KR101558480B1 - 섬유상 입자 분리 장치 및 분리 방법 - Google Patents

섬유상 입자 분리 장치 및 분리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기중에 부유된 입자상 물질을 채취함에 있어서, 석면입자와 같은 섬유상 입자를 일반 입자와 분리하여 채취할 수 있는 장치에 관한 것으로, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 섬유상 입자 분리 장치는 공기가 유입되는 공기 유입부; 상기 공기에 포함된 섬유상 입자와 일반 입자상 물질을 분리하는 입자 분리부; 분리된 상기 섬유상 입자를 포집하는 제 1 포집부; 및 분리된 상기 일반 입자상 물질을 포집하는 제 2 포집부를 포함하는 섬유상 입자 분리 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 공기 중에 포함된 석면과 같은 섬유상 입자를 일반 입자상 물질과 분리하여 포집함으로써, 공기 중 섬유상 입자의 농도를 측정함에 있어서 편의성과 정확성을 높이는 효과가 있다.

Description

섬유상 입자 분리 장치 및 분리 방법{SEPARATOR FOR FIBROUS PARTICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 섬유상 입자 분리 장치 및 분리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염된 공기에 포함된 석면과 같은 섬유상 입자를 분리하기 위한 분리 장치 및 분리 방법에 관한 것이다.
석면은 사문석이나 각섬석이 섬유질로 변한 규산염 강물로, 천연으로 생산되는 광물 중에서 가격이 저렴하고, 다른 물질과의 결합력이 좋으며 기계적 강도가 뛰어나다. 그래서 내화재, 단열재, 보온재나 절연재 등의 건축자재로 널리 사용되어 왔다.
그러나, 석면의 인체위해성이 사회적 이슈로 부각되면서 한국 정부에서는 2009년부터 석면 제품의 사용을 전면 금지하는 등 강력한 규제 정책을 시행하고 잇다. 일상 생활에서 일반인들이 얼마나 석면에 노출되어 있는지를 파악하기 위해서는 생활공간에서의 공기 중에 부유된 석면 농도 측정과 분석이 이루어져야 한다.
이러한 석면을 분석하는 기술 중 하나로 대한민국 등록특허 제10-1062834호(석면 고형시료 채취장치, 등록일:2011.08.31, 이하 선행문헌1)가 있다. 선행문헌1은 고형시료인 석면을 채취하기 위한 것으로, 주로 실내에서의 석면량을 조사하기 위해 석면을 용이하게 채취하기 위한 것이다. 하지만, 선행문헌1에 개시된 기술만으로는 공기 중에 포함된 석면입자를 채취하여 공기 중에 포함된 석면입자의 농도를 계측하기 쉽지 않은 문제가 있다.
또한, 공기에 포함된 석면을 채취하여 분석하는 기술은 한국환경과학회지 제19권(제4호), 509~516, 2010.(다중이용시설 및 학교 교사내 실내공기중 섬유상 입자의 농도 특성, 박정호, 서정민, 이하 선행문헌2)이 있다. 선행문헌2에서는 멤브레인필터를 사용하여 1시간 동안 석면시료를 채취하여 채취된 필터를 위상차현미경을 이용하여 섬유상 입자를 형태별로 계수하는 기술이 개시된다.
선행문헌2에 개시된 위상차현미경을 이용한 방법은 정확성이 우수하지만, 분석소요시간이 길고, 분석 작업이 어려워 측정 분석 인력의 숙련도에 따라 측정 정확성이 일정하지 않다는 문제가 있다. 이는 실제 공기 중 석면입자의 농도는 매우 낮기 때문에 채취된 필터에는 주로 다른 입자상 오염물질이 대부분 차이하고 있어 이를 석면과 같은 섬유상 입자를 구분하는데 많은 어려움이 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 공기 중에 포함된 석면과 같은 섬유상 입자를 채취하여 포집할 수 있는 섬유상 입자 분리 장치 및 분리 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 섬유상 입자 분리 및 채취 장치는, 공기가 유입되는 공기 유입부; 상기 공기에 포함된 섬유상 입자와 일반 입자상 물질을 분리하는 입자 분리부; 분리된 상기 섬유상 입자를 포집하는 제 1 포집부; 및 분리된 상기 일반 입자상 물질을 포집하는 제 2 포집부를 포함한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 섬유상 입자 분리 방법은, 섬유상 입자 분리 장치에 유입된 공기 중 섬유상 입자를 대전시키는 대전단계; 상기 대전된 섬유상 입자를 유입된 공기의 진행방향으로 정렬시키는 정렬단계; 상기 대전되어 정렬된 섬유상 입자를 유입된 공기에 포함된 다른 입자상 물질과 전기력을 이용하여 분리시키는 분리단계; 및 상기 분리된 섬유상 입자를 포집하는 포집단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 정렬단계는 대전된 섬유상 입자가 유입된 공기의 진행방향으로 정렬되도록 진행 경로의 적어도 양측이 상기 대전단계에서 대전된 극성과 동일한 극성을 띠도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 분리단계는 상기 대전되어 정렬된 섬유상 입자를 전기적 인력을 이용하여 다른 입자상 물질과 분리하는 것이 바람직하며, 상기 대전단계에서 섬유상 입자는 (+)극으로 대전될 수 있다.
본 발명에 의하면, 공기 중에 포함된 석면과 같은 섬유상 입자를 다른 입자상 오염물질과 구분하여 분리함으로써, 공기 중 섬유상 입자의 농도 측정에 있어서 정확성과 편의성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 섬유상 입자 분리 장치(100)는 공기 유입부(120), 입자 분리부(150), 제1포집부(170) 및 제2포집부(160)를 포함한다. 필요에 따라 펌프(200) 및 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.
공기 유입부(120), 입자 분리부(150), 제1포집부(170) 및 제2포집부(160)는 내부에 중공이 형성되며, 일 측에 공기가 유입되는 공기 유입부(120)가 형성되고, 타 측에 유입된 공기가 배출되는 공기 배출부가 형성된 하우징(110, 도 4참조)에 배치될 수 있다.
공기 유입부(120)는 섬유상 입자가 포함된 공기가 유입되며, 하우징(110)의 상부에 형성된다.
입자 분리부(150)는 공기 중에 포함된 섬유상 입자와 그 외의 입자(일반 입자상 물질)를 분리한다.
제2포집부(160)는 입자 분리부(150)에서 분리된 일반 입자상 물질을 포집한다.
제1포집부(170)는 입자 분리부(150)에서 분리된 섬유상 입자를 포집한다.
제1포집부(170)에는 섬유상 입자 외에도 다른 입자상 물질이 포집될 수 있으며, 입자 분리부(150)는 제2포집부(160)에 공기 유입부(120)로부터 유입된 섬유상 입자들 중 1%이하만이 포집되도록 섬유상 입자와 그 외의 입자(일반 입자상 물질)를 분리한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 블록도이다.
제2실시예(도 2 참조)에 따르면, 입자 분리부(150)는 분리부(150a) 및 하전부(130)를 더 포함하며, 제3실시예(도 3 참조)에 따르면 입자 분리부(150)는 분리부(150a), 하전부(130) 및 정렬부(140)를 더 포함한다.
하전부(130)는 유입된 공기에 포함된 섬유상 입자와 일반 입자상 물질을 전기적으로 대전시킨다.
분리부(150a)는 전기력에 의해 대전된 일반 입자상 물질을 섬유상 입자와 분리시킨다.
보다 상세하게, 분리부(150a)는 하전부(130)의 대전 극성과 반대 극성을 가지는 하전 단자에 의해 대전되어 정렬된 섬유상 입자를 일반 입자상 물질과 다른 경로로 이동시킨다.
정렬부(140)는 대전된 일반 입자상 물질을 공기 흐름방향으로 정렬시킨다.
보다 상세하게, 정렬부(140)는 도체로 이루어지고, 공기의 진행 방향과 평행하게 배치되고, 전기적으로 하전부(130)의 대전 극성과 동일한 극성을 가진다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 섬유상 입자 분리 장치의 단면도이다.
하우징(110)은 내부에 중공이 형성되며, 일 측에 공기가 유입되는 공기 유입부(120)가 형성되고, 타 측에 유입된 공기가 배출되는 공기 배출부가 형성된다.
공기 유입부(120)는 섬유상 입자가 포함된 공기가 유입되며, 하우징(110)의 상부에 형성된다.
하전부(130)는 하우징(110) 내부에 위치하고, 유입된 공기에 포함된 섬유상 입자를 전기적으로 대전시키는 역할을 한다. 이를 위해 제1하전단자(132) 및 제1전압발생부(134)를 포함한다.
제1하전단자(132)는 제1전압발생부(134)와 전기적으로 연결되며, 하우징(110) 내부에 위치한다. 본 발명의 일실시예에서 제1하전단자(132)는 (+)극으로 대전된 상태로 하전부(130)를 지나가는 공기 중에 포함된 섬유상 입자를 (+)극으로 대전시킨다.
제1전압발생부(134)는 제1하전단자(132)가 (+)극으로 대전되도록 전원을 공급한다.
정렬부(140)는 도전체로 이루어지며, 하전부(130)의 후단에 위치한다. 그리고 정렬부(140) 사이로 대전된 섬유상 입자가 통과할 수 있도록 하우징(110) 중공의 내 측면에 위치된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬부(140)는 원통형상의 하우징(110) 중공의 내측 벽면을 둘러싸는 형상으로 형성된다. 그리고 정렬부(140)는 제1전압발생부(134)와 전기적으로 연결되어 하전단자와 동일한 극성을 가지도록 대전된다. 또한 정렬부(140)는 별도의 전압발생부(미도시)와 전기적으로 연결되어 정렬부(140)에 인가되는 전압 크기를 상기 하전부(130)에 인가된 전압과 달리 할 수 있다.
그러므로 하전부(130)를 거쳐 (+)극으로 대전된 섬유상 입자는 정렬부(140)를 지나면서 중앙에 정렬된다. 이때, 섬유상 입자는 가늘고 긴 형상을 가지므로, (+)극으로 대전된 섬유상 입자는 전하가 양 끝단에 집중되어 정렬부(140)에서 진행방향으로 길게 정렬부(140)의 중앙에 정렬된다.
분리부(150a)는 공기 중에 포함된 섬유상 입자와 그 외의 입자를 분리하는 곳으로, 제2하전단자(152) 및 제2전압발생부(154)를 포함하여 구성된다.
제2하전단자(152)는 하우징(110) 내부의 정렬부(140) 후단에 위치하여, 제2전압발생부(154)와 전기적으로 연결되며, 제2전압발생부(154)에 의해 (-)극으로 대전된다. 제2하전단자(152)가 (-)극으로 대전됨에 따라 (+)극으로 대전된 상태에서 정렬부(140)를 통과하면서 정렬된 섬유상 입자는 제2하전단자(152) 측으로 이동한다.
제2전압발생부(154)는 제2하전단자(152)가 (-)극으로 대전되도록 전원을 공급한다.
제2포집부(160)는 정렬부(140)의 후단에 위치하는데, 제2하전단자(152)의 측면으로 별도로 형성된 경로의 끝단에 위치한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2하전단자(152)는 정렬부(140)의 후단에 직선경로 상에 위치하고, 제2포집부(160)는 직선경로의 측 방향에 형성된 경로에 형성된다.
그러므로 정렬부(140)에서 정렬된 섬유상 입자는 제2하전단자(152) 측으로 이동하는 반면, 정렬되지 않은 일반 입자들은 측 방향의 경로로 이동하여 제2포집부(160)에 포집된다. 이를 위해 제2포집부(160)에는 일반입자들을 포집하기 위한 흡입펌프가 설치될 수 있다.
그리고 제1포집부(170)는 하우징(110)의 하단에 위치하며, 분리부(150a)에서 제2하전단자(152) 측으로 분리되어 이동된 섬유상 입자를 포집한다. 상기 제2포집부(160)와 제1포집부(170)는 섬유상 입자를 포집하기 위해 필터 등이 구비될 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 섬유상 입자는 공기의 진행방향과 나란하게 정렬되고 (+)극을 띠고 있기 때문에 제2하전단자(152)의 (-)극성에 의해 제2하전단자(152) 측으로 작용된 전기적 인력에 의해 이동된다. 이때의 섬유상 입자의 분리특성은 제1포집부(170)와 제2포집부(160) 각각을 통과하는 유량의 크기 및 두 유량간의 비(ratio), 그리고 섬유상 입자에 작용하는 전기적 인력의 크기 등에 의해 좌우된다.
즉, 공기 중에 포함된 섬유상 입자는 본 발명의 섬유상 입자 분리 장치(100)에 유입되면, 하전부(130)에 의해 (+)극으로 하전되고, 정렬부(140)에 의해 진행방향으로 정렬되며, 분리부(150a)에서 일반입자와 분리된 후 제1포집부(170)에서 포집된다. 그러므로 공기 중에 섬유상 입자 이외의 다른 오염된 일반입자들과 분리하여 포집하기 때문에 위상차현미경을 이용한 분석 시 측정의 정확성과 편의성을 높일 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 섬유상 입자 분리 장치
110: 하우징 120: 공기 유입부
130: 하전부 132: 제1하전단자
134: 제1전압발생부 140: 정렬부
150: 입자 분리부 152: 제2하전단자
154: 제2전압발생부 160: 제2포집부
170: 제1포집부

Claims (11)

  1. 공기가 유입되는 공기 유입부;
    상기 공기에 포함된 섬유상 입자와 일반 입자상 물질을 분리하는 입자 분리부;
    분리된 상기 섬유상 입자를 포집하는 제 1 포집부; 및
    분리된 상기 일반 입자상 물질을 포집하는 제 2 포집부를 포함하고,
    상기 입자 분리부는
    상기 섬유상 입자와 상기 일반 입자상 물질을 전기적으로 대전시키는 하전부;
    전기력에 의해 대전된 상기 일반 입자상 물질을 상기 섬유상 입자와 분리시키는 분리부; 및
    대전된 상기 일반 입자상 물질을 공기 흐름방향으로 정렬시키는 정렬부를 포함하고,
    상기 정렬부는 도체로 이루어지고, 공기의 진행 방향과 평행하게 배치되고, 전기적으로 상기 하전부의 대전 극성과 동일한 극성을 가지는 섬유상 입자 분리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리부는 상기 하전부의 대전 극성과 반대 극성을 가지는 하전 단자에 의해 대전되어 정렬된 상기 섬유상 입자를 일반 입자상 물질과 다른 경로로 이동시키는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하전부는 (+)극으로 대전되는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    공기 흡인을 위한 펌프; 및
    상기 펌프의 작동, 유량 및 가동 시간 제어를 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 장치.
  8. 섬유상 입자 분리 장치에 유입된 공기 중 섬유상 입자를 대전시키는 대전단계;
    대전된 상기 섬유상 입자를 유입된 공기의 진행방향으로 정렬시키고, 진행 경로의 적어도 양측이 상기 대전단계에서 대전된 극성과 동일한 극성을 띠도록 하는 정렬단계;
    대전되어 정렬된 상기 섬유상 입자를 유입된 공기에 포함된 다른 입자상 물질과 전기력을 이용하여 분리시키는 분리단계; 및
    상기 분리된 섬유상 입자를 포집하는 포집단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 분리단계는 대전되어 정렬된 상기 섬유상 입자를 전기적 인력을 이용하여 다른 입자상 물질과 분리시키는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 대전단계에서 섬유상 입자는 (+)극으로 대전되는 것을 특징으로 하는 섬유상 입자 분리 방법.
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