KR101824130B1 - 비산측정용 고효율 시료포집 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 내부공간을 가지는 챔버; 상기 챔버 내부공간 상부에 설치되어 시험 대상 자재 시편인 시험체가 장착되는 시험체거치부; 에어펌프부에 연결되어 상기 챔버 내부로 일정한 유량의 공기를 공급하기 위한 오리피스부; 적어도 하나의 송풍구를 포함하고, 상기 오리피스부로부터 공급된 공기가 상기 송풍구를 통하여 상기 챔버 내부로 이동가능하도록 구비된 튜브부; 일단이 상기 송풍구에 결합되고, 타단에 투웨이(2-way) 방식에 따라 분사노즐의 중심축을 기준으로 10 ~ 20°의 각도를 이루는 2개의 분사구가 형성된 기둥 형상의 분사노즐부; 상기 시험체로부터 발생한 입자상 물질을 포집하기 위하여 상기 챔버의 하부로부터 소정거리 이격되어 형성된 시험포집부; 및 상기시험포집부와 포집관을 통하여 연결되는 포집펌프;를 포함하고, 상기 튜브부는 상기 시험체거치부의 하부에 위치하고, 상기 분사노즐부는 상기 시험체의 일단으로부터 소정거리 이격되어 위치하고, 상기 오리피스부는 상기 튜브부와 탈부착가능하도록 구비된다.

Description

비산측정용 고효율 시료포집 장치{SAMPLING DEVICE WITH HIGH EFFICIENCY FOR FUGITIVE TEST}

본 발명은 시료포집 장치에 대한 것으로 보다 구체적으로 석면, 미세먼지, 입자상물질 등의 비산안정화제의 성능을 평가하기 위하여 석면, 미세먼지, 입자상물질 등을 함유한 건축자재가 인위적인 바람을 맞아 비산되는 석면시료를 정확하고 효율적으로 포집하도록 하기 위한 비산측정용 고효율 시료포집 장치에 대한 것이다.

석면은 사문석 및 각섬석 광물에서 채취된 천연 광물로서 주성분이 규산마그네슘(Mg6Si4O10[OH])으로 이루어진 섬유상 규산염을 총칭하며, 아스베스토스라고도 한다. 석면은 내열성, 화학 저항성, 인장강도, 절연성 등이 우수해서 건재의 증강, 내화 피복재, 분석기재 등에 사용되고 있다.

1950년대부터 석면의 위험성이 조금씩 알려지기 시작하였는데, 석면을 채굴하던 광부나 가공하던 공장 근로자들에게 석면폐, 폐암, 악성중피종 및 장 관련 암, 후두암, 유방암, 난소암, 신장암, 췌장암, 부고환암, 임파선암, 기타 부위의 발암성과 원형무기폐 및 흉막염이 유발되었다는 것이 알려지기 시작했고, 1급 발암물질로 분류되어 2009년이후 석면 및 제품 수입 사용이 전면 금지되었다.

2009년 이전의 건재 등에 포함된 석면을 어떻게 처리할 것인지에 대한 문제가 여전히 존재한다. 국내의 석면관리는 석면함유 건축자재가 사용된 건축물의 경우 건축물 철거, 멸실 단계나 대규모의 개·보수 시 해체·제거가 주요 관리방안으로 제시되고 있는데, 석면을 제거하는 과정에서 비산될 가능성이 크기 때문에 작업자 등이 석면에 노출될 위험이 존재하기 때문이다.

한편, 미국에서는 평상시 건물 내에서의 석면노출 농도는 높지 않기 때문에 적절한 유지관리가 타당하다는 의견이 제시되었다. 석면비산방지를 위해 건물을 효과적으로 유지하는 방법은 대표적으로 둘러쌈(Encasement)과 봉쇄(Encapsulant)방법이 제안되었다. 비산안정화제는 봉쇄방법 중 하나로 미국, 일본 등에서는 석면함유 건축물의 안전하고 지속적인 사용을 위하여 건축물 관리를 위한 규정으로 제시되고 있다.

미국 EPA에서는 석면함유 건축자재의 상태를 점검하기 위하여 비산안정화제에 관한 규정을 두고 있으며, ASTM(American Society for Testing and Materials)에서도 석면 관리를 위해 시험기준을 제시하고 있다. 한편, 일본 국토교통성에서는 2006년 건축기준법에서 석면함유 건축물 관리를 위한 석면 비산안정화제 인증제를 도입하여 현재까지 총 45종의 석면 비산안정화제를 인증하였고, 일본의 건축물에 주로 사용된 뿜칠재의 석면 비산관리를 할 수 있는 규정을 명시하여 운영하고 있다.

따라서 우리나라에도 석면 비산안정화제 성능에 대한 엄격한 평가방법을 확립하여 석면함유 자재의 관리대책 방안마련이 시급한 실정이다. 석면 비산안정화제의 성능을 평가하기 위해서는 시험장치가 필요한데, 종래의 풍압을 일으키는 유입공기압력방식은 대용량 펌프를 필요로 하기 때문에 에너지 소모가 크고, 소음진동이 심한 문제점을 가지고 있다. 또한 종래의 KS시험방법에서 제시한 3개의 단방향 노즐분사방식보다는 강화된 분사방식의 효율적이고 균질한 풍속이 요구된다. 시험자체의 정확성을 위해 챔버로 유출입되어 오염될 수 있는 석면오염방지기능도 필요하다. 아울러 시료표면으로부터 탈리된 석면입자가 중력의 영향을 받는 점을 고려하여 시험 챔버내에서 효율적으로 균질성을 유지하도록 하는 것이 필요하다.

- 산업안전보건법 제38조의2(석면조사)

- 석면안전관리법 제7조(실태조사)

- 실내공기질관리법 제13조(보고 및 검사 등)

[선행기술문헌]

10-2015-0111683 자재 파쇄시 비산성 평가 장치

10-2014-0109630 석면 비산성 평가장치

10-2012-0138108 석면 비산성 평가장비

본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 석면, 미세먼지, 입자상물질 등에 대한 비산시험을 위하여 적은 에너지로도 종래 시험장치에 비하여 보다 강화되고 균질한 풍압을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 오리피스부를 이용한 압력조절방식과 2-way방식 분사구가 설계된 분사노즐부, 시료의 균질성을 향상시키는 상하이동식 가변형 회전부, 석면유출입방지필터부를 통하여 공기 중 비산되는 석면을 효과적으로 포집하여 안정적이고 정확한 석면 비산안정화제의 평가업무를 달성하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일양상에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 내부공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내부공간 상부에 설치되어 시험 대상 자재 시편인 시험체가 장착되는 시험체거치부, 에어펌프부에 연결되어 상기 챔버 내부로 일정한 유량의 공기를 공급하기 위한 오리피스부, 적어도 하나의 송풍구를 포함하고, 상기 오리피스부로부터 공급된 공기가 상기 송풍구를 통하여 상기 챔버 내부로 이동가능하도록 구비된 튜브부, 일단이 상기 송풍구에 결합되고, 타단에 투웨이(2-way) 방식에 따라 분사노즐의 중심축을 기준으로 10 ~ 20°의 각도를 이루는 2개의 분사구가 형성된 기둥 형상의 분사노즐부, 상기 시험체로부터 발생한 입자상 물질을 포집하기 위하여 상기 챔버의 하부로부터 소정거리 이격되어 형성된 시험포집부 및 상기시험포집부와 포집관을 통하여 연결되는 포집펌프를 포함하고, 상기 튜브부는 상기 시험체거치부의 하부에 위치하고, 상기 분사노즐부는 상기 시험체의 일단으로부터 소정거리 이격되어 위치하고, 상기 오리피스부는 상기 튜브부와 탈부착가능하도록 구비된다.

또한, 상기 분사노즐부의 중심축과 상기 튜브부의 중심축은 직각을 이루고, 상기 분사구는 상기 분사노즐부의 중심축으로부터 소정의 각도를 이루어 형성될 수 있다.

또한, 상기 비산측정용 고효율 시료포집 장치는, 상기 시험체거치부의 일측에 표면압력측정부 및 상기 표면압력측정부와 전기적으로 연결되어 상기 오리피스부로 공급되는 공기량을 제어하는 유량제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 튜브부에는 상기 분사노즐부가 복수로 구비되어 소정의 간격으로 배치되고, 상기 분사노즐부는 상기 튜브부의 단면을 기준으로 소정의 각도를 이루어 형성될 수 있다.

또한, 상기 분사노즐부는 상기 시험체의 일단으로부터 65 ~ 85 mm 이격되어 위치할 수 있다.

또한, 상기 분사구는 상기 튜브부의 길이방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 분사구는 상기 분사노즐의 중심축을 기준으로 10 ~ 20°의 각도를 이루어 형성될 수 있다.

또한, 상기 비산측정용 고효율 시료포집 장치는, 상기 챔버의 측면부에 부착되고 상기 튜브부의 일단에 결합하여 상기 튜브부가 상기 튜브부의 중심축을 기준으로 회전하도록 하는 가변형 회전부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가변형 회전부는 상기 튜브부가 상기 시험체와 상기 챔버 내부공간의 하부면으로부터 소정거리 이격되어 상하방향으로 이동가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 비산측정용 고효율 시료포집 장치는, 상기 챔버 측면에 형성된 필터체결부 및 상기 필터체결부에 결합되고, 상기 챔버 내부의 석면이 외부로 유출되거나 또는 외부의 석면이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 석면유출입방지필터부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시험체와 상기 튜브부의 중심축 사이의 이격거리는 100 ~ 400 mm 일 수 있다.

또한, 상기 석면유출입방지필터부는 양단이 개방되고 일단에 필터이탈방지부가 형성된 원통형상의 필터고정브라켓, 상기 필터이탈방지부에 거치되는 필터부재, 상기 필터부재와 접하여 거치되는 제1 스페이서, 상기 제1 스페이서에 접하여 거치되는 제3 필터부재와 상기 제3 필터의 타측을 가압고정하는 제2 스페이서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 석면, 미세먼지, 입자상물질 등에 대한 비산시험을 위하여 적은 에너지로도 종래 시험장치에 비하여 보다 강화되고 균질한 풍압을 제공할 수 있다.

또한, 튜브부에 압력제어방식 오리피스부를 적용함으로써 소용량 펌프로도 일정한 풍속과 압력을 유지할 수 있어 경제적이고 안정적인 시료포집이 가능하고, 분사노즐부 말단부에 두 개의 분사구를 소정의 각도로 설계하여 시험체 표면에 도달되는 풍압의 균질성을 강화하면서도 분사노즐부 자체의 탈부착이 가능하도록 하여 편의성을 높임과 동시에 장치의 자유도를 높일 수 있다.

더 나아가, 튜브가 회전하면서 상하이동 가능한 가변방식을 구현함으로써 챔버 내에 석면이 고르게 비산되기 때문에 정확한 시료포집이 가능한 효과가 있다. 또한 풍속발생 장치와 튜브회전 구동장치(가변형 회전부) 스위치만을 사용하여 시험할 수 있도록 단순하게 프로그램을 설계했기 때문에, 누구든지 편리하게 사용할 수 있고 안정적인 시험결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 튜브부, 분사노즐부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 튜브부, 분사노즐부에서의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 분사노즐부로부터 분사된 공기의 흐름을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 개념도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 석면유출입방지필터부의 단면을 도시한 개념도이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 전체적인 구성을 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 튜브부(400), 분사노즐부(500)의 단면을 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 튜브부(400), 분사노즐부(500)에서의 공기 흐름을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 분사노즐부(500)로부터 분사된 공기의 흐름을 도시한 개념도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 개념도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치의 석면유출입방지필터부의 단면을 도시한 개념도이다.

도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)에 대하여 살펴본다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 내부공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100) 내부공간 상부에 설치되어 시험 대상 자재 시편인 시험체(20)가 장착되는 시험체거치부(200), 챔버(100) 내부로 일정한 유량의 공기를 공급하기 위한 오리피스부(300), 적어도 하나의 송풍구를 포함하고, 오리피스부(300)로부터 공급된 공기가 송풍구를 통하여 챔버(100) 내부로 이동가능하도록 구비된 튜브부(400) 및 일단이 송풍구에 결합되고, 타단에 적어도 하나 이상의 분사구(510a, 510b)가 형성된 기둥 형상의 분사노즐부(500)를 포함한다. 이때, 분사노즐부(500)의 지름(외경)은 약 9.0 ~ 12 mm, 길이는 약 20.0 ~ 25.0 mm 이고, 상기 분사구의 지름(내경)은 약 1.5 ~ 2.0 mm로 형성될 수 있다.

상기 챔버(100)는 시험이 이루어지는 경우 외부와 차단된 폐쇄공간을 형성할 수 있다. 상기 챔버(100)는 육면체형상으로 구비될 수 있으며, 석면 등의 비산시험 과정을 관찰할 수 있도록 투명한 소재의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 시험체거치부(200)는 챔버(100) 내부 공간의 상부에 위치한다. 시험체(20)는 시험체거치부(200)에 거치될 수 있다. 시험체(20)에 풍압을 가하는 경우 시험체(20)로부터 탈리된 석면 등의 비산물질은 중력의 영향을 받아 자유 낙하과정에서 시험포집부(600)에 의해 포집될 수 있도록 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 다만, 시험체거치부(200)의 위치는 시험환경의 설정에 따라 챔버(100) 내부의 적절한 위치에 오도록 구비될 수 있다.

오리피스부(300)는 챔버(100) 내부로 인입되는 공기의 압력을 조절할 수 있도록 구비된다. 오리피스에 공급되는 최초의 컴프레서부(1100)에서 생성된 풍압에 비하여 강하거나 또는 약한 풍압을 만들 수 있도록 구비된다.

본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치는 오리피스를 통하여 소용량의 컴프레서부를 적용할 수 있다. 이에 따라 전력소모가 적을 뿐만 아니라, 경량화가 가능하여 이동성을 증대시킬 수 있다. 또한, 소용량 컴프레서부에 의하더라도 충분한 분사압력을 유지할 수 있으므로 KS M 2757:2014 '6.1 공기에 의한 섬유 비산 시험' 의 조건을 만족할 수 있다.

아래 표 1은 종래 시험장치와 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치에 의한 풍압을 조사한 결과를 나타낸 것이다. 소용량 펌프(약 0.4kw)를 적용하더라도 거의 같은 정도의 공기 분사 압력을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

단위: m/sec

구 분	종래 시험장치(6.3kw)	오리피스 적용(0.4kw)
1	9.7	9.7
2	9.5	10.1
3	10.2	9.8
4	10.4	9.9
5	9.8	10.2
평균	9.92	9.94
표준편차	0.37	0.21

튜브부(400)는 오리피스부(300)와 연결되고, 챔버(100) 내부에 위치함으로써 오리피스부(300)로부터 전달된 공기를 챔버(100) 내부로 전달할 수 있다. 튜브부(400)는 시험체거치부(200)의 하부에 위치하고, 분사노즐부(500)는 시험체(20)의 일단으로부터 소정거리 이격되어 위치하고, 오리피스부(300)는 튜브부(400)와 탈부착가능하도록 구비될 수 있다.

튜브부(400)로 공급되는 공기의 양은 오리피스부(300)에 의하여 조절된다. 적정한 풍속과 풍압을 유지하기 위한 기존의 공기유입 방법은 용량이 큰 외부 설치형 펌프(컴프레서)를 사용해야하는 것으로 고가이며, 충분한 설치공간이 필요한 문제가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)에 포함된 오리피스부(300)를 통하여 유량과 압력을 조절 가능케 함으로써 소용량의 컴프레서부(1100)로도 충분한 풍속·풍압을 발생시킬 수 있으므로 비용절감 및 장치의 소형화가 가능할 수 있다. 아울러 이하 설명할 분사노즐부(500)의 분사구(510a, 510b)를 통하여 시험체(20) 표면에 도달하는 풍압을 균질하게 분포시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는, 튜브부(400)에 압력제어방식 오리피스부(300)를 적용함으로써 대용량 펌프가 필요 없이 다양한 풍속조절과 안정적인 풍속·압력유지가 가능하기 때문에 공간적인 문제를 해결할 수 있고, 소음진동을 줄이면서 효율적인 석면입자 시료포집이 가능한 장점이 있다. 즉, 시험체(20)에 풍압 이외에 대용량 펌프로부터 발생할 수 있는 진동을 방지함으로써 시험체에 전달될 수 있는 불필요한 힘의 전달을 감소할 수 있다.

튜브부(400)는 적어도 하나의 송풍구를 포함하고, 오리피스부(300)로부터 공급된 공기가 송풍구를 통하여 챔버(100) 내부로 이동가능하도록 형성될 수 있다. 상기 튜브부(400)에는 상기 분사노즐부(500)가 복수로 구비되어 소정의 간격으로 배치되고, 상기 분사노즐부(500)는 상기 튜브부(400)의 단면을 기준으로 소정의 각도를 이루어 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 경우, 송풍구가 튜브부(400)의 3군데에 형성되고 튜브부(400)의 단면을 기준으로 각각이 120°의 각도를 이루어 형성되도록 구비될 수 있다.

분사노즐부(500)는 일단이 송풍구에 결합되고, 타단에 적어도 하나 이상의 분사구(510a, 510b)가 형성된 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 분사노즐부(500)는 튜브부(400)에는 탈부착가능하도록 구비될 수 있다. 튜브부(400)는 일단과 송풍구에 나사산이 형성될 수 있고, 튜브부(400)와 송풍구는 나사산을 통하여 상호 결합할 수 있다. 분사노즐부(500)는 튜브부(400)로부터 착탈가능하도록 구비되므로 비산 석면 등에 의하여 분사구(510a, 510b)가 막히는 경우 이를 제거하기에 용이할 수 있다.

분사노즐부(500)의 중심축과 상기 튜브부(400)의 중심축은 직각을 이루고, 상기 분사구(510a, 510b)는 상기 분사노즐부(500)의 중심축으로부터 소정의 각도를 이루어 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 튜브부(400)의 단면을 기준으로 약 120° 각도를 이루어 3군데에 형성된 분사구(510a, 510b)에 결합될 수 있다.

상기 분사노즐부(500)는 상기 시험체(20)의 일단으로부터 약 65 ~ 85 mm 이격될 수 있다. 예를 들면, 튜브부(400)에 형성된 분사구(510a, 510b)는 3군데이며, 시험체(20)에 충분한 풍압을 전달하기 위해서는 공기가 분사노즐부(500)로부터 분사되고 분산되어 시험체(20)에 도달하도록 하기 위한 일정한 거리가 필요하다. 이는 KS시험방법(KS M 2757)의 규격범위 내의 거리에 포함될 수 있다.

상기 분사구(510a, 510b)는 상기 튜브부(400)의 길이방향으로 형성될 수 있는데, 이때 분사구(510a, 510b)는 상기 분사노즐의 중심축을 기준으로 약 10 ~ 20°의 각도를 이루어 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참고하면, 분사구(510a, 510b)는 시험체(20)와 소정의 거리를 두고 이격되어 있다. 분사구(510a, 510b)는 튜브부(400)의 길이방향으로 형성되고, 분사노즐부(500)의 중심축을 기준으로 약 10 ~ 20°의 각도를 이루어 형성되므로 시험체(20)의 표면 전체에 충분한 풍압을 전달할 수 있다. 분사구(510a, 510b)가 분사노즐부(500)의 중심축으로부터 10°미만의 각도로 형성되는 경우, 분사구(510a, 510b)로부터 분사된 공기에 의한 풍압이 시험체의 전체면에 미칠 수 없다. 한편, 분사구(510a, 510b)가 분사노즐부(500)의 중심축으로부터 20°을 초과하는 각도로 형성되는 경우 분사구(510a, 510b)로부터 분사된 공기가 시험체 이외에, 챔버의 내부 측면으로 분사될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 약 15˚ 각도로 2개의 분사구(510a, 510b)가 형성되는 2-way방식으로 설계하여 KS시험방법(KS M 2757)보다 공기분사에 따른 풍압이 시험체(20) 표면전체에 충분히 도달하기 때문에 시험체(20)에 대한 석면의 비산정도를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 컴프레서부(1100)로부터 공기주입관(1110)을 통하여 공급되는 유량을 장치 내부 노즐의 볼륨을 조절하는 오리피스 유량계를 통하여 챔버(100) 외부(전단)와 챔버(100) 내부(후단)의 압력차(△P)를 조절할 수 있다. 오리피스부(300)는 원하는 유량을 일정하고 안정적으로 공급할 수 있으며, 이는 내부에 오리피스부(300)와 연결된 전자밸브를 구동하여 개폐되도록 조절된다.

전자밸브는 더 많은 유량을 공급하거나 감소함으로써 설정된 압력을 자동으로 유지할 수 있으며, 원하는 환경조건과 시간 동안 시료포집이 가능하도록 전자적 방식으로 제어될 수 있다. 뿐만 아니라 오리피스부(300)는 탈부착이 가능하므로 사용, 유지 및 보수가 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는, 상기 시험체거치부(200)의 일측에 표면압력측정부 및 상기 표면압력측정부와 전기적으로 연결되어 상기 오리피스부(300)로 공급되는 공기량을 제어하는 유량제어부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 시험체거치부(200) 하부에 형성된 표면압력계(1000)는 분사노즐부(500)로부터 분사된 풍압을 측정할 수 있고, 풍압측정 정보는 유량제어부(미도시)에 전달되도록 구비될 수 있다. 유량제어부는 풍압의 증가 또는 감소에 대한 측정정보를 이용하여 오리피스부(300)로 공급되는 공기량을 제어하도록 제어정보를 생성함으로써 오리피스부(300)의 유량제어가 가능하도록 할 수 있다.

또한, 표면압력계(1000)는 시료표면에 정확한 풍속이 전달되는지 모니터링 할 수 있도록 하고, 풍압의 이상 유무 및 시험 완료 여부를 실시간으로 알려주는 LED램프부(미도시)에 연결되도록 구비될 수 있다.

시험포집부(600)는 분사노즐부(500)를 통하여 분사된 풍압에 의하여 시험체(20)로부터 발생한 입자상 물질을 포집할 수 있다. 시험포집부(600)는 공기중에 비산된 석면을 능동적으로 포집하기 위하여 포집관(710)을 통해 포집펌프(700)에 연결될 수 있다. 시험포집부(600)가 시험체(20) 또는 튜브부(400) 등으로부터 근접하여 설치된 경우에는 시험포집부(600)가 분사노즐부(500)로부터의 풍압에 직접적인 영향을 받을 수 있다. 따라서, 입자상 물질을 효율적으로 포집하기 위하여 시험포집부(600)는 상기 챔버(100)의 하부로부터 소정거리 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.

포집펌프(700)는 앞서 기술한 바와 같이 시험포집부(600)와 포집관(710)을 통하여 연결될 수 있으며, 포집펌프(700)의 흡입력은 시험체(20)에서 비산되는 물질의 종류에 따라 적절히 조절되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는, 상기 챔버(100)의 측면부에 부착되고 상기 튜브부(400)의 일단에 결합하여 상기 튜브부(400)가 상기 튜브부(400)의 중심축을 기준으로 회전하도록 하는 가변형회전부(800)를 더 포함할 수 있다.

가변형회전부(800)는 튜브부(400)의 일단에 결합될 수 있는데, 이때, 튜브부(400)와 직접 결합되거나 또는 오리피스부(300)의 외부와 체결되도록 구비될 수 있다. 가변형회전부(800)는 튜브를 약 10회/분의 속도로 회전하도록 함으로써 튜브부(400)의 단면을 기준으로 소정각도를 이루어 형성되고 튜브부(400)의 길이방향에 일정한 간격을 두고 배치된 분사노즐부(500)에서 분사되는 공기의 풍압이 순차로 시험체(20)에 전달될 수 있도록할 수 있다.

상기 가변형회전부(800)는 상기 튜브부(400)가 상기 시험체(20)와 상기 챔버(100) 내부공간의 하부면으로부터 소정거리 이격되어 상하방향으로 이동가능하도록 할 수 있다. 상기 가변형회전부(800)는 시험체(20)와 상기 튜브부(400)의 중심축 사이의 이격거리는 약 100 ~ 400 mm 이 되도록 이동할 수 있다.

분사구(510a, 510b)는 분사노즐부(500)의 중심축을 기준으로 소정의 각도를 이루어 형성될 수 있는데, 상기 가변형회전부(800)에 따른 상기 이격거리는 풍압이 시험체(20)의 가장자리부까지 충분히 도달할 수 있도록 조정하여 이동하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 가변형회전부(800)는 상하 이동을 통하여 챔버(100)의 하부에까지 분사노즐부(500)에서 분사된 공기에 따른 풍압이 챔버(100) 바닥부에까지 이르도록 하여 단지 중력에 의한 낙하에 의한 비산뿐 아니라 바닥면에 쌓여 적은 힘으로도 비산될 수 있는 석면을 공기 중에 다시 비산되도록 할 수 있다. 이 같은 구성을 통하여 시험체(20)가 놓일 수 있는 일반적인 환경을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 분사노즐부(500)에서 분사된 공기의 풍압 발생시 시험체(20)(석면자재 등)로부터 발생되는 시료를 챔버(100) 내부 공간에 균질하게 분포하도록 하여 줌으로써 챔버(100) 내부의 어느 위치에서 석면 시료를 포집하여도 대표성을 지닐 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 챔버(100) 측면에 필터체결부(110a, 110b, 110c)가 형성될 수 있다.

석면유출입방지필터부(900)는 적어도 하나 이상이 구비되어 상기 필터체결부(110)에 결합될 수 있으며, 상기 챔버(100) 내부의 석면이 외부로 유출되거나 또는 외부의 석면이 내부로 유입되는 것을 방지하도록 구비될 수 있다.

필터체결부(110a, 110b, 110c)는 챔버(100)에 형성된 통기구에 해당하고, 챔버(100)의 측면에 적어도 하나 이상 구비될 수 있고, 필터체별부는 석면유출입방지필터부(900)가 결합되지 않는 경우에는 마개부재 등으로 폐쇄되어 챔버(100)의 내부와 외부 사이의 공기 유출입이 방지되도록 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)의 석면유출입방지필터부(900)의 단면을 도시한 개념도이다. 도 6을 참고하면, 석면유출입방지필터부(900)는 양단이 개방되고 일단에 필터이탈방지부가 형성된 원통형상의 고정브라켓(930), 상기 필터이탈방지부에 차례로 거치되는 제1 및 제2 필터부재(910a, 910b), 상기 제2 필터와 접하여 거치되는 제1 스페이서(920a), 상기 제1 스페이서에 접하여 거치되는 제3 필터와 상기 제3 필터부재(910c)의 타측을 가압고정하는 제2 스페이서(920b)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비산시험을 위한 시료포집장치(10)는 시험챔버(100)에 다단 필터로 구성된 석면유출입방지필터부(900)를 구비함으로써, 챔버(100) 내부로 시험체(20) 이외에 발생할 수 있는 석면을 포함한 다른 이물질 등이 포함된 외부공기가 유입되지 못하도록 할 수 있다. 즉, 석면이 제거된 깨끗한 외부공기가 유입되는 시험환경을 제공할 수 있다.

석면유출입방지필터부(900)는 외부의 공기로부터 석면 등이 유입되는 것을 방지하는 한편, 챔버(100)내부의 석면 역시 외부로 유출되지 않도록 필터체결부(110)에 결합될 수 있다.

예를 들면, 공기의 인입, 인출을 위해 상기 석면유출입방지필터부(900)가 공기 인입용 및 인출용으로 각각 사용되도록 구비될 수 있다. 이를 통해 공기의 유·출입 유량을 동일하게 가져감으로써 외부에서 유입이나 시험의 조건변화로부터 그 영향을 최소화 할 수 있으므로, 기존 장비에 비하여 정확하고 안정적인 시험 및 시료포집이 가능할 수 있다.

상기 석면유출입방지필터부(900)는 3중으로 구성될 수 있는데, 제1 필터부재를 통해 먼지를 필터링하고, 제2 필터부재에 의해 이온성분을 필터링하며, 제3 필터부재에 의해 석면이 제거될 수 있도록 하였고, 필터 중간마다 스페이서(제1 및 제2 스페이서, 완충공간)를 둠으로써 유량흐름이 안정적으로 유지될 수 있도록 하였다.

하기는 본 발명의 실시예에 따른 비산측정용 고효율 시료포집 장치에 따른 시료포집 결과이다.

비교예 :

KS M 2757:2014 '6.1 공기에 의한 섬유 비산 시험' 방식에 의하여 3회에 거쳐 석면시료를 포집하였음.

실시예 :

하기 조건 이외에 상기 비교예에 따른 방식과 동일한 방식에 의하여 시료를 포집하였음.

- 분사노즐부: 분사노즐부의 중심축으로부터 약 15° 기울기로 형성된 2개의 분사구 구비(2-way 방식)

- 분사구의 내경: 약 1.7 mm

- 분사구 공기 분사 압력: 약 98 kPa (10 m/sec)

- 튜브부 회전속도: 10회/분

단위: m/sec

구 분	1-way	2-way
		좌	우	평균
1	9.8	10.1	9.9	10
2	10.2	9.9	10	9.95
3	9.7	9.9	9.8	9.85
4	10.2	10	9.7	9.85
5	10	10.1	10.1	10.1
전체평균	9.98	9.95
표준편차	0.23	0.14

단위 : 개/cc

실 험 횟 수	분사노즐부		성능비 (2-way/1-way)
	1-Way 방식 실험값(비교예)	2-Way 방식 실험값(실시예)
1	0.018	0.056	3.11
2	0.007	0.031	4.43
3	0.015	0.074	4.93
평 균	0.013	0.054	4.16

※ 실험방법 : KS M 2757:2014, 6.1 공기에 의한 섬유 비산 시험

상기 표 2는 비교예(1-way 방식)와 실시예(2-way 방식)의 적용에 따른 표면압력계에서 측정한 분사구 공기 분사 압력을 비교한 결과이고, 상기 표 3은 비교예와 실시예의 적용에 따른 비산석면 포집결과를 비교한 결과이다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 시료포집장치
20: 시험체
100: 챔버 110: 필터체결부 (110a, 110b, 110c)
200: 시험체거치부
300: 오리피스부
400: 튜브부
500: 분사노즐부 510: 분사구 (510a, 510b)
600: 시험포집부
700: 포집펌프 710: 포집관
800: 가변형회전부
900: 석면유출입방지필터부 910: 필터부재 (910a, 910b, 910c)
920: 스페이서 (920a, 920b)
930: 고정브라킷
1000: 표면압력계
1100: 컴프레서부 1110: 공기주입관
1200: 공기배출필터부

Claims (12)

1. 내부공간을 가지는 챔버;
   상기 챔버 내부공간 상부에 설치되어 시험 대상 자재 시편인 시험체가 장착되는 시험체거치부;
   에어펌프부에 연결되어 상기 챔버 내부로 일정한 유량의 공기를 공급하기 위한 오리피스부;
   적어도 하나의 송풍구를 포함하고, 상기 오리피스부로부터 공급된 공기가 상기 송풍구를 통하여 상기 챔버 내부로 이동가능하도록 구비된 튜브부;
   일단이 상기 송풍구에 결합되고, 타단에 투웨이(2-way) 방식에 따라 분사노즐의 중심축을 기준으로 10 ~ 20°의 각도를 이루는 2개의 분사구가 형성된 기둥 형상의 분사노즐부;
   상기 시험체로부터 발생한 입자상 물질을 포집하기 위하여 상기 챔버의 하부로부터 소정거리 이격되어 형성된 시험포집부;
   상기 챔버의 측면부에 부착되고 상기 튜브부의 일단에 결합하여 상기 튜브부가 상기 튜브부의 중심축을 기준으로 회전하도록 하는 가변형 회전부; 및
   상기시험포집부와 포집관을 통하여 연결되는 포집펌프;를 포함하고,
   상기 튜브부는 상기 시험체거치부의 하부에 위치하고, 상기 분사노즐부는 상기 시험체의 일단으로부터 소정거리 이격되어 위치하고, 상기 오리피스부는 상기 튜브부와 탈부착가능하도록 구비되며,
   상기 시험체거치부의 일측에 표면압력측정부 및
   상기 표면압력측정부와 전기적으로 연결되어 상기 오리피스부로 공급되는 공기량을 제어하는 유량제어부를 더 포함하며,
   상기 분사노즐부의 중심축과 상기 튜브부의 중심축은 직각을 이루고,
   상기 튜브부에는 상기 분사노즐부가 복수로 구비되어 소정의 간격으로 배치되고, 상기 분사노즐부는 상기 튜브부의 단면을 기준으로 소정의 각도를 이루어 형성되며,
   상기 가변형 회전부는 상기 튜브부가 상기 시험체와 상기 챔버 내부공간의 하부면으로부터 소정거리 이격되어 상하방향으로 이동가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 분사노즐부는 상기 시험체의 일단으로부터 65 ~ 85 mm 이격된 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 분사구는 상기 튜브부의 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 비산측정용 고효율 시료포집 장치는,
    상기 챔버 측면에 형성된 필터체결부; 및
    상기 필터체결부에 결합되고, 상기 챔버 내부의 석면이 외부로 유출되거나 또는 외부의 석면이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 석면유출입방지필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 시험체와 상기 튜브부의 중심축 사이의 이격거리는 100 ~ 400 mm 인 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 석면유출입방지필터부는
    양단이 개방되고 일단에 필터이탈방지부가 형성된 원통형상의 필터고정브라켓, 상기 필터이탈방지부에 거치되는 필터부재, 상기 필터부재와 접하여 거치되는 제1 스페이서, 상기 제1 스페이서에 접하여 거치되는 제3 필터부재와 상기 제3 필터의 타측을 가압고정하는 제2 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 비산측정용 고효율 시료포집 장치.

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