KR20210092065A - 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중에 휘발성 유기 화합물, 습기, 분진 등이 함유되어 있더라도, 방사성 물질에 제거 성능 저하를 억제할 수 있어, 장기간에 걸쳐 방사성 물질 제거 필터의 방사성 물질 제거 효과를 발휘할 수 있고, 방사성 물질뿐만 아니라, 휘발성 유기 화합물, 분진 등을 제거할 수 있어 쾌적하고 청정한 주거환경을 도모할 수 있는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 관한 것이다.

Description

방사성 물질 제거용 공기 정화 장치{Air Cleaning Apparatus for Removing Radioactive Substance}
본 발명은 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중에 함유된 방사성 물질을 제거하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 관한 것이다.
원자력발전소는 원자로를 안전하게 운영하고 신뢰성을 높여, 이용률을 향상시키며 계속적인 출력운전을 도모하기 위하여 정기적으로 계획예방 정비를 실시한다. 계획예방 정비기간 중에는 원자로 내에 장전되어 있는 설계 연소도 말기에 도달한 연료집합체를 교체하여 출력과 효율을 개선하며, 각종 기기에 대한 검사와 시험을 수행한다.
계획예방 정비기간 중에는 정비 작업자들이 방사능 위험 시설에 직접 들어가 작업하므로 방사능 물질에 노출될 위험이 매우 크다. 특히, 원자로 등 1차 계통 분해점검 중 발생되는 방사성 물질은 종사자에게 방사선 피폭을 유발하는 입자성 방사성 물질[코발트(Co), 니켈 등], 요오드 방사성 물질[(옥소(I) 등], 기체 방사성 물질[아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 라돈(Rn), 제논(Xe) 등] 등이 있으며, 1차 계통 종사자와 접촉 시 필연적으로 방사선 피폭이 발생된다. 이에 따른 정비 작업자들의 체내피폭 및 체외피폭을 최소화하고, 원자력발전소 운영이념인 깨끗하고 신뢰성 있는 원자력발전소를 유지하기 위해서는 발전소 1차 계통에서 발생되는 공기 중 방사성물질을 효과적으로 제거할 수 있어야 한다.
원자력발전소에는 이러한 방사성물질에 오염된 공기를 정화하기 위해 방사성 공기 정화설비(저체적 정화설비)를 가동하고 있다.
그러나 상기 저체적 정화설비는 원자로 격납건물(총 용적 : 58,050 ㎥) 전 건물에 오염된 공기가 분포할 경우 정화용 설비로 운영되고 있으나, 원자로 격납건물이 오염되기 전의 청정상태로 회복시키는 데 소요되는 정화시간은 상당 시일 (약 30일) 소요되며, 정화시키는 기간에 현장에서 작업하는 종사자는 체내 및 체외피폭이 유발되고 있다.
또한, 격납 건물 내부에 설치된 증기발생기 또는 가압기와 같은 수실 내에 존재하는 고준위 방사능 오염원을 지속적으로 제거하는 데 있어서는 거의 효과를 나타내지 못한다.,
이에 본 발명품은 상기와 같은 종래 기존 설비 및 기술의 한계점을 해결하기 위하여, 크기가 작고 이동 및 설치가 간편하며, 1차 계통에서 발생되는 입자성 방사성 물질[코발트(Co), 니켈 등], 요오드 방사성 물질[(옥소(I) 등], 기체 방사성 물질[아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 등]과 같은 방사성 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 장치를 연구 개발하기에 이른 것이다.
관련된 종래기술로 일본공개특허 제2003-66191호에서는 활성탄화된 시트형 차콜 필터를 내장하고, 이 시트형 차콜 필터로의 통과에 의해 방사성 기체분의 포집 제거하는 방사성 기체의 처리방법이 개시된 바 있고, 일본공개특허 제2004-205490호에서는 세공 직경 3 nm 내지 30 nm의 세공 용적이 0.15 cc/g 이하이며, 세공 직경 3 nm 이하의 세공 용적이 0.5 cc/g 이상인 활성탄을 포함하는 시트가 아민을 첨착하고, 해당 활성탄을 포함하는 시트의 적어도 한쪽에 보호 시트를 적층하여 이루어지는 여과제를 갖는 방사성 물질 제거 필터가 개시된 바 있다.
그러나 이들과 같은 탄소계 흡착물질은 습기, 분진, 유기 화합물 등과 같은 다른 물질이 대기 중에 존재할 경우 흡착물질의 성능이 저하된다. 상기와 같은 기존의 방법들은 밀폐된 공간에 방사성 물질이 고농도로 존재할 때에는 효과적이지만, 일단 방사성 물질이 대기 중으로 방출되어 많은 양의 습기 등이 혼재되면 현재의 포획방법으로는 제어 효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
일본공개특허 제2003-66191호 (공개일 : 2003.03.05) 일본공개특허 제2004-205490호 (공개일 : 2004.07.22)
본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기 중에 습기, 분진, 유기 화합물 등이 함유되어 있더라도, 방사성 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는 공기 유입구와 공기 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되며, 상기 공기 유입구를 통해 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출시키는 송풍부; 상기 송풍부로부터 흡입된 공기를 하우징 내부로 분산시키는 분사판; 상기 분사판 일측에 설치되며 유입된 공기 중의 수분을 제거하는 데미스터 필터부; 상기 데미스터 필터부 일측에 설치되어 상기 데미스터 필터부를 통과한 공기중의 분진을 포집하는 정전 필터부; 상기 정전 필터부 일측에 설치되어 상기 정전 필터부를 통과한 공기 중의 휘발성 유기화합물을 제거하도록 활성 탄소입자가 포함된 카본 필터부; 및상기 카본 필터부 일측에 설치되어 상기 카본 필터부를 통과한 공기 중의 방사성 물질을 제거하도록 아민 화합물이 함유된 활성탄소섬유 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 데미스터 필터부는 금속재의 횡방향 선재들에 수직으로 교차하며 기공을 형성하도록 금속재의 종방향 선재들이 서로 겹쳐지며 메쉬망을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 정전 필터부는 기공을 형성하도록 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 소재의 선재에 의해 직조되며, 공기 유동에 의한 마찰에 의해 정전기가 유도되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 카본 필터부의 활성 탄소입자는 평균 입자 직경이 10 ㎛ 내지 150 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 활성탄소섬유 필터부의 아민 화합물은 트리에틸렌디아민인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 활성탄소섬유 필터부의 전체 기공 부피는 0.3 cc/g 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 활성탄소섬유 필터부의 평균 세공 직경은 1 nm ~ 5 nm인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 상기 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 방사성 물질 함유 공기를 통과시켜, 상기 공기로부터 방사성 물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 제거 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 공기 중에 가스 상태의 휘발성 유기 화합물, 습기, 분진 등이 함유되어 있더라도, 방사성 물질에 제거 성능 저하를 억제할 수 있어, 장기간에 걸쳐 방사성 물질 제거 필터의 방사성 물질 제거 효과를 발휘할 수 있고, 방사성 물질뿐만 아니라, 휘발성 유기 화합물, 분진 등을 제거할 수 있어 쾌적하고 청정한 주거환경을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치의 공기 포집부 개략도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
본 명세서에 기재된 "구비한다", "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 수치, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 지칭하는 것이고, 언급되지 않은 다른 특징, 수치, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재하거나 부가될 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.
본 발명은 공기 유입구와 공기 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되며, 상기 공기 유입구를 통해 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출시키는 송풍부; 상기 송풍부로부터 흡입된 공기를 하우징 내부로 분산시키는 분사판; 상기 분사판 일측에 설치되며 유입된 공기 중의 수분을 제거하는 데미스터 필터부; 상기 데미스터 필터부 일측에 설치되어 상기 데미스터 필터부를 통과한 공기중의 분진을 포집하는 정전 필터부; 상기 정전 필터부 일측에 설치되어 상기 정전 필터부를 통과한 공기 중의 휘발성 유기화합물을 제거하도록 활성 탄소입자가 포함된 카본 필터부; 및 상기 카본 필터부 일측에 설치되어 상기 카본 필터부를 통과한 공기 중의 방사성 물질을 제거하도록 아민 화합물이 함유된 활성탄소섬유 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 방사성 물질 함유 공기를 통과시켜, 상기 공기로부터 방사성 물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 제거 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치(100)는 하우징(10), 송풍부(20), 분사판(30), 데미스터 필터부(40), 정전 필터부(50), 카본 필터부(60) 및 활성탄소섬유 필터부(70)을 포함한다.
상기 하우징(10)은 적용하는 공간에 적합하도록 제작할 수 있으나, 후술되는 필터부재의 형태에 따라 사각의 통형으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 하우징의 저면에는 이동이 가능하도록 다수의 캐스터(11)가 설치될 수 있다. 상기 캐스터(11)에 의해 하우징의 저면은 설치 장소 바닥과 이격된다.
또한, 상기 하우징의 재질은 특별히 한정되지 않고, 금속, 합성수지, 목재 등을 들 수 있으며, 장치의 강도 측면에서 금속인 것이 바람직하다.
상기 하우징(10) 일측 전면에는 외부의 공기가 내부로 유입될 수 있도록 공기 유입구(12)가 형성된다. 특히 방사성 물질의 대부분은 공기보다 무겁기 때문에 바닥에 위치하는 공기를 흡입할 수 있도록 공기 포집부(80)을 하우징 공기 유입구에 장착할 수 있다.
상기 공기 포집부(80)는 도 2에 나타난 바와 같이 외부 공기를 흡입할 수 있는 콘 모양의 포집콘(81) 및 상기 포집콘(81)으로 흡입된 공기를 이동시키는 이동관(82)을 포함할 수 있고, 이동관(82)은 일부 또는 전체가 유연한 재질 또는 주름관으로 이루어져 좁은 장소에서도 이동 및 설치가 용이할 수 있다. 이때, 상기 공기 포집부와 하우징의 결합은 하우징 공기 유입구(12)에 이동관 일측을 통상의 방법으로 연결하여 설치할 수 있다.
송풍부(20)는 하우징(10) 내부에 설치된다. 상기 송풍부(20)는 공기 유입구(12)를 통해 외부의 공기를 흡입하여 공기 배출구(13)로 정화처리된 공기를 배출시키는 역할을 하는 것으로, 통상적인 구조로 이루어질 수 있으며 하우징 내측 상하부 또는 공기 유입구 타측에 배치할 수 있다.
또한, 상기 하우징(20)의 공기 유입구(12)에는 다수의 공기 유입 통로(31)가 일정 간격으로 형성된 분산판(30)이 구비되어 공기 유입구로부터 흡입된 공기가 하우징 내부로 균일하게 분산될 수 있도록 한다. 이때, 상기 공기 유입 통로(31)는 공기 유입 통로의 유입측 직경보다 배출측의 직경이 큰 벤츄리 관 형태로 이루어져 하우징 내부로 공기 유속을 증가시키고, 외부 공기의 흡입율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 하우징(20)의 내부에는 공기 중의 수분, 분진, 유기 화합물, 방사성 물질을 제거하기 위해 데미스터 필터부(40), 정전 필터부(50), 카본 필터부(60) 및 활성탄소섬유 필터부(70)로 이루어진 다수의 필터 부재들이 설치된다. 이와 같은 필터 부재들은 공기 유입구에서부터 일정 거리 이격되어 순차적으로 설치되거나, 또는 프레임에 일체로 묶어서 설치될 수 있다.
도시된 예에서 공기 유입구(12)와 가장 가깝게 데미스터 필터부(40)가 설치된다. 상기 데미스터 필터부(40)는 유입된 공기에서 수분을 제거하는 역할로, 데미스터 필터부(40)가 수분을 분리하는 것이 명백하지만, 필터의 특성상 수분 이외에 분진도 일부 걸려질 수 있다.
상기 데미스터 필터부(40)는 그물망을 여러 겹 포개거나 또는 섬유상태의 물체를 충전하는 등의 방법으로 구성될 수 있으며, 취급 용이성과 내구성 측면에서 바람직하게는 금속재의 횡방향 선재(element)들에 수직으로 교차하며 기공을 형성하도록 금속재의 종방향 선재들이 서로 겹쳐지며 메쉬망을 형성하도록 이루어진다.
이때, 상기 데미스터 필터부의 선재들에 의해 형성된 기공의 직경은 0.1 mm 내지 3 mm로 형성되는 것이 바람직한 것으로, 이는 공기로부터 유입된 수분을 보다 효과적으로 제거시킬 수 있으며, 더욱 수분을 제거하기 위해 상기 데미스터 필터부에는 수분을 흡수할 수 있는 제습제를 함유시킬 수 있다.
상기 데미스터 필터부 이후에는 미세먼지를 포함하는 분진을 포집 제거하는 정전 필터부(50)가 설치된다. 상기 정전 필터부(50)는 기공을 형성하도록 폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 소재의 선재(element)에 의해 직조된다. 또한, 상기 정전 필터부(50)는 공기 유동에 의한 마찰에 의해 정전기가 유도되게 된다.
상기 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌은 공기의 유속이 2.5 m/s 이상에서 정전기력을 갖기 쉬운 성질을 지지며, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 고유 물성에 의해 음극 또는 양극으로 대전된다. 공기 중에 포함된 분진 등은 공기 유동에 의해 음극 또는 양극으로 대전되고, 이러한 극성을 갖는 분진이 정전 필터부에 협착되게 함으로써, 미세 분진을 제거한다.
상기 정전 필터부를 구성하는 폴리프로필렌 면포는, 직물 및 편성물의 대전성 시험방법을 규정한 KSK0555 규격 중 마찰대전압 측정법인 KSK0555B법에 의해 마찰대 전압을 측정하여 그 측정시가 +500V 내지 -400V 범위 내의 전하량을 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에 채용된 정전 필터부를 구성하는 폴리프로필렌 면포는 한국원사직물시험연구원의 시험결과 200 V의 전하량을 갖는 것으로 평가되었다.
특히, 상기 정전 필터부(50)는 폴리에스터 입자(미도시)를 톱니모양으로 가공한 후 기공에 충진시킴으로써, 이를 경유하며 통과하는 공기와 마찰됨에 따라 상기 분진이 달라붙어 포집되도록 유도한다. 이때, 상기 폴리에스터 입자의 평균 직경 및 폴리에스터 입자의 충진은 정전 필터부의 기공 사이즈에 따라 상이할 수 있으나, 정전 필터부의 공기의 유속이 2.5 m/s 이상이 되도록 입자의 크기를 조절하여 충진되는 것이 바람직하다.
공기의 유속이 2.5 m/s 이상이면, 정전 필터부(50)의 선재 부분이 공기 유동에 의한 마찰에 의해 대전된다. 만일 상기 정전 필터부(50)의 선재 부분이 음극으로 대전되면, 상기 정전 필터부 기공에 충진된 폴리에스터 입자는 정전기가 유도되어 상기 정전 필터부의 선재와는 다른 양극으로 대전되게 된다.
한편, 공기 유동에 의해 공기 중에 포함된 미세먼지 등의 분진은 양극 또는 음극으로 대전되고, 대전된 분진이 정전 필터부를 통과하면서 흡착되어 여과되게 된다. 따라서 별도의 전원을 요하지 않는 무전원 방식으로 분진을 포집한다.
구체적으로, 공기 중에 포함된 분진 중에서 양극으로 대전된 미세먼지는 음극으로 대전된 정전 필터부의 선재에 흡착되고, 양극의 미세먼지가 정전 필터부의 선재에 흡착되지 않고 통과되더라도, 양극의 미세먼지는 순간적으로 정전 필터부의 선재의 인력에 의해 선재에 재흡착되게 된다. 따라서 정전 필터부의 선재를 기준으로 공기가 유입되는 측과 배출되는 측 양측면 모두에서 미세분진이 흡착되게 된다.
이어서, 상기 정전 필터부를 통과한 음극으로 대전된 미세먼지는 양극으로 대전된 폴리에스터 입자에 즉시 흡착되게 되고, 음극의 미세먼지 중 일부가 정전 필터부를 통과하더라도 음극의 미세먼지는 양극으로 대전된 폴리에스터 입자의 인력에 의해 다시 재흡착된다.
또한, 상기 정전 필터부(50)는 상기 충진된 폴리에스터 입자를 보호 가이드 하도록 그 외측에 각각 결합되는 스크린망(미도시)이 추가로 구비될 수 있다.
이러한 정전 필터부(50)는 중량이 가볍고, 습도, 온도, 공기 오염도 등에 영향을 받지 않아 수명이 반영구적이며, 내구성이 매우 강한 장점이 있다.
상기 정전 필터부(50)로부터 미세 분진이 제거된 공기는 카본 필터부(60)로 유입되어 공기 중에 함유된 유기 화합물을 제거시킨다. 상기 카본 필터부는 활성 탄소입자(미도시)를 포함하는 것으로, 활성 탄소입자는 야자 껍데기, 톱밥, 대나무 등을 탄화시킨 것, 석탄, 피치 등에, 가스 부활 또는 약품 부활에 의한 활성화 반응을 행함으로써 얻어지는 입상의 활성탄이다. 입상 활성탄의 종류로서는, 파쇄탄, 과립탄, 성형탄 등이 있고, 어느 종류의 것이든 적합하게 사용할 수 있다. 입상 활성탄 이외에, 분말상의 활성탄인 분말 활성탄을 사용하는 것도 가능한데, 압력 손실을 작게 하기 위하여 입상 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 카본 필터부(60)는 활성 탄소입자를 소정 공간으로 구획된 부직포 시트, 스크린 망 또는 메탈폼에 충진시킨 것을 사용할 수 있고, 내구성 및 유지 용이성 측면에서 메탈폼에 충진시킨 것이 바람직하다.
이때, 상기 활성 탄소입자의 BET 비표면적은 800 m2/g 이상인 것이 바람직하고, 900 m2/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 1000 m2/g 이상인 것이 더욱 바람직하다. 활성 탄소입자의 BET 비표면적의 하한값이 이 값으로 되어 있는 것에 의해, 상기 카본 필터부가 유기 화합물을 제거하는 효과를 높일 수 있다.
또한, 상기 활성 탄소입자의 전체 기공 부피는 유기 화합물의 제거율 측면에서 0.3 cc/g 이상, 바람직하게는 0.5 cc/g 이상인 것이 좋으며, 상기 활성 탄소입자의 평균 입자 직경은 카본 필터부의 통기성과 유기 화합물의 제거율 측면에서 10 ㎛ ~ 150 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ ~ 120 ㎛일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치는 정전 필터부(50) 및 카본 필터부(60) 사이에 헤파 필터부(미도시)를 추가로 구비하여 초미세 분진 및 유기 화합물을 제거하여 카본 필터부(60)의 휘발성 유기 화합물을 제거능을 향상시킬 수 있다. 상기 헤파 필터부는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 사용가능하다.
상기 카본 필터부(60) 이후에는 공기 중의 방사성 물질을 제거하는 활성탄소섬유 필터부(70)가 설치된다. 상기 활성탄소섬유 필터부(70)는 아민 화합물이 함유된 섬유상 활성탄(미도시)이 구비된 필터로, 섬유상 활성탄이란 천연 섬유, 재생 섬유 또는 합성 섬유를 탄화하고, 가스 부활에 의한 활성화 반응을 행함으로써 얻어지는 섬유상의 활성탄이다.
이때, 상기 방사성 물질로는 통상적으로 알려진 방사성 물질이면 이에 국한되지 않고, 코발트, 니켈 등과 같은 입자성 방사성 물질, 옥소(I) 등과 같은 요오드 방사성 물질, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 라돈(Rn), 제논(Xe) 등과 같은 기체 방사성 물질 등일 수 있다.
상기 활성탄소섬유 필터부(70)는 아민 화합물이 함유된 섬유상 활성탄 양면에 부직포 또는 스크린망을 적층하고, 일체화 처리를 실시함으로써 얻어진다.
상기 섬유상 활성탄에 함유된 아민 화합물은 1,4-디아자비시클로[2,2,2]옥탄(트리에틸렌디아민), N,N'-비스(3-아미노프로필)피페라진, N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아민, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 1,5-디아자비시클로 운데센, 폴리에틸렌이민, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노넨, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 2-메틸-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 페닐히드라진, 2-시아노피리딘, 디이소프로필아민, N,N',N'-트리메틸아미노에틸피페라진, 헥사메틸렌테트라민, 폴리알킬폴리아민 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 사용하는 아민 화합물은, 수용성인 것이 바람직하고, 1,4-디아자비시클로[2,2,2]옥탄(트리에틸렌디아민)인 것이 보다 바람직하다. 수용성의 아민 화합물을 사용함으로써, 활성탄소섬유 필터부의 제조가 용이하게 되어, 트리에틸렌디아민을 사용함으로써, 높은 방사성 물질 제거 효과를 얻을 수 있다.
상기 섬유상 활성탄의 아민 화합물의 함유량은 활성탄소섬유 필터부 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 아민 화합물의 함유량이 상기 범위를 만족한 경우에는 비용을 절감하면서 방사성 물질을 충분히 흡착 제거할 수 있다.
상기 섬유상 활성탄에 아민 화합물을 부착시키는 방법은, 아민 화합물의 용액에 시트상의 섬유상 활성탄을 침지하여 건조시키는 방법, 아민 화합물의 용액을 시트상의 섬유상 활성탄에 분무하여 건조시키는 방법, 섬유상 활성탄을 아민 화합물의 용액에 침지하여 건조시킨 후에 시트상으로 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아민 화합물의 용액에 시트상의 섬유상 활성탄을 침지, 건조시키는 방법에 의해 아민 화합물을 섬유상 활성탄에 함유시키는 것이 방사성 물질 제거 측면에서 바람직하다.
한편, 상기 섬유상 활성탄의 BET 비표면적은, 800 m2/g 이상인 것이 바람직하고, 1,200 m2/g 이상인 것이 더욱 바람직하다. 섬유상 활성탄의 BET 비표면적의 하한값이 이 값으로 되어 있는 것에 의해, 활성탄소섬유 필터부의 방사성 물질 제거 효과를 높일 수 있다.
또한, 상기 섬유상 활성탄의 전체 기공 부피는, 0.3 cc/g 이상인 것이 바람직하고, 0.4 cc/g 이상인 것이 보다 바람직하다. 섬유상 활성탄의 전체 세공 용적의 하한값이 이 값으로 되어 있는 것에 의해, 활성탄소섬유 필터부에 있어서의 방사성 물질을 제거하는 효과가 높아진다.
상기 섬유상 활성탄의 평균 세공 직경은 1 nm ~ 5 nm이 바람직하고, 2 nm ~ 4 nm이 보다 바람직하다. 섬유상 활성탄의 평균 세공 직경이 상기 범위를 만족함으로써, 활성탄소섬유 필터부의 통기성을 좋게 할 수 있고, 활성탄소섬유 필터부의 표면적이 커져서, 방사성 물질의 제거 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 방사성 물질의 제거 방법에서는 가스 상태 요오드나 유기 요오드 화합물 등의 방사성 물질을 포함하는 공기(화살표)를, 본 발명의 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치(100)에 통과시킨다. 이에 의해 해당 기체 중으로부터 방사성 물질을 제거하는 것이 가능하게 된다. 공기 중에 수분, 미세 분진, 유기 화합물 등이 포함되어 있더라도, 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치의 데미스터 필터부(40), 정전 필터부(50) 및 카본 필터부(60)를 통해 수분, 미세 분진, 유기 화합물이 공기 중으로부터 제거되기 때문에, 활성탄소섬유 필터부(70)에 수분, 미세 분진, 유기 화합물 등이 부착되기 어려워져 활성탄소섬유 필터부의 방사성 물질 제거 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하우징
11 : 캐스터
20 : 송풍부
30 : 분사판
40 : 데미스터 필터부
50 : 정전 필터부
60 : 카본 필터부
70 : 활성탄소섬유 필터부
80 : 공기 포집부
81 : 포집콘
82 : 이동관
100 : 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치

Claims (8)

  1. 공기 유입구와 공기 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치되며, 상기 공기 유입구를 통해 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출시키는 송풍부;
    상기 송풍부로부터 흡입된 공기를 하우징 내부로 분산시키는 분사판;
    상기 분사판 일측에 설치되며 유입된 공기 중의 수분을 제거하는 데미스터 필터부;
    상기 데미스터 필터부 일측에 설치되어 상기 데미스터 필터부를 통과한 공기중의 분진을 포집하는 정전 필터부;
    상기 정전 필터부 일측에 설치되어 상기 정전 필터부를 통과한 공기 중의 휘발성 유기화합물을 제거하도록 활성 탄소입자가 포함된 카본 필터부; 및
    상기 카본 필터부 일측에 설치되어 상기 카본 필터부를 통과한 공기 중의 방사성 물질을 제거하도록 아민 화합물이 함유된 활성탄소섬유 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데미스터 필터부는 금속재의 횡방향 선재들에 수직으로 교차하며 기공을 형성하도록 금속재의 종방향 선재들이 서로 겹쳐지며 메쉬망을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전 필터부는 기공을 형성하도록 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 소재의 선재에 의해 직조되며, 공기 유동에 의한 마찰에 의해 정전기가 유도되는 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카본 필터부의 활성 탄소입자는 평균 입자 직경이 10 ㎛ 내지 150 ㎛인 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄소섬유 필터부의 아민 화합물은 트리에틸렌디아민인 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄소섬유 필터부의 전체 기공 부피는 0.3 cc/g 이상인 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄소섬유 필터부의 평균 세공 직경은 1 nm ~ 5 nm인 것을 특징으로 하는 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방사성 물질 제거용 공기 정화 장치에 방사성 물질 함유 공기를 통과시켜, 상기 공기로부터 방사성 물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 제거 방법.

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