전기집진장치

정의와 원리 개요

전기집진장치는 직류 고전압으로 코로나 방전을 일으켜 가스 속 입자를 잡는 장치다.

배기가스 속 먼지에 전기를 붙인 뒤, 반대 전하를 띤 판에 달라붙게 하는 장치다.

영문으로는 Electrostatic Precipitator, 줄여서 ESP라고 부른다.

원리 세 단계

방전극과 집진극 사이에 직류 고전압을 걸면 코로나 방전이 일어난다.

방전으로 생긴 이온이 먼지에 붙어 입자를 음(-)으로 대전시킨다.

대전된 입자는 쿨롱 힘을 받아 접지된 집진극 쪽으로 이동해 포집된다.

집진효율은 Deutsch 식으로 근사한다.

집진극 면적 A가 클수록, 가스량 Q가 적을수록 효율이 올라간다.

구성요소

전기집진장치의 주요 구성요소는 방전극, 집진극, 추타장치, 호퍼다.

방전극은 음(-) 전위로 코로나 방전을 일으키고, 집진극은 접지되어 입자를 붙잡는다.

추타장치는 집진극에 쌓인 먼지를 털어 호퍼로 떨어뜨린다.

먼지층이 두꺼워지면 전계가 약해지므로, 털어내는 주기가 성능을 좌우한다.

계산 예제

입구 농도 10 g/㎥, 집진율 99.7%일 때 출구 농도를 구해 보자.

출구 농도는 입구 농도에 (1 - 집진율)을 곱해 구한다.

대입하면 10 × 0.003 = 0.03 g/㎥, 즉 30 mg/㎥가 된다.

입구의 0.3% 수준이므로 결과가 상식 범위에 맞다.

시험 포인트: 비저항

비저항은 집진극 표면 먼지층의 겉보기 저항률로, 집진 성능을 좌우한다.

비저항이 너무 높으면 역전리와 불꽃 방전이 생겨 효율이 떨어진다.

너무 낮으면 입자가 전하를 잃고 재비산해 역시 효율이 떨어진다.

효율을 99% 이상으로 단정하지 말고, 비저항 등 조건과 함께 쓴다.

정리와 직접 풀기

정리하면, 전기집진장치는 코로나 방전으로 입자를 대전시켜 집진극에 포집한다.

효율은 집진극 면적이 클수록 높아지고, 가스량이 많을수록 낮아진다.

시험에서는 원리와 함께 특고압 시설기준을 묻는 경우가 많다.

직접 풀어 보자.

정답은 음(-)이다. 방전극은 음극, 집진극은 접지로 둔다.