KR100617382B1 - 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학물질을 수집하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

화학 물질을 함유하는 대상물을 실제의 건물의 실내에 설치한 경우와 유사한 환경 조건을 실현하여, 그 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템을 제공한다. 이 시스템은, 대상물과 수집 장치가 수용되는 내부 챔버 및 내부 챔버가 수용되는 외부 챔버로 구성되는 2중 챔버와, 내부 챔버에 공급되는 공기의 공기 조절 수단과, 내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단을 포함하며, 이들 구성에 의해, 내부 챔버 내부에 제어된 환경 조건을 재현하여 대상물로부터 화학 물질을 수집할 수 있다.
시크하우스, 새집 증후군, TVOC, 베이크아웃, 실내 공기

Description

제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR COLLECTING CHEMICAL SUBSTANCE RADIATED FROM OBJECT UNDER CONTROLLED ENVIRONMENTAL CONDITION}
본 발명은 건축재료, 가구, 전자제품, 일용품, 생활 필수품 등의 제품으로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템, 특히 그들 제품이 실제의 건물의 실내에 시공(설치)된 경우와 유사한 환경 조건을 재현하여, 그 재현된 환경 조건 하에서 제품으로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템에 관한 것이다.
현재, 시크하우스(sickhouse; 새집 증후군)의 원인의 하나로서, 건축재료, 가구, 가전제품 등의 일상품이나 생활 필수품으로부터의 화학 물질의 방산이 주목되어, 그 화학 물질의 방산량을 측정하기 위해서 여러 가지의 방법이 제안되고 있다. 또, 몇 가지 화학 물질에 대해서는, 실내의 허용 농도에 대한 지침값이 마련되어, 화학 물질의 방산을 저감시키는 시도가 이루어져 있다.
화학 물질의 방산량을 측정하는 가장 간단한 방법으로는, 오염된 화학 물질을 방산하는 피측정물과, 오염된 화학 물질을 수집하여 분석하는 장치를 챔버 내에 넣어, 그 챔버 내에서 일정 시간 방산되는 화학 물질의 양을 측정하거나, 오염된 화학 물질을 수집하는 장치를 챔버 내에 배치하고, 수집한 오염된 화학 물질을 챔 버 외부의 분석 장치로 분석하는 것이 행하여지고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 일상품이나 생활 필수품은 소비자마다 여러 가지 환경 아래에서 사용되므로, 상기한 바와 같은 챔버 내의 단순한 환경 하에서 측정한 방산량은, 실제의 건물의 방에서 측정한 방산량과 상이한 경우가 있다. 예를 들면, 챔버 내의 공기 온도나 습도 조건이, 오염된 화학 물질의 방산량에 영향을 미치는 것을 용이하게 상상할 수 있고, 또, 밀폐된 챔버 내에서는 기류가 없기 때문에, 챔버 내에서의 측정 결과가 문이나 창의 개폐 등에 따라서 적절히 환기가 행하여지는 실제의 실내에서의 측정 결과와 다를 가능성이 있다.
따라서, 화학 물질을 함유하는 건축재료 등을 실제로 시공한 방에 두고, 실내에 외부 공기가 들어가는 동시에, 실내의 공기가 외부에 배출되어 적절히 환기가 이루어지는 현실과 유사한 환경을 만들어서, 이 환경 하에서 건축재료로부터 방산되는 오염된 화학 물질을 수집할 수 있으면, 오염된 화학 물질의 방산량에 관한 보다 신뢰성이 높은 데이터를 얻을 수 있다. 그러나, 챔버 내의 공기의 공급량이 적은 경우나, 챔버 외부의 환경 조건과 챔버 내부에 재현되어야 하는 환경 조건 사이의 차이가 큰 경우는, 챔버 내를 원하는 환경 조건으로 유지하는 것이 반드시 용이하지 않다.
이와 같이, 보다 현실적인 환경 조건 하에서, 대상물로부터의 화학 물질의 방산에 관한 신뢰성이 높은 실용적인 데이터를 얻을 수 있는 시스템의 개발이 기다려지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 대상물이 실제로 건물의 실내에 시공(설치)된 경우와 유사한 환경 조건을 챔버 내에 실현하고, 그 실현된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 오염된 화학 물질을 수집하기 위한 시스템을 제공함에 있다.
즉, 본 발명의 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템은,
대상물 및 화학 물질의 수집 장치가 수용되는 내부 챔버와, 내부 챔버가 수용되는 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버;
2중 챔버 내에 공기를 공급하기 위한 급기 수단;
내부 챔버에 공급되는 공기의 온도 및/또는 습도를 제어하는 공기 조절 수단;
2중 챔버로부터 공기를 배출하기 위한 배기 수단; 및
내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2중 챔버 구조의 채용에 의해 내부 챔버가 외부 챔버에 의해 보호되어, 공기 조절 수단에 의해서 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도나 습도가 조정되어, 환기량 조절 수단에 의해 내부 챔버로부터 원하는 환기량이 되도록 공기가 배출되기 때문에, 외부 환경으로 인한 내부 챔버 내의 영향을 방지하면서, 건축재료, 가구, 전기기구 등의 대상물이 실제로 시공(설치)되는 방의 실내와 유사한 환경 조건을 실현할 수 있어, 화학 물질의 방산에 관한 보다 현실적이고 신뢰성이 높은 데이터를 수집할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 2중 챔버는, 일단이 외부 챔버에 접속되고, 타단이 내부 챔버에 접속되는 중계로를 가지고, 급기 수단으로부터 외부 챔버에 공급된 공기의 일부가 중계로를 통하여 내부 챔버에 공급되는 것이 바람직하다. 특히, 중계로는, 외부 챔버로부터 중계로에 유입된 공기 중에 포함되는 화학 물질을 제거하는 화학 물질 제거 수단을 가지며, 화학 물질 제거 수단의 하류측에 있어서는, 외부 챔버에 연결되는 제1 중계로와 내부 챔버에 연결되는 제2 중계로로 분기되며, 환기량 조절 수단은 제2 중계로에 설치되는 밸브 및 유량계를 포함하는 것이 바람직하다.
또, 2중 챔버를 가열에 의해 청정화하는 베이크아웃(bakeout) 수단을 포함하는 것이 바람직하고, 특히, 50∼70℃의 온풍을 생성하는 온풍기를 베이크아웃 수단으로서 포함하는 것이 바람직하다. 또, 베이크아웃 수단은, 양단이 2중 챔버에 연결되는 순환로와, 순환로에 배치되는 송풍 수단과, 순환로 내의 공기를 가열하는 가열 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 공기를 정화하는 필터 및 공기 조절 수단이 배치되고, 외부 챔버에 청정 공기를 공급하는 급기로와, 외부 챔버 내의 공기의 일부를 내부 챔버에 공급하는 중계로와, 중계로에 설치되는 화학 물질 제거 수단과, 중계로 내의 공기의 일부를 외부 챔버에 되돌리기 위한 반송로와, 내부 챔버 내의 공기를 외부에 배출하는 배기로를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 필터로 청정화되어, 공기 조절 수단으로 목적하는 온도 또는/및 습도로 조정된 청정 공기가 급기로를 통하여 외부 챔버 내에 공급된다. 이어서, 외부 챔버 내의 공기의 일부는 중계로에 유입되어, 화학 물질 제거 수단에 의해 화학 물질이 제거된다. 화학 물질이 제거되어 공기는, 그 일부가 내부 챔버에 공급되고, 나머지는 반송로를 통하여 외부 챔버로 복귀된다. 내부 챔버 내에 공급된 공기는 배기로를 통하여 배출된다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 시스템을 이용하여 제어된 환경 조건을 내부 챔버에 실현하고, 그 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 방법을 제공함에 있다.
즉, 본 발명의 방법은, 공기 조절 수단을 통하여 급기 수단으로부터 공기를 2중 챔버 내에 공급하는 스텝과, 환기량 조절 수단에 의해서 내부 챔버의 환기량을 조절하여, 내부 챔버 내에 제어된 환경 조건을 실현하는 스텝과, 그 제어된 환경 조건 하에 있어서, 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 상기 수집 장치에 의해 수집하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 환기량 조절 수단은, 내부 챔버의 내용적의 0.1배∼2배의 공기가 1시간당 배기되도록 내부 챔버의 환기량을 조절하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 의하면, 내부 챔버의 외측, 즉, 내부 챔버와 외부 챔버의 사이의 공간이 내부 챔버와 실질적으로 동등한 환경으로 되어 있기 때문에, 단일한 챔버가 외부 환경에 노출되어 있는 경우와 비교하여, 내부 챔버 내의 외부 환경의 영향이 대단히 작아서, 결과적으로 오염된 화학 물질의 수집에 관해서 신뢰성이 높은 데이터를 안정적으로 얻을 수 있다.
또, 상기 방법은, 화학 물질의 수집 후에 2중 챔버 내부를 상기 베이크아웃 수단으로부터 제공되는 50∼70℃의 온풍으로 베이크아웃하는 스텝을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우는, 2중 챔버 내를 효과적으로 청정화할 수 있는 동시에, 보다 고온으로 베이크아웃하는 경우에 비해 2중 챔버의 냉각에 걸리는 시간을 단축할 수 있기 때문에, 시스템의 유지 보수(maintenance)를 정기적으로 행하면서도 효율적으로 화학 물질을 수집할 수 있다. 또한, 고온 하에서의 위험한 청정화 작업을 회피할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 효과는, 이하의 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로부터 보다 명확하게 이해할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하기 위한 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 상기 실시예의 2중 챔버를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 상기 실시예의 시스템을 이용한 워밍업 운전의 설명도이다.
도 4는, 상기 실시예의 시스템을 이용한 화학 물질의 수집을 행하는 메인 운전의 설명도이다.
도 5는, 상기 실시예의 시스템을 이용한 베이크아웃 운전의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하기 위한 시스템 및 그 방법을 바람직한 실시예에 따라 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템은, 대상물 및 화학 물질의 수집 장치가 배치되는 내부 챔버(2)와, 내부 챔버의 사이에 공간이 형성되도록 내부 챔버를 수용하는 외부 챔버(3)로 이루어지는 2중 챔버(4)와, 2중 챔버(4) 내에 공기를 공급하기 위한 급기 수단(8)과, 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도와 습도를 조절하는 공기 조절 수단(6, 14)과, 내부 챔버로부터 공기를 배출하기 위한 배기 수단(9)과, 내부 챔버의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단(30a, 30b, 30c, 45), 및 2중 챔버(4)를 가열에 의해 청정화하는 베이크아웃 수단(10)을 구비한다.
내부 챔버(2), 외부 챔버(3)는, 화학 물질의 수집에 영향을 미치는 재료, 예를 들면, 톨루엔 등의 유기 화합물을 포함하지 않는 재료로 형성하면 되고, 수집 대상의 화학 물질에 따라서 적절하게 선택된다. 예를 들면, 내부 챔버(2)의 내면이나 외면, 외부 챔버(3)의 내면으로는 연마한 스테인리스강의 판을 용접한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 내부 챔버(2)는 실제의 건물의 방의 실내 공간을 재현하는 구조로 되어 있으면 된다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 내부 챔버(2)의 치수는 세로 3.15m × 가로 3.15m× 높이 2.2m = 21.8m3이다. 또, 외부 챔버(3)의 치수는 상기의 내부 챔버(2)를 완전히 수용할 수 있고, 외부 챔버와 내부 챔버의 사이에 소정의 공간이 형성되도록 결정되고, 예를 들면, 세로 3.52m × 세로 3.52m× 높이 2.5m = 31m3이다. 또한, 외부 챔버(3)의 내부가 외부 환경의 영향을 받기 어렵도록 외부 챔버(3)를 단열구조로 하는 것이 바람직하다.
화학 물질을 방산하는 대상물(1)이 벽재나 천장재 등의 건축재료인 경우는, 내부 챔버(2)의 내벽면이나 천장면에 실제의 시공 상태와 같이 건축재료를 장착하기 위한 건축재료 지지 수단(16)을 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 건축재료 지지 수단(16)인 한 쌍의 단면이 L자 형상을 가지는 지지 부재(16a)를 서로 대향하도록 내부 챔버 내에 설치하면, 이들 지지 금구(16a)를 이용하여 판형의 건축재료를 용이하게 내부 챔버 내에 장착할 수 있다. 이 경우는, 장착 작업을 단시간에 완료할 수 있기 때문에, 내부 챔버(2) 내의 오염방지에도 유효하다. 내부 챔버(2), 외부 챔버(3)에는 출입용 문을 설치할 수도 있다.
본 실시예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 2중 챔버(4)내에 청정 공기를 공급하기 위한 급기 수단(8)은, 필터(5), 제1 공기 조절기(6)가 설치되는 급기로(11)를 포함한다. 즉, 급기로(11)는 일단이 필터(5)에 접속되고, 타단이 외부 챔버(3)에 접속된다. 제1 공기 조절기(6)는, 가열부(17a), 냉각부(17b), 팬(17c)을 구비한 공기 조절 유닛(17)과, 이 공기 조절 유닛(17)과는 별개인 가열기(18)와, 팬(19)으로 구성된다. 내부 챔버(2)에 공급되는 공기의 오염을 방지하는 관점에서, 제1 공기 조절기(6)를 톨루엔 등의 유기 화합물을 포함하지 않는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
필터(5)는, 주로 먼지나 미생물 고체 입자를 제거하기 위해서 사용되며, 붕규산 유리(borosilicate glass)를 주성분으로 하는 유리 섬유제의 부직포로 이루어지는 필터(예를 들면 HEPA 필터) 등이 사용된다. 유리 섬유의 평균 굵기, 밀도 등에 의하여 제거 효율이 다르지만, 제거 가능한 먼지의 입경에 따른 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 일례로서, O.05μm HEPA 필터를 이용하는 것이 바람직하다.
급기로(11)를 통하여 외부 챔버(3) 내에 공급된 공기는, 외부 챔버(3)와 내부 챔버(2)의 사이의 공간에 충전된 후, 그 일부는 중계로(13)에 유입된다. 중계로는, 일단이 외부 챔버(3)에 접속되고, 타단의 하나는 내부 챔버(2)에 접속된다. 중계로(13)에는, 외부 챔버로부터 중계로에 유입한 공기 중에 포함되는 화학 물질을 제거하는 화학 물질 제거 수단(7)과, 화학 물질 제거 수단으로부터 공급되는 공기의 습도를 조절하기 위한 제2 공기 조절기(14)와, 제2 공기 조절기로부터 공급되는 공기 중 내부 챔버에 공급되어야 하는 공기량을 제어하는 공급 제어 유닛(22)이 설치되어 있다.
화학 물질 제거 수단(7)은, 화학 물질 제거부(7a)와 팬(7b)에 의해 구성된다. 화학 물질 제거부(7a)는 중계로에 유입된 공기 중의 화학 물질을 제거하기 위한 장치다. 예를 들면, 흡착 효과가 높고, 또한 먼지 발생이 적은 활성탄 등의 흡착제를 이용한 흡착 장치를 사용할 수 있다. 중계로(13)의 화학 물질 제거 수단(7)보다 하류측에 위치하는 제2 공기 조절기(14)는, 화학 물질 제거 수단(7)에 의해 청정화된 공기를 가습하기 위한 가습기를 포함한다. 이 가습기는, 순수가 공급되는 가습부(14a) 및 드레인(14b)으로 구성된다.
중계로(13)의 제2 공기 조절기(14)보다도 하류측에 위치하는 공급 제어 유닛(22)은, 제1 매니홀드(25)와, 제2 매니홀드(26)와, 제1 매니홀드(25)와 제2 매니홀드(26)를 접속하는 복수의 접속관(27a, 27b, 27c)과, 제1 매니홀드(25)와 내부 챔 버(2)를 접속하는 접속관(28)과, 제1 매니홀드(25)와 외부 챔버(3)를 접속하는 접속관(29)과, 접속관(27a, 27b, 27c, 28, 29)에 각각 설치된 밸브(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)와, 제2 매니홀드(26)와 내부 챔버(2)를 접속하는 접속관(21)과, 접속관(21)에 설치되는 유량계(45)로 구성된다. 본 실시예에서는, 밸브(30a, 30b, 30c) 및 유량계(45)가 내부 챔버의 환기량을 조절하는 환기조절 수단으로서 기능한다. 또한, 도 1 중에서, 번호(20)는, 중계로(13)의 화학 물질 제거 수단(7)보다 상류측에 설치된 밸브이며, 번호(23)는, 중계로(13)의 공급 제어 유닛(22) 직전에 배치되는 노점 온도 검출기(23)이다.
급기로(11)를 통하여 외부 챔버 내에 공급된 공기의 별도의 일부는 반송로(12)에 유입된다. 반송로(12)는, 일단이 외부 챔버에 접속되며, 타단이 필터(5)와 제1 공기 조절기(6) 사이의 급기로(11)에 접속된다.
2중 챔버(4)로부터 공기를 배출하는 배기 수단(9)으로는 제1 배기로(31)와 제2 배기로(32)가 있어, 모두 내부 챔버(2) 내의 공기를 외부로 배기하도록 내부 챔버(2)에만 접속되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 공기가 외부 챔버(3)로부터 직접 외부에 배출되지 않는다. 즉, 외부 공기→ 외부 챔버(3)→ 내부 챔버(2)→ 배기 수단(9)→ 외부라는 경로로 공기가 흐른다. 제1 배기로(31)에는 밸브(33), 습도 검출기(34), 온도 검출기(35)가 설치되어 있고, 제2 배기로(32)에는 밸브(36), 배기팬(37)이 설치되어 있고 또한, 밸브(36)와 배기팬(37)의 사이에 일단부가 외기에 개구된 외기 흡입관(38)의 타단부가 접속되어 있다.
베이크아웃 수단(10)은, 순환로(39)에 배치되는 50∼70℃의 온풍을 제공하는 온풍기(15)를 포함한다. 온풍기(15)는 히터(15a) 및 팬(15b)을 구비하고 있다. 순환로(39)의 일단(상류단)은, 한 쌍의 분기로(40a, 40b)로 구성되고, 각각 외부 챔버 및 내부 챔버에 접속되며, 타단(하류단)도 한 쌍의 분기로(39a, 39b)로 구성되어 있고, 각각 외부 챔버 및 내부 챔버에 접속된다. 또한, 순환로(39)의 온풍기(15)의 상류측에는 추가 급기로(40)가 접속되어 있다. 추가 급기로(40)의 타단은 필터(5)의 출구측에 접속된다. 도면중, 번호(41, 42)는, 순환로에 설치한 밸브를 나타내며, 번호(43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e)는 각각 댐퍼(damper)를 나타낸다.
상기 구성으로 이루어지는 시스템의 운전 모드에는, 워밍업 운전, 메인 운전, 베이크아웃 운전의 3개의 운전 모드가 있다. 이하에 각 운전 모드를 상세하게 설명한다.
<워밍업 운전>
워밍업 운전은, 화학 물질의 수집을 행하는 메인 운전의 개시 전에 행해진다. 도 3은 워밍업 운전의 흐름도를 나타낸다. 이 도면에서, 굵은 선은 공기가 흐르는 관로를 나타내고, 세선은 공기가 흐르지 않는 관로를 나타낸다. 워밍업 운전에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 댐퍼(43a, 43c), 밸브(20, 30d, 33)는 소정의 개방 상태에 있고, 밸브(30a, 30b, 30c, 30e, 41, 42, 36), 댐퍼(44a, 44b, 44e)는 폐쇄 상태에 있다. 댐퍼(43b, 44c, 44d)는 조작하지 않고 개방 상태로 유지된다. 이와 같이 밸브 및 댐퍼의 개폐를 설정하여, 제1 공기 조절기(6), 제2 공기 조절기(14), 화학 물질 제거 수단(7)을 각각 온(ON) 상태로 하여 워밍업 운전을 행한다. 또한, 워밍업 운전에 있어서, 베이크아웃 수단(10)의 온풍기(15), 팬(37)은 오프(OFF) 상태이다.
상기 설정에 있어서, 제1 공기 조절기(6)를 운전하면, 급기로(11)로 보내지는 외부 공기가 필터(5)를 통해서 청정화되는 동시에, 제1 공기 조절기(6)로 목적하는 온도가 되도록 공기 조절되어, 얻어진 청정 공기가 외부 챔버(3) 내에 공급된다. 외부 챔버(3) 내의 공기의 일부는 반송로(12)로부터 다시 제1 공기 조절기(6)에 반송되어, 필터(5)를 통과한 외부 공기와 혼합되어, 다시 제1 공기 조절기(6)를 통하여 외부 챔버(3) 내에 공급된다. 또한, 중계로(13)에 설치한 팬(7b)를 운전함으로써, 외부 챔버(3) 내의 공기의 일부가 중계로(13)에 유입되어, 화학 물질 제거 수단(7)으로 중계로(13)를 흐르는 공기 중의 화학 물질이 제거된다. 화학 물질이 제거된 공기는, 제2 공기 조절기(14)를 통과하여 공급 제어 유닛(22)에 보내져, 공급 제어 유닛(22)의 제1 매니홀드(25) 및 접속관(28)을 통하여 내부 챔버(2) 내에 공급된다. 내부 챔버(2) 내의 공기는 제1 배출로(31)를 통하여 외부에 배출된다.
상기의 워밍업 운전을 소정 시간 계속하는 것으로, 내부 챔버(2) 및 외부 챔버(3) 내를 각각 청정화할 수 있는 동시에, 목적하는 온도, 습도로 조정된 공기로 내부 챔버(2)를 채울 수 있다. 또한, 화학 물질 제거 수단(7)에 의해 시스템 내의 TVOC 농도를 조정할 수 있다.
또한, 본 실시예의 워밍업 운전에서는, 제1 배기로(31)를 통하여 외부에 배출되는 내부 챔버(2) 내의 공기의 습도, 온도를 각각 제1 배기로(31)에 설치한 습도 검출기(34), 온도 검출기(35)에 의해 측정한다. 이 온도 검출기(35)에 의해서 측정된 온도에 따라 제1 공기 조절기(6)를 피드백 제어함으로써 외부 챔버에 공급되는 공기의 온도를 자동적으로 조정하고 있다. 또, 습도 검출기(34)에 의해서 측정된 습도 및 노점 온도 검출기(23)의 측정값에 따라 제2 공기 조절기(14)를 피드백 제어함으로써 내부 챔버에 공급되는 공기의 습도를 자동적으로 조정하고 있다. 이와 같이, 워밍업 운전에 의해, 2중 챔버 내의 공기의 온도 및 습도를 조정하여, 메인 운전을 위한 스탠바이 상태가 얻어진다.
<메인 운전>
워밍업 운전에 의해 내부 챔버(2) 및 외부 챔버(3) 내의 환경 조건을 안정시켜 시스템을 스탠바이 상태로 한 후, 화학 물질의 수집을 행하는 메인 운전을 개시한다. 메인 운전에 있어서는, 오염된 화학 물질을 방산하는 대상물(1) 및 이 대상물(1)로부터 방산되는 오염된 화학 물질의 수집 장치를 내부 챔버(2) 내에 배치한다. 도 4는 메인 운전의 흐름도를 나타낸다. 이 도면에서, 굵은 선은 공기가 흐르는 관로를 나타내고, 세선은 공기가 흐르지 않는 관로를 나타낸다. 메인 운전에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 댐퍼(43a, 43c), 밸브(20, 30a, 30b, 30c, 30e, 33)를 각각 개방 상태로 하고, 밸브(30d, 41, 42, 36), 댐퍼(44a, 44b, 44e)를 각각 폐쇄 상태로 한다. 댐퍼(43b, 44c, 44d)는 조작하지 않고 개방 상태로 유지된다. 이와 같이, 밸브 및 댐퍼의 개폐를 설정하여, 제1 공기 조절기(6), 제2 공기 조절기(14), 화학 물질 제거 수단(7)을 각각 온(ON)으로 하여 메인 운전을 행한다. 또한, 메인 운전에 있어서, 베이크아웃 수단(10)의 온풍기(15), 팬(37)은 오프(OFF) 상태다.
상기 설정에 있어서, 제1 공기 조절기(6)를 운전하면, 급기로(11)에 보내지는 외부 공기가 필터(5)를 통해서 청정화되는 동시에, 제1 공기 조절기(6)로 목적하는 온도가 되도록 공기 조절되어, 얻어진 청정 공기가 외부 챔버(3) 내에 공급된다. 외부 챔버(3) 내의 공기의 일부는 반송로(12)로부터 다시 제1 공기 조절기(6)에 반송되어, 필터(5)를 통과한 외부 공기와 혼합되어, 다시 제1 공기 조절기(6)를 통하여 외부 챔버(3) 내에 공급된다. 또, 중계로(13)에 설치한 팬(7b)을 운전함으로써, 외부 챔버(3) 내의 공기의 일부가 중계로(13)로 유입되어, 화학 물질 제거 수단(7)으로 중계로(13)를 흐르는 공기 중의 화학 물질이 제거된다. 화학 물질이 제거된 공기는, 제2 공기 조절기(14)를 통과하여 공급 제어 유닛(22)에 보내져, 공급 제어 유닛(22)의 제1 매니홀드(25) 및 접속관(27a, 27b, 27c)를 지나서 제2 매니홀드(26)에 들어가고 이어서, 제2 매니홀드(26)로부터 접속관(21) 및 유량계(45)를 통하여 내부 챔버(2) 내에 공급된다. 또, 공급 제어 유닛(22)에 공급된 공기의 일부는, 제1 매니홀드(25)로부터 접속관(29)을 지나서 외부 챔버(3) 내에도 반환된다. 내부 챔버(2) 내의 공기는 제1 배기로(31)를 통하여 외부에 배출된다.
또한, 본 실시예의 메인 운전에서는, 제1 배기로(31)를 통하여 외부에 배출되는 내부 챔버(2) 내의 공기의 습도, 온도를 각각 제1 배기로(31)에 설치한 습도 검출기(34), 온도 검출기(35)에 의해 측정한다. 이 온도 검출기(34)에 의해서 측정된 온도에 따라 제1 공기 조절기(6)를 피드백 제어함으로써 외부 챔버에 공급되는 공기의 온도를 자동적으로 조정하고 있다. 또, 습도 검출기(34)에 의해서 측정된 습도 및 노점 온도 검출기(23)의 측정값에 따라 제2 공기 조절기(14)를 피드백 제어함으로써 내부 챔버에 공급되는 공기의 습도를 자동적으로 조정하고 있다. 이에 따라, 내부 챔버(2) 및 외부 챔버(3) 내를 항상 원하는 환경 조건으로 유지할 수 있다.
그런데, 메인 운전에서는, 내부 챔버(2) 내에 공급되는 공기의 양은 유량계(45)에 의해서 모니터되어, 그 모니터된 공기 유량에 따라 밸브(30a, 30b, 30c)가 제어된다. 즉, 공급 제어 유닛(22)에 유입된 공기는, 각각 밸브(30a, 30b, 30c)를 가지는 복수의 접속관(27a, 27b, 27c)를 통하여 내부 챔버(2)에 공급되기 때문에, 상기 복수의 밸브(30a, 30b, 30c)를 제어함으로써 내부 챔버(2) 내에 원하는 양의 공기를 공급할 수 있다. 본 실시예에서는 밸브의 수가 3개인 경우를 도시했지만, 필요에 따라 더욱 많은 밸브를 설치할 수도 있다. 또한, 도 4에 나타낸 실시예에서는, 밸브(30a, 30b, 30c)를 각각 오픈으로 했지만, 목적하는 환기량으로 하기 위해서 밸브(30a)만을 개방 상태로 하거나, 밸브(30a) 및 밸브(30b)만을 개방 상태로 하여 유량을 조정할 수도 있다. 또, 메인 운전에서의 환기량으로는, 내부 챔버의 내용적의 0.1배∼2배의 공기를 1시간당 환기하도록 밸브(30a, 30b, 30c)를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 메인 운전으로, 유해 화학 물질이 제거되어, 온도 및 습도가 조정된 청정 공기의 소정량을 내부 챔버(2)에 공급하는 동시에, 제1 배기로(31)로부터 소정량으로 공기를 배출함으로써 내부 챔버 내에 원하는 환경 요건을 재현하여, 이렇게 하여 재현된 환경 조건 하에서 내부 챔버(2) 내에 넣은 대상물(1)로부터 방산되는 오염된 화학 물질을 수집 장치에 의해 소정 시간 수집한다. 수집된 화학 물질의 분석은, 메인 운전 후에 2중 챔버 외부에 배치된 분석 장치로 행할 수도 있고, 수집 장치와 분석 장치가 일체로 되어 있는 장치를 내부 챔버 내에 배치하여, 화학 물질의 수집과 분석을 동시에 할 수도 있다. 어느 경우에나, 본 발명은, 제어된 환경 하에 있어서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 것이기 때문에, 그 후의 분석에는 임의의 방법을 채용할 수 있다. 메인 운전을 소정 시간 행한 후, 내부 챔버(2), 외부 챔버(3)에 내부 결로(結露)가 발생하지 않는 경우는 메인 운전을 정지하고, 내부 결로가 발생하는 경우는 전술한 워밍업 운전과 동일 운전을 소정 시간(예를 들면, 1시간) 행한 이후에 메인 운전을 정지한다. 메인 운전의 정지는, 먼저, 제2 공기 조절기(14)를 정지하고, 그 후 소정 시간(예를 들면 1시간)후에 화학 물질 제거 수단(7), 제1 공기 조절기(6)를 정지한다.
<베이크아웃 운전>
메인 운전 종료 후, 베이크아웃 운전을 개시한다. 도 5는 베이크아웃 운전의 흐름도를 나타낸다. 이 도면에서, 굵은 선은 공기가 흐르는 관로를 나타내고, 세선은 공기가 흐르지 않는 관로를 나타낸다. 베이크아웃 운전에서는, 내부 챔버(2) 내의 대상물(1)을 제거한 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브(41, 42, 36), 댐퍼(44a, 44b, 44e)를 각각 개방 상태로 하고, 밸브(20, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 33)를 각각 폐쇄 상태로 한다. 댐퍼(43b, 44c, 44d)는 조작하지 않고 개방 상태로 유지한다. 이와 같이, 밸브 및 댐퍼의 개폐를 설정하여, 베이크아웃 수단(10)의 온풍기(15), 제2 배기로(32)의 팬(37)을 온(ON) 상태로 하여 운전을 개시한다. 또한, 베이크아웃 운전에서는, 제1 공기 조절기(6), 제2 공기 조절기(14) 및 화학 물 질 제거 수단(7)은 각각 오프(OFF) 상태다.
상기 설정에 있어서, 온풍기(15)가 온(ON)이 되면, 분기로(40a, 40b)를 통하여 내부 챔버(2) 및 외부 챔버(3) 내의 공기가 순환로(39)에 보내진다. 순환로(39)에 보내진 공기는, 추가 급기로(40)로부터 공급되는 청정화된 공기와 혼입되어, 온풍기(15)로 소정 온도(50∼70℃)로 가열된다. 가열된 청정 공기는, 분기로(39a, 39b)를 통하여 내부 챔버(2) 및 외부 챔버(3)에 각각 반환된다. 내부 챔버(2), 외부 챔버(3) 내를 50∼70℃의 고온 공기로 채움으로써, 챔버 내 벽면, 바닥 아래면, 천장면에 부착, 흡착된 화학 물질이 방산되어, 제2 배기로(32)로부터 외부로 강제 배기된다.
이 경우, 외부에 직접 고온의 공기가 배출되는 것을 방지하기 위하여, 외기 흡입관(38)으로부터 제2 배기로(32) 내에 상온의 외기가 흡입되고, 내부 챔버(2)로부터 배출되는 고온의 공기와 혼합된다. 이와 같이, 내부 챔버 내의 공기를 저온으로 냉각한 후 외부에 안전히 배기할 수 있다. 본 실시예의 베이크아웃 운전에 의하면, 내부 챔버(2)와 외부 챔버(3)를 동시에 베이크아웃할 수 있기 때문에, 시스템의 유지 보수에 필요한 시간을 단축하여, 보다 효율적으로 메인 운전의 스케줄을 세울 수 있다. 또한, 내부 챔버(2)와 외부 챔버(3)를 동일 수준으로 청정화할 수 있고, 내부 챔버 내의 환경과 실질적으로 동일 환경을 외부 챔버와 내부 챔버의 사이의 공간에 실현하므로, 외부 환경의 영향을 받기 어려운 안정된 조건 하에서 오염된 화학 물질을 수집할 수 있다.
또한, 베이크아웃 운전을 50∼70℃의 청정한 온풍을 이용하여 행하는 경우 는, 챔버 내 벽면, 바닥면, 천정면에 부착, 흡착된 화학 물질을 방산할 수 있는 동시에, 미생물의 번식을 효과적으로 억제할 수 있다. 50℃ 미만에서는 베이크아웃 효과가 감소할 우려가 있어, 70℃를 넘으면 다음 메인 운전을 위해 2중 챔버(4)를 냉각하는 데 필요한 시간이 길어진다. 또, 챔버 내가 고온이 되기 때문에 작업상의 위험도가 증대하는 걱정이 있다. 또한, 작업 안전성을 더욱 개선하는 관점에서, 내부 챔버(2)의 문이나 외부 챔버(3)의 문이 열려 있는 경우에는 상기 온풍기(15)가 온(ON)되지 않고서 베이크아웃 운전을 할 수 없도록 하는 것이 바람직하다. 또, 내부 챔버(2) 내나 외부 챔버(3) 내에 긴급 연락용 스위치와 같은 조작부(도시하지 않음)를 설치하고, 만일, 2중 챔버(4) 내에서 사고가 발생한 경우, 이 조작부를 조작하는 것으로 외부에 설치한 경보 램프와 같은 경보 장치를 온(ON)으로 하여 긴급 사태의 발생을 통지할 수 있도록 하여, 긴급 사태에도 신속하게 대응할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 베이크아웃 운전의 효과를 나타내는 간단한 실험결과를 나타낸다. 먼저, 청정 공기를 공급하면서 내부 챔버 내를 25℃, 습도 50%의 공기로 채우는 워밍업 운전을 실시했다. 이 워밍업 운전 직후, TENAX-TA를 이용하여 내부 챔버 내의 공기를 샘플링(100ml/분의 속도로 60분간)하여, 샘플링한 샘플의 분석에는 가열탈착 장치 및 GC-MS 장치(파킨엘머사 제품)를 이용하여, C6∼C16 상당의 피크를 톨루엔 환산으로 면적 계산을 하여 TVOC(총휘발성 유기 화합물) 값을 구했다. 워밍업 운전 시에서의 TVOC 값은 25μg/m3였다.
다음에, 대상물(1)로서 600 × 600 × 20mm의 크기의 발포 폴리스티렌 2개를 내부 챔버(2)의 천장에 매달아, 내부 챔버(2) 내를 25℃, 습도 50%로 하고, 내부 챔버(2)의 1시간당 환기량이 내부 챔버 용적의 0.5배가 되는 조건으로 24시간 메인 운전을 행했다. 상기와 같이 하여, 이 메인 운전 직후에서의 TVOC 값을 구한 바 152Oμg/m3였다. 워밍업 운전 직후의 TVOC 값과 비교하면, 대상물의 배치에 의해 내부 챔버가 오염된 것을 알 수 있다.
다음에, 50∼70℃의 온풍을 도입하여 2중 챔버 내에 부착한 화학 물질을 제거하기 위해서 베이크아웃 운전을 5시간 실시했다. 상기와 같이 하여, 이 베이크아웃 운전 직후에서의 TVOC 값을 구한 바 56μg/m3였다. 워밍업 운전 직후의 TVOC 값에는 도달하고 있지 않지만, 이 베이크아웃 운전에 의해 내부 챔버 내의 오염이 충분히 청정화된 것을 알 수 있다.
다음에, 상기 메인 운전과 동일 조건으로 다시 메인 운전을 행했다. 상기와 같이 하여, 이 두번째 메인 운전 직후에서의 TVOC 값을 구한 바 1310μg/m3였다. 첫번째의 메인 운전 직후와 같이, 대상물의 배치에 의해 내부 챔버(2)가 오염된 것을 알 수 있다.
이어서, 대상물을 내부 챔버로부터 제거하여, 상온에서 7시간 워밍업 운전했다. 상기와 같이 하여, 이 워밍업 운전 직후에서의 TVOC 값을 구한 바 25Oμg/m3였다. 상기 베이크아웃 운전 직후의 TVOC 값과 비교하면, 상온에서 7시간의 워밍업 운전으로서는, 내부 챔버의 오염을 충분히 청정화할 수 없는 것으로 판명되었다. 따라서, 메인 운전 사이에 실시되는 50∼70℃의 고온에서의 베이크아웃 운전이, 본 발명의 시스템을 보다 효율적으로 기능시키는 것으로 나타났다.
이상, 본 발명에 따른 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명의 기술 사상을 이해하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안된다. 또, 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 않는 한에 있어서, 본 발명의 구성을 적절하게 변경해도 좋은 것은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 내부 챔버와, 내부 챔버에 미치는 외부 환경의 영향을 억제하기 위한 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버 구조를 채용하는 동시에, 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도나 습도를 조절하는 공기 조절 수단과, 내부 챔버 내의 공기를 원하는 환기량으로, 예를 들면, 실제의 건물의 방과 같이 환기할 수 있는 환기량 조절 수단을 설치함에 의해, 외부 환경의 영향을 받지 않고, 실제로 건물의 실내에 시공(설치)한 경우와 유사한 환경 조건을 내부 챔버 내에 재현하고, 그 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집할 수 있다.
따라서, 시크하우스의 원인의 하나라고 알려진 건축재료, 가구, 가전제품 등의 일상품이나 생활 필수품으로부터의 화학 물질의 방산에 관해서 여러 가지가 현실적인 환경 조건 하에서 신뢰성이 높은 데이터를 취득할 수 있고, 화학 물질의 방 산량의 평가에서 표준화된 시스템을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (13)

  1. 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템으로서,
    상기 대상물 및 상기 화학물질의 수집 장치가 수용되는 내부 챔버와, 상기 내부 챔버가 수용되는 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버;
    상기 2중 챔버 내에 공기를 공급하기 위한 급기 수단;
    상기 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도, 습도, 또는 온도와 습도를 제어하는 공기 조절 수단;
    상기 2중 챔버로부터 공기를 배출하기 위한 배기 수단;
    상기 내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단;
    일단(一端)이 외부 챔버에 접속되고, 타단(他端)이 내부 챔버에 접속되는 중계로; 및
    상기 중계로에 배치되고, 외부 챔버로부터 중계로로 유입된 공기에 포함되는 화학 물질을 제거하는 화학 물질 제거 수단을 포함하고,
    상기 외부챔버의 치수는, 상기 외부챔버의 내부에 수용된 내부 챔버와 외부 챔버와의 사이에 소정의 공간이 형성되도록 정해지고,
    상기 급기 수단에 의해 외부 챔버로 공급된 공기의 일부가, 상기 중계로를 통하여 내부 챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2중 챔버 내에 공급되는 공기를 청정화하는 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중계로는, 화학 물질 제거 수단에 의해 청정화된 공기를 가습하기 위한 가습기를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 시스템으로서,
    상기 대상물 및 상기 화학 물질의 수집 장치가 수용되는 내부 챔버와, 상기 내부 챔버가 수용되는 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버;
    상기 2중 챔버 내에 공기를 공급하기 위한 급기 수단;
    상기 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도 및/또는 습도를 제어하는 공기 조절 수단;
    상기 2중 챔버로부터 공기를 배출하기 위한 배기 수단; 및
    상기 내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단
    을 포함하고,
    상기 배기 수단은 내부 챔버로부터 외부로 공기를 배기하는 제1 배기로와 외부 챔버 내의 공기의 일부를 상기 급기 수단으로 반송하는 제2 배기로를 포함하는 것을 특징으로 하는
    시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중계로는, 화학 물질 제거 수단의 하류 측에 있고, 외부 챔버에 연결되는 제1 중계로와 내부 챔버에 연결되는 제2 중계로로 분기되며, 상기 환기량 조절 수단은 상기 제2 중계로에 설치되는 밸브 및 유량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배기 수단은, 내부 챔버로부터 외부에 공기를 배기하기 위한 제1 배기로와, 외부 챔버 내의 공기의 일부를 상기 급기 수단에 반송하는 제2 배기로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2중 챔버를 가열에 의해 청정화하는 베이크아웃 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이크아웃 수단은, 양단이 상기 2중 챔버에 연결되는 순환로와, 상기 순환로에 배치되는 송풍 수단과, 상기 순환로 내의 공기를 가열하는 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 베이크아웃 수단은, 50∼70℃의 온풍을 생성하는 온풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    공기를 정화하는 필터 및 상기 공기 조절 수단이 배치되고, 외부 챔버에 청정 공기를 공급하는 급기로와, 상기 중계로 내의 공기의 일부를 외부 챔버에 되돌리기 위한 반송로와, 내부 챔버 내의 공기를 외부에 배출하는 배기로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 방법으로서,
    상기 대상물 및 상기 화학 물질의 수집 장치가 수용되는 내부 챔버와, 상기 내부 챔버가 수용되는 외부 챔버로 구성되는 2중 챔버;
    상기 2중 챔버 내에 공기를 공급하기 위한 급기 수단;
    상기 내부 챔버에 공급되는 공기의 온도, 습도, 또는 온도와 습도를 제어하는 공기 조절 수단;
    상기 2중 챔버로부터 공기를 배출하기 위한 배기 수단;
    상기 내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하는 환기량 조절 수단;
    일단이 외부 챔버에 접속되고, 타단이 내부 챔버에 접속되는 중계로; 및
    상기 중계로에 배치되고, 외부 챔버로부터 중계로에 유입된 공기에 포함되는 화학 물질을 제거하는 화학 물질 제거 수단을 포함하고,
    상기 급기 수단에 의해 외부 챔버에 공급된 공기의 일부가 상기 중계로를 통하여 내부 챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템을 이용하며,
    상기 공기 조절 수단을 통하여 상기 급기 수단으로부터 공기를 2중 챔버 내에 공급하는 스텝;
    상기 외부 챔버 내의 공기의 일부를 중계로에 유입시켜 화학 물질 제거 수단으로 중계로를 흐르는 공기 중의 화학 물질을 제거한 후 내부 챔버에 공급하는 스텝;
    상기 환기량 조절 수단에 의해서 내부 챔버 내의 공기의 환기량을 조절하여, 내부 챔버 내에 상기 제어된 환경 조건을 실현하는 스텝; 및
    상기 제어된 환경 조건 하에서, 상기 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 상기 수집 장치에 의해 수집하는 스텝
    을 포함하는 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학 물질을 수집하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 환기량 조절 수단은, 내부 챔버의 용적의 0.1배∼2배의 공기가 1시간당 배기되도록 내부 챔버의 환기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 시스템은, 2중 챔버를 가열에 의해 청정화하는 베이크아웃 수단을 추가로 포함하며,
    상기 방법은, 화학 물질의 수집 후에 상기 2중 챔버 내부를 상기 베이크아웃 수단으로부터 제공되는 50∼70℃의 온풍에 의해 베이크아웃하는 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR20057009207A 2002-11-22 2003-11-19 제어된 환경 조건 하에서 대상물로부터 방산되는 화학물질을 수집하기 위한 시스템 및 방법 KR100617382B1 (ko)

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