개인 시료 포집기 적용 저유량 정압조절기 실험적 연구

초록

본 연구는 0.5 - 0.1 L/min의 저유량 조건에서 안정적인 정압 조절이 가능한 조절기 설계를 수행하였고, 주요 부품을 3D 프린팅하여 다양한 설계 요소를 반영한 시제품을 제작하고, 설계 변수들이 정압 조절 성능에 미치는 영향을 평가했다. 연구의 첫 번째 단계에서는 상부 공기 홀 크기가 조절기에 미치는 영향을 조사했는데, 외기 유입 구멍이 커질수록 외부 공기 유입이 증가하여 유량 조절 가능 범위가 좁아졌으며, 작은 홀은 내부 정압을 형성하는 데 유리하여 더욱 안정적인 유량 조절 성능을 보였다. 하부 스프링 볼트 형상의 경우, 원형, 6각형, 12각형의 볼트 형태로 유량 조절 성능을 비교한 결과 저유량에서는 형상에 따른 차이가 거의 없었으나, 고유량 조건에서 원형 볼트가 가장 적합한 성능을 보였다. 스프링 길이와 탄성에 따른 실험에서는 스프링 길이가 길고 탄성이 클수록 성능이 높아질 것으로 예상되었으나, 실제 실험에서는 스프링 길이가 성능에 미치는 영향이 지배적이지 않음을 확인했다. 패드 재질을 실리콘 패드과 고무 패드를 비교한 결과, 고유량 조건에서 실리콘 패드가 우수한 성능을 나타냈으며, 신축성이 좋아 누기 방지에도 효과적이었다. 마지막으로, 실리콘 패드의 홀 크기 실험에서는 직경 1.0mm와 2.0mm를 비교했으며, 직경이 작을수록 유리한 것으로 나타났으나 차이는 미미했다.