KR100724718B1

KR100724718B1 - 다중 브이오시 및 에이치시에이치오 포집장치

Info

Publication number: KR100724718B1
Application number: KR1020060063116A
Authority: KR
Inventors: 이언구; 박진철; 전성원; 차진영
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2007-06-04

Abstract

본 발명은 다수의 소형 챔버를 이용하여 공기 중의 VOC, HCHO 등과 같은 오염물질을 포집하기 위한 다중 VOC 및 HCHO 포집장치를 제공한다.

이를 위해, 본 발명의 다중 VOC 및 HCHO 포집장치는, 압축공기를 항온시키기 위한 항온부와, 압축공기를 건조공기로 제습하기 위한 제습부, 건조공기를 순차 필터링하기 위한 다수의 챠콜필터, 필터링된 일부 공기를 습도 조절하기 위한 습도조절장치, 습도 조절된 공기와 필터링 되어 그대로 공급된 건조공기를 혼합하기 위한 혼합기, 혼합된 공기를 질량제어용 유량계를 통해 일정량 조절하여 다수의 소형 챔버로 각각 분배하기 위한 공기 분배기 및, 다수의 소형 챔버를 거친 공기 중에 포함되어 있는 VOC 및 HCHO 등의 오염물질을 포집하기 위한 오염물질 포집기로 이루어진다.

따라서, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 다수의 소형 챔버를 이용하여 공기 중의 VOC, HCHO 등과 같은 오염물질을 포집함으로써, 건축자재로부터 공기 중으로 발산되는 공기 중의 VOC, HCHO 및 그 외의 다른 화학물질 등에 대한 방출농도를 경제적이면서 효과적으로 분석할 수 있다.

소형 챔버, 챠콜필터, 테프론관, 제습장치, 유량계, 포집기, 시료 보관실,

Description

다중 브이오시 및 에이치시에이치오 포집장치{Multi-VOC and HCHO pilling device}

도 1은 본 발명에 따른 다중 VOC 및 HCHO 포집장치의 전체 시스템 구성을 도시한 도면,

도 2는 다수개의 소형 챔버를 포함하고 있는 항온 챔버실 시스템을 개략적으로 도시한 계통도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 흡입부(압축기),

20 : 항온부(항온조),

30a,30b : 펌프,

40 : 제습부(제습장치),

50a,50b,50c : 챠콜(활성탄)필터,

60a,60b,60c : 3Way 밸브,

70a,70b,70c,70d,70e : 유량제어용 유량계,

80 : 습도조절장치,

90 : 혼합기,

100 : 공기 분배기,

110 : 질량제어용 유량계(MFC),

120 : 소형 챔버,

130 : 오염물질 포집기,

140 :온습도 모니터링 센서,

150 : 챔버실,

160 : 테프론관,

170 : 항온 시료 보관실,

180 : 공기 배출기.

본 발명은 다중 VOC 및 HCHO 포집장치에 관한 것으로, 특히 건축자재로부터 공기 중으로 발산되는 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compound), 포름알데히드(HCHO) 및 그 외의 다른 화학물질에 대한 방출농도를 분석하기 위해, 다수의 소형 챔버를 갖춘 항온챔버를 이용하여 건축자재에서 휘산되는 공기 중의 VOC 및 HCHO 등과 같은 오염물질을 포집할 수 있는 다중 VOC 및 HCHO 포집장치에 관한 것이다.

최근, 일반 주택, 빌라, 아파트, 빌딩 등을 신축 및 개축하면서 환경오염물질을 발산하는 화학물질이 다량 함유된 내외장재 등과 같은 건축자재를 사용함으로써, 상기 건축물의 실내공기를 심각하게 오염시키고 있으며, 그와 같이 오염된 공 기를 사람이 호흡기를 통해 흡입함으로써 인체에 심각한 이상을 야기시키고 있는 것이 현실이다.

따라서, 상기와 같이 신축 및 개축에 사용되는 건축물의 내외장재에서 발산되는 VOC 및 HCHO 등과 같은 오염물질을 포집하여 정확하게 측정할 수 있는 규격화된 장치가 필요하다.

이와 관련하여, 현재 사용되고 있는 검사방법에는 데시케이터법, 퍼포레이터법 및 소형 챔버법 등이 있다.

상기 검사방법 중 데시케이트법은 일본에서 개발된 방법으로, 데시케이터 챔버 내부 온도를 20℃로 맞추고, 시편을 24시간 방치하여 챔버 하단에 있는 증류수에 포름알데히드가 정류되게 하여 아세틸아세톤과의 반응을 이용하여 적외선 분광기로 정량을 측정하는 방법이다.

그러나, 상기와 같은 데시케이트법에 있어서는, VOC를 측정할 수 없을 뿐만 아니라 오차범위도 상당히 크다는 문제점을 갖고 있다.

한편, 상기 데시케이터법이 시료에서 가스로 휘산되는 포름알데히드 방출량을 측정하는 방법이라면, 상기 퍼포레이터법은 시료에 존재하는 모든 포름알데히드 방출량을 측정하는 방법이다.

즉, 상기와 같은 퍼포레이터법은 공기를 순환시켜 공기 중에 포함된 포름알데히드를 물에 포지하여 아세틸아세톤법으로 분석하는 것으로, 이 방법 또한 오차범위가 상당히 클 뿐만 아니라 VOC는 측정할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.

한편, 일본에서는 소형 챔버법의 표준규격을 정하고 2003년 7월 1일부터 시 행하고 있다.

이 방법은 카본필터를 통과한 공기를 온도 및 습도 조절장치를 통과시켜 소형 챔버로 공급하는 방법으로 VOC의 측정이 가능하다.

그러나, 상기와 같은 소형 챔버법의 문제점은 공급되는 유량을 항상 일정하게 유지하지 못한다는 것이다.

결국, 수동 유량계로 유량을 조절하는 방식을 사용하게 되어, 포집장치의 농도가 올라갈수록 유량이 감소하는 형상이 발생되며, 시험자가 계속해서 유량을 보정해야 하는 불편함을 갖게 되고, 또한 수동이기 때문에 오차범위도 상당히 크다.

또한, 유량이 정확하지 않아 온도와 습도가 달라지는 현상이 발생하여, 각 구간에서 측정한 데이터를 기록할 수 있는 기록계가 없어 시험법에 대한 자료를 공유할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.

더욱이, 국내에서 개발된 기존의 VOC 및 HCHO를 포집하기 위한 시스템의 경우, 1개 또는 2개의 소형 챔버로 구성된 각각의 개별적인 포집장치기 때문에, 다수의 소형 챔버를 설치할 경우 불필요한 항온항습 및 유량제어를 위한 부속장치가 중복 설치되어 설치면적이 매우 넓어져 관리하는데 불편함을 초래할 뿐만 아니라 비용상승을 초래하고 있는 실정이다.

또한, 상기의 VOC 및 HCHO 포집 시스템에 있어서, 배출공기 포집시, KS규격의 경우에는 챔버 배출 공기량의 80% 이하의 포집으로 되어 있고, 환경부의 경우에는 100% 포집으로 되어 있기 때문에, 2가지 시험방법에 따른 조건이 달라 이들 시험방법 중 하나의 시험방법을 선택해야만 하는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, KS M ISO 16000-1,3,6,9,11 및 환경부 실내공기질 공정시험방법에 따라 건축자재로부터 공기 중으로 발산되는 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC), 포름알데히드(HCHO) 및 그 외의 다른 화학물질 등에 대한 방출농도를 분석하기 위해, 다수의 소형 챔버를 이용하여 정해진 규격대로 공기 중의 VOC, HCHO 및 그 외의 다른 화합물질 등과 같은 오염물질을 포집할 수 있는 다중 VOC 및 HCHO 포집장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 VOC 및 HCHO 포집장치는,흡입부를 통해서 흡입된 압축공기를 항온시키기 위한 항온부와, 항온부를 통해 일정한 온도로 조절된 압축공기를 건조공기로 제습하기 위한 제습부, 제습부에서 제습된 건조공기를 순차 필터링하기 위한 다수의 챠콜필터, 다수의 챠콜필터에서 필터링된 일부 공기를 습도 조절하기 위한 습도조절장치, 습도조절장치에서 습도 조절된 공기와 다수의 챠콜필터에서 필터링 되어 그대로 공급된 건조공기를 혼합하여 습도 50%의 공기를 생성하는 혼합기, 혼합기에서 혼합된 습도 50%의 공기를 질량제어용 유량계를 통해 일정량 조절하여 다수의 소형 챔버로 각각 분배하기 위한 공기 분배기 및, 다수의 소형 챔버를 거친 공기 중에 포함되어 있는 VOC 및 HCHO 등의 오염물질을 포집하기 위한 오염물질 포집기를 구비하여 구성된다.

따라서, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 시험기준에 적합하게 1개의 압축기를 통한 공기 공급기능, 1개의 항온시스템을 통한 소형 챔버 및 챔버시스 템의 온도 조절기능, 1개의 제습 및 습도 조절장치에 의한 항습기능, 3개의 필터링 시스템으로 다수의 소형 챔버를 시험하는 기능을 갖게 된다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 VOC 및 HCHO 포집장치의 전체 시스템 구성을 도시한 것으로, 도시한 바와 같이 시스템은, 흡입부(10; 압축기)와, 항온부(20; 항온조), 복수의 펌프(30a, 30b), 제습부(40; 제습장치), 다수의 챠콜(활성탄)필터(50a, 50b, 50c), 다수의 3Way 밸브(60a, 60b, 60c), 유량제어용 유량계(70a, 70b, 70c, 70d,70e), 습도조절장치(80), 혼합기(90), 공기 분배기(100), 질량제어용 유량계(110), 소형 챔버(120), 오염물질 포집기(130), 온습도 모니터링 센서(140), 챔버실(150; 도 2 참조), 테프론관(160), 항온 시료 보관실(170) 및, 공기 배출기(180)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 다중 VOC 및 HCHO 포집장치의 시스템 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 컴프레셔를 포함하는 흡입부(10)를 통해서 압축공기를 챔버 내에 공급하기 위해 외부공기를 강제적으로 본 발명의 시스템 내로 흡입한다.

상기와 같이 흡입부(10)를 통해서 흡입된 압축공기는 테프론관(160)에 의해 흡입부(10)와 연결된 항온부(20)에서 챔버 내 기준에 맞는 일정한 온도인 25±1℃로 항온된다.

이후, 상기 항온부(20)를 통해 일정한 온도로 조절된 압축공기는 테프론관(160)에 의해 항온부(20)와 연결된 펌프(30a)를 통해 펌핑되어 제습부(40)로 공급된다.

상기 펌프(30a)에 의해 보내진 압축공기는 테프론관(160)에 의해 펌프(30a)와 연결된 제습부(40)에서 습도 0%의 건조공기로 제습되어 3개의 챠콜(활성탄)필터(50a, 50b, 50c)로 순차 보내진다.

상기 제습부(40)를 통해 제습되어 보내진 압축공기는 순차적으로 각각의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)를 거쳐 외기의 실내공기 오염물질을 제거하여 깨긋한 공기로 필터링 된다.

한편, 상기 제습장치(40)는 물론 각각의 챠콜필터(50a, 50b, 50c) 모두는 테프론관(160)으로 연결된다.

상기 마지막 챠콜필터(50c)와 테프론관(160)에 의해 연결된 3Way 밸브(60a)를 통해 공급된 상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)를 거친 청정공기 중 일부는, 이 청정공기의 습도를 조절하기 위한 유량제어용 유량계(70a)를 거쳐 습도조절장치(80)로 보내진다.

상기 유량제어용 유량계(70a)를 통해 공급된 청정공기는 증류수가 내장된 습도조절장치(80)에 의해 챔버 내 공급공기의 항습조건을 맞추기 위해 버블링에 의해 100% 습도로 조절되어 혼합기(90)로 보내진다.

한편, 상기 습도조절장치(80)는, 상기 습도조절장치(80)에 증류수를 자동으로 공급하기 위해, 도시하지는 않았지만 보조물통이 부착되어 시험중 소요된 증류 수가 자동으로 충전될 수 있도록 물공급배관으로 연결되어 있다.

즉, 보조물통을 습도조절장치(80)보다 높은 곳에 위치시키고, 보조물통과 습도조절장치(80)를 밸브가 형성된 관로로 연결하여, 밸브만 개방되면 보조물통 내부의 증류수가 습도조절장치(80)로 공급될 수 있게 하고 있다.

계속해서, 상기 3Way 밸브(60a)를 통해 공급된 청정공기 중 일부는 또 다른 유량제어용 유량계(70b)를 통해 청정한 습도 0%의 건조공기 그대로 혼합기(90)로 보내진다.

상기 습도조절장치(80)에 의해 습도가 조절되어 습도조절장치(80)로부터 공급된 습도 100%의 공기와 상기 3Way 밸브(60b)를 통해 공급된 습도 0%의 공기는 혼합기(90)를 통해 서로 혼합되어 습도 50%의 공기가 된다.

상기 혼합기(90)를 통해 혼합된 습도 50%의 공기는 테프론관(160)에 의해 혼합기(90)와 유량제어용 유량계(70c)와 연결된 3Way 밸브(60b)를 통해 공기 분배기(100)로 보내진다.

계속해서, 상기 공기 분배기(100)로 분배된 공기는 테프론관(160)에 의해 상기 공기 분배기(100)와 연결된 질량제어용 유량계(110; MFC)를 통해 일정량으로 조절되어 12개의 소형 챔버(120)로 각각 분배된다.

이 때, 각각 20ℓ의 용적을 갖는 소형 챔버(120)로 공급되는 공기의 온도 및 습도의 계측을 위해 온습도 모니터링 센서(140)가 공기 분배기(100)와 연결되어 설치된다.

한편, 도 2에는 다수개의 소형 챔버(120)를 포함하고 있는 챔버실(150)을 갖 춘 시스템을 개략적으로 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 소형 챔버(120)가 6개로 도시되어 있지만, 통상 12개 이상의 소형 챔버(120)로 이루어져 있으며, 챔버실(150)은 온도 25±1℃ 및 습도 50±5%로 되어 있다.

계속해서, 상기 공기 분배기(100)와 질량제어용 유량계(110)를 거쳐 공급된 공기는 소형 챔버(120) 내부의 건축자재(도시하지 않음)를 통과하면서 건축자재에서 휘산되는 VOC 및 HCHO 등의 오염물질과 함께 순차적으로 3Way 밸브(60c)와 유량제어용 유량계(70d)를 거쳐 오염물질 포집기(130)로 공급된다.

이때 KS규격 챔버배출 공기량의 80% 및 환경부 규격 100% 포집비율에 따라 3 Way 밸브(60c) 조작을 통해 유량제어용 유량계(70d)를 거쳐 오염물질 포집기(130)로 공급된다.

상기 오염물질 포집기(130)에서는 상기 공급된 공기 중에 포함되어 있는 건축자재에서 휘산된 VOC 및 HCHO 등의 오염물질을 포집하여 채취하게 되고, 그 외의 공기는 유량제어용 유량계(70e)를 거쳐 공기 배출기(180)를 통해 외기로 배출된다.

또한, 상기 혼합기(90)를 통해 혼합된 습도 50%의 공기는 순차적으로 3Way 밸브(60b)와 유량제어용 유량계(70c)를 거쳐 시료 보관실(170)로 공급된 후, 펌프(30b)를 통해 배출된다.

한편, 소형 챔버(120)와, 3Way 밸브(60c), 유량제어용 유량계(70d, 70e) 및 공기 배출기(180)는 모두 테프론관(160)으로 연결된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 시스템을 구성함으로써, 측정하고자 하는 건축자재를 다수의 소형 챔버에 설치하여, 소정 시간동안 공기를 오염물질 포집기를 통 과시킨 후, 그 오염물질 포집기를 채취하여, 소형 챔버를 통과하는 공기 유량 및 시험편의 표면적을 구해 시험대상인 건축자재의 단위면적당 VOC 및 HCHO 등과 같은 오염물질의 발산속도를 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 실시예로 기술하고 있지만, 상기의 실시예로 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 목적 및 배경을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다수개의 소형 챔버를 1개의 항온챔버실에 설치하여 한번에 다량의 자재를 시험할 수 있으며, 다수의 부속장치가 중복되는 것을 방지하여 경제적이며, 종합적으로 관리가 가능하여 유지보수가 효율적이며, KS 규격과 환경부 시험방법에 적절히 대처할 수 있도록 유량계가 설치되어 간단한 밸브 조작에 따라 시험방법을 선택할 수 있어 범용적으로 적용할 수 있다.

Claims

다수의 소형 챔버를 이용하여 공기 중의 VOC, HCHO 등과 같은 오염물질을 포집하기 위한 다중 VOC 및 HCHO 포집장치에 있어서,

테프론관에 의해 흡입부(10)와 연결되며, 상기 흡입부(10)를 통해서 흡입된 압축공기를 챔버 내 기준에 맞는 일정한 온도인 25±1℃로 항온시키기 위한 항온부(20)와,

상기 항온부(20)와 테프론관에 의해 연결된 펌프(30a)에 의해 펌핑되는 상기 항온부(20)를 통해 일정한 온도로 조절된 압축공기를 습도 0%의 건조공기로 제습하기 위한 제습부(40),

상기 제습부(40)에서 제습된 습도 0%의 건조공기를 순차 필터링하기 위한 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c),

상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)를 거쳐 공급된 청정공기 중 일부를 습도 100%의 공기로 습도 조절하기 위한 증류수를 내장한 습도조절장치(80),

상기 습도조절장치(80)에서 습도 조절되어 공급된 습도 100%의 공기와, 상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)를 거쳐 공급된 청정공기 중 일부가 상기 습도조절장치(80)를 거치지 않고 그대로 공급된 습도 0%의 건조공기를 혼합하여 습도 50%의 공기를 생성하는 혼합기(90),

상기 혼합기(90)에서 혼합된 습도 50%의 공기를 질량제어용 유량계(110)를 통해 일정량 조절하여 건축자재가 포함된 12개의 소형 챔버(120)로 각각 분배하기 위한 공기 분배기(100) 및,

상기 질량제어용 유량계(110)와 연결된 상기 소형 챔버(120)를 거친 공기 중에 포함되어 있는 VOC 및 HCHO 등의 오염물질을 포집하여 채취하기 위한 오염물질 포집기(130)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 VOC 및 HCHO 포집장치.
제1항에 있어서,

상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)에서 필터링된 공기를 상기 습도조절장치(80)와 혼합기(90)로 일정량 조절하여 공급하기 위한 3Way 밸브(60a)와,

상기 혼합기(90)를 통해 혼합된 공기를 상기 공기 분배기(100)와 항온의 시료 보관실(170)로 일정량 조절하여 공급하기 위한 3Way 밸브(60b) 및,

상기 다수의 소형 챔버(120)에서 공급된 공기를 상기 오염물질 포집기(130)와 공기 배출기(180)로 공급하기 위한 3Way 밸브(60c)를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 VOC 및 HCHO 포집장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)에서 필터링 되어 상기 3Way 밸브(60a)를 통해 상기 습도제어장치(80)로 공급되는 공기를 유량제어하기 위한 유량제어용 유량계(70a)와,

상기 다수의 챠콜필터(50a, 50b, 50c)에서 필터링 되어 상기 3Way 밸브(60a)를 통해 상기 혼합기(90)로 공급되는 공기를 유량제어하기 위한 유량제어용 유량 계(70b),

상기 혼합기(90)에서 혼합되어 상기 3Way 밸브(60b)를 통해 상기 시료 보관실(170)로 공급되는 공기를 유량제어하기 위한 유량제어용 유량계(70c),

상기 다수의 소형 챔버(120)를 거쳐 상기 3Way 밸브(60c)를 통해 상기 오염물질 포집기(130)로 공급되는 공기를 유량제어하기 위한 유량제어용 유량계(70d) 및,

상기 오염물질 포집기(130)에서 상기 3Way 밸브(60c)를 통해 상기 공기 배출기(180)로 공급되는 공기를 유량제어하기 위한 유량제어용 유량계(70e)를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 VOC 및 HCHO 포집장치.