KR100451058B1 - 라돈 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라돈 제거장치에 관한 것으로서, 공기가 유입되는 공기유입구(13) 및 그 공기유입구(13)와 소정간격 이격된 지점에 공기가 유출되는 공기유출구(14)가 형성된 탱크(10)와; 공기유입구(13) 또는 공기유출구(14) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 탱크(10)로 공기를 강제 대류시키는 공기펌프(20)와; 탱크(10)로 유체를 공급하는 한편 공급되는 유체를 탱크(10) 내부의 상방으로 분사하는 유체공급분사부(30)와; 탱크(10) 내부에 설치되는 활성탄필터(40)와; 활성탄필터(40)에 필터링된 유체가 임시 저장되는 유체저장부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라돈 제거장치{Radon removal apparatus}
본 발명은 방사능 물질인 라돈을 제거하기 위한 라돈제거장치에 관한 것으로서, 상세하게는 수중에 포함되어 있는 라돈을 공기와 활성탄을 이용하여 제거할 수 있는 라돈 제거장치에 관한 것이다.
라돈은 자연적으로 발생하는 무색, 무미, 무취의 방사능 가스로서 토양이나 바위, 물에서 라듐이 붕괴되며 생긴다. 라돈은 특히 수중에 많이 포함되어 있으며, 이들 라돈이 함유된 지하수를 섭취할 경우에 인체 내의 특정 부위에 집중적으로 방사선 피폭이 될 수 있다. 최근 미국 아이오와 대학의 연구 결과는 가정내에서 발생하는 라돈이 폐암의 한 원인이 됨을 밝혀냈고, 따라서 실내에서 라돈을 줄이는 것에 대하여 사람들의 관심이 모아지고 있다. 특히, 라돈은 90% 이상은 급수 시설로부터 발생되기 때문에 수중에서 라돈을 제거하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 추세를 감안하여 창출된 것으로서, 수중(유체)내에 포함된 라돈을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 라돈 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 라돈 제거장치의 분해사시도,
도 2는 도 1의 라돈 제거장치의 측단면도,
도 3은 도 1의 노즐의 부분단면도,
도 4는 도 1의 라돈 제거장치에 의하여 제거되는 라돈의 양을 그래프로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 ... 탱크 11 ... 제1탱크
11a, 12a ... 플랜지 11b, 12b ... 구멍
12 ... 제2탱크 13 ... 공기유입구
14 ... 공기유출구 15 ... 유출방지칸막이
16 ... 센서부설치공 20 ... 공기펌프
30 ... 유체공급분사부 31 ... 유체공급관
32 ... 노즐 33 ... 밸브
40 ... 활성탄필터 41 ... 활성탄
42 ... 활성탄커버 50 ... 유체저장부
50a ... 유체배출관 60 ... 유체센서부
61 ... 브라켓 62 ... 제1센서
63 ... 제2센서
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 라돈 제거장치는,
공기가 유입되는 공기유입구(13) 및 그 공기유입구(13)와 소정간격 이격된 지점에 공기가 유출되는 공기유출구(14)가 형성된 탱크(10)와; 상기 공기유입구(13) 또는 공기유출구(14) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 탱크(10)로 공기를 강제 대류시키는 공기펌프(20)와; 상기 탱크(10)로 유체를 공급하는 한편 공급되는 유체를 탱크(10) 내부의 상방으로 분사하는 유체공급분사부(30); 상기 탱크(10) 내부에 설치되는 활성탄필터(40)와; 상기 활성탄필터(40)에 필터링된 유체가 임시 저장되는 유체저장부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 탱크(10)는, 상기 유체공급분사부(30)가 설치되는 제1탱크(11)와, 상기 활성탄필터(40)가 설치되는 제2탱크(12)가 밀봉되게 결합된 구조이다.
본 발명에 있어서, 상기 유체공급분사부(30)는 상기 탱크(10)로 유체를 공급하는 유체공급관(31)과, 상기 유체를 상방으로 분사하는 노즐(32)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐(32)은 공급되는 유체를 확산 및 회전시키며 분사하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 탱크(10)에는 유체의 수위를 센싱하는 유체센서부(60)가 설치되어, 상기 유체공급관(31)을 통하여 공급되는 유체의 유량을 제어할 수 있는 신호를 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 탱크(10) 내부에는 상기 공기유출구(14)로 유체가 유출되지 않도록 유출방지칸막이(15)가 설치된다.
이하, 본 발명에 따른 라돈 제거장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 라돈 제거장치의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 라돈 제거장치의 측단면도이며, 도 3은 도 1의 노즐의 부분단면도이고, 도 4는 도 1의 라돈 제거장치에 의하여 제거되는 라돈의 양을 그래프로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본원에 따른 라돈 제거장치는, 탱크(10)와, 그 탱크(10) 내부로 공기를 유입시켜 강제 대류시키기 위한 공기펌프(20)와, 탱크(10) 내부로 지하수와 물과 같은 유체를 공급하는 한편 공급되는 유체를 탱크(10) 내부의 상부로 분사하는 유체공급분사부(30)와, 탱크(10) 내부의 유체를 필터링하기 위한 활성탄필터(40)와, 활성탄필터(40)에 의하여 필터링된 유체가 임시 저장되는 유체저장부(50)를 포함한다. 그리고, 탱크(10) 내부의 유체의 수위를 센싱하는 유체센서부(60)가 설치된다.
탱크(10)는 유체공급분사부(30)가 설치되는 제1탱크(11)와, 활성탄필터(40)가 설치되는 제2탱크(12)가 밀봉되게 결합된 구조를 가진다. 제1탱크(11)와 제2탱크(12)에는 다수개의 구멍(11b)(12b)을 가지는 플랜지(11a)(12a)가 형성되고, 양 플랜지(11a)(12a)는 구멍(11b)(12b)을 관통하는 볼트 및 너트에 의하여 밀착 결합된다. 즉, 양 플랜지(11a)(12a)가 볼트 및 너트에 의하여 결합됨으로써, 제1탱크(11)와 제2탱크(12)는 밀봉되게 결합되는 것이다. 본 실시예에서, 탱크는750mm 높이에, 400mm 의 지름을 지닌 원통형 형상으로 된다.
탱크(10) 중 제1탱크(11)에는 공기가 유입되는 공기유입구(13) 및 그 공기유입구(13)와 소정간격 이격된 지점에 공기가 유출되는 공기유출구(14)가 형성된다. 공기유입구(13)와 공기유출구(14)가 가장 멀리 떨어진 지점에 배치되는 것이 바람직하며, 이때 유출입구(13)(14)의 구멍 직경은 일치하는 것이 바람직하다.
제1탱크(11) 내부에는 공기유출구(14)로 유체가 유출되지 않도록 하기 위한 유출방지칸막이(15)가 설치된다. 유출방지칸막이(15)는 후술할 노즐(32)에 의해 분사되는 유체입자가 공기와 함께 공기유출구(14)로 빠져나가지 않도록 하는 것이다. 유출방지칸막이(15)에 의하여 유체 입자가 공기펌프(20)로 유체가 유입되지 않도록 함으로써 공기펌프(20)가 손상될 수 있는 가능성을 최소화시킨다.
탱크(10) 중 제1탱크(11)에는 후술할 유체센서부(60)가 설치되는 센서부설치공(16)이 형성된다. 센서부설치공(16)의 내주면에는 나사부가 형성되는 것이 바람직하며, 후술할 유체센서부(60)가 나사결합되도록 한다.
공기펌프(20)는 공기유입구(13) 또는 공기유출구(14) 중 적어도 어느 하나, 본 실시예에서는 공기유출구(14)에 설치된다. 공기펌프(20)는 공기유출구(14)를 통하여 탱크 내부의 공기를 흡입함으로써 공기유입구(13)를 통하여 새로운 공기가 탱크(10) 내부로 유입되게 한다. 이 과정을 통하여 공기는 탱크 내부에서 강제 대류된다.
유체공급분사부(30)는, 탱크(10) 내부로 유체를 공급하는 유체공급관(31)과, 공급되는 유체를 상방으로 분사하기 위한 노즐(32)을 가진다. 유체공급관(31)에는유량을 제어하기 위한 밸브(33)가 설치되며, 밸브(33)는 후술할 유체센서부(60)에서 발생되는 신호에 의하여 작동이 제어되는 솔레노이드밸브인 것이 바람직하다. 이때, 노즐(32)은 공급되는 유체를 중심에 대하여 약 120° 정도로 확산 및 회전시키며 분사하게 된다. 노즐(32)은 유체를 120° 정도로 회전시키며 분사하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 유체의 유압에 의하여 회전되는 회전부(32a)를 가지며, 노즐의 입구에는 120° 가량의 경사면이 형성되어 있다. 이러한 노즐(32)의 구조는 공지의 것이며, 노즐 구조가 본원의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 본 실시예에서 노즐(32)의 설치 위치는 제1탱크(11)의 하방으로 150mm ∼200mm 지점에 위치되고, 정 중앙에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 노즐(32)은 분당 9 리터의 유량율로 분사한다.
활성탄필터(40)는 미세 세공(micro pore)이 활성탄(GAC : Granular Activated Carbon)(41)과, 활성탄입자가 배출되지 않도록 활성탄(41)을 감싸는 활성탄커버(42)로 구성된다. 활성탄(41)은 미세 세공(micro pore)이 형성된 무정형 탄소의 집합체로서 활성화 공정에서 분자크기 정도의 미세 세공이 형성되어 큰 내부 표면적을 갖는 흡착제이다. 본 실시예에서, 활성탄필터(40)는 지름 400mm, 높이 500mm∼600mm 의 원통헝으로 이루어진다.
유체저장부(50)는 탱크의 저부, 엄밀하게는 제2탱크(12)의 활성탄필터(40)의 저부에 형성되어 있다. 유체저장부(50)에는 활성탄필터(40)에 필터링된 유체가 임시 저장되고, 유체배출관(50a)을 통하여 외부로 배출된다.
유체저장부(50)는, 탱크(10), 정확히 제1탱크(11)의 센서부설치공(16)에 나사결합되는 브라켓(61)과, 브라켓(61)에서 하방으로 연장된 제1센서(62) 및 제2센서(63)를 가진다. 제1센서(62)와 제2센서(63)는 유체의 수위를 측정하기 위한 것으로서, 그 높이가 다르게 설치된다. 유체는 제1탱크(11) 내에서 수위를 가지며 채워지게 되는데, 유입되는 유체의 수위가 낮아지면 제2센서(63)가 이를 센싱하여 유체유입관의 밸브(33)를 개방하기 위한 신호를 발생하고, 유체의 수위가 높아지면 제1센서(62)가 이를 검지하여 밸브(33)가 폐쇄되도록 하는 신호를 발생한다. 이러한 제1,2센서(62)(63)를 채용함으로써, 제1탱크(11) 내의 유체가 일정 수위를 유지할 수 있도록 한다.
상기와 같은 구조의 라돈 제거장치의 동작을 설명한다.
지하수나 물과 같은 유체가 유체공급관(31), 밸브(33) 및 노즐(32)을 통하여 제1탱크(11)로 분사되고, 한편 공기펌프(20)에 의하여 공기유입구(13)를 통하여 공기가 제1탱크(11) 내로 유입된다. 유입된 공기는 노즐(32)에서 120° 로 분사되는 유체와 접촉됨으로써, 유체내에서 분리된 라돈은 공기에 의하여 공기유출구(14) 및 공기펌프(20)로 흡입된 후 외부로 배출된다. 이때, 노즐(32)에서 분사되는 유체는 제1탱크(11)의 내부에서 부딪쳐 더욱 미세하게 부서지면서 공기와의 접촉면적이 많아지고 따라서 유체에서 분리된 라돈은 보다 효과적으로 공기와 함께 외부로 배출된다.
한편, 공기에 의한 에어레이션(aeration) 효과에 의하여 유체내의 라돈이 1차로 제거되지만, 그럼에도 불구하고 유체내에는 제거되지 않는 라돈이 포함되어 있다. 이들 라돈은 유체가 제2탱크(12)의 활성탄필터(40)에 의하여 필터링됨으로써제거된다. 즉, 활성탄필터(40)를 유체가 통과할 때, 활성탄 내부에 존재하는 탄소 원자가 유체내의 라돈을 흡착함으로써 결국 라돈을 2차로 제거하는 것이다. 활성탄필터(40)에 의하여 2차로 라돈이 제거된 유체는 제2탱크(12)의 하부에 마련된 유체저장부(50)에 모아진 후 유체배출관(50a)을 통하여 외부로 배출된다. 상술한 1차 및 2차에 걸친 라돈 제거과정을 통하여 도 4에 도시된 바와 같이, 유체내의 라돈은 확실히 제거된다.
이때. 활성탄필터(40)가 필터링 능력 이상으로 유체가 공급되면, 활성탄필터(40) 상부로 유체가 고여짐으로써 유체의 수위가 높아진다. 수위가 높아질 경우에는 제1센서(62)가 이를 검지하여 유체공급관의 밸브(33)를 폐쇄시키는 신호를 발생하고, 수위가 낮아질 경우에는 제2센서(63)가 이를 검지하여 밸브(33)를 개방시키는 신호를 발생함으로써, 제1탱크(11) 내의 수위가 일정하게 유지되도록 한다.
본 발명은 상기와 같은 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 일 실시예에 불과하고, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 타 실시예를 구현할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 라돈 제거장치에 따르면, 공기에 의하여 유체속에 녹아있는 라돈을 1차로 제거하고, 활성탄필터를 이용하여 나머지 라돈을 2차로 제거할 수 있다. 이와 같이 1,2차로 라돈을 제거하는 라돈 제거장치의 제거효율은 장시간이 지나도록 일정하게 유지되며, 비교적 작은 크기로 구현할 수 있다.

Claims (6)

  1. 공기가 유입되는 공기유입구(13) 및 그 공기유입구(13)와 소정간격 이격된 지점에 공기가 유출되는 공기유출구(14)가 형성된 탱크(10)와;
    상기 공기유입구(13) 또는 공기유출구(14) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 탱크(10)로 공기를 강제 대류시키는 공기펌프(20)와;
    상기 탱크(10)로 유체를 공급하는 한편 공급되는 유체를 탱크(10) 내부의 상방으로 분사하는 유체공급분사부(30);
    상기 탱크(10) 내부에 설치되는 활성탄필터(40)와;
    상기 활성탄필터(40)에 필터링된 유체가 임시 저장되는 유체저장부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크(10)는, 상기 유체공급분사부(30)가 설치되는 제1탱크(11)와, 상기 활성탄필터(40)가 설치되는 제2탱크(12)가 밀봉되게 결합된 구조인 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체공급분사부(30)는 상기 탱크(10)로 유체를 공급하는 유체공급관(31)과, 상기 유체를 상방으로 분사하는 노즐(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐(32)은 공급되는 유체를 확산 및 회전시키며 분사하는 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탱크(10)에는 유체의 수위를 센싱하는 유체센서부(60)가 설치되어, 상기 유체공급관(31)을 통하여 공급되는 유체의 유량을 제어할 수 있는 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탱크(10) 내부에는 상기 공기유출구(14)로 유체가 유출되지 않도록 유출방지칸막이(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 라돈 제거장치.
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