진공 청소기
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1. 개요
진공 청소기는 카펫 청소기에서 수동 청소기를 거쳐 발전했으며, 1860년대에 수동 모델이 처음 등장하고 20세기 초에 전동식 디자인이 개발되었다. 1860년 다니엘 헤스는 "카펫 청소기"를 발명했고, 1869년 아이브스 W. 맥개피는 "회오리 바람"을 발명했다. 1901년에는 휴버트 세실 부스가, 1905년에는 월터 그리피스가 가정용 청소기를 개발했으며, 1907년 제임스 머레이 스팡글러는 업라이트형 청소기의 원형을 발명했다. 이후 닐피스크, 일렉트로룩스, 포어베르크 등 유럽 회사들이 진공 청소기를 판매했다. 1990년대에는 사이클론 방식 청소기가 등장했고, 2000년대에는 로봇 청소기가 개발되었다. 진공 청소기는 공기의 압력을 이용하여 작동하며, 다양한 종류와 형태로 분류된다. 성능은 기류, 풍속, 흡입력 등으로 측정되며, 최신 기술로는 호버링 진공 청소기, Air Recycling Technology, 로봇 청소기 등이 있다.
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| 진공 청소기 |
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2. 역사
진공 청소기는 카펫 청소기와 수동 진공 청소기를 거쳐 발전했다. 1860년대에 풀무를 이용한 최초의 수동 모델이 개발되었으며, 20세기 초에 전동식 디자인이 등장하여 이후 10년 동안 급증했다.
2. 1. 초기 발전
진공 청소기는 카펫 청소기와 수동 진공 청소기로부터 발전하였다. 최초의 수동 모델은 1860년대에 개발되었으며 전동기 방식의 최초의 디자인은 20세기 들어 등장했으며 그후 처음 10년 간 호황기였다.
1860년, 아이오와 주 웨스트 유니언의 다니엘 헤스는 "카펫 청소기"라고 불린 수동 진공 청소기를 발명했다. 이 기기는 회전 브러시로 먼지를 모으고 흡입력을 발생시키기 위한 벨로우즈를 갖추고 있었다.[4][5]
1869년 시카고에서 아이브스 W. 맥개피가 발명한 "회오리 바람"(Whirlwind)은 손으로 돌리는 벨트 구동 팬으로 작동되어 사용하기 불편했지만, 상업적으로는 성공과 실패를 겪었다.[6]
1876년 미시간 주 그랜드래피즈의 멜빌 R. 비셀은 비슷한 모델을 제작하였고, 카펫 청소기를 제조했다.[7]
1868년 시카고의 아이브스 맥가피(Ives W. McGaffey)는 세계 최초의 진공청소기를 발명했다. 손으로 레버를 당겨 부압을 만들어 쓰레기를 빨아들이는 방식이었다. 1869년 6월 8일에 특허를 취득했고, 보스턴의 카펫 청소 회사에 판매하는 데 성공했다. 시카고와 보스턴에서 판매되었지만, 당시 25달러(USD)나 하는 고가였고, 사용이 불편했기에 곧 시장에서 사라졌다.
1876년, 미시간주 그랜드래피즈의 멜빌 비셀은 카펫 위의 톱밥을 청소하기 위한 청소기를 만들었다. 곧, Bissell Carpet Sweepers로 제품화되었다. 1889년 멜빌이 사망하자, 아내 안나가 사장이 되었다. 1899년, 전동기 구동 청소기를 존 서먼이 발명했다.
1901년 영국의 휴버트 세실 부스(Hubert Cecil Booth)는 최초의 전기식 진공청소기를 발명했다. 천 필터를 갖추고 있었으며, 기차 좌석에서 먼지를 날려버리는 장치의 시연을 보고, 먼지를 빨아들이는 것이 훨씬 유용하다고 생각하여 개발했다. 부스는 Puffing Billy라는 커다란 장치를 만들었는데, 처음에는 석유를 사용한 내연 기관을 동력으로 사용했지만, 나중에 전동기를 사용하게 되었다.
1905년 잉글랜드 버밍엄의 Walter Griffiths Manufacturer는 인력 청소기의 특허를 취득했다. 풀무와 같은 장치를 조작하여, 그것을 동력으로 착탈 가능한 유연한 파이프를 통해 쓰레기를 빨아들이는 방식이다.
뉴저지주의 발명가 데이비드 T. 케니는 1903년부터 1913년까지 9건의 특허를 취득하여 미국에서 전기 청소기 산업의 기반을 다졌다.
1905년 미국의 채프먼 앤 스키너사는 최초의 가정용 전기 청소기를 판매했다. 하지만 이것은 휴대형이었지만 무게가 약 41.73kg이나 되었다.
1907년, 오하이오주에서 학교 관리인으로 일하던 제임스 머레이 스팡글러는 선풍기와 상자와 베갯잇을 사용하여 전기 청소기를 발명했다. 스팡글러의 디자인은 단순히 흡입할 뿐만 아니라, 큰 쓰레기를 모으기 위한 회전 브러시를 갖추고 있었다. 스팡글러는 1908년 6월 2일에 취득한 회전 브러시의 특허를 그의 사촌의 남편 W.H. 후버에게 판매했다. 후버는 1908년에 첫 번째 기종 'Model O'를 70USD에 출시했다.
1910년, P.A. 피스커는 Nilfisk라고 이름 붙인 청소기의 특허를 취득했다. 유럽 최초의 전기 청소기이다. 피스커의 청소기는 17.5kg의 무게로, 사람 한 명이 간신히 사용할 수 있었다.
일본에서 판매된 최초의 전기식 진공청소기는 시바우라 제작소(도시바의 전신)가 1931년에 출시한 업라이트형이었다.
2. 2. 전동식 진공 청소기의 등장
카펫 청소기에서 수동 진공 청소기를 거쳐 발전한 진공 청소기는 1860년대에 풀무를 이용한 최초의 수동 모델이 개발되었다. 20세기 초에는 전동식 디자인이 등장하여, 이후 10년 동안 급증했다.1901년, 영국의 엔지니어 휴버트 세실 부스와 미국의 발명가 데이비드 T. 케니가 흡입식 전동 진공 청소기를 독립적으로 발명했다.[10][9] 부스는 "진공 청소기"라는 단어를 처음 사용했을 수도 있다.[10] 부스의 "퍼핑 빌리"(Puffing Billy)[11]는 천 필터를 통해 공기를 펌핑하는 흡입 방식이었고, 케니의 것은 건물 전체에 파이프와 호스를 연결한 약 1814.37kg 증기 기관 동력 시스템이었다.
초기에는 사치품이었던 진공 청소기는 제2차 세계 대전 이후 중산층에게도 일반화되었다. 특히 카펫 사용이 많은 서양에서 먼저 보급되었으며, 나무, 타일, 다다미 바닥이 일반적인 다른 지역에서는 빗자루나 걸레, 맙으로 충분했기 때문에 보급이 더뎠다.
일본에서는 1949년 다이헤이흥업(太平興業)이 미국 제품을 참고하여 자체 개발한 진공 청소기를 판매했으나, 당시 일본 가옥은 다다미와 널빤지가 대부분이라 먼지떨이나 빗자루로 쓰레기를 쓸어내는 것이 더 쉬웠기 때문에 보급이 어려웠다. 그러나 1960년대 단지 붐과 함께 양실(洋室)과 융단이 유행하면서 벼룩 발생 문제 등으로 인해 진공 청소기의 필요성이 높아져 일반 가정에 보급되기 시작했다.
초기 전기 청소기는 쓰레기 처리의 번거로움이 있었으나, 1980년 종이팩 방식 청소기인 히타치 CV-8500의 출시로 이 문제가 해결되어 보급이 더욱 확대되었다.
1990년대에는 가정용에도 사이클론 방식 청소기가 늘어났다. 제임스 다이슨은 1985년 산업용 분체 분리기에서 힌트를 얻어 사이클론 방식 청소기를 개발했다. 실버 정공이 이 기술을 도입하여 일본에서도 높게 평가받았으며, 1993년 영국에서 다이슨 1호기 DC01이 출시되어 큰 인기를 얻었다.
1997년 미놀타가 로봇형 청소기 "로보사니탄"을 발표했고, 2000년대에는 룸바 등으로 대표되는 가정용 로봇 청소기가 등장했다.
2. 3. 제2차 세계 대전 이후
제2차 세계 대전 이후 진공 청소기는 중산층 가정에서 널리 사용되기 시작했다.[19] 서구 국가에서는 벽 전체를 덮는 카펫 문화가 일반적이었기 때문에 진공 청소기가 더 많이 보급되었다. 반면, 세계 다른 지역에서는 타일이나 목재 바닥이 많아 빗자루나 걸레로도 충분히 청소가 가능했기 때문에 진공 청소기의 필요성이 상대적으로 낮았다.20세기 후반에는 필터가 없는 사이클론 먼지 분리 방식, 중앙 진공 시스템, 충전식 휴대용 진공 청소기 등 다양한 기술이 발전하며 널리 사용되었다. 또한, 컴퓨터 기술과 배터리 기술의 발전으로 일렉트로룩스 트릴로바이트와 같은 자율 로봇 청소기가 개발되었다. 1997년 스웨덴의 일렉트로룩스는 최초의 자율 무선 로봇 진공 청소기인 일렉트로룩스 트릴로바이트를 선보였고, 2001년에 소비자 시장에 출시했다.[20]
일본에서는 1949년에 다이헤이흥업(太平興業)이 자체 개발한 진공 청소기를 판매하기 시작했다. 그러나 당시 일본 가옥은 다다미와 널빤지가 대부분이었고, 먼지떨이나 빗자루로 쓰레기를 집 밖으로 쓸어내는 것이 일반적이었기 때문에 전기 청소기는 거의 보급되지 않았다. 1960년대에 단지 붐이 일어나면서 융단이 유행하고, 벼룩이 대량으로 발생하면서 전기 청소기의 필요성이 높아져 일반 가정에 보급되기 시작했다.
초기 전기 청소기는 천 필터를 사용하여 쓰레기를 버릴 때 먼지가 많이 날리고, 필터를 물로 세척해야 하는 번거로움이 있었다. 1980년에 출시된 히타치 CV-8500은 종이팩 방식 청소기로, 일회용 종이팩 필터를 사용하여 쓰레기 처리 문제를 해결하며 더 많은 가정에 보급되었다.
1990년대에는 가정용 청소기에도 사이클론 방식이 늘어났다. 제임스 다이슨은 1985년 산업용 분체 분리기에서 힌트를 얻어 사이클론 방식 청소기를 개발했다. 1993년 영국에서 다이슨의 1호기 DC01이 출시되어 큰 인기를 얻었다.
1997년에는 미놀타가 로봇형 청소기 "로보사니탄"을 발표했다. 2000년대에는 룸바와 같은 가정용 로봇 청소기가 등장했다. 또한, 배기가 깨끗하여 공기 청정기 대용으로 사용되는 청소기나, 배기 풍압으로 본체가 공중에 뜨는 청소기 등도 등장하고 있다.
3. 작동 원리
진공 청소기는 공기 흡입구, 모터, 프로펠러(회전 날개), 필터, 먼지받이, 케이스, 배기구 등으로 구성된다. 흡입구는 방이나 마루 구석구석을 청소할 수 있도록 끝이 뾰족하며, 청소 장소에 맞는 솔을 붙여 사용할 수 있다. 플라스틱 관과 고무 호스를 통해 본체와 연결된다.
진공 청소기는 공기의 압력 차이를 이용하여 작동한다. 먼저, 1분에 만 번 이상 회전하는 프로펠러가 호스 속 공기를 밖으로 배출하여 청소기 내부를 진공에 가까운 상태로 만든다.[34] 기계 내부 압력이 낮아지면 흡입력이 발생하고, 대기압으로 인해 바깥 공기가 기계 안보다 높은 압력을 가지게 된다. 이 압력 차이로 먼지와 찌꺼기가 공기와 함께 대기압이 낮은 호스 속으로 들어간다. 액체나 기체는 무게 때문에 압력을 가지며, 내부 면이나 용기 면에 무게가 작용하면 압력이 발생한다. 대기 중 공기도 높이 쌓이면 큰 압력을 가지는데, 이러한 압력 차이를 이용하면 물체를 움직이거나 액체 및 기체를 흐르게 할 수 있다.
진공 청소기의 흡입력은 전기 모터(주로 유니버셜 모터)로 구동되는 팬이 기기 내부 압력을 감소시켜 발생한다. 대기압이 카펫을 통과해 노즐 안으로 공기를 밀어 넣고, 먼지는 가방 안으로 들어간다. 실험에 따르면 진공 청소는 어린 벼룩의 100%, 성체 벼룩의 96%를 제거할 수 있다.[34]
4. 종류
일부 국가(영국, 아일랜드)에서는 후버 컴퍼니(Hoover Company)의 고유명사화된 상표인 "호버"가 동사로도 쓰인다.[1] 뉴질랜드, 특히 사우스랜드 지역에서는 "럭스"라고 불리며, 역시 고유명사화된 상표로 동사로 사용된다.[2][3] 이 장치는 카펫 스위퍼를 지칭하기도 하는 "스위퍼"라고도 불린다.
진공 청소기에는 다양한 방식이 있다. 널리 사용되는 방식은 송풍기로 부압(음압)을 만들어 먼지, 티끌, 쓰레기를 흡입하고, 에어 필터로 먼지와 공기를 분리하여 쓰레기만 용기 내에 회수하는 방식이다. 간이적인 구조로는 부압이나 흡입을 이용하지 않고 회전 브러시 등으로 쓰레기를 긁어모으는 기종도 있다.
4. 1. 형태별 분류
가정 및 상업용 청소 작업에는 다양한 기술, 디자인 및 구성이 사용된다.
- '''업라이트형''' (영어: upright): 미국, 영국 및 여러 영연방 국가에서 인기가 많다. 청소 헤드의 형태를 취하며, 손잡이와 먼지 봉투가 부착되어 있다. 회전하는 브러시롤 또는 비터 바를 사용하여 쓸어내기와 진동의 조합으로 먼지를 제거한다.
- '''더티 에어/직접 팬 방식''': 흡입구에 가깝게 장착된 대형 임펠러(팬)를 가지고 있으며, 먼지가 이 팬을 직접 통과한 다음 먼지 봉투로 불어넣어진다. 모터는 종종 별도의 냉각 팬에 의해 냉각된다. 날개가 큰 팬과 비교적 짧은 에어 패스 덕분에 적은 전력으로 매우 효율적인 기류를 생성한다.
- '''클린 에어/팬 바이패스 방식''': 필터 백 뒤에 모터가 장착되어 있다. 먼지는 팬을 통과하기 전에 백과 일반적으로 필터를 통해 기류에서 제거된다. 팬은 더 작으며 일반적으로 출력을 높이기 위해 순차적으로 작동하는 여러 개의 움직이는 터빈과 고정 터빈의 조합이다. 모터는 통과하는 기류에 의해 냉각된다.
- '''캐니스터형''' (영어: canister, 영국 영어: cylinder): 유럽 시장을 장악하고 있다. 모터와 먼지 통(먼지 봉투 사용 또는 비사용)을 별도의 장치에 갖추고 있으며, 일반적으로 바퀴가 달려 있으며, 유연한 호스를 통해 진공 청소기 헤드에 연결된다.
- '''드럼형''' (drum) 또는 '''샵 백''' (shop vac): 실린더형 진공 청소기의 대형 산업용 버전으로, 원통은 대형 수직 드럼으로 구성되며 고정형이거나 바퀴가 달려 있을 수 있다.
- '''습식/건식형''' (영어: wet/dry): 습하거나 액체 유출을 청소하는 데 사용할 수 있는 특수한 형태의 원통형/드럼형 모델이다. 일반적으로 실내 및 실외에서 모두 사용하도록 설계되었으며 습식 및 건식 잔해물을 모두 수용할 수 있다.
- '''공압식형''' (영어: pneumatic): 압축 공기에 연결되는 특수한 형태의 습식/건식 모델이다. 습식 및 건식 오물을 모두 처리할 수 있다.
- '''백팩형''' (영어: backpack): 상업용 청소에 일반적으로 사용된다. 사용자의 등에 묶는 소형 캐니스터형 진공 청소기이다.
- '''휴대용''' (영어: handheld): 충전식 배터리 또는 주 전원으로 작동하는 경량의 진공 청소기이다.
- '''로봇 청소기''': 1990년대 후반과 2000년대 초반에 여러 회사에서 개발되었다. 자율적으로 움직인다.
- '''컨스텔레이션''' (영어: constellation): 후버 컴퍼니(The Hoover Company)에서 1954년에 출시한 모델이다. 원통형이었으며 바퀴가 없었다. 배기구 위에 떠 있었으며, 호버크래프트처럼 작동했다.
4. 2. 용도별 분류
드럼 또는 샵 백(shop vac) 모델은 기본적으로 실린더 진공 청소기의 대형 산업용 버전으로, 원통은 대형 수직 드럼으로 구성되며 고정형이거나 바퀴가 달려 있을 수 있다. 차고나 소규모 작업장에서 사용되는 소형 버전은 일반적으로 전기로 작동하며, 200L 이상을 저장할 수 있는 대형 모델은 종종 압축 공기에 연결되어 벤튜리 효과를 활용하여 부분 진공을 생성한다. 많은 작업장에서 내장형 먼지 수집 시스템도 사용된다.습식 또는 습식/건식 진공 청소기는 습하거나 액체 유출을 청소하는 데 사용할 수 있는 특수한 형태의 원통형/드럼형 모델이다. 일반적으로 실내 및 실외에서 모두 사용하도록 설계되었으며 습식 및 건식 잔해물을 모두 수용할 수 있다. 일부는 막힌 호스를 청소하는 것부터 먼지를 모서리로 불어넣어 쉽게 수집할 수 있도록 하는 데 유용한 기능인 공기 흐름을 반전시키기 위한 배기 포트 또는 분리 가능한 송풍기도 갖추고 있다.
샵 벡(Shop vac)은 톱밥, 절삭유, 액체와 같이 가정용 진공 청소기를 손상시키거나 오염시킬 수 있는 크고 부피가 크거나 불편한 재료를 수집할 수 있다.[23] 넓은 호스를 사용하며, 이 호스는 수집 챔버(일반적으로 진공 청소기의 몸체를 구성하는 양동이와 같은 원통)로 직접 열린다. 기류가 더 큰 부피로 들어가면 흐름이 느려져 재료가 공기가 필터를 통해 진공 청소기의 배기구로 빨려 들어가기 전에 챔버로 떨어진다.[23] 샵 벡(Shop vac)의 성능은 모터의 정격(와트 또는 마력과 같은 전력 측정값 사용), 진공 청소기의 흡입력 개발 능력(수주와 같은 압력 측정값 사용) 및 시스템 전체의 총 기류(분당 입방 피트와 같은 부피율 측정값 사용) 등의 지표로 평가할 수 있다.[23]
추출 진공 청소기는 온수 추출에 주로 사용되며, 카펫과 같이 움직이기 어려운 직물을 청소하는 데 사용된다. 이 기계는 뜨거운 비눗물을 뿌린 다음 직물에서 다시 빨아들여 청소 과정에서 먼지를 제거한다. 습식 진공 청소기는 최종 사용자에 의해 탱크를 비우기 위해 멈출 필요 없이 액체를 지속적으로 제거하기 위해 내부에 장착된 섬프 펌프를 추가하기도 한다.[24]
공압식 또는 공압식 습식/건식 진공 청소기는 압축 공기에 연결되는 특수한 형태의 습식/건식 모델이다. 일반적으로 습식 및 건식 오물을 모두 처리할 수 있으며, 이는 산업 플랜트 및 제조 시설에서 유용한 기능이다.
백팩 진공 청소기는 상업용 청소에 일반적으로 사용된다. 사용자가 넓은 구역을 빠르게 이동할 수 있게 해주며, 기본적으로 사용자의 등에 묶는 소형 캐니스터형 진공 청소기이다.
충전식 배터리 또는 주 전원으로 작동하는 경량 휴대용 진공 청소기는 작은 오염을 청소하는 데에도 인기가 있다. 흔히 볼 수 있는 예로는 1979년에 출시된 블랙앤데커 더스트버스터(Black & Decker DustBuster)[25]와 1984년에 처음 출시된 더트 데빌(Dirt Devil)의 수많은 휴대용 모델이 있다.[27] 일부 배터리 구동식 휴대용 진공 청소기는 습식/건식 등급이다. 불쾌한 냄새가 나는 것을 방지하기 위해 습식 물질을 청소한 후에는 기기를 부분적으로 분해하여 청소해야 한다.
1990년대 후반과 2000년대 초반에 여러 회사에서 로봇 청소기를 개발했는데, 이는 일반적으로 제한된 흡입력을 갖춘 카펫 청소기의 한 형태였다. 주요 브랜드로는 룸바, 니토(Neato), 그리고 bObsweep이 있다. 이 기계들은 표면의 먼지와 이물질을 먼지통에 모으면서 자율적으로 움직인다. 일반적으로 가구 주변을 탐색하고 배터리 충전을 위해 도킹 스테이션으로 돌아갈 수 있으며, 일부는 도크로 먼지통을 비울 수 있다. 대부분의 모델에는 먼지와 이물질을 수집하기 위한 전동 브러시와 진공 모터가 장착되어 있다. 대부분의 로봇 청소기는 가정용으로 설계되었지만, 일부 모델은 사무실, 호텔, 병원 등에서 사용하기에 적합하다.
2009년 12월, 니토 로보틱스(Neato Robotics)는 주변 환경을 스캔하고 매핑하기 위해 회전하는 레이저 기반 거리 측정기(일종의 라이다)를 사용하는 세계 최초의 로봇 청소기를 출시했다. 이 맵을 사용하여 바닥을 체계적으로 청소하며, 로봇이 자체적으로 재충전하기 위해 여러 번 기지로 돌아가야 하는 경우에도 마찬가지이다. 많은 경우, 이전에 접근할 수 없었던 바닥의 영역이 접근 가능하게 되었을 때, 예를 들어 개가 낮잠에서 깨어났을 때 이를 감지하고 해당 영역을 청소하기 위해 돌아간다.[29]
차량에 장착된 대형 진공 청소기에 대해서는 진공 트럭을 참고하면 된다. 다른 진공 청소기에는 건식 청소와 습식 청소를 위한 전기 물걸레 청소기가 동일한 기계에 포함되어 있기도 하다. 아이로봇(iRobot)은 자체 세척액을 운반하여 바닥에 도포하고 문지른 다음 더러운 물을 수집 탱크로 진공 청소하는 로봇 습식 진공 청소기인 스쿠바(Scooba)를 개발했다.
먼지 제거율은 IEC(국제전기표준회의)가 정한 주로 카펫의 청소 능력을 나타내는 지표로, 표준으로 정해진 카펫 표면에 기준량의 표준 먼지를 기구로 살포하고 롤러로 펴 바른 후, 일정 속도, 동작, 횟수로 진공 청소기로 흡입하여 회수된 표준 먼지의 무게 비율을 백분율로 나타낸 것이다. 단, 먼지 제거율이 높은 진공 청소기가 일본의 다다미나 플로어링에서 반드시 높은 청소 능력을 발휘하는 것은 아니다. 이 때문에 먼지 제거율이 JIS에서는 "먼지 제거 능력"으로 번역되어 규정되어 있지만, JIS에 의한 성능 표시 의무가 없어 일본 일반 시장에서는 사용되지 않는다. JIS C 9108의 "C.1.3.2 시험용 카펫의 전처리"에는 다음과 같은 주기가 있다.
: 높은 먼지 제거 능력을 가진 진공 청소기란, 바닥용 흡입구가 모터로 회전하는 브러시를 가지고 흡입 일률이 500W 이상인 것이 바람직하다.
4. 3. 집진 방식별 분류
사이클론 분리 원리로 작동하는 휴대용 진공 청소기는 1990년대에 인기를 얻었다. 이 먼지 분리 원리는 널리 알려져 있었으며, 중앙 진공 청소기 시스템에서 자주 사용되었다. 1979년, 제임스 다이슨은 산업용 제재소에서 이 디자인을 적용하여 사이클론 분리 기능을 갖춘 휴대용 장치를 선보였다.[31] 그는 1980년대에 일본에서 약 1800USD의 가격으로 사이클론 청소기를 처음 출시했으며, 1993년에는 영국에서 다이슨 DC01 업라이트(upright)를 200GBP에 출시했다.[32][33] 비평가들은 사람들이 기존 제품의 두 배 가격으로 진공 청소기를 구매하지 않을 것이라고 예상했지만, 다이슨 디자인은 이후 영국에서 가장 인기 있는 청소기가 되었다.
사이클론 청소기는 필터 백을 사용하지 않는다. 대신 먼지는 분리 가능한 원통형 수집 용기 또는 통에서 분리된다. 공기와 먼지는 용기 벽에 접선 방향으로 고속으로 수집 용기로 흡입되어 빠르게 회전하는 와류를 생성한다. 먼지 입자와 다른 파편은 원심력에 의해 용기 바깥쪽으로 이동하여 중력에 의해 떨어진다.
휴대용 사이클론 모델에서는 와류 중심에서 정화된 공기가 용기 상단의 일련의 점점 더 미세한 필터를 통과한 후 기기에서 배출된다. 첫 번째 필터는 후속 필터를 손상시킬 수 있는 입자를 포집하기 위한 것이며, 후속 필터는 미세 먼지 입자를 제거한다. 기기가 효율적으로 계속 작동하려면 필터를 정기적으로 청소하거나 교체해야 한다.
사이클론 분리에 대한 대중의 인식을 높이는 데 성공한 다이슨 이후, 여러 다른 회사들이 사이클론 모델을 출시했다. 경쟁 제조업체로는 후버(Hoover), 비셀(Bissell), 보쉬(Bosch), 유레카(Eureka), 일렉트로룩스(Electrolux), 박스(Vax) 등이 있다.
4. 4. 기타
다른 진공 청소기에는 건식 청소와 습식 청소를 위한 전기 물걸레 청소기가 동일한 기계에 포함되어 있다.아이로봇은 자체 세척액을 운반하여 바닥에 도포하고 문지른 다음 더러운 물을 수집 탱크로 진공 청소하는 로봇 습식 진공 청소기인 스쿠바를 개발했다.
5. 구성 요소
진공 청소기는 공기 흡입구, 모터, 프로펠러(회전 날개), 필터, 먼지받이, 케이스, 배기구 등으로 구성된다. 흡입구는 방이나 마루 구석구석을 청소할 수 있도록 끝이 뾰족하며, 방이나 마루 등 청소 장소에 맞는 솔을 붙여 사용할 수 있다. 플라스틱 관과 잘 구부러지는 고무 호스로 본체와 연결된다.
진공 청소기는 기본적으로 완전히 필터링되지 않은 공기를 배출하여 먼지가 공기 중에 떠다니게 한다. 이는 작업자가 호흡 가능한 먼지를 흡입하여 건강 문제를 일으키고, 먼지가 청소 중인 영역에 다시 쌓이게 할 수 있다. 제조업체는 이 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법을 사용하며, 이 중 일부는 단일 기기에 결합될 수 있다. 일반적으로 필터는 들어오는 공기가 팬에 도달하기 전에 통과하도록 배치되고, 필터링된 공기는 냉각을 위해 모터를 통과한다. 다른 디자인에서는 냉각을 위해 완전히 별도의 공기 흡입구를 사용하기도 한다.
실용적인 공기 필터가 먼지가 많은 기류에서 모든 초미세 입자를 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하다. 초고효율 공기 필터는 일상적인 사용 중에 즉시 막혀 비효율적이 되며, 실용적인 필터는 여과 효과와 기류 제한 사이에서 타협점을 찾는다. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 부분적으로 필터링된 공기를 실외로 배출하는 것으로, 일부 중앙 진공 청소 시스템의 설계 특징이다. 특수 설계된 휴대용 진공 청소기도 이 설계를 사용할 수 있지만, 외부 창에 별도의 배기 호스를 임시로 설치해야 하므로 설치 및 사용이 더 불편하다.
진공 청소기의 일반적인 먼지 제거 방식은 다음과 같다.
- 먼지 봉투: 진공 청소기로 빨아들인 잔해를 포획하는 가장 일반적인 방법은 공기가 통과하도록 허용하지만 대부분의 먼지와 잔해를 가두는 종이 또는 천 봉투를 사용하는 것이다. 봉투는 꽉 차기 전에 미세 먼지로 막힐 수 있으며, 일회용이거나 세척하여 재사용할 수 있다.
- 먼지 봉투 없는 방식: 비사이클론 먼지 봉투 없는 모델에서는 봉투 대신 재사용 가능한 필터가 있는 탈착식 용기를 사용하며, 이는 재사용 가능한 천 봉투와 같다.
- 사이클론 분리: 이 방법을 사용하는 진공 청소기는 먼지 봉투가 없다. 흡입 공기가 매우 빠르게 순환하거나 회전하여 대부분의 먼지가 공기 밖으로 배출되어 수집통에 떨어진다. 작동 방식은 원심 분리기와 유사하며, 미세 먼지로 인해 봉투가 막히는 문제를 제거한다.
- 물 필터링: 1920년대에 Newcombe Separator(나중에 Rexair Rainbow가 됨) 형태로 처음 상업적으로 등장한 물 필터링 진공 청소기는 물통을 필터로 사용한다. 먼지가 많은 흡입 공기가 배출되기 전에 물을 통과하도록 하여 젖은 먼지가 공기 중에 떠다니는 것을 방지한다. 물 트랩 여과 및 저속 작동을 통해 사용자는 이 기계를 독립형 공기 청정기 및 가습기 장치로 사용할 수도 있다. 세균과 곰팡이의 번식을 방지하고 불쾌한 냄새가 나는 것을 방지하기 위해 사용 후마다 더러운 물을 버리고 기기를 청소해야 한다.
- 초미세 에어 필터: HEPA 필터라고도 하며, 이 방법은 공기가 기기 전체를 통과한 후에 보조 필터로 사용된다. 작업자에게 해를 끼칠 수 있는 남아 있는 먼지를 제거하기 위한 것이다. 일부 진공 청소기는 활성탄 필터를 사용하여 냄새를 제거하기도 한다.
일반적인 진공 청소기는 HEPA 필터가 장착되어 있더라도 석면 섬유를 청소하는 데 사용해서는 안 된다. 석면을 안전하게 청소하려면 특수 설계된 기계가 필요하다.[35]
대부분의 진공 청소기는 접근하기 어려운 곳까지 청소하거나 다양한 표면을 청소하기 위해 도구, 브러시, 연장 막대 등과 같은 다양한 특수 부착 장치를 함께 제공한다.
일반적인 부속품
- 마루 브러시(비수직형 디자인용)
- 전동 바닥 노즐(캐니스터형 디자인용)
- 먼지떨이 브러시
- 틈새 도구
- 가구 노즐
일반적인 전기 청소기는 크게 4가지 부분으로 구성된다.
- 본체: 모터와 집진부를 갖춘 핵심 부위이다. 전원 코드와 코드 릴(상용 전원 사용 모델), 축전지(충전식 모델)를 갖추고 있다. 부속 흡입구 수납 포켓이나 고성능 필터(집진부와 별도)를 갖춘 모델도 있으며, 호스 손잡이에 스위치가 없거나 호스가 없는 모델은 각종 버튼과 표시기가 있다.
- 호스: 본체와 연장관 또는 바닥 흡입구를 연결하며, 바닥 이동형에는 반드시 있다. 가정용 바닥 이동형 대부분은 호스 끝 손잡이에 주전원, 회전 브러시 켜고 끄기 등을 제어하는 버튼(스위치)이 있다. 흡입 먼지량, 종이팩 교체 시기, 필터 청소 시기를 나타내는 표시기가 있는 모델도 있다. 선반용 흡입구나 틈새용 흡입구를 장착하여 가구 위나 틈새 등을 쉽게 청소할 수 있다. 빗자루형 및 휴대형 일부는 본체와 흡입구가 직결된 구조로, 호스가 없다.
- 연장관: 호스와 마루 흡입구 사이에 있으며, 마루 이동형에 반드시 장착된다. 서서 사용할 때를 고려하여 일부 휴대형에도 장착된다. 사용자 신장이나 청소 장소에 맞춰 신축할 수 있다. 빗자루형 중에는 호스 및 틈새용 흡입구와 일체화된 연장관이 장착된 기종도 있다.
- 흡입구: 호스, 연장관, 본체 끝에 부착하여 청소하는 부위로, 제조사에 따라 '''노즐''', '''헤드''', '''브러시''' 등으로도 불린다.
흡입구의 종류
- 바닥용 흡입구: 가장 많이 사용되며, 흡입구 바로 아래와 주변 틈새로 먼지를 흡입한다. 회전 브러시가 있으면 쓸고, 닦고, 긁어내고, 두드리는 효과로 먼지나 머리카락 등을 더 효율적으로 흡입한다. 회전 브러시는 모터 구동 "파워 브러시"와 소형 풍차 기류를 이용한 "터보 브러시"가 있다. 흡입구 틈새를 좁히면 흡입력이 작은 청소기도 청소 능력을 높일 수 있지만, 큰 쓰레기를 흡입하기 어렵고 바닥에 달라붙어 조작감이 떨어진다.
- 선반용 흡입구: 부드러운 브러시가 부착되어 선반이나 가구 먼지를 쓸듯이 청소한다. 손잡이나 연장관 끝에 접힌 상태로 세트되어 원터치로 장착 가능한 기종도 있다.
- 틈새용 흡입구: "주둥이"라고도 불리며, 앞부분이 좁아 틈새 쓰레기를 강력하게 흡입한다. 바닥 이동형은 본체 수납 포켓이나 손잡이 뒷면에 마운트 가능한 기종도 있다. 길이는 보통 십여 센티미터지만, 신축 기구로 수십 센티미터~1미터가 되거나 각도 조절로 고소 청소에 활용 가능한 것도 있다.
- 이불용 흡입구: 이불에 달라붙지 않게 하고, 이불이나 담요를 효율적으로 청소한다. 이불을 두드리는 기구가 있기도 하다. 고급형은 표준 부속품이거나, 휴대형(핸디형) 중에는 이불 청소 특화 설계 기종도 있다.
6. 성능
진공 청소기의 성능은 여러 가지 요소로 측정할 수 있다. 주요 측정 요소는 다음과 같다.
- 기류: 초당 리터(l/s) 또는 분당 입방 피트(CFM 또는 ft3/min) 단위로 측정된다.
- 풍속: 초당 미터(m/s) 또는 시속 마일(mph) 단위로 측정된다.
- 흡입력: 파스칼(Pa) 또는 인치 수주 단위로 측정되는 진공도 또는 수두를 나타낸다.
이 외에도 다음과 같은 사양들이 진공 청소기의 성능을 나타내는 데 사용된다.
- 무게: 킬로그램(kg) 또는 파운드(lb) 단위로 측정된다.
- 소음: 데시벨(dB]) 단위로 측정된다.
- 전원 코드 및 호스 길이 (해당하는 경우)
일반적인 가정용 진공 청소기 모델의 흡입력은 약 -20 kPa이다. 이는 진공 청소기 호스 내부의 압력을 정상 대기압(약 100 kPa)보다 20 kPa 낮출 수 있다는 것을 의미한다. 흡입력 등급이 높을수록 청소기의 성능은 더 강력해진다. 1인치의 물은 약 249 Pa에 해당하므로, 일반적인 흡입력은 약 203.20cm의 물에 해당한다.
진공 청소기의 소비 전력은 와트(W) 단위로 표시되는 경우가 많다. 하지만 북미 지역의 많은 진공 청소기 제조사들은 암페어(A) 단위의 전류만 표시하는 경우가 잦다. 이 경우 소비자는 120V(볼트) 전압을 곱하여 대략적인 소비 전력을 와트 단위로 계산해야 한다. 중요한 점은 정격 입력 전력은 청소기의 성능을 나타내는 것이 아니라, 청소기가 얼마나 많은 전력을 소비하는지를 나타낸다는 것이다.
2014년 8월 이후, EU 규정에 따라 1600와트를 초과하는 전력 소비를 가진 진공 청소기의 EU 내 제조가 금지되었으며, 2017년부터는 900와트를 초과하는 진공 청소기의 제조가 허용되지 않았다.[36][37]
6. 1. 흡입력
진공 청소기는 공기의 압력을 이용하여 청소를 한다. 1분에 만 번 이상 프로펠러를 강하게 회전시켜 호스 속의 공기를 밖으로 뽑아내어 청소기 내부를 진공 상태로 만든다. 기계 안의 압력이 줄어들면 흡입력이 생기고, 대기압이 낮은 호스 속으로 먼지와 찌꺼기가 공기와 함께 들어간다. 액체나 기체는 그 무게 때문에 압력을 가지며, 액체나 기체 내부의 면이나 용기의 면에 이 무게가 작용할 때 압력이 생길 수 있다. 대기 중의 공기도 대기권처럼 높이 쌓이면 무게가 크기 때문에 큰 압력을 가지더라도 이 압력 차이를 이용하면 물체를 움직이거나, 물이나 기름 등의 액체와 기체를 흐르게 할 수 있다.흡입력은 펌프가 생성할 수 있는 최대 압력 차이를 의미한다. 일반적인 가정용 모델의 흡입력은 약 -20 kPa이다. 이는 호스 내부의 압력을 정상 대기압(약 100 kPa)에서 20 kPa만큼 낮출 수 있다는 의미이다. 흡입력 등급이 높을수록 청소기의 성능이 더 강력하다. 1인치의 물은 약 249 Pa에 해당하며, 따라서 일반적인 흡입력은 약 203.20cm의 물이다.[1]
흡입 일률이란 공기역학적 동력의 최대값, 즉 진공 청소기가 공기를 빨아들이는 능력을 나타내는 것으로, 일반적으로 말하는 '''흡입력'''이다. 자동차에 비유하면 '''마력'''에 해당한다. 다만, 진공 청소기의 청소 능력은 노즐의 구조에도 크게 의존하므로, 흡입 일률에 청소 능력이 비례한다고는 할 수 없다. 이 때문에, 진공 청소기 제조사는 흡입 일률을 높이는 연구뿐만 아니라, 청소 능력이 높은 바닥용 노즐 개발에도 힘쓰고 있다. 일반적으로, 흡입 일률이 높은 진공 청소기가 하나의 노즐로 다양한 종류·크기의 쓰레기나, 다양한 바닥에 대응하기가 더 용이하다.[2]
흡입 일률은 진공 청소기 본체의 흡입 파이프에 측정 장치를 연결하고, 밸브를 조작하여 풍량과 진공도를 변화시키면서, 풍량×진공도가 최대가 되는 값을 구한 것으로, 단위는 W(와트)이다(자세한 내용은 JIS C 9108 "부속서 A(규정) 흡입 일률의 측정 방법" 참조). 흡입 일률은 다음 계산식으로 산출된다.[2]
:〔흡입 일률 = 0.01666×풍량 (m3/min)×진공도 (Pa)〕
흡입 일률은 JIS에 의해 성능 표시가 의무화되어 있다.[2]
6. 2. 소음
소음 값은 무향실에서 최대 풍량으로 작동하는 청소기 본체에서 1m 떨어진 곳의 소음을 나타내는 것으로, 노즐을 바닥에서 10cm 위로 띄워 고정하고 회전 브러시를 멈춘 상태에서 측정되며, 단위는 dB(데시벨)이다 (자세한 내용은 JIS C 9801의 "부속서 B (규정) 소음 측정 방법" 참조).[1]JIS에서는 가정용 청소기의 소음은 다음 값 이하로 규정하고 있다.[1]
| 종류(별칭) | 정격 소비 전력 (W) | 소음 값 (dB) |
|---|---|---|
| 바닥 이동형(캐니스터형) 빗자루형(업라이트형) | 700 이하 | 65 이하 |
| 700 초과 1000 이하 | 70 이하 | |
| 1000 초과 1500 이하 | 76 이하 | |
| 휴대형(핸디형) | 1000 이하 | 65 이하 |
| 1000 초과 1500 이하 | 71 이하 |
참고로, 소음 값의 지표가 되는 환경의 목록을 나타낸다.[1]
| 소음 값 (dB) | 대응하는 환경 |
|---|---|
| 80 | 지하철 차내 |
| 70 | 시끄러운 거리 |
| 60 | 보통 대화 |
소음 값은 사용자에게 이해하기 쉽고, 유용한 지표이지만, JIS에 의한 성능 표시 의무가 없기 때문에, 소음 값이 큰 제품 등에서는 공표되지 않는 경우가 있다.[1]
6. 3. 기타 성능
- 카펫이나 이불 등 내부로 들어간 쓰레기나 먼지를 제거할 수 있다.
- 매번 쓰레기를 버릴 필요가 없다.
- 먼지가 날리는 현상이 적다.
- 쓰레기에 직접 접촉하거나 가까이 갈 필요가 없다.
- 꽃가루 등 눈에 잘 보이지 않는 크기의 쓰레기도 깨끗하게 제거할 수 있다.
- 빗자루나 쓰레받기를 사용할 때보다 쓰레기나 먼지를 놓치는 경우가 적다.
7. 최신 기술 동향
- 2004년, 영국의 한 회사가 호버크래프트와 유사하게 공기 쿠션 위를 떠다녀 무게가 가볍고 조작이 용이한 호버링 진공 청소기인 AiRider를 출시했다.
8. 한국의 진공 청소기 시장
한국에서 판매되는 진공 청소기는 용도에 따라 가정용, 업소용, 산업용으로 나뉜다.
- 가정용 청소기: 일반 가정이나 소규모 상점에서 사용된다. 본체가 가벼운 플라스틱으로 만들어져 사용하기 쉽다.
- 업소용 청소기: 청소 사업자가 사용하는 청소기이다. 본체나 연장관은 금속으로 된 경우가 많고, 모터 등의 수명이 길어 내구성이 좋다. 장시간 연속 사용으로 다량의 쓰레기를 흡입하므로 본체의 대부분이 쓰레기통이며, 집진 용량이 매우 크다.
- 산업용 청소기: 클린룸용, 방폭용, 방진용, 토너용 등 특수 용도의 청소기가 있다.
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