KR102273188B1 - 거품제염장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기액비의 조절함으로써 습식거품 및 건식거품의 제조가 가능하여 제염대상에 적합한 습식 거품 및 건식 거품을 제조할 수 있으며, 균일한 거품의 정속분사가 가능한 거품제염장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 공기가 유입되는 외관, 적어도 일부가 상기 외관의 내부에 배치되며, 거품용액이 유입되고, 외관 내부에 수용된 부분의 외측에 상기 외관의 공기가 내측으로 유입되도록 형성된 하나 이상의 공기유입공이 형성된 내관, 상기 내관 내부에 구비되며, 나선형태로 이루어져, 상기 공기유입공을 통해 유입된 공기와 상기 내관 내부에 유입된 거품용액이 유동되면서 혼합되도록 하는 배플 와이어 및 상기 내관의 끝단으로부터 외측으로 연장되어 상기 내관에서 거품용액과 공기가 혼합되어 발생된 거품이 토출되는 거품 토출관을 포함하는 거품제염장치가 제공된다.

Description

거품제염장치 및 그 제어방법 {Apparatus for Foam Decontamination of Radionuclide and Controlling Method for the Same}

본 발명은 거품제염장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기액비의 조절이 가능하여 제염대상에 적합한 습식 거품이나 건식 거품을 제조할 수 있으며, 균일한 거품의 정속분사가 가능한 거품제염장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근 원자력 발전소의 사고 등에 영향으로 방사성 오염제거의 관심이 높아지고 있다. 물론, 비록 원자력 발전소 등의 대형 사고가 아니라 하더라도 작업장 등에 방사성 오염의 제거 작업은 꾸준히 이루어져 오고 있으며 다양한 방사성 오염제거 방법이 강구되고 있다.

방사성 오염제거 방법 중 하나의 방법인 화학제염은 제염용액을 오염대상에 분사하여 제염하는 방식이다.이러한 화학제염은 비고착성 오염 뿐만 아니라 고착성 오염의 제거에도 매우 효과적이지만, 벽면이나 천정 및 경사진 면을 가지는 오염대상에 적용할 대에는 제염용액이 중력에 의해 흘러내려 접촉시간의 유지가 어려워 제염효과가 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같이 벽면이나 천정 및 경사진 면을 가지는 오염대상에는 제염용액을 페이스트 형태의 겔이나 거품형태로 형성하여 제염을 하는 방법이 강구되고 있다.

특히, 화학제염으로 인해 발생하는 폐액을 줄일 수 있는 효과적인 방법으로 공기와 거품화학제를 혼합하여 오염대상에 분사하는 거품제염법이 거론되고 있다.

이러한 분사형태의 거품제염은 제염대상의 오염 특성에 따라 건식거품(Dry Foam)혹은 습식거품(wet Form)의 형태로 구분할 수 있다.

방사능 오염형태가 미세입자의 부착오염인 경우 건식거품형태가 유리한 반면, 고착성 화합결합형태의 오염일 경우 화학제와의 반응이 필요하므로 습식거품 형태가 유리할 수 있다.

이렇듯, 다양한 제염대상에 따라 효과적인 제염결과를 얻기 위해서는 제염대상 및 오염형태에 따라 적합한 거품형태를 사용해야 하는데, 종래의 거품발생장치는 단일관을 사용한 공기 및 거품 혼합관의 구조로서 단일한 형태의 거품만을 생성하는 문제가 있어, 다양한 제염대상 및 오염형태에 대응하기 위해서는 여러 가지 종류의 거품발생장치를 구비해야 하는 문제가 있다.

또한, 효과적인 제염을 위해서는 생성된 거품의 지속시간이 유지되는 것이 필요하다. 이러한 안정한 거품을 얻기 위해서는 거품의 질에 밀접하게 관련되는 거품용액 내 공기의 충분한 분산과 거품의 혼합을 증진시키는 것이 요구된다.

한국공개특허 10-2017-0064304

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건식 거품뿐만 아니라 습식 거품 등 요구되는 다양한 형태의 거품을 제조할 수 있는 거품제염장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이 과제이다.

또한, 본 발명은, 보다 효과적인 제염을 할 수 있도록 유지시간이 보다 지속되는 거품을 생성할 수 있는 거품제염장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이 과제이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 공기가 유입되는 외관, 적어도 일부가 상기 외관의 내부에 배치되며, 거품용액이 유입되고, 외관 내부에 수용된 부분의 외측에 상기 외관의 공기가 내측으로 유입되도록 형성된 하나 이상의 공기유입공이 형성된 내관, 상기 내관 내부에 구비되며, 나선형태로 이루어져, 상기 공기유입공을 통해 유입된 공기와 상기 내관 내부에 유입된 거품용액이 유동되면서 혼합되도록 하는 배플 와이어 및 상기 내관의 끝단으로부터 외측으로 연장되어 상기 내관에서 거품용액과 공기가 혼합되어 발생된 거품이 토출되는 거품 토출관을 포함하는 거품제염장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 외관으로 공기를 공급하는 공기공급단계, 내관으로 거품용액을 공급하는 용액공급단계, 상기 외관으로부터 상기 내관으로 유입된 공기와 상기 거품용액이 혼합되는 혼합단계, 공기제어수단을 통해 상기 외관으로 공급되는 공기의 유량 또는 압력을 제어하여 공기 대 거품용액의 비율인 기액비를 조절하는 유량제어단계를 포함하는 거품제염장치의 제어방법이 제공된다.

본 발명의 거품제염장치 및 그 제어방법에 따르면 기액비의 조절이 가능하여 건식 거품 뿐만 아닌 습식 거품 등 현장에서 요구되는 거품형태를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 거품의 유지시간이 보다 지속되어 보다 효과적인 제염작업을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 거품제염장치 및 그 제어방법은 배플 와이어가 공기유입구가 형성된 지점을 경유하도록 배치됨으로써, 거품용액과 공기가 섞여 거품이 생성되는 지점에서 혼합이 이루어지므로, 생성된 거품의 균일하며 유지시간이 길어질 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거품제염장치 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 외관과 내관 및 배플 와이어를 도시한 사시도;
도 3은 내관의 공기유입공을 통해 유입된 공기가 내관 내에서 거품용액과 섞이는 모습을 도시한 단면도;
도 4는 본 발명의 거품제염장치의 제어방법의 일 실시예를 도시한 순서도;
도 5 및 도 6은 4바와 5바의 공기주입압력에서의 본 발명의 거품제염장치 생성한 거품과 종래의 거품제염장치로 생성한 거품의 시간에 따른 유지형태를 도시한 도면;
도 7 및 도 8은 4바와 5바의 공기주입압력에서의 본 발명의 거품제염장치와 종래의 거품제염장치로 생성한 거품의 유지높이를 비교한 그래프이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 거품제염장치 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 거품제염장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외관(110), 내관(120), 배플 와이어(130) 및 거품 토출관(140)을 포함할 수 있다.

상기 외관(110)은 공기가 유입되는 관으로서, 어느 일측으로 길이방향을 가지며, 외부의 공기 탱크(160)와 연결될 수 있다.

그리고, 상기 내관(120)은 적어도 일부가 상기 외관(110)의 내부에 배치되며, 거품용액이 유입되는 관일 수 있다.

이 때, 상기 내관(120)의 상기 외관(110) 내부에 수용된 부분에 상기 외관(110)의 공기가 내측으로 유입되는 공기유입공(122)이 하나 이상 형성될 수 있다.

또한, 상기 내관(120)은 상기 외관(110)을 일단부터 타단까지 관통하는 형태일 수도 있으며, 또는 일단은 관통하고 타단은 관통하지 아니한 삽입되는 형태일 수도 있으며, 또는 외관(110) 내부에 배치되기만 할 뿐 일단과 타단은 관통하지 않는 형태일 수도 있다.

이러한 내관(120)은 외부에 비치된 거품용액 저장소(180)와 연결되어 거품용액을 공급받아 흐르도록 구비될 수 있다.

이 때 상기 거품용액은 거품을 생성하기 위한 용액으로서 제염제 성분을 함유할 수도 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내관(120)의 둘레에는 공기유입공(122)이 형성될 수 있다. 상기 공기유입공(122)은 상기 외관(110) 내부에 위치된 내관(120)의 둘레에 형성되어 외관(110)의 공기가 내관(120) 내측으로 유입되도록 형성될 수 있다.

이러한 상기 공기유입공(122)은 2~3mm 직경을 가지며 5mm 간격으로 복수개 형성될 수 있다. 물론, 상기 공기유입공(122)의 크기 및 형성간격은 한 예시일 뿐이며 필요에 따라 변경될 수 있을 것이다.

또한, 상기 내관(120)이 관통된 외관(110)의 일단 및 타단은 상기 내관(120)의 외주면과 밀폐되어 외관(110)의 공기가 누설되지 않도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 내관(120)은 상기 외관(110)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 이는 세척의 용이성 및 희망하는 거품형태에 따라 적합한 내관(120)을 선택하여 장착하기 위함이다.

한편, 상기 배플 와이어(130)는 상기 내관(120) 내부에 상기 내관(120)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다. 상기 배플 와이어(130)는 일정한 피치와 두께로서 나선형태로 연장되도록 형성되어, 상기 내관(120) 내부를 흐르는 거품용액과 공기를 회전시켜 섞어줌으로써 거품용액내에 공기를 고르게 분산시키는 구성요소이다.

이 때, 상기 배플 와이어(130)는 상기 내관(120)의 공기유입공(122)이 형성된 부위를 경유하도록 배치될 수 있다.

따라서, 상기 공기유입공(122)을 통해 공기가 내관(120)으로 유입되자 마자 상기 배플 와이어(130)에 의해 거품용액과 섞이면서 기포가 형성될 수 있다.

또한, 상기 배플 와이어(130)는 상기 내관(120)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 상기 내관(120) 및 배플 와이어(130)의 세척이 용이하며, 원하는 거품의 형태에 적합한 피치 및 크기의 배플 와이어(130)를 선택하여 장착할 수도 있을 것이다.

또한, 필요에 따라 상기 배플 와이어(130)는 그 피치 및 두께가 가변하도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 배플 와이어(130)의 타측의 피치가 일측의 피치보다 길거나 짧도록 형성되거나 타측의 두께가 일측의 두께보다 두껍거나 얇도록 형성될 수도 있을 것이다.

따라서, 외관(110)으로부터 공급된 공기가 공기 유입공(122)을 통해 내관(120) 내부로 유입되며, 유입된 공기는 내관(120)을 흐르는 거품용액과 혼합되고, 상기 배플 와이어(130)에 의해 거품용액이 나선상으로 회전되면서 진행하여 거품용액내 공기가 분산되면서 거품이 생성되는 것이다.

또한, 공기와 거품용액이 섞이는 그 순간에 상기 배플 와이어(130)에 의해 나선상으로 섞이게 됨으로써, 보다 균질한 거품의 생성이 가능할 수 있다.

그리고, 상기 내관(120)에는 생성된 거품을 외부로 토출하는 거품 토출관(140)이 구비될 수 있다.

상기 거품 토출관(140)은 상기 내관(120)의 끝단부가 굴곡 연장되어 형성될 수도 있으며 또는 별도의 배관이 상기 내관(120)의 끝단부에 결합되어 구비될 수도 있다.

한편, 상기 외관(110)에 유입되는 공기의 압력 및 유량을 제어하는 공기 제어수단(150)이 구비될 수 있다. 상기 공기 제어수단(150)의 조작을 통해 공기와 거품용액의 비인 기액비를 조절함으로써 습식 거품 및 건식 거품을 필요에 따라 모두 제조할 수 있다.

또한, 상기 내관(120)에 유입되는 거품용액의 유량을 제어하는 거품용액 제어수단(170)도 필요에 따라 구비될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 거품제염장치의 제어방법의 일 실시예를 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 거품제염장치의 제어방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 공기공급단계(S110), 용액공급단계(S120), 혼합단계(S130) 및 유량제어단계(S140)를 포함할 수 있다.

상기 공기공급단계(S110)는 상기 외관(110)을 통해 공기를 공급하는 단계이다. 그리고, 상기 용액공급단계(S120)는 상기 내관(120)을 통해 거품용액을 공급하는 단계이다.

그리고, 상기 혼합단계(S130)는 상기 외관(110)으로부터 공급된 공기와 상기 내관(120)으로부터 공급된 거품용액이 혼합되는 단계이다. 상기 혼합단계(S130)에서는 상기 내관(120)의 공기유입공(122)을 통해 상기 공기가 내관(120)으로 유입되며, 상기 공기유입공(122)을 통해 유입된 공기와 상기 내관(120)을 흐르는 거품용액이 상기 배플 와이어에 의해 서로 섞이면서 거품이 생성될 수 있다.

그리고, 상기 유량제어단계(S140)는 상기 외관(110)으로 공급되는 공기의 유량 또는 압력 등을 제어하여 공기대 거품용액의 비율인 기액비를 제어하는 단계이다.

이 때, 상기 기액비의 조절은 상기 공기제어수단(150)을 통해 이루어질 수 있다.

상기 공기제어수단(150)은 습식 거품을 원할 때와 건식 거품을 원할때의 기액비를 달리하도록 공기의 유량 및 압력을 제어할 수 있다.

일반적으로, 기액비가 3~10 까지는 습식 거품으로 분류되고, 기액비 20이상은 건식 거품으로 분류되며, 기액비 10~20사이는 습식 거품과 건식 거품이 혼합된 중간 상태라고 볼 수 있다.

따라서, 상기 공기제어수단(150)을 조절함으로써, 자유롭게 원하는 기액비의 거품을 제조할 수 있으며, 오염 대상의 형태 및 양상에 적합한 기액비의 거품을 제조할 수 있어, 효과적인 제염작업을 수행할 수 있다.이하, 본 실시예에 따른 거품제염장치와 생성된 거품과 종래의 배플 와이어(130)가 없는 종래의 거품제염장치에서 생성된 거품을 비교한 실험 결과에 대해서 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은 시간 경과에 따른 거품유지형태를 비교한 도면으로서, 도 5는 공기의 주입압력이 4바(Bar)일 때의 시간 경과에 따른 거품유지형태를 나타냈고, 도 6은 공기의 주입압력이 5바일 때의 시간 경과에 따른 거품유지 형태를 나타낸 것이다.

이 때, 본 실시예에 따른거품 제염장치에서 생성된 거품과 배플 와이어(130)가 없는 종래의 거품제염장치에서 생성된 거품의 기액비는 모두 동일하게 설정하였다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 공기주입압력이 4바일때와 5바일때 모두 본 실시예의 이중관형 거품 혼합기에서 생성된 거품이 배플 와이어(130)가 없는 거품 생성기에서 생성된 거품에 비하여 시간경과에 따른 거품 유지 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

본 실험은 동적 거품분석장치 (DFA: Dynamic Foam Analyser)로 분석하였으며, 이를 통해 생성된 거품의 양에 해당하는 DFA 프로파일 하단의 면적을 비교한 결과 본 실시예에 따른 거품제염장치에서 생성된 거품이 종래의 배플 와이어(130)가 없는 거품제염장치에서 생성된 거품에 비하여 약 53%만큼 거품 생성량이 더 많음이 조사되었다.

또한, 도 5 및 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 거품제염장치에서 생성된 거품의 크기가 더 조밀하고 균일한 바를 알 수 있으며, 그에 따라 당연히 거품의 분사속도도 보다 균일한 정속분사가 이루어질 것임을 알 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8은 시간 경과에 따른 거품의 높이 변화를 비교한 도면으로서, 도 7은 공기의 주입압력이 4바(Bar)일 때의 시간 경과에 따른 거품의 높이 변화를 나타냈고, 도 8은 공기의 주입압력이 5바일 때의 시간 경과에 따른 거품유지 형태를 나타낸 것이다.

이 때, 본 실시예의 거품제염장치에서 생성된 거품과 배플 와이어(130)가 없는 종래의 거품제염장치에서 생성된 거품의 기액비는 모두 동일하게 설정하였다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 공기주입압력이 4바일 때와 5바일 때 모두 본 실시예의 거품제염장치에서 생성된 거품이 배플 와이어(130)가 없는 종래의 거품제염장치에서 생성된 거품에 비하여 시간경과에 따른 거품 높이의 유지 특성이 약 42%정도 우수한 것을 알 수 있다.

전술한 실시예들을 통해 제조된 거품은 방사성 오염 제거에 사용될 수 있다. 즉, 제염대상의 형태나 주변환경 등에 따라 건식 또는 습식의 거품을 생성하도록 상기 공기제어수단(150)을 통해 기액비를 제어할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 이중관형 거품 혼합기 110: 외관
120: 내관 122: 공기 유입공
130: 배플 와이어 140: 거품토출관
150: 공기 제어수단 160: 공기탱크
170: 거품용액 제어수단 180: 거품용액 저장소
S110: 공기공급단계 S120: 용액공급단계
S130: 혼합단계 S140: 유량제어단계

Claims (11)

1. 공기가 유입되는 외관;
   적어도 일부가 상기 외관의 내부에 배치되며, 거품용액이 유입되고, 외관 내부에 수용된 부분의 외측에 상기 외관의 공기가 내측으로 유입되도록 형성된 하나 이상의 공기유입공이 형성된 내관;
   상기 내관 내부에 구비되며, 나선형태로 이루어져, 상기 공기유입공을 통해 유입된 공기와 상기 내관 내부에 유입된 거품용액이 유동되면서 혼합되도록 하는 배플 와이어;
   상기 내관의 끝단으로부터 외측으로 연장되어 상기 내관에서 거품용액과 공기가 혼합되어 발생된 거품이 토출되는 거품 토출관;
   상기 외관에 공급되는 공기를 제어함으로써, 상기 거품 토출관에서 토출되는 거품의 공기 대 거품용액의 비율일 기액비를 조절하도록 구비되는 공기 제어수단;
   을 포함하는 거품제염장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 거품은 방사성 오염 제거용인 거품제염장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외관에 공급되는 공기의 압력 및 유량을 조절하는 공기 제어수단이 더 구비되는 거품제염장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 배플 와이어는 상기 내관에 교체 가능하도록 구비되는 거품제염장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 내관은 상기 외관에 착탈 가능하게 구비되는 거품제염장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 유입공은 상기 내관의 길이방향을 따라 복수개 형성되는 거품제염장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 외관은 일측 길이방향을 가지도록 형성되고,
   상기 내관은 상기 외관의 일단과 타단을 길이방향으로 관통하며,
   상기 외관의 일단과 타단은 상기 내관의 외주면과 밀폐되는 거품제염장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 배플 와이어는, 상기 내관의 공기 유입공이 형성된 부분을 경유하도록 배치되는 거품제염장치.
10. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 거품제염장치를 제어하는 거품제염장치의 제어방법에 있어서,
    외관으로 공기를 공급하는 공기공급단계;
    내관으로 거품용액을 공급하는 용액공급단계;
    상기 외관으로부터 상기 내관으로 유입된 공기와 상기 거품용액이 혼합되는 혼합단계;
    공기제어수단을 통해 상기 외관으로 공급되는 공기의 유량 또는 압력을 제어하여 공기 대 거품용액의 비율인 기액비를 조절하는 유량제어단계;
    를 포함하는 거품제염장치의 제어방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 혼합단계에서 상기 공기와 거품용액의 혼합은 상기 내관의 내부에 구비된 나선형태로 이루어진 배플 와이어를 이용하는 거품제염장치의 제어방법.

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