KR101967107B1 - 자동 연마 제염시스템 - Google Patents

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KR101967107B1
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김기철
옥현석
이재민
백재도
강대균
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한전케이피에스 주식회사
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    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
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Abstract

본 실시예에서는, X,Y,Z축으로 3축으로 이동가능하게 구성되는 제1로봇; 제1로봇의 일단에 체결가능하도록 구성되는 제2로봇; 제1로봇의 일단에 체결되는 제1블라스트 엔드 이펙터(blast end effector); 제2로봇의 일단에 체결되는 제2블라스트 엔드 이펙터; 및 제1로봇 및 제2로봇을 원격제어하는 원격제어모듈;를 포함하는, 자동 연마 제염시스템을 제공한다.

Description

자동 연마 제염시스템{Automatic Blasting Decontamination System}
본 발명은 자동 연마 제염시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원자력 시설에서 원격제어를 통해 물리적 연마 방식으로 방사능 오염을 제거시키는 자동 연마 제염시스템에 관한 것이다.
원자로의 해체에서는 해체 전후에 기기 등에 부착한 방사성물질을 제거하기 위한 작업이 수행되는데, 이를 제염이라고 한다. 이 제염을 가능하게 하는 기술로서는 물리적 방법, 화학적 방법, 전기화학적 방법을 사용한 기술이 있다.
해체관련 제염에는 해체작업에 종사하는 작업원의 피폭 저감을 목적으로 해체작업 전에 실시하는 해체 전 플랜트제염과 해체에 의해 발생한 폐기물의 오염준위를 저감시켜 그 후의 보관관리를 쉽게 하는 동시에 일부의 폐기물을 재이용가능하게 하여 전 폐기물량의 저감을 도모하는 해체 후 기기제염이 있다.
해체 전 플랜트 제염에서 물리적 제염기술로서는 특히 가볍게 부착한 오염물의 제거에 유효한 초음파세정이나 고압 수 세정, 연마재 등을 내뿜는 블라스트 법 등이 있다.
그러나, 종래 물리적 제염기술은 방사선 준위가 높은 작업위치에서 작업자가 오랜 시간동안 수동식 방법으로 제염하기 때문에 작업시간이 제한되는 문제점이 있었다. 이러한 제염작업의 시간적 제한성을 극복하기 위해서는 작업자의 교대근무가 요구되고 수많은 전문 제염 작업자의 투입이 요구된다.
또한, 일반 산업용 수동식 연마제염 장치에 의한 연마제는 소모식으로 설계되어 사용후 회수되지 않아 많은 폐기물을 발생시키는 문제점이 있었다. 그 결과, 발생된 연마재 폐기물의 재처리 과정이 요구되고, 2차 생성물이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 일반 산업용 수동식 연마제염 장치는 분진을 포집하고, 압축공기는 산업용 필터를 거쳐 방출되는 방식인데, 방사선 오염이 예상되는 분진은 밀폐된 공간에서 저장되어야 하고, 방사선 피폭을 감쇄시킬 수 있는 저장장치가 필요하게 된다.
또한, 종래 수동식 연마제염 장치로부터 방출되는 공기에서 방사선 입자를 재포집할 수 있는 필터 기능이 요구되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허공보 제10-0949301호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 제염 시 발생되는 폐기물 및 2차 생성물을 감소시키고, 제염작업중 작업자의 작업시간을 최소로 줄일 수 있도록 하는 자동 연마 제염시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템은, X,Y,Z축으로 3축으로 이동가능하게 구성되는 제1로봇; 제1로봇의 일단에 체결가능하도록 구성되는 제2로봇; 제1로봇의 일단에 체결되는 제1블라스트 엔드 이펙터(blast end effector); 제2로봇의 일단에 체결되는 제2블라스트 엔드 이펙터; 및 제1로봇 및 제2로봇을 원격제어하는 원격제어모듈;를 포함한다.
여기서, 제1로봇은, x축 이송부, y축 이송부, 및 z축 이송부를 포함할 수 있다.
또한, z축 이송부의 일단에 제1체결부가 구비되고, 제1체결부에 제1블라스트 엔드 이펙터가 체결되도록 구성될 수 있다.
제2로봇은, 베이스판을 포함하고, 베이스판이 제1체결부와 결합되도록 구성될 수 있다.
여기서, 제2로봇은, 6자유도를 갖는 6축 로봇일 수 있다.
제1블라스트 엔드 이펙터는, 제1체결부와 결합되는 제2체결부가 구비될 수 있다.
또한, 제1체결부는, 요홈부가 구비되고, 제2체결부는, 요홈부에 대응되는 돌기부가 구비될 수 있다.
또한, 제1블라스트 엔드 이펙터는, 제2체결부와 접하고, 제1블라스트 공급호스가 관통하는 브라켓을 포함할 수 있다.
제1블라스트 공급호스는, 수평방향으로 연장되고 끝단부가 하방으로 절곡되고, 제1블라스트 공급호스의 끝단부가 삽입되는 노즐 안내브라켓을 더 포함할 수 있다.
노즐 안내브라켓은, 제1블라스트 공급호스와 연통되도록 제1블라스트 노즐의 일단이 삽입될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템은, 노즐 안내브라켓과 일측면이 결합되는 제1도브테일과, 제1도브테일의 타측면과 일측면이 체결되는 제2도브테일을 더 포함할 수 있다.
또한, 일단이 제2도브테일의 타측면과 접하는 노즐 안내축과, 일단이 제2도브테일의 타측면과 접하고, 노즐 안내축과 평행 이격설치되는 노즐 구동축을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템은, 노즐 구동축에 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함할 수 있다.
제1블라스트 노즐은, 나란하게 이격 배치된 한쌍으로 구성되는 듀얼타입일 수 있다.
제2블라스트 엔드 이펙터는, 제2로봇과 체결되는 어댑터와, 싱글타입 또는 듀얼타입의 제2블라스트 노즐이 선택적으로 체결되도록 제3도브테일과 제4도브테일을 포함할 수 있다.
또한, 제2블라스트 엔드 이펙터는, 블라스팅 작업부분을 모니터링하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
또한, 제2블라스트 노즐의 일단이 삽입되는 노즐 고정너트를 포함할 수 있다.
여기서, 제2블라스트 노즐과 제2블라스트 공급호스가 연통되도록 제2블라스트 공급호스의 일단이 삽입되고, 노즐 고정너트가 설치되는 공급호스 홀더를 더 포함할 수 있다.
제3도브테일은, 요홈부가 형성되고, 제4도브테일은, 요홈부에 대응되는 돌기부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 자동 연마 제염시스템은, 제염 대상물을 제염작업위치로 수평방향으로 이송하는 수평이동 작업대와, 수평이동 작업대의 일측단에 연결되어 제염 대상물을 회전시키는 원형의 회전이동 작업대를 더 포함할 수 있다.
자동 연마 제염시스템은, 회전이동 작업대의 하측에는 분사된 블라스트를 포집하는 포집부가 더 구비되고, 제1로봇, 제2로봇, 제1블라스트 엔드 이펙터, 제2블라스트 엔드 이펙터 및 포집부가 블라스트 챔버 모듈(blast chamber module) 내에 설치될 수 있다.
여기서, 포집부는, 이송라인을 통해 블라스트 머신 모듈(blast machine module) 내측의 연마재 공급부로 연결될 수 있다.
블라스트 머신 모듈은, 연마재 공급부와 연결되는 사이클론 분리기와, 사이클론 분리기와 연결되며 연마재 압력용기가 내장되는 블라스트 머신을 포함할 수 있다.
여기서, 블라스트 머신 모듈은, 블라스트 머신으로 압축공기를 공급하는 공기압축 모듈과 연결되고, 공기압축 모듈은, 공기를 압축하는 공기압축기와, 압축된 공기를 건조하는 공기건조기와, 압축 및 건조된 공기가 저장되는 압축공기 저장탱크를 포함하고, 압축공기 저장탱크와 블라스트 머신 모듈이 배관으로 연결될 수 있다.
자동 연마 제염시스템은, 블라스트 챔버 모듈 및 블라스트 머신 모듈과 각각 연결되어 방사선 오염입자를 포함한 기체를 집진 및 필터링하는 필터링 모듈을 더 포함하되, 필터링 모듈은, 입력단과 연결되는 집진 및 필터링부와, 집진 및 필터링부를 통과한 기체를 가압하여 이송시키는 블로워와, 블로워에서 배출되는 기체가 통과하는 헤파필터부를 포함할 수 있다.
여기서, 필터링 모듈과, 블라스트 챔버 모듈 및 블라스트 머신 모듈은, 방사선을 감지하는 제1 및 제2방사선 감지센서와, 방사선을 감지할 때 알람을 발생시키는 제1 및 제2방사선 감지알람이 입력단과 배출단에 각각 설치될 수 있다.
자동 연마 제염시스템은, 제1 및 제2방사선 감지센서와, 제1 및 제2방사선 감지알람의 신호를 수신하는 감시용 워크스테이션(workstation); 및 제1로봇 및 제2로봇을 제어하는 제어용 워크스테이션;이 설치되는 원격제어모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 원격제어에 의한 물리적 제염작업으로 작업자의 방사선 관리구역에서 떨어진 곳에서 작업이 가능하도록 함으로써 안전성을 확보하고 방사선 피폭을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 소모성 연마재(blast)를 재활용하는 순환식 연마제염 시스템을 적용함으로서 방사선 폐기물을 극소로 줄이는 효과가 있다.
또한, 3자유도를 갖는 제1로봇과, 6자유도를 갖는 제2로봇에 블라스트 엔드 이펙터를 설치하고 수평이동 작업대 및 회전이동 작업대를 구비함으로써 연마 대상물을 정해진 크기나 형상에 구속되지 않고 운반이 가능한 범위내에서 자동으로 이동하고 회전하면서 제염작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자동연마 제염 장치를 기능별 모듈(Module)식으로 설계, 제작, 운영함으로써 설치나 이동 운반, 유지보수가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템의 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 챔버 모듈의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 챔버 모듈의 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1 및 제2로봇의 제어구성도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1블라스트 엔드 이펙터의 측면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 싱글타입(single type) 제2블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 싱글타입 제2블라스트 엔드 이펙터의 측면도이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 듀얼타입(dual type) 제2블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 듀얼타입 제2블라스트 엔드 이펙터의 측면도이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 머신 모듈의 평면도이고,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 필터링 모듈의 평면도이고,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 필터링 모듈의 정면도이고,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에서 방사선 감지센서 및 방사선 감지알람이 설치된 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템의 전체 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)는, 연마 제염작업을 수행하는 블라스트 챔버 모듈(blast chamber module, 100)과, 블라스트 챔버 모듈(100)로 연마재를 공급하는 블라스트 머신 모듈(blast machine module, 200)과, 블라스트 머신 모듈(200)로 압축공기를 공급하는 공기압축 모듈(air compressor system,300)과, 블라스트 챔버 모듈(100) 및 블라스트 머신 모듈(200)과 각각 연결되어 방사선 오염입자를 포함한 기체가 유입되어 집진 및 필터링되는 필터링 모듈(400)과, 제염작업을 원격 감시 및 제어하는 원격제어모듈(500)을 포함한다.
이하에서는, 자동 연마 제염시스템(10)를 구성하는 기능별 각 모듈을 보다 상세히 살펴본다.
블라스트 챔버 모듈(100)
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 챔버 모듈의 평면도 및 측면도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 챔버 모듈(100)은, 제1로봇(110)과, 제1로봇(110)의 일단에 체결되는 제2로봇(120)과, 제2로봇(120)의 일단에 체결되는 제2블라스트 엔드 이펙터(blast end effector,140)를 포함한다.
여기서, 제1로봇(110)은, 3자유도를 갖도록 X,Y,Z축으로 각각 이동가능하게 구성되고, 제2로봇(120)은, 6자유도를 갖도록 6축을 포함하여 구성된다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는, 제2로봇(120)의 일단에 제2블라스트 엔드 이펙터(140)이 설치되도록 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 제염 대상물의 형상이나 크기에 따라서는 제1로봇(110)에서 제2로봇(120)을 분리한 다음, 제1로봇(110)에 직접 제1블라스트 엔드 이펙터(미도시)를 설치하여 3축방향(X, Y, Z 축방향)으로 이동되며 제염작업을 수행하도록 구성할 수도 있다.
여기서, 제염작업은 스테인레스스틸 그릿(Stainless Steel Grit), 다이아몬드 그릿(Diamond Grit), 철재 그릿(Steel Grit), 세라믹 그릿(Ceramic Grit) 등으로 구성되는 연마재를 오염 표면에 분사하여 방사능 물질을 이탈시키는 작업이다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)은, 단순한 형상의 제염 대상물은 3자유도를 갖는 제1로봇(110)만을 사용하여 제염작업을 수행하고, 복잡한 형상의 제염 대상물은 6자유도를 갖는 제2로봇(120)을 제1로봇(110)의 일단에 체결하여 제염작업을 수행하도록 구성됨으로써 두가지 로봇을 선택적으로 활용하여 자동제염을 수행하도록 구성된다.
이때, 제1로봇(110)과 체결되는 제1블라스트 엔드 이펙터(미도시)와, 제2로봇(120)과 체결되는 제2블라스트 엔드 이펙터(140)는, 동일한 구성일 수도 있으나, 필요에 따라 그 구성을 다르게 할 수 있는데, 구성을 달리한 실시예에 대한 자세한 설명은 후술한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)의 블라스트 챔버 모듈(100)의 내측에는, 제염 대상물(미도시)을 제염작업위치로 이동시키도록 수평방향으로 이송하는 수평이동 작업대(151)와, 제염 대상물(미도시)을 회전시키는 회전이동 작업대(153)를 포함한다.
수평이동 작업대(151)는, 제염 대상물(미도시)가 수평방향(X축 방향)으로 이동되도록 구성된다.
회전이동 작업대(153)는, 원형판으로 형성되어 수평이동 작업대(151)의 일측단에 연결 설치됨으로써 제염 대상물(미도시)이 외부에서 수평이동 작업대(151)를 거쳐 회전식 작업대(153)로 원격제어에 의해 제염작업 위치로 이동되도록 구성된다.
또한, 블라스트 챔버 모듈(100)에는, 제2블라스트 엔드 이펙터(140)로 연마재를 공급하는 연마재 공급라인(16)이 구비된다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)의 블라스트 챔버 모듈(100)의 내측에는, 제염작업후의 입자와 먼지를 포집하도록 회전이동 작업대(153)의 하측에 포집부(160)가 설치된다.
포집부(160)는, 제염작업시 제염표면에서 분리된 방사선 오염입자와 먼지들을 포집하는 장치로서, 중력에 의해 포집되도록 깔대기 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 제염분사 작업중 중력에 의한 하측 포집부(160)로 포집되지 않는 기체류의 오염물은 공기정화부(170)에 의해 정화된다.
여기서, 본 발명의 자동 연마 제염시스템(10)에 포함된 블라스트 챔버 모듈(100)은 방사선 방호 및 작업자들의 안전을 위해 차폐기술을 적용하여 밀폐될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1 및 제2로봇의 제어구성도로서 이를 참조하면, 제1로봇(110)은, x축 이송부(111), y축 이송부(112), 및 z축 이송부(113)를 포함하여 3축 방향으로 이동될 수 있도록 구성된다.
여기서, z축 이송부(113)의 일단에 제1체결부(115)가 구비되는데, 제1체결부(115)는 원격제어 체결방식인 도브테일(dovetail)로 형성되어 제1블라스트 엔드 이펙터(미도시) 또는 다축로봇인 제2로봇(120)을 선택적으로 체결되도록 구성된다.
제2로봇(120)은, 6자유도를 갖는 6축 로봇으로 구성되고, z축 이송부(113)의 제1체결부(115)와 결합되는 베이스판(125)을 포함한다.
여기서, 제2로봇(120)은, 작업 반경이 대략 1,300mm이고, 6축에서 모든 조인트 앵글(Joint Angle)이 ±360°동작하도록 구성되어, 정면, 상부, 하부, 좌우측면 등 전체 방향에 걸쳐 제염작업을 자유로이 수행하는 유니버셜(univeral) 로봇으로 작동하게 된다.
본 발명의 일실시예에서는, 제2로봇(120)의 암(arm) 끝단에 블라스트 엔드 이펙터(130)가 조립(제염 대상물에 따라서는 제1로봇(110)의 암 끝단에 블라스트 엔드 이펙터가 조립)되어 블라스트 방식을 통한 물리적 제염작업을 수행하게 되는데, 제1로봇(110) 및 제2로봇(120)의 원격제어는 작업자가 비방사선 관리구역에 위치하며 실시간으로 감시되는 영상과 원격제어 프로그램을 조작하여 원하는 제염작업을 수행하도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에서는, 블라스트 제염작업이 진행되는 작업상황을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 제2블라스트 엔드 이펙터(130) 부근에 원격제어 가능한 카메라(180)가 설치된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는, 제1로봇(110)을 원격제어하는 제1로봇 제어부(510)와, 제2로봇(120)을 원격제어하는 제2로봇 제어부(520)가 각각 구비되고, 제1로봇 제어부(510)와, 제2로봇(120) 및 카메라(180)와 연결되는 스위칭 허브부(530)를 포함한다.
여기서, 스위칭 허브부(530)는, 제1로봇(110) 및 제2로봇(120)을 제어하는 제어용 워크스테이션(540)과, 방사선을 감시하고, 블라스팅을 제어하는 감시용 워크스테이션(550)과 연결되도록 구성됨으로써 제1로봇(110), 제2로봇(120) 및 카메라(180)에서의 위치신호, 측정신호 등을 선택적으로 전달하고, 제어용 워크스테이션(540) 및 감시용 워크스테이션(550)에서의 제어신호를 선택적으로 전달하게 된다.
한편, 제1로봇(110) 및 제2로봇(120)은, 제염작업시 블라스트의 침투에 의한 마모와 고장을 방지하도록 각축에 구비된 엑추에이터(Actuator)에 밀폐형 커버(미도시)를 설치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 제1블라스트 엔드 이펙터의 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 제1로봇(110)의 제1체결부(115)와 결합되는 제2체결부(131)가 구비될 수 있다.
여기서, 제1체결부(115)와 제2체결부(131)는 원격제어 체결방식인 도브테일(dovetail)로 구성할 수 있는데, 일실시예로서, 제1체결부(115)에 요홈부가 구비되고, 제2체결부(131)는, 요홈부에 대응되는 돌기부가 구비될 수 있다.
또한, 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 제2체결부(131)와 접하는 브라켓(133)이 구비되고, 브라켓(133)은, 블라스트를 공급하는 제1블라스트 공급호스(135)가 관통하여 설치된다.
제1블라스트 공급호스(135)는, 수평방향으로 연장되고 끝단부가 하방으로 절곡되도록 형성되어 블라스트가 수평방향으로 이송된 후 하방으로 분출되도록 구성된다.
여기서, 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 제1블라스트 공급호스(135)의 끝단부가 삽입되는 노즐 안내브라켓(136)을 더 포함한다.
노즐 안내브라켓(136)은, 상측에 제1블라스트 공급호스(135)의 끝단이 삽입되고, 하측에 제1블라스트 노즐(137)의 상단이 삽입되어 제1블라스트 공급호스(135)와 제1블라스트 노즐(137)이 연통되도록 구성된다.
본 실시예에서 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 노즐 안내브라켓(136)과 일측면이 결합되는 제1도브테일(138a)과, 제1도브테일(138a)의 타측면과 일측면이 체결되는 제2도브테일(138b)을 포함하여 노즐 안내브라켓(136)을 교체/장착이 가능하도록 구성된다.
제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 일단이 제2도브테일(138b)의 타측면과 접하는 노즐 안내축(139a)을 포함하고, 일단이 제2도브테일(138b)의 타측면과 접하고, 노즐 안내축(139a)과 평행 이격설치되는 노즐 구동축(139b)을 포함하며, 노즐 안내축(139a) 및 노즐 구동축(139b)는 브라켓(133)하단부에 마련된 축부싱부(134)를 관통하도록 설치된다.
또한, 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 노즐 구동축(139b)에 구동력을 전달하도록 구동모터(132)를 축부싱부(34)에 설치된다.
본 발명의 일실시예에 따른 제1블라스트 엔드 이펙터(130)는, 제1블라스트 노즐(137)이 나란하게 이격 배치된 한쌍으로 구성되는 듀얼타입으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 제염 대상물의 크기나 형상에 따라 제1블라스트 노즐(137)이 하나만 구비된 싱글타입으로 구성될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 싱글타입(single type) 제2블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 싱글타입 제2블라스트 엔드 이펙터의 측면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2블라스트 노즐(147)이 하나만 구비된 싱글타입(single type)의 제2블라스트 엔드 이펙터(140)는, 제2로봇(120)과 체결되는 어댑터(141)와, 제2블라스트 노즐(147)이 체결/분해되도록 제3도브테일(148a)과 제4도브테일(148b)을 포함한다.
여기서, 제3도브테일(148a)은, 요홈부가 형성되고, 제4도브테일(148b)은, 요홈부에 대응되는 돌기부가 형성되어 상호 체결/분리가 가능하도록 구성된다.
제2블라스트 노즐(147)은, 고정을 위해 그 하측단이 노즐 고정너트(143)에 삽입되도록 구성되고, 노즐 고정너트(143)는 공급호스 홀더(146)의 상측에 설치된다.
또한, 제2블라스트 엔드 이펙터(140)는, 제2블라스트 노즐(147)과 제2블라스트 공급호스(145)가 연통되도록 제2블라스트 공급호스(145)의 상단부가 하측으로 삽입되고, 상측에는 노즐 고정너트(143)가 설치되는 공급호스 홀더(146)를 포함한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 듀얼타입(dual type) 제2블라스트 엔드 이펙터의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 듀얼타입 제2블라스트 엔드 이펙터의 측면도이다. 이하, 도 7 및 도 8에 도시된 싱글타입 제2블라스트 엔드 이펙터와 동일한 도면부호를 가지는 구성은 동일한 기능을 하는 동일한 구성으로, 그 설명을 생략하고 차별되는 구성을 중심으로 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2블라스트 노즐(147)이 한 쌍으로 구비된 듀얼타입(dual type)의 제2블라스트 엔드 이펙터(140')는, 제2로봇(120)과 체결되는 어댑터(141)와, 한 쌍의 제2블라스트 노즐(147)들이 삽입 고정되는 공급호스 홀더(146')과, 공급호스 홀더(146)의 일측에 형성되는 제3도브테일(148a)과, 제3도브테일(148a)과 체결/분해되도록 대응되도록 형성되는 제4도브테일(148b)을 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)는, 제3도브테일(148a)이 구비된 공급호스 홀더(146,146')를 제염작업 대상물의 형상에 따라 제4도브테일(148b)과 결합/교환하면서 싱글타입 또는 듀얼타입의 제2블라스트 노즐(147)을 선택적으로 적용하여 효율적인 제염작업을 수행할 수 있게 된다.
블라스트 머신 모듈(200)
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 블라스트 머신 모듈의 평면도이다.
도 11을 참조하면, 블라스트 머신 모듈(200)은, 연마재를 세정하여 공급하는 연마재 공급부(210)와, 연마재 공급부(210)와 연결되는 사이클론 분리기(220)와, 사이클론 분리기(220)와 연결되며 연마재 압력용기(235)가 내장되는 블라스트 머신(230)을 포함한다.
연마재 공급부(210)는, 제염작업시 제염표면에서 분리된 방사선 오염입자와 먼지들이 사용된 연마재와 함께 포집되는 블라스트 챔버 모듈(100)의 포집부(160)와 연결배관(15)에 의해 연결되어 방사선 오염입자와 먼지들이 유입되게 된다.
사이클론 분리기(220)는, 연마재 공급부(210)로부터 흡입된 혼합 기체류와 연마재를 원심력과 자중에 의해 먼지류, 방사능 입자, 연마재(Blast)를 분리하여 연마재는 블라스트 머신(230)에 내장된 연마재 압력용기(235)에 축적하고, 연마재 압력용기(235)에 분리 축적된 연마재를 연마재 유입배관(16)을 통해 제2블라스트 엔드 이펙터(140)로 공급함으로써 연마재를 재활용할 수 있게 된다. 또한, 사이클론 분리기(220)에서 분리된 기체류는 배관(14)를 통해 필터링 모듈(400)로 이송된다.
블라스트 머신(230)은, 사이클론 분리기(220)에서 분리된 연마재를 저장하는 연마재 압력용기(235)를 내장하여 연마재를 제2블라스트 엔드 이펙터(140)로 공급하게 되는데, 이때에 공기압축 모듈(300)에서 생성된 압축공기에 의해 연마재를 이송하게 된다.
한편, 블라스트 머신 모듈(200)은, 배출되는 공기들이 기체배출배관(12)을 통해 필터링 모듈(400)으로 이송되는데, 배출공기의 정화를 위해 공기필터(240)가 기체배출배관(12)의 유입단에 설치될 수 있다.
공기압축 모듈(300)
공기압축 모듈(300)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기를 압축하는 공기압축기(310)와, 압축된 공기를 건조하는 공기건조기(320)와, 압축 및 건조된 공기가 저장되는 압축공기 저장탱크(330)를 포함하여 구성되는데, 압축공기 저장탱크(330)와 블라스트 머신 모듈(200)의 블라스트 머신(230)이 압축공기 유입배관(18)으로 연결된다.
필터링 모듈(400)
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 필터링 모듈의 평면도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에 포함된 필터링 모듈의 정면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 필터링 모듈(400)은, 블라스트 챔버 모듈(100) 및 블라스트 머신 모듈(200)과 각각 연결되어 방사선 오염입자를 포함한 기체가 입력되는 집진 및 필터링하는 기능을 수행하는데, 재순환식 블라스트의 순환경로와는 별도로 방사선 오염입자, 기체류, 미세 먼지류의 포집과 정화를 목적으로 하고, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10) 외부로 배출되는 기체류의 오염준위를 완벽이 저하시키게 된다.
필터링 모듈(400)은, 입력단과 연결되는 집진 및 필터링부(410)와, 집진 및 필터링부(410)를 통과한 기체를 가압하여 이송시키는 블로워(420)와, 블로워(420)에서 배출되는 기체가 통과하는 헤파필터부(430)를 포함한다.
집진 및 필터링부(410)는, 필터링 모듈(400)의 입력배관(14)으로 유입된 방사선 입자와 먼지들을 포집하고 필터링하는 장치로서, 집진 및 필터링부(410)로 흡입된 혼합 기체류는 방사선 차폐 및 용기 교환식으로 설계된 드럼(drum) 내부에서 분리 집진되고, 드럼 상부의 금속 헤파필터(Metal HEPA Filter)를 통해 정화됨으로써 모든 고체류의 미세먼지들이 포집되게 된다.
블로워(420)는, 방사선 입자와 먼지들이 필터링 모듈(400)로 흡입되어 배출되도록 밀폐된 배관으로 형성된 유로 상에 설치되어 진공압을 생성하는 기능을 수행한다.
헤파필터부(430)는, 방사선 입자와 먼지들로 구성된 입자들이 집진 및 필터링부(410)에 설치된 금속 헤파필터에 의해 1차적으로 99.9% 걸러진 다음, 기체상태의 공기류가 블로워(420)를 거쳐 2차적으로 걸러냄으로써 100%의 필터링을 수행하게 된다.
여기서, 헤파필터부(430)에 유입되는 기체는, 블라스트 챔버 모듈(100)과 블라스트 머신 모듈(200)에서 배출된 공기들이 기체배출배관(11)(12)을 통과하여 하나의 배관(13)을 통해 블로워(420)의 배출단으로 합류되어 유입되게 되는데, 헤파필터부(430)을 통과하면서 최종적인 정화과정을 거쳐 발전소의 배출배관(Ventilation Line, 17)으로 배출되는 기체 내의 방사선 입자를 100% 필터링할 수 있게 된다.
원격제어모듈(500)
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)는, 제염작업을 원격 감시 및 제어하는 원격제어모듈(500)을 포함한다.
원격제어모듈(500)은, 제1로봇(110) 및 제2로봇(120)을 제어하는 제어용 워크스테이션(540)과, 방사선을 감시하고, 블라스팅을 제어하는 감시용 워크스테이션(550)을 포함한다.
한편, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템에서 방사선 감지센서 및 방사선 감지알람이 설치된 상태를 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)은, 블라스트 챔버 모듈(100) 및 블라스트 머신 모듈(200)과, 필터링 모듈(400)의 내측에 방사선을 감지하는 입구측 방사선 감지센서(621)(623)(625)와 출구측 방사선 감지센서(622)(624)(626)가 입력단과 배출단에 각각 설치되고, 방사선을 감지할 때 알람을 발생시키는 입구측 방사선 감지알람(611)(613)(615)과 출구측 방사선 감지알람(612)(614)(616)이 입력단과 배출단에 각각 설치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)의 원격제어모듈(500)에는, 입구측 방사선 감지센서(621)(623)(625)와 출구측 방사선 감지센서(622)(624)(626)의 방사선 감지신호와, 입구측 방사선 감지알람(611)(613)(615)과 출구측 방사선 감지알람(612)(614)(616)의 알람신호를 수신하는 감시용 워크스테이션(550)이 구비된다.
또한, 원격제어모듈(500)은, 방사선을 감지하는 방사선 감지모니터부(630)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)은, 방사선 관리구역에서 방사성 물질을 취급하는 제염작업을 수행하는 장치로서 제염 대상물이 유입되는 블라스트 챔버 모듈(100)에서부터 제염되고 분리되는 블라스트 머신 모듈(200), 장치 외부로 방출되기 직전의 필터링 모듈(400)에 이르기까지 장치 전체에 걸쳐 실시간 방사선 준위를 측정하고 모니터링할 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)은 방사선 관리구역 내부에서 운영이 가능하고, 관리규정이 허가되면 외부에서도 선택적 사용이 가능하다.
전술된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 자동 연마 제염시스템(10)는, 방사선 물질이 오염된 제염 대상물의 표면을 제염하는 장치로서, 원격제어를 통해 블라스트 노즐로 분사되는 압축공기와 혼합된 연마재에 의해 물리적 원리로 오염 표면을 제염함으로써 작업자의 피폭량을 최소화하고 안전한 제염 작업을 수행할 수 있게 된다.
또한, 연마재를 오염 표면에 분사한 다음 이탈된 블라스트(방사능 물질과 연마재 포함)를 사이클론 분리기(220)로 입력하여 블라스트와 먼지로 분리하고, 블라스트(연마재 포함)를 재사용함으로써 폐기물 및 2차 생성물을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 블라스트 챔머 모듈(100)에서 압력 해제된 압축공기는 내부의 공기정화부(170)를 거쳐 1차적으로 정화되고 배출라인(11)을 통해 필터링 모듈(400)의 입력라인(13)측에 합류되어 금속 헤파필터를 거쳐 2차적으로 정화하여 배출되도록 구성함으로써 배출오염을 최소화하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 자동 연마 제염시스템
100: 블라스트 챔버 모듈
200: 블라스트 머신 모듈
300: 공기압축 모듈
400: 필터링 모듈
500: 원격제어모듈

Claims (27)

  1. X,Y,Z축으로 3축으로 이동가능하게 구성되는 제1로봇;
    제1로봇의 일단에 체결가능하도록 구성되는 제2로봇;
    제1로봇의 일단에 체결되는 제1블라스트 엔드 이펙터(blast end effector);
    제2로봇의 일단에 체결되는 제2블라스트 엔드 이펙터; 및
    제1로봇 및 제2로봇을 원격제어하는 원격제어모듈;를 포함하는, 자동 연마 제염시스템으로서,
    제1로봇은,
    x축 이송부, y축 이송부, 및 z축 이송부를 포함하고,
    z축 이송부의 일단에 제1체결부가 구비되고,
    제1체결부에 제1블라스트 엔드 이펙터가 체결되도록 구성되고,
    제2로봇은,
    베이스판을 포함하고, 베이스판이 제1체결부와 결합되도록 구성되고,
    제2로봇은,
    6자유도를 갖는 6축 로봇이고,
    제1블라스트 엔드 이펙터는,
    제1체결부와 결합되는 제2체결부가 구비되고,
    제1체결부는, 요홈부가 구비되고,
    제2체결부는, 요홈부에 대응되는 돌기부가 구비되며,
    제1블라스트 엔드 이펙터는,
    제2체결부와 접하고, 제1블라스트 공급호스가 관통하는 브라켓을 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    제1블라스트 공급호스는, 수평방향으로 연장되고 끝단부가 하방으로 절곡되고,
    제1블라스트 공급호스의 끝단부가 삽입되는 노즐 안내브라켓을 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    노즐 안내브라켓은,
    제1블라스트 공급호스와 연통되도록 제1블라스트 노즐의 일단이 삽입되는, 자동 연마 제염시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    노즐 안내브라켓과 일측면이 결합되는 제1도브테일과,
    제1도브테일의 타측면과 일측면이 체결되는 제2도브테일을 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    일단이 제2도브테일의 타측면과 접하는 노즐 안내축과,
    일단이 제2도브테일의 타측면과 접하고, 노즐 안내축과 평행 이격설치되는 노즐 구동축을 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    노즐 구동축에 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    제1블라스트 노즐은,
    나란하게 이격 배치된 한쌍으로 구성되는 듀얼타입인, 자동 연마 제염시스템.
  15. 청구항 1에 있어서,
    제2블라스트 엔드 이펙터는,
    제2로봇과 체결되는 어댑터와,
    싱글타입 또는 듀얼타입의 제2블라스트 노즐이 선택적으로 체결되도록 제3도브테일과 제4도브테일을 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    제2블라스트 엔드 이펙터는,
    블라스팅 작업부분을 모니터링하는 카메라를 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    제2블라스트 노즐의 일단이 삽입되는 노즐 고정너트를 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    제2블라스트 노즐과 제2블라스트 공급호스가 연통되도록 제2블라스트 공급호스의 일단이 삽입되고, 노즐 고정너트가 설치되는 공급호스 홀더를 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    제3도브테일은, 요홈부가 형성되고,
    제4도브테일은, 요홈부에 대응되는 돌기부가 형성되는, 자동 연마 제염시스템.
  20. 청구항 1에 있어서,
    자동 연마 제염시스템은,
    제염 대상물을 제염작업위치로 수평방향으로 이송하는 수평이동 작업대와, 수평이동 작업대의 일측단에 연결되어 제염 대상물을 회전시키는 원형의 회전이동 작업대를 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    자동 연마 제염시스템은,
    회전이동 작업대의 하측에는 분사된 블라스트를 포집하는 포집부가 더 구비되고,
    제1로봇, 제2로봇, 제1블라스트 엔드 이펙터, 제2블라스트 엔드 이펙터 및 포집부가 블라스트 챔버 모듈(blast chamber module) 내에 설치되는, 자동 연마 제염시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    포집부는,
    이송라인을 통해 블라스트 머신 모듈(blast machine module) 내측의 연마재 공급부로 연결되는, 자동 연마 제염시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    블라스트 머신 모듈은,
    연마재 공급부와 연결되는 사이클론 분리기와,
    사이클론 분리기와 연결되며 연마재 압력용기가 내장되는 블라스트 머신을 포함하는 자동 연마 제염시스템.
  24. 청구항 23에 있어서
    블라스트 머신 모듈은,
    블라스트 머신으로 압축공기를 공급하는 공기압축 모듈과 연결되고,
    공기압축 모듈은,
    공기를 압축하는 공기압축기와, 압축된 공기를 건조하는 공기건조기와, 압축 및 건조된 공기가 저장되는 압축공기 저장탱크를 포함하고,
    압축공기 저장탱크와 블라스트 머신 모듈이 배관으로 연결되는, 자동 연마 제염시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    자동 연마 제염시스템은,
    블라스트 챔버 모듈 및 블라스트 머신 모듈과 각각 연결되어 방사선 오염입자를 포함한 기체를 집진 및 필터링하는 필터링 모듈을 더 포함하되,
    필터링 모듈은,
    입력단과 연결되는 집진 및 필터링부와, 집진 및 필터링부를 통과한 기체를 가압하여 이송시키는 블로워와, 블로워에서 배출되는 기체가 통과하는 헤파필터부를 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    필터링 모듈과, 블라스트 챔버 모듈 및 블라스트 머신 모듈은,
    방사선을 감지하는 제1 및 제2방사선 감지센서와, 방사선을 감지할 때 알람을 발생시키는 제1 및 제2방사선 감지알람이 입력단과 배출단에 각각 설치되는, 자동 연마 제염시스템.
  27. 청구항 26에 있어서,
    자동 연마 제염시스템은,
    제1 및 제2방사선 감지센서와, 제1 및 제2방사선 감지알람의 신호를 수신하는 감시용 워크스테이션(workstation); 및
    제1로봇 및 제2로봇을 제어하는 제어용 워크스테이션;이 설치되는 원격제어모듈을 더 포함하는, 자동 연마 제염시스템.
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