습식 전기 집진 장치(2012, 고3, 4월)

농도를 줄이기 위한 습식 전기 집진기(이미지 출처: 휴먼에너지주식회사)

집진 기술이란 산업 현장의 공정 과정에서 발생한 입자 형태의 오염 물질을 제거하는 기술을 의미하는데, 전기식 집진 방식은 인위적으로 발생시킨 전자를 먼지나 유해 물질에 ⓐ흡착하게 만든 후 이들을 집진판에 ⓑ포집함으로써 오염 물질을 걸러내는 방식이다. 

또한 오염 물질 제거 과정은 같지만 집진판을 ⓒ세정하는 방식에 따라 전기 집진기는 건식과 습식으로 구분되며 국내 발전소에 설치, 운전 중인 집진기는 거의 대부분이 건식 전기 집진기이다. 그런데 점차 환경 규제가 강화되어 초미세먼지 등의 오염 물질에 대해서는 건식 전기 집진기만으로는 충분하지 못하여 습식 전기 집진기를 최종적인 오염 제어 설비로 사용하고 있는 것이 최근의 추세이다.

 

㉠습식 전기 집진 장치의 본체는 그 형태가 다양하지만 원통형 집진 장치를 예로 들면, 우선 본체의 ⓓ하부에는 오염된 가스가 유입되는 통로가, 상부에는 오염 물질이 걸러져 깨끗해진 공기를 ⓔ배출하는 통로가 각각 연결되어 있다. 또한 원통 안의 중심부에는 끝이 뾰족한 방전침이 달린 방전봉이, 원통 내벽에는 오염된 입자를 포집하기 위한 집진판이 설치되어 있다. 방전봉과 집진판에는 고압발생 장치에 의해 각각 (-)극과 (+)극이 연결되어 있다. 이밖에도 포집된 오염 물질을 제거하기 위해 집진판에 세정수를 공급하는 장치 등이 추가로 설치되어 있다.

㉡습식 전기 집진기에서 오염 물질을 제거하는 과정은 다음과 같다. 먼저 고압 발생 장치를 통해 방전봉에 높은 전압이 계속 가해지면 방전봉의 끝 부분에서는 코로나 방전이 발생하게 된다. 코로나 방전이란, 금속과 달리 전기가 통하지 않는 절연 상태인 기체가 높은 전압에 의해 그 절연 상태가 파괴되는 현상을 의미한다. 침처럼 끝 부분이 뾰족한 어떤 물체에 높은 전압이 지속적으로 가해지면 뾰족한 부분으로 (-)전하*가 몰리게 되고 정전기력이 급격히 증가한다. 이 때문에 그 주변의 기체 분자는 핵으로부터 전자(-)가 분리되어 기체의 절연 상태가 파괴되는 것이다. 이후 코로나 방전에 의해 발생된 전자들은 극성에 의해 (+)극의 집진판 쪽으로 이동하게 되고 이 전자들은, 방전봉과 집진판 사이를 통과하여 상승하는 공기 중의 미세한 오염 물질들과 부딪치게 된다. 이러한 충돌에 의해 전자가 오염 물질의 표면에 흡착하게 되면 오염 물질은 음전하를 띄게 되는데, 이를 오염 물질의 대전*이라고 한다. 대전된 오염 물질, 즉 대전입자는 (-)극의 방전봉과 (+)극의 집진판 사이에 형성된 전기장에 의해 집진판 쪽으로 이동하여 집진판에 포집된다. 그리고 세정수에 의해 씻겨 내려가면서 오염 물질은 최종적으로 제거되는 것이다. 

* 전하 : 물체가 띠고 있는 정전기의 양.

* 대전 : 물질이 (+) 또는 (-)의 전기적 성질을 갖게 되는 것. 

― 송동근 외, 「전기집진 기술현황」