KR20040009660A

KR20040009660A - 자동 표면오염 시료채취 구동장치

Info

Publication number: KR20040009660A
Application number: KR1020020043672A
Authority: KR
Inventors: 이봉재; 정기정; 정운수; 이근우
Original assignee: 한국원자력연구소; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-01-31
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: KR100466537B1

Abstract

본 발명은 방사성 오염도를 측정하기 위하여 측정대상 표면에 필터 페이퍼를 문질러 시료를 채취하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치에 관한 것으로, 시료채취 구동장치를 측정대상 표면으로 이동시키며, 필터 페이퍼를 공급하기 위한 공급필터통 및 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집하기 위한 수집필터통을 구비하는 측정장치몸체, 그리고 측정장치몸체에 결합되어 있으며, 공급필터통으로 이동하여 공급필터통으로부터 필터 페이퍼를 흡착한 다음, 측정대상 표면으로 이동하여 측정대상 표면으로부터 시료를 채취하고, 수집필터통으로 이동하여 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집필터통에 위치시키는 표면오염 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료채취 구동장치를 제공하며, 이에 의해 표면오염 측장치가 시료채취 이외에도 필터 페이퍼를 공급필터통으로부터 흡착하여 수집필터통으로 보내는 기능을 행함으로써, 필터 페이퍼 공급 및 수집을 위한 별도의 구동수단을 필요로 하지 않게 되어, 시료채취 구동장치의 구성부품을 줄이는 한편, 그 작동 및 제어를 용이하게 하는 이점을 가진다.

Description

자동 표면오염 시료채취 구동장치{AUTOMATIC SAMPLING APPARATUS FOR MEASURING THE DEGREE OF RADIOACTIVE SURFACE CONTAMINATION}

본 발명은 자동 표면오염 시료채취 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사성 오염도를 측정하기 위하여 측정대상 표면에 필터 페이퍼를 문질러 시료를 채취하는 시료채취 구동장치에 관한 것이다.

원자력발전소 또는 병원 등을 비롯하여, 원자력을 이용하는 시설물이 점차 증가하는 추세에 있다. 하나로 시설을 비롯한 다양한 원자력 관련 시설이 설치되어 있고, 앞으로도 대형 원자력 시설은 더욱 확충될 것으로 예상된다. 이러한 원자력 시설의 방사성 관리구역에 대하여는, 원자력법 및 관계규정에 따라 관리구역 내의 표면 오염도를 주 1회정도 주기적으로 측정, 점검하도록 하고 있다.

상기 표면오염도 측정방법으로서는, 직접법인 프루빙(Probing)법과 간접법인 스미어(Smear)법이 있다. 직접법은 방사성 검출기를 사용하여 특정 표면의 오염도를 직접 측정하는 방법이며, 간접법은 측정대상 표면에 시료채취용 스미어 페이퍼(Smear paper)를 접촉시키고, 수 차례 문질러 표면오염 측정용 시료를 채취한 다음, 방사성 계측기를 사용하여 상기 시료상의 방사성 오염도를 측정하는 방법이다.

한편, 상기 방사성 관리구역 내에는 항상 방사성 물질이 존재하므로, 직접법으로 오염도를 측정할 경우, 주변의 방사성물질의 영향으로 정확한 오염도 측정이 곤란하다. 이러한 이유로, 통상의 표면오염 측정방법으로서는, 직접법을 이용하지 않고 주로 간접법을 채택하고 있다. 간접법, 즉 스미어 페이퍼로 표면오염 측정용 시료를 채취하는 방법은, 직경 2inch, 두께 0.1mm인 상기 스미어 페이퍼를 측정대상 표면에다 갖다 대고 100cm²의 표면을 시료채취자가 약 10회 정도 손으로 문질러줌으로써 시료를 채취하는 것이다.

그러나, 이처럼 사람의 손에 의존하는 시료채취 방법은 다음과 같은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 첫째로, 시료채취자에 따라 상기 스미어 페이퍼를 문지르는 횟수, 강도 및 면적이 다르기 때문에, 측정대상 표면의 오염상태가 스미어 페이퍼로 옮겨지는 정도가 각각 달라지는 점이다. 둘째로, 이로 인하여, 표면 오염도 측정에 있어서의 정확도 및 그 신뢰도가 저하되는 점이다. 셋째로, 방사성 오염도가 심한 곳에서는, 측정용 시료채취시 작업자의 손이 방사성 물질에 오염될 위험이 따르는 점이다. 넷째로, 원자력발전소와 같은 대단위 원자력 시설에 있어서는, 측정 대상 지점이 수 백개를 초과하는 경우가 대부분이어서 표면 오염 측정용 시료채취에 많은 시간과 수고가 따른다는 점이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 등록실용신안공보 제20-0272438호에는 도 1에 도시된 바와 같이, 표면오염 측정용 시료채취가 직접 이루어지는 시료채취부(101)와, 이 시료채취부(101)로 진공에 의한 흡착력 및 압력공기에 의한 이송력을 제공하는 공압회로부(102)와, 시료채취과정 전체를 자동으로 제어하는 제어부(103)와, 이들 각각의 구성요소를 적정 위치에 고정시켜 주는 몸체부(104)를 포함하는 방사성 표면오염 측정용 시료채취기가 개시되어 있다.

그러나, 상기 시료채취기는 스미어 페이퍼 또는 필터 페이퍼를 공급하기 위한 페이퍼 공급수단과 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집하기 위한 페이퍼 수집수단을 구비하며, 페이퍼 공급수단은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 페이퍼 공급용 진공패드(105) 그리고 진공패드(105)를 구동하기 위한 에어실린더(106)를필요로 하며, 페이퍼 수집수단은 페이퍼 수집용 진공패드(107) 그리고 진공패드(107)를 구동하기 위한 에어실린더(108)를 필요로 하고, 진공패드(105, 107) 그리고 에어실린더(106, 108)를 보조하는 많은 부품을 필요로 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필터 페이퍼 공급과 수집을 위한 별도의 구동수단을 필요로 하지 않는 신규의 자동 표면오염 시료채취 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 내지 도 3은 등록실용신안공보 제20-0272438호에 개시된 시료채취장치를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 시료채취 구동장치를 전체적으로 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 측정장치몸체를 나타내는 사시도,

도 6a 내지 도 6h는 본 발명에 따른 표면오염 측정장치 및 그 구성부품을 나타내는 도면,

도 7은 표면오염 측정장치의 내부구조를 나타내는 사시도,

도 8은 표면오염 측정장치가 측정장치몸체에 고정된 상태의 내부구조를 나타내는 사시도,

도 9a 내지 도 9c는 각각 제1모터 홀드, 제2모터 홀드, 및 제3모터 홀드를 나타내는 도면.

상기한 목적을 위하여 본 발명은 방사성 오염도를 측정하기 위하여 측정대상 표면에 필터 페이퍼를 문질러 시료를 채취하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치에 있어서, 상기 시료채취 구동장치를 측정대상 표면으로 이동시키며, 필터 페이퍼를 공급하기 위한 공급필터통 및 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집하기 위한 수집필터통을 구비하는 측정장치몸체, 그리고 측정장치몸체에 결합되어 있으며, 공급필터통으로 이동하여 공급필터통으로부터 필터 페이퍼를 흡착한 다음, 측정대상 표면으로 이동하여 측정대상 표면으로부터 시료를 채취하고, 수집필터통으로 이동하여 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집필터통에 위치시키는 표면오염 측정장치를 포함하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치를 제공한다. 본 발명은 표면오염 측정장치가 시료채취 이외에도 필터 페이퍼를 공급필터통으로부터 흡착하여 수집필터통으로 보내는 기능을 행함으로써, 필터 페이퍼 공급 및 수집을 위한 별도의 구동수단을 필요로 하지 않게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 시료채취 구동장치(1)를 전체적으로 나타내는 사시도로서, 시료채취 구동장치(1)는 덮개(도시 생략)를 구비한 측정장치몸체(2)와 측정장치몸체(2)에 고정된 표면오염 측정장치(3)를 포함한다.

도 5는 측정장치몸체(2)를 나타내는 사시도로서, 측정장치몸체(2)는 베이스(4), 베이스(4)에 구비된 바퀴(5), 베이스(4)의 상부에 장착되어 있으며 배터리를 포함하는 컨트롤박스(6), 베이스(4)로부터 상방으로 뻗어있는 3개의 지지대(7), 지지대(7)에 고정되어 있으며 측정장치몸체(2)를 덮고 있는 덮개(8), 덮개(8)의 상부에 장착된 손잡이(9)를 포함한다. 또한, 베이스(4)에는 시료채취를 위한 개구부(10)가 형성되어 있으며, 필터 페이퍼를 공급하기 위한 공급필터통(11) 및 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집하기 위한 수집필터통(12)이 구비되어 있다.

도 6a는 표면오염 측정장치(3)를 나타내는 사시도로서, 측정장치(3)는 제1하우징(13), 제2하우징(14) 그리고 실린더(15)를 포함하며, 도 6b는 제1하우징(13)을 나타내는 사시도, 도 6c는 제1하우징(13)의 하부에 구비되어 제2하우징(14)을 지지 및 안내하는 가이드부재(16)의 전체형상을 나타내는 도면, 도 6d는 제2하우징(14)을 나타내는 사시도, 도 6e는 제2하우징(14)의 내부에 상하로 이동가능하도록 구비되는 제3하우징(17)을 나타내는 사시도, 도 6f 및 6g는 제3하우징(17)에 고정되는 실린더(15)를 나타내는 도면, 그리고 도 6h는 실린더(15)의 내부에 위치하는 실린더 축(18)을 나타내는 사시도이다.

도 7은 표면오염 측정장치(3)의 내부구조를 나타내는 사시도이며, 도 8은 표면오염 측정장치(3)가 측정장치몸체(2)에 고정된 상태의 내부구조를 나타내는 사시도로서, 측정장치(3)는 제1하우징(13)이 지지대(7)에 고정됨으로써 측정장치몸체 (2)와 결합된다.

제1하우징(13)은 제1모터 홀드(19; 도 9a참조)에 의해 제1하우징(13)에 고정되는 제1모터(20)를 구비하며, 제1모터(20)는 제1피니언(21), 제1스퍼기어(22), 그리고 제1보조스퍼기어(23)를 통해 제2하우징(14)을 제1하우징(13)에 대하여 상대적으로 회전운동시킨다. 제1스퍼기어(22)는 제1스퍼기어 축(24)을 통해 제1모터홀드 (19)에 결합되어 있다.

이러한 제2하우징(14)의 상대회전운동은 제1하우징(13)에 구비된 가이드홈 (25; 도 6a참조), 일단은 헤드(26)를 가지며 가이드홈(25)을 관통하여 있으며 타단은 제1보조스퍼기어(23)에 결합되어 있는 로드(27), 그리고 제1보조스퍼기어(23) 및 제2하우징(14)과 결합되어 있는 가이드부재(16)에 의해 안내된다. 즉, 제1모터(20)가 회전함에 따라, 제1피니언기어(21)가 회전하게 되고, 이 회전이 제1모터 홀드(19)에 회전가능하게 고정된 제1스퍼기어(22)를 통해 제1보조스퍼기어 (23)에 전달되어 제1보조스퍼기어(23)가 회전하게 되며, 제1보조스퍼기어(23)의 회전은 가이드홈(25)을 따라 이동하는 로드(27)와 걸림턱(60)을 따라 이동하는 가이드부재(16)에 의해 안내되고, 가이드부재(16)의 회전에 따라 가이드부재(16)의 하부에 결합되어 있는 제2하우징(14)이 제1하우징(13)에 대하여 상대적으로 회전운동하게 되는 것이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 가이드홈(25)의 양 끝단(28, 29)은 로드(27)의 회전을 제한하는 역할을 하며, 끝단(28)에 로드(27)가 위치할 때 실린더(15)가 놓이는 지점의 아래에 공급필터통(11)이 베이스(4)에서 장착되고, 끝단(29)에 로드(27)가 위치할 때 실린더(15)가 놓이는 지점의 아래에 수집필터통(12)이 베이스(4)에서 장착된다.

다시, 도 7 및 도 8을 참조하면, 제2하우징(14)은 제2모터 홀드(30; 도 9b참조)에 의해 제2하우징(14)에 고정되는 제2모터(31)를 구비하며, 제2모터(31)는 제2웜기어(32), 제2스퍼기어(33), 제2랙(34)을 통해 제2랙(34)의 하부에 고정된 제3하우징 (17)을 제2하우징(14) 내에서 상하로 이동시킨다.

제3하우징(17)은 제3모터 홀드(35; 도 9c참조)에 의해 제3하우징(17)에 고정되는 제3모터(36)를 구비하며, 제3모터(36)는 제3피니언기어(37), 제3스퍼기어 (38), 그리고 제3스퍼기어(38) 및 실린더(15)와 결합되어 있는 실린더 덮개(39)를 통해 실린더(15)를 제3하우징(17) 내에서 회전시킨다.

실린더(15)는 제4모터 홀드(40)에 의해 실린더(15)에 고정되는 제4모터(41)를 구비하며, 제4모터(41)는 제4웜기어(42), 제4스퍼기어(43), 그리고 실린더 축(18) 상부의 제4랙(45)을 통해 실린더 축(18)을 실린더(15) 내에서 상하로 이동시킨다.

이하, 본 발명의 시료채취 구동장치(1)의 작동방식을 설명한다.

초기에, 제2하우징(14)은 도 4와 같이 헤드(26)가 놓인 위치 즉, 가이드홈(25)의 중앙에 위치하며, 제3하우징(17)은 위쪽으로 이동되어 있고, 실린더 축(18)은 아래로 내려져 있다.

이 상태에서, 제1모터(20)가 작동되면, 제2하우징(14)은 끝단(28)으로 이동되어, 실린더(15)가 공급필터통(11)의 바로 위에 위치하게 된다.

다음으로, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 아래로 이동되어, 실린더(15)의 진공패드(46)가 공급필터통(11)으로 향하게 된다.

이 상태에서, 제4모터(41)가 작동되면, 실린더 축(18)이 위로 이동되어, 실린더 축(18)의 고무패킹(47)과 필터 페이퍼(48) 사이에 진공이 형성되고, 필터 페이퍼(48)는 진공패드(46)에 흡착된다.

다시, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 원위치로 복귀되며, 이 상태에서, 제1모터(20)가 작동되면, 제2하우징(14) 또한 원위치로 복귀된다.

이 상태에서, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 아래로 이동되어, 필터 페이퍼(48)가 흡착된 실린더(15)는 개구부(10)를 통해 시료채취의 대상이 되는 측정표면 상에 위치하게 된다.

다음으로, 제3모터(36)가 작동되면, 예를 들어, 실린더(15)가 시계반대방향으로 10회 회전되어, 필터 페이퍼(48)에 시료가 채취된다.

이 상태에서, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 원위치로 복귀된다.

다음으로, 제1모터(20)가 작동되면, 제2하우징(14)은 끝단(29)으로 이동되어, 실린더(15)가 수집필터통(12)의 바로 위에 위치하게 된다.

이 상태에서, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 아래로 이동되어, 실린더(15)의 진공패드(46)가 수집필터통(12)으로 향하게 된다.

다음으로, 제4모터(41)가 작동되면, 실린더 축(18)이 아래로 이동되어, 실린더 축(18)의 고무패킹(47)과 필터 페이퍼(48) 사이에 진공이 해제되고, 시료채취된 필터 페이퍼(48)가 수집필터통(12)에 적재된다.

이 상태에서, 제2모터(31)가 작동되면, 제3하우징(17)은 원위치로 복귀되며, 이 상태에서, 제1모터(20)가 작동되면, 제2하우징(14) 또한 원위치로 복귀되고, 시료채취가 완료되게 된다.

필터 페이퍼(48)를 흡착하는 부위 즉, 진공패드(46)는 고무와 같이 흡착력과 사방으로의 탄력성이 우수하여 표면의 경사진 면이나 울퉁불퉁한 면이 골고루 닦일 수 있는 재질이 사용된다. 실린더(15)는 스테인레스(STS304) 및 알루미늄(AL6061)과 같은 재질을 사용하여, 내구성이 강하고 우수한 진공력이 되도록 한다. 진공의 용량은 필터 페이퍼(48)가 부착된 상태에서 바닥을 닦을 시에도 떨어지지 않도록 진공의 용량을 측정하여 실린더(15) 내에 구비된 스프링(49)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 진공의 용량(진공패드(46)과 고무패킹(47) 사이의 공간)은 압축의 정도를 달리하는 스프링(49)을 사용함으로써 조절될 수 있다. 또한, 스프링(49)은 진공해제시 실린더 축(18)을 빨리 원위치시키는 데 이용될 수 있다. 측정장치(3)의 회전부의 원활한 회전을 위하여 중심축 위아래 부분은 베어링(도시 생략)을 사용하며, 측정장치몸체(2)는 열처리 강화 알루미늄을 사용하고 각각의 조립되는 부분은 M5볼트를 사용하여 체결될 수 있다.

또한, 진공패드(46)와 필터 페이퍼(48)의 흡착력을 높이기 위하여, 필터 페이퍼(48)의 진공패드(46)와 흡착되는 면은 예를 들면, 비닐로 코팅되는 것이 더욱바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 시료채취에 사용되는 요소 특히, 제2모터, 제4모터가 필터 페이퍼의 공급 및 수집에도 그대로 이용됨으로써, 시료채취 구동장치의 구성부품을 줄이는 한편, 그 작동 및 제어를 용이하게 하는 이점을 가진다.

Claims

방사성 오염도를 측정하기 위하여 측정대상 표면에 필터 페이퍼를 문질러 시료를 채취하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치에 있어서,

상기 시료채취 구동장치를 측정대상 표면으로 이동시키며, 필터 페이퍼를 공급하기 위한 공급필터통 및 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집하기 위한 수집필터통을 구비하는 측정장치몸체, 그리고

측정장치몸체에 결합되어 있으며, 공급필터통으로 이동하여 공급필터통으로부터 필터 페이퍼를 흡착한 다음, 측정대상 표면으로 이동하여 측정대상 표면으로부터 시료를 채취하고, 수집필터통으로 이동하여 시료채취가 완료된 필터 페이퍼를 수집필터통에 위치시키는 표면오염 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.
제 1 항에 있어서, 표면오염 측정장치는:

필터 페이퍼를 흡착하기 위한 제4모터를 구비하며, 흡착된 필터 페이퍼를 통해 측정대상 표면에서 시료를 채취하는 실린더;

실린더를 수용하며 시료채취를 위해 실린더를 회전시키는 제3모터를 구비하고 있고, 상하로 이동가능한 제3하우징;

제3하우징을 수용하며 제3하우징의 상하이동을 구동하는 제2모터를 구비하고 있는 제2하우징; 그리고

측정대상몸체에 결합되는 표면오염 측정장치 부분으로서, 제2하우징과 그 하부에서 결합되어 있고 제2하우징을 공급필터통 및 수집필터통으로 이동시키는 제1모터를 구비하고 있는 제1하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.
제 2 항에 있어서,

실린더는 실린더 내에서 진공을 형성함으로써 필터 페이퍼를 흡착하기 위한 고무패킹을 구비한 실린더 축과, 필터 페이퍼의 흡착부를 형성하는 진공패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.
제 3 항에 있어서,

실린더는 필터 페이퍼가 부착된 상태에서 바닥을 닦을 시에도 떨어지지 않도록 진공의 용량을 조절하는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

제1하우징은 제2하우징을 지지하고 제2하우징의 공급필터통 및 수집필터통으로의 이동을 안내하는 가이드부재를 구비하고 있으며, 제2하우징의 공급필터통 및 수집필터통으로의 이동을 제한하는 가이드홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.
제 5 항에 있어서, 공급필터통은 진공패드와 흡착하는 면이 코팅되어 있는 필터 페이퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 표면오염 시료채취 구동장치.