KR102330777B1 - 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자성흡착입자를 기반으로 하는 방사성 세슘 제거용 흡착물질을 이용한 수처리 장치 및 방법으로서 이러한 수처리 장치는 종래의 자성흡착입자들을 이용하여 방사성 세슘을 포획하는 영역과 포획 후 자성흡착입자들을 분리하는 영역 그리고 자성흡착입자들을 회수하고 정화된 물을 방류하는 영역으로 분리하여 단계별로 공정이 진행되는 방법들과는 달리 자기장의 제어를 통하여 하나의 공간에서 세슘의 포획, 세슘이 흡착된 자성흡착입자의 분리/수거를 동시에 진행할 수 있어 대량의 오염수를 연속적으로 정제할 수 있는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템에 관한 것이다.

Description

자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템{Radioactive cesium contaminated water purifying system using magnetic adsorbent particles capable of continuous seperating, collecting and recycling}

본 발명은 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자성흡착입자를 기반으로 하는 방사성 세슘 제거용 흡착물질을 이용한 수처리 장치 및 방법으로서 이러한 수처리 장치는 종래의 자성흡착입자들을 이용하여 방사성 세슘을 포획하는 영역과 포획 후 자성흡착입자들을 분리하는 영역 그리고 자성흡착입자들을 회수하고 정화된 물을 방류하는 영역으로 분리하여 단계별로 공정이 진행되는 방법들과는 달리 자기장의 제어를 통하여 하나의 공간에서 세슘의 포획, 세슘이 흡착된 자성흡착입자의 분리/수거를 동시에 진행할 수 있어 대량의 오염수를 연속적으로 정제할 수 있는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력시설의 방사능 누출 시 주요 방사능 오염 핵종으로는 Co-60, Cs-137으로 알려져 있으며, 특히 Cs-137의 반감기는 약 30년임에 따라 방사능 누출 시 반감기가 긴 Cs-137을 신속하고 효과적으로 제염할 수 있는 기술개발이 필요하다.

종래의 Cs-137을 제염하는 기술로는 Cs-137과 높은 흡착력을 가지는 페로시아나이드(ferrocyanide)를 이용하여 세슘을 침전시키는 제염기술이 제시되었으나 세슘 흡착 후의 침전물을 침전시키는데 시간이 오래 소요되는 가지며 침천물을 효율적으로 회수 제거하기 위한 별도의 공정기술개발이 요구된다.

이러한 이유로 최근 자성입자에 Cs-137과 높은 흡착율을 가진 물질을 결합한 흡착제가 제시되었다. 자성입자를 기반으로 하는 흡착제는 세슘과 결합 후 자기장에 의하여 침전속도를 가속화시킬 수 있는 이점을 가진다.

그러나 자성입자들과 물의 비중 차이 등으로 인하여 자성입자들을 오염수에 투입하면 자성입자들이 침전되거나 부유되어 오염수내 자성입자들의 위치에 따라 방사성 물질의 포획 확률이 떨어질 수 있다.

이러한 이유로 방사성 물질의 포획 확률을 높이기 위하여 오염수와 자성입자들을 혼합 내지 분산하는 공정이 수행되어야 하는데, 한국공개특허 10-2014-0045357(공개일자 2014년04월16일)에는 방사성 물질류 오염 제거 시스템에 있어서, 방사성 물질류를 액체 중에서 포착하는 오염 제거용 자성 복합 입자와, 상기 액체 중의 상기 오염 제거용 자성 복합 입자를 집적하는 자력 집적 수단을 갖추고, 상기 오염 제거용 자성 복합 입자는, 코어부에 자성 나노 입자, 표층에 상기 액체 중의 상기 방사성 물질류를 포착하는 포착성 화합물, 및 상기 자성 나노 입자를 직접 피복하고, 상기 자성 나노 입자와 상기 포착성 화합물 사이에 실질적으로 형성되어 있는 피복층의 다층 구조로 이루어진 방사성 물질류 오염 제거 시스템이 공지된 바 있다.

그러나, 상기 특허는 자성 나노 입자를 회수하는 자력수단에 의한 자성 나노 입자 회수가 완벽하지 않으므로 상기 자력수단 외에 자성 필터를 더 설치하여 자성 나노 입자를 회수하여야 하는 문제점이 있었다.

한편, [도 1]은 종래에 제시된 자성입자들을 활용하여 방사성 세슘을 제염하는 예를 나타낸 도면이다.

종래에 제시된 방법들은 [도 1]에 나타낸 바와 같이 별도의 교반기 및 초음파 등과 같은 장치들을 이용하여 투입된 오염수와 자성입자들을 혼합 내지 분산시켜 방사성 물질을 흡착시키는 단계를 진행한 후 자성체를 이용하여 자성입자들을 분리하는 단계, 자성입자들을 수거하는 단계 등으로 세분화되어 있다.

즉, 종래에 제시된 방법들은 각 단계의 공정이 모두 완료된 후 후속 공정이 진행되는 구조임에 따라 연속적인 공정 및 제염할 수 있는 용량에 많은 제약이 따른다.

또한, 제염해야 할 오염수의 용량이 많아질수록 설비구축 비용이 증가 뿐만 아니라 설비들의 크기가 커지고 점유면적이 넓어져 설비의 설치환경 및 위치 변경에 많은 제약이 따른다.

또한, 자성입자들을 분리하고 수거하는데 많은 시간이 소요되며, 자기력과 필터를 연계하여 자성입자들을 수집하는 종래의 기술들의 경우 대량의 자성입자들을 수거할 수 있으나 수거하는 입자들의 양에 비례하여 필터의 면적을 증가시켜야 하거나 잦은 필터 교체가 요구되며, 그렇지 않으면 시간이 지남에 따라 필터에 수거된 자성입자들에 의하여 정제된 물이 원활하게 배수되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

[특허문헌 001] 한국공개특허 10-2014-0045357(공개일자 2014년04월16일)

본 발명은 상기 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여, 방사성 세슘에 오염된 물을 자성흡착입자를 기반으로 하는 흡착물질을 이용하여 제염하는 방법에 있어서 오염수와 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산을 위하여 혼합기(교반기, 초음파 등)를 사용하지 않고 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 제어할 수 있는 자성흡착입자 분리 장치들 이용하여 종래에 제시된 혼합, 분리, 수거 등의 각 단계의 공정이 모두 완료된 후 후속 공정이 진행되는 방법과는 달리 오염수의 자성흡착입자들의 혼합/분산 뿐만 아니라 자성흡착입자들의 분리 및 수거 등을 동시에 수행할 수 있어 시설의 구축, 운용, 유지 및 관리 등의 비용의 절감과 더불어 용량에 관계없이 대량의 오염수를 연속적으로 빠르고 방사성 물질에 의한 피폭없이 정제할 수 있는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자가 투입되어 흐르는 관 또는 수로에 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절할 수 있는 복수개의 자력수단을 배치하여 상기 관 또는 수로를 흐르는 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물에 상기 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절, 인가하여 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 교반, 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자의 자력분리, 수거 및 정화된 오염수의 배출을 연속적으로 수행하는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 상기 관 또는 수로 내의 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 흐름방향에 대하여 수직방향으로 자기장이 출력되도록 배치되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물의 흐름방향에 대하여 정역방향의 자기장이 출력되어 교반 혼합을 가중시키도록 배치되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 양면이 각각 자기장이 출력되도록 구성되고, 일면이 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리 한 후, 180도 회전되어, 타면이 또 다시 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리하고, 상기 일면에 자력분리된 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 수거하도록 구성되되, 상기 일면은 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되지 않도록 차단되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 자기장 차폐수단으로 상기 관 또는 수로 내에 자기장 차폐영역 또는 자기장 투과 영역을 선택적으로 가변시키는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 외부로 노출되지 않고 방사성 세슘에 오염된 물을 정제하고 세슘이 흡착된 자성흡착입자들을 수거하는 과정이 모두 수행 가능함에 따라 수처리 과정에 있어서 방사성 물질에 대한 피폭을 방지할 수 있다.

또한, 자성흡착입자들을 자기장을 이용하여 모을 수 있어 장시간의 침전시간이 요구되지 않고 별도의 필터를 사용하지 않아 효율적으로 자성흡착입자들을 빠르고 쉽게 수거할 수 있다.

또한, 오염수와 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산을 위하여 혼합기(교반기, 초음파 등)를 사용하지 않아 상대적으로 설비의 크기가 작고 설비구축을 위하여 요구되는 점유면적이 좁으며 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 제어하는 장치만을 활용하여 오염수와 자성흡착입자들의 혼합, 분리, 수거 등의 공정을 연속적으로 수행이 가능하여 비용의 절감과 더불어 용량에 관계없이 대량의 오염수를 연속적으로 빠르고 제염할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 종래의 자성흡착입자들을 이용한 방사성 세슘 제염과정의 예시
도 2는 본 발명이 적용된 자성흡착입자들을 이용한 방사성 세슘 제염장치 모식도
도 3은 본 발명이 적용된 자기장 세기 및 방향의 제어를 통한 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산방법
도 4는 본 발명이 적용된 자기장 세기 및 방향의 제어를 통한 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산방법의 실시예
도 5는 본 발명의 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산, 분리 및 수거를 위한 장치의 구성
도 6은 본 발명의 자기장의 세기 및 방향 조절을 통하여 자성흡착입자들의 혼합, 분리 및 수거 방법
도 7은 본 발명의 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산, 분리 및 수거를 위한 장치의 구성
도 8은 본 발명의 자기장의 세기 및 방향 조절을 통하여 자성흡착입자들의 혼합, 분리 및 수거 방법
도 9는 본 발명의 연속적인 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산, 분리 및 수거를 위한 장치의 구성
도10은 본 발명의 강자석과 자기력 차폐장치를 이용한 장치구성
도11은 본 발명의 응용 전체구성도

본 발명은, 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자가 투입되어 흐르는 관 또는 수로에 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절할 수 있는 복수개의 자력수단을 배치하여 상기 관 또는 수로를 흐르는 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물에 상기 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절, 인가하여 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 교반, 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자의 자력분리, 수거 및 정화된 오염수의 배출을 연속적으로 수행하는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 상기 관 또는 수로 내의 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 흐름방향에 대하여 수직방향으로 자기장이 출력되도록 배치되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물의 흐름방향에 대하여 정역방향의 자기장이 출력되어 교반 혼합을 가중시키도록 배치되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 양면이 각각 자기장이 출력되도록 구성되고, 일면이 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리 한 후, 180도 회전되어, 타면이 또 다시 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리하고, 상기 일면에 자력분리된 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 수거하도록 구성되되, 상기 일면은 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되지 않도록 차단되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수개의 자력수단은 자기장 차폐수단으로 상기 관 또는 수로 내에 자기장 차폐영역 또는 자기장 투과 영역을 선택적으로 가변시키는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.

우선, 본 발명은 자성흡착입자를 기반으로 하는 흡착물질을 이용한 세슘의 포획, 분리 및 수거를 동시에 진행할 수 있는 방법으로서, [도 2]에 나타난 바와 같이 오염수가 투입 및 배출되는 관 내지 수로와 같은 설비의 주변에 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 선택적으로 조절할 수 있는 복수재의 자력수단을 배치하고 방사성 세슘으로 오염된 물이 투입되는 동시에 자기장의 세기를 조절할 수 있는 장치들을 이용하여 오염수와 자성흡착입자들과 혼합하여 세슘을 자성흡착입자들의 표면에 흡착, 자성흡착입자들의 분리 및 수거, 정제된 물의 배출을 동시에 진행할 수 있다.

이때, 자기장 제어 장치들은 오염수가 지나가는 관 내지 수로의 상하 및 좌우에 복수의 개수로 위치할 수 있다.

[도 3]은 본 발명의 수행에 있어서 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산을 위한 장치의 구성 및 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명의 수행을 위해서는 최소 2개 이상의 자기장 제어가 가능한 전자석 내지 강자석이 필요하다.

[도 3]은 전자석을 적용하여 입자들의 혼합 내지 분산을 할 수 있는 장치의 구성과 방법을 나타내었다.

물과 비중이 다른 자성입자들은 외부로부터 자기력의 영향 하에 놓이지 않으면 [도 3(a)]와 같이 자성흡착입자들은 투입된 물의 수압에 영향에만 의존하여 오염수 내에서 특정 방향으로 집중되거나 침전되는 현상을 나타낸다.

그러나 [도 3(b)]와 같이 제1의 전자석을 동작시키고 제2의 전자석은 off 시키면 자성흡착입자들은 오염수내에서 자기장이 인가되는 제1의 전자석의 방향으로 이동하여 집중된다.

반대로 [도 3(c)]와 같이 제2의 전자석을 동작시키고 제1의 전자석은 off 시키면 자성흡착입자들은 오염수내에서 자기장이 인가되는 제1의 전자석에서 제2의 전자석 방향으로 이동하여 집중된다.

[도 3(b)]와 [도 3(c)]의 과정을 빠르게 반복하면 자성흡착입자들은 제1과 제2의 전자석 방향으로 반복적으로 이동하는 과정을 반복하고 이러한 방법을 통하여 자성흡착입자들을 혼합 내지 분산시킬 수 있다.

또한, [도 3(d)]와 같이 제1과 제2의 전자석을 모두 동작시키면 자성흡착입자들은 제1과 제2의 전자석의 방향으로 분리되어 이동하여 집중되며, 이때 제1과 제2의 전자석의 세기가 큰 방향에 더 많은 자성흡착입자들이 이동하게 된다.

이러한 특징을 이용하여 [도 3(d)]에서 제1과 제2의 전자석을 동시에 동작 시키고 off시키는 것을 반복하여 자성흡착입자들을 혼합 내지 분산시킬 수 있다.

[도 3(e)], [도 3(f)], [도 3(g)]는 [도 3(b)], [도 3(c)], [도 3(d)]의 방법의 조합을 하여 자기의 세기, 방향, 출력시간 등을 조절하여 자성흡착입자들을 혼합 내지 분산 시키는 방법을 나타내었다.

[도 4]는 세슘의 포획을 위하여 [도 3]에 제시한 방법으로 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산을 수행한 본 발명의 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실험을 위하여 인가된 전압의 세기에 따라 자기장의 세기가 달라지는 전자석 2개와 이를 제어할 수 있는 컨트롤보드를 준비하였다. 그리고 자성흡착입자들의 운동방향을 확인하기 위하여 투명한 바이알 병에 물과 자성흡착입자들을 함께 채우고 두 전자석 사이에 배치하였다. 두 전자석이 모두 off된 상태에서는 [도 4(a)]에 나타낸 바와 같이 물과 자성입자들과 비중차이에 의하여 자성흡착입자들이 하부로 침전되었다.

그리고 [도 3(b)]와 [도 3(c)]에 나타낸 방법과 같이 두 전자석 중 하나의 전자석만을 동작시킨 결과 [도 4(b)]와 [도 4(c)]에 나타낸 바와 같이 자기장이 인가된 방향으로 대부분의 자성흡착입자들이 이동하였으며, 두개의 전자석을 모두 동작시킨 결과 [도 4(d)]에 나타낸 바와 같이 양방향으로 자성흡착입자들이 분리되는 것을 확인하였다.

또한 [도 3(e)], [도 3(f)], [도 3(g)]와 같은 방법을 통하여 전자석들을 동작시킨 후 전자석들을 모두 off시킨 결과 [도 4(e)]에 나타낸 바와 같이 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산이 안정적으로 된 것을 확인하였다.

[도 5]는 본 발명의 수행을 위하여 자기장을 이용하여 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산, 분리 및 수거를 위해 요구되는 최소한의 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

제1자석과 제2자석은 상기 [도 3]에 기술한 바와 같이 출력되는 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 조절하여 자성흡착입자들은 혼합 내지 분산공정 수행을 위하여 사용된다.

이때, 제1의 전자석과 대응되는 위치한 제2의 전자석은 최소 180도 회전이 가능하도록 설계되어 있으며, [도 5(a)]에 나타낸 바와 같이 제2의 전자석 주변으로는 외부로부터 유입되는 물이 차단 될 수 있도록 케이싱이 되어 있는 구조를 취한다.

이때 케이싱의 중심부는 [도 5(b)]에 나타낸 바와 같이 제2의 전자석이 회전하고 자성흡착입자들을 수거할 수 있도록 빈 공간으로 되어있다. 또한, 제2의 전자석이 회전 내지 자성흡착입자들을 혼합 내지 분산하는 과정 중에 오염수의 유입이 차단되도록 제 2의 전자석 자성흡착입자 흡입장치 사이에는 별도의 차단장치가 위치할 수 있다.

[도 6]은 [도 5]에 기술한 장치 구성을 적용하여 오염수와 자성흡착입자들의 혼합, 분리 및 수거방법을 나타낸 도면이다. 오염수와 자성입자들이 제1과 제2의 전자석 사이에 투입되면 [도 6(a)]에 나타낸 바와 같이 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 조절하여 오염수와 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산공정을 수행하며, 세슘이 자성흡착입자에 모두 흡착이 되면 제1의 전자석은 off시키고 제2의 전자석만을 동작시켜 자성흡착입자들을 제2의 전자석으로 집중시켜 자성흡착입자들을 회수한다.

그리고 제2의 전자석을 180도 회전시켜 자성흡착입자 흡입장치와 마주보도록 위치하고 off시키고 자성흡착입자 흡입장치로 최종 수거공정을 수행한다. 이때, 세슘이 자성흡착입자 흡입장치 옆에 자성입자 투입장치를 추가로 배치되어 있다면 흡착된 자성흡착입자를 수거한 이후 새로운 자성흡착입자들을 투입하고 [도 6]의 과정을 역으로 수행을 하여 제1과 제2의 전자석 사이에 자성흡착입자들을 투입할 수도 있다.

[도 7]은 세슘이 흡착된 자성흡착입자들의 수거와 신규 자성흡착입자들의 투입을 보다 빠르게 수행하기 위한 구조로 전체적으로는 [도 6]의 구조와 유사한 형태를 취하나 제2의 전자석이 제3의 전자석이 결합되어 양방향으로 자기장 출력 제어가 가능한 구조를 취하고 제2와 제3의 전자석은 180도 회전이 가능하도록 설계되어야 한다. 또한, 자성흡착입자 수거장치와 더불어 자성흡착입자 투입장치가 추가된 형태를 취한다.

[도 8]은 [도 7]에 기술한 장치 구성을 적용하여 오염수와 자성흡착입자들의 혼합, 분리 및 수거와 더불어 사용하지 않은 자성흡착입자들의 투입 방법을 나타낸 도면이다.

오염수와 자성흡착입자들이 제1과 제2의 전자석 사이에 투입되면 [도 8(a)]에 나타낸 바와 같이 자기장의 세기, 방향, 출력시간 등을 조절하여 오염수와 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산공정을 수행할 수 있으며, 세슘이 자성흡착입자에 모두 흡착이 되면 제1의 전자석은 off시키고 제2의 전자석만을 동작시켜 자성흡착입자들을 제2의 전자석으로 집중시켜 자성흡착입자들을 회수한다.

이때, [도 8(b)]에 나타낸 바와 같이 제3의 전자석을 동작시키고 사용하지 않은 자성흡착입자들을 투입하여 제3의 전자석에 신규 자성흡착입자들을 집중시킨다. 그리고 [도 8(c)]와 [도 8(d)]에 나타낸 바와 같이 제2와 제3의 전자석을 180도 회전시켜 제2의 전자석은 자성흡착입자 흡입장치와 마주보도록 위치하고 off시켜 사용한 자성흡착입자들을 수거하고 제3의 전자석은 제1의 전자석과 마주보도록 위치하여 신규 자성흡착입자들을 오염수와 혼합 내지 분산을 시킨다.

[도 8]의 장치구성을 최소 2개 이상을 [도 9(a)]와 같이 배치하고 입자들의 수거 및 투입시간에 편차를 두면 보다 빠르고 효율적으로 연속적으로 물과 자성흡착입자들의 혼합, 분리 및 수거, 투입 등의 공정을 수행할 수가 있다.

또한, 2개의 전자석이 결합되어 양방향으로 자기장 출력 제어가 가능하고 180도 회전이 가능한 구조를 취하고 자성흡착입자의 수거 및 투거 가능한 형태를 [도 9(b)]와 같이 추가로 배치하면 연속적으로 물과 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산, 분리 및 수거, 투입 등의 공정을 수행할 수 있으며, 이러한 형태의 장치구성을 추가로 배치할수록 세슘의 정제효율 및 처리 속도를 가속화할 수 있다.

앞서 기술한 전자석 대신 강자석이 적용될 수 있다. 강자석이 적용되기 위해서는 [도 10(a)]에 나타낸 바와 같이 지지축의 특정 영역에만 강자석이 위치하고 지지축과 강자석 주변에는 자기력 통과될 수 없는 차폐장치가 둘러쌓은 형태를 취하고 이때 차폐장치에서 특정 영역만 자기력이 통과될 수 있는 물질로 이루어진 장치를 활용하면 [도 10(b)]에 나타낸 바와 같이 지지축과 차폐장치의 회전속도를 조절하여 자기장의 방향을 제어하는 방식이 적용될 수도 있다.

[도 11]은 오염수의 수압을 이용하여 설비운용 비용을 줄이고 효율의 높일 수 있는 본 발명기술의 응용의 예를 나타낸 도면이다.

투입되는 오염수의 유속이 빠를 경우 오염수가 투입되는 시작점 영역에 자성흡착입자들이 투입되는 장치를 배치하고 자성흡착입자들을 투입하면 자성흡착입자들은 수압에 의하여 이동하게 된다. 이때 자성흡착입자의 투입 내지 수거 기능을 수행하지 않고 오염수와 자성흡착입자들의 혼합 내지 분산의 기능만을 수행할 수 있는 전자석 내지 앞서 기술한 [도 10]에 기술한 강자석을 이용한 장치들을 배치하고 정제된 물이 배수가 되는 영역의 앞에 [도 5]와 [도 9]에 기술한 자성흡착입자들을 분리 및 수거할 수 있는 장치를 배치하여 오염수의 정제효율과 설비운용 비용을 줄일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 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.

Claims (5)

1. 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자가 투입되어 흐르는 관 또는 수로에 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절할 수 있는 복수개의 자력수단을 배치하여 상기 관 또는 수로를 흐르는 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물에 상기 자기장의 세기, 자기장의 방향, 자기장의 출력시간을 각각 선택적으로 조절, 인가하여 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 교반, 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자의 자력분리, 수거 및 정화된 오염수의 배출을 연속적으로 수행하되,
   상기 복수개의 자력수단은 상기 관 또는 수로 내의 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물 흐름방향에 대하여 수직방향으로 자기장이 출력되도록 배치되고,
   상기 복수개의 자력수단은 양면이 각각 자기장이 출력되도록 구성되고, 일면이 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리 한 후, 180도 회전되어, 타면이 또 다시 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되어 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 자력분리하고, 상기 일면에 자력분리된 방사성 세슘이 흡착된 자성흡착입자를 수거하도록 구성되되, 상기 일면은 상기 관 또는 수로 내의 상기 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물과 접촉되지 않도록 차단되는 것을 특징으로 하는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 자력수단은 방사성 세슘 오염수 및 자성흡착입자의 혼합물의 흐름방향에 대하여 정역방향의 자기장이 출력되어 교반 혼합을 가중시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 자력수단은 자기장 차폐수단으로 상기 관 또는 수로 내에 자기장 차폐영역 또는 자기장 투과 영역을 선택적으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 자성흡착입자의 연속 분리, 수거 및 재생이 가능한 자성흡착입자를 이용한 방사성 세슘 오염수 정화처리 시스템

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