집진장치의 종류와 효율

Dust Collectors and Efficiency

집진은 중력·관성·원심·여과·전기 같은 물리 힘으로 먼지를 걸러요. 입경 분포에 따라 장치 효율이 크게 달라요. 대기오염 방지 설비 선정의 핵심 비교 축이에요. 입경 슬라이더로 포집 효율 감각을 맞춰 봐요.

먼지를 붙잡는 여섯 가지 힘

배기가스 속 먼지를 걸러 내는 원리는 결국 물리적인 힘입니다. 무게로 가라앉히고(중력), 방향을 꺾어 떨구고(관성), 빙글 돌려 벽에 던지고(원심), 물로 씻고(세정), 천으로 거르고(여과), 전기로 끌어당깁니다(전기).

👀 입경이 클수록 잡기 쉽다

①큰 입자는 관성·중력이 커서 값싼 장치로도 잘 잡힌다

②작은 입자(미세먼지)일수록 여과·전기집진 같은 고성능 장치가 필요하다

③컷 직경(d50)은 효율이 50%가 되는 입경, 작을수록 미세입자에 강하다

④그래서 원심으로 큰 것 걸러 낸 뒤 여과·전기로 마무리한다

집진 원리별 부분집진효율 곡선

입경 dp5 μm

💡 장치별 강점 입경

①중력·관성: 20μm 이상 굵은 입자용, 전처리에 적합

②원심(사이클론): 5~10μm급, 값싸고 튼튼한 전처리 대표

③세정(스크러버): 1μm급 + 가스도 동시 흡수, 폐수 발생

④여과(백필터)·전기(EP): 1μm 이하 미세입자까지 99% 이상

직렬 조합으로 총집진효율 끌어올리기

원심집진(전처리)으로 굵은 먼지를 걸러 낸 뒤 여과집진(후처리)으로 미세먼지를 잡으면, 각 단이 놓친 먼지만 다음 단이 처리하므로 총효율이 크게 올라갑니다.

입경 dp3 μm

1단 원심 효율

η₁ = 12.3%

d50 = 8 μm

2단 여과 효율

η₂ = 97.3%

d50 = 0.5 μm

직렬 총집진효율

η_total = 97.63%

1 - (1-η₁)(1-η₂), 각 단이 놓친 것만 다음 단이 처리

⚡ 왜 곱이 아니라 여집합의 곱인가

①1단을 통과(=놓친)한 비율은 (1-η_1)

②그 중 2단도 놓친 비율은 (1-η_1)(1-η_2)

③최종 배출 비율의 여집합이 총효율 → η_total = 1-(1-η_1)(1-η_2)

④한 단만 낮아도 다른 단이 보완하므로 직렬이 유리하다

집진장치 특징 총정리

집진 원리·적용 입경

List집진장치별 원리와 적용 입경

중력·관성 집진

침강·방향전환, 저효율 전처리

20μm 이상

원심(사이클론)

원심력으로 벽면 충돌, 대표 전처리

5~10μm

세정(스크러버·벤투리)

액적 접촉, 가스 동시 제거·폐수 발생

1μm 급

여과(백필터)

여과포 통과, 고효율·탈진 필요

1μm 이하

전기(EP)

코로나 방전 대전·집진, 초고효율·고전압

0.1μm 이하

집진효율 정의

η = C_in - C_outC_in × 100

입구 농도 대비 제거된 먼지 비율(%)

다단 직렬 총효율

η_total = 1 - (1-η₁)(1-η₂)

각 단 통과율의 곱을 1에서 뺀 값

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①집진 원리 6종: 중력·관성·원심·세정·여과·전기

②집진효율 η = (C_in - C_out)/C_in × 100

③직렬 총효율 η_total = 1-(1-η_1)(1-η_2)

④미세입자 고효율: 여과(백필터)·전기집진(EP)

⑤전기집진기는 코로나 방전으로 대전·집진, 압력손실이 작고 초고효율

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 입구 10 g/Sm³, 출구 0.2 g/Sm³일 때 집진효율은? (답: (10-0.2)/10×100 = 98%)

②[기출유형] η_1=80%, η_2=95% 직렬 총효율은? (답: 1-(0.2)(0.05)=0.99 → 99%)

③[기출유형] 미세먼지까지 초고효율로 잡는 대표 집진장치는? (답: 전기집진기 EP)