코로나 정전선별기 내 PCB 입자의 이동궤도에 대한 전산모사

Abstract

코로나 방전 정전선별기 내 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 분쇄 입자의 이동궤도를 전산 모사하였다. 여기서 PCB 입자는 부품 분리된 기판을 파쇄한 것이며, 대부분 구리와 FR-4(Flame Retardant Level-4)로 이루어져 있다. 우선 입자가 선별기 내 회전전극으로부터 중력, 원심력, 정전기력의 평형으로부터 유도된 탈착 지점을 계산하였다. 한편 탈착 후 이동궤도는 입자의 운동방정식으로부터 구한 가속도를 시간 적분하여 계산하였다. 입자의 크기, 공급전압의 세기, 회전속도 및 유도전극 각도를 변수로 하였다. 입자 이동궤도에 미치는 변수의 영향은 구리 성분의 입자의 경우에는 회전속도가 주요 변수였다. 반면 FR-4 입자는 상기 모든 변수에 민감하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, PCB는 층상구조로 구성되어 있기 때문에 파·분쇄 시 금속입자와 비금속 입자의 단체분리가 잘 이루어지지 않는다. 이를 고려하여, 구리품위별로 PCB 입자의 분리를 제안하였다. 기존 탈착 식에 구리품위 변수를 추가하여 복합입자 탈착지점 식을 유도하였다. 유도된 모델로부터 MATLAB 2013b를 사용하여 구리품위에 따른 PCB 입자 이동궤도 전산모사를 진행하였다. 전산모사의 타당성을 확인하고자 정전선별 실험을 수행하였다. 시료는 구리입자, PCB 분쇄물이다. 구리성분입자의 경우 전산모사 및 실험의 이동궤도가 일치하는 것으로 나타났다. PCB 분쇄물의 경우, 단체분리도의 영향을 받으며, 단체분리도가 높은 입자일수록 전산모사의 이동궤도와 실험의 이동궤도가 일치하는 것으로 나타났다.