KR20120043935A - Method and apparatus for separating particles - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A particle separating apparatus and a method thereof are provided to effectively separate particles without losing any particle by squaring a force receiving direction with a direction of particle separation. CONSTITUTION: A particle separating apparatus comprises a channel unit(200) and an electrode unit(400). A first fluid and a second fluid flow together in the channel unit. The first fluid includes more than two types of carbon nano-particles. The second fluid flows near the first fluid. The electrode unit forms an electric field by arranging in one side of the channel section. The electrode unit is arranged to be next to the second fluid. At least part of particles included in the first fluid is separated from the first fluid and flows with the second fluid.

Description

입자 분리 장치 및 그 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING PARTICLES}Particle Separation Apparatus and Method therefor {METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING PARTICLES}

본 발명은 입자 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전기영동을 이용한 입자 분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a particle separation device, and more particularly, to a particle separation device using electrophoresis.

탄소나노튜브(CNT; Carbon NanoTube)는 나노튜브의 대표적인 물질로서 1990년대 초에 일본의 이지마에 의해 발견되었다. 탄소나노튜브는 탄소나노튜브가 지닌 뛰어난 성능 때문에 산업계를 비롯한 많은 분야에서 이의 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 탄소나노튜브는 무게가 알루미늄보다 가벼운 반면 일반 철보다는 수십배 이상의 강도를 가지고 있으며, 구리보다 전류를 전달하는 능력이 뛰어나고 화학적 물리적 환경에 대하여 매우 강한 특성을 가지고 있다. 또한, 관의 형태이므로 표면적이 넓어서 다른 화학물질을 많이 부착하거나 고정시킬 수 있는 장점이 있어서 연료전지로서도 연구되고 있다.Carbon NanoTube (CNT) is a representative material of nanotubes and was discovered by Ijima of Japan in the early 1990s. Carbon nanotubes have been actively researched for their utilization in many fields, including industry, because of their superior performance. For example, carbon nanotubes are lighter than aluminum, have tens of times more strength than ordinary iron, have a greater ability to carry current than copper, and have very strong properties for chemical and physical environments. In addition, since the shape of the tube has a large surface area has the advantage that can be attached or fixed a lot of other chemicals have been studied as a fuel cell.

한편, 이러한 탄소나노튜브가 여러 산업분야에 적용되기 위해서는 해결해야할 과제가 많이 있다. 그 중에서 매우 중요한 과제 하나가 탄소나노튜브의 제조 시에 서로 다른 성질을 가지는 탄소나노튜브가 혼재된 상태에서 만들어지게 되는 것을 사전에 조절하여 원하는 성질을 가지는 탄소나노튜브만 제조하는 것이다.On the other hand, there are many problems to be solved in order to apply such carbon nanotubes to various industries. One of the very important tasks is to prepare only carbon nanotubes having desired properties by controlling in advance that carbon nanotubes having different properties are made in a mixed state when manufacturing carbon nanotubes.

그러나 아직까지 이것을 생산성 있게 만들어 낼 수 있는 방법이 개발되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 많은 연구자들은 다양한 성질을 가진 탄소나노튜브 집합체로부터 원하는 성질을 가지는 탄소나노튜브에 대해 분리하는 연구를 시도하고 있다.However, there is still no way to develop a productive way. Therefore, many researchers have attempted to separate carbon nanotubes having desired properties from carbon nanotube aggregates having various properties.

최근에 크롭게(Krupke)는 유전영동(Dielectrophoresis)을 이용해 반도체성 탄소나노튜브로부터 금속성 탄소나노튜브를 분리해냈다. 그 밖에도 다른 형태의 실험적 연구가 진행되고 있으나, 실험적 단계를 뛰어넘어 탄소나노튜브의 대량 분리가 가능하도록 하는 장치 및 방법은 제시되지 못하고 있다.Recently, Krupke has separated metallic carbon nanotubes from semiconducting carbon nanotubes using dielectrophoresis. In addition, other types of experimental research are being conducted, but apparatuses and methods for enabling mass separation of carbon nanotubes beyond the experimental stage have not been proposed.

종래에 사용되는 입자 분리 장치(10)는 도 1a 및 도 1b에서 나타낸 바와 같이, 유체 내에 전기장을 형성하여 유체 내에서 유통되는 입자(20, 22) 중 특정 입자(20)에 대해서만 기설정된 방향으로 분리하였다. 그러나, 종래 입자 분리(10) 장치는 입자(20)에 가해지는 힘(F알짜)의 방향과 입자(20)의 분리 방향이 일치하지 않는다는 문제가 있었다. 이것은 전극(30)이 입자 분리 장치(10)의 하단에 설치되어 있기 때문이다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the particle separation apparatus 10 used in the related art forms an electric field in the fluid and is set in a predetermined direction only for the specific particles 20 among the particles 20 and 22 circulating in the fluid. Separated. However, the conventional particle separation device 10 has a problem that the direction of the force (F net) applied to the particle 20 does not coincide with the separation direction of the particle 20. This is because the electrode 30 is provided at the lower end of the particle separation device 10.

구체적으로, 도 1b를 참조하면, 입자(20)에 가해지는 힘의 방향(F알짜)은 유체 흐름에 의한 힘(F유체)과 전기장에 의해 유도된 힘(F전기장)의 합에 의해 결정된다. 전기장에 의해 유도된 힘(F전기장)의 방향은 유체 흐름에 의한 힘(F유체)의 방향에 대해 대각선 하단 방향으로 수직하므로, 알짜 힘(F알짜)은 분리 방향에 대해 소정가량 아래쪽 방향으로 이격되게 된다. 이 경우, 입자(20)에 가해지는 알짜 힘(F알짜)이 입자(20)의 분리 방향과 일치하지 않기 때문에, 입자의 분리가 비효율적이라는 문제가 있었다. 또한, 일부 실시예에서는 전기장에 의해 이동되는 입자의 일부가 완전히 분리되지 못하고, 전극(30)에 달라붙거나 트랩되어 바닥에 침전되는 현상이 발생되어 문제되었다.Specifically, referring to FIG. 1B, the direction (F net) of the force applied to the particle 20 is determined by the sum of the force (F fluid) caused by the fluid flow and the force (F electric field) induced by the electric field. . Since the direction of the force induced by the electric field (F electric field) is perpendicular to the lower diagonal direction with respect to the direction of the force (F fluid) due to the fluid flow, the net force (F net) is spaced in the downward direction by a predetermined amount relative to the separation direction. Will be. In this case, since the net force (F net) applied to the particles 20 does not coincide with the separation direction of the particles 20, there is a problem that separation of particles is inefficient. In addition, in some embodiments, some of the particles moved by the electric field may not be completely separated, and may be stuck to the electrode 30 or trapped and settle at the bottom.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 입자의 대량 연속 분리가 가능한 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a device and a method capable of mass continuous separation of particles.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 입자 분리 장치는, 두 종류 이상의 탄소나노입자가 포함된 제 1 유체와 상기 제 1 유체와 인접하여 유통되는 제 2 유체가 함께 유통되는 채널부 및 상기 채널부의 일측면에 배치되어 전기장을 형성하는 전극부를 포함하되, 상기 전극부는 상기 제 2 유체와 인접하도록 배치된 것이고, 상기 전기장에 의하여 상기 제 1 유체에 포함된 입자 중 적어도 일부가 상기 제 1 유체로부터 분리되어 상기 제 2 유체와 함께 유통된다.As a technical means for achieving the above technical problem, the particle separation device according to the first aspect of the present invention, the first fluid containing two or more kinds of carbon nanoparticles and the second fluid circulated adjacent to the first fluid Is distributed along with the channel portion and the electrode portion disposed on one side of the channel portion to form an electric field, wherein the electrode portion is disposed to be adjacent to the second fluid, particles contained in the first fluid by the electric field At least a portion of the fluid is separated from the first fluid and flows with the second fluid.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 입자 분리 방법은, 두 종류 이상의 탄소나노입자가 포함된 제 1 유체를 제 2 유체와 인접하게 유통시키는 단계, 상기 제 1 유체에 포함된 입자 중 적어도 일부를 상기 제 1 유체로부터 분리하여 상기 제 2 유체와 함께 유통되도록 상기 제 1 유체에 전기장을 형성하는 단계 및 상기 제 1 유체를 상기 제 2 유체로부터 분리시키는 단계를 포함하되, 상기 제 1 유체에 전기장을 형성하는 단계는 상기 인접하게 유통되는 제 1 유체 및 제 2 유체의 너비방향 중 상기 제 2 유체가 유통되는 측 일면에 설치된 두 개 이상의 전극을 이용한다. In addition, the particle separation method according to the second aspect of the present invention comprises the steps of circulating the first fluid containing two or more kinds of carbon nanoparticles adjacent to the second fluid, at least a portion of the particles contained in the first fluid Forming an electric field in the first fluid to separate from the first fluid and circulate with the second fluid; and separating the first fluid from the second fluid, wherein the electric field is applied to the first fluid. The forming step uses two or more electrodes provided on one side of the side in which the second fluid flows in the width direction of the adjacent first flow and second fluid.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입자가 받는 알짜 힘의 방향은 입자가 분리되는 방향과 일치하게 된다. 그 결과 입자가 받는 알짜 힘에는 손실되는 성분이 존재하지 않으므로, 보다 효율적으로 분리된다는 장점이 있다.According to any one of the problem solving means of the present invention described above, the direction of the net force received by the particles coincides with the direction in which the particles are separated. As a result, there is no component that is lost in the net force received by the particles, which has the advantage of more efficient separation.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 불균일하게 형성된 전기장은 입자에 유전영동을 유발시켜 전기장의 세기가 강한 쪽 또는 전기장의 세기가 약한 쪽으로 입자들의 적어도 일부를 이동시킨다.In addition, according to any one of the above-described problem solving means of the present invention, the non-uniformly formed electric field causes the electrophoretic movement of the particles to move at least a portion of the particles toward the stronger or weaker electric field.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 전극은 채널부의 너비방향 중 제 2 유체가 유통되는 측 일면에 설치됨으로써, 제 1 유체로부터 분리된 제 1 입자들이 전극에 의해 트랩되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 입자를 효율적이고 안정적으로 분리할 수 있으므로, 입자의 대량 연속 분리가 가능하다는 장점이 있다.In addition, according to any one of the above-described problem solving means of the present invention, the electrode is provided on one side of the width direction of the second fluid in the width direction of the channel portion, so that the first particles separated from the first fluid is trapped by the electrode It can prevent the precipitation. As a result, since the particles can be separated efficiently and stably, there is an advantage that a large amount of continuous separation of the particles is possible.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 전극의 형상 및 배치를 효율적으로 변형시킴으로써, 채널부 내에 강한 전기장을 형성할 수 한다.Moreover, according to any one of the problem solving means of the present invention mentioned above, a strong electric field can be formed in a channel part by efficiently deforming the shape and arrangement | positioning of an electrode.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 제 1 유체가 제 2 유체와 합류되는 각도를 줄임으로써, 채널부 내 제 1 유체 및 제 2 유체의 난류현상을 방지할 수 있고, 따라서 입자의 안정적 연속적 분리를 가능하게 한다.In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention described above, it is possible to prevent turbulence of the first fluid and the second fluid in the channel portion by reducing the angle at which the first fluid is joined with the second fluid, This allows for stable continuous separation of the particles.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 유입부 및 유출부에서 유통되는 제 1 유체 및 제 2 유체의 속도는 서로 동일하게 하여, 제 1 유체 및 제 2 유체의 흐름을 안정적으로 유지시킬 수 있다.In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention described above, the velocity of the first fluid and the second fluid circulated in the inlet and the outlet is equal to each other, so that the flow of the first fluid and the second fluid is stable. Can be maintained.

도 1a 및 도 1b는 종래 입자 분리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치를 도시한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 입자에 작용하는 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극부를 도시한 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 전극을 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 전극을 도시한 정면도의 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 유입부 및 제 2 유입부를 도시한 평면도이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 방법을 도시한 순서도이다.1A and 1B are views for explaining a conventional particle separation device.
2 is a perspective view showing a particle separation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing a particle separation device according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams for explaining a force acting on a particle according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing an electrode unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a front view showing an electrode according to an embodiment of the present invention.
7 is a partially enlarged view of a front view of an electrode according to a modified embodiment of the present invention.
8 is a plan view illustrating a first inlet and a second inlet according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a particle separation method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 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 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치를 도시한 평면도이다.2 is a perspective view showing a particle separation device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view showing a particle separation device according to an embodiment of the present invention.

입자 분리 장치(600)는 하나의 유체에 포함된 상이한 종류의 입자를 물리적 또는 화학적 방법에 의하여 분리하는 장치로서, 흐르는 유체 안에 포함된 입자가 서로 다른 물리적, 화학적, 또는 생리학적 성질을 가질 때, 특정 종류의 입자가 갖는 성질을 이용하여 분리한다.The particle separation device 600 is a device that separates different kinds of particles contained in one fluid by physical or chemical methods. When the particles included in the flowing fluid have different physical, chemical, or physiological properties, Separation is carried out using the properties of certain types of particles.

특히 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치(600)는 입자의 유전상수 차이를 이용한다. 구체적으로, 입자 분리 장치(600)는 유전상수에 따라 전극(420) 방향으로 끌리는 힘의 크기가 상이한 점을 이용하여 입자를 분리한다.In particular, the particle separation device 600 according to an embodiment of the present invention uses the dielectric constant difference of the particles. Specifically, the particle separation device 600 separates the particles by using a point that the magnitude of the force pulled in the direction of the electrode 420 according to the dielectric constant.

입자 분리 장치(600)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 유입부(100), 채널부(200), 유출부(300) 및 전극부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the particle separation device 600 includes an inlet part 100, a channel part 200, an outlet part 300, and an electrode part 400.

유입부(100)는 제 1 유체(500)를 채널부(200)에 유입시키기 위한 제 1 유입부(120) 및 제 2 유체(510)를 채널부(200)에 유입시키기 위한 제 2 유입부(140)를 포함한다. 제 1 유입부(120)로 유입되는 제 1 유체(500)는 상이한 종류의 입자 및 입자를 유통하기 위한 액체 매질인 용매를 포함한다. 그리고 제 2 유입부(140)로 유입되는 제 2 유체(510)는 입자를 포함하지 액체로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)는 기체 등으로 이루어질 수도 있다.The inlet part 100 includes a first inlet part 120 for introducing the first fluid 500 into the channel part 200 and a second inlet part for introducing the second fluid 510 into the channel part 200. 140. The first fluid 500 entering the first inlet 120 includes particles of different kinds and a solvent that is a liquid medium for circulating the particles. In addition, the second fluid 510 flowing into the second inlet 140 may be formed of a liquid including no particles. However, the present invention is not limited thereto, and the first fluid 500 and the second fluid 510 may be made of gas or the like.

채널부(200)는 유입부(100)와 연결되어 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)가 함께 유통되도록 가이드한다. 채널부(200)에서는 길이 방향을 따라 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)가 유통된다. 또한, 채널부(200)에서는 후술하는 바와 같이, 전극부(400)에 의해 인가된 전기장에 의해 제 1 유체(500)에 포함된 입자의 분리가 일어난다.The channel part 200 is connected to the inlet part 100 to guide the first fluid 500 and the second fluid 510 to flow together. In the channel part 200, the first fluid 500 and the second fluid 510 flow along the length direction. In addition, in the channel part 200, as described later, the particles included in the first fluid 500 are separated by an electric field applied by the electrode part 400.

채널부(200) 내의 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)는 서로 혼합되지 않도록 층류운동(Laminar Flow)을 할 수 있다. 유속이 느리면 측 방향으로 교차흐름이 생기지 않고, 인접한 유체 층이 서로 미끄러지듯이 지나간다. 반면, 유속이 커지면 난류와 에디가 형성된다. 난류는 인접한 유체의 흐름이 시간적, 공간적으로 불규칙하게 변동하는 것을 말한다. 채널부(200) 내의 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)가 층류운동을 하기 위해서는 채널부(200) 내로 유입되는 유입부(100)의 각도도 중요한 변수가 될 수 있으며, 이것과 관련해서는 도 7에서 상세히 설명한다.The first fluid 500 and the second fluid 510 in the channel part 200 may perform a laminar flow so as not to be mixed with each other. Slower flow rates do not create cross flow in the lateral direction, but pass adjacent layers of fluid. On the other hand, as the flow rate increases, turbulence and eddy are formed. Turbulent flow refers to the irregular fluctuations in temporal and spatial flow of adjacent fluids. In order for the first fluid 500 and the second fluid 510 in the channel part 200 to perform a laminar flow movement, the angle of the inlet part 100 introduced into the channel part 200 may also be an important variable. This will be described in detail with reference to FIG. 7.

채널부(200)의 일측 단부에 설치된 유출부(300)는 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)를 분리하도록 가이드한다. 유출부(300)는 제 1 유체(500)를 채널부(200)로부터 유출시키기 위한 제 1 유출부(320) 및 제 2 유체(510)를 채널부(200)로부터 유출시키기 위한 제 2 유출부(340)를 포함한다.The outlet 300 installed at one end of the channel part 200 guides the first fluid 500 and the second fluid 510 to be separated. The outlet 300 may include a first outlet 320 for allowing the first fluid 500 to flow out of the channel 200 and a second outlet for allowing the second fluid 510 to flow out of the channel 200. 340.

유입부(100) 및 유출부(300)에서 유통되는 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 속도는 서로 동일할 수 있다. 구체적으로, 제 1 유입부(120)를 통해 유입된 제 1 유체(510)와 제 1 유출부(320)를 통해 유출되는 제 1 유체(510)의 이동 속도는 동일할 수 있으며, 제 2 유입부(140)를 통해 유입된 제 2 유체(520)와 제 2 유출부(340)를 통해 유출되는 제 2 유체(520)의 이동 속도는 동일할 수 있다. 이 경우, 유입부(100), 채널부(200) 및 유출부(300)를 거쳐 유통되는 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 흐름이 안정적으로 유지될 수 있다는 장점이 있다. 그 결과, 채널부(200)에서 특정 입자의 분리가 더욱 효율적으로 진행될 수 있다.Speeds of the first fluid 500 and the second fluid 510 flowing through the inlet part 100 and the outlet part 300 may be the same. Specifically, the moving speed of the first fluid 510 introduced through the first inlet 120 and the first fluid 510 flowing out through the first outlet 320 may be the same, and the second inflow may be the same. The moving speeds of the second fluid 520 introduced through the unit 140 and the second fluid 520 flowing out through the second outlet 340 may be the same. In this case, there is an advantage that the flow of the first fluid 500 and the second fluid 510 circulated through the inlet part 100, the channel part 200, and the outlet part 300 can be stably maintained. As a result, the separation of the specific particles in the channel portion 200 can proceed more efficiently.

입자 분리 장치(600)는 채널부(200) 내로 전기장을 인가하기 위한 전극부(400)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 전극부(400)는 채널부(200)의 너비방향 중 제 2 유체(510)가 유통되는 측 일면에 설치되는 것으로서, 전기장을 형성하기 위한 두 개 이상의 전극(420)과 전극(420)에 전류를 인가하는 전원(460)을 포함한다. 예를 들어, 채널부(200)는 제 1 측면, 제 2 측면, 상측면 및 하측면의 결합에 의해 형성될 경우, 전극부는 제 1 측면 및 제 2 측면 중 제 2 유체와 인접한 면에 배치될 수 있다. 전원(460)은 특정한 주파수를 갖는 교류 전원으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 직류 전원 또는 교류 전원과 직류 전원이 연결된 구조로 이루어질 수도 있다.The particle separation device 600 includes an electrode part 400 for applying an electric field into the channel part 200. Electrode unit 400 according to an embodiment of the present invention is installed on one side of the second fluid 510 flows in the width direction of the channel unit 200, two or more electrodes 420 for forming an electric field ) And a power source 460 for applying a current to the electrode 420. For example, when the channel portion 200 is formed by the combination of the first side, the second side, the upper side, and the lower side, the electrode portion may be disposed on the side adjacent to the second fluid of the first side and the second side. Can be. The power source 460 may be formed of an AC power source having a specific frequency, but is not limited thereto. The power source 460 may be formed of a DC power source or an AC power source connected to a DC power source.

한편, 유입부(100) 및 유출부(300)는 각각 저장 용기(130, 150, 330, 350)와 연결되어, 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)가 유입되고 유출되도록 한다. 본 실시예에서는 저장 용기(130, 150, 330, 350)가 유체를 물리적으로 저장하는 수단으로 예시하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 유체를 유통시킬 수 있는 모든 형태의 수단일 수 있다.Meanwhile, the inlet part 100 and the outlet part 300 are connected to the storage containers 130, 150, 330, and 350, respectively, to allow the first fluid 500 and the second fluid 510 to flow in and out. In the present embodiment, the storage containers 130, 150, 330, 350 are illustrated as a means for physically storing the fluid, but is not limited thereto, and may be any form of means capable of circulating the fluid.

제 1 유입부(120) 내 제 1 유체(500)는 서로 상이한 입자를 포함한다. 예컨대, 제 1 유체(500)는 상대적으로 유전 상수가 큰 제 1 입자(520) 및 상대적으로 유전 상수가 작은 제 2 입자(522)를 포함한다.The first fluid 500 in the first inlet 120 includes different particles from each other. For example, the first fluid 500 includes a first particle 520 having a relatively high dielectric constant and a second particle 522 having a relatively low dielectric constant.

본 발명의 일실시예에 따른 제 1 입자(520) 및 제 2 입자(522)는 탄소나노튜브일 수 있다. 탄소나노튜브는 벽면이 휘어진 각도 및 구조에 따라 금속의 특성을 나타내거나 반도체의 특성을 나타낼 수 있다. 금속성 탄소나노튜브의 유전상수는 매우 큰반면, 반도체성 탄소나노튜브의 유전상수가 5 이하로 나타난다. 따라서, 제 1 입자(520) 및 제 2 입자(522)가 균일하게 분산된 제 1 유체(500)에 전기장을 형성하면, 유전 상수 차이로 인해 제 1 입자(520)만 선택적으로 분리하여 이동시킬 수 있다.The first particles 520 and the second particles 522 according to an embodiment of the present invention may be carbon nanotubes. Carbon nanotubes may exhibit metal properties or semiconductor properties depending on the angle and structure of the curved walls. While the dielectric constant of metallic carbon nanotubes is very large, the dielectric constant of semiconducting carbon nanotubes appears to be 5 or less. Therefore, when the first particle 520 and the second particle 522 form an electric field in the uniformly dispersed first fluid 500, only the first particle 520 can be selectively separated and moved due to the difference in dielectric constant. Can be.

본 실시예에서는 제 1 입자(520)를 금속성 탄소나노튜브로 예시하고, 제 2 입자(522)를 반도체성 탄소나노튜브인 것으로 예시하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 단일 개체 혹인 사슬 형태로 유체 안에서 일정한 형태로 존재할 수 있는 모든 것을 지칭할 수 있다.In the present embodiment, the first particles 520 are illustrated as metallic carbon nanotubes, and the second particles 522 are illustrated as semiconducting carbon nanotubes, but the present invention is not limited thereto. It can refer to anything that can exist in a certain form.

또한, 본 실시예에서는 제 1 유체(500)는 두 종류의 입자를 포함하는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 물리적 화학적 성질이 다른 두 종류 이상의 입자를 포함할 수 있다.In addition, in the present embodiment, the first fluid 500 is illustrated as including two kinds of particles, but is not limited thereto and may include two or more kinds of particles having different physical and chemical properties.

도 3을 참조하면, 전극(420)에 의해 채널부(200)에 전기장이 인가됨에 따라 원 모양으로 도시된 제 1 입자(520)는 제 2 유체(510) 방향으로 분리되는 반면, 세모 모양으로 도시된 제 2 입자(522)는 제 1 유체(500)의 유통 방향을 따라 그대로 이동한다. 즉, 제 1 입자(520)는 제 1 유입부(120), 채널부(200) 및 제 1 유출부(320)를 통해 이동하고, 제 2 입자(522)는 제 2 유입부(140), 채널부(200) 및 제 2 유출부(340)를 통해 이동한다.Referring to FIG. 3, as the electric field is applied to the channel part 200 by the electrode 420, the first particles 520, which are shown in a circular shape, are separated in the direction of the second fluid 510, but in a triangular shape. The illustrated second particle 522 moves as it is along the flow direction of the first fluid 500. That is, the first particles 520 are moved through the first inlet 120, the channel unit 200, and the first outlet 320, and the second particles 522 are the second inlet 140, It moves through the channel part 200 and the second outlet part 340.

전원(460)을 통해 전극(420)에 전류가 인가되면, 채널부(200) 내에는 너비방향으로 불균일한 전기장이 형성된다. 전극(420)이 설치된 측에 형성된 전기장의 크기가 반대측에 형성된 전기장보다 더 크므로, 채널부(200) 내에서 전극(420)에 가까워질수록 더 강한 불균일한 전기장이 형성된다. 이와 같이, 불균일하게 형성된 전기장은 입자에 유전영동을 유발시켜 전기장의 세기가 강한 쪽 또는 전기장의 세기가 약한 쪽으로 입자의 적어도 일부를 이동시킨다.When a current is applied to the electrode 420 through the power source 460, a non-uniform electric field is formed in the channel portion 200 in the width direction. Since the magnitude of the electric field formed on the side where the electrode 420 is installed is larger than the electric field formed on the opposite side, the closer to the electrode 420 in the channel portion 200, the stronger the nonuniform electric field is formed. As such, the non-uniformly formed electric field induces electrophoretic movement of the particles, thereby moving at least a portion of the particles toward the stronger or weaker electric field.

유전영동은 매질 안에 놓여진 유전물질을 불균일한 전기장에 노출시킴으로써 유전물질을 전기장의 구배(Gradient)가 크거나 작은 방향으로 이동시키는 기법을 말한다. 이러한 유전영동 현상은 주로 DNA 또는 세포를 분리하는 생물학 공정에서 많이 이용되고 있으며, 최근에는 나노 스케일의 물질을 이동시키거나 조립하기 위해서도 사용될 수 있다.Dielectrophoresis refers to the technique of moving a dielectric material in a large or small direction by gradient of the electric field by exposing the dielectric material placed in the medium to an uneven electric field. Such phenophoretic phenomena are mainly used in biological processes for separating DNA or cells, and recently, they may be used to move or assemble nanoscale materials.

제 1 입자(520)에 인가되는 힘 및 그 힘의 방향에 대해서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상세히 설명한다.The force applied to the first particle 520 and the direction of the force will be described in detail with reference to FIGS. 4A and 4B.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 입자에 작용하는 힘을 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining a force acting on a particle according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 전극(420)은 채널부(200)의 일 측면에 길이방향을 따라 형성된다. 이 경우, 전기장에 의한 유도된 힘(F전기장)의 방향은 유체 흐름에 의한 힘(F유체)의 방향에 대해 측면 방향으로 수직한다. 도 4b를 참조하여 제 1 입자(520)에 작용하는 힘(F알짜)은 전기장에 의해 유도된 힘(F전기장) 및 유체 흐름에 의한 힘(F유체)으로 구성된다. 그 밖에도 중력, 부력 등이 입자에 작용할 수 있으나, 상대적으로 무시할 수 있는 크기이므로, 설명의 편의를 위해 생략한다. 그 결과, 입자가 받는 알짜 힘(F알짜)의 방향은 입자가 분리되는 방향과 일치하게 된다. 입자가 받는 알짜 힘(F알짜)에는 손실되는 성분이 존재하지 않으므로, 입자가 보다 효율적으로 분리된다는 장점이 있다. 이는, 도 1b에 도시된 종래 입자 분리 장치(10)와의 차이를 통해 분명하게 확인할 수 있다.Electrode 420 according to an embodiment of the present invention is formed along the longitudinal direction on one side of the channel portion 200. In this case, the direction of the induced force (F electric field) by the electric field is perpendicular to the lateral direction with respect to the direction of the force (F fluid) by the fluid flow. Referring to FIG. 4B, the force (F net) acting on the first particle 520 is composed of a force (F electric field) induced by an electric field and a force (F fluid) by a fluid flow. In addition, gravity, buoyancy, etc. may act on the particles, but because of the relatively negligible size, it is omitted for convenience of description. As a result, the direction of the net force (F net) that the particles receive coincides with the direction in which the particles separate. There is no component that is lost in the net force (F net) that the particles receive, which has the advantage that the particles are separated more efficiently. This can be clearly seen through the difference from the conventional particle separation device 10 shown in Figure 1b.

또한, 전극(420)은 제 1 입자(520)를 제 2 유체(510)로 이동시키기 위하여 제 2 유체(510)가 유통되는 측에 설치된다. 이와 같은 배치를 통해, 제 1 유체(500)로부터 분리된 제 1 입자(520)가 전극(420)에 의해 트랩되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다. 제 2 유체(510)는 제 1 유체(500)로부터 분리된 제 1 입자(520)를 제 2 유출부(340)를 통해 배출시키는 역할을 할뿐만 아니라 제 1 입자(520)가 전극(420)에 의해 붙는 것을 방지하는 중간재 역할도 할 수 있다.In addition, the electrode 420 is installed on the side where the second fluid 510 flows to move the first particles 520 to the second fluid 510. Through this arrangement, the first particles 520 separated from the first fluid 500 may be prevented from being trapped or precipitated by the electrode 420. The second fluid 510 not only serves to discharge the first particles 520 separated from the first fluid 500 through the second outlet 340, but also the first particles 520 may serve as electrodes 420. It can also serve as an intermediate to prevent sticking.

상술한 바와 같이, 전극(420)이 채널부(200)의 너비방향 중 제 2 유체(510)가 흐르는 측 일면에 설치됨으로써, 입자를 보다 효율적이고 안정적으로 분리할 수 있다. 그 결과, 입자의 대량 연속 분리가 가능하다는 장점이 있다.As described above, the electrode 420 is installed on one surface of the channel portion 200 in the width direction of the second fluid 510, so that particles can be separated more efficiently and stably. As a result, there is an advantage that a large amount of continuous separation of the particles is possible.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극부를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing an electrode unit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전극부(400)는 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)가 함께 유통되는 채널부(200)에 인접하여 형성된다. 전극부(400)는 전원(미도시)으로부터 좌우측에 각각 `┗` 형상과 `┛` 형상을 갖는 연결 라인을 통해 전류를 공급 받을 수 있다. 전극(420)은 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 측면에 설치되어, 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 진행 방향에 대해 수직한 방향으로 전기장을 형성할 수 있다. 특히, 전극(420)은 제 1 유체(500)보다 제 2 유체(510)에 더 인접하도록 배치된다. 이와 같은 배치를 통해, 제 1 유체(500)로부터 분리된 제 1 입자(520)가 전극(420)에 의해 트랩되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다는 것은 상기에서 설명한 바와 같다. 전극(420)의 형성과 관련해서는 하기의 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 5, the electrode part 400 is formed adjacent to the channel part 200 through which the first fluid 500 and the second fluid 510 flow together. The electrode unit 400 may receive a current from a power supply (not shown) through a connection line having a `┗` shape and a` ┛` shape on the left and right sides, respectively. The electrode 420 is installed on the side surfaces of the first fluid 500 and the second fluid 510 to form an electric field in a direction perpendicular to the advancing direction of the first fluid 500 and the second fluid 510. Can be. In particular, the electrode 420 is disposed closer to the second fluid 510 than to the first fluid 500. Through this arrangement, as described above, the first particles 520 separated from the first fluid 500 may be prevented from being trapped or precipitated by the electrode 420. The formation of the electrode 420 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 below.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 전극을 도시한 정면도이고, 도 7은 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 전극을 도시한 정면도의 부분 확대도이다.6 is a front view showing an electrode according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a partially enlarged view of a front view showing an electrode according to a modified embodiment of the present invention.

도 6를 참조하면, 전극(420)은 서로 다른 극성을 가지는 제 1 전극(430) 및 제 2 전극(440)을 포함한다. 제 1 전극(430) 및 제 2 전극(440)은 각각 양극과 음극에 해당될 수 있다. 제 1 전극(430)과 제 2 전극(440)은 단일 평면 상에 소정 거리를 두고 상하측에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제 1 전극(430) 및 제 2 전극(440)은 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 유통 방향과 평행하게 설치될 수 있다. 전극(420)의 거리가 짧을수록 전기장의 세기가 크게 나타나므로, 제 1 입자(520)는 유통됨에 따라 제 1 유체(500)로부터 분리되어 제 2 유체(510)로 이동한다.Referring to FIG. 6, the electrode 420 includes a first electrode 430 and a second electrode 440 having different polarities. The first electrode 430 and the second electrode 440 may correspond to an anode and a cathode, respectively. The first electrode 430 and the second electrode 440 may be disposed on the upper and lower sides with a predetermined distance on a single plane. In addition, the first electrode 430 and the second electrode 440 may be installed in parallel with the flow direction of the first fluid 500 and the second fluid 510. The shorter the distance of the electrode 420, the greater the intensity of the electric field. As the first particle 520 flows, the first particle 520 is separated from the first fluid 500 and moved to the second fluid 510.

본 실시예에서는 제 1 전극(430)의 높이, 제 2 전극(440)의 높이 및 제 1 전극(430) 및 제 2 전극(440) 사이의 거리가 모두 일정한 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제 1 전극(430) 또는 제 2 전극(440)의 적어도 일부가 다른 형상을 가질 수 있고, 그에 따라 제 1 전극(430) 및 제 2 전극(440) 사이의 거리도 변경될 수 있다.In the present exemplary embodiment, the height of the first electrode 430, the height of the second electrode 440, and the distance between the first electrode 430 and the second electrode 440 are all illustrated as being constant, but are not limited thereto. no. Accordingly, at least a part of the first electrode 430 or the second electrode 440 may have a different shape, and thus, the distance between the first electrode 430 and the second electrode 440 may be changed.

변형된 일실시예로 도 7을 참조하면, 제 1 전극(430)은 제 1 공통 전극(432) 및 제 1 공통 전극(432)으로부터 제 2 전극(440) 방향으로 연장된 복수의 제 1 전극 어레이(434)를 포함하고, 제 2 전극(440)은 제 2 공통 전극(442) 및 제 2 공통 전극(442)으로부터 제 1 전극(430) 방향으로 연장된 복수의 제 2 전극 어레이(444)를 포함할 수 있다.In a modified embodiment, referring to FIG. 7, the first electrode 430 includes a plurality of first electrodes extending in a direction from the first common electrode 432 and the first common electrode 432 to the second electrode 440. A plurality of second electrode arrays 444 extending in a direction from the second common electrode 442 and the second common electrode 442 to the first electrode 430. It may include.

제 1 공통 전극(432)과 제 2 공통 전극(442)은 소정 거리(①)를 두고 서로 이격된 채 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 공통 전극(432)과 제 2 공통 전극(442)은 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 유통 방향과 평행하다. 제 1 공통 전극(432)과 제 2 공통 전극(442) 사이 공간에는 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 유통 방향과 수직한 방향으로 제 1 전극 어레이(434) 및 제 2 전극 어레이(444)가 포함될 수 있다. 제 1 전극 어레이(434) 및 제 2 전극 어레이(444)는 각각 복수 개로 구비될 수 있다.The first common electrode 432 and the second common electrode 442 may be disposed in parallel to be spaced apart from each other at a predetermined distance ①. The first common electrode 432 and the second common electrode 442 are parallel to the flow directions of the first fluid 500 and the second fluid 510. In the space between the first common electrode 432 and the second common electrode 442, the first electrode array 434 and the second electrode in a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid 500 and the second fluid 510. Array 444 may be included. The first electrode array 434 and the second electrode array 444 may be provided in plural numbers, respectively.

제 1 전극 어레이(434)와 제 2 공통 전극(442) 간의 거리(②) 및 제 2 전극 어레이(444)와 제 1 공통 전극(432) 간의 거리(③)는 각각 25㎛ 내지 35㎛일 수 있다. 또한, 제 1 전극 어레이(434)와 제 2 전극 어레이(444) 간의 거리(④)는 5㎛ 내지 15㎛일 수 있다.The distance ② between the first electrode array 434 and the second common electrode 442 and the distance ③ between the second electrode array 444 and the first common electrode 432 may be 25 μm to 35 μm, respectively. have. In addition, the distance ④ between the first electrode array 434 and the second electrode array 444 may be 5 μm to 15 μm.

본 실시예에서는 제 1 전극 어레이(434) 및 제 2 전극 어레이(444)를 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 유통 방향과 수직한 방향으로 뻗은 직선 형상으로 예시하고 있으나, 이에 한정되지는 않고 적어도 일부가 변형된 형상을 가질 수 있다.In the present exemplary embodiment, the first electrode array 434 and the second electrode array 444 are illustrated in a straight line shape extending in a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid 500 and the second fluid 510. It is not limited, but at least a part may have a deformed shape.

또한, 본 실시예에서는 제 1 전극 어레이(434)와 제 2 전극 어레이(444) 간의 거리(④), 제 1 공통 전극(432)과 제 2 전극 어레이(444)(②) 간의 거리, 제 2 공통 전극(442)과 제 1 공통 전극(432) 간의 거리(③)가 각각 일정한 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되지는 않고 적어도 일부가 다른 거리를 가질 수도 있다.Also, in the present embodiment, the distance ④ between the first electrode array 434 and the second electrode array 444, the distance between the first common electrode 432 and the second electrode array 444 (②), and the second Although the distance ③ between the common electrode 442 and the first common electrode 432 is illustrated as being constant, the present invention is not limited thereto, and at least some of them may have different distances.

전극(420)의 크기에는 제한이 있으나, 도 7을 통해 설명한 바와 같이 전극(420)의 형상을 효율적으로 변형시킨다면, 채널부(200)에 보다 강한 전기장을 인가할 수 있다.Although the size of the electrode 420 is limited, as described above with reference to FIG. 7, if the shape of the electrode 420 is efficiently deformed, a stronger electric field may be applied to the channel part 200.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 유입부 및 제 2 유입부를 도시한 평면도이다.8 is a plan view illustrating a first inlet and a second inlet according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제 2 유입부(140)는 채널부(200)와 동일선상에서 연결된다. 구체적으로, 채널부(200)의 길이방향과 제 2 유입부(140)의 길이방향은 서로 동일하다. 이 경우, 제 2 유입부(140) 내에서 유통되는 제 2 유체(510)는 유통 경로가 변경되지 않은 채 직선운동을 한다.Referring to FIG. 8, the second inlet 140 is connected to the channel 200 in the same line. In detail, the length direction of the channel part 200 and the length direction of the second inlet part 140 are the same. In this case, the second fluid 510 flowing in the second inlet 140 performs a linear movement without changing the flow path.

제 1 유입부(120)는 제 2 유입부(140)와 소정 각도를 가진 채 채널부(200)와 연결된다. 제 1 유입부(120)가 제 1 유입부(120)와 채널부(200)를 직선 연결할 경우, 제 1 유입부(120)와 제 2 유입부(140)가 이루는 각도는 (θ1)가 된다. (θ1)이 큰 경우, 제 1 유입부(120)를 통해 유통되는 제 1 유체(500)가 제 2 유체(510)와 만나면서 난류가 발생할 수 있다는 문제가 있다.The first inlet 120 is connected to the channel unit 200 while having a predetermined angle with the second inlet 140. When the first inlet 120 directly connects the first inlet 120 and the channel 200, the angle formed by the first inlet 120 and the second inlet 140 becomes (θ1). . When θ1 is large, there is a problem that turbulence may occur while the first fluid 500 flowing through the first inlet 120 meets the second fluid 510.

제 1 유체(500)와 제 2 유체(510) 간에 발생할 수 있는 난류현상를 방지하기 위해 제 1 유입부(120)의 경로를 변경시킬 수 있다. 제 1 유입부(120)는 예컨대, 도 7에 나타낸 바와 같이, 채널부(200)와 연결되기 전에 두 번에 걸쳐 경로를 변경함으로써 제 1 유입부(120)와 제 2 유입부(140) 간의 각도(θ2)를 줄일 수 있다. 예컨대, θ2는 10도 이하일 수 있다.The path of the first inlet 120 may be changed to prevent turbulence that may occur between the first fluid 500 and the second fluid 510. For example, as shown in FIG. 7, the first inlet 120 may change the path twice between the first inlet 120 and the second inlet 140 before being connected to the channel 200. The angle θ2 can be reduced. For example, θ2 may be 10 degrees or less.

본 실시예에서는 제 1 유입부(120)가 채널부(200)와 연결되기 전에 두 번에 걸쳐 경로를 변경하는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되지는 않고 임의의 횟수에 걸쳐 경로를 변경하거나, 곡선 모양의 경로를 가질 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the first inlet 120 is illustrated as changing the path twice before being connected to the channel part 200, but the present invention is not limited thereto. It may have a path of shape.

상술한 바와 같이, 제 1 유입부(120)의 변형을 통해, 채널부(200) 내 제 1 유체(500) 및 제 2 유체(510)의 난류현상을 방지할 수 있고, 따라서 입자의 안정적 연속적 분리를 가능하게 한다.As described above, through the deformation of the first inlet 120, it is possible to prevent turbulence of the first fluid 500 and the second fluid 510 in the channel part 200, thus ensuring stable and continuous flow of particles. Enable separation.

도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 방법을 도시한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a particle separation method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제 1 유체를 제 2 유체와 인접하게 유통시킨다(S100).First, the first fluid is circulated adjacent to the second fluid (S100).

제 1 유체는 상이한 종류의 입자 및 입자를 유통하기 위한 액체 매질인 용매를 포함한다. 그리고 제 2 유체는 입자를 포함하지 않은 액체로 이루어질 수 있다. 제 1 유체가 제 2 유체와 합류될 때, 제 1 유체와 제 2 유체의 합류 각도는 10도 이하일 수 있다. 제 1 유체와 제 2 유체간 난류 현상을 방지하기 위함이다.The first fluid comprises different kinds of particles and a solvent which is a liquid medium for circulating the particles. And the second fluid may be made of a liquid containing no particles. When the first fluid is joined with the second fluid, the joining angle of the first fluid and the second fluid may be 10 degrees or less. This is to prevent turbulence between the first fluid and the second fluid.

다음으로, 제 1 유체에 전기장을 형성한다(S200).Next, an electric field is formed in the first fluid (S200).

제 1 유체에 포함된 입자 중 적어도 일부를 제 1 유체로부터 분리하여 제 2 유체와 함께 유통되도록 제 1 유체에 전기장을 형성한다. 이 경우, 인접하게 유통되는 제 1 유체 및 제 2 유체의 너비방향 중 제 2 유체가 유통되는 측 일면에 설치된 두 개 이상의 전극을 이용할 수 있다. 전극은 서로 다른 극성을 갖는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함할 수 있다. 제 1 전극 및 제 2 전극은 소정 가량 이격되어 배치될 수 있으며, 임의의 형상 및 배치를 가질 수 있다.At least some of the particles contained in the first fluid are separated from the first fluid to form an electric field in the first fluid to flow with the second fluid. In this case, two or more electrodes provided on one side of the side in which the second fluid flows in the width direction of the first fluid and the second fluid that are adjacent to each other may be used. The electrode may include a first electrode and a second electrode having different polarities. The first electrode and the second electrode may be disposed spaced apart by a predetermined amount, and may have any shape and arrangement.

예컨대, 제 1 전극은 제 1 공통 전극 및 제 1 공통 전극으로부터 제 2 전극 방향으로 연장된 복수의 제 1 전극 어레이를 포함하고, 제 2 전극은 제 2 공통 전극 및 제 2 공통 전극으로부터 제 1 전극 방향으로 연장된 복수의 제 2 전극 어레이를 포함한다. 제 1 공통 전극 및 제 2 공통 전극은 서로 평행하게 배치되되, 제 1 공통 전극 및 제 2 공통 전극은 제 1 유체 및 제 2 유체의 유통방향과 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 제 1 전극 어레이와 제 2 전극 어레이는 서로 인접하도록 교차하여 배치되되, 제 1 전극 어레이와 제 2 전극 어레이가 연장된 방향은 제 1 유체 및 제 2 유체의 유통 방향과 수직할 수 있다.For example, the first electrode includes a first common electrode and a plurality of first electrode arrays extending in a direction from the first common electrode to the second electrode, wherein the second electrode is a first electrode from the second common electrode and the second common electrode. And a plurality of second electrode arrays extending in the direction. The first common electrode and the second common electrode may be disposed in parallel with each other, and the first common electrode and the second common electrode may be disposed in parallel with the flow directions of the first fluid and the second fluid. In addition, the first electrode array and the second electrode array may be disposed to cross adjacent to each other, the direction in which the first electrode array and the second electrode array extend may be perpendicular to the flow direction of the first fluid and the second fluid.

다음으로, 제 1 유체를 제 2 유체로부터 분리한다(S300).Next, the first fluid is separated from the second fluid (S300).

전기장을 통해 제 1 유체에 포함된 입자 중 일부가 제 2 유체로 분리되면, 제 1 유체는 제 2 유체로부터 분리된다. 제 1 유체 및 제 2 유체는 혼합되지 않고, 층류 운동을 통해 미끄러지듯 유통되므로, 제 1 유체 및 제 2 유체의 유출부를 달리하여 분리시킬 수 있다.When some of the particles contained in the first fluid are separated into the second fluid via the electric field, the first fluid is separated from the second fluid. Since the first fluid and the second fluid are not mixed but are slid through the laminar flow, the outlet portions of the first fluid and the second fluid can be separated from each other.

분리된 제 1 유체에 대해서는 입자 분리의 전 단계가 추가적으로 더 수행될 수 있다. 예컨대, 분리 단계(S300)를 거쳐 제 2 유체로부터 분리된 제 1 유체는 피드백 루프를 통해 다시 제 2 유체와 인접하게 유통되는 단계(S100)를 시작할 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않고, 입자 분리 방법의 전 단계가 복수의 단(cascade)으로 구성될 수도 있다.For the separated first fluid, a further step of particle separation may be further performed. For example, the first fluid separated from the second fluid through the separating step S300 may be started to flow in step S100 again adjacent to the second fluid through the feedback loop. However, the present invention is not limited thereto, and the previous step of the particle separation method may include a plurality of cascades.

이와 같이, 입자 분리 과정이 반복적으로 수행된다면, 입자의 분리율이 높아질 수 있다.As such, if the particle separation process is repeatedly performed, the separation rate of the particles may be increased.

입자 분리와 관련하여 전극의 배치, 입자에 작용하는 힘, 전극의 형상, 제 1 유체의 유통경로의 변형 등에 대해서는 도 2 내지 도 7에서 상세히 설명하였으므로, 중복되는 범위 내에서 설명을 생략한다.The arrangement of the electrode, the force acting on the particles, the shape of the electrode, the deformation of the flow path of the first fluid, and the like with respect to particle separation have been described in detail with reference to FIGS. 2 to 7, and thus descriptions thereof are omitted within the overlapping range.

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 실시예들은 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.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100: 유입부 120: 제 1 유입부
140: 제 2 유입부 200: 채널부
300: 유출부 320: 제 1 유출부
340: 제 2 유출부 130, 150, 330, 350: 저장 용기
400: 전극부 420: 전극
430: 제 1 전극 432: 제 1 공통 전극
434: 제 1 전극 어레이 440: 제 2 전극
442: 제 2 공통 전극 444: 제 2 전극 어레이
460: 전원 500: 제 1 유체
510: 제 2 유체 520: 제 1 입자
522: 제 2 입자 600: 입자 분리 장치100: inlet 120: first inlet
140: second inlet 200: channel
300: outlet 320: first outlet
340: second outlet 130, 150, 330, 350: storage container
400: electrode portion 420: electrode
430: first electrode 432: first common electrode
434: first electrode array 440: second electrode
442: second common electrode 444: second electrode array
460: power 500: first fluid
510: second fluid 520: first particle
522: second particle 600: particle separation device

Claims (17)

입자 분리 장치에 있어서,
두 종류 이상의 탄소나노입자가 포함된 제 1 유체와 상기 제 1 유체와 인접하여 유통되는 제 2 유체가 함께 유통되는 채널부 및
상기 채널부의 일측면에 배치되어 전기장을 형성하는 전극부를 포함하되,
상기 전극부는 상기 제 2 유체와 인접하도록 배치된 것이고,
상기 전기장에 의하여 상기 제 1 유체에 포함된 입자 중 적어도 일부가 상기 제 1 유체로부터 분리되어 상기 제 2 유체와 함께 유통되는 것인 입자 분리 장치.
In the particle separation device,
A channel part in which a first fluid including two or more kinds of carbon nanoparticles and a second fluid flowing adjacent to the first fluid flow together;
An electrode part disposed on one side of the channel part to form an electric field;
The electrode portion is disposed to be adjacent to the second fluid,
At least some of the particles contained in the first fluid by the electric field are separated from the first fluid and are distributed together with the second fluid.
제 1 항에 있어서,
상기 채널부는 제 1 측면, 제 2 측면, 상측면 및 하측면의 결합에 의하여 형성된 것이고,
상기 전극부는 상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면 중 상기 제 2 유체와 인접한 면에 배치된 것인 입자 분리 장치.
The method of claim 1,
The channel portion is formed by the combination of the first side, the second side, the upper side and the lower side,
And the electrode portion is disposed on a surface of the first side and the second side adjacent to the second fluid.
제 1 항에 있어서,
상기 전극부는 서로 이격되어 설치되는 두 개 이상의 전극을 포함하는 입자 분리 장치.
The method of claim 1,
Particle separator comprising two or more electrodes that are spaced apart from each other are installed.
제 3 항에 있어서,
상기 전극은 서로 다른 극성을 갖는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하되,
상기 제 1 전극은 제 1 공통 전극 및 상기 제 1 공통 전극으로부터 상기 제 2 전극 방향으로 연장된 복수의 제 1 전극 어레이를 포함하고,
상기 제 2 전극은 제 2 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극으로부터 상기 제 1 전극 방향으로 연장된 복수의 제 2 전극 어레이를 포함하는 입자 분리 장치.
The method of claim 3, wherein
The electrode includes a first electrode and a second electrode having a different polarity,
The first electrode includes a first common electrode and a plurality of first electrode arrays extending in a direction from the first common electrode to the second electrode,
The second electrode includes a second common electrode and a plurality of second electrode array extending in the direction of the first electrode from the second common electrode.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극은 서로 평행하게 배치되되,
상기 제 1 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 유통방향과 평행하게 배치되는 입자 분리 장치.
The method of claim 4, wherein
The first common electrode and the second common electrode is disposed in parallel to each other,
And the first common electrode and the second common electrode are disposed parallel to the flow direction of the first fluid and the second fluid.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 전극 어레이는 서로 인접하도록 교차하여 배치되되,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 전극 어레이는 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 유통 방향과 수직하게 연장되는 입자 분리 장치.
The method of claim 4, wherein
The first electrode array and the second electrode array are arranged to cross adjacent to each other,
And the first electrode array and the second electrode array extend perpendicular to the flow direction of the first fluid and the second fluid.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 공통 전극 간의 거리는 25㎛ 내지 35㎛이고,
상기 제 2 전극 어레이와 상기 제 1 공통 전극 간의 거리는 25㎛ 내지 35㎛이고,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 전극 어레이 간의 거리는 5㎛ 내지 15㎛인 입자 분리 장치.
The method according to claim 6,
The distance between the first electrode array and the second common electrode is 25㎛ to 35㎛,
The distance between the second electrode array and the first common electrode is 25㎛ to 35㎛,
The particle separation device of the distance between the first electrode array and the second electrode array is 5㎛ 15㎛.
제 1 항에 있어서,
상기 채널부의 전단에 연결되는 유입부를 더 포함하되,
상기 유입부는 상기 제 1 유체가 유입되는 제 1 유입부 및 상기 제 2 유체가 유입되는 제 2 유입부를 포함하는 유입부를 더 포함하고,
상기 제 1 유입부 및 상기 제 2 유입부가 상기 채널부와 연결되는 지점에서 상기 제 1 유입부와 상기 제 2 유입부가 이루는 각도는 10°이하인 입자 분리 장치.
The method of claim 1,
Further comprising an inlet connected to the front end of the channel portion,
The inlet further includes an inlet including a first inlet through which the first fluid is introduced and a second inlet through which the second fluid is introduced,
The particle forming apparatus of claim 1, wherein an angle formed by the first inlet and the second inlet is 10 ° or less at a point where the first inlet and the second inlet are connected to the channel unit.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 유입부는 상기 채널부와 동일 선상에서 연결된 것인 입자 분리 장치.
The method of claim 8,
And the second inlet part is connected to the same line as the channel part.
제 8 에 있어서,
상기 채널부의 후단에 연결되는 유출부를 더 포함하되,
상기 유출부는 상기 전기장에 의해 분리되지 않은 입자를 포함하는 유체가 유출되는 제 1 유출부 및 상기 전기장에 의해 분리된 입자를 포함하는 유체가 유출되는 제 2 유출부를 포함하는 입자 분리 장치.
According to claim 8,
Further comprising an outlet connected to the rear end of the channel portion,
The outlet portion includes a first outlet portion through which a fluid containing particles not separated by the electric field flows out and a second outlet portion through which a fluid including particles separated by the electric field flows out.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 유입부에서 유입되는 제 1 유체와 상기 제 1 유출부에서 유출되는 유체의 속도는 동일하고,
상기 제 2 유입부에서 유입되는 제 2 유체와 상기 제 2 유출부에서 유출되는 제 2 유체의 속도는 동일한 것인 입자 분리 장치.
The method of claim 10,
The velocity of the first fluid flowing in the first inlet and the fluid flowing out of the first outlet is the same,
And the velocity of the second fluid flowing in the second inlet and the second fluid flowing out of the second outlet is the same.
제 1 항 내지 제 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기장에 의해 상기 제 1 유체로부터 분리되는 입자는 상기 탄소나노입자 중 도체성 물질인 입자 분리 장치.
The method according to any one of claims 1 to 11,
Particle separation device that is separated from the first fluid by the electric field is a conductive material of the carbon nanoparticles.
입자 분리 방법에 있어서,
두 종류 이상의 탄소나노입자가 포함된 제 1 유체를 제 2 유체와 인접하게 유통시키는 단계,
상기 제 1 유체에 포함된 입자 중 적어도 일부를 상기 제 1 유체로부터 분리하여 상기 제 2 유체와 함께 유통되도록 상기 제 1 유체에 전기장을 형성하는 단계 및
상기 제 1 유체를 상기 제 2 유체로부터 분리시키는 단계를 포함하되,
상기 제 1 유체에 전기장을 형성하는 단계는 상기 인접하게 유통되는 제 1 유체 및 제 2 유체의 너비방향 중 상기 제 2 유체가 유통되는 측 일면에 설치된 두 개 이상의 전극을 이용하는 것인 입자 분리 방법.
In the particle separation method,
Distributing the first fluid including two or more kinds of carbon nanoparticles adjacent to the second fluid,
Forming an electric field in the first fluid such that at least some of the particles contained in the first fluid are separated from the first fluid and flow with the second fluid; and
Separating the first fluid from the second fluid,
Forming an electric field in the first fluid is a particle separation method using two or more electrodes provided on one side of the side of the width of the first fluid and the second fluid flows adjacent to the second fluid.
제 13 항에 있어서,
상기 전극은 서로 다른 극성을 갖는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하되,
상기 제 1 전극은 제 1 공통 전극 및 상기 제 1 공통 전극으로부터 상기 제 2 전극 방향으로 연장된 복수의 제 1 전극 어레이를 포함하고,
상기 제 2 전극은 제 2 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극으로부터 상기 제 1 전극 방향으로 연장된 복수의 제 2 전극 어레이를 포함하는 입자 분리 방법.
The method of claim 13,
The electrode includes a first electrode and a second electrode having a different polarity,
The first electrode includes a first common electrode and a plurality of first electrode arrays extending in a direction from the first common electrode to the second electrode,
And the second electrode includes a second common electrode and a plurality of second electrode arrays extending in a direction from the second common electrode toward the first electrode.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극은 서로 평행하게 배치되되,
상기 제 1 공통 전극 및 상기 제 2 공통 전극은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 유통방향과 평행하게 배치되는 입자 분리 방법.
15. The method of claim 14,
The first common electrode and the second common electrode is disposed in parallel to each other,
The first common electrode and the second common electrode is a particle separation method disposed in parallel with the flow direction of the first fluid and the second fluid.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 전극 어레이는 서로 인접하도록 교차하여 배치되되,
상기 제 1 전극 어레이와 상기 제 2 전극 어레이가 연장된 방향은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 유통 방향과 수직하는 입자 분리 방법.
15. The method of claim 14,
The first electrode array and the second electrode array are arranged to cross adjacent to each other,
The direction in which the first electrode array and the second electrode array extend is perpendicular to the flow direction of the first fluid and the second fluid.
제 13 항에 있어서,
상기 두 종류 이상의 입자가 포함된 제 1 유체를 제 2 유체와 인접하게 유통시키는 단계는 상기 제 1 유체가 상기 제 2 유체에 합류되는 각도가 10°이하가 되도록 상기 제 1 유체를 유통시키는 단계를 포함하는 입자 분리 방법.
The method of claim 13,
Distributing the first fluid including the two or more kinds of particles adjacent to the second fluid includes distributing the first fluid such that an angle at which the first fluid joins the second fluid is 10 ° or less. Particle separation method comprising.
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