KR101802943B1 - 다관절 로봇을 이용한 국소부위 자동 전해제염 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 곡면 및 국소부위의 방사능 오염도 자동으로 신속하게 제염시킬 수 있는 전해제염 장치에 관한 것으로서, 강성 재질로 이루어지는 프레임(10)과; 프레임(10)에 상부가 결합되어 현수되며, 서로 독립적으로 가변되는 복수개의 관절로 이루어지는 로봇(20)과; 로봇(20)의 말단에 결합되어 로봇(20)의 동작에 따라 이동됨으로써 방사능으로 오염된 피제염물(C)의 표면에 밀착되며, 피제염물(C)의 표면에 수세액 또는 제염액을 분사하여 피제염물(C)의 표면을 제염시키되, 수세액 또는 제염액의 누수를 방지시키는 씰링 부재와 수세액 또는 제염액을 회수시키는 회수관이 구비되고, 제염액에 전류를 인가시켜 피제염물(C)의 표면에 전해 제염을 발생시키는 전극이 구비되는 헤드(30);로 구성되어, 다양한 경사를 가지는 방사능 오염 면에 대해 자유롭게 전해 제염을 수행할 수 있으면서도 부산물로 인한 2차 방사능 오염이 효과적으로 방지될 수 있는 전해 제염 장치를 제공하고자 한다.

Description

다관절 로봇을 이용한 국소부위 자동 전해제염 장치{Automatic electrolytic local part decontamination device using polyarticular robot}

본 발명은 전해제염 장치와 전해제염 시스템 및 전해제염 방법에 관한 것으로, 특히 곡면 및 국소부위의 방사능 오염도 자동으로 신속하게 제염시킬 수 있는 전해제염 장치와 전해제염 시스템 및 전해제염 방법에 관한 것이다.

원자로의 해체에서는 해체 전후에 각종 기기에 묻은 방사능물질을 제거하기 위한 작업이 수행된다. 이것을 제염이라고 부른다. 즉 제염이란 방사성 폐기물의 준위를 낮추기 위한 기술이다.

설계수명이 종료되어 해체가 결정된 원자력발전소는 핵연료 인출을 시작으로, 철거, 해체, 제염, 부지복원 등의 과정을 거쳐 원자력발전소 해체과정이 진행된다.

원자력발전소 및 원자력시설에서는 방사성 물질이 부식생성물과 혼합하여 표면오염이 발생한다. 원자력발전소 내 대부분의 방사성 폐기물은 금속폐기물로서, 금속 방사성폐기물이 제염되면, 폐기물 발생량을 줄여 최종적으론 방사성 폐기물을 줄일 수 있다.

원전해체 비용 중 대부분은 폐기물처리비용으로 예상되며, 폐기물 저감이 원전해체비용을 줄일 수 있는 요소이다. 폐기물 저감을 위한 방법으로 제염을 통한 폐기물의 자체활용, 규제해제 처리가 있다. 방사성폐기물의 상당부분은 금속폐기물로서, 제염을 통해 자체활용 및 규제해제가 가능하며, 일부에 한해 방사성폐기물로 처리를 하게 되므로 폐기물처리 비용 감소에 도움이 된다.

이러한 제염 기술의 종류로서 물리적제염, 화학제염, 전기화학 제염 등이 있다.

물리적 제염은 국소부위 제염 및 결합이 약한 산화막에 효과적이지만 주로 작업자의 직접 조작을 필요로 하여, 방사선 피폭량을 증가시킬 수 있는 단점이 있다.

화학제염의 경우 산화막의 주성분인 Fe, Ni, Cr 산화물 등을 효과적으로 제거할 수 있는 화학물을 사용하는데 이점이 있지만, 각 주성분을 제거하기 위한 화학물이 다르고, 공정시간이 상대적으로 길며, 고농도 화학물 사용시 모재(Base metal)의 부식우려가 있다.

이 중에서 전해제염은 표면오염 물질을 타 제염방법에 비하여 단시간에 제거가 가능한 장점이 있다.

전해제염과 관련하여, 종래의 침지식 전해제염 장치는 전해제염 탱크 규격에 맞춰 제염대상물의 절단이 수행되며, 절단된 제염대상물을 전해제염 장치로 이송 후 작업을 수행해야 한다. 그런데, 침지식 전해제염 장치는 절단된 소형 부재의 제염 작업에는 효과적이지만, 대형 설비나 기타 해체가 힘든 설비, 또는 작업자가 접근하기 곤란한 부위를 제염하고자 할 경우에는 전해 제염 작업이 이루어지기 곤란하다.

또한 부피가 큰 설비에서 일부 국소 부위만 방사능으로 오염된 경우 그 오염된 부위의 제염을 위해서 전체 설비를 절단하는 것은 상당한 비효율을 감수해야 하므로 큰 설비에서 국소 부분만 제염 작업을 하고자 할 경우에는 전해제염 방식이 가진 장점에도 불구하고 전해제염을 채택하기 힘든 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 하는 종래기술을 살펴보면, 도 1에 도시된 등록특허공보 제10-0542393호(등록일자: 2006. 01. 03)에 소개된 '이동형 전해제염장치'를 들 수 있다.

상기 종래기술은 저면이 개방된 케이스(111)와, 케이스(111)의 내측에 고정되어 케이스(111)의 내부를 상부 공간(112H)과 하부 공간(112L)으로 구분하며 하나 이상의 관통공(121)이 형성된 음극판(120)과, 상부 공간(112H)에 채워지는 제염액(115) 및, 하부 공간(112L)에 채워지며

음극판(120)의 관통공(121)을 통해 흘러내린 제염액(115)을 흡수하여 머금고 있는 흡수체(130)를 포함하며, 흡수체(130)가 금속폐기물(1)과 접하여 이동하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이러한 구성을 가짐으로써 상기 종래기술에 따른 이동형 전해제염장치는 방사성 금속폐기물을 현장에서 제염할 수 있고, 제염헤드가 이동하므로 금속폐기물의 크기에 따른 제한을 덜 받는 효과가 있다.

그러나 상기 종래기술에서는 수직면 또는 곡관부와 같은 굴곡 부위처럼 제염 면의 경사가 다양할 경우에도 자유롭게 제염 작업이 수행될 수 있는 수단에서 제염 작업이 이루어질 수 있는 수단이 없으며, 특히 전해제염에서 발생될 수 있는 부산물로 인한 2차 오염 방지가 다양한 곡면에 대한 제염 작업에서도 이루어질 수 있는 수단이 구비되지 않으므로, 실제로는 여러 가지 형상을 띠게 되는 각종 설비의 경우에는 작업자가 현장에서 피폭 우려 속에서 제염 작업을 직접 수행해야 하는 문제가 있다.

따라서 작금의 원전 해체 과정에서 수행되는 전해 제염 작업에서는 곡면부위 또는 수직면과 같은 다양한 경사를 가지는 방사능 오염 면에 대해 자유롭게 전해 제염을 수행할 수 있으면서도 부산물로 인한 2차 방사능 오염이 효과적으로 방지될 수 있는 수단이 구비되어 제염 작업자의 피폭 우려를 최소화 시켜 줄 수 있는 전해제염 장비에 대한 기술이 절실하게 요청되는 상황이다.

등록특허공보 제10-0542393호(등록일자: 2006. 01. 03)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 곡면부위 또는 수직면과 같은 다양한 경사를 가지는 방사능 오염 면에 대해 자유롭게 전해 제염을 수행할 수 있으면서도 부산물로 인한 2차 방사능 오염이 효과적으로 방지될 수 있는 수단이 구비되어 제염 작업자의 피폭 우려를 최소화 시켜 줄 수 있는 전해제염 장치와 전해 제염 시스템 및 전해 제염 방법을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전해제염 장치는 강성 재질로 이루어지는 프레임과, 상기 프레임에 상부가 결합되어 현수되며, 서로 독립적으로 가변되는 복수개의 관절로 이루어지는 로봇(20)과, 상기 로봇(20)의 말단에 결합되어 로봇(20)의 동작에 따라 이동됨으로써 방사능으로 오염된 피제염물의 표면에 밀착되며, 피제염물의 표면에 수세액 또는 제염액을 분사하여 피제염물의 표면을 제염시키되, 수세액 또는 제염액의 누수를 방지시키는 씰링 부재와 수세액 또는 제염액을 회수시키는 회수관이 구비되고, 제염액에 전류를 인가시켜 피제염물의 표면에 전해 제염을 발생시키는 전극이 구비되는 헤드로 구성된다.

여기서 상기 프레임은 바람직하게는 길이방향으로 길게 형성되는 레일과, 레일을 따라 왕복되며 상기 로봇(20)의 상단을 파지하는 클램프 척으로 이루어져서, 상기 로봇(20)을 레일의 길이방향을 따라 왕복시킬 수 있게 구성된다.

이 경우 상기 레일의 양 단에는 레일 전체를 레일과 수직한 방향으로 전진 또는 후퇴 되게 안내시키는 레일 측면 가이드와, 레일을 레일 측면 가이드를 따라 전진 또는 후퇴시키는 레일 전후 구동 모터가 설치됨으로써, 로봇(20)의 위치 이동이 2차원 평면상에서 자유롭게 이루어질 수 있다.

이때 상기 복수개의 관절 각각은 바람직하게는 서로 직교하면서 독립적으로 회전 구동되는 두 개의 회전축이 만나면서 형성된다.

한편, 상기 씰링 부재는 바람직하게는 전해 제염이 수행되는 부위를 수밀하게 막는 제1 씰링 부재와, 제1씰링 부재와 일정 간격 이격되면서 제1씰링 부재 주위를 감싸는 제2씰링 부재로 이루어진다.

특히 바람직하게는 상기 제1씰링 부재와 제2씰링 부재 사이에는 제1씰링 부재와 제2씰링 부재 사이 공간의 공기를 흡입하여 진공 상태로 만듦으로써 헤드를 피제염물 표면에 진공 흡착시키는 진공 흡입관이 구비된다.

또한 바람직하게는 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간 내부에 배치되는 음극판과, 제2씰링 부재 외측에 배치되며 피제염물 표면에 접촉하는 양극 핀이 설치되어, 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간 내부에 전해액이 충전될 때 음극판과 양극 핀에 전원이 인가됨으로써 피제염물 표면에 전해제염이 발생 된다.

이때 바람직하게는 상기 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간 내부로 수세액 또는 제염액을 공급하는 공급관과, 수세 또는 제염이 수행된 후 오염된 상기 수세액 또는 제염액을 회수하는 배출관이 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간 내부에 설치된다.

그리고 상기 제1씰링 부재 내부에는 바람직하게는 전해액 감지 센서가 구비되어, 제1씰링 부재 내부로 전해액이 공급될 때, 제1씰링 부재 내부가 전해액으로 채워지는 것이 상기 전해액 감지 센서로 감지되면 상기 음극판과 양극 핀에 전원이 인가되어 일정 시간 동안 전해 제염이 발생된다.

이 경우 상기 전해액 감지 센서는 바람직하게는 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간의 내면 중 서로 방사상으로 대칭되는 지점에 두 군데 이상 설치되며, 상기 두 군데 이상에 설치된 전해액 감지 센서 모두에서 전해액이 감지된 경우에 음극판과 양극 핀에 전원이 인가된다.

한편 상기 헤드에는 바람직하게는 제1씰링 부재로 둘러싸이는 공간 내부에서 음극판에 부착되는 흡습 재질의 제염 패드가 설치된다.

또한 바람직하게는 상기 헤드 내부에는 음극판과 제염 패드를 피제염물 방향으로 밀착시키는 실린더가 설치된다.

이때 상기 제1씰링 부재 내측에 피제염물과 흡착패드 간의 거리를 감지하는 거리 측정 센서가 설치되어 상기 실린더가 제염 패드를 피측정물에 밀착시키는 것이 감지되면 상기 진공 흡입관이 작동되어 제1씰링 부재와 제2씰링 부재 사이 공간이 진공으로 되면서 헤드가 피제염물 표면에 흡착된다.

한편, 본 발명에 따른 전해 제염 장치를 이용한 전해 제염 시스템은 상기 전해 제염 장치와, 상기 진공 흡입관으로부터 공기를 흡입하는 진공펌프와, 상기 음극판과 양극 핀에 전원을 인가시키는 전원공급기와, 상기 공급관으로 공급될 순수가 저장되는 순수탱크와, 상기 공급관으로 공급될 제염액이 저장되는 제염액 탱크와, 상기 순수탱크 및 제염액 탱크로부터 순수 또는 제염액을 공급관으로 공급시키는 공급펌프와, 상기 공급관으로 공급된 순수 또는 제염액이 세정 또는 제염 후에 배출관을 따라 회수되어 저장되는 오염액 탱크와, 공기 압축기와, 공기 압축기로부터 상기 공급관으로 분사되는 공기를 가열시키는 히터로 구성되는 공급부 및, 상기 공급부와 전해 제염 장치를 제어하는 제어부;로 구성된다.

또 한편, 본 발명에 따른 전해 제염 장치를 이용한 전해 제염 방법은 상기 프레임과 로봇(20)으로 헤드를 피 제염물에서 방사능이 오염 부위로 이동시켜 헤드를 오염 부위에 밀착시키는 단계와, 상기 헤드가 오염 부위에 밀착되면서 제1씰링 부재와 제2씰링 부재 및 피 제염물 표면으로 둘러싸여 형성되는 공간 내부의 공기를 진공 흡입관으로 흡입하여 진공상태로 만듦으로써 헤드를 피제염물 표면에 진공 흡착시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관을 통하여 수세액을 채워 전처리 세척을 실시하는 단계와, 상기 세척이 종료된 후 수세액을 배출관을 통하여 배출시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관을 통하여 제염액을 채운 후 음극판과 양극 핀에 전원을 인가하여 전해 제염을 실시하는 단계와, 상기 전해 제염이 종료된 후 전해액을 배출관을 통하여 배출시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관을 통하여 수세액을 채워 후처리 세척을 실시하는 단계 및, 상기 후처리 세척이 종료된 후 수세액을 배출관을 통하여 배출시키는 단계;로 구성된다.

여기서 상기 전해 제염을 실시하는 단계에서는 바람직하게는 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 전해액 감지 센서를 설치하여 전해액 감지 센서가 전해액을 감지할 때 상기 음극판과 양극 핀에 전원을 인가하여 전해 제염을 수행한다.

이 경우 바람직하게는 상기 전해액 감지 센서를 제1씰링부재의 내면에 방사상 대칭되게 복수개로 설치하며, 음극판과 양극 핀에 전원이 인가되는 시점은 복수개의 전해액 감지 센서에서 모두 전해액이 감지될 때이다.

또는 바람직하게는 상기 헤드를 오염 부위에 밀착시키는 단계에서, 흡습성 재질로 이루어지는 제염 패드를 음극판에 결합시켜 음극판과 피제염물의 표면 사이에 제염 패드를 배치하고 음극판 배면에 실린더를 설치하여, 실린더가 음극판과 제염 패드를 함께 밀어서 제염 패드를 피제염물의 표면에 밀착시킴으로써 헤드를 오염 부위에 밀착시킨다.

이때 바람직하게는 제1씰링 부재 내측에 거리 감지 센서를 설치하고, 상기 진공 흡착시키는 단계에서는 거리 감지 센서로 제염 패드가 피제염물 표면에 밀착되는 것이 감지된 직후에 진공 흡입관으로 진공 흡착을 수행한다.

본 발명에 따른 전해 제염 장치는 곡면부위 또는 수직면과 같은 다양한 경사를 가지는 방사능 오염 면에 대해 자유롭게 전해 제염을 수행할 수 있으면서도 부산물로 인한 2차 방사능 오염이 효과적으로 방지될 수 있는 수단이 구비되어 제염 작업자의 피폭 우려를 최소화 시켜 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래발명의 사시도,
도 2는 본 발명의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 측단면도,
도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드의 사시도,
도 4b는 도 4a의 측면도,
도 4c는 도 4a의 정면도,
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드의 작동 순서도,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전해 제염 장치는 강성 재질의 프레임(10)과, 프레임(10)에 현수되는 로봇(20)과, 로봇(20) 헤드(30)에 설치되는 헤드(30)로 이루어진다.

프레임(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 피제염물(C)에 걸쳐지는 형태로 설치된다. 본 발명에 따른 전해 제염 장치로 전해 제염이 이루어지는 대상은 방사능으로 오염된 금속 설비이다. 따라서 프레임(10)은 금속제 피제염물(C)에 수평으로 설치된다.

로봇(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(10)에 매달리는 형태로 설치된다. 로봇(20)은 서로 독립적으로 가변되는 복수개의 관절로 이루어져서 관절의 동작에 따라 한 자리에 고정되게 현수되더라도 로봇(20)이 펼쳐진 길이에 해당되는 반경 내의 방사능 오염을 제거시킬 수 있다.

헤드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 로봇(20)의 말단에 설치되어 전해 제염을 수행한다. 헤드(30)는 피제염물(C)의 표면에 밀착되어 전해 제염을 수행하며, 전해 제염 수행 과정에서 수세액 또는 제염액이 헤드(30) 내부에 공급되어 헤드(30)가 밀착된 부위에서 방사능을 분해 제거시키고, 방사능을 제거시킨 수세액 또는 제염액은 헤드(30)에 설치된 회수관을 따라 회수되므로 수세액 또는 제염액의 누수에 따른 2차 방사능 오염 피해가 방지될 수 있다. 이때 전해제염 수행에 필요한 전원 인가는 헤드(30)에 설치되는 전극으로 이루어진다.

이하에서는 각 구성의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

프레임(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부에 현수된 로봇(20)을 왕복 이동시킬 수 있게 가이드 작용을 하는 레일(11)로 이루어질 수 있다. 이때 로봇(20)은 클램프 척(14)으로 파지되고, 클램프 척(14)이 레일(11)을 따라 이동함으로써 클램프 척(14)으로 파지된 로봇(20)도 레일(11)을 따라 왕복 이동될 수 있다.

참고로 프레임(10)이 설치되는 피제염물(C)은 도 2에서는 금속제의 대형 용기인 것으로 도시되어 있으나, 반드시 피제염물(C)이 도 2에서와 같은 용기 형상으로 한정되지는 않으며, 프레임(10)은 피제염물(C)의 형상에 따라 여러 가지 방식으로 설치될 수 있다.

그리고 자세하게 도시되진 않았으나, 도 2에 나타난 것처럼 레일(11)의 양 측에는 레일(11)과 수직한 방향으로 배치되는 레일 측면 가이드(12)와 레일 전후 구동 모터(13)가 설치되어, 레일(11) 자체가 레일 측면 가이드(12)를 따라 레일 전후 구동 모터(13)의 작용으로 전진 또는 후진할 수 있다. 따라서 클램프 척(14)에 파지되어 현수된 로봇(20)은 레일(11)로 인하여 x 축 방향으로 가변되고, 레일 측면 가이드(12)와 레일 전후 구동 모터(13)로 인하여 y축 방향으로 가변됨으로써, 결국 로봇(20)은 수평방향으로 자유롭게 이동될 수 있고, 후술하는 바와 같이 로봇(20)은 상하로 이동될 수 있으므로 로봇(20) 말단에 설치된 헤드(30)는 도 2에 도시된 피제염물(C)의 내면의 어느 위치이든 자유롭게 밀착되게 이동될 수 있다.

로봇(20)은 다관절의 팔 형상으로 제작된다. 이때 로봇(20)에 설치된 복수개의 관절 각각은 서로 직교하면서 독립적으로 회전 구동되는 두 개의 회전축이 만나는 형태로 제작된다. 도 2에서는 하나의 예시로서 로봇(20)이 세 개의 관절을 가지는 것으로 도시되어 있으며, 도 2에서와 같이 로봇(20)이 제작될 경우 로봇(20)은 6개의 회전축을 가지게 된다. 그리고 자세하게 도시되진 않았지만 로봇(20)의 끝단에 설치된 로봇(20)은 로봇(20) 관절과는 별도로 로봇(20) 끝단에 상하로 회전될 수 있는 힌지 축(미도시)으로 로봇(20)에 결합될 수 있다.

헤드(30)는 피제염물(C)인 금속 표면에 밀착되어 전해 제염을 실시하는 구성이다.

특히 본 발명에서 헤드(30)는 전해 제염을 마친 수세액과 제염액으로 주위가 오염되는 것을 방지시키기 위해 헤드(30)가 피제염물(C) 표면에 완전히 밀착될 수 있도록 헤드(30)가 피제염물(C) 표면에 진공흡착될 수 있게 구성된다.

그런데, 일반적으로 진공 흡착 구성이 구비되면서도 헤드(30)에서 제염을 위한 수세액과 제염액이 분사되면 수세액과 제염액으로 인하여 진공 흡착 상태가 해제될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 제염을 위해 수세액 또는 제염액이 분사되는 와중에서도 진공 흡착 상태가 유지될 수 있도록 제염이 수행되는 부위와 진공 흡착이 이루어질 수 있는 부위가 분리되며, 특히 수세액 또는 제염액이 유출되지 않게 진공 흡착 부위는 제염 부위를 완전히 둘러싸는 구조로 형성되어야 한다.

이처럼 제염과 흡착이 동시에 발휘될 수 있도록 본 발명에서는 도 4a 및 도 4c에 도시된 바와 같이 제염이 수행되는 부위를 제1씰링 부재(311)가 둘러싸고 제1씰링 부재(311) 외측에 제1씰링 부재(311)와 일정 간격 이격되면서 제1씰링 부재(311)를 감싸는 제2씰링 부재(312)가 설치되며, 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 사이에 진공 흡입관(313)이 설치되어, 진공 흡입관(313)으로 공기를 빨아들임으로써 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸이는 공간 내부를 진공상태로 만듦으로써, 헤드(30) 전체가 피제염물(C)에 흡착되는 상태가 유지될 수 있다. 이때 제염 과정에서 제1씰링 부재(311)로부터 누수되는 수세액이나 제염액도 함께 진공 흡입관(313)이 흡입시킴으로써 수세액 또는 제염액이 헤드(30)에서 누출되는 것이 철저하게 방지되어 제염의 부산물로 인한 2차 오염 현상의 발생이 방지될 수 있다.

또한 헤드(30)가 로봇(20)의 말단에 결합됨에 있어 피제염물(C)의 다양한 곡면 부위에 헤드(30)의 단부 면 정면이 접촉될 수 있도록 헤드(30)는 도 4b에 도시된 주름관(36)으로 로봇(20)과 결합되거나, 또는 헤드(30)는 힌지 축(미도시)으로 로봇(20)과 결합될 수 있다.

이와 같이 힌지 축 또는 주름관(36)으로 헤드(30)와 로봇(20)이 결합됨으로써 도 4c에 도시된 헤드(30)의 정면은 다양한 형상의 피제염물(C) 표면에 추종하여 면대 면으로 밀착될 수 있다.

한편, 전해 제염을 위한 전원 인가를 위하여 음극과 양극 전극이 각각 헤드(30)에 설치될 수 있다.

음극 전극 작용은 도 3 또는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내측에 설치되는 판 형태의 부재인 음극판(322)이 수행한다. 그리고 양극 전극 작용은 도 3 또는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 전극 헤드 몸체(39) 외부에 부착된 양극 핀(321)이 수행한다.

따라서 도 3 또는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 외부 전원공급기(42)에서 전원이 인가되면 양극 핀(321) -> 피제염물(C) 표면 -> 제염액 -> 음극판(322)의 경로로 전류가 통전되면서 전해제염이 수행된다.

한편, 본 발명에 따른 전해 제염 장치에서 헤드(30)에 대한 두 가지 실시예가 있다. 첫 번째 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부로 수세액 또는 제염액이 공급되면서 전해 제염이 수행되는 실시예이다. 이때 음극판(322)과 피제염물(C) 표면 사이에 형성되는 공간에 수세액 또는 제염액이 채워진다.

이 경우 수세액 또는 제염액의 공급을 위하여 제1씰링 부재(311)와 음극판(322) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸이는 공간 내부로 수세액 또는 제염액을 분사하는 공급관(49-1)과 제염작업 후 수세액 또는 제염액을 회수하는 회수관(49-2)이 도 3에 도시된 바와 같이 설치된다.

먼저 순수한 물로 구성되는 순수가 전처리 수세를 위하여 공급관(49-1)을 통하여 공급된다. 이때의 순수가 바로 앞서 언급된 수세액에 해당된다. 수세액이 공급관(49-1)을 통하여 공급되어 제1씰링 부재(311)와 음극판(322) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸이는 공간 내부에 채워지면, 수세액은 공급과 동시에 회수관으로 회수된다. 이러한 수세액의 공급과 회수가 일정시간 수행되면서 피제염물(C) 표면의 전처리 세척이 이루어진다.

피제염물(C) 표면의 전처리 세척이 종료되면 수세액과 마찬가지 경로로 제염액이 제1씰링 부재(311)와 음극판(322) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸이는 공간 내부로 공급된다. 이 경우 전해액 감지 센서(미도시)가 제1씰링 부재(311)와 음극판(322) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸이는 공간 내부에 설치되어 제염액이 상기 공간 내부에 채워지는 것이 감지될 수 있다. 이처럼 전해액 감지 센서가 상기 공간 내부에 전해액이 완전히 채워지는 것을 감지한 순간에 자동으로 전원이 음극판(322)과 양극 핀(321) 사이에 인가되어 전해 제염이 일정 시간 동안 수행된다.

본 발명에 따른 전해 제염 장치의 두 번째 실시예는 도 4a 내지 도 5b에 도시되어 있다.

두 번째 실시예에서는 도 4a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 음극판(322) 정면에 흡습성 재질로 제작된 제염 패드(331)가 결합된다. 따라서 두 번째 실시예에서는 첫 번째 실시예에서처럼 수세액과 제염액이 직접 유체 유동을 하면서 피제염물(C) 표면에 제염 작업이 실시되는 것과 달리, 수세액 또는 제염액이 제염 패드(331)에 공급되면서 제염 패드(331)를 적시게 되면 수세액 또는 제염액으로 적셔진 제염 패드(331)가 피제염물(C) 표면에 밀착되어 전처리 또는 전해 제염이 수행된다.

이처럼 제염 패드(331)에 제염액이 적셔지는 형태로 제염이 수행되면 특히 제염액의 소비가 현저하게 감소될 수 있고, 또한 제염액이 제1 또는 제2씰링 부재(312)를 통과하여 외부에 유출될 가능성이 훨씬 낮아지므로 2차 오염이 더욱 철저하게 방지될 수 있다.

그리고 두 번째 실시예에서는 제염 작업이 시작될 때 제염 패드(331)를 피제염물(C)에 밀착시키거나 또는 제염 작업이 종료될 때 제염 패드(331)를 피제염물(C) 표면에서 분리하여 후퇴시킬 수 있는 실린더(332)가 도 5a 및 도 5b에서와 같이 설치될 수 있다.

첫 번째 실시예에서는 별도의 제염 패드(331)가 없으므로 일단 진공 흡착 과정이 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 사이에서 먼저 독립적으로 수행된 다음에 전처리 및 제염 작업이 수행되는데 비하여, 두 번째 실시예에서는 먼저 제염 패드(331)가 피제염물(C) 표면에 밀착된 시점에 진공 흡착 과정이 시작된다. 이때 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부에 거리 측정 센서(미도시)가 설치되어, 제염 패드(331)와 피제염물(C) 표면 사이 거리가 제로가 되는 순간 진공 흡착이 시작된다.

또한 두 번째 실시예에서도 첫 번째 실시예에서와 마찬가지로 공급관(49-1)과 회수관이 설치되어 수세액 또는 제염액이 공급된다. 다만 두 번째 실시예에서는 공급되는 수세액 또는 제염액은 유체 흐름이 직접 피제염물(C) 표면에 충돌되는 것이 아니라 제염 패드(331)를 적시기만 할 뿐이므로 공급되는 수세액 또는 제염액의 양은 제염 패드(331)를 적실 수 있는 정도의 양만 공급되면 족하다. 특히 전해 제염은 물리적 제염이 아니므로 많은 양의 제염액이 소요되지 않더라도 비슷한 제염 효과를 노릴 수 있으므로 일정한 소량의 제염액이 제염이 필요한 장소에 계속 체류할 수 있게 만드는 흡습성 제염 패드(331)가 사용될 경우 상당량의 제염액이 절약될 수 있다.

그리고 두 번째 실시예에서도 첫 번째 실시예에서와 같이 전해액 감지 센서(미도시)가 설치될 수 있다. 이 경우 두 번째 실시예에서도 전해액 감지 센서(미도시)에서 전해액이 감지되면 자동으로 전원이 음극판(322)과 양극 핀(321) 사이에 인가되어 전해 제염이 일정 시간 동안 수행된다. 그런데 전해제염이 실시되기 위해서는 제염 패드(331)에 전해액이 고르게 적셔질 필요가 있다. 따라서 전해액 감지 센서(미도시)는 바람직하게는 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간의 중심을 기준으로 할 때 방사상 대칭되게 복수개가 제1씰링 부재(311)의 내면에 설치될 수 있다. 이처럼 방사상으로 균등한 위치에 복수개의 전해액 감지 센서(미도시)가 설치되면, 제염 패드(331)의 면적 구석구석까지 제염액이 흡수된 경우에 비로소 자동으로 전해 제염이 실시될 수 있다.

또한 전해액 감지 센서(미도시)가 상기 설명과 같이 복수개가 방사상 대칭되게 설치되면 첫 번째 실시예의 경우에도 헤드(30) 경사가 피제염물(C)의 다양한 경사에 맞게 임의의 각도로 밀착되더라도 전해액이 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부를 완전히 채우는 것이 감지될 수 있는 효과가 있다.

다음으로는 본 발명에 따른 전해 제염 시스템에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 전해 제염 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 전해 제염 장치에서 필요로 하는 각종 물질을 공급하고 또한 전해를 마치고 배출되는 전해액이나 수세액을 회수하여 저장하는 공급부(40)가 구비된다.

공급부(40)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 진공 흡입관(313)으로부터 공기를 흡입하는 진공펌프(41)와, 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가시키는 전원공급기(42)와, 공급관(49-1)으로 공급될 순수가 저장되는 순수탱크와, 상기 공급관(49-1)으로 공급될 제염액이 저장되는 제염액 탱크(44)와, 상기 순수탱크 및 제염액 탱크(44)로부터 순수 또는 제염액을 공급관(49-1)으로 공급시키는 공급펌프(48)와, 공급관(49-1)으로 공급된 순수 또는 제염액이 세정 또는 제염 후에 배출관(49-2)을 따라 회수되어 저장되는 오염액 탱크(45)와, 공기 압축기와, 공기 압축기로부터 공급관(49-1)으로 분사되는 공기를 가열시키는 히터(46)로 구성된다.

또한 본 발명에 따른 전해 제염 시스템에는 공급부(40)와 전해 제염 장치를 제어하는 제어부가 구비된다. 제어부는 앞서 설명된 세정액 또는 제염액의 공급 시기와 실린더(332)의 동작 시기 및 진공 흡입관(313)에 의한 헤드(30)의 흡착 시점을 자동으로 조절할 수 있다.

다음으로는 본 발명에 따른 전해 제염 방법에 대해 설명한다. 전해 제염 방법의 구체적인 내용은 이미 전해 제염 장치에서 설명한 내용과 모두 중복되므로 간략하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전해 제염 장치를 이용한 전해 제염 방법은 프레임(10)과 로봇(20)으로 헤드(30)를 피제염물(C)에서 방사능이 오염 부위로 이동시켜 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시키는 단계와, 상기 헤드(30)가 오염 부위에 밀착되면서 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸여 형성되는 공간 내부의 공기를 진공 흡입관(313)으로 흡입하여 진공상태로 만듦으로써 헤드(30)를 피제염물(C) 표면에 진공 흡착시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 수세액을 채워 전처리 세척을 실시하는 단계와, 상기 세척이 종료된 후 수세액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 제염액을 채운 후 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가하여 전해 제염을 실시하는 단계와, 상기 전해 제염이 종료된 후 전해액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계와, 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 수세액을 채워 후처리 세척을 실시하는 단계 및, 상기 후처리 세척이 종료된 후 수세액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계로 구성된다.

여기서 상기 전해 제염을 실시하는 단계에서는 바람직하게는 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 전해액 감지 센서를 설치하여 전해액 감지 센서가 전해액을 감지할 때 상기 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가하여 전해 제염을 수행한다.

이 경우 바람직하게는 상기 전해액 감지 센서를 제1씰링부재의 내면에 방사상 대칭되게 복수개로 설치하며, 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원이 인가되는 시점은 복수개의 전해액 감지 센서에서 모두 전해액이 감지될 때이다.

또는 바람직하게는 상기 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시키는 단계에서, 흡습성 재질로 이루어지는 제염 패드(331)를 음극판(322)에 결합시켜 음극판(322)과 피제염물(C)의 표면 사이에 제염 패드(331)를 배치하고 음극판(322) 배면에 실린더(332)를 설치하여, 실린더(332)가 음극판(322)과 제염 패드(331)를 함께 밀어서 제염 패드(331)를 피제염물(C)의 표면에 밀착시킴으로써 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시킨다.

이때 바람직하게는 제1씰링 부재(311) 내측에 거리 감지 센서를 설치하고, 상기 진공 흡착시키는 단계에서는 거리 감지 센서로 제염 패드(331)가 피제염물(C) 표면에 밀착되는 것이 감지된 직후에 진공 흡입관(313)으로 진공 흡착을 수행한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

C : 피제염물 10 : 프레임
11 : 레일 12 : 레일 측면 가이드
13 : 레일 전후 구동 모터 14 : 클램프 척
20 : 로봇 30 : 헤드
36 : 주름관 39 : 헤드 몸체
40 : 공급부 41 : 진공펌프
42 : 전원공급기 43 : 순수 탱크
44 : 제염액 탱크 45 : 오염액 탱크
46 : 히터 47 : 에어 컴프레셔
48 : 공급펌프 49-1 : 공급관
49-2 : 배출관 311 : 제1씰링 부재
312 : 제2씰링 부재 313 : 진공 흡입관
321 : 양극 핀 322 : 음극판
331 : 제염 패드 332 : 실린더

Claims (20)

1. 강성 재질로 이루어지는 프레임(10)과;
   상기 프레임(10)에 상부가 결합되어 현수되며, 서로 독립적으로 가변되는 복수개의 관절로 이루어지는 로봇(20)과;
   상기 로봇(20)의 말단에 결합되어 로봇(20)의 동작에 따라 이동됨으로써 방사능으로 오염된 피제염물(C)의 표면에 밀착되며, 피제염물(C)의 표면에 수세액 또는 제염액을 분사하여 피제염물(C)의 표면을 제염시키되, 수세액 또는 제염액의 누수를 방지시키는 씰링 부재와 수세액 또는 제염액을 회수시키는 회수관이 구비되고, 제염액에 전류를 인가시켜 피제염물(C)의 표면에 전해 제염을 발생시키는 전극이 구비되는 헤드(30);로 구성되며,
   상기 씰링 부재는 전해 제염이 수행되는 부위를 수밀하게 막는 제1 씰링 부재와, 제1씰링 부재(311)와 일정 간격 이격되면서 제1씰링 부재(311) 주위를 감싸는 제2씰링 부재(312)로 이루어지고,
   상기 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 사이에는 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 사이 공간의 공기를 흡입하여 진공 상태로 만듦으로써 헤드(30)를 피제염물(C) 표면에 진공 흡착시키는 진공 흡입관(313)이 설치되며,
   제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부에 배치되는 음극판(322)과, 제2씰링 부재(312) 외측에 배치되며 피제염물(C) 표면에 접촉하는 양극 핀(321)이 설치되어, 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부에 전해액이 충전될 때 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원이 인가됨으로써 피제염물(C) 표면에 전해제염이 발생되고,
   상기 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부로 수세액 또는 제염액을 공급하는 공급관(49-1)과, 수세 또는 제염이 수행된 후 오염된 상기 수세액 또는 제염액을 회수하는 배출관(49-2)이 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부에 설치되며,
   상기 제1씰링 부재(311) 내부에는 전해액 감지 센서가 구비되어, 제1씰링 부재(311) 내부로 전해액이 공급될 때, 제1씰링 부재(311) 내부가 전해액으로 채워지는 것이 상기 전해액 감지 센서로 감지되면 상기 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원이 인가되어 일정 시간 동안 전해 제염이 발생되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임(10)은 길이방향으로 길게 형성되는 레일(11)과, 레일(11)을 따라 왕복되며 상기 로봇(20)의 상단을 파지하는 클램프 척(14)으로 이루어져서, 상기 로봇(20)을 레일(11)의 길이방향을 따라 왕복시킬 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 레일(11)의 양 단에는 레일(11) 전체를 레일(11)과 수직한 방향으로 전진 또는 후퇴 되게 안내시키는 레일 측면 가이드(12)와, 레일(11)을 레일 측면 가이드(12)를 따라 전진 또는 후퇴시키는 레일 전후 구동 모터(13)가 설치됨으로써, 로봇(20)의 위치 이동이 2차원 평면상에서 자유롭게 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 관절 각각은 서로 직교하면서 독립적으로 회전 구동되는 두 개의 회전축이 만나면서 형성되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 로봇(20)의 말단에 결합되는 헤드(30)는 로봇(20)의 말단과 힌지 결합되거나 또는 주름관(36)으로 결합되어, 로봇(20)의 말단에 대해 헤드(30)가 상하방향으로 가변 가능한 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
   
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11. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 감지 센서는 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간의 내면 중 서로 방사상으로 대칭되는 지점에 두 군데 이상 설치되며, 상기 두 군데 이상에 설치된 전해액 감지 센서 모두에서 전해액이 감지된 경우에 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 헤드(30)에는 제1씰링 부재(311)로 둘러싸이는 공간 내부에서 음극판(322)에 부착되는 흡습 재질의 제염 패드(331)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 헤드(30) 내부에는 음극판(322)과 제염 패드(331)를 피제염물(C) 방향으로 밀착시키는 실린더(332)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1씰링 부재(311) 내측에 피제염물(C)과 흡착패드 간의 거리를 감지하는 거리 측정 센서가 설치되어 상기 실린더(332)가 제염 패드(331)를 피측정물에 밀착시키는 것이 감지되면 상기 진공 흡입관(313)이 작동되어 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 사이 공간이 진공으로 되면서 헤드(30)가 피제염물(C) 표면에 흡착되는 것을 특징으로 하는 전해 제염 장치.
    
15. 제1항 내지 5항 및 제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항으로 이루어지는 전해 제염 장치를 이용한 전해 제염 시스템으로서,
    상기 전해 제염 장치와;
    상기 진공 흡입관(313)으로부터 공기를 흡입하는 진공펌프(41)와, 상기 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가시키는 전원공급기(42)와, 상기 공급관(49-1)으로 공급될 순수가 저장되는 순수탱크와, 상기 공급관(49-1)으로 공급될 제염액이 저장되는 제염액 탱크(44)와, 상기 순수탱크 및 제염액 탱크(44)로부터 순수 또는 제염액을 공급관(49-1)으로 공급시키는 공급펌프(48)와, 상기 공급관(49-1)으로 공급된 순수 또는 제염액이 세정 또는 제염 후에 배출관(49-2)을 따라 회수되어 저장되는 오염액 탱크(45)와, 공기 압축기와, 공기 압축기로부터 상기 공급관(49-1)으로 분사되는 공기를 가열시키는 히터(46)로 구성되는 공급부(40); 및,
    상기 공급부(40)와 전해 제염 장치를 제어하는 제어부;로 구성되는 전해 제염 시스템.
    
16. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항으로 이루어지는 전해 제염 장치를 이용한 전해 제염 방법으로서,
    상기 프레임(10)과 로봇(20)으로 헤드(30)를 피제염물(C)에서 방사능이 오염 부위로 이동시켜 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시키는 단계;
    상기 헤드(30)가 오염 부위에 밀착되면서 제1씰링 부재(311)와 제2씰링 부재(312) 및 피제염물(C) 표면으로 둘러싸여 형성되는 공간 내부의 공기를 진공 흡입관(313)으로 흡입하여 진공상태로 만듦으로써 헤드(30)를 피제염물(C) 표면에 진공 흡착시키는 단계;
    제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 수세액을 채워 전처리 세척을 실시하는 단계;
    상기 세척이 종료된 후 수세액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계;
    제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 제염액을 채운 후 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가하여 전해 제염을 실시하는 단계;
    상기 전해 제염이 종료된 후 전해액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계;
    제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 상기 공급관(49-1)을 통하여 수세액을 채워 후처리 세척을 실시하는 단계;
    상기 후처리 세척이 종료된 후 수세액을 배출관(49-2)을 통하여 배출시키는 단계;로 구성되는 전해 제염 방법.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 전해 제염을 실시하는 단계에서는 제1씰링부재 내측에 형성되는 공간에 전해액 감지 센서를 설치하여 전해액 감지 센서가 전해액을 감지할 때 상기 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원을 인가하여 전해 제염을 수행하는 것을 특징으로 하는 전해 제염 방법.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 전해액 감지 센서를 제1씰링부재의 내면에 방사상 대칭되게 복수개로 설치하며, 음극판(322)과 양극 핀(321)에 전원이 인가되는 시점은 복수개의 전해액 감지 센서에서 모두 전해액이 감지될 때인 것을 특징으로 하는 전해 제염 방법.
    
19. 제16항에 있어서,
    상기 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시키는 단계에서, 흡습성 재질로 이루어지는 제염 패드(331)를 음극판(322)에 결합시켜 음극판(322)과 피제염물(C)의 표면 사이에 제염 패드(331)를 배치하고 음극판(322) 배면에 실린더(332)를 설치하여, 실린더(332)가 음극판(322)과 제염 패드(331)를 함께 밀어서 제염 패드(331)를 피제염물(C)의 표면에 밀착시킴으로써 헤드(30)를 오염 부위에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 전해 제염 방법.
    
20. 제19항에 있어서,
    제1씰링 부재(311) 내측에 거리 감지 센서를 설치하고,
    상기 진공 흡착시키는 단계에서는 거리 감지 센서로 제염 패드(331)가 피제염물(C) 표면에 밀착되는 것이 감지된 직후에 진공 흡입관(313)으로 진공 흡착을 수행하는 것을 특징으로 하는 전해 제염 방법.

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