KR101778024B1 - 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 유입구 및 배출구를 포함하는 관형상의 하우징; 상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 고전압전극; 및 상기 고전압전극과 대향하여, 상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 저전압전극; 을 포함하고, 상기 고전압전극 및 상기 저전압전극은 상기 하우징 내측면으로부터 돌출된 판상형태로 상호 교대로 이격하여 배열되고, 상기 하우징은 배출구로 갈수록 단면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 집진장치에 대한 것으로, 공기 중의 라돈 입자를 집진함으로써, 라돈 방사선에 의한 피폭에 따르는 폐암 발생률을 낮출 수 있다.

Description

집진장치{A DUST COLLECTOR}
본 발명은 집진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 중의 유해한 물질을 집진할 수 있는 집진 장치에 관한 것이다.
라돈은 우라늄과 토륨의 붕괴산물인 라듐의 방사능 붕괴로 생기는 방사성원소로 무색, 무취인 불활성 가스이며, 지질환경(암석, 토양, 지하수)의 어디에서나 자연 발생되어 농집될 수 있다.
방사붕괴는 한 원소가 붕괴되어 양자, 중성자, 전자 등이 손실되어 다른 원소 형태로 분해되는 것을 말하며 이는 자연발생적으로 일어난다.
라듐은 라돈가스가 되면서 두 개의 양자와 중성자를 잃는데, 이때 손실되는 두 개의 양자와 중성자를 알파 입자라고 한다. 방사붕괴에는 알파 붕괴, 베타붕괴, 감마붕괴 등이 있으며, 이런 알파입자, 베타 입자 그리고 감마선을 방사하는 원소를 방사성 원소라 한다(Ball, 1991).
자연방사성원소 중 U-235, Th-232, U-238은 각각의 붕괴계열에서 Rn-219, Rn-220, 그리고 Rn-222의 세 동위원소를 만들어낸다.
Rn-219는 매우 짧은 반감기(약 3초)를 가지고, U-235의 붕괴계열에서 산출되며, 천연우라늄에서 0.7%를 차지한다. 그러므로 대부분의 지질학적 근원으로부터 생기는 가스에 포함되어있는 Rn-219의 양은 매우 한정적이다.
Rn-220은 54.7초의 반감기를 가지고, Th-232 붕괴계열에 속한다. Rn-222(라돈)는 3.825일의 반감기를 가지고, U-238의 붕괴계열에 속하며, 45억년의 반감기가 지난 후 최종적으로 동위원소 Pb-206이 될 때까지 지질학적 환경에서 여러 요인과 결합하여 방사성 가스로 작용한다.
Rn-222의 모원소인 Ra-226은 약 1,622년의 긴 반감기를 가지며, 풍화작용에서 우라늄보다 유동성이 작다. Ra-226의 긴 반감기와 안정성이라는 두 가지 특성 때문에 가장 큰 관심사인 Rn-222 동위원소가 상당량 만들어지게 되는 것이다.
한편, 이러한 라돈이 환경 기준치 이상 농집된 공기를 호흡하거나, 물을 마시는 경우에 폐로 흡입된 라돈은 체내로 들어가 폐암을 유발하는 것으로 알려졌다.
미국 환경보호국(EPA)에 의하면 라돈(Rn-222) 농집의 환경기준치는 공기중에서는 4pCi/L이며, 음용지하수에서는 10,000pCi/L이다. 환경 기준치 이상의 라돈이 농집된 공기를 호흡하거나 물을 마시는 것은 라돈의 무색, 무취한 특성 때문에 장기적인 노출이 될 수 있고 따라서 건강을 해칠 확률은 매우 높다.
우리나라에서도 2004년 5월 30일 발효된 “다중이용시설 등의 실내공기질 관리법”을 통하여 총 10개의 관리대상 오염물질과 함께 라돈이 관리되기 시작하였으며, 같은 해 6월에는 “연속 모니터 측정법을 주 시험방법으로 하는 2년 주기의 8시간 측정”을 주요 내용으로 하는 공정시험법이 고시된 바 있다.
라돈 관리의 목적은 라돈 방사선에 의한 피폭에 따르는 폐암 발생률을 낮추기 위한 것으로, 따라서, 이러한 라돈에 대한 폐해를 줄이고자 공기 중에 포함된 라돈을 집진할 수 있는 집진 장치의 개발이 시급한 실정이다.
한국 등록 특허 10-0957116
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공기 중에 포함된 라돈을 집진할 수 있는 집진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 공기 유입구 및 배출구를 포함하는 관형상의 하우징; 상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 고전압전극; 및 상기 고전압전극과 대향하여, 상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 저전압전극; 을 포함하고, 상기 고전압전극 및 상기 저전압전극은 상기 하우징 내측면으로부터 돌출된 판상형태로 상호 교대로 이격하여 배열되고, 상기 하우징은 배출구로 갈수록 단면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 고전압전극 및 상기 저전압전극은, 상기 하우징의 배출구로 갈수록 전극의 크기가 점차 커지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 라돈가스 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 고전압전극 및 상기 저전압전극과 근접하여 자석 또는 전자석을 더 포함하고, 상기 자석 또는 전자석은 N극 및 S극이 마주보며 한쌍을 이루되, 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 복수개 배열되며, 상기 한쌍의 자석 또는 전자석 사이에 상호 교대로 이격하여 배열된 고전압전극과 저전압전극이 각각 하나씩 구비되어 한 세트를 이루는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 저전압전극은 판상 그물망 형태의 다공성 탄소섬유; 및 상기 탄소섬유 외면에 밤송이 모양의 나노 전극을 코팅하여 무수히 많은 침의 형태로 형성된 브러쉬부;를 포함는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유입구 단부 및 상기 배출구 단부에는, 상기 고전압전극, 상기 저전압전극 또는 상기 전자석이 구비되지 않는 빈 공간영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 복수개의 저전압전극에는 배압회로가 연결되고, 상기 배압회로에 의해 상기 저전압전극에 인가되는 전압이 상기 하우징의 배출구로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 관형상의 하우징은 나선형으로 휘어진 형상을 이루되, 상기 하우징 유입구 및 상기 배출구의 높이는 단차(h)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 자석 또는 전자석은, TiO2 광촉매 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 공기 중의 라돈 입자를 집진함으로써, 라돈 방사선에 의한 피폭에 따르는 폐암 발생률을 낮출 수 있다.
도 1은 일반적인 라돈가스 집진장치의 집진 원리를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진장치의 집진부를 도시한 개략적인 도면이다. 도 2b는 도 2a의 i-i단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저전압전극을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집진장치의 집진부를 도시한 개략적인 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 집진장치의 집진 원리를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 집진장치는 공기 중의 라돈 입자를 전리시키는 대전부(10)와, 대전부(10)에서 대전된 라돈 입자를 집진하는 집진부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 대전부(10)는 텅스텐 재질의 가는 와이어 형상으로 이루어져 양극을 형성하는 방전선(11)과, 방전선(11)과 일정한 높이차를 두고 상하로 설치되어 음극을 형성하는 한 쌍의 방전대응극판(12)을 포함할 수 있다.
고전압을 상기 방전선(11)에 인가하면 상기 방전선(11)과 상기 방전대응극판(12) 사이에 형성된 높은 전위차에 의하여 전류가 흐르기 시작하면서 코로나 방전이 일어나 화살표 방향과 같이 흐르는 공기 중의 라돈 입자를 대전시키게 된다.
이때, 상기 방전선(11)과 방전대응극판(12)은 일정간격으로 나란히 복수 개가 설치될 수 있다.
집진부(20)는 대전부(10)에서 대전된 라돈 입자를 포집하기 위하여 고전압전극(120)과 저전압전극(130)을 교대로 적층함으로서 형성된다.
고전압을 상기 방전선(11)에 인가하면 상기 방전선(11)과 상기 방전대응극판(12) 사이에 형성된 높은 전위차에 의하여 전류가 흐르기 시작하면서, 코로나 방전이 일어나 공기 중의 라돈 입자를 플러스(plus)로 대전시킨다.
이때, 플러스(plus)로 대전된 라돈 입자는 상대적으로 마이너스(minus)측의 저전압전극(130)에 포집되게 된다.
이때 상기 고전압전극(30)은 일반적으로 알루미늄 평판으로 이루어지고, 상기 저전압전극(40)은 알루미늄 평판 상에 폴리에틸렌(PE)필름을 코팅하여 형성할 수 있다.
이러한 상기 집진부(20)는 다량의 공기를 빠르게 흘려 보낼 수 없다는 단점이 있으며, 특히 공기의 양이 빠르고 많으면 포집이 어려운 문제점이 있다.
계속해서 도 1의 집진부(20)보다 집진 효율이 개선된 본 발명에 따른 집진장치에 대해 다음 도면을 통해서 설명하기로 한다. 대전부(10)의 원리는 본 발명의 실시예에서도 기본적으로 적용되므로 도 2 이하에서는 본 발명의 집진부에 대해서만 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진장치의 집진부(200)를 도시한 개략적인 도면이고, 도 2b는 도 2a의 i-i단면도이다.
본 발명에에 따른 집진장치의 집진부(200)는, (+)극이 인가되는 고전압전극(220) 및 상기 고전압전극(220)에 대응되어 접지되는 저전압전극(230)를 포함할 수 있다.
보다 자세히는, 공기 유입구(210a) 및 배출구(210b)를 포함하는 관형상의 하우징(210);
상기 하우징(210) 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 고전압전극(220); 및
상기 고전압전극(220)과 대향하여, 상기 하우징(210) 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 저전압전극(230); 을 포함하고,
상기 고전압전극(220) 및 상기 저전압전극(230)은 상기 하우징(210) 내측면으로부터 돌출된 판상형태로 상기 하우징의 길이방향과 수직하게 상호 교대로 이격하여 구비될 수 있다.
이때, 상기 고전압전극(220)에 (+)극을 인가하여 고전압전극을 형성하게 되고, 상기 고전압전극(220)에 대응되어 접지되는 저전압전극(230)에는 상대적으로 낮은 전압이 형성되므로 전위차가 발생하게 된다. 따라서, 상기 양 전극(220,230)이 구비된 하우징(210)을 통과하는 라돈 입자의 전하량에 따라 상기 양 전극(220,230)에 인력과 척력이 작용하여 하우징 내부에서 라돈 입자의 집진이 이루어지게 된다.
예를 들면, 도 1에 설명한 바와 같이, 집진이 이루어지기 전 대전 단계를 통해 (+)로 대전되어 양전하를 띠고 있는 라돈 입자들은 집진부(200)에 이르게 되면, 전기적으로 (+)극을 이루는 고전압전극(220)에서는 척력이 작용하고, 전기적으로 (-)극을 이루는 저전압전극(230)에서는 인력이 작용하므로 상기 저전압전극(230)에 라돈 입자가 흡착되게 된다.
한편, 상기 하우징 유입구(210a) 또는 배출구(210b)에는, 외부 공기를 상기 유입구(210a)로 유도하여 하우징 내부에서 공기를 정화시켜 상기 배출구(210b)로 배출시킬 수 있도록 송풍기(250)가 구비될 수 있다.
계속해서, 상기 하우징(210)은 배출구(210b)로 갈수록 단면적이 넓어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 이때 상기 하우징(210)의 단면적이 넓어짐에 따라 상기 고전압전극(220) 및 저전압전극(230)의 크기도 비례하여 점차 커지도록 형성한다.
이는 고전압전극(220)과 저전압전극(230)의 크기가 일정한 경우, 상기 하우징(210)의 단면적이 배출구(210b)로 갈수록 넓어짐에 따라 상기 고전압전극(220)과 저전압전극(230)의 간격도 넓어지기 때문에 집진되지 않고 배출구(210b)로 빠져나가는 라돈 입자 비율이 높아질 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 하우징(210)의 단면적이 증가하는 것과 마찬가지로, 상기 고전압전극(220)과 저전압전극(230)의 크기도 일정하게 증가시키켜 상기 고전압전극(220)과 저전압전극(230)의 간격이 넓어지지 않도록 좁게 유지하여 집진부(200)의 라돈 제거 능력을 향상시킬 수 있도록 한다.
즉, 고농도의 라돈이 유입되는 상기 하우징의 유입구(210a) 측에서는 좁은 관로를 형성하므로 라돈 입자의 다량 포집이 용이하게 된다. 또한, 배출구(210b) 쪽으로 갈수록 하우징 관로가 넓어지면서 포집되지 않고 남은 라돈 입자의 이송 속도도 함께 줄어들게 되며, 전극의 크기가 향상됨에 따라 전극간의 이격거리를 좁게 유지시켜 주므로 라돈 입자의 흡착도 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서, 집진장치의 전극은 대전부(10)에서 대전된 라돈 입자를 집진하기 위한 기본 구성인 집진전극인 고전압전극(220) 및 저전압전극(230)을 상호 교대로 이격하여 배열함으로써 형성된다.
이때, 상기 고전압전극(220)은 절연층이 피복된 도전층을 포함하며, 상기 저전압전극(230)은 도전부를 갖도록 구성된다.
계속해서, 본 발명에서 상기 저전압전극(230)은, 탄소섬유로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저전압전극을 도시한 도면이다.
상기 저전압전극(230)은 판상 그물망 형태의 다공성 탄소섬유(231); 및 상기 탄소섬유 외면에 무수히 형성된 밤송이형태의 브러쉬부(232);를 포함할 수 있다.
라돈은 기체 상태로 궤도에 전자가 다 차 있으므로 화학적으로는 중성이며 불활성기체에 해당하며, 전자 친화력은 영에 가깝고 다른 원소들보다 높은 이온화 전위를 가지고 있다. 그러므로, 이들 원소는 정상 상태에서 전자를 잃거나 얻지를 못하고 여러 가지의 결합을 이루기가 어려워 단독으로 존재하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 도 1에 도시한 바와 같이 고전압방전방법으로 중성인 라돈 기체를 전자를 한 개를 방전으로 빼내어 (+)이온의 라돈 입자를 만들어 저전압전극에 포집시킬 수 있다.
이때, 본 발명에서는 상기 저전압전극(230)을 탄소섬유로 구성함에 의하여, 보다 효과적으로 라돈 가스를 저전압전극에 포집시킬 수 있다.
즉, 저전압전극으로 일반적인 금속으로 구성하는 경우, 라돈은 전극의 표면에만 포집되나, 상기 탄소섬유는 내부에도 일정공간을 포함하고 있기 때문에, 탄소섬유의 표면에 라돈이 포집될 수 있을 뿐만 아니라, 그 내부에도 라돈이 포집될 수 있다.
또한, 상기 탄소섬유의 두께에 따라, 전압강하에 따른 상이한 저항값이 발생하고, 따라서 이러한 전계의 차이는 라돈의 포집에 있어, 라돈의 가속화를 유도할 수 있다.
예를 들어, 탄소섬유 표면의 브러쉬부(232)에 도달한 라돈 입자는 가속화에 의해 다공성 탄소섬유(231)의 내부를 통과하는 것이 용이하게 될 수 있으며, 따라서, 이러한 가속화에 의해 동일한 시간 동안 더 많은 양의 라돈 입자를 포집할 수 있게 된다.
즉, 탄소섬유의 표면 브러쉬부에서 내부면으로 갈수록 다공성 탄소섬유의 전압강하에 따른 저항값의 차이가 발생하게 되고, 결국, 상기 탄소섬유는 다중 그리드 역할을 하게 되어, 라돈 이온이 점차적으로 가속되므로, 예를 들면, 상기 탄소섬유의 내부에 까지 보다 신속한 포집이 일어날 수 있다.
한편, 상기 하우징(200)의 유입구(210a) 단부 및 상기 배출구(210b) 단부에는, 상기 고전압전극(220), 상기 저전압전극(230) 또는 후술하는 전자석(240)이 구비되지 않는 빈 공간영역(a,b)을 포함할 수 있다.
이는, 전압을 인가하는 경우 유입구 및 배출구 단부영역에 전극 또는 전자석이 구비되어 있는 경우 발생할 수 있는 감전과 같은 안전사고를 예방하기 위함이다.
계속해서, 본 발명의 실시예에서는 상기 고전압전극(220) 및 상기 저전압전극(230)에 근접하여 상기 하우징(210)의 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 전자석(240)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 상기 전자석(240)은 자석으로도 대체 가능하며, N극 및 S극이 마주보며 한쌍을 이루며 상기 하우징(210)의 내부에 길이방향으로 복수개 배열될 수 있다.
또한, 상기 전자석(240)에는 코팅된 광촉매를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자석(240)에 흡착 코팅되는 광촉매는 TiO2으로 이루어질 수 있다.
TiO2을 코팅하여 자외선 빛을 조사하면 광전자가 발생하는 광전효과를 누리게 되며, 이를 위해 본 발명에서는 상기 자석 또는 전자석(240)에 자외선을 조사하는 자외선 조사장치를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 조사장치는, 상기 하우징(210) 내부의 일정 영역에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광촉매가 코팅된 전자석(240)은 외부공기에 포함된 유기물질을 흡착하여 산화분해하는 특징이 있으므로 탈취, 향균 등의 대기정화 효과를 발휘하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 광촉매의 특성 상 산화력이 유기물을 분해할 뿐 아니라 NOx, SOx의 제거 및 중금속 산화효과도 탁월하며, 전기공급에 의해 산화분해가 무한대로 이루어지므로 집진장치의 수명을 반영구적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 한쌍의 전자석(240) 사이에는 상술한 상호 교대로 이격하여 배열된 고전압전극(220)과 저전압전극(230)이 각각 하나씩 구비되어 한 세트를 이루게 된다.
이때, 상기 복수개의 저전압전극(230)에는 배압회로(300)가 연결되고, 상기 배압회로(300)에 의해 상기 저전압전극(230)에 인가되는 전압이 상기 하우징의 배출구(210b)로 갈수록 높아지게 되어, 정밀하고 효율적인 집진이 가능하게 된다.
한편, 도 1을 통해 설명한 바와 같이 전자석이 포함되지 않은 종래의 집진부(20)는, 평판 타입의 고전압전극(120)과 저전압전극(130)을 교대로 적층함으로서 양전하로 대전된 라돈 입자가 상기 저전압전극(130)에 흡착되는 원리였다.
그런데 이러한 평판 타입의 양 전극(120, 130)이 상호 적층되어 형성된 집진부(20)의 효율은, 고전압전극(120)과 저전압전극(130)의 가장자리 부에서만 높은 자기장이 형성되므로 이 부분에서만 집진이 잘되고, 판상 타입의 전극의 중심부로 갈수록 자기장이 적게 형성되므로 집진 효율이 떨어지게 된다.
게다가 공기가 유입되는 유입구 쪽에서만 흡착이 잘되므로 라돈 입자가 점차 퇴적되는 반면, 배출구 쪽 가장자리에는 높은 자기장이 형성되더라도 흡착이 잘 이루어지지 않아 시간 경과에 따라 유입구 쪽에 퇴적된 라돈 입자에 의해 전계가 차단되어 집진효율이 떨어지게 되므로, 저전압전극(130)의 청소가 빈번히 이루어져야 하는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 집진기(200)에서는 전자석(240)을 포함하는 구성으로 이러한 종래의 문제점을 해소할 수 있다. 상기 전자석(240)을 포함하는 본 발명의 집진부(200)의 집진 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 집진부(200)에 전압을 인가하여 전위차가 형성된 고전압전극(220) 및 저전압전극(230)에서 전류(I) 방향은 (+)극인 고전압전극(220)에서 (-)극인 저전압전극(230)으로 흐르게 되고 도 2a에 도시된 좌표축을 참조하면, 그 방향은 x축이 되고, 이때 자기장의 방향은 상기 상기 전류의 방향과 수직인 y축이 된다.
계속해서, 대전부(10)에서 양전하로 대전된 라돈 입자는 집진부(200)의 유입구를 통해 배출구로 이동하면서 (-)극인 저전압전극(230) 방향으로 휘어지며 흡착된다.
이때, 상기 전류(I)의 흐름과 수직인 y방향으로 자기장이 형성되는데, 본 발명에서는 상기 전자석(240)을 상기 하우징(210)의 길이방향인 X축으로 연속적으로 배열하되, 상기 전자석(240)의 N극(240a)과 S극(240b)을 상호 마주보도록 배열된다. 이때, 상기 N극 및 S극은 양 전극(220, 230)과 수직으로 배치한다.
이와 같이 배열된 구조에서 이온화된 라돈 입자가 로렌츠의 힘을 받아 전극 쪽으로 힘이 작용하여 휘어지도록 양 전극(220, 230) 및 전자석(240)이 수직으로 작용함에 따라, 상기 전자석(240)은 N극(240a)에서 S극(240b) 방향으로 자기장이 형성되며, 즉 y방향으로의 자기장을 가중시키게 된다.
따라서, 상기 고전압전극(220) 및 저전압전극(220)의 전면을 통과하는 자기장(B)의 방향 및 상기 전류(I)의 방향과 수직한 z축 방향으로 발생하는 힘(F)이 이동하는 라돈 입자를 z축 방향으로 밀어내게 된다. 따라서, z축 방향으로 상기 하우징 내부에 일렬로 구비된 (-)극의 저전압전극(230)으로의 라돈 입자 포집이 효율적으로 이루어지게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집진장치의 집진부를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4에 따른 본 발명의 또 다른 실시예의 집진부(200')는, 도 2에 도시된 일 실시예와 비교하여서, 상기 관형상의 하우징(210')이 나선형으로 휘어진 형상을 이루되, 상기 하우징 유입구(210a') 및 상기 배출구(210b')의 높이는 단차(h)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 상기 하우징(210')이 나선형으로 휘어진 형상을 이루게 되면, 상기 유입구(210a') 쪽에서 상기 배출구(210b') 쪽으로 형성되는 전류(I)의 흐름과 함께, 관형상의 하우징에 원형으로 자기장이 형성되는데, 이때 상기 자기장의 방향이 하우징(210')의 나선형으로 휘어진 형상과 동일한 반시계(CCW) 방향을 이루기 때문이다.
따라서, 상기 반시계(CCW) 방향으로 형성되는 자기장은, 나선형의 하우징(210') 관로를 통해 이동하는 라돈 입자의 포집을 본 발명의 일 실시예에서보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
게다가, 라돈 입자의 이송이 나선형 관로의 내부에 부딪히며 저속으로 빠져나가게 되므로 보다 확실한 라돈 입자의 포집이 가능한 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 라돈 가스의 집진 장치는 전자석 또는 자석이 구비된 라돈 입자를 집진하는 집진부를 포함하여 집진 효율을 높인 것이다.
상기 라돈 입자는 폐암의 주 원인이 되는 것으로, 본 발명에서는 라돈 가스의 집진장치를 통해, 공기 중의 라돈 입자를 집진함으로써, 라돈 방사선에 의한 피폭에 따르는 폐암 발생률을 낮출 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 공기 유입구 및 배출구를 포함하는 관형상의 하우징;
    상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 고전압전극; 및
    상기 고전압전극과 대향하여, 상기 하우징 내부에 길이방향으로 일렬로 배열되는 복수개의 저전압전극; 을 포함하고,
    상기 고전압전극 및 상기 저전압전극은 상기 하우징 내측면으로부터 돌출된 판상형태로 상호 교대로 이격하여 배열되고,
    상기 하우징은 배출구로 갈수록 단면적이 넓어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 하우징은 나선형으로 휘어진 형상을 이루되,
    상기 하우징 유입구 및 상기 배출구의 높이는 단차(h)를 포함하는 집진장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압전극 및 상기 저전압전극은,
    상기 하우징의 배출구로 갈수록 전극의 크기가 점차 커지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 집진장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압전극 및 상기 저전압전극과 근접하여 자석 또는 전자석을 더 포함하고,
    상기 자석 또는 전자석은 N극 및 S극이 마주보며 한쌍을 이루되, 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 복수개 배열되며,
    상기 한쌍의 자석 또는 전자석 사이에 상호 교대로 이격하여 배열된 고전압전극과 저전압전극이 각각 하나씩 구비되어 한 세트를 이루는 것을 특징으로 하는 집진장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저전압전극은 판상 그물망 형태의 다공성 탄소섬유; 및 상기 탄소섬유 외면에 밤송이 모양의 나노 전극을 코팅하여 형성된 브러쉬부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유입구 단부 및 상기 배출구 단부에는,
    상기 고전압전극, 상기 저전압전극 또는 상기 전자석이 구비되지 않는 빈 공간영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 저전압전극에는 배압회로가 연결되고,
    상기 배압회로에 의해 상기 저전압전극에 인가되는 전압이 상기 하우징의 배출구로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 하는 집진장치.
  7. 삭제
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 자석 또는 전자석은, TiO2 광촉매 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집진장치.
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