내용과 활동
■ 왜 흡입력이 약해졌을까?
우리가 융합이가 되어 청소로봇의 경고등이 꺼지게 하려면 어떻게 해야 하는지 모둠별로 토의해 봅시다. 왜 흡입력이 약해지면서 필터 부분에 경 고등이 들어왔을까요? 필터를 그림으로 그려 설명해 보고, 그에 대한 해결 방안을 제시해 봅시다.
[그림]
[원인]
[출처]
네이버캐스트 – 공기 청정기의 원리
■ 실험을 통해 확인해 보아요!
앞 시간에 만든 간이 청소기를 활용해 앞에서 생각한 문제 원인에 대해 확인해 보고, 자동이가 다시 작동할 수 있는 방법을 찾아봅시다.
■ 얏호! 내가 자동이를 고쳤다! 그런데 훌쩍훌쩍~~
간단히 필터 청소를 해서 자동이를 고친 융합이는 멋진 기술자가 된 듯 너무너무 기뻤습니다. 그렇게 해서 무사히 청소를 마친 융합이는 원리를 알고 문제를 생각하니 그렇게 어려운 것만은 아니라는 것을 느꼈습니다.
그런데 이제 그만 쉬어야겠다, 생각하며 침대에 눕는 순간, 갑자기 융합이 의 코가 간질거리기 시작했습니다. 융합이는 비염 때문에 먼지에 매우 약 한데요, 청소를 했는데도 코가 간질거리는 걸 보면 아직도 먼지가 있는 걸 까요? 이런 문제로 융합이는 또 다시 필터에 대해 고민하기 시작했습니다.
자동이의 필터는 왜 미세먼지는 잡아내지 못하는 걸까요?
필터의 구멍 크기와 흡입력과의 관계를 생각해 봅시다
구분 양파망 수세미 스타킹 A4 용지
제거할 수 있는 쓰레기(먼지)크기
같은 흡입력을 내기위한 모터의
전기 소모량
■ 경제성이냐? 효율성이냐? 그것이 문제로다~~~!
자, 그럼 이제 좋은 청소기에 대해 정의해 볼까요? 좋은 청소기란…
■ [읽기자료] 미세먼지 잡아라!
[헤파필터]
공기 중의 고체 입자의 분포는 0.001μm~500μm(1μm=10-6m)로 눈에 보 이는 것부터 보이지 않는 것까지 다양한데, 이 가운데 10μm 이하의 직경 을 가진 것을 미세먼지라고 합니다. 필터 방식에는 보통 섬유필터가 사용 됩니다. 요즘 많이 사용하는 필터는 헤파(HEPA) 필터로, 미국에서 방사성 먼지를 제거하기 위해 개발되었는데, 이 필터는 0.3μm의 입자를 1회 통과 시켰을 때 99.97% 이상 제거한다고 알려져 있습니다. 따라서 진드기, 바이 러스, 곰팡이 등을 제거할 수 있는 까닭에 현재는 공기 청정기 뿐만 아니 라 에어컨, 청소기 등에 널리 쓰이고 있습니다.
헤파필터는 불규칙하게 배열된 섬유들의 집합입니다. 공기 중의 입자는 이들 섬유에 의해 차단되면서 정전기적 힘으로 섬유에 붙잡힙니다. 헤파필 터를 사용할 경우 세척이 가능한 프리필터를 먼저 통과시켜 크기가 더 큰 입자를 제거합니다. 그럼 헤파필터를 자주 갈아야하는 불편을 줄일 수 있 습니다. 헤파필터 뒤에는 필터의 등급을 나타내는 숫자가 있는데, 이 숫자 가 클수록 효율 또한 높습니다.
헤파필터로 거를 수 없는 더 작은 입자는 울파필터(ULPA, Ultra-Low Penetration Air)라는 초고성능 필터를 사용해 제거합니다. 울파필터는 0.12 μm 이상의 입자를 99.999%까지 제거할 수 있어 주로 반도체 연구실이나 생명공학 실험실의 클린룸에서 사용합니다. 필터 방식의 공기 청정기를 사 용할 때는 필터가 더러워져 공기가 재오염되는 것을 막기 위해 필터를 자 주 세척하거나 필터의 교환주기를 철저히 지켜주어야 합니다.
[출처]
네이버캐스트 – 공 기청정기의 원리
■ 필터의 원리
필터는 혼합물에서 원하는 것을 걸러내기 위한 장치로, 진공청소기에 들 어가는 필터는 모양과 재료에 따라 여러 종류로 나뉩니다. 우리가 일반적 으로 알고 있는 여과지를 사용한 필터는 그림과 같이 여과지 내부에 있는 구멍의 크기 차이나 입자의 성질을 이용하여 혼합물을 분리하게 됩니다.
진공청소기에서는 진공청소기의 흡입모터가 만들어낸 진공상태에 의하여 공기와 쓰레기가 혼합되어 청소기 내부로 들어오고, 이렇게 들어오게 된 공기와 쓰레기의 혼합물은 필터에 걸러져 쓰레기는 내부의 용기나 봉투에 담기고, 걸러진 깨끗한 공기는 청소기 내부로 배출되게 됩니다.
■ 모양에 따른 진공청소기의 필터의 종류
진공청소기의 필터는 대체로 공기의 집진에 의한 모양 변형 방지와 좁은 공간에 최대한의 접촉면적을 갖게 하기 위해 필터내부가 접혀진 절판 구 조의 모양을 하고 있습니다.
읽기 자료
■ 절판 구조
판을 주름지게 하여 구조물을 만드는 형식으로, 건축구조물에서는 강한 강성을 갖도록 하기 위해 강철, 알루미늄, 철근콘크리 등을 여러 번 접는 형태의 모양으로 건축합니다. 그러나 진공청소기에서는 공기와 쓰레기가 혼합물이 필터에 닿는 면적을 크게 하여 여과의 효율을 높이기 위하여 절 판구조의 필터를 사용합니다.
[대형진공청소기 필터의 절판
구조] [건축물의 절판구조]