KR102320500B1 - 듀얼 레이저 제염 장치 - Google Patents

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KR102320500B1
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신재성
오승용
박현민
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 본 발명은 듀얼 레이저 제염 장치에 관한 것에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 펄스 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저부; 상기 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저부; 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부에서 조사된 레이저 빔을 반사하는 스캔 미러; 상기 스캔 미러에서 반사된 레이저 빔을 집속하는 스캔 렌즈; 및 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부가 각각 설치되고, 상기 스캔 미러 및 상기 스캔 렌즈가 내부에 설치되는 하우징을 포함하고, 상기 제1 레이저부 및 제2 레이저부는 선택적으로 구동하는, 듀얼 레이저 제염 장치가 제공될 수 있다.

Description

듀얼 레이저 제염 장치{DUAL LASER DECONTAMINANT}
본 발명은 듀얼 레이저 제염 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 방사성 동위원소에 오염된 금속 표면을 제염할 수 있는 듀얼 레이저 제염 장치에 대한 발명이다.
금속 등과 같은 모재의 표면이 오염되면, 이를 제염하기 위해 통상적으로 레이저 제염 장치를 이용할 수 있다. 레이저 제염 장치는, 수십 내지 수백 나노초의 펄스 레이저를 모재의 표면에 조사하여 모재 표면의 물질을 플라즈마 형태로 변환하여 제거한다.
레이저 제염 장치를 이용하여 모재 표면에 붙은 오염물이나 페인트 또는 녹과 같은 산화물질을 빠르게 제거할 수 있다. 이러한 레이저 제염 장치는, 선형 모재에 1차원 또는 평면형 모재에 2차원으로 레이저를 조사하여 모재를 손상시키지 않고 제염할 수 있다.
그런데, 방사성 동위원소에 의해 오염되는 경우, 금속 등의 모재 표면에서 소정의 깊이까지 방사성 동위원소에 오염될 수 있다. 특히, 스테인리스강의 경우, SCC(stress corrosion cracking)이 발생하는 경우가 있으며, 이로 인해 방사성 오염물질이 모재의 안쪽까지 침투하는 경우가 있다.
이렇게 모재의 표면에서 안쪽까지 오염되는 경우, 펄스 레이저를 이용하는 레이저 제염 장치를 이용하여 제염하더라도 모재의 안쪽에 오염된 물질이 남는 문제가 있다.
일본 공개특허 제2003-525124호 (2003.08.26.) 일본 등록특허 제5677033호 (2015.01.09.) 일본 등록특허 제5610356호 (2014.09.12.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 금속 등의 모재의 안쪽까지 오염된 모재를 제염할 수 있는 듀얼 레이저 제염 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 펄스 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저부; 상기 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저부; 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부에서 조사된 레이저 빔을 반사하는 스캔 미러; 상기 스캔 미러에서 반사된 레이저 빔을 집속하는 스캔 렌즈; 및 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부를 지지하고, 상기 스캔 미러 및 상기 스캔 렌즈를 내부에 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 제1 레이저부 및 제2 레이저부는 선택적으로 구동하는, 듀얼 레이저 제염 장치가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 펄스 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저부; 상기 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저부; 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부에서 조사된 레이저 빔 중 하나를 선택적으로 반사하는 스캔 미러; 상기 스캔 미러에서 반사된 레이저 빔을 집속하는 스캔 렌즈; 및 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부를 지지하고, 상기 스캔 미러 및 상기 스캔 렌즈를 내부에 수용하는 하우징을 포함하는, 듀얼 레이저 제염 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 듀얼 레이저 제염 장치의 제1 레이저부를 이용하여 1차적으로 모재 표면 오염을 제거하고, 제2 레이저부를 이용하여 2차적으로 모재 표면을 제염할 수 있어 제염 효과를 높일 수 있다.
모재의 표면 일부를 식각할 수 있는 2차 제염의 속도가 1차 제염 속도에 비해 상대적으로 느리기 때문에 빠른 속도를 갖는 1차 제염을 먼저 수행하고, 2차 제염을 수행함에 따라 모재 표면을 빠른 속도로 제염할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치를 이용하여 1차 제염을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치를 이용하여 2차 제염을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치를 도시한 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치를 이용하여 모재를 1차 제염이 이루어지는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치를 이용하여 모재를 제염하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 듀얼 레이저 제염 장치(10)를 설명한다. 본 실시예에 따른 듀얼 레이저 제염 장치(10)는, 금속 등의 모재(SS)의 표면에 붙은 오염물질을 제거할 수 있으며, 또한, 모재(SS)의 일정 깊이까지 침투한 방사성 동위원소 등의 오염물질까지 제거할 수 있다. 이때, 모재(SS)의 일정 깊이까지 침투한 오염물질을 제거하기 위해 듀얼 레이저 제염 장치(10)는, 모재(SS)의 표면 일부를 식각하여 제염할 수 있다.
이러한 듀얼 레이저 제염 장치(10)는, 제1 레이저부(100), 제2 레이저부(200), 제염본체부(300), 분진부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
제1 레이저부(100)는 별도로 배치된 제1 레이저 발생 장치(미도시)에서 발생된 레이저 빔이 전송된다. 제1 레이저부(100)는 펄스 레이저가 이용될 수 있다. 펄스 레이저는 수십 내지 수백 나노초의 펄스폭을 가지며, 수 내지 수십 kHz 수준의 주파수를 가질 수 있다. 그리고 펄스 레이저는 수 mm 수준으로 집속될 수 있다. 이때, 제1 레이저부(100)의 출력은 수백 W 내지 수 kW의 수준을 가질 수 있다.
이러한 제1 레이저부(100)는, 제1 광가이드(110), 제1 연결커버(120) 및 제1 콜리메이터(130)를 포함한다.
제1 광가이드(110)는, 제1 레이저 발생 장치에서 발생된 레이저 빔을 제염본체부(300)까지 이송한다. 제1 광가이드(110)는, 광섬유가 이용될 수 있으며, 제1 레이저 발생 장치에서 발생된 레이저 빔을 제염본체부(300)까지 이송하는 역할을 한다. 이때, 제1 광가이드(110)의 직경은 수백 nm의 크기를 가질 수 있다.
제1 연결커버(120)는, 제1 광가이드(110)와 제염본체부(300)를 연결하는 역할을 한다. 또한, 제1 광가이드(110)를 통해 이송되어 제1 콜리메이터(130)로 조사되는 레이저 빔이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
제1 콜리메이터(130)는, 제1 광가이드(110)에서 조사된 레이저 빔을 평행하게 변형하기 위해 구비된다. 제1 광가이드(110)를 통해 이송된 레이저 빔은 제1 광가이드(110)에서 조사될 때, 소정의 각도를 가지도록 퍼져 조사되는데, 제1 콜리메이터(130)는 이렇게 퍼져 조사되는 레이저 빔을 평행하게 변환한다.
제1 콜리메이터(130)는 단일 렌즈 또는 이중이나 삼중 등과 같은 다중 렌즈일 수 있다.
제2 레이저부(200)는 별도로 배치된 제2 레이저 발생 장치(미도시)에서 발생된 레이저 빔이 전송된다. 제1 레이저부(100)는 단일 모드 연속발진 레이저(single mode continuous wave laser)가 이용될 수 있다. 단일 모드 연속발진 레이저는 펄스 레이저에 비해 레이저 빔의 집속 정도가 상대적으로 우수하며, 약 10㎛ 내지 30㎛ 정도 수준으로 집속될 수 있다. 그에 따라 단일 모드 연속발진 레이저는 수백GW/㎠ 수준까지 높일 수 있다.
제2 레이저부(200)는 평균 출력이 수백 W 내지 수 kW 수준이고, M2 팩터(factor)의 값이 1 수준의 고품질의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
이러한 제2 레이저부(200)는 제2 광가이드(210), 제2 연결커버(220) 및 제2 콜리메이터(230)를 포함한다.
제2 광가이드(210)는, 제2 레이저 발생 장치에서 발생된 레이저 빔을 제염본체부(300)까지 이송한다. 제2 광가이드(210)는, 광섬유가 이용될 수 있으며, 제2 레이저 발생 장치에서 발생된 레이저 빔을 제염본체부(300)까지 이송하는 역할을 한다. 제2 광가이드(210)에서 조사된 레이저 빔이 스캔 렌즈(300)를 통해 외부로 집속되는 레이저 빔의 크기는 약 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
제2 연결커버(220)는, 제2 광가이드(210)와 제염본체부(300)를 연결하는 역할을 한다. 또한, 제2 광가이드(210)를 통해 이송되어 제2 콜리메이터(230)로 조사되는 레이저 빔이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
제2 콜리메이터(230)는, 제2 광가이드(210)에서 조사된 레이저 빔을 평행하게 변형하기 위해 구비된다. 제2 광가이드(210)를 통해 이송된 레이저 빔은 제2 광가이드(210)에서 조사될 때, 소정의 각도를 가지도록 퍼져 조사되는데, 제2 콜리메이터(230)는 이렇게 퍼져 조사되는 레이저 빔을 평행하게 변환한다.
제2 콜리메이터(230)는 단일 렌즈 또는 이중이나 삼중 등과 같은 다중 렌즈일 수 있다.
제염본체부(300)는 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200)에서 각각 발생된 레이저 빔을 제염하고자 하는 금속 등의 모재(SS)에 조사하기 위해 구비된다. 제염본체부(300)는 일 측에 제1 레이저부(100)가 배치되고, 제1 레이저부(100)와 소정의 각도를 가지도록 제2 레이저부(200)가 배치될 수 있다. 그리고 제염본체부(300)는 제1 래이저부 및 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔이 집속되어 외부로 방출될 수 있다. 이를 위해 제염본체부(300)는, 하우징(310), 스캔 미러(320), 스캔 렌즈(330) 및 보호 커버(340)를 포함한다.
하우징(310)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 측에 소정의 각도를 가지도록 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200)가 설치된다. 그리고 하우징(310)은 타 측에 집속된 레이저 빔이 외부로 방출되는 레이저 빔 방출부가 배치될 수 있다. 이때, 하우징(310)의 레이저 빔 방출부는 제1 레이저부(100)에서 조사된 레이저 빔이 반사되어 방출되도록 제1 레이저부(100)와 수직하게 배치될 수 있다.
스캔 미러(320)는, 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 하우징(310)의 외부로 방출하기 위해 레이저 빔을 반사한다. 이때, 스캔 미러(320)는 제1 레이저부(100)에서 조사된 레이저 빔 및 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔 중 하나만 선택적으로 반사하도록 제어된다.
그리고 스캔 미러(320)는, 제1 레이저부(100) 또는 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 외부로 방출할 때 소정의 범위를 스캔할 수 있도록 진동할 수 있다. 스캔 미러(320)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 회전축이 구비되며, 회전축을 기준으로 소정의 각도로 회전하여 진동할 수 있다.
그에 따라 스캔 미러(320)에서 반사된 레이저 빔은 스캔 미러(320)가 진동함에 따라 소정의 길이 범위를 가지도록 조사될 수 있다. 즉, 레이저 빔이 집속되는 경우, 0차원의 한 점에 집속되는데, 스캔 미러(320)가 진동함에 따라 레이저 빔은 1차원의 선으로 집속될 수 있다.
또는, 두 개의 스캔 미러(320)가 구비되어, 각각 진동하여 2차원 스캔, 즉, 면적에 대한 스캔이 이루어질 수도 있다.
이러한 스캔 미러(320)는 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)일 수 있다.
본 실시예에서, 스캔 미러(320)는 반사된 레이저 빔이 수m/s 내지 수십m/s의 속도로 스캔할 수 있게 진동할 수 있다.
또한, 스캔 미러(320)는 회전축을 따라 소정의 각도가 변화하여 위치가 변경될 수 있다. 즉, 스캔 미러(320)는 제1 레이저부(100)에서 조사된 레이저 빔이 스캔 렌즈(330)를 향하게 레이저 빔을 반사하도록 배치될 수 있고, 또한, 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔이 스캔 렌즈(330)를 향하게 레이저 빔을 반사하도록 배치될 수 있다.
이를 위해 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200)는 스캔 미러(320)의 회전축을 꼭짓점으로 소정의 각도를 가지도록 배치될 수 있다. 따라서 스캔 미러(320)는 회전축을 꼭짓점으로 소정의 각도가 변경되어 제1 레이저부(100) 또는 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 반사할 수 있다.
예컨대, 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200)가 θ의 각도를 가지도록 배치되면, 스캔 미러(320)는 θ/2의 각도로 회전하여 제1 레이저부(100)와 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 선택적으로 반사할 수 있다.
스캔 렌즈(330)는 스캔 미러(320)에서 반사된 레이저 빔을 집속한다. 이러한 스캔 렌즈(330)는 에프세타 렌즈(F-theta lens)일 수 있다. 에프세타 렌즈는, 광학축에 대해 소정의 스캐닝 각도 범위를 스캐닝하면서 입사하는 레이저 빔을 집속한다. 스캔 렌즈(330)는 단일 렌즈 또는 이중이나 삼중 등과 같은 다중 렌즈일 수 있다.
스캔 렌즈(330)는 하우징(310)의 내부에 배치되며, 하우징(310)의 레이저 빔 방출부에 인접하게 배치될 수 있다. 따라서 스캔 미러(320)에서 반사된 레이저 빔이 스캔 렌즈(330)를 거쳐 외부로 방출될 수 있다.
보호 커버(340)는 스캔 렌즈(330)를 거친 레이저 빔이 투과할 수 있게 투명한 소재로 제조되며, 하우징(310)의 내부에 이물질 등이 유입되지 않도록 보호한다. 또한, 보호 커버(340)는 외력에 의해 하우징(310) 내부에 배치된 구성들이 충격을 받는 것을 보호할 수 있다. 따라서 보호 커버(340)는 하우징(310)의 레이저 빔 방출부에 배치될 수 있다.
분진부(400)는 하우징(310)의 레이저 빔 방출부 측에 설치되며, 집속된 레이저 빔이 스캔함에 따라 모재(SS)에서 떨어진 오염물질 등의 분진이 확산되지 않도록 한다. 이를 위해 분진부(400)는 분진 커버(410) 및 분진 흡입관(420)을 포함한다.
분진 커버(410)는 하우징(310)에 결합되며, 구체적으로 하우징(310)의 레이저 빔 방출부에 설치된다. 분진 커버(410)는 내부에 중공이 형성되며 하우징(310)에서 외측으로 갈수록 내경이 커지는 형상을 가질 수 있다.
분진은 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 스캔됨에 따라 먼지나 오물이 쌓인 층(DL, dirt layer)이나 금속이 산화된 산화층(OL, oxide layer)이 식각되어 발생될 수 있다. 이러한 분진은 플라즈마 물질(PM, plasma material)일 수 있다.
분진 커버(410)는 이렇게 발생된 분진이 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
분진 흡입관(420)은 일단이 분진 커버(410)에 결합되고, 타단이 분진흡입 장치에 연결될 수 있다. 따라서 레이저 빔에 의해 식각된 분진은 분진 커버(410) 내에서 외부로 확산되지 못하고 배치되며, 분진흡입 장치가 구동하여 분진 흡입관(420)을 통해 흡입될 수 있다.
제어부(500)는 듀얼 레이저 제염 장치(10)를 제어한다. 즉, 제어부(500)는 제1 레이저부(100) 및 제2 레이저부(200) 중 어느 하나가 구동되도록 제어하고, 스캔 미러(320)의 각도를 제어하며, 스캔 미러(320)의 진동하도록 제어한다. 또한, 제어부(500)는 분진흡입 장치가 구동되도록 제어할 수 있다.
제어부(500)는 제1 레이저부(100)가 구동되도록 제어하면, 제2 레이저부(200)의 구동되지 않도록 제어한다. 그리고 제어부(500)는 스캔 미러(320)가 제1 레이저부(100)에서 조사된 레이저 빔을 반사할 수 있게 각도를 조정한다.
또한, 제어부(500)는 제2 레이저부(200)가 구동되도록 제어하면, 제1 레이저부(100)의 구동되지 않도록 제어한다. 그리고 제어부(500)는 스캔 미러(320)가 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 반사할 수 있게 각도를 조정한다.
제어부(500)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
듀얼 레이저 제염 장치(10)를 이용하여 모재(SS)의 오염물질을 제염하는 과정에 대해 설명한다.
듀얼 레이저 제염 장치(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 모재(SS)의 표면에 분진 커버(410)가 인접하도록 배치된 상태로 동작한다. 이때, 듀얼 레이저 제염 장치(10)가 이동하면서 모재(SS)의 표면을 제염할 수 있으며, 또는, 모재(SS)가 이동하면서 제염될 수 있다.
듀얼 레이저 제염 장치(10)는, 먼저, 제1 레이저부(100)가 구동하여 모재(SS)에 대한 제염이 이루어질 수 있다. 제1 레이저부(100)는 펄스 레이저 빔을 조사하며, 모재(SS)의 표면에 있는 녹이나 페인트 등을 제거할 수 있다. 이때, 펄스 레이저 빔이 조사됨에 따라 빠르게 모재(SS)의 표면을 제염할 수 있다.
제1 레이저부(100)가 구동되면, 제1 광가이드(110)를 통해 펄스 레이저 빔이 이송되어 조사되며, 조사된 펄스 레이저 빔은 제1 콜리메이터(130)를 통해 평행하게 변환되어 스캔 미러(320)로 조사된다. 스캔 미러(320)에서 반사된 펄스 레이저 빔은 스캔 렌즈(330)를 통해 집속되어 보호 커버(340)를 거쳐 모재(SS)에 조사될 수 있다.
이렇게 제1 레이저부(100)의 구동으로 모재(SS)에 대한 1차 제염이 이루어지면, 제1 레이저부(100)의 구동이 정지되고, 제2 레이저부(200)가 구동하여 모재(SS)에 대한 제염이 이루어질 수 있다. 제2 레이저부(200)는 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 조사하면, 모재(SS)의 표면 일부를 식각하여 오염물질을 제거할 수 있다. 단일 모드 연속발진 레이저 빔은 모재(SS)의 표면 일부를 식각하여 제염이 이루어짐에 따라 펄스 레이저 빔을 이용하여 제염하는 것에 비해 상대적으로 느린 속도록 제염이 이루어질 수 있다.
제2 레이저부(200)가 구동되면, 스캔 미러(320)는 제2 레이저부(200)에서 조사된 레이저 빔을 반사하기 위해 각도가 변경된다. 그리고 제2 광가이드(210)를 통해 단일 모든 연속발진 레이저 빔이 이송되어 조사되고, 조사된 단일 모든 연속발진 레이저 빔은 제2 콜리메이터(230)를 통해 평행하게 변환되어 스캔 미러(320)로 조사된다. 스캔 미러(320)에서 조사된 단일 모든 연속발진 레이저 빔은 스캔 렌즈(330)를 통해 집속되어 보호 커버(340)를 거쳐 모재(SS)에 조사될 수 있다.
단일 모드 연속발진 레이저 빔은 집속된 빔의 크기가 약 10㎛ 내지 30㎛이므로, 넓은 면적을 갖는 모재(SS)의 표면을 제염할 때 펄스 레이저 빔에 비해 상대적으로 제염 속도가 느릴 수밖에 없다. 이때, 펄스 레이저 빔의 집속된 빔의 크기는 수 mm이다.
따라서 제1 레이저부(100)에서 조사되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 1차적으로 모재(SS)에 대한 제염을 수행한 다음, 제2 레이저부(200)에서 조사되는 단일 모든 연속발진 레이저 빔을 이용하여 2차적으로 모재(SS)에 대한 제염을 수행한다. 그에 따라 1차 제염에서 모재(SS)에서 녹이나 페인트 등을 제거하고, 모재(SS) 표면의 산화막까지 식각하여 제거할 수 있다.
그리고 2차 제염에서 모재(SS)의 표면을 수십 ㎛까지 식각하여 모재(SS)에 침투된 방사성 동위원소 등의 오염물질을 제염할 수 있다.
여기서, 펄스 레이저 빔을 이용한 1차 스캔 및 단일 모든 연속발진 레이저 빔을 이용한 2차 스캔은 각각 수m/s 내지 수십m/s의 속도로 스캔이 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 스캔 속도는 레이저 빔의 반복율과 제염 성능을 고려하여 달라질 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10: 듀얼 레이저 제염 장치
100: 제1 레이저부 110: 제1 광가이드
120: 제1 연결커버 130: 제1 콜리메이터
200: 제2 레이저부 210: 제2 광가이드
220: 제2 연결커버 230: 제2 콜리메이터
300: 제염본체부
310: 하우징 320: 스캔 미러
330: 스캔 렌즈 340: 보호 커버
400: 분진부
410: 분진 커버 420: 분진 흡입관
500: 제어부
SS: 모재

Claims (10)

  1. 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 펄스 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저부;
    상기 제1 레이저부에 대하여 θ의 각도로 배치되고, 상기 모재 표면의 오염물질을 제거하기 위해 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저부;
    상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부 중 어느 하나에서 조사된 레이저 빔을 반사하는 스캔 미러;
    상기 스캔 미러에서 반사된 레이저 빔을 집속하는 스캔 렌즈;
    상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부를 지지하고, 상기 스캔 미러 및 상기 스캔 렌즈를 내부에 수용하는 하우징; 및
    상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부 중 어느 하나를 선택적으로 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 레이저부가 레이저 빔을 조사하면, 상기 제2 레이저부에서 조사된 레이저 빔이 상기 스캔 렌즈를 향해 진행하도록 상기 스캔 미러를 상기 제2 레이저부에 대향하는 방향으로 θ/2의 각도로 회전시키는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔 미러는 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부 중 하나에서 조사된 레이저 빔을 반사하도록 회전할 수 있게 상기 하우징에 설치된,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 레이저부는,
    외부에서 발생된 펄스 레이저 빔이 이송되는 제1 광가이드; 및
    상기 제1 광가이드에서 조사된 펄스 레이저 빔을 평행하게 변환하는 제1 콜리메이터를 포함하고,
    상기 제2 레이저부는,
    외부에서 발생된 단일 모드 연속발진 레이저 빔이 이송되는 제2 광가이드; 및
    상기 제2 광가이드에서 조사된 단일 모드 연속발진 레이저 빔을 평행하게 변환하는 제2 콜리메이터를 포함하는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되고, 상기 제1 레이저부 및 제2 레이저부의 구동에 의해 발생된 분진이 확산되는 것을 방지하기 위한 분진부를 더 포함하는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분진부는,
    상기 하우징에 결합되고, 내부에 중공이 형성된 분진 커버; 및
    상기 분진 커버에 연결되며, 상기 분진을 흡입하기 위한 분진 흡입관을 포함하는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스캔 미러가 소정의 각도 범위에서 일 방향 및 상기 일 방향의 반대 방향의 회전이 반복되도록 상기 스캔 미러를 제어하는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔 미러는 두 개이며,
    두 개의 상기 스캔 미러 중 하나는 상기 제1 레이저부 및 상기 제2 레이저부에서 조사된 레이저 빔을 반사하고,
    두 개의 상기 스캔 미러 중 다른 하나는, 상기 스캔 미러 중 하나에서 반사된 레이저 빔을 반사하는,
    듀얼 레이저 제염 장치.
  10. 삭제
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