I. Aerosop의 형성

일반적으로 Aerosol은 Mist, Fume, Fog, Dust, Haze 등을 통칭하는 것으로 크기는 0.001 ~ 1000μm이며, 대기에 주로 존재하는 것은 0.01 ~ 100μm의 입자들이다. 발생 원인에 따라 Aerosol은 다음의 3가지로 분류할 수 있다.

1) Gas Mixture가 이슬점이하로 냉각될 때 형성되는
    Condensation Aerosol.
2) Gas Mixture가 승화점을 초과할 때 발생하는 Solid Particle.
3) 산과 염기의 반응물사이에서 반응시 발생하는 Reaction
    Aerosol.

Condensation Aerosol은 특히 HCl과 SO3의 존재하에서 형성되며 그 크기는 0.5~2μm (Schaber의 논문에서 HCl Fog의 크기를 1 ~ 3 μm로 정의함.) 이며 전형적인 Reaction Aerosol은 HCl과 NH3의 반응에 의해 형성되는 NH4Cl로 그 크기는 0.05 μm이하이다. 또한, Sublimation Aerosol은 Melting 공정 등에서 발생하나 중요성을 갖지 않는다.

II. 원 리

AEROSEP System은 폐수의 발생량을 영(ZERO)으로 설계할 수도 있다. Heat와 Mass Balance를 조절하여 가능하다. 인입공정과 필요한 배출조건에 따라 설계한다.
유럽과 미국에서는 AEROSEP System이 실용화됨에 따라 환경법규상의 배출규제농도의 새로운 기준을 설정하는 것에 대해 논의중이다. 첫번째로 설치된 AEROSEP 은 1986년 독일 Mannheim 의 석탄연료 사용 발전소이었다.

제 1 단 (Pre-Separation Stage) : 전처리단계로서 크기가 3 micron 이상되는 모든 물방울이나 입자들을 제거하며, 가성소다나
                                                   기타 중화제를 이용하여 높은 NTU값으로 가스를 흡수하여 제거한다. 별도로 전단에 전기집
                                                   진기나 스크러버가 있는 경우 생략할 수 있다.

제 2 단 (Droplet Growth Stage) : 이미 포화 상태의 가스에 매우 미세한 물방울 (보통 순수한 물 사용) 을 분사시키고 동시에
                                                  가스를 약간 냉각시켜서 과포화상태로 만든다. 이렇게 해서 인입된 1 micron 이하의 입자를
                                                  약 1 micron 정도까지 키운다.

제 3 단 (Coalescing Stage) : 제 3단에서의 Flux Force Condensation결과로 Aerosol의 크기는 기는 0.8 ~ 1.0 micron으로
                                            커졌다. 이것을 뭉치게 하여 (Coalescing) 그 물방울 의 (Mist) 크기를 10 ~ 12 micron 정도로
                                            만든다.

제 4 단 (Final Separation Stage) : 물방울의 크기가 최소 10 ~ 12 micron으로 커진 것을 B-GONTM Mist Eliminator를
                                                    사용하여 99.9%까지 제거한다.

III. AEROSEP 의 종류 및 주요 사용처

1. Model : HE (High Efficiency)
                Liquid Gas Phase Present, Low Liquid Viscosity, (Example : Acid Fog)

2. Model : MS (Medium Efficiency)
                Liquid Gas or Liquid, gas and solid(soluble) Phase Present, Low Liquid Viscosity, (Example : Ammonium
                salts Aerosols)

3. Model : HD (Heavy Duty)
                Liquid, Gas and Solid(insoluble unreactive) Phase Present, (Example : Fly Ash)

4. Model : UD (Ultra Duty)
                Liquid, Gas and Solid(insoluble reactive precipitating) Phase Present

IV. 사용 실례

1. 독일 Mannheim 발전소
   1) 인입조건
       - 풍량 : 450,000 Nm3/hr,
       - 온도 : 45 ℃
       - 오염물질 : NH4Cl, NH4F, NH4HSO3, (NH4)2SO4의 Aerosol,
       - Aerosol Size : 0.1 ~ 0.4 micron (전체 먼지의 약 30% wt %)
       - 먼지농도 : 250 ~ 300 mg/Nm3

   2) AEROSEP 처리후 결과
       - 먼지 농도 : 10 mg/Nm3
       - 손실압력 : 300 ~ 350 mmAq
       - Utility Consumption : 2,500 kg/hr Steam, 3,300 kg/hr Water @5-6 Bar.

2. 스위스 Munitions 회사 소각로 후단 가스처리

   1) 인입조건
      - 풍량 : 5,000 m3/hr
      - 온도 : 60 ℃
      - 오염물질 : P2O5 Aerosol 및 Dust..
      - Aerosol Size : 0.2 ~ 0.3 micron
      - 문제점 : Wet Scrubber Stack 에서 매우 긴 연기 꼬리가 발생함.

   2) AEROSEP 처리후 결과
      Wet Scrubber Stack 후단에서 아무것도 보이지 않음. (Clear Stack)
      1991년 설치하여 현재까지 잘 운전되고 있음.

3. 독일 Gothenburg 도시 쓰레기 소각로 후단 가스처리

   1) 인입조건
      - 소각로 용량 : 100,000 ton/year
      - 처리공정 : 전기집진기를 설치하여 입자상의 먼지를 제거하고 가스처리는 스크러버로 함.
      - 요구사항 : 전기집진기 후단의 먼지농도 100 mg/Nm3을 20 mg/Nm3으로 낮추고 각종 산 가스를 완벽하게 처리하는 것임.
      - 입자 크기 : 2 micron 이상 33 %, 2 ~ 1 micron 40 %, 1 ~ 0.7 micron 20 %,
                         0.7 micron 이하 7 %. (wt %)

   2) Kimre Scrubber 설계
      - Packing Stage : B-GONTM Mist Eliminator 2단 설치(1단만 Spray함),
      - 압력 손실 : 60 ~ 70 mmAq.
      - 설계 효율 : 1.3 ~ 2.5 micron 96 ~ 97 %, 0.8 ~ 1.3 micron 47 ~ 48 %,
                          0.5 ~ 0.8 micron 14 ~ 15%. (wt %)