A unipolar charger based on soft X-ray was used to measure the charge on the aerosol particles in a particular submicron size range. To characterize the photoelectrical charging of submicron particle, three kinds of particles (sodium chloride, iron oxide, and titanium dioxide) were selected to validate the effect of the dielectric constant. NaCl aerosols were generated by atomizing an aqueous NaCl solution. The other two aerosols were generated using a combustion furnace reactor. The particle distribution was determined by SMPS. The generated aerosol particles were considered as monodisperse particles by comparing with monodisperse PSL particle. In the charger, the aerosol particles can be charged by collisions between the particles and the photoionized N2 gas induced by soft X-ray beam. The average number of charges per particle was measured by aerosol electrometer and CPC. The average charge on the particle increased with increasing the particle size and decreasing the flow rate. The particles with higher dielectric constant showed the higher charging characteristics. The average charge on the particle was the highest at 3 kV due to the highest ion concentration. The positive charge is higher than the negative charge owing to the difference of the electrical mobility. In the application, soft X-ray was employed to ESP (Electrostatic Precipitator) system. Although ESP has been utilized to the conventional particle capture device, it is necessary to apply the high voltage to the system, leading to the instability. Hence, the system with lower applied voltage as well as high efficiency is needed. Enhanced charging of particles with corona discharge and soft X-ray charge, the higher particle capture efficiency can be obtained. The capture efficiency at the 5 kV with soft X-ray was as high as that at 12 kV where the capture efficiency was above 99%.
기존의 수행된 연구들을 통해 연 X-선을 입자 하전장치, 중화기로 이용할 경우 UV, 방사성 물질을 사용할 때보다 더 좋은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 입자의 포집효율이 낮고 입자 제어의 필요성이 높은 약 0.1 ~ 1 μm 사이의 입자에 대해서는 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 이유로 앞서 말한 입자 크기 영역 중 특히나 효율이 낮은 100 ~ 400 nm 사이의 입자 하전 특성을 파악하려고 한다. 사용이 간편하고 차폐가 쉬우며 효율이 좋은 연 X-선을 이용한 간접 광하전을 통해 입자의 종류, 크기, 유전상수, 인가전압, 에어로졸 유량에 따른 입자의 하전량을 파악해보려고 한다. 이를 위해 NaCl, Fe2O3, TiO2 입자를 이용하였다. 실험결과를 통해 입자의 사이즈가 커질수록, 유전상수가 커질수록, 유량이 작아질 수록 입자당 평균하전량이 많아지는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 인가전압이 3 kV일때 가장 높은 평균하전량을 얻을 수 있었는데 이는 이 영역에서 하전장치 내의 이온농도가 가장 많기 때문이다. 양전하, 음전하를 비교해 보면 양전하일경우 더 많은 평균 하전량을 가지는것을 확인할 수 있다. 나아가서 연 X-선의 응용을 보고자 현재 산업에서 미세입자 제거를 위해 가장 많이 사용되고 있는 전기집진기에 병행하여 사용해 보았다. 연 X-선과 전기집진기를 동시에 이용할 경우 전기집진기를 단독으로 사용했을 경우보다 높은 성능향상을 얻을 수 있었고, 이에따라 보다 더 안정적이고 고효율의 전기집진기로의 이용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
