KR100657202B1 - 물 집진기를 이용한 방사능 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물집진기를 이용한 방사능 집진장치에 관한 것으로서, 외부로부터 유입되는 방사능 입자 중 자중에 의해 하강하는 입자를 분리하는 사이클론, 상기 사이클론에서 분리되지 않은 미세 입자를 물 속으로 하방 토출시켜 미세 입자를 집진하는 물 집진기, 상기 사이클론과 물 집진기 사이에 위치하여, 외부의 방사능 입자를 상기 사이클론으로 유입시키고 사이클론을 통과한 미세 입자를 상기 물 집진기의 물 속으로 하방 토출시키는 제 1 진공펌프, 상기 물 집진기의 상부측에 연결되어 상기 물 집진기 상부의 공기를 제습하는 제습기 및 상기 제습기에 의해 제습된 공기에 포함된 방사능 입자를 제거하여 정화된 공기를 외부로 배출하는 필터박스를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 사이클론을 이용하여 큰 방사능 입자를 1차적으로 집진하고 물 집진기를 이용하여 미세 방사능 입자를 2차적으로 집진한 후, 공기 중에 포함된 미세 방사능 입자를 필터박스를 통해 여과하여 방사능 물질을 제거함으로써 방사능 제거 효율을 향상시킴과 아울러 종래 필터의 잦은 교체로 인한 가동률 저하 및 교체 비용 증가의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

방사능, 제염, 집진, 사이클론, 물집진기, 원자력.

Description

물 집진기를 이용한 방사능 집진장치{An Apparatus For Collecting Radioactive Dust Using Water Dust Collector}

도 1은 본 발명에 따른 물 집진기를 이용한 방사능 집진장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2는 도 1의 사이클론을 도시한 도면이다.

도 3은 물 집진기의 세부 구조를 도시한 도면이다.

도 4는 제습기의 세부 구조를 도시한 도면이다.

<주요 도면부호에 관한 설명>

1 : 방사능 집진장치 10 : 사이클론

20 : 제 1 진공펌프 30 : 물 집진기

40 : 제습기 50 : 제 2 진공펌프

60 : 히터 70 : 필터박스

80 : 차압계 90 : 바퀴

200 : 제염헤드

본 발명은 방사능 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사이클론을 이용하여 큰 방사능 입자를 1차적으로 집진하고 물 집진기를 이용하여 미세 방사능 입자를 2차적으로 집진한 후, 공기 중에 포함된 미세 방사능 입자를 필터박스를 통해 여과하여 방사능 물질을 제거함으로써 방사능 제거 효율을 향상시킴과 아울러 종래 필터의 잦은 교체로 인한 가동률 저하 및 교체 비용 증가의 문제점을 해결할 수 있도록 하는 물 집진기를 이용한 방사능 집진장치에 관한 것이다.

원자력 시설 건축물에는 내부 벽면, 바닥, 천정 등의 콘크리트 면에 도장되는 에폭시나 건축물 몸체로 사용되는 콘크리트, 금속 자재의 표면에 부착된 유성 도료, 그리스(Grease) 등의 방사능 물질들이 포함되어 있으며 이러한 방사능 물질을 제거하기 위해 제염장치들이 사용되고 있다.

종래 제염장치는 SUS 316 계열이나 유리 글래스, 중탄산나트륨 등을 투사제로 사용하여 방사능 오염체에 고압 분사하여 방사능 물질을 제거하는 방식을 취하고 있으나, 이러한 경우 분진의 비산에 의해 2차 방사능 오염이 발생되어 오히려 방사능을 확산시키는 문제점을 야기시켰다.

출원인은 이러한 분진의 비산에 의한 2차 방사능 오염을 방지하기 위해 국내특허출원 제10-2002-77656호에서 제염헤드에 고압의 가스를 분사하는 배출라인 외에 공기를 다시 흡입하는 흡입라인을 구성하여 분진의 비산을 방지하도록 한 고압을 이용한 표면 방사능 물질의 제염 및 집진장치를 제안한 바 있다.

그러나, 상기 제염 및 집진장치는 고압발생장치, 집진장치, 원심분리기, 저 장탱크, 드럼, 액체여과필터 등의 크기가 크고 많은 개수의 장치로 구성되어 전체 시설 규모가 커서 단일 물품으로 유통되기 곤란한 문제점이 있었으며, 전체 시설이 하나의 장치로 구성되어 집진장치부분만을 별도로 유통시키는 것이 불가능하였다.

따라서, 집진 대상, 집진 설비, 집진 장소에 따라 흡입측 또는 배출측 구성이 달라지는 경우에는 적용이 불가능하여 사용분야가 한정적인 문제점이 있었다.

또한, 진공펌프의 흡인력에 의해 제염 대상물에서 이탈된 방사능 입자가 흡입라인을 통해 집진장치로 유입되는데, 이 때 입도가 큰 방사능 입자가 진공펌프를 막아버려 필터를 굉장히 자주 교환해야 하고, 그에 따라 집진장치의 가동이 자주 중단되는 문제점이 있었다.

또한 진공펌프가 물 집진기 내부에 저장된 물 속에서 압력을 가하여 미세 방사능 입자를 집진하므로 물 집진기의 상부에서는 공기의 유속이 약해 제습기에서의 제습 효율이 저하되고 제습된 공기의 배출력이 떨어져 여과기에서의 여과 효율이 동시에 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 종래 방사능 물질 제염 및 집진장치에 대한 문제점을 극복하고 방사능 집진 효율을 향상시키면서도 가동율이 향상되고 운용 및 유지비용이 저렴한 방사능 물질 집진장치에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사이클론을 이용하여 큰 방사능 입자를 1차적으로 집진하고 물 집진기를 이용하여 미세 방사능 입자를 2차적으로 집진한 후, 공기 중에 포함된 미세 방사능 입자 를 필터박스를 통해 여과하여 방사능 물질을 제거함으로써 방사능 제거 효율을 향상시킴과 아울러 종래 필터의 잦은 교체로 인한 가동률 저하 및 교체 비용 증가의 문제점을 해결할 수 있도록 하는 물 집진기를 이용한 방사능 집진장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 외부로부터 유입되는 방사능 입자 중 자중에 의해 하강하는 입자를 분리하는 사이클론, 상기 사이클론에서 분리되지 않은 미세 입자를 물 속으로 하방 토출시켜 미세 입자를 집진하는 물 집진기, 상기 사이클론과 물 집진기 사이에 위치하여, 외부의 방사능 입자를 상기 사이클론으로 유입시키고 사이클론을 통과한 미세 입자를 상기 물 집진기의 물 속으로 하방 토출시키는 제 1 진공펌프, 상기 물 집진기의 상부측에 연결되어 상기 물 집진기 상부의 공기를 제습하는 제습기 및 상기 제습기에 의해 제습된 공기에 포함된 방사능 입자를 제거하여 정화된 공기를 외부로 배출하는 필터박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치가 제공된다.

본 발명의 방사능 집진장치는 상기 제습기에서 제습된 공기를 승온시키는 히터 및 상기 제습기와 히터 사이에 위치하여 제습된 공기를 히터측으로 강제 압송하기 위한 제 2 진공펌프가 더 포함되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 사이클론은 방사능 오염체로부터 방사능 물질을 제거하는 제염헤드에 연결되고, 상기 제염헤드에 의해 제거된 방사능 입자가 상기 사이클론으로 유입되는 것이 가능하다.

상기 물 집진기는 내부에 물이 저장된 본체부, 상기 제 1 진공펌프로부터 상기 본체부에 저장된 물 속으로 연장형성되고 종단측 하방에 복수의 토출용 홀이 형성된 토출관부, 상기 본체부 내부에 수평하게 설치되고 다수의 공극이 형성된 공기 파쇄부 및 상기 본체부의 일측면에 형성된 투명 재질의 육안 게이지부를 포함하는 것이 바람직하다.

*또한, 상기 제습기는 내부 양측면에 중앙방향으로 하방 경사지도록 형성된 경사판이 복수개 설치되어 상기 물 집진기로부터 유입된 습한 공기를 기계적으로 제습하는 제 1 제습부, 상기 제 1 제습부에 1차 제습된 공기를 압축기를 이용하여 2차 제습하는 제 2 제습부 및 상기 제 1 제습부 및 제 2 제습부에서 생성된 물을 보관하는 물 보관통을 포함하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 제 1 제습부 및 제 2 제습부는 바닥면이 일측에서 타측으로 경사지도록 형성되고, 타측에는 생성된 물의 양에 따라 단속되는 제 1 솔레노이드 밸브 및 제 2 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 물 보관통 내부 일측에는 수용된 물의 수위를 검출하기 위한 레벨 게이지가 설치되는 것이 보다 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 물 집진기를 이용한 방사능 집진장치(1)의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사능 집진장치(1)는 크게 사이클론(10), 물 집진기(30), 제습기(40), 히터(60) 및 필터박스(70)로 구성된다.

사이클론(10)은 제염헤드(200)와 연결되어 원심력에 의해 제염헤드(200)로부터 유입되는 방사능 입자 중 비교적 큰 입자를 분리한다. 제염헤드(200)는 제염 대상물에서 방사능 물질을 제거하는 장치로서, 그 종류에 따라 투사제 고압 분사방식, 커팅 방식 등의 여러 방식이 가능하다.

제 1 진공펌프(20)는 사이클론(10)과 물 집진기(30) 사이에 위치하여, 제염헤드(200)에 의해 제염 대상물로부터 이탈된 방사능 입자들을 흡입하여 사이클론(10)으로 유입시키고, 사이클론(10)을 통과한 미세 입자를 물 집진기(30)에 저장된 물 속으로 하방 토출시키는 역할을 수행한다.

물 집진기(30)는 사이클론(10)에서 분리되지 않은 미세 입자를 물 속에서 하방 토출시켜 미세 입자를 침적시켜 집진하는 장치로서 이에 대해서는 도 3에서 상세하게 설명하기로 한다.

제습기(40)는 물 집진기(30)의 상부측에 연결되어 물 집진기(30) 상부의 공기를 제습하는 장치로서 제습에 의해 생성된 물은 펌프(P₁)을 통해 다시 물 집진기(30) 내부로 유입된다. 제습기(40)는 2단 구조로 되어 있으며 상세한 구조는 도 4에서 설명하기로 한다.

물 집진기(30)는 물 속에서 미세 방사능 입자를 토출시켜 집진이 이루어지므로 물 집진기(30) 상부에서 제습기(40)측으로 유입되는 유속이 낮아 제습 효율 및 후단의 미세 방사능 입자 여과 기능이 저하된다. 따라서, 제습기(40)의 후단에는 제 2 진공펌프(50)가 위치하여 공기를 흡입함으로써 물 집진기(30)로부터 제습기(40)로 유입된 공기의 흐름을 원할하게 하여 제습 효율을 향상시키도록 하였다.

제습기(40)에서 제습된 공기는 히터(60)에 의해 승온되어 습도가 낮아지므로 보다 건조한 상태로 히터(60) 후단의 필터박스(70)로 유입되어 여과 효율이 향상되도록 하였다.

필터박스(70)는 물 집진기(30)에서 여과되지 않은 미세한 입자를 걸러내기 위한 것이므로 0.3μm 이상의 입자를 여과할 수 있는 HEPA(High Efficiency Particulate Arrestor)필터 또는 0.1 ~ 0.01μm 의 입자까지 걸러내는 ULPA(Ultra Low Penetration Absolute)필터 등을 사용하는 것이 바람직하다.

필터박스(70)의 외면 일측에는 차압계(80)가 설치되어 작업자가 필터의 교환 시점을 확인할 수 있도록 되어 있다.

방사능 집진장치(1)의 각 모서리에는 바퀴(90)가 형성되어 방사능 집진장치(1)를 이동형으로 구현하여 방사능 집진이 보다 용이하도록 하였다.

도면에는 도시되어 있지 않으나, 물 집진기(30)에 침적된 방사능 입자를 분리하기 위한 원심 분리기 및/또는 원심 분리기에서 분리된 액체를 여과하기 위한 여과장치들이 부가적으로 설치되거나 또는 방사능 집진장치(1)와 별도로 외부에 설 치되어 일정 기간 방사능 집진장치(1)를 가동 한 후 집진된 방사능 물질을 분리하기 위해 물 집진기(30)의 하단에 연결하여 사용할 수도 있다.

도 2는 도 1의 사이클론(10)을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와같이, 사이클론(10)은 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용한 분리장치로서, 제염헤드(200)에서 유입된 방사능 입자들이 사이클론(10) 내부에서 선회하며, 큰 입자들은 자중에 의해 하강하여 집진통(11)에 축적되고, 작은 입자와 공기는 선회력에 의해 상승하여 진공 펌프(20)를 통해 물 집진기(30) 내부로 유입된다.

사이클론(10)은 집진통(11)에 방사능 입자를 보관하는 방식이므로 가동 기간이 길고, 집진통(11)을 비운 후 재사용 가능하므로 종래 필터의 교체로 인한 유지 보수 비용이 들지 않는 장점이 있다.

도 3은 물 집진기(30)의 세부 구조를 도시한 도면이다.

물 집진기(30)는 내부에 물이 저장된 본체부(37), 토출관부(31), 공기 파쇄부(33) 및 육안 게이지부(34)를 포함하여 구성된다.

토출관부(31)는 제 1 진공펌프(20)로부터 본체부(37)에 저장된 물 속으로 연장형성되고 하방 종단측이 양측으로 분기되어 있으며, 각 분기부의 하부에는 복수의 토출용 홀(32)이 형성되어 제 1 진공펌프(20)에 의해 가해지는 압력에 의해 사이클론(10)을 통과한 미세 방사능 입자와 공기가 물 속으로 하방 토출된다.

본체부(37) 하단부에서는 토출관부(31)에서 토출되는 공기 및 방사능 입자에 의한 토출력에 의해 다량의 거품(f₁)이 형성되고 거품(f₁)은 도시된 화살표와 같이 상방으로 이동된다.

거품(f₁)이 상방으로 이동되는 경로 상의 일측에는 다수의 공극(35)이 형성된 공기 파쇄부(33)가 본체부(37)와 수평방향으로 설치되어 있다. 공극(35)은 상방으로 이동하는 거품(f₁)의 직경보다 작은 크기로 형성되어 있다.

따라서, 상방으로 이동하던 거품(f₁)은 공기 파쇄부(33)에 충돌하게 되고 공기 파쇄부(33)에 형성된 다수의 공극(35)을 통과하면서 보다 작은 크기의 거품(f₂)으로 분할되어, 거품(f₁)에 부착되어 있던 미세 방사능 입자들이 거품(f₁)으로부터 이탈되어 하방으로 침적된다.

본체부(37)의 일측면에는 내부가 보일 수 있도록 투명 재질의 육안 게이지부(34)가 설치되어 있다. 이는 작업자가 본체부(37) 내부의 물의 집진 상태를 육안으로 확인하여 물의 교체 시기를 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위함이다.

도 4는 제습기(40)의 세부 구조를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제습기(40)는 물 보관통(44) 상에 제 2 제습부(43) 및 제 1 제습부(41)가 적층적으로 구성된 2단 구조로 되어 있다.

제 1 제습부(41)는 내부 양측면에 중앙방향으로 하방 경사지도록 형성된 경 사판(42)이 복수개 설치되어 물 집진기(30)로부터 유입된 습한 공기가 복수개의 경사판들(42)에 의해 형성된 긴 통로를 따라 지그재그로 상방 이동하면서 경사판(42)에 충돌하여 경사판(42)의 하면에 물방울(300)이 맺힘으로써 기계적인 제습이 이루어진다. 제 1 제습부(41)의 바닥면은 유입구로부터 멀어질수록 하방으로 경사지도록 형성되어 경사판(42)의 하면에 맺힌 물방울(300)이 낙하되면 경사면을 따라 배출구로 배출되도록 되어 있다. 바닥면의 배출구측에는 제 1 솔레노이드 밸브(46)가 설치되어 제 1 제습부(41)에서 생성된 물의 양을 검출하여 생성된 물의 양이 소정량을 초과할 경우 제 1 솔레노이드 밸브(46)가 개방되어 생성된 물이 하측의 물 보관통(44)으로 유입된다. 한편, 긴 통로를 따라 상방 이동하여 1차 제습된 공기는 상부측 배출구를 통해 제 2 제습부(43)로 유입된다. 제 1 제습부(41)의 공기 이동 통로를 길게 함으로써 제습 효율이 높아지게 된다.

제 2 제습부(43)는 제 1 제습부(41)에서 1차 제습된 공기를 압축기(미도시)를 이용하여 2차 제습한다. 제 2 제습부(43)의 바닥면의 배출구측에는 제 2 솔레노이드 밸브(45)가 설치되어 제 2 제습부(43)에서 생성된 물의 양을 검출하여 생성된 물의 양이 소정량을 초과할 경우 제 2 솔레노이드 밸브(45)가 개방되어 생성된 물이 하측의 물 보관통(44)으로 유입된다.

제 1 제습부(41) 및 제 2 제습부(43)에서 생성되어 유입된 물은 물 보관통(44)에 임시보관된다. 물 보관통(44)의 내부 일측에는 보관된 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 게이지(47)가 설치되어 물의 수위가 일정 레벨에 도달하면 펌프(P₁) 가 작동하여 보관된 물을 물 집진기(30)로 다시 재공급한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 사이클론을 이용하여 큰 방사능 입자를 1차적으로 집진하고 물 집진기를 이용하여 미세 방사능 입자를 2차적으로 집진한 후, 공기 중에 포함된 미세 방사능 입자를 필터박스를 통해 여과하여 방사능 물질을 제거함으로써 방사능 제거 효율을 향상시킴과 아울러 종래 필터의 잦은 교체로 인한 가동률 저하 및 교체 비용 증가의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 외부로부터 유입되는 방사능 입자 중 자중에 의해 하강하는 입자를 분리하는 사이클론;

   상기 사이클론에서 분리되지 않은 미세 입자를 물 속으로 하방 토출시켜 미세 입자를 집진하는 물 집진기;

   상기 사이클론과 물 집진기 사이에 위치하여, 외부의 방사능 입자를 상기 사이클론으로 유입시키고 사이클론을 통과한 미세 입자를 상기 물 집진기의 물 속으로 하방 토출시키는 제 1 진공펌프;

   상기 물 집진기의 상부측에 연결되어 상기 물 집진기 상부의 공기를 제습하는 제습기;

   상기 제습기에 의해 제습된 공기에 포함된 방사능 입자를 제거하여 정화된 공기를 외부로 배출하는 필터박스를 포함하되,

   상기 제습기에서 제습된 공기를 승온시키는 히터; 및

   상기 제습기와 히터 사이에 위치하여 제습된 공기를 히터측으로 강제 압송하기 위한 제 2 진공펌프가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치.
3. 삭제
4. 외부로부터 유입되는 방사능 입자 중 자중에 의해 하강하는 입자를 분리하는 사이클론;

   상기 사이클론에서 분리되지 않은 미세 입자를 물 속으로 하방 토출시켜 미세 입자를 집진하는 물 집진기;

   상기 사이클론과 물 집진기 사이에 위치하여, 외부의 방사능 입자를 상기 사이클론으로 유입시키고 사이클론을 통과한 미세 입자를 상기 물 집진기의 물 속으로 하방 토출시키는 제 1 진공펌프;

   상기 물 집진기의 상부측에 연결되어 상기 물 집진기 상부의 공기를 제습하는 제습기;

   상기 제습기에 의해 제습된 공기에 포함된 방사능 입자를 제거하여 정화된 공기를 외부로 배출하는 필터박스를 포함하되,

   상기 물 집진기는

   내부에 물이 저장된 본체부;

   상기 제 1 진공펌프로부터 상기 본체부에 저장된 물 속으로 연장형성되고 종단측 하방에 복수의 토출용 홀이 형성된 토출관부;

   상기 본체부 내부에 수평하게 설치되고 다수의 공극이 형성된 공기 파쇄부; 및

   상기 본체부의 일측면에 형성된 투명 재질의 육안 게이지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치.
5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 제습기는

   내부 양측면에 중앙방향으로 하방 경사지도록 형성된 경사판이 복수개 설치되어 상기 물 집진기로부터 유입된 습한 공기를 기계적으로 제습하는 제 1 제습부;

   상기 제 1 제습부에 1차 제습된 공기를 압축기를 이용하여 2차 제습하는 제 2 제습부; 및

   상기 제 1 제습부 및 제 2 제습부에서 생성된 물을 보관하는 물 보관통을 포함하는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 제습부 및 제 2 제습부는 바닥면이 일측에서 타측으로 경사지도록 형성되고, 타측에는 생성된 물의 양에 따라 단속되는 제 1 솔레노이드 밸브 및 제 2 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 물 보관통 내부 일측에는 수용된 물의 수위를 검출하기 위한 레벨 게이지가 설치되는 것을 특징으로 하는 물집진기를 이용한 방사능 집진장치.

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