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유해 기체 탐지를 위한 원격 측정 로봇의 기체 순환 장치 설계
박서연(S. Y. Park),김성재(S. J. Kim),한상원(S. W. Han),표주현(J. Pyo),이명석(M. S. Lee),김무림(M. Jin),서진호(J. H. Suh) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
재난 및 테러와 같은 국민 위해 요인으로 인한 위험 사회로 도래하면서, 사전대비 체계 구축을 위한 첨단장비 관련 연구가 기술 선진국 중심으로 활발히 진행되고 있다. 특히, 인명피해를 최소화하기 위해 실내에 누출된 유해 기체를 빠르게 탐지할 수 있는 무인 원격 측정 장치의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는, CFD (Computational Fluid Dynamics) 해석을 통해 원격 측정 로봇에 탑재되는 유해 기체 탐지를 위한 기체 순환 장치의 최적 설계 과정을 제안한다. 원격 측정 로봇에 탑재될 기체 순환 장치는 일반적인 성인들의 신장을 기준으로 1.5-2 m 상공의 기체를 순환 및 흡수하여 탐지할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 개발될 기체 순환 장치는 원격 측정 로봇의 내부 탑재로 인한 공간적 제약을 해소하고자, 팬을 이용한 기체 순환 방식을 적용하여 구조를 단순화시켰다. 또한, 내부 팬은 CFD 해석을 통해 실내 상/하부 기체를 충분히 순환시킬 수 있는 구조와 사양으로 선정하였다. 기체 순환 장치의 성능향상을 위해 흡입부/배기부에 다양한 형상의 덕트를 부착하여 CFD 해석을 수행하였으며, 속도, 압력, 입자 유동 등의 해석 결과를 비교 분석하였다. 이러한 해석적 과정을 통하여 기체 순환 장치의 팬과 덕트에 대한 최적 설계를 수행하였다. 향후 본 해석 결과를 바탕으로 실증 실험을 진행해 장치 성능을 검증하고, 원격 측정 로봇에 탑재하여 유해 기체 탐지에 활용할 계획이다.