설정 Parameter에 따른 3D 프린터 입자 발생 양상 측정

Abstract

최근 새로운 가공기술로서 3D 프린터가 각광 받고 있다. 특히 개인용 소형 3D 프린터가 조금씩 보급되고 있으며 관련 기술의 발전에 따라 점점 수요가 늘어날 것으로 전망하고 있다. 그러나 사무실 등의 실내에서의 생활이 길어짐 에 따라 실내 공기질의 중요성이 대두되는 지금, 3D 프린터에서 발생하는 초 미세 입자에 대한 규제나 관련 실험 자료가 매우 부족하다. 일찍이 3D 프린터에서 발생하는 초미세 입자에 대한 실험이 진행된 적이 있으나,실제 사무실에서 5대의 프린터로 출력할 때 발생하는 입자를 측정하였고, 각각의 3D프린터에 대한 상세한 입자 발생 측정이 이루어지지는 않았다. 초미세 입자는 보통 100μm 이하의 입자를 의미하며 그 크기에 따라 성질과 인체에 미치는 영향이 각각 다르며 체내 깊숙한 곳에 침착이 가능하여 위험성이 점점 대두되고 있다. 대부분의 사무기기에 대한 오염 물질 배출량 측정 방법 중 가장 체계적이며 널리 사용되는 규제 방안은 독일의 블루엔젤(Blue Angel)에 기준 한 것으로서 입자측정 방법은 필터 포집 법에 근거하여 시간당 무게농도로서 규제하고 있다. 그러나 초미세입자는 수 농도에 있어서 지배적인 비율을 차지 하고 있으며 이에 따른 수 농도에 대한 규제방안은 마련되어 있지 않다. 또한 3D 프린터의 초미세 입자를 포함한 오염물질 배출에 대한 규제도 전무하여서 위험성에 대한 인식이 미약하다. 이에 따라 본 연구에서는 프린터의 입자 발생에 대한 규약 및 환기장치 설계가 수립됨에 그 목적을 두고 소형 챔버 법을 이용하여 1대의 3D프린터에서 발생하는 초미세입자를 여러 가지 설정 변수를 변화시켜가며 다각도로 분석하였다. 변화시킨 변수들은 노즐 온도, 출력 시간, 출력 재질이며 각 변수를 다르게 설정함에 따라 입자 발생이 어떻게 달라지는지 비교 분석 하였다. 그 결과 설정 노즐 온도가 높을수록 입자가 많이 발생하였으며 그 수 농도 값 은 매우 고 농도의 초미세 입자가 발생함을 확인할 수 있었다. 출력 시간은 그에 비하여 총 발생입자 수 에 크게 영향을 미치지 않았고 재질에 따라서 발생 양상이 다르게 나타남을 확인하였다. 입자의 입경 분포는 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene)와 PLA(Poly lactic acid) 모두 10nm 이하의 입경에서수 농도가 가장 높았다.