KR100536948B1 - 디젤 매연 측정용 3단 임팩터 - Google Patents
디젤 매연 측정용 3단 임팩터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 디젤 매연 측정용 3단 임팩터에 관한 것으로서, 임팩터에는 매연 입자가 충돌하는 충돌기판이 구비되고, 상기 충돌기판에는 표면이 매연 입자를 포집할 수 있도록 필터 여지(filter media)나 알미늄 호일로 덮여지며, 아울러 작은 크기의 매연 입자를 채취할 수 있도록 중간 단에 압력강하용 오리피스를 장착한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기분포 및 농도를 간단하게 측정할 수 있고, 나아가 크기분포에 따른 성분도 구체적으로 분석할 수 있는 것이다.
본 발명은 이미 알려져 있는 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기분포 자료를 이용하여 매연의 크기분포 및 농도를 비교적 정확하게 측정할 수 있는 각 임팩터 단의 분리 입경을 결정하는 것과, 3개의 임팩터 단을 이용하여 전체 크기분포와 농도를 간편하게 측정할 수 있는 장비이다.
아울러, 압력강하용 오리피스를 도입하여 일반적으로 쉽게 가공할 수 있는 크기의 오리피스를 사용할 수 있으므로, 제작비가 저렴하고 운전 및 유지 보수가 매우 간단한 측정장비이다.
Description
본 발명은 디젤 자동차에서 배출되는 미세한 매연의 질량농도를 신속,간편하게 측정할 수 있도록 개선된 3단 임팩터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기분포 및 농도를 정확히 측정하고, 나아가 크기분포에 따른 성분도 정확히 분석할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진에서 배출되는 매연은 엔진의 부하에 따라 입자상 물질의 질량 평균 입경(mass mean diameter)과 농도가 다르지만, 대부분의 경우 질량 평균 입경이 0.1∼0.5㎛ 범위에 있고, 1㎛ 이하인 입자가 개수농도로 90% 이상, 질량농도로 70% 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다.
또한, 대도시에서 디젤 자동차로부터 배출되는 매연에 의한 대기오염의 증가 및 인체 유해성에 관해서는 널리 알려져 있고, 환경 및 보건 문제에 대하여 현재 많은 연구가 이루어지고 있다. 최근 국내에서는 새로 출시되는 신차의 매연 배출량을 규제할 뿐만 아니라 운행중인 차량에 대해서도 법적으로 규제하려고 하고 있다.
그런데, 현재 디젤 매연의 측정 기술은 단순히 매연을 필터 여지(filter media)에 거른 후, 광학적인 투과량의 정도를 이용해 차량에서 배출되는 매연의 농도를 산출하거나, 필터 여지에 걸린 매연의 무게를 측정하는 정도에 그치고 있어, 이러한 광학적 투과나 무게 측정 등의 측정방법은 대기오염이나 인체 보건에 치명적인 것으로 알려져 있는 1㎛ 이하인 입자의 양을 추정하는 방법으로는 적당하지 않는 문제가 있다.
그리고, 광학적 투과량의 정도를 통해 매연의 양을 측정하는 스모크 테스터는 큰 입자들에 비해 미세한 입자의 영향이 미미하기 때문에, 대기오염과 인체에 나쁜 영향을 미치는 1㎛ 이하인 미세 입자의 정량화에는 적당하지 않으며, 나아가 필터 여지에 매연을 샘플링하여 무게를 측정하는 방법 또한 입자의 직경이 증가하면 무게는 직경의 세 제곱만큼 비례하여 증가하므로, 대부분 1㎛ 이상인 큰 입자에 의해 매연의 양(질량농도)이 결정된다.
다단 임팩터는 대기 먼지, 공장이나 소각로 등의 배출 먼지의 크기분포를 측정하는데 널리 사용되는 장비로 보통 8∼10단 정도로 구성되고, 0.3㎛ 이상인 먼지의 크기분포를 측정할 수 있다. 하지만 8∼10개의 많은 단을 장착하고 운전해야 하기 때문에 사용 및 관리가 매우 복잡한 전문가용으로 제작되어 비전문가가 사용하기에는 적합하지 않는 문제점이 있다.
최근에 실시간으로 먼지의 크기분포를 측정하는 장비인 전기적 저압 임팩터가 상용화되어 있지만, 10개 이상의 단으로 구성되어 구조가 복잡하고, 고가의 장비여서 전문적인 연구에 제한적으로 사용되고 있다.
결국, 디젤 매연을 감소시키기 위한 배출 가스 검사에서는 구조가 간단하고 가격도 저렴하면서 디젤 매연의 양을 크기별로 비교적 정확하게 정량적으로 측정할 수 있는 장비가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 3단 임팩터는 디젤 자동차로부터 배출되는 매연의 크기분포를 간단하게 측정하여 배출되는 매연의 총량을 비교적 정확하게 검사할 수 있도록 한 디젤 매연 측정용 3단 임팩터를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 임팩터는 매연 입자가 충돌하는 충돌기판이 구비되고, 상기 충돌 기판은 상부 표면이 매연 입자를 포집할 수 있는 필터 여지나 알미늄 호일로 덮여지며, 아울러 작은 크기의 매연 입자를 채취할 수 있도록 3단 임팩터의 중간에 위치한 2개의 단에 압력강하용 오리피스를 장착한 구조를 취함으로써, 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기분포 및 농도를 간단하게 측정할 수 있고, 크기분포에 따른 성분도 정확히 분석할 수 있는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 디젤 매연의 크기를 크게 5가지로 분류하여 간단하게 입경분포와 인체에 유해한 크기의 매연 농도를 정확히 측정할 수 있는 점에 특징이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면 의거 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 첨부된 예시도면 도 1은 본 발명이 대상으로 하는 디젤 자동차로부터 배출되는 매연(질량농도와 개수농도)의 전형적인 크기분포와 본 발명에 따른 3단 임팩터의 분리 입경을 함께 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명에 따른 매연 측정용 3단 임팩터의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 매연 측정용 3단 임팩터를 구성하는 매연 포집용 충돌기판의 상세도이다.
우선, 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 3단 임팩터는 디젤 매연의 크기별 질량분포를 잘 추정하는데 적합한 분리 입경을 설정하여 설계되어야 한다.
상기 매연 측정용 3단 임팩터는 첨부된 예시도면 도 2에 도시된 바와 같이 본체(main body)(A), 최종필터(final filter)(8), 유량조절밸브(10) 및 진공펌프(11)로 구성된다. 먼저, 본체(A)의 상면에는 공기(1)가 유입되는 입구(inlet)(2), 각각 0.5, 0.12, 0.04㎛ 분리 입경을 갖는 다중노즐(3)과, 충돌기판(4,5,6,7)을 포함한 복수 개의 단(stage)(예비단, 1단,2단,3단), 최종필터(8) 및 출구(9)로 구성된다.
따라서, 공기흐름(1)은 입구(2)를 통해 유입된 후, 각 임팩터 단의 다중 노즐판(3)과 충돌기판(4,5,6,7)을 차례로 통과하면서 공기 중에 포함된 큰 입자부터 크기별로 충돌기판(4,5,6,7)의 상부에 위치한 필터 여지(15) 또는 알루미늄 호일(15)에 의해 제거되고, 마지막으로 최종필터(8)에서 나머지 입자가 포집된 후 출구(9)로 빠져나간다.
여기서 원하는 크기의 입자가 잘 분리될 수 있도록 각 단의 노즐 크기와 개수를 정한다. 전체 임팩터를 통과하는 유량은 진공펌프(11)에 의해 흡인하고, 최종 필터(8)와 유량조절밸브(10) 내부의 진공도를 진공계(12)로 측정하여 임팩터의 흡인 유량을 일정하게 조절한다.
도 3은 매연 포집용 충돌기판을 상세히 도시한 것으로, 매연 입자가 충돌하는 충돌기판(4,5,6,7)은, 상부 표면이 매연 입자를 잘 포집할 수 있는 필터 여지(15)나 알미늄 호일(15)로 덮여지고, 특히 상기 충돌기판(4,7)의 내부에는 공기흐름(1)이 다음 단으로 압력강하 없이 잘 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 장공(13)이 형성되어 있다. 그리고 임팩터의 중간에 위치한 2개의 충돌기판(5,6)에는 압력강하용 오리피스(16)를 여러개 설치하여 작은 크기의 매연 입자를 채취할 수 있도록 하고, 상기 필터 여지(15) 또는 알미늄 호일(15)을 고정하기 위한 고정판(14)이 설치되어 있다.
본 발명에 의하면 특히, 현재 가장 인체에 해로운 입자 크기로 알려져 있는 지름이 2.5㎛ 이하인 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기분포와 농도를 간단하고 정량적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명을 이용하면 도로상의 자동차로부터 배출되는 인체에 해로운 매연의 농도를 쉽게 알 수 있을 뿐만 아니라 자동차 검사시 차량의 매연 배출량을 쉽게 측정할 수 있다.
또한, 압력강하용 오리피스를 도입하여 일반적으로 쉽게 가공할 수 있는 크기의 오리피스를 사용할 수 있으므로, 제작비가 저렴하고 운전 및 유지 보수가 매우 간단하다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 자동차로부터 배출되는 매연(질량농도와 개수농도)의 전형적인 크기분포 및 본 발명에 따른 3단 임팩터의 분리 입경을 함께 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 매연 측정용 3단 임팩터를 도시한 구성도
도 3은 본 발명에 따른 매연 측정용 3단 임팩터를 구성하는 매연 포집용 충돌기판의 상세도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 흡인되는 공기 2 : 입구
3 : 다중노즐 4 : 예비 임팩터 단의 충돌기판
5,6,7 : 임팩터 단의 충돌기판 8 : 최종필터
9 : 출구 10 : 유량조절밸브
11 : 진공펌프 12 : 진공계
13 : 장공 14 : 고정판
15 : 필터 여지 또는 알루미늄 호일 16 : 오리피스
Claims (4)
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- 본체의 내부에는 흡인되는 공기를 포집하도록 2.5㎛ 이상인 입자를 미리 분리하는 예비단과; 이 예비단 하부에 디젤 자동차에서 배출되는 매연의 크기 분포를 잘 나타낼 수 있도록 0.5㎛, 0.12㎛, 0.04㎛ 분리 입경을 갖는 다중노즐로 이루어진 3개의 단(1단,2단,3단)이 해당 충돌기판과 각각 한조를 이루며 순차적으로 설치되어, 3단을 통과한 공기가 최종필터를 통해 외부로 빠져나가도록 이루어진 디젤 매연 측정용 3단 임팩터에 있어서,상기 충돌기판에는 관성력을 이용하여 작은 입자도 분리할 수 있도록 압력을 낮추기 위한 오리피스가 원판의 원주를 따라 여러개 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤 매연 측정용 3단 임팩터.
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