헤파(HEPA)필터를 제대로 써보자

1. 헤파(HEPA)필터란 무엇인가?

[ 모두가 다 아는 그님 ]

헤파필터는 ‘High Efficiency Particulate Air Fillter’의 줄임말로  고성능 미립자 공기 필터를 뜻한다. 공기 중의 먼지는 눈에 보이는 것부터 보이지 않는 것까지 다양한데, 이중 미세먼지란  10μm 이하의 직경을 가진 아주 작은 먼지를 말하는데. 헤파필터는 미세 입자를 고효율로 여과하는 필터로, 0.3μm의 미세먼지까지 차단하기 때문에 황사나 미세먼지 차단에 효과적이라고 한다. 그래서 공기청정기, 청소기, 에어컨 등에 다양하게 사용되고있다. 

물론 헤파필터는 등급이 있으며, 얼마나 미세먼지를 잘 거르냐가 기준이다.

2. 진공청소기

집에 진공청소기가 6대가 있다. 크기 용도가 다양하다. 6대중 2대는 유선이며, 나머지 4대는 무선 모델이다.  이것들 중 3대가 내가 연구하는 책상에 앉아서 바로 사용할 수 있는 위치에 존재한다.

[ 청소기 3총사 ]

먼저 유선 청소기는 먼지가 많은 경우 사용한다. 주로 톱질을 하고나면 사용하는 청소기 이다. 파워 면에서 아무래도 무선을 능가하기 때문이다.  무선 작은것은 18650 배터리 2개가 들어가는 충전식이며 책상 위를 청소할때 사용한다. 가운데 있는 것은 18650 배터리가 6개 들어가는 충전식이며 전선 피복, 남땜등의 작업 후에, 책상 위아래를 청소할때 사용한다. 물론 용도가 꼭 정해진 것은 아니며 무선의 경우에는 상황에 따라서 변칙적으로 사용한다.

3. 비싸서 제대로 못쓰는 헤파필터

한국에서 가장 인기 있는 무선 공구 브랜드중 하나인 DeWalt의 DCV501 청소기 기준으로 헤파 필터 9세트(1세트에 2개 들어가 있음) 가격이 청소기보다 비싸다. 그렇다 보니 매번 헤파필터를 교체하여 사용하기 보다는 필터를 빼서 털기도 하고, 물청소를 해서 사용한다. 하지만 헤파필터의 주름진 부분에 낀 먼지는 정말 빼내기 힘들다. 아무리 물로 열심히 씻어 내도 먼지가 남고, 긁어내도 먼지가 남는다. 미세한 먼지뿐만 아니라 굵직 굵직한 먼지도 끼어서 나오지 않는다. 이에따라 쓰면 쓸수록 헤파필터를 공기가 통과 하기 힘들어진다.  청소기는 이러한 상태의 헤파필터로 거의 대부분의 시간을 사용하게 된다. 즉 처음 살때는 먼지가 잘 흡입되는데, 어느 정도 시간이 지나고 나먼 아무리 헤파필터를 청소하여도 처음대비 반정도 밖에 흡입이 안되는 것을 느끼게 된다. 그리고 거의 대부분의 사용을 이러한 상태로 하게 된다. 

4. 최선과 가까운 차선책

헤파필터의 주름 부분에 낀 먼지들을 쉽게 제거할 수 있다면 헤파필터를 오래동안 사용할 수 있다는 생각이 들었다. 여러가지 방법으로 시도해 보았지만 만족할 수 없었다. 그래서 생각한 방법이 처음부터 헤파필터 주름 부분에 먼지가 안끼거나 덜끼게 하는 방법을 생각하게 되었다.  이에 생각한 방법이 헤파필터를 투과력이 높은 다른 필터로 감싸는 방법이었다. 가장 적합한 것이 부직포 이었다. 

"어람 .  부직포를 어디서 구하지..."

5. 구하라. 그러면 찾을 것이다.

늘 근처에 있는 부직포는 바로 마스크이다. 코로나로 인하여 항상 마스크는 주변에 있었고, 아들, 딸이 벗어 놓는 마스크만 매일 집에 굴러 다녔다. 그거 주워서 버리는 것도 일이었다.  그리하여 가공을 시작하였다.

KF94 같은 마스크는 쓰지말고, 경량 마스크를 사용하자. (아이들은 불편한지 KF94 마스크를 꺼려한다. 숨쉬기 불편하다나...)

[ 접어서 붙여진 부분을 다 떼어낸다 ]

마스크를 보면 접어서 붙인 부분이 있다. 이걸 살살 뜯어내자. 빠르게 잡아 뜯으면 마스크가 찢어지니 달래듯이 뜯어내자.

[ 한쪽 긴 변을 가위로 싹뚝 ]

사용하는 헤파필터의 모양에 따라서 긴 변을 자를수도 있고, 짧은 변을 자를수도 있다. 필요에 따라서 잘라내자.

[ 가위로 한 변을 자르고 그리고 끈도 제거 ]

그리고 잘라진 부분을 벌리고 뒤집자. 

[ 벌리고 ]

[ 뒤집고 ]

대략 이런 종류의 마스크는 3겹이다. 앞면, 뒷면 이외에 내부에 한겹이 더 있다. 좀 더 세밀한 먼지를 제거하기 위한 것인데, 이것은 필요 없으니 과감하게 뜯어내자.

[ 속살은 부드러워서 생각보다 잘 떼어진다 ]

그다음 헤파필터에 덮어 씌우면 된다. 고무줄은 당연히 쎈쓰다.

[ 설마 고무줄이 집에 없는겨? ]

정확하게 헤파필터에 맞는 크기는 아니기 때문에 모양새가 조금 떨어지긴 하지만 아무 문제 없다. 필요한 만큼 동작하니 걱정은 저 멀리 던져두자.

[ 청소기에 헤파필터 장착 ]

이 청소기는 헤파필터 외부에 플라스틱 1차 필터가 있긴 하다. (유명 무실? )

6. 청소는 ?

헤파필터 외부의 부직포(마스크) 때문에 생각보다 먼지를 털어내기 쉽다. 툭툭치면 부직포에 붙어있던 먼지가 떨어진다.  그래도 잘 안떨어 진다고 생각되면 가뿐히 부직포를 버리고 준비해둔 마스크로 다시 만들면 된다. 물론 가끔씩 헤파필터를 물로 씻어서 말리는 작업도 잊지말자.

7. 마지막으로 

- 헤파필터는 물청소 후에는 그늘에서 말려야 변형이 일어나지 않는다. 양지바른 곳은 가급적 피할수록 좋다. 

- 다 마르지 않은 헤파필터를 청소기에 장착하는 것은 대부분 피해야 할 일이다. 청소기 마다 다르겠지만 대부분의 청소기는 흡입된 공기가 모터 근처를 지나기 때문에 마르지 않은 필터를 장착하고 청소기를 돌리면 습기가 청소기 내부에 유입되어 녹이 발생할 수 있다. (뭐.. 천년만년 쓸 수 있는 청소기는 없지만)

- 무선청소기의 경우 배터리 교체형이 유리하다. (Bosch, DeWalt, Makita 등등) 무선청소기에 대하여 사용을 포기하게 되는 거의 대부분의 경우는 배터리 문제이기 때문이다. 무선청소기에 사용되는 배터리는 대부분 18650 리튬이온전지 인데, 대략 3년 정도 지나면 처음 대비 약 절반 정도의 사용 시간을 가지게 되며, 출력도 떨어진다. (물론 사용량에 따라서 절반 정도의 상태가 되는 시기는 차이가 있다 ) 이러한 경우 배터리 교체형이 유리하다. 

Bread Board (빵판)에 저항을 제대로 꼽아보자

1. 두겹 신공.

빵판을 만지던 사람이라면 빵판에 저항을 꼽아본적이 모두들 있을 것이다.  대부분의 회로가 저항 없이 구성하기 힘들기 때문이다. 사실 최고 용도는 풀업/풀다운 저항이 아닐까 생각된다. 하지만 빵판에 저항을 꼽는 것이 그렇게 용이하지는 않다. 

1/4W, 1/2W 저항은 다리가 가늘어서, 내 경우 저항의 끝자락을 구부려서 두겹으로 만들어 빵판에 꼽아서 사용했다. 

[ 두겹 신공 ]

2. 고통은 잔머리를 부른다.

두겹 신공으로 하다보니 또다른 문제점이 생겼다. 회로에 따라서 저항 다리 간격이 넓어야 할 필요가 있는 경우도 있고, 좁아야 할 경우도 있는데 이미 두겹으로 접어 버리면 간격 조절이 어려웠다. 더더욱이 저항의 종류가 4개만 되어도 다시 사용하려고 할때 늘 저항의 띠를 살펴보면서 저항값을 생각해야 했다.  마지막으로 컨트롤핀에서 저항을 연결하고 다시 입력핀으로 보낼때 점퍼케이블 두개에 저항 하나를 꼽아야 해서 번거로움이 있었다.

 "이렇게는 못살겠다."

하늘 같으신 마눌님에게 하고픈 말이었지만... 저항들에게 화풀이 했다.  이러한 불편함을 해결하기 위하여 처음에 도전한 방법은 저항의 다리 끝부분에 납을 좀 붙여서 굳이 두겹신공을 안해도 되도록 했었는데, 불편함은 동일했다. 그러던 사이에 혜성과 같은 아이디어가 지나갔다. 

"잘라내자"

결과물은 아래와 같다. 

[ 절단 신공 ]

설명을 하자면, 빵판에서 사용하던 점퍼케이블을 가운데를 자르고 양쪽으로 저항을 납땜했다. 납땜후에 투명 수축 튜브를 씌웠다. 굳이 투명으로 안해도 되지만, 내부가 가끔 보고싶을 수도 있다고 생각해서(어차피 투명 수축 튜브가 있던터라..) 사용했다. 그외에 저항값을 손쉽게 판독하기 위하여 태그를 붙였다. 위에 이미지에는 4개만 등장하지만 훨씬더 많은 것을 만들었다. 빵판에 100K 저항을 꼽을 일이 있는데 만들어 놓은 것이 없다면, 먼저 만들고 나서 빵판에 꼽았다. 이런식으로 추가하다보니 수십개 정도가 되었다.

실제로는 아래의 그림과 같이 꼽아서 사용한다.

두겹신공과 비교하기 위하여 같은 빵판에 꼽아서 사진을 찍었다.

3. 주제넘게.

빵판에 한종류의 점퍼 케이블만 사용하여 꼽으면 소켓 부위가 크게 나빠질 일은 없지만 MOSFET, MCU등등을 꼽다보면 소켓이 헐거워지기 시작한다. 빵판의 뒷부분을 뜯어서 소켓을 보정하는 방법도 있지만 이건 차선책일 뿐이다. 

결론은 비싼 빵판보다 싼 빵판을 사서 자주 바꾸면서 사용하자 !!

18650 배터리 용량을 측정해보자

1. 내부 저항만을 측정하기에는 아까운 장비

 일전에 18650의 배터리 내부 저항을 측정하기 위하여 작업을 하였는데, 단순히 내부 저항만 측정하기에는 장치가 너무 아깝게 느껴졌다. 

어떻게 만들어졌는가는 아래의 링크를 확인하면 된다.

[ 18650 배터리 내부 저항을 ESP8266으로 측정하자 ]

2. 배터리 용량 측정 원리

원리는 사실상 간단하다. Cut-Off 까지 방전 시키면서 방전에 걸린 시간, 중간 중간에 측정한 전압을 이용하여 산술적으로 계산한다. 

전력량 (Wh) = 전류 X 전압 X 시간 
전하량 (mAh) = 전력량 / 공칭전압

3. 실제 사용된 계산법

핵심은 아래의 3줄 코드이다.

  fLoadVolt = (이전 측정 전압 + 현재 측정 전압) / 2.0; // 2개 측정 평균값 구하기

  fCurrent = fLoadVolt / 방전저항값;

  g_fBatCapacity += (fLoadVolt * fCurrent) *

((float)(현재 전압 측정 시간 - 이전 전압 측정 시간) / 3600000.0);

부하를 건 상태에서 주기적으로 전압을 측정한다.

이 전압을 바탕으로 V = IR 공식에 입거하여 전류를 계산하고, 전력량은 시간 X 전압 X 전류로 계산한다. 전력량은 계속해서 더해 주면 된다.

4. 표시 방법

 이미 변수에 저장된 측정된 값들을 표시한다. 다만 전하량(mAh)는 Wh에서 공칭전압으로 나누고 1000을 곱하여 단위를 맞춰준다. 

  Serial.println("-----------------------------------------------");

  sprintf(g_strPrintBuf, "Internal Registance = %.4f", g_fInternalResistance);

  Serial.println(g_strPrintBuf);

  sprintf(g_strPrintBuf, "Wh = %.4f", g_fBatCapacity);

  Serial.println(g_strPrintBuf);

  sprintf(g_strPrintBuf, "mAh = %.4f", g_fBatCapacity * 1000 / BASE_VOLT );

  Serial.println(g_strPrintBuf);

특별히 이번 버전은 OLED를 사용하고 있지 않기에, Arduino IDE의 Serial Monitor를 켜고 있어야 상태가 보인다. 

5. 전체 소스 코드

두개의 소스 파일로 구성되어 있으며, Arduino IDE 에서 18650_Measure.ino 파일을 열면 나머지 파일 하나가 추가 탭으로 열린다.  전체 소스코드는 아래의 링크로 다운로드 가능하다. 

[ 소스코드 다운로드 ]

이 코드를 그대로 사용하기 위해서는 1번에서 소개한 링크로 들어가보면 회로도가 있다. 해당 회로도 대로 구성하면 된다.