KR102592008B1 - 에어로졸의 통합적 측정 분석 연구를 위한 4분할 테프론 필터 커팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 실린더로 동작하는 슬라이딩 구동부; 슬라이딩 구동부의 말단에 결합되는 커팅부; 커팅부를 수용하면서, 상기 커팅부에 의해 가압되는 필터 수용부; 및 필터 수용부가 배치되는 받침대를 포함하는 필터 커팅 장치에 관한 것이다.

Description

에어로졸의 통합적 측정 분석 연구를 위한 4분할 테프론 필터 커팅 장치{FOUR-SEGMENT TEFLON FILTER CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED RESEARCH OF AEROSOLS}

본 발명은 필터 커팅 장치로서, 구체적으로, 초미세먼지 및 입자의 특성연구를 위해 사용하는 포집 필터 중 하나인 테프론 필터를 다양한 측정 및 분석을 통하여 통합적 연구를 할 수 있도록 손실과 오염없이 분할 등분할 수 있는 필터 커팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전 세계적으로 많은 주목을 받고 있는 대기오염의 주범인 미세먼지와 초미세먼지는 각각 10μm, 2.5μm이하 크기의 입자를 의미한다.

입자의 성분은 주로 무기 탄소, 유기탄소, 질산염, 황산염, 유해 금속 성분 등으로 구성되어 있으며, 성분에 따라 인체에 주요한 영향을 미친다고 보고 되고 있다. 특히, 초미세먼지(PM2.5)는 크기가 매우 작아서 코와 기도를 거쳐 기도 깊숙한 폐포에 도달할 수 있으며, 폐포를 직접 통과하여 혈액을 통해 온몸에 순환될 수 있다.

2016년에는 세계 인구의 91%가 WHO 대기질 가이드 라인 수준을 충족하지 않는 지역에 살고 있었으며, 그 한 해 동안 전 세계적으로 도시와 농촌 지역의 주변 실외 대기 오염으로 인해 420 만 명이 조기 사망 한 것으로 추정된다. 이를 통해 대기 중 PM2.5가 함유하고 있는 유해물질이 인간의 건강에 미치는 영향에 대한 지속적인 연구가 필요함을 알 수 있다.

또한, PM2.5 초미세먼지의 효과적인 관리를 위해서는 PM2.5 질량 관점의 연구뿐 만이 아니라, 화학적 구성성분, 물리적 특성 등 다양한 관점에서의 연구가 필요하며, 이를 위해서는 충분한 양의 시료 확보가 선행되어야 한다.

특히, 대기중 에어로졸, 즉 미세먼지의 경우, 매일의 초미세먼지의 질량 및 특성이 다르고, 그 날의 시료를 다시 포집 할 수 없으므로, 정확하고 많은 양의 시료 확보가 요구된다. 이를 위하여 다양한 종류의 필터를 사용하는데, 분석하고자 하는 대상 물질이나 특성에 따른 추출 방법이 따라 적절한 필터를 선정하여 사용한다.

쿼츠 필터는 테프론 필터에 비해 크기가 다양하여, 많은 시료를 확보할 수 있고 고온에서 열처리하여 유기물을 태워 없앨 수 있어, 주로 유기 성분 분석에 많이 사용한다. 그러나, 열처리 하는 과정 중 쉽게 파쇄되고, 약하여, 강한 추출이 필요한 경우는 사용이 지양된다.

이에 따라 중금속, 무기염, 또는 장시간의 추출이 필요한 경우, 열과 습도에 강한 테플론 필터(Teflon filter)를 사용하여 시료를 채취하는데 테플론 필터의 경우 다른 필터에 비해 가격대가 높으며 47mm의 작은 직경만을 가지고 있어 다양한 실험에 사용하는 것이 쉽지 않다.

종래에는 매스나 세라믹 가위 혹은 매스 등을 사용하여 자르기도 했으나 이 과정에 시료의 크기가 조금씩 달라지는 등의 오차가 발생한다. 또한, 가위나 매스로 시료를 자를 때에는 확보하고자 하는 시료와 나머지 시료에 손상이 생길 가능성이 높으며 오염될 가능성이 크고, 신속성이 떨어져 오랜 시간이 소요되어 많은 시료를 분석하고자 할 때 어려움이 있다.

또한, 매일매일 다른 특성을 지니고 있는, 대기 시료는 시간이 지나간 후에는 다시 포집할 수 없기 때문에 해당 시료를 최대한 정확하게 확보하는 것이 중요한데, 테플론 필터는 다른 필터에 비해 가격이 비싸기 때문에 많은 곳에 설치하여 시료를 포집하는 것도 쉽지 않다.

따라서, 본 발명은 종래의 테플론 필터의 분할에서 발생하는 문제점들을 해결하기 위해, 일정한 크기의 필터를 4분할로 절단하고, 손실 및 오염없이 신속하게 잘라내는 필터 커팅 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 미세먼지를 포집한 테플론 필터를 분석에 사용하기 전에 시료를 분할 채취할 수 있으며, 원형의 필터를 1/4크기의 4조각으로 동일한 면적으로 시료를 채취할 수 있는 필터 커팅 장치를 제공하고자 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 에어 실린더로 동작하는 슬라이딩 구동부; 슬라이딩 구동부의 말단에 결합되는 커팅부; 커팅부를 수용하면서, 커팅부에 의해 가압되는 필터 수용부; 및 필터 수용부가 배치되는 받침대를 포함하는 필터 커팅 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 커팅부는 슬라이딩 구동부와 나사 결합되어 착탈이 가능하다.

또한, 본 발명의 커팅부는, 하우징; 하우징에 수용되는 복수의 결합 블록; 및 복수의 결합 블록 사이마다 개재되는 복수의 블레이드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 복수의 결합 블록은, 하우징의 내면에 나사볼트로 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 하우징 내면으로부터 블레이드까지의 높이는, 하우징 내면으로부터 복수의 결합 블록까지의 높이보다 클 수 있다.

또한, 본 발명의 필터 수용부는 받침대에 형성된 홈에 삽입되어 배치될 수 있으며, 교체 가능하다.

또한, 본 발명의 필터 수용부의 내부는 필터의 두께보다 오목하게 형성되어, 필터 전체가 필터 수용부에 완전하게 수용될 수 있다.

또한, 본 발명의 필터 수용부의 내부 직경 크기는, 필터의 직경과 동일할 수 있다.

본 발명은 필터를 자르고자 할 때 오직 블레이드 부분만 필터에 접촉하여, 대상 필터에 미끄러지지 않고, 정확하게 자를 수 있도록 한다.

또한, 필터가 커팅 장치에 달라붙었을 경우 손쉽게 떼어낼 수 있도록 하며 정확하게 1/4로 자를 수 있어 시료의 특성 평가 및 비교 분석을 효과적으로 진행할 수 있다.

또한, 필터의 커팅 과정에서 필터에 포집된 시료의 형태 및 특성이 변형되지 않아, 화학적 특성뿐 만이 아니라, 다양한 형태의 분석을 통해 에어로졸의 통합적 연구가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 슬라이딩 구동부와 커팅부가 결합되는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 커팅부의 저면도와 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 필터 수용부가 받침대에 배치되는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 필터의 커팅을 수행하기 위해 커팅부가 하방으로 이동하는 동작을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 필터의 커팅이 완료된 후 커팅부가 상방으로 이동하는 동작을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치에 있어서, 필터 수용부에 커팅 대상 필터가 수용되어 있는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치를 이용하여 필터가 4분할로 커팅된 것을 나타내는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 통하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 대하여 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)의 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치는, 에어 실린더로 동작하는 슬라이딩 구동부(10), 이러한 슬라이딩 구동부(10)의 말단에 결합되는 커팅부(20)를 포함하며, 커팅부(20)는 커팅부(20)가 수용되면서 커팅부(20)에 형성된 블레이드의해 가압되어 필터 수용부(30)에 수용되어 있는 필터를 커팅할 수 있다. 또한, 이러한 필터 수용부(30)는 받침대(40)에 배치되어 있다.

구체적으로, 장치의 본체는 스테인리스이며, 의도하지 않게 작동하지 않도록 슬라이딩 구동부(10)는 에어 실린더를 사용하여 구동시킬 수 있다. 또한, 커팅부(20)의 블레이드에 닿는 부분 역시 시료가 포함된 필터가 달라붙지 않도록 스테인리스로 제작할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 있어서, 슬라이딩 구동부(10)와 커팅부(20)가 결합되는 것을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커팅부(20)는 슬라이딩 구동부(10)와 나사 결합(11)되어 착탈이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 있어서, 커팅부(20)의 저면도와 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 커팅부(20)는 하우징(21)에 복수의 결합 블록(22)들이 수용되어 있으며, 복수의 결합 블록(22) 사이마다 복수의 블레이드(23)가 개재되어 있다. 복수의 블레이드(23)가 커팅 작업시 흔들리지 않도록 결합 블록(22)의 고정력이 확보되는 것이 필요하므로, 복수의 결합 블록(22)들을 나사볼트(22a)를 통해 하우징(21)의 내면에 고정할 수 있다.

한편, 바람직하게 블레이드(23)는 스테인리스 블레이드를 사용할 수 있으며, 이를 통해, 시료의 오염이나 훼손을 방지할 수 있다.

또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 하우징 내면(21a)으로부터 블레이드까지의 높이(h2)는, 하우징 내면(21a)으로부터 복수의 결합 블록(22)까지의 높이(h1)보다 크기 때문에, 커팅부(20)가 하방으로 가압되면서 커팅 작업을 수행시, 블레이드(23)만이 시료 필터(F)와 접촉하면서 커팅 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 블레이드(23) 이외의 부분이 시료 필터(F)와 접촉하여, 시료가 오염되거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 있어서, 필터 수용부(30)가 받침대(40)에 배치되는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 필터 수용부(30)는 받침대(40)에 수용된 홈(41)에 삽입되어 배치될 수 있다. 따라서, 필터 커팅 작업시 필터 수용부(30)의 위치가 고정되기 때문에, 대상 필터가 잘못 커팅되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 필터 수용부(30)의 바닥부는 커팅 대상 필터인 테플론 필터와 같은 재질의 약 0.22mm두께의 테플론 재료로 이루어질 수 있다. 따라서, 커팅 대상 필터인 테플론 필터가 커팅 작업시 수용부(30)에서 미끄러지는 일이 발생하지 않고, 수용부(30)에 커팅 대상 필터를 오랜 시간 방치하더라도 커팅 대상 필터가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 테플론 재료의 특성상 커팅 작업시의 마모되거나 열에 의해 손상되는 것도 방지할 수 있다.

또한, 필터 수용부(30)는 받침대(40)로의 홈(41)으로부터 분리하여 교체할 수 있다. 따라서, 장기간의 커팅 작업 사용후 마모된 필터 수용부(30)의 교체가 용이하다.

도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 있어서, 필터의 커팅을 수행하기 위해 커팅부(20)가 하방으로 이동하는 동작을 개략적으로 나타내고, 필터의 커팅이 완료된 후 커팅부(20)가 상방으로 이동하는 동작을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 에어 실린더로 동작하는 슬라이딩 구동부(10)를 통해 커팅부(20)가 하방하면서 필터 수용부(30) 내부에 있는 대상 필터(F)가 커팅된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)에 있어서, 필터 수용부(30)에 커팅 대상 필터(F)가 수용되어 있는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 필터 수용부(30)의 내부는 커팅 대상 필터(F)의 두께보다 오목하게, 즉, 필터 수용부(30)의 바닥면으로부터 수용부(30) 최상부까지의 높이(h4)는 커팅 대상 필터의 높이(h3)보다 크게 형성되어, 커팅 대상 필터(F) 전체가 필터 수용부(30)에 완전하게 수용될 수 있다. 따라서, 필터 커팅 작업 이전에 필터가 필터 수용부(30) 외부로 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 위 구성에 더하여 필터 수용부(30)의 내부 직경 크기를 커팅 대상 필터의 직경과 동일하게 설정한다면, 커팅 작업시 커팅 대상 필터가 필터 수용부(30) 내부에서 위치가 변동되는 것을 방지할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터 커팅 장치(1)를 이용하여 필터가 4분할로 커팅된 것을 나타내는 사진이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 커팅 대상 필터(F)를 정확하게 1/4로 커팅하였으며, 이러한 1/4 필터마다의 시료의 특성 평가 및 비교 분석을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 커팅 과정에서 시료의 형태 및 특성이 변형되지 않아, 화학적 특성뿐 만이 아니라, 다양한 형태의 분석을 통해 에어로졸의 통합적 연구가 가능하였다.

전술한 설명들을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 커팅 장치로 커팅된 필터는, 혼합된 다양한 유기 화합물을 확인하고 정량하는 GC 분석, 혼합물 시료를 용매에 녹여 분리관 내의 시료 성분들은 정지상과 이동상 사이의 물리적, 화학적 작용에 의하여 각각의 단일 화합물로 분리된 후 검출기로 PAHs, 포름알데히드 등을 분석하는 LC 분석, 추출된 용액에 빛을 투과 하여 흡광, 산란 등의 광학 특성, 반응을 통해 생성되는 ROS 평가를 통한 독성 평가 등 매우 다양한 방면의 특성 연구에 적용할 수 있다.

Claims (9)

1. 에어 실린더로 동작하는 슬라이딩 구동부;
   상기 슬라이딩 구동부의 말단에 결합되는 슬라이딩 구동부와 나사 결합되어 착탈이 가능한 커팅부;
   상기 커팅부를 수용하면서, 상기 커팅부에 의해 가압되는 필터 수용부; 및
   상기 필터 수용부가 배치되는 받침대를 포함하고,
   상기 커팅부는, 하우징; 상기 하우징의 내면에 수용되면서 나사볼트로 결합되는 복수의 결합 블록; 및 상기 복수의 결합 블록 사이마다 개재되는 복수의 블레이드를 포함하며,
   상기 하우징 내면으로부터 상기 블레이드까지의 높이는, 상기 하우징 내면으로부터 상기 복수의 결합 블록까지의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 필터 커팅 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터 수용부는 상기 받침대에 형성된 홈에 삽입되어 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 커팅 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 필터 수용부는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 필터 커팅 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 필터 수용부의 내부는 상기 필터의 두께보다 오목하게 형성되어, 상기 필터 전체가 상기 필터 수용부에 완전하게 수용되는 것을 특징으로 하는 필터 커팅 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 필터 수용부의 내부 직경 크기는, 상기 필터의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 필터 커팅 장치.

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