KR20240093236A - 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론 및 분리대상물 분리 방법 - Google Patents

병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론 및 분리대상물 분리 방법 Download PDF

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KR20240093236A
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 하나의 분배기에 복수개의 분리장치를 병렬로 연결하여 분리효율 및 처리량을 증가시키는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론은 프레임; 상기 프레임과 결합하고, 원심력으로 분리대상물을 분리하는 분리장치; 상기 프레임의 상부면과 결합하고, 상기 분리장치와 병렬연결되어 복수개의 분리장치에 분리대상물을 균일하게 분배하는 분배기; 및 상기 분배기와 연결되며, 분리대상물을 상기 분배기로 이송하는 펌프;를 포함한다.

Description

병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론 및 분리대상물 분리 방법{Micro-hydrocyclone connectied in parallel and Method of Separation Using Micro-hydrocyclone}
본 발명은 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론 및 분리대상물 분리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하나의 분배기에 복수개의 분리장치를 병렬로 연결하여 분리효율 및 처리량을 증가시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
대표적인 유수분리 기술로 멤브레인 필터, 화학처리 기술 등이 있다. 하지만 멤브레인 필터는 파울링 문제(필터 막힘 현상)로 인해 사후관리 측면에서 단점이 존재한다. 또한, 강산과 소석회 등을 이용하는 화학처리 기술은 유수분리를 위하여 지속적으로 화학약품을 소모해야 하기 때문에 꾸준하게 비용이 발생한다.
이로 인해, 원심력을 이용하여 서로 다른 물질을 분리시키는 장치인 하이드로 사이클론이 등장하였다. 하이드로 사이클론은 설치가 간단하고, 움직이는 부품이 없는 간단한 구조로, 높은 작동 신뢰성을 가지는 특징이 있다.
대한민국 등록특허 제 10- 2240283호 (발명의 명칭: 수처리를 위한 사이클론 기반의 하이드로크래셔)에는 유동 입자를 포함하는 내부 공간을 가진 바디부(4); 바디부(4)의 내부 공간으로 원수를 공급하도록 바디부(4)와 동작적으로 결합된 원수 유입구(1); 바디부(4)의 내부 공간에 위치된 사이클론부(5); 및 바디부(4)와 사이클론부(5)를 연통시키는 연통관(6);을 포함하며, 바디부(4)의 내부 공간에서 선회하면서 살균된 원수는 연통관(6)을 통해서 사이클론부(5)로 유입되고, 바디부(4)는 하부와 상부로 이루어진 통 형상을 가지며, 바디부(4)의 상부 단부는 상부면에 의해 막혀 있고, 바디부(4)의 하부의 단부는 바닥면에 의해 막혀 있으며, 원수가 바디부(4)의 내부로 유입되도록 바디부(4)의 하부 단부에 원수 유입구(1)가 동작적으로 결합되어 있고, 바디부(4)의 내부에는 스왈러(3)가 결합되어 있고, 스왈러(3), 바디부(4)의 내부, 및 바디부(4)의 바닥면은 압력 챔버부(2)를 형성하고, 원수 유입구(1)로 유입되는 원수는 압력 챔버부(2)로 바로 유입되도록, 압력 챔버부(2)와 원수 유입구(1)가 동작적으로 결합되는 것이 나타나 있다.
그러나 이러한 하이드로 사이클론은 흔히 매크로 스케일의 하이드로 사이클론(크기가 큰 하이드로 사이클론)으로 형성되며 이러한 매크로 스케일의 하이드로 사이클론은 분리대상물 및 고체입자(미세플라스탁, CMP 슬러리 등)을 잘 분리하지 못하여 유수분리효율이 높지 못하다는 심각한 단점을 가지고 있다.
따라서 분리효율이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론이 필요하며, 처리량을 늘리기 위해 복수개의 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 병렬연결한 장치가 필요하다.
대한민국 등록특허 제 10- 2240283호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분리효율이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 복수개의 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 병렬연결하여 처리량을 늘리는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 크기가 작아 공간의 제약을 받지 않고 이동성이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 프레임;상기 프레임과 결합하고, 원심력으로 분리대상물을 분리하는 분리장치;상기 프레임의 상부면과 결합하고, 상기 분리장치와 병렬연결되어 복수개의 분리장치에 분리대상물을 균일하게 분배하는 분배기; 및 상기 분배기와 연결되며, 분리대상물을 상기 분배기로 이송하는 펌프;를 포함하고, 하나의 분배기에 복수개의 분리장치를 병렬로 연결하여 분리효율 및 처리량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리장치는, 상기 유량분배부와 연결되고, 분리대상물을 상기 분리장치 내부에 인입하는 분리입구; 상기 분리장치의 상하부에 위치하며, 분리된 분리대상물이 배출되는 분리출구;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리입구 및 상기 분리출구의 직경은 1.68mm 미만으로 형성 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리입구는, 상기 분리장치의 일측면에 위치하고, 상기 분리장치 내부로 분리대상물이 인입되는 제1분리입구; 및 상기 분리장치의 타측면에 위치하고, 상기 분리장치 내부로 분리대상물이 인입되는 제2분리입구;를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리출구는, 상기 분리장치의 상부면에 위치하며, 낮은 밀도의 분리대상물이 배출되는 상부출구; 및 상기 분리장치의 하부면에 위치하며, 높은 밀도의 분리대상물이 배출되는 하부출구;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하부출구의 단면 현상은 원뿔형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하부출구의 원뿔형 단면의 각은 3° 내지 13°로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분배기는, 상기 펌프와 연결되며, 분리대상물이 상기 분배기 내부로 인입되는 분배입구; 및 복수개의 분리장치와 연결되며, 분리대상물이 상기 분리장치로 배출되는 분배출구;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분배출구는, 복수개 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분배출구의 출구 개수는, 상기 분배기와 병렬로 연결된 복수개의 분리장치의 상기 분리입구 개수의 합과 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 복수개의 분배출구의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리장치 및 상기 분배기는, 3D 프린터를 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리장치 및 상기 분배기는, 상기 분리장치 및 상기 분배기와 결합되고, 관형상으로 형성되며 분리대상물이 이동하는 배관;을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 분리대상물 분리 방법은, 3D 프린터로 상기 분리장치 및 상기 분배기를 형성하는 단계; 상기 펌프가 분리대상물을 상기 분배기에 인입하는 단계; 상기 분배기에 인입된 분리대상물이 복수개의 분리장치에 균일하게 분배되는 단계; 분리대상물 중 높은 밀도를 갖는 분리대상물(800)가 원심력에 의해 상기 분리장치의 상기 하부출구로 배출되는 단계; 및 분리대상물 중 낮은 밀도를 갖는 분리대상물가 원심력에 의해 상기 분리장치의 상기 상부출구로 배출되는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리장치는, 상기 분리장치 내부로 인입되는 분리대상물의 접선 속도에 의해 상기 분리장치에 선회류가 발생할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 분리효율이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 복수개의 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 병렬연결하여 처리량을 늘리는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 크기가 작아 공간의 제약을 받지 않고 이동성이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분리장치 정면도 및 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분리장치 사시도 및 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분배기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 마이크로 하이드로 사이클론의 내부 선회류를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 마이크로 하이드로 사이클론의 내부의 속도장 및 압력장 분포의 변화에 따른 수치해석을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 병렬화 시스템 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 하이드로 사이클론의 분리대상물의 종류에 따른 단일 유수분리 시스템의 효율 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 유량 조건 별 분리대상물의 종류에 따른 병렬 유수분리 시스템의 효율 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분리장치(200) 정면도 및 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분리장치(200) 사시도 및 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 분배기(300)의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 마이크로 하이드로 사이클론의 내부 선회류를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 마이크로 하이드로 사이클론의 내부의 속도장 및 압력장 분포의 변화에 따른 수치해석을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 병렬화 시스템 개념도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론의 개념도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 하이드로 사이클론의 분리대상물(800)의 종류에 따른 단일 유수분리 시스템의 효율 그래프이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 유량 조건 별 분리대상물(800)의 종류에 따른 병렬 유수분리 시스템의 효율 그래프이다.
이때, 분리대상물(800)은, 혼합액, 미세플라스틱 및 CMP슬러리 등을 포함하는 고체입자 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
도1에서 보는 바와 같이, 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론은, 프레임(100), 프레임(100)과 결합하고, 원심력으로 분리대상물(800)을 분리하는 분리장치(200), 프레임(100)의 상부면과 결합하고, 분리장치(200)와 병렬연결되어 복수개의 분리장치(200)에 분리대상물(800)을 균일하게 분배하는 분배기(300) 및 분배기(300)와 연결되며, 분리대상물(800)을 분배기(300)로 이송하는 펌프(400)를 포함할 수 있다.
여기서 프레임(100)은, 링형상으로 형성되며 분리장치(200)를 고정하는 하부프레임(110), 분배기(300)를 고정하는 상부프레임(130), 하부프레임(110) 및 상부프레임(130)을 연결 고정하는 고정대를 포함할 수 있다
하부프레임(110)은, 링형상으로 형성되고 링의 외측면에 분리장치(200)를 고정하는 복수개의 고정대를 구비할 수 있다. 하나의 고정대는 분리장치(200) 일측면과 접촉하는 제1고정체 분리장치(200)의 타측면과 접촉하는 제2고정체를 구비할 수 있다.
하나의 고정대는 하나의 분리장치(200)를 프레임(100)에 고정하고, 복수개의 고정대가 하부프레임(110)에 형성되어 복수개의 분리장치(200)가 프레임(100)에 병렬로 연결될 수 있다.
다른 실시예로, 하부프레임(110)은 다각형 형상 또는 판형상으로 형성될 수 있고, 고정대는 하부프레임(110)의 외측면 또는 내측면에 형성될 수 있다. 하부프레임(110)의 형상은 이에 한정되지 않으며 분리장치(200)를 병렬로 연결할 수 있는 모든 형상으로 형성될 수 있다.
상부프레임(130)은, 분배기(300)와 결합하고 분배기(300)의 일측면과 접촉하는 제1상부프레임(130), 분배기(300)의 타측면과 접촉하는 제2상부프레임(130) 및 제1상부프레임(130)과 제2상부프레임(130)을 결합하는 볼트 및 너트를 포함할 수 있다.
제1,2상부프레임(130)은 판 형상으로 형성되는 제1판을 구비하고 제1판의 양측면 모서리로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 제2판 및 제3판을 구비하여 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다.
제2판은 모서리로부터 외부방향으로 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 제1고정판을 구비할 수 있고, 제3판은 모서리로부터 외부방향으로 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 제2고정판을 구비할 수 있다.
제1고정판 및 제2고정판은 홀의 형상으로 형성되는 고정홀을 구비할 수 있다. 제1상부프레임(130)을 분배기(300) 일측면에 접촉하고 제2상부프레임(130)을 분배기(300) 타측면에 접촉한 후 고정홀에 볼트를 삽입하고 너트로 고정하여 상부프레임(130)이 분배기(300)를 고정할 수 있다.
제1,2상부프레임(130)은 제1판의 외측면으로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 제3고정판을 구비할 수 있고, 제3고정판은 홀의 형상으로 형성되는 고정홀을 구비하여 연결대(120)와 나사 결합할 수 있다.
연결대(120)의 일측면은 상부프레임(130)과 결합하고, 연결대(120)의 타측면은 하부프레임(110)과 결합할 수 있다. 상부프레임(130) 및 하부프레임(110)은 복수개의 연결대(120)로 연결될 수 있고, 연결대(120)는 하부프레임(110)으로부터 수직한 방향으로 길게 복수개 형성될 수 있다. 이로 인해 분배기(300)의 높이가 분리장치(200)의 높이보다 높아져 분배기(300)에서 분리장치(200)로 분리대상물(800)을 용이하게 분배할 수 있다.
연결대(120)는 홀의 형상으로 형성되는 복수개의 조절홀을 구비할 수 있고, 조절홀은 연결대(120)에 복수개 이격되어 형성될 수 있다. 연결대(120)의 조절홀과 상부프레임(130)의 고정홀을 나사 결합할 수 있고, 조절홀로 상부프레임(130)과 하부프레임(110) 사이 거리를 조절 할 수 있다.
프레임(100)은, 프레임(100)을 고정하는 거치대(140)를 구비할 수 있으며, 거치대(140)는 바닥과 접촉하고 프레임(100)과 결합하며 이로 인해 프레임(100)이 바닥에서 일정 간격 떨어져 위치할 수 있다. 거치대(140)는 바 형상으로 형성될 수 있고, 거치대(140)의 단면은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
도2 내지 도3에서 보는 바와 같이 분리장치(200)는, 유량분배부와 연결되고, 분리대상물(800)을 분리장치(200) 내부에 인입하는 분리입구, 분리장치(200)의 상하부에 위치하며, 분리된 분리대상물(800)이 배출되는 분리출구를 구비할 수 있고, 분리입구 및 분리출구의 직경은 1.68mm 미만으로 형성될 수 있다.
분리장치(200)는 바형상으로 형성되는 제1바를 구비할 수 있고 제1바의 상부모서리로부터 양측면에 수직방향으로 연장되는 제2바 및 제3바를 구비할 수 있어 분리장치(200)는 'T'자 형상으로 형성될 수 있다.
분리장치(200)는 제2바 측면의 중심부로부터 x축 방향으로 홀의 형상으로 형성되는 제1입구유로(210)를 형성할 수 있고, 제3바의 측면의 중심부로부터 x축 방향으로 홀의 형상으로 형성되는 제2입구유로(220)를 형성할 수 있다.
또한, 제1바의 상부면의 중심부로부터 z축 하부 방향으로 홀의 형상으로 형성되는 상부유로(230)를 형성할 수 있고, 제3바의 하부면의 중심부로부터 z축 상부 방향으로 홀의 형상으로 형성되는 분리유로(240)를 형성할 수 있다.
분리입구는, 분리장치(200)의 일측면에 위치하고, 분리장치(200) 내부로 분리대상물(800)이 인입되는 제1분리입구(211) 및 분리장치(200)의 타측면에 위치하고, 분리장치(200) 내부로 분리대상물(800)이 인입되는 제2분리입구(221)를 포함할 수 있다. 이로 인해 분리장치(200)가 이중 분리입구를 구비하여 단일 분리입구를 구비하는 분리장치(200)보다 높은 분리 효율과 고처리량을 구비할 수 있다.
분리출구는, 분리장치(200)의 상부면에 위치하며, 낮은 밀도의 분리대상물(800)가 배출되는 상부출구(231) 및 분리장치(200)의 하부면에 위치하며, 높은 밀도의 분리대상물(800)가 배출되는 하부출구(241)를 구비할 수 있다.
상부출구(231)는 상부유로(230)의 일측에 형성되는 출구로 형성될 수 있고, 상부출구(231)는 상부출구(231) 일부위에 나사산 형태를 구비하며 이로 인해 상부배관(530)과 용이하게 결합할 수 있다.
하부출구(241)는 분리유로(240)의 타측에 형성되는 출구로 형성될 수 있고, 하부출구(241)는 하부출구(241) 일부위에 암나사산을 구비하며 이로 인해 하부배관(540)과 용이하게 결합될 수 있다.
분리장치(200)는 제1분리입구(211)가 형성되는 유로인 제1입구유로(210)를 구비할 수 있고, 제2분리입구(221)가 형성되는 유로인 제2입구유로(220)를 구비할 수 있으며, 상부출구(231)가 형성되는 유로인 상부유로(230)를 구비할 수 있고, 하부출구(241)가 형성되는 분리유로(240)를 구비할 수 있고, 제1,2입구유로(210,220), 상부유로(230) 및 분리유로(240)가 결합되는 결합유로(250)를 구비할 수 있다.
제1,2입구유로(210,220)의 내측면에 분배배관(520)이 삽입되어 분배배관(520)과 결합할 수 있고 이로 인해 분배기(300)에서 머물던 분리대상물(800)이 분배배관(520)을 통해 분배 및 유동되어 제1,2입구유로(210,220) 내부로 인입될 수 있다.
제1,2입구유로(210,220)의 직경은 일측에서 타측 방향으로 점점 좁아지는 형상으로 형성될 수 있고, 다른 실시예로 제1,2입구유로(210,220)의 일측의 직경과 타측의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.
제1입구유로(210)의 타측은 결합유로(250)와 결합할 수 있고, 제2입구유로(220)의 일측은 결합유로(250)와 결합할 수 있다. 이로 인해, 제1,2분리입구(211, 221)로 인입된 분리대상물(800)이 제1,2입구유로(210,220)로 이동하여 머물다 결합유로(250)로 인입될 수 있다.
이때 도3(b)의 확대도에서 보는 바와 같이, 제1입구유로(210)는 결합유로(250)의 상부모서리의 일점과 결합할 수 있고, 제2입구유로(220)는 결합유로(250)의 상부모서리의 타점과 결합할 수 있으며, 결합유로(250)의 상부모서리의 일점과 타점은 결합유로(250)의 중심점을 지나는 가상선(P)에 위치할 수 있고, 상부모서리의 일점과 타점은 결합유로(250)의 중심점으로부터 대칭되게 형성될 수 있다.
상부유로(230)는 관형상으로 형성될 수 있고, 상부유로(230)는 결합유로(250)에 형성된 결합홀에 인입되어 결합유로(250)와 결합할 수 있다. 상부유로(230)는 결합유로(250)에 인입될시 결합유로(250)의 상부모서리로부터 하부 방향으로 도2(b)의 h길이 만큼 인입될 수 있다.
도2(a)에서 보는 바와 같이, 분리유로(240)는 결합유로(250)의 하부모서리와 결합하고 분리유로(240)의 단면 형상은 직경이 상부모서리로부터 하부 모서리방향으로 작아지는 원뿔형으로 형성되고, 분리유로(240)의 원뿔형 단면의 각a는 3° 내지 13°로 형성될 수 있다. 원뿔형 단면의 각 a는 바람직하게 5.93°도로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도3(b)에서 보는 바와 같이 결합유로(250)는 하부면이 개방된 형상의 원통형으로 형성될 수 있고, 결합유로(250)의 상부면의 중앙부에는 홀의 형상으로 형성된 결합홀이 형성될 수 있다.
결합유로(250)의 측면에는 제1,2입구유로(210,220)가 결합될 수 있고, 제1입구유로(210)는 결합유로(250)의 일측면에 결합할 수 있고, 제2입구유로(220)는 결합유로(250)의 타측면에 결합할 수 있으며, 제1,2입구유로(210,220)는 결합유로(250)의 중심점으로부터 가상선(P)상에서 대칭되게 형성될 수 있다.
결합유로(250)와 제1,2입구유로(210,220)가 결합된 결합부는 분리대상물(800)가 유동할 수 있도록 홀의 형상으로 형성되는 입구홀이 형성될 수 있다. 결합유로(250)의 하부모서리는 분리유로(240)의 상부모서리와 결합할 수 있다.
이로 인해, 제1,2입구유로(210,220)에서 머물던 분리대상물(800)이 결합유로(250)에 인입되고, 밀도가 다른 분리대상물(800)이 분리유로(240)에 접선 방향으로 인입될 시, 접선 속도에 의해 사이클론의 내부에 선회류가 생기고 높은 밀도를 갖는 분리대상물(800)는 원심력에 의해 분리유로(240)의 측벽으로 이동할 수 있고, 높은 밀도의 분리대상물(800)는 중력과 관성력에 의해 회전하면서 아래로 하강하여 하부출구(241)로 배출될 수 있다. 이러한 선회류를 외부 선회류(outer vortex flow)라고 할 수 있다.
분리유로(240)의 중심부에서는 분리대상물(800) 저항의 증가로 외부 선회류와 반대 방향의 선회류를 형성하며 낮은 밀도를 갖는 분리대상물(800)는 내부 선회류(inner vortex flow)를 따라 상부출구(231)로 배출될 수 있다.
도2(b) 내지 도3(a)에서 보는 바와 같이, D는 x축방향으로 결합유로(250)의 직경이고 결합유로(250)의 직경은 3mm 내지 10mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 5mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. Di는 z축방향으로 제1,2분리유로(240)의 직경이고 1,2분리유로(240)의 직경은 0.3mm 내지 1.68m로 형성될 수 있고 바람직하게는 0.71mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
Do는 x축방향으로 상부유로(230)의 직경이고 상부유로(230)의 직경은 0.3mm 내지 1.68mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 0.75mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. Du는 x축방향으로 분리유로(240)의 하부출구(241)의 직경이고, 하부출구(241)의 직경은 0.3mm 내지 1.68mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 1mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
g는 x축방향으로 제1,2분리유로(240)와 상부유로(230) 사이의 거리이고 제1,2분리유로(240)와 상부유로(230) 사이의 거리는 0.3mm 내지 1.68mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 1.11mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. L은 z축방향으로 은 결합유로(250)의 높이이고, 결합유로(250)의 높이는 2mm 내지 5mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 3.6mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
I는 z축방향으로 분리장치(200)의 높이이고 I는 분리장치(200)의 높이는 30mm 내지 60mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 42.2mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. h는 z축방향으로 결합유로(250)에 인입된 상부유로(230)의 길이이고, 결합유로(250)에 인입된 상부유로(230)의 길이는 1mm 내지 3mm로 형성될 수 있고 바람직하게는 1.67mm로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도4에서 보는 바와 같이 분배기(300)는 사각기둥 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않고 원기둥 및 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
분배기(300)는 분배기(300)의 상부면의 중심으로부터 하부 방향으로 홈의 형상으로 형성되는 유입유로(310)가 형성될 수 있고, 분배기(300) 하부면에 홈의 형상으로 형성되는 분배유로(320)가 형성될 수 있고 분배유로(320)는 분배기(300) 하부면에 복수개 이격되어 형성될 수 있다.
유입유로(310)와 복수개의 분배유로(320)는 결합될 수 있고, 이로 인해 펌프(400)에서 인입된 분리대상물(800)이 유입유로(310)로 인입되어 머물다, 분배유로(320)로 인입되어 분리장치(200)에 전달될 수 있다.
분배기(300)는 펌프(400)와 연결되며, 분리대상물(800)이 분배기(300) 내부로 인입되는 분배입구(311) 및 분리장치(200)와 연결되며, 분리대상물(800)이 분리장치(200)로 배출되는 분배출구(321)를 구비할 수 있다.
분배출구(321)는, 복수개 형성될 수 있고, 분배출구(321)의 출구 개수는 병렬로 연결된 복수개의 분리장치(200)의 분리입구 개수의 합과 동일하게 형성될 수 있다. 즉 분배출구(321)는 복수개의 분리장치(200)의 2배로 형성될 수 있다.
복수개의 분배출구(321)의 직경은 동일하게 형성될 수 있고 이로 인해 분리대상물(800)이 분배기(300)에서 복수개의 분리장치(200)로 인입될 시 하나의 분리장치(200)에 인입되는 분리대상물(800)의 양과 다른 분리장치(200)에 인입되는 분리대상물(800)의 양이 동일할 수 있다.
분배입구(311)는 펌프배관(510)하고 결합할 수 있고, 이로 인해 펌프(400)가 머물던 분리대상물(800)이 배출되어 펌프배관(510)에 인입되고, 펌프배관(510)에 머물던 분리대상물(800)이 분배입구(311)를 통해 유입유로(310)에 인입될 수 있다.
분배출구(321)는 분배배관(520)과 결합할 수 있고, 이로 인해 유입유로(310)에 머물던 분리대상물(800)이 분배유로(320)로 전달되고 분배출구(321)를 통해 배출되어 분배배관(520)에 인입되고, 분배배관(520)에 머물던 분리대상물(800)이 제1,2분리입구(211, 221)를 통해 제1,2입구유로(210,220)에 인입될 수 있다.
분리장치(200) 및 분배기(300)는, 3D 프린팅 기술(3D printing technology) 및 미세가공(microfabrication)를 이용하여 형성될 수 있다. 특히 DLP방식의 고해상도 3D 프린터 방식으로 형성될 수 있다.
DLP방식은 액상 광경화성 수지에 빔프로젝터를 이용하여 조형하고자 하는 형태에 맞춰 UV광원을 투사하고, 그 투사한 모양대로 수지를 경화시켜서 적층할 수 있다.
3D프린터로 형성된 분리장치(200) 및 분배기(300)는 내부의 잔존하는 광경화성 수지들을 제거하기 위해 아이소프로판올와 초음파세척기를 이용하여 세척될 수 있다.
펌프(400)는 수조(700) 및 분배기(300)와 연결될 수 있고 펌프배관(510)과 결합할 수 있다. 펌프(400)는 수조(700) 내부에 위치하는 분리대상물(800)을 전달받고 펌프(400) 내에 머물던 분리대상물(800)을 펌프배관(510)에 배출하고, 펌프배관(510)에 머물던 분리대상물(800)이 분배기(300) 내부에 인입될 수 있다. 펌프(400)는 분리대상물(800)을 높은 유량으로 분배기(300) 및 분리장치(200)에 인입할 수 있다.
배관(500)은 펌프(400)와 분배기(300)와 결합하고 펌프(400)와 분배기(300)를 연결하는 펌프배관(510), 분배기(300)와 제1,2분리입구(211, 221)와 결합하고 분배기(300)와 분리장치(200)의 제1,2분리입구(211, 221)와 연결하는 분배배관(520), 분리장치(200)의 상부출구(231)와 결합하고 낮은 밀도의 분리대상물(800)가 배출되는 상부배관(530) 및 분리장치(200)의 하부출구(241)와 결합하고 높은 밀도의 분리대상물(800)가 배출되는 하부배관(540)을 포함할 수 있다.
분배기(300) 및 제1,2분리입구(211, 221)와 결합하는 배관(500)은 피팅부재(600)와 결합할 수 있고, 이로 인해 유체의 누수를 방지할 수 있다.
수조(700)는 상부가 개방된 형상으로 형성될 수 있고, 상부모서리로부터 하부방향으로 형성되는 홈을 구비할 수 있다. 홈에는 분리대상물(800)이 인입될 수 있다.
도 5, 도6, 도9 및 도10의 도면은, 하기의 조건 및 방식으로 해석될 수 있다.
유한요소법(finite element method)기반의 상용프로그램인 COMSOL Multiphysics(v5.5, COMSOL Multiphysics Inc., USA)을 이용하여 분리장치(200) 내부의 유동장을 해석 및 예측하기 위한 수치해석 모델로 개발되었다.
또한 유/수상의 분리 효율 예측보다 주입 유량에 따른 선회유동의 특성을 파악하는데 집중하고자 유/수상의 다상유동을 고려하지 않고 분리장치(200) 내부의 단일 상(수상)의 유동만 고려하였다
3차원 정상상태 및 비압축성 유동에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해석하여 채널 내부 유동장 분포를 구하였고, 분리대상물(800)의 물성은 상온에서의 물의 물성치(밀도: 998. 2 kg/m3, 점도: 1.0093 cP)을 사용하였으며, 초기 조건(initial condition)으로 각각 정지유속(uinitial= 0)과 대기압(pinitial= 0)조건을 부여하였다.
경계조건(boundary condition)으로는 μHC의 입구에서는 실험과 동일한 조건의 총 유입 유량(200 mL/min, 600 mL/min, 1000mL/min, 1400 mL/min; 두 입구의 유량비= 1:1)을 부여하였으며, 출구에서는 열린 경계조건(open boundary condition)을 부여하였다. 끝으로, μHC 벽면에서의 경계조건은 미끄럼 방지 조건(no-slip condition)을 사용하였다.
또한, 본 수치해석 모델은 551,808개의 육면체(hexahedra) 형태의 격자(mesh)로 구성되어 있으며, 격자 정점(mesh vertices)의 수는 564,157이다. Navier-Stokes 방정식의 종속변수 유속(u), 압력(p)은 선형변수로 정상상태 해석을 진행하였다. 정상상태 유동장 해석의 자유도(number of degrees of freedom)은 2,256,628이다.
도5에서 보는 바와 같이, 도5는 선회류를 가시화한 도면으로, 분리장지의 제1,2분리입구(211, 221)에 접선 방향으로 밀도가 다른 분리대상물(800)을 주입할 시, 분리장치(200) 내부에 선회류가 형성될 수 있다. 이로 인해 원심력이 발생하여 밀도가 높은 분리대상물(800)는 하부출구(241)로 배출되고 밀도가 낮은 분리대상물(800)는 상부출구(231)로 배출될 수 있다.
도5에서 보는 바와 같이, 도6은 분리장치(200) 내부의 속도장 및 압력장 분포의 변화에 따른 수치해석을 나타낸 도면으로, 도6(a), 도6(c)는 주입량에 따른 속도장을 나타내고 도6(b), 도6(d)는 주입유량에 따른 압력 분포를 나타내며 도6(e)는 3차원 유선 패턴(streamline pattern)을 나타낸다.
여기서 속도가 높으면 빨간색, 속도가 낮으면 파란색을 띄는걸 확인할 수 있고, 속도의 단위는 m/s로 형성될 수 있다. 유동장의 압력이 높으면 빨간색, 유동장의 압력이 낮으면 파란색을 띄는걸 확인할 수 있고, 압력의 단위는 bar로 형성될 수 있다.
도6(a), 도6(c) 및 도6(e)에서 보는 바와 같이, 제1,2입구유로(210,220)에 주입되는 유량이 증가할 시, 높은 상승기류가 형성되어 제1,2입구유로(210,220)의 출구에서 유속이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
도6(b) 및 도6(d)에서 보는 바와 같이, 제1,2입구유로(210,220)에 주입되는 유량의 증가에도 유동장의 분포는 거의 동일한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도6(b)에서 보는 바와 같이 제1,2입구유로(210,220)에 주입되는 유량의 증가와 상관없이 분리대상물(800)의 유동장은 제1,2입구유로(210,220)의 입구 영역에서 가장 높은 압력을 나타내고, 제1,2입구유로(210,220)의 출구에 도달할 시 압력이 점차 낮아서 가장 낮은 압력을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이때 출구에서 가장 낮은 압력이 나타나는 원인은 분리대상물(800) 점성의 영향을 배제하면 베르누이 방정식에 따라서 유속과 정압은 반비례의 관계를 갖기 때문으로 해석할 수 있다.
또한, 도6(d)에서 보는 바와 같이, 주입 유량이 증가할수록 분리장치(200)의 분리유로(240)의 중심부와 분리유로(240)의 출구 간의 압력 구배가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도9에서 보는 바와 같이, 그래프는 분리대상물(800)의 종류에 따른 단일 유수분리 시스템의 효율을 나타내는 그래프로, 그래프의 세로축은 분리효율을 나타내고, 그래프의 가로축은 1분당 주입 유량을 나타낸다. 구체적으로 6가지의 분리대상물(800)은 올리브오일(Olive oil), 10cSt 실리콘오일(Silicone oil), 콩오일(Soybean oil), 50cSt실리콘오일(Silicone oil), 해바라기씨오일(Sunflower oil) 및 미네랄오일(Mineral oil)을 폐수와 혼합한 분리대상물(800)을 포함할 수 있다. 이때, 200mL/min의 주입 유량에서 올리브오일(Olive oil) 분리대상물(800)의 분리효율이 98%로 높은 분리효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해, 마이크로 하이드로 사이클론이 기존의 매크로 하이드로 사이클론의 낮은 분리효율을 극복할 가능성이 검증되었다.
도10에서 보는 바와 같이, 다른 주입 유량 조건(1200 mL/min, 1700 mL/min, 2200mL/min)에서의 분리대상물(800)의 종류에 따른 병렬 유수분리 시스템의 효율을 나타내는 그래프로, 분리장치(200)를 병렬로 연결하여 처리용량을 증대시킬 시, 올리브오일의 분리효율은 유량 조건 1200 mL/min에서 약 90%고, 1700 mL/min에서 약 96%이며, 2200mL/min에서 약 95%이다. 미네랄오일의 분리효율은 유량 조건 1200 mL/min에서 97% 내지 98%고, 1700 mL/min에서 99% 내지 102%이며, 2200mL/min에서 101% 내지 102%이다.
도 10에서 보는 바와 같이, 유량이 증가될 시 분리 효율이 상승하는 것을 볼 수 있으나, 유량이 일정 수치 이상으로 증가될시, 분리 효율이 유지되거나 일부 감소되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 8개의 분리장치(200)를 병렬로 연결하여 분리대상물(800)을 분리할 시 분리효율 90%이상의 효과로 1분 당 2.2L의 폐수를 처리할 수 있고, 이를 1일 처리량으로 환산하면 3168L이며 이 병렬화된 시스템을 4개 이용한다면 하루에 12672L의 폐수를 처리할 수 있다.
또한 마이크로 하이드로 사이클론 시스템은 크기가 매우 작기 때문에(가로 30cm, 세로 60cm) 손쉽게 여러 시스템을 한 공간에 넣는 것이 가능할 수 있다.
마이크로 하이드로 사이클론을 이용한 분리대상물(800) 분리 방법은, 3D 프린터로 분리장치(200) 및 분배기(300)를 형성하는 단계, 펌프(400)가 분리대상물(800)을 분배기(300)에 인입하는 단계, 분배기(300)에 인입된 분리대상물(800)이 복수개의 분리장치(200)에 균일하게 분배되는 단계, 분리대상물(800) 중 높은 밀도를 갖는 분리대상물(800)가 원심력에 의해 분리장치(200)의 하부출구(241)로 배출되는 단계 및 분리대상물(800) 중 낮은 밀도를 갖는 분리대상물(800)가 원심력에 의해 분리장치(200)의 상부출구(231)로 배출되는 단계를 포함할 수 있다.
먼저 (a)단계인 3D 프린터로 분리장치(200) 및 분배기(300)를 형성하는 단계가 수행될 수 있고, (a)단계는 3D CAD 프로그램을 통해 분리장치(200) 및 분배기를 모델링하고, DLP방식의 3D 프린터로 액상 광경화성 수지에 빔프로젝터를 이용하여 조형하고자 하는 형태에 맞춰 UV광원을 투사하고, 그 투사한 모양대로 수지를 경화시켜 분리장치(200) 및 분배기(300)를 형성할 수 있다. 또한 잔존하는 광경화성 수지들을 제거하기 위해 아이소프로판올와 초음파세척기를 이용하여 분리장치(200) 및 분배기(300)를 세척할 수 있다.
(a)단계가 수행된 후 (b)단계인 펌프(400)가 분리대상물(800)을 분배기(300)에 인입하는 단계가 수행될 수 있고, (b)단계는 펌프(400)가 작동하여 상부가 개방된 수조(700)에 인입된 분리대상물(800)이 펌프(400)에 전달되고, 펌프(400)에 머물던 분리대상물(800)이 펌프배관(510)으로 이동하고 펌프배관(510)에 머물던 분리대상물(800)이 분배기(300)의 분배입구(311)로 유입되어 유입유로(310)로 인입될 수 있다.
(b)단계가 수행된 후 (c)단계인 분배기(300)에 인입된 분리대상물(800)이 복수개의 분리장치(200)에 균일하게 분배되는 단계가 수행될 수 있고, (c)단계는 유입유로(310)로 인입된 분리대상물(800)이 유입유로(310)와 연결된 복수개의 분배유로(320)로 전달되고, 이때 분배유로(320)의 직경이 동일하여 하나의 분배유로(320)에 인입되는 분리대상물(800)의 양과 다른 분배유로(320)에 인입되는 분리대상물(800)의 양이 동일할 수 있다.
하나의 분배유로(320)에 인입된 분리대상물(800)은 하나의 분배배관(520)에 전달될 수 있고, 하나의 분배배관(520)에 전달된 분리대상물(800)은 하나의 분리장치(200)에 위치하는 하나의 분리입구에 전달될 수 있다. 하나의 분리장치(200)는 2개의 분리입구를 구비할 수 있어 하나의 분리장치(200)는 2개의 분배배관(520)과 결합하여 분리대상물(800)을 전달받을 수 있다. 이로 인해 복수개의 분배유로(320)에 인입된 분리대상물(800)이 하나의 분배기(300)에 병렬로 연결된 복수개의 분리장치(200)에 균일하게 분배될 수 있다.
(c)단계가 수행된 후 (d)단계인 분리대상물(800) 중 높은 밀도를 갖는 분리대상물(800)가 원심력에 의해 분리장치(200)의 하부출구(241)로 배출되는 단계가 수행될 수 있다
(d)단계는, 제1,2입구유로(210,220)에서 머물던 분리대상물(800)이 결합유로(250)에 인입되고, 밀도가 다른 분리대상물(800)이 분리유로(240)에 접선 방향으로 인입될 시, 접선 속도에 의해 사이클론의 내부에 외부 선회류가 형성되어 높은 밀도를 갖는 분리대상물(800)는 원심력에 의해 분리유로(240)의 측벽으로 이동할 수 있고, 높은 밀도의 분리대상물(800)는 중력과 관성력에 의해 회전하면서 아래로 하강하여 하부출구(241) 이동하고 하부출구(241)에 머물던 높은 밀도의 분리대상물(800)가 하부배관(540)을 통해 배출될 수 있다.
(d)단계가 수행된 후 (e)단계인 분리대상물(800) 중 낮은 밀도를 갖는 분리대상물(800)가 원심력에 의해 분리장치(200)의 상부출구(231)로 이동하고, 상부출구(231)에 머물던 낮은 밀도의 분리대상물(800)가 상부배관(530)으로 이동하여 배출되는 단계가 수행될 수 있다.
(e)단계는 분리유로(240)의 중심부에서는 분리대상물(800) 저항의 증가로 외부 선회류와 반대 방향의 선회류를 형성하며 낮은 밀도를 갖는 분리대상물(800)는 이 내부 선회류(inner vortex flow)를 따라 상부출구(231)로 배출될 수 있다.
이러한 마이크로 하이드로 사이클론은, 분리효율이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하고, 복수개의 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 병렬연결하여 처리량을 늘리고, 크기가 작아 공간의 제약을 받지 않고 이동성이 높은 마이크로 스케일의 하이드로 사이클론을 생성하는 장점이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 프레임
110 : 하부프레임
120 : 연결대
130 : 상부프레임
140 : 거치대
200 : 분리장치
210 : 제1입구유로
211 : 제1분리입구
220 : 제2입구유로
221 : 제2분리입구
230 : 상부유로
231 : 상부출구
240 : 분리유로
241 : 하부출구
250 : 결합유로
300 : 분배기
310 : 유입유로
311 : 분배입구
320 : 분배유로
321 : 분배출구
400 : 펌프
500 : 배관
510 : 펌프배관
520 : 분배배관
530 : 상부배관
540 : 하부배관
600 : 피팅부재
700 : 수조
800 : 분리대상물

Claims (15)

  1. 프레임;
    상기 프레임과 결합하고, 원심력으로 분리대상물을 분리하는 분리장치;
    상기 프레임의 상부면과 결합하고, 상기 분리장치와 병렬연결되어 복수개의 분리장치에 상기 분리대상물을 균일하게 분배하는 분배기; 및
    상기 분배기와 연결되며, 상기 분리대상물을 상기 분배기로 이송하는 펌프;를 포함하고,
    하나의 분배기에 복수개의 분리장치를 병렬로 연결하여 분리효율 및 처리량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리장치는,
    상기 분배기와 연결되고, 상기 분리대상물을 상기 분리장치 내부에 인입하는 분리입구;
    상기 분리장치의 상하부에 위치하며, 분리된 분리대상물이 배출되는 분리출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분리입구 및 상기 분리출구의 직경은 1.68mm 미만인 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 분리입구는,
    상기 분리장치의 일측면에 위치하고, 상기 분리장치 내부로 상기 분리대상물이 인입되는 제1분리입구; 및
    상기 분리장치의 타측면에 위치하고, 상기 분리장치 내부로 상기 분리대상물이 인입되는 제2분리입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 분리출구는,
    상기 분리장치의 상부면에 위치하며, 저밀도의 분리대상물이 배출되는 상부출구; 및
    상기 분리장치의 하부면에 위치하며, 고밀도의 분리대상물이 배출되는 하부출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부출구의 단면 현상은 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부출구의 원뿔형 단면의 각은 3° 내지 13° 인 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 분배기는,
    상기 펌프와 연결되며, 분리대상물이 상기 분배기 내부로 인입되는 분배입구; 및
    복수개의 분리장치와 연결되며, 상기 분리대상물이 상기 분리장치로 배출되는 분배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분배출구는, 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  10. 청구항 9에 있어서,
    복수개의 분배출구의 출구 개수는, 상기 분배기와 병렬로 연결된 복수개의 분리장치의 상기 분배입구 개수의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  11. 청구항 9에 있어서,
    복수개의 분배출구의 직경은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리장치 및 상기 분배기는, 3D 프린터를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리장치 및 상기 분배기는,
    상기 분리장치 및 상기 분배기와 결합되고, 관형상으로 형성되며 분리대상물이 이동하는 배관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 병렬로 연결된 마이크로 하이드로 사이클론.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 선택되는 어느 한 항에 따른 마이크로 하이드로 사이클론을 이용한 분리 방법에 있어서,
    3D 프린터로 상기 분리장치 및 상기 분배기를 형성하는 단계;
    상기 펌프가 상기 분리대상물을 상기 분배기에 인입하는 단계;
    상기 분배기에 인입된 상기 분리대상물이 복수개의 분리장치에 균일하게 분배되는 단계;
    분리대상물 중 고밀도를 갖는 분리대상물이 원심력에 의해 상기 분리장치의 상기 하부출구로 배출되는 단계; 및
    분리대상물 중 저밀도를 갖는 분리대상물이 원심력에 의해 상기 분리장치의 상기 상부출구로 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리대상물 분리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 분리장치는, 상기 분리장치 내부로 인입되는 분리대상물의 접선 속도에 의해 상기 분리장치에 선회류가 발생하는 것을 특징으로 하는 분리대상물 분리 방법.
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