• 대한기계학회논문집B
• /
• 제28권3호
• /
• pp.315-323
• /
• 2004

An electrical cascade impactor is a multi-stage impaction device to separate airborne particles into aerodynamic size classes using particle charging and electrical detection techniques. A Faraday cage and an aerosol charger, which are basic components of the electrical cascade impactor, were designed and evaluated in this study. The low-level current response of the Faraday cage was investigated with changing particle size and air flow rate by using sodium chloride (NaCl) particles. The response of the prototype Faraday cage was very similar to that of a commercial aerosol electrometer (TSI model 3068) within ${\pm}$5% for singly-charged particles. The response linearity of the prototype Faraday cage could be extended up to flow rate of 30 L/min. For the performance evaluation of the aerosol charger the monodisperse liquid dioctyl sebacate (DOS) particles, with diameters of 0.1∼0.8$\mu\textrm{m}$, were generated using spraying from an atomizer followed by evaporation-condensation process. Typical performance parameters of the aerosol charger such as P$.$n, wall loss, and elementary charges per particle were evaluated. The performance of the prototype aerosol charger was found to be close to that of the aerosol charger used in an electrical low pressure impactor (ELPI, Dekati).

• 연구논문집
• /
• 통권34호
• /
• pp.21-28
• /
• 2004

In this study, we report an investigation for the charging and collection of aerosol nanoparticles in an electrostatic precipitator (ESP) according to particle charging and diffusion effects. The competition between charging probability and diffusion effect determines the collection efficiency of nanoparticles in the ESP. In conclusion, collection efficiency continuously decreased with the reduction in the particle size. This indicates that poor partial charging effect of nanoparticles is more dominant than their diffusion effect in the ESP for the nanoparticles in the particle size range of 4-20 nm. Theoretical calculations using a unipolar diffusion charing theory were in good agreement with the experimental data for the nanoparticles less than 20 nm in diameter.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제27권10호
• /
• pp.1498-1507
• /
• 2003

A SMPS(scanning mobility particle sizer) system measures the number size distribution of particles using electrical mobility detection technique. An aerosol charge neutralizer, which is a component of the SMPS, is a bipolar charger using a radioactive source to apply an equilibrium charge distribution to aerosols of unknown charge distribution. However, the performance of aerosol charge neutralizers is not well known, especially for highly charged particles. In this study, the effect of the particle charging characteristics of two aerosol charge neutralizers on the measurement using a SMPS system was experimentally investigated for highly charged polydisperse particles. One has radioactive source of $^{85}$ Kr (beta source, 2 mCi) and the other has $^{210}$ Po (alpha source, 0.5 mCi). The air flow rate passing through each aerosol charge neutralizer was changed from 0.3 to 3.0 L/min. The results show that the non-equilibrium character in particle charge distribution appears as the air flow rate increases although the particle number concentration is relatively low in the range of 1.5∼2x10$^{6}$ particles/㎤. The low neutralizing efficiency of the $^{85}$ Kr aerosol charge neutralizer for highly charged particles can cause to bring an artifact in the measurement using a SMPS system. However, the performance of the $^{210}$ Po aerosol charge neutralizer is insensitive to the air flow rate.

• 한국입자에어로졸학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.151-158
• /
• 2017

실내 환경 및 산업체 배기가스중의 미세먼지를 제거하는 방법으로서 압력손실이 낮으면서도 집진효율이 높은 전기집진기가 널리 사용되어지고 있다. 그러나 전기집진기는 서브마이크로미터 크기의 먼지에 대한 제거효율이 낮기 때문에, 정전분무법으로 하전액적을 공급하여 먼지와의 충돌을 촉진시켜 하전효율을 높이는 방법이 대안으로 떠오르고 있다. 그러나 먼지의 하전효율은 정전분무된 액적의 크기 및 개수와 밀접한 관계가 있으나, 액적의 크기를 효과적으로 측정하는 방법이 확립되어 있지 않은 것이 현실이다. 본 연구에서는 손쉽게 이용할 수 있는 수돗물로 정전분무를 한 후, 분무된 액적을 다양한 방법으로 가시화하여 고속카메라로 촬영하였다. 그리고 Image J 프로그램으로 액적의 크기분포를 측정하여 가시화방법에 따른 액적의 크기를 상호 비교하였다. 결과적으로, 레이저로 가시화하여 고속카메라로 촬영하면 미세액적의 이미지화가 가능하기 때문에, 그 액적의 크기는 Xenon광으로 가시화하여 측정한 것보다 약 50 % 작음을 알 수 있었다. 또한 레이저로 가시화하여 측정한 액적의 크기가 $Fern{\acute{a}}ndez$ de la Mora and Loscertales (1994)의 예측치와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 공기청정기술
• /
• 제17권4호통권67호
• /
• pp.39-57
• /
• 2004

첨단산업으로 불리는 반도체, LCD, PDP, 유기EL(OLED) 등의 생산 공정은 고도의 청정상태를 요구하며, 때문에 이들의 생산공정 중 대부분이 클린룸 내에서 이루어진다. 클린룸 내에서의 주요공정은 크게 박막형성(Layering), 노광(Photo Lithography), 식각(Etching) 등 3가지 공정으로 나눌 수 있으며, 반도체 제조공정의 경우 특별히 도핑(Doping) 공정이 추가된다. 오염물질을 함유하는 클린룸 배기는 일반적으로 산, 알칼리, Toxic(PFCs, Flammable), VOC 등으로 분류하며, 각각의 배기는 각 배기특성에 맞는 오염제어 장치를 통해, 정화된 후, 대기로 방출된다. 산, 알칼리 배기는 일반적으로 최종 단계에서 중앙집중식 습식스크러버에 의해 흡수, 중화 처리되며, VOC의 경우 농축기(Concentrator) & 축열식 열 산화장치(RTO) 설비에 의해 연소 처리된다. 하지만 CVD공정으로부터의 배기가 주를 이루는 Toxic배기의 경우, 다량의 PFCs(과불소화합물) 가스를 함유하고 있는 이유로, 대부분 클린룸 내부에 P.O.U(Point of use) 처리장치가 설치되며, P.O.U에 의해 1차 처리된 후 최종적으로 중앙집중식 습식스크러버를 거쳐 대기로 방출된다. 알칼리배기의 주성분으로는 암모니아($NH_3$), HMDS (Hexa Methyl DiSilazane), TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide), LGL, CD 등이며 흡수액에 황산(Sulfuric Acid)용액을 공급, 중화처리하고 있다. 탄소성분을 먹이로 하는 미생물의 번식에 의한 막힘 문제를 제외하고는 큰 문제가 없다. 하지만 Toxic배기 및 산배기의 경우 처리효율이, 가스흡수 이론에 의한 계산결과와 비교할 때, 매우 저조하게 나타나는 효율부족 현상을 겪고 있으며, 이는 잔여 PFCs 가스성분 및 반응에어로졸, 응축에어로졸 등의 영향으로 추정하고 있다. 최근 Toxic 배기의 경우, P.O.U 설비를 Burn & Wet type으로 변경하여, 배기 중 PFCs 및 반응에 에어로졸($SiO_2$)의 농도를 원천적으로 감소시키는 노력이 진행 중이다. 산배기의 경우, 산결로 현상에 의한, 응축에어로졸이 문제가 되고 있으나 내식열교환기(Anti-Corrosive Heat Exchanger), 하전액적스크러버 시스템(Charged Droplets Scrubber System), Wet ESP(Wet Electrostatic Procipitator) 등의 도입을 통해 문제해결을 위한 노력을 경주하고 있다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제27권10호
• /
• pp.1489-1497
• /
• 2003

Aerosol charge neutralizers with various radioactive sources have been used to apply an equilibrium charge distribution to aerosols of unknown charge distribution. However, the performance of aerosol charge neutralizers is not well known, especially for highly charged particles. Measurements of highly charged particles are needed in air cleaning devices, e.g. electrostatic precipitator, bag filter with a pre-charger, and electrical cyclone. In this study, the particle charging characteristics of two different aerosol charge neutralizers were experimentally investigated for singly charged monodisperse particles and highly charged polydisperse particles. One has radioactive source of $^{85}$ Kr (beta source, 2 mCi) and the other has $^{210}$ Po (alpha source, 0,5 mCi). The air flow rate passing through each aerosol charge neutralizer was changed from 0.2 to 2.5 L/min. The results show that the charge distribution of singly charged monodisperse particles passing through the $^{85}$ Kr aerosol charge neutralizer is well agreed with the Boltzmann equilibrium charge distribution at an air flow rate of 0.3 L/min, However, it deviates from the equilibrium charge distribution when the air flow rates are 0.6, 1,0, and 1,5 L/min, On the other hands, the effect of air flow rate is insignificant for the $^{210}$ Po aerosol charge neutralizer. The non-equilibrium character in charge distribution of highly charged polydisperse particles passing through the $^{85}$ Kr aerosol charge neutralizer greatly depends on the air flow rate, however it is insensitive to the air flow rate for the $^{210}$ Po aerosol charge neutralizer.

• 한국입자에어로졸학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.95-102
• /
• 2016

본 연구에서는 호흡용 보호구 필터의 나노물질에 대한 여과특성을 측정하기 위해서 소금(NaCl)과 은나노입자(Ag)를 대상으로 입경별 집진효율을 평가하였다. 호흡용 보호구 필터는 특급 방진마스크와 1급 방진마스크의 두 가지 안면부 여과식 방진마스크인 사용하였고, 마스크의 배기밸브 부분을 제외한 필터 여재 부분을 직경 47 mm로 잘라내어 필터홀더에 부착하여 입경별 입자제거효율을 시험하였다. 시험입자는 일반적으로 시험 입자로 사용되는 소금입자는 분무형 입자발생장치를 사용하여 발생하였고 중화기를 통과시켜 입자의 하전특성을 볼츠만 분포로 만들어 공급하였다. 은나노입자의 경우, 기화-응축 방법을 이용한 금속나노입자 생성방법인 ISO10801 방법을 사용하였다. 작업장의 은나노입자의 고농도 노출을 모사하기 위해, 중화기를 통과하지 않은 나노입자를 시험입자로 사용하였다. 은나노입자의 경우 소금입자로 만들기 어려운 20nm 이하의 입자를 안정적으로 효과적으로 만들어 시험에 적용하였고, 나노 크기에서도 매우 안정적인 데이터를 확보할 수 있었다. 1급 마스크 필터와 특급 마스크 필터에 대한 소금입자의 평가에서, 입경별 최소효율이 30~50nm 사이에서 나타나는 특성은 기존 연구와 비슷한 결과를 얻었다. 반면, 은나노입자의 경우 1급 마스크 필터와 특급 마스크 필터 모두에서 비슷한 크기의 소금 입자와 비교할 때 높은 효율을 나타냈다. 이것은 소금 입자의 경우 중화기를 통과시켜 시험입자로 사 용한 반면, 은나노입자의 경우 중화기를 통과시키지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 작업장에서 은나노 입자가 고농도로 노출될 경우를 모사하여, 기화-응축에 의한 방법의 은나노입자 발생장치를 사용하였는데, 이 때 상대적으로 높게 대전된 입자들이 많이 만들어진다(Jung et al., 2006). 이로 인해, 정전필터인 마스크 필터의 포집 효과가 상대적으로 크기 때문에, 입경별 효율이 높아진 것으로 생각된다. 본 연구에서 평가한 1급 및 특급 방진마스크 여재의 최소 포집효율은 유럽 EN 149 기준인 95 LPM 유량 기준을 만족하는 것으로 나타났지만, 이것은 여재에 대한 평가 결과로, 실제 마스크에 대해서는 여재의 구조적인 불균일성이나 마스크를 착용하는 과정에서 밀착이 되지 않아 누출될 가능성은 마스크 사용에 고려되어야 한다. 불시에 발생할 수 있는 작업장 내 안전사고의 예방을 위하여 적절한 보호구의 선택과 올바른 착용 및 유지관리가 필요할 것으로 생각된다.

• 설비공학논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.237-246
• /
• 1994

Experimental data are reported for charging and collection of NaCl aerosols in the 0.03- to $0.2{\mu}m$-geometric-mean-diameter range in 2-stage parallel-plate electrostatic precipitators. The NaCl aerosols are generated with geometric standard deviation of about 1.74 and particle generation rate of about 10^9 particles/see by the constant output atomizer and injected into the air flow in the clean wind-tunnel. The 2-stage parallel-plate electrostatic precipitator installed in the test section of the wind-tunnel is operated with a positive corona discharge. The NaCl aerosols in the channel flow are sampled and transported to the aerosol particle number concentration measurement system by using the isoaxial sampling and transport system constructed based on the Okazaki and Willeke design. The aerosol particle number concentration measurement system measures the size distribution of submicrometer aerosols by an electrical mobility detection technique. It is confirmed from comparing the measured collection efficiencies in this study and the predicted ones by our previous theoretical analysis that the predicted collection efficiencies agree well with the experimental ones. It is also found from the comparison that below about $0.02{\mu}m$ all particles are not charged and the uncharged particles are not collected, and consequently 2-stage parallel-plate electrostatic precipitators are not suitable for that particle size range.