KR20090101533A

KR20090101533A - 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치

Info

Publication number: KR20090101533A
Application number: KR1020080026712A
Authority: KR
Inventors: 이동명; 최희열; 김병직; 김주열; 이정익; 이병철
Original assignee: 한국원자력안전기술원; 주식회사 미래와도전
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-09-29
Also published as: KR100967364B1

Abstract

본 발명은 입구에 설치된 흡입노즐(1)과, 상기 흡입노즐(1)의 후면에 설치되어 여과지(2-1)를 지지하는 여과지 홀더(2)와, 상기 여과지(2-1)를 받쳐주는 금속망(3)과, 상기 금속망(3)의 후면에 설치된 공기필터(4)와, 상기 공기필터(4)의 후면에 설치된 헤파필터(5)와, 상기 헤파필터(5)의 후면에 설치된 활성탄필터(6)와, 상기 활성탄필터(6) 후면에 설치된 흡입유량 측정부(7)와, 상기 흡입유량 측정부(7)의 후면에 설치된 공기배출구(8)로 구성된 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치에 관한 것이다.

Description

항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치{A sampling system for airborne radioactivity using aircraft}

본 발명은 항공기에 탑재되어 대기의 입자상 및 기체상을 효과적으로 포집할 수 있는 항공방사능탐사를 위한 대기부유진 포집장치에 관한 것이다.

2006년 10월9일 실시된 북한 지하핵실험을 계기로 우리나라 주변국의 핵활동 혹은 원전사고 시 방사능위험을 조기에 탐지하는 조기경보체제의 일환으로 항공기를 이용한 공중탐사의 기술개발에 대한 필요성이 제기되었다. 미국 및 유럽 등 선진국에서는 방사능 공중탐사 기술을 정기적인 방재훈련에 적용하고 있으며, 탈취 및 분실된 방사성물질의 위치 파악에도 활용하고 있다.

현재 국내에는 방사능 공중탐사를 위한 계측기술 및 공중탐사 방법론 등 관련 기술개발이 거의 전무한 상황이다. 그러나 선진국에서는 1986년 체르노빌 원전사고 이후 방사능 공중탐사 기술개발을 꾸준히 추진해 왔다. 일례로 미국은 북한 핵실험 직후 특수정찰기인 WC-135 constant pheonix라 불리는 핵실험 감시용 특수비행기를 활용한 적이 있다.

고정익 항공기(fixed-wing aircraft)는 방사능비상 시 현장에 빠르게 도착할 수 있으며 방사성 구름의 이동경로 및 지표오염의 위치를 파악하는데 유용하다. 반면에 회전익 항공기(helicopter)인 헬리콥터는 주로 저고도(대략 50 m)에서 지표오염 분포의 상세조사를 수행할 목적으로 운영된다.

미국의 경우 항공기 도착시간을 고려하여 서부에는 네바다주 라스베가스의 Nellis Air Force Base, 동부에는 워싱톤시의 Andrews Air Force Base에서 전미대륙의 방사능 공중탐사 시스템을 운영하고 있다.

일반적으로 대기오염물질은 기상조건에 따라 확산 및 분산되며, 대기 중에서 여러 가지 화학반응을 통해 변환되기도 하면서 장거리 이동을 하거나 지표면으로 침강된다.

대기환경 현상을 입체적이고 효과적으로 연구하기 위해서 구미 선진국에서는 항공기를 이용한 실측을 오래전부터 수행해 왔다.

예를 들면, 국내특허등록공보 등록번호 제10-0237138호에는 상부캡(10)과 하우징상부(20), 하우징하부(30)가 수직상으로 결합된 구성과, 상부캡(10)의 둘레에는 하향의 공기유입구(11)가 형성되고 중앙부에 원통형 방충망(12)이 결합되는 구성, 하우징항부(20)의 중앙부에는 홉퍼형의 수렴공간부(2 1)와 가속노즐(22)이 형성된 구성, 그리고 하우징하부(30)의 상부에는 선별공간부( 31)가 형성되며 그 아래에 큰 입자포집트랩(33)이 현가되고 하부에 작은입자 흡입구(35)로 구성된 대기중 부유분진 측정기용 도입부가 공개되어 있으며,

미국특허공보 제6,184,531호에는 기계의 틀에 설치된 여과기가 있고, 그 기계의 틀은 여과기의 상류로 거슬러 올라가는 공기입구와 여과기의 하류로 내려가는 공기출구를 갖고 있으며, 어디에 있는 기류가 그것을 통과하며, 공기입구는 기류를 받아들이고, 여과기는 공중의 미립자 방사성핵종을 모으고, 공기출구를 통과하여 기류를 여과한다. 개선된 점은 실시간 집계를 할 때 감마가 여과된 기류 안에 있는 여과기의 아래에 장착된 게르마늄 다이오드를 탐지하는 것으로서, 공기가 흐르고 있는 동안 여과기에 여과기 그리고 획일한 미립자 방사성 핵종 침전을 흘러 관통하는 감마 검출 게르마늄 다이오드는 여과기의 하측에 최대 집계 탐지를 위해 최소 거리 간격을 두도록 구성된 공중의 미립자 방사성핵종을 수집, 분석하는 것이 개선된 장치가 공개되어 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 종래의 발명들은 여과된 장치 내에서 실시간으로 공중의 미립자 방사성 핵종을 수집, 분석하는 장치로서, 오차의 범위가 크고 정밀하지 않고, 고장률이 많아 실제로 사용하기 어려운 문제점을 해결하고자, 대기 중에 방사능 오염여부를 항공기를 이용하여 비행 중 포집장치로 포집하고, 지상으로 운반하여 정밀 분석할 수 있는 항공방사능탐사를 위한 대기 부유진 포집장치를 개발하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 로켓발사관(LAU-131)과 동일한 외형으로서, 항공기의 로켓발사관 외부장착물 위치에 탑재되어 비행중에 노즐을 통해 유입된 대기중 부유진을 포집하도록 다수개, 다종류의 필터를 장착한 장치인 항공방사능탐사를 위한 대기부유진 포집장치를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 항공기에 탑재하여 방사능 공중탐사 기술을 정기적인 방재훈련에 적용하고, 탈취 및 분실된 방사성물질의 위치 파악에 용이하며, 방사능비상 시 현장에 빠르게 도착할 수 있고, 방사성 구름의 이동경로 및 지표오염의 위치를 파악하는데 유용한 장점이 있는 것이다.

도1 본 발명의 대기부유진 포집장치 상세도

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

흡입노즐(1), 여과지 홀더(2), 여과지(2-1), 금속망(3), 공기필터(4), 헤파필터(5), 활성탄필터(6), 흡입유량 측정부(7), 공기배출구(8).

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입구에 설치된 흡입노즐(1)과, 상기 흡입노즐(1)의 후면에 설치되어 여과지(2-1)를 지지하는 여과지 홀더(2)와, 상기 여과지(2-1)를 받쳐주는 금속망(3)과, 상기 금속망(3)의 후면에 설치된 공기필터(4)와, 상기 공기필터(4)의 후면에 설치된 헤파필터(5)와, 상기 헤파필터(5)의 후면에 설치된 활성탄필터(6)와, 상기 활성탄필터(6) 후면에 설치된 흡입유량 측정부(7)와, 상기 흡입유량 측정부(7)의 후면에 설치된 공기배출구(8)로 구성된 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치에 관한 것이다.

대기부유진 포집장비의 기본 구성은 상업용 원자력발전소의 공기정화장치(Air Cleaning Unit, ACU)와 유사하며, 환경부고시 대기오염공정시험방법(2005년) 규정에 근거하여 공기시료채취계통으로 구성되어 있으며,

대기부유진 포집장비는 포집장치(또는 시료채취장치)와, 측정장치로 구성되며,

본 발명에 사용되는 대기부유진 포집장치는 항공기에 탑재하여 사용하고,

필터는 입자상 부유진의 포집에 효과적인 헤파(HEPA)필터와 기체상 방사성 요오드의 흡착을 위한 활성탄필터로 구성된다.

각 구성요소들은 분해 및 조립이 가능하며, 각각의 필터들도 착탈이 가능한 카트리지식으로 제작된다.

환경부고시에 따르면 흡입노즐(1)은 안과 밖의 기체 흐름이 흐트러지지 않도록 흡입노즐의 내경은 4 mm 이상이어야 한다. 본 발명에서는 흡입노즐(1)의 내경을 25.4 mm (1인치)로, 흡입노즐의 길이를 75 mm로 설계하며 스테인레스강 재질로 제작한다.

본 발명의 여과지 홀더(2)는 포집 여과지를 지지해 주는 장치로서, 스테인레스강으로 만들어진 것으로 내식성이 강하고 여과지 탈착이 용이하도록 제작된다. 또한, 여과지를 끼운 곳에서 공기가 새지 않아야 한다.

본 발명의 금속망(3)은 여과지에 공기를 통과시킬 때 파손되지 않도록 받쳐주는 것으로 여과지를 충분히 보호할 수 있는 강도를 갖고 있어야 하며, 여과지나 포집된 시료에 불순물 등의 영향을 주지 않는 내식성 재료로 만들어져야 한다. 망의 크기는 사용하는 여과지의 크기와 일치하여야 하며, 공기가 새지 않도록 한다.

본 발명의 공기필터(Air Filter)(4)는 헤파(HEPA) 필터 전단에 조대입자 및 불순물을 제거하는 용도의 전처리 필터로서, 헤파(HEPA)필터는 미세입자를 포집대상으로 하기 때문에 조대입자에 대해서는 포집효율 및 수명이 급격히 줄어드는 문제가 있어, 공기필터의 설치는 필수적이다.

본 발명의 헤파필터(HEPA Filter)(5)는 고효율 입자 공기필터로써 서브 마이크론(sub-micron) 단위의 미립자를 포집대상으로 하며 입자의 포집효율이 99.97% 이상인 필터이다. 입자상 부유진의 포집에 효과적이다.

본 발명의 활성탄필터(Charcoal Filter)(6)는 기체상 방사성 요오드(I-131)의 흡착을 위하여 설치된다.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치는 도1에 도시된 바와 같이, 로켓발사관(LAU-131)과 동일한 외형으로서, 각 필터들은 카트리지식으로 구성되며, 입구에 설치된 흡입노즐(1)과, 상기 흡입노즐(1)의 후면에 설치되어 여과지(2-1)를 지지하는 여과지 홀더(2)와, 상기 여과지(2-1)를 받쳐주는 금속망(3)과, 상기 금속망(3)의 후면에 설치된 공기필터(4)와, 상기 공기필터(4)의 후면에 설치된 헤파필터(5)와, 상기 헤파필터(5)의 후면에 설치된 활성탄필터(6)와, 상기 활성탄필터(6) 후면에 설치된 흡입유량 측정부(7)와, 상기 흡입유량 측정부(7)의 후면에 설치된 공기배출구(8)로 구성된 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치의 구조인 것이다.

사용상태를 설명하면,

항공기의 로켓발사관 외부장착물 위치에 탑재시킨 다음, 비행중에 흡입노즐(1)을 통해 유입된 대기중 부유진을 포집하는 방법으로서,

입구에 설치된 흡입노즐(1)을 통해 유입된 공기는 흡입노즐(1)의 후면에 설치된 여과지(2-1)를 통과하여, 1차 여과되고, 상기 여과지(2-1)를 받쳐주는 금속망(3)의 후면에 설치된 카트리지식 공기필터(4)를 통해 2차 여과 시킨 다음, 상기 공기필터(4)의 후면에 설치된 헤파필터(5)를 통과하면서, 3차 여과 시킨 후에, 헤파필터(5)의 후면에 설치된 활성탄필터(6)를 통해 4차 여과시킨 다음, 활성탄필터(6) 후면에 설치된 흡입유량 측정부(7)에서 흡입된 유량을 측정한 후에,

지상에서, 여과지(2-1), 공기필터(4), 헤파필터(5), 활성탄필터(6)를 회수하여 방사능 또는 중금속 및 분진등을 흡입유량 측정부(7)에서 측정된 양과, 질을 함께 검사하는 사용방법인 것이다.

Claims

항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치에 있어서,

로켓발사관(LAU-131)과 동일한 외형으로서, 각 필터들은 카트리지식으로 구성되며, 입구에 설치된 흡입노즐(1)과, 상기 흡입노즐(1)의 후면에 설치되어 여과지(2-1)를 지지하는 여과지 홀더(2)와, 상기 여과지(2-1)를 받쳐주는 금속망(3)과, 상기 금속망(3)의 후면에 설치된 공기필터(4)와, 상기 공기필터(4)의 후면에 설치된 헤파필터(5)와, 상기 헤파필터(5)의 후면에 설치된 활성탄필터(6)와, 상기 활성탄필터(6) 후면에 설치된 흡입유량 측정부(7)와, 상기 흡입유량 측정부(7)의 후면에 설치된 공기배출구(8)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 항공기 탑재용 대기부유진 및 방사성옥소 포집장치.