압을 방전할 수 있고, 이에 따라, 수증기가 이온화될 수 있다. 이때, 수증기의 이온화를 통해 발생된 수산기는 수증기 내에 혼합된 유해 물질을 분해할 수 있다. 즉, 배기 가스의 유해 물질이 2차적으로 처리될 수 있다.
아크 방전부(30)를 통과하며 2차적으로 유해 물질이 처리된 수증기는 전자기파 발생부(40)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 제2 안테나(421)를 통해 전자기파가 구현되면, 전자기파는 본체(10) 내벽의 일부분에 형성된 반원 형태의 확산판(430)을 통해 여러 방향으로 확산될 수 있다. 이에 따라, 전자기파 발생부(40)에 제공된 수증기에 전자기파가 투사될 수 있고, 전자기파를 통해 수증기에 흡착된 유해 물질의 분해력이 높아질 수 있다. 즉, 배기 가스의 유해 물질이 3차적으로 처리될 수 있다.
1차, 2차 및 3차 처리된 배기 가스는 차단판(440)을 거쳐 배기구(120)를 통해 배기될 수 있다. 이때, 차단판(440)에 부딪혀 서로 결합된 물방울은 하측으로 떨어져 배수 처리부(50)에 제공될 수 있다.
따라서, 배기 가스 처리 장치(1)는 고온 및 저온 플라즈마를 통해 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 성분을 처리할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 하나의 처리 장치(1)에 고온 및 저온 플라즈마 상태를 모두 가짐으로써 다량의 배기 가스를 처리할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
또한, 종래의 스크러버 또는 SCR에 비해 작은 크기를 가짐으로써 선박에 설치가 용이할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 다만, 다른 실시예에는 일 실시예와 비교하여 본체(10)의 형상에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 일 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치(1')는 2개의 본체(10a', 10b')를 포함할 수 있다. 구체적으로, 배기 가스 처리 장치(1')는 동일한 형태의 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')를 포함할 수 있다. 이때, 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')의 내부에는 본 발명의 일 실시예와 동일한 수처리부(20), 아크 방전부(30), 전자기파 발생부(40), 배수 처리부(50) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다.
배기 가스 처리 장치(1')는 하나의 유입구(110')를 포함할 수 있다. 구체적으로, 유입구(110')는 일측을 통해 배기 가스가 유입되고, 양측으로 갈라져 각각 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')의 하측에 연결될 수 있다. 즉, 유입구(110')는 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')와 각각 연결되는 제1 연결부(110a') 및 제2 연결부(110b')를 포함할 수 있다. 이에 따라, 유입구(110')에 유입된 배기 가스는 양측으로 갈라져 제1 연결부(110a') 및 제2 연결부(110b')를 통해 각각 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')에 유입될 수 있다.
또한, 제1 본체(10a') 및 제2 본체(10b')는 각각의 배기구(120a', 120b') 및 고정부(130a', 130b')를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 본체(10a', 10b')가 제공됨에 따라, 배기 가스 처리 장치(1')는 다량의 배기 가스를 한번에 처리할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 배기 가스 처리 장치
10: 본체 20: 수처리부
30: 아크 방전부 40: 전자기파 발생부
50: 배수 처리부 60: 제어부

Claims (10)

  1. 선박에서 발생되는 배기 가스의 유해 물질을 처리하는 배기 가스 처리 장치에 있어서,
    본체;
    상기 본체의 내부로 제공된 상기 배기 가스와 해수가 혼합되어 수증기화 되는 수처리부;
    상기 수증기를 기체 방전시키는 아크 방전부;
    상기 수증기에 전자기파를 투사시키는 전자기파 발생부;
    상기 본체에 제공되고, 상기 배기 가스에서 분리된 유해 물질이 흡착된 상기 해수가 배출되는 배수 처리부; 및
    상기 수처리부, 상기 아크 방전부 및 상기 전자기파 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전자기파 발생부는,
    안정적으로 전압을 공급하는 제2 전원 공급부; 및
    상기 제2 전원 공급부와 전기적으로 연결되는 증폭기를 포함하고,
    상기 증폭기는 상기 본체 내부의 제2 안테나를 통해 전자기파를 상기 수증기에 투사하며,
    상기 본체의 내벽 일부에 반원 형태의 복수의 돌기를 포함하는 확산판을 포함하고,
    상기 확산판은 상기 제2 안테나와 같은 높이에 제공되며,
    상기 제2 안테나에서 구현된 전자기파는 상기 확산판에 반사 및 확산되어 상기 수증기에 투사되는
    플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 아크 방전부는 고온 플라즈마 상태를 제공하고, 상기 전자기파 발생부는 저온 플라즈마 상태를 제공하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 본체의 하측으로 상기 배기 가스가 유입되고,
    상기 수처리부, 상기 아크 방전부, 상기 전자기파 발생부를 거친 유해 물질이 분해된 상기 배기 가스가 상기 본체의 상측으로 배기되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배기 가스는 250℃ 내지 450℃의 온도로 상기 본체 내부에 유입되고,
    상기 수처리부는 고압의 노즐을 통해 해수를 분사하며,
    고온의 상기 배기 가스와 상기 해수가 접촉되어 수증기화 된 후 상기 아크 방전부로 제공되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 수처리부는 격자 구조의 수막판을 포함하고,
    상기 노즐을 통해 분사된 해수가 상기 수막판과 충돌하여 산란되면서 수막을 형성하며,
    상기 수막은 상기 배기 가스와 접촉하여 상기 배기 가스에 포함된 상기 유해 물질과 흡착되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 아크 방전부는,
    안정적으로 전압을 공급하는 제1 전원 공급부; 및
    상기 제1 전원 공급부와 전기적으로 연결되고, 상기 수증기에 고압을 방전하는 변압기를 포함하며,
    상기 변압기는 상기 본체 내부에 제공되는 제1 안테나와 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 안테나는 상기 수증기에 고압을 방전하는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 본체의 원주 방향으로 회전 가능하고, 22000V의 전압을 방전하며, 텅스텐으로 제공되는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 본체가 2개 제공되고,
    상기 본체는 상기 배기 가스가 유입되는 하나의 유입구를 가지며,
    상기 본체는 상기 배기 가스가 배기되는 각각의 배기구를 갖는 플라즈마를 이용한 선박용 배기 가스 처리 장치.


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