KR100524344B1 - 건축자재로부터 방출되는 유해물질 측정을 위한 시험실 장치 - Google Patents

건축자재로부터 방출되는 유해물질 측정을 위한 시험실 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 건축자재 시편으로부터 방출되는 유해물질 측정용 시험실 장치에 있어서, 상기 시편의 일면과 함께 폐쇄공간을 형성하는 투광성 폐쇄수단, 상기 폐쇄공간 내부에 청정공기를 공급하기 위한 청정공기 발생기, 상기 폐쇄공간 내부에 오존을 공급하기 위한 오존 발생기, 상기 폐쇄공간 내부에 조사될 수 있도록 상기 폐쇄수단 외측에 배치되는 자외선 광원, 그리고 상기 폐쇄공간 내부의 물질이 측정을 위해 밖으로 유출될 때 그 통로가 되는 포트를 포함하는 유해물질 측정용 시험실 장치를 제공한다.

Description

건축자재로부터 방출되는 유해물질 측정을 위한 시험실 장치{EMISSION TEST CHAMBER FOR CHEMICAL POLLUTANTS FROM CONSTRUCTION MATERIALS}
본 발명은 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축자재로부터 방출된 유해물질이 실내에 존재하는 다양한 물질과 반응하여 생성될 수 있는 2차 유해물질을 측정할 수 있는 측정용 시험실 장치에 관한 것이다.
실내공기는 외기의 실내유입이나 건축자재, 건물의 부대설비, 재실자, 인간의 활동 등에 의해 실내에서 발생되는 미세입자, 가스, 담배연기, 라돈, 석면, 미생물, 휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등으로 오염된다. 휘발성 유기화합물 중에서 일부 물질은 냄새를 유발하여 인체의 감각 능력에 영향을 주거나 일시적인 최면 효과를 갖고 있으며, 일부 물질은 발암성과 유전독성을 내포하고 있어 인체에 매우 유해하다.
실내공간에서 휘발성 유기화합물의 주요 발생원으로는 건축재료, 마감재료, 세척제와 같은 건물 유지관리용품, 복사기 혹은 인쇄기의 토너와 같은 소모성 재료, 연소과정의 생성 물질, 재실자(인체), 외부공기 등이 있다. 건물의 건축재료와 마감재료에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 농도는 초기에 매우 높고 시간이 경과함에 따라 서서히 감소하는 것으로 알려져 있다. 즉, 접착제나 코킹재료는 시공이 끝난 후 며칠이 지나면 휘발성 유기화합물의 방출량이 절반으로 줄어들고, 합판재료나 파티클 보드는 몇 달 또는 몇 년이 경과되어야 방출량이 절반으로 감소되는 것으로 알려져 있다.
유럽공동체, 핀란드, 캐나다, 일본 등에서는 건축자재의 유해물질 방출강도를 고려하여 실내환경, 마감재료에 대한 분류규정을 제정하여 설계지침으로 활용하고 있다. 최근 우리나라에서도 "다중이용시설 등의 실내공기질 관리법"이 제정되어 실내 공기에 대한 관리가 강화되는 추세이고, 특히 신축건물의 경우 휘발성 유기화합물과 포름알데히드가 주요 관리대상이 되고 있다. 즉, 휘발성 유기화합물과 포름알데히드가 많이 방출되는 건축자재의 사용을 제한하려고 한다.
건축자재로부터 방출되는 유해물질(휘발성 유기화합물과 포름알데히드)을 측정하는 방법은 크게 소재측정법, 데시케이터법, 시험실법으로 구분된다. 소재측정법은 건축자재를 분쇄하여 건축자재를 구성하고 있는 유해물질을 측정하는 방법인데, 이 방법에 의한 측정결과는 실제 실내공간에서 건축자재의 표면으로부터 방출되는 유해물질과 다를 수 있어 정확성이 떨어진다.
데시케이터법은 일정 체적의 용기 내부에 시편과 유해물질의 포집제를 넣고 일정 시간 경과 후 농도를 측정하는 방법이다. 이 방법에서는 건축자재의 양면과 측면으로부터 방출되는 유해물질도 측정에 포함이 되기 때문에, 실제 실내공간에 존재하는 방출 유해물질 특성과 차이가 있다.
시험실법은 유리나 스테인리스 스틸로 제작된 챔버 내부의 기류를 순환시키면서 건축자재의 표면으로부터 유해물질의 방출량을 평가하는 방법인데, 소형 챔버법과 대형 챔버법으로 구분된다. 소형 챔버법은 건축자재 표면의 일부에 설치하는 방법(FLEC: Field and Laboratory Emission Cell)과 체적이 5 m3 이하인 챔버 내부에 건축자재의 시편을 설치하는 방법으로 구분된다. 대형 챔버법은 가구류 등을 챔버 내부에 설치할 수 있도록 챔버의 체적을 10-80 m3 정도로 크게 만든 것이다.
그러나, 이와 같은 알려진 측정방법은 단순히 건축자재로부터 유해물질의 방출량만을 측정하기 위한 것으로서, 건축자재로부터 방출된 유해물질이 실내에 존재하는 다른 물질과 반응하여 생성될 수 있는 2차 유해물질을 측정할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 건축자재로부터 방출된 유해물질은 실내에 존재하는 다양한 물질, 특히, 촉매역할을 할 수 있는 오존 등과 반응하여 2차 유해물질을 생성시켜 실내공기를 더욱 더 오염시킬 수 있는데, 종래의 측정방법은 이와 같은 2차 유해물질 생성에 대해서는 전혀 고려가 없는 단순히 건축자재로부터 직접 방출된 1차 유해물질을 측정할 수 있을 뿐이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 건축자재로부터 방출된 유해물질이 실내에 존재하는 다양한 물질과 반응하여 생성될 수 있는 2차 유해물질을 측정할 수 있는 측정용 시험실 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적 및 또 다른 목적은, 건축자재 시편으로부터 방출되는 유해물질 측정용 시험실 장치에 있어서, 상기 시편의 일면과 함께 폐쇄공간을 형성하는 투광성 폐쇄수단, 상기 폐쇄공간 내부에 청정공기를 공급하기 위한 청정공기 발생기, 상기 폐쇄공간 내부에 오존을 공급하기 위한 오존 발생기, 상기 폐쇄공간 내부에 조사될 수 있도록 상기 폐쇄수단 외측에 배치되는 자외선 광원, 그리고 상기 폐쇄공간 내부의 물질이 측정을 위해 밖으로 유출될 때 그 통로가 되는 포트를 포함하는 유해물질 측정용 시험실 장치를 제공하여 달성될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 투광성 폐쇄수단은 육면체 형태의 프레임, 상기 프레임 내측에 위치되며 투광성 육면을 가지며, 상기 육면 중 하나에는 상기 시편을 노출시키기 위한 절결부가 형성된 차폐부재, 그리고 상기 차폐부재의 모서리를 대응하는 상기 프레임의 모서리에 연결하는 연결부재로 구성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 시편은 고정수단에 의해 상기 절결부를 통해 상기 시편의 일면이 노출되고 나머지 면이 상기 폐쇄공간 내부에 노출되지 않도록 지지되고, 상기 고정수단은 상기 차폐부재 바닥 저면에 위치되고, 그 상단부가 상기 절결부 주위의 차폐부재에 의해 감싸진 사각 플랜지, 상기 상단부 하측에 상기 시편의 일면 위에 위치되는 가스켓과 상기 시편과 상기 가스켓을 상기 상단부를 감싸는 차폐부재에 대고 가압하여 고정하는 조임기구를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 시편 및 상기 고정수단은 상기 시편이 외부환경으로부터 받는 영향을 최소화하기 위해 차폐용 백으로 밀봉된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 청정공기 발생기로부터 발생되는 공기는 상기 투광성 폐쇄공간 내부에 튜브를 통해 공급되고, 상기 튜브의 유출단면은 상기 시편으로부터 정해진 거리 만큼 이격되어 상기 시편을 향하도록 형성되어 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 차폐부재 또는 차폐용 백은 테플론으로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 폐쇄공간 내부 대기를 교반하기 위한 교반용 팬을 추가로 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 건축자재 유해물질 측정용 시험실 장치의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이고, 도 2는 시험실의 개략적인 구성을 사시도로 나타낸 것이다. 도 3은 시편 고정장치의 측단면도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 건축자재로부터 방출된 유해물질 측정용 시험실 장치는 크게 시험실(1), 청정공기 발생기(2), 오존 발생기(3) 및 자외선 광원(4)으로 구성된다.
청정공기 발생기(2)는 청정공기를 시험실(1) 내부에 공급하고, 오존 발생기(3)는 시험실(1) 내부에 오존을 공급한다. 자외선 광원(4)은 시험실(1) 내부에 자외선을 조사할 수 있도록 시험실(1) 외측에 한 쌍이 배치되어 있다.
도 2를 참조하면, 시험실(1)은 프레임(12), 테플론 챔버(11), 시편 고정장치(13), 교반용 팬(14) 및 복수개의 포트(15-19)로 구성된다.
프레임(12)은 바람직한 실시예에서 대략 육면체 형태이고, 공지된 철골 혹은 알루미늄 소재의 봉 재료를 이용하여 구성할 수 있다.
프레임(12) 내측에는 자외선이 투과할 수 있도록 얇고 투명한 테플론 필름을 이용하여 테플론 챔버(11)를 만들고, 직육면체의 형상을 유지할 수 있도록 테플론 챔버(11)의 모서리에 고리(20)를 만들어 프레임(12)의 대응 모서리에 고정시킨다. 챔버(11)의 육면 중 일면에는 시편(24)이 노출될 수 있는 절결부가 형성되어 있다.
교반용 팬(14)은 테플론 챔버(11) 내부에 설치되며, 테플론 챔버(11) 내부 대기를 교반하여 시편으로부터 방출되는 유해물질의 농도를 균일하게 만들기 위해 사용된다.
테플론 챔버(11)의 내부로 청정공기, 오존 등을 주입하고, 챔버 내부의 유해물질과 미세입자를 샘플링하며, 챔버 내부의 압력을 측정하기 위하여 다양한 포트를 테플론 챔버(11)의 내외부를 연통시키도록 챔버(11) 표면에 설치한다.
청정공기 주입용 포트(15)는 챔버(11)의 정면에 설치하고, 시편(24) 표면에서 정체점 유동(stagnation flow)에 의한 경계층(boundary layer)이 잘 형성되도록 시편(24)까지 연장된 튜브(21)를 사용하여 공기를 챔버(11) 내부로 유입시킨다. 튜브(21)는 건축자재 시편 중심의 상부에서 90도로 꺾여 하방의 시편(24)을 향하도록 된 유출단면을 가지며, 시편(24)과 튜브 사이의 거리(22)를 일정하게 유지시킨다. 이러한 거리는 시편(24)의 표면에서 상술한 정체점 유동이 잘 형성되도록 시편의 크기, 튜브의 내경, 공급되는 청정공기의 유량을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
건축자재 시편(24)의 표면에서 방출되는 유해물질과 오존 반응의 영향을 평가하기 위하여 오존을 일정하게 발생시켜 공급하는 오존 발생기(3)를 사용하여 챔버의 상부 벽면에 설치된 오존 주입용 포트(16)를 통해 일정 농도의 오존을 챔버 내부로 공급한다. 또한, 광화학 반응의 영향을 평가하기 위하여 자외선을 방출할 수 있는 자외선 램프(4)를 시험실(1)의 좌우에 설치하여 일정 시간 동안 자외선을 조사시킬 수 있다.
건축자재의 시편(24)으로부터 방출되어 테플론 챔버(11) 내부에 존재하는 유해물질의 성분과 농도를 분석하기 위하여 테플론 챔버(11)의 정면 벽면에는 유해물질 샘플링용 포트(17)를 설치하고, 오존 반응 또는 광화학 반응에 의해 생성되는 미세입자를 측정하기 위하여 유해물질 샘플링용 포트 옆에 미세입자 샘플링용 포트(18)를 설치한다.
또한, 테플론 챔버(11)의 크기를 일정하게 유지하기 위하여 챔버 압력 측정용 포트(19)를 설치하고, 차압계(23)를 이용하여 챔버 내부와 주위와의 압력 차이를 모니터링한다. 도시되지 않았지만, 이러한 모니터링의 결과에 따라 테플론 챔버(1)의 부피를 일정하게 유지하기 위하여 챔버(11)의 압력을 조절하는 압력조절장치가 제공될 수 있다.
건축자재의 시편(24)을 쉽게 교체할 수 있도록 테플론 챔버(11)의 바닥면에 시편 고정장치(13)를 설치하는 것이 바람직하다. 바닥면에는 절결부가 형성되어 있다.
도 3은 건축자재 시편 고정장치의 측단면도를 나타낸 것이다. 테플론 챔버(11)의 바닥면에 대략 "ㄷ"자 형태의 사각 플랜지(25)를 위치시키고, 챔버 내부에 노출될 수 있는 사각 플랜지(25)의 상단부 표면을 절결부의 테플론 필름으로 감싼 후 고정 기구(26)로 고정시킨다. 사각 플랜지(25)의 상단부 아래에 테플론 가스켓(27)을 설치하여 시편(24)과 챔버 사이의 기밀을 유지시킨다. 가스켓(27)은 절결부의 주변을 따라 배치되어 있다. 가스켓(27) 아래에 일정 크기의 시편(24)을 위치시키고 그 하측에서 조임 기구(28)로 시편(24), 가스켓(27)을 사각 플랜지(25)의 상단부에 가압 고정시킨다. 조임기구(28)로서는 통상의 바이스와 같이, 파지할 대상에 접촉하는 넓은 접촉면을 갖는 지지부와 지지부를 나사를 이용하여 이동시키는 임의의 기구가 가능하다.
이와 같이 구성하면, 시편(24)의 일 면만 챔버(11) 내부 공간에 노출되므로, 시편의 측면이나 뒷면에서 방출되는 유해물질의 영향을 배제할 수 있는 장점이 있다. 시편이 외부환경으로부터 받는 영향을 최소화시키기 위하여 시편(24), 가스켓(27), 조임기구(28), 사각 플랜지(25) 주위를 소형 테플론 백(29)으로 밀봉시킨다.
이와 같이 구성된 본 발명의 시험실 장치를 이용하면, 건축자재로부터 방출되는 유해물질의 누적 방출량 측정이 가능하고, 방출 유해물질이 실내공간에 존재하는 다른 오염물질(예: 오존)과 반응하여 실제로 실내공기를 오염시키는 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 유해물질 측정용 시험실 장치에 따르면, 건축자재의 유해물질 방출량 평가장치를 사용하면, 건축자재로부터 방출되는 유해물질의 누적 방출량뿐만 아니라 방출되는 유해물질이 오존 반응 또는 광화학 반응에 의해 미세입자 및 다른 유해물질로 변환되는 양을 평가할 수 있어 건축자재에 의한 1차 오염 및 2차 오염을 하나의 장치로 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 시험실 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명의 시험실의 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 시험실 장치에 사용되는 시편 고정장치의 측단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 시험실
2 : 청정공기 발생기
3 : 오존 발생기
4 : 자외선 광원
11 : 테플론 챔버
12 : 프레임
13 : 시편 고정장치
14 : 교반용 팬
15 : 청정공기 주입용 포트
16 : 오존 주입용 포트
17 : 유해물질 샘플링용 포트
18 : 미세입자 샘플링용 포트
19 : 압력 측정용 포트
20 : 고리
21 : 튜브
22 : 시편과 튜브 사이의 거리
23 : 차압계
24 : 시편
25 : 사각 플랜지
26 : 고정 기구
27 : 가스켓
28 : 조임 기구
29 : 소형 테플론 백

Claims (7)

  1. 건축자재 시편으로부터 방출되는 유해물질 측정용 시험실 장치에 있어서,
    상기 시편의 일면과 함께 폐쇄공간을 형성하는 투광성 폐쇄수단,
    상기 폐쇄공간 내부에 청정공기를 공급하기 위한 청정공기 발생기,
    상기 폐쇄공간 내부에 오존을 공급하기 위한 오존 발생기,
    상기 폐쇄공간 내부에 조사될 수 있도록 상기 폐쇄수단 외측에 배치되는 자외선 광원, 그리고
    상기 폐쇄공간 내부의 물질이 측정을 위해 밖으로 유출될 때 그 통로가 되는 포트
    를 포함하는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투광성 폐쇄수단은
    육면체 형태의 프레임,
    상기 프레임 내측에 위치되며 투광성 육면을 가지며, 상기 육면 중 하나에는 상기 시편을 노출시키기 위한 절결부가 형성된 차폐부재, 그리고
    상기 차폐부재의 모서리를 대응하는 상기 프레임의 모서리에 연결하는 연결부재로 구성되는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시편은 고정수단에 의해 상기 절결부를 통해 상기 시편의 일면이 노출되고 나머지 면이 상기 폐쇄공간 내부에 노출되지 않도록 지지되고, 상기 고정수단은
    상기 차폐부재 바닥 저면에 위치되고, 그 상단부가 상기 절결부 주위의 차폐부재에 의해 감싸진 사각 플랜지,
    상기 상단부 하측에 상기 시편의 일면 위에 위치되는 가스켓과
    상기 시편과 상기 가스켓을 상기 상단부를 감싸는 차폐부재에 대고 가압하여 고정하는 조임기구를 포함하는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시편 및 상기 고정수단은 상기 시편이 외부환경으로부터 받는 영향을 최소화하기 위해 차폐용 백으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 청정공기 발생기로부터 발생되는 공기는 상기 투광성 폐쇄공간 내부에 튜브를 통해 공급되고, 상기 튜브의 유출단면은 상기 시편으로부터 정해진 거리 만큼 이격되어 상기 시편을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 차폐부재 또는 차폐용 백은 테플론으로 형성되는 유해물질 측정용 시험실 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄공간 내부 대기를 교반하기 위한 교반용 팬을 추가로 포함하는 유해물질 측정용 시험실 장치.
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