KR101146302B1 - 미세입자 크기분포 실시간 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유입된 미세입자의 농도를 측정하는 복수 개의 개수 농도측정기, 및 상기 개수 농도측정기에서 출력된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기분포를 산출하는 데이터 처리장치를 포함하고, 상기 복수 개의 개수 농도측정기 중 적어도 어느 하나 이상에는 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부가 전단에 형성되도록 구성되어,
일반 대기 환경과 같은 고농도 지역뿐만 아니라 클린룸과 같은 저농도 지역에서 대기 중 부유 입자상 물질의 크기분포를 실시간으로 측정 가능한 미세입자 크기분포 실시간 측정장치에 관한 것이다.
일반 대기 환경과 같은 고농도 지역뿐만 아니라 클린룸과 같은 저농도 지역에서 대기 중 부유 입자상 물질의 크기분포를 실시간으로 측정 가능한 미세입자 크기분포 실시간 측정장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 농도측정장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다채널의 개수 농도측정기와 광학측정장치를 이용하여 대기 중 미세입자를 크기별로 실시간 측정할 수 있는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치에 관한 것이다.
현대 도시인들의 생활은 대부분 지하철, 지하상가, 공공건물, 작업장 및 사무실 등의 각종 실내 환경에서 이루어지고 있으나, 실내공기는 환기에 의한 자연 희석율이 부족하여 오염된 공기가 실내에 계속적으로 순환되고 있다. 실내공기오염의 중요성은 인간이 실내에서 생활하는 시간이 하루 중 90% 이상을 차지하고 있으며, 실내공기 질은 실외와 달리 쉽게 정화되지 않아 쾌적한 실내 환경의 저해요인이 될 뿐만 아니라 재실자들의 건강까지도 위협하기 때문이다. 따라서, 실내 공기질 관리를 위하여 입자상 물질에 대한 실시간 모니터링 기술이 필요하다.
또한, 반도체 제조, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 및 PDP(Plasma Display Panel) 등 평판 디스플레이(Flat Display) 제조, 의화학, 생물, 유전 등의 다양한 분야에서 공정 및 생산성에 영향을 주는 입자의 발생을 최소화시키기 위해 클린룸을 사용하고 있다. 따라서, 클린룸 관리를 위해 나노입자의 제어와 나노입자에 대한 실시간 모니터링이 필요하다.
현재 나노입자의 크기분포 측정에는 주사이동입자측정기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS)가 사용되고 있다. SMPS는 중화기(Neutralizer), 미분형 이동분석기(Differential Mobility Analyzer, DMA), 응축핵 계수기(Condensation Nucleus Counter, CNC)로 구성되어 있다. 나노입자는 중화기에 의하여 양극하전(Bipolar charging)된 후, 미분형 이동분석기(DMA)에 공급된다.
미분형 이동분석기(DMA)는 하전된 입자의 전기적 이동성을 이용하여 입자의 크기별 분리를 하고, 분리된 입자의 개수농도는 응축핵 계수기(CNC)에서 측정된다.
따라서, 주사이동입자측정기(SMPS)는 나노입자의 크기와 각 입경별 개수농도 데이터를 합산함으로써 나노입자의 크기분포를 구할 수 있다.
그러나 주사이동입자측정기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS)는 중화기를 이용한 나노입자 양극하전시, 대부분의 입자가 중화성능을 갖기 때문에 나노입자의 개수농도가 1,000 개/cc 이하인 저농도에서는 사용할 수 없는 문제가 있다.
또한 스캐닝에 소정의 시간이 필요하기 때문에 미세입자 크기 분포에 대하여 실시간 측정이 불가능하고, 마이크론 크기의 입자에 사용할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 개수 농도측정기를 다채널로 구성하고 광학측정장치를 이용하여 대기중 미세입자를 크기별로 실시간 측정할 수 있는 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징은 유입된 미세입자의 개수 농도를 측정하는 복수의 개수 농도측정기; 및 상기 개수 농도측정기에서 측정된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기 분포를 산출하는 데이터 처리 장치;를 포함하고, 상기 복수의 개수 농도측정기 중 적어도 어느 하나 이상에는 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부가 전단에 형성되도록 구성된다.
이때 미세입자 조절부는 200~500 메쉬 스크린으로 구성되고, 미세입자가 0.1~3.0 cm/s의 속도로 유입되도록 구성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징은 유입되는 미세입자의 크기가 상이한 복수 개의 개수 농도측정기와, 상기 개수 농도측정기와 별개로 미세입자의 개수 농도를 측정하는 광학측정장치, 및 상기 개수 농도측정기에서 측정된 나노 단위의 미세입자 정보와 상기 광학측정장치에서 측정된 마이크로 단위의 미세입자 정보를 가공하여 전체 유입된 미세입자 크기 분포를 산출하는 데이터 처리장치를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징은 미세입자 조절부가 장착된 복수 개의 개수 농도측정기 및 광학측정장치에 각각 미세입자를 포함하는 에어로졸을 유입하고 미세입자의 농도를 실시간으로 측정하는 농도 측정단계와, 상기 각 개수 농도측정기에서 측정된 개수 농도의 차에 의하여 10nm 이상 0.3㎛ 미만의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하고, 상기 광학측정장치에서 0.3㎛ 이상의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하여, 전체 미세입자의 크기 구간별 분포를 측정하는 크기 분포 산출단계, 및 산출된 미세입자의 크기분포를 디스플레이하는 표시단계를 포함한다.
본 발명을 이용하면 일반 대기 환경과 같은 고농도 지역뿐만 아니라 클린룸과 같은 저농도 지역에서도 대기 중 미세입자의 크기분포가 실시간으로 측정가능하다.
또한, 나노입자에서 마이크론 입자까지 넓은 범위의 대기중 부유 입자상 물질의 크기분포를 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 조절부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 미세입자 조절부의 메쉬 스크린의 개수에 따라 분리되는 미세입자 크기를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개수 농도측정기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치의 블럭도이다.
도 6은 기존의 주사이동입자측정기와 본 발명의 실시예에 따른 측정장치에 의하여 측정한 미세농도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 조절부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 미세입자 조절부의 메쉬 스크린의 개수에 따라 분리되는 미세입자 크기를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개수 농도측정기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치의 블럭도이다.
도 6은 기존의 주사이동입자측정기와 본 발명의 실시예에 따른 측정장치에 의하여 측정한 미세농도 분포를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 조절부의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 미세입자 조절부의 메쉬 스크린의 개수에 따라 분리되는 미세입자 크기를 보여주는 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개수 농도측정기의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치는 복수 개의 개수 농도측정기(200) 및 상기 개수 농도측정기(200)에서 측정된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기에 따른 개수 농도를 산출하는 데이터 처리 장치(400)를 포함한다.
도 1을 참고할 때 미세입자가 포함된 에어로졸이 유입라인(L1)을 따라 각각의 개수 농도측정기(200)에 유입되어 개수 농도가 측정되고, 상기 개수 농도측정기(200)에서 배출라인(L2)을 통하여 외부로 배출된다.
이때 상기 복수 개의 개수 농도측정기(200) 중 적어도 어느 하나 이상에는 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부(100)가 전단에 형성된다.
먼저 상기 미세입자 조절부(100)에 대하여 설명하면, 상기 미세입자 조절부(100)는 상기 개수 농도측정기(200)의 전단에 형성되어 유입되는 미세입자의 크기를 제어하는 역할을 수행한다.
따라서 상기 미세입자 조절부(100)는 각각 통과되는 미세입자의 분리입경이 서로 상이하게 구성되며, 바람직하게는 상기 복수 개의 개수 농도측정기(200)에 유입되는 순서대로 개수 농도측정기에서 에 유입되는 미세입자의 분리입경이 커지도록(또는 작아지도록) 구성되는 것이 좋다.
이러한 미세입자 조절부(100)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 살펴보면, 미세입자 조절부(100)는 크게 홀더(110)(120)와 상기 홀더(110)(120)에 삽입되는 메쉬 스크린(130)으로 구성된다.
상기 홀더(110)(120)는 양단(111)(121)이 개방되어 미세입자가 유입 및 배출될 수 있도록 구성되며, 메쉬 스크린(130)이 삽입될 수 있도록 일단(110)과 타단(120)으로 분리 가능하게 제작된다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 홀더(110)(120)의 내주면에는 상기 메쉬 스크린(130)이 삽입 고정될 수 있도록 홈이 형성될 수도 있다.
상기 메쉬 스크린(130)은 특정 크기 이하의 미세입자가 통과하는 것을 차단함으로써 미세입자를 분리한다. 미세입자의 경우 메쉬 스크린(130)의 와이어의 간격보다 훨씬 작지만 상기 메쉬 스크린(130)을 통과하면서 브라운 확산 운동에 의하여 관 표면이나 메쉬의 표면에 포집 된다.
이때 메쉬 스크린(130)의 와이어 간격 및 개수를 조절하여 통과하는 미세입자의 분리입경(Cutoff dia.)을 조절할 수 있다.(여기서 '분리입경'이란 메쉬 스크린으로 유입된 입자 중 50%는 제거되고 나머지 50%는 통과하는 입자의 크기를 말하며, 분리입경보다 작은 입자 범위에서 통과되는 입자와 분리입경보다 큰 입자 범위에서 제거되는 입자는 서로 상쇄되어 0으로 본다.)
메쉬 스크린(130)의 와이어 간격은 200 mesh 이하의 경우 작은 입경에서의 성능저하가 일어나고, 500 mesh 이상의 경우 작은 입자에서의 포집 효율은 좋으나 큰 입자까지 모두 포집하는 문제가 있으므로 200 ~ 500 mesh를 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메쉬 스크린(130)에 유입되는 미세입자의 유속이 0.1cm/s이하인 경우에는 유속이 너무 느려 경제성이 떨어지고 과도한 브라운 확산에 의한 미세입자 제거 때문에 분리입경 구분이 용이하지 않으며, 유속이 3.0 cm/s 이상인 경우에는 브라운 확산 운동이 일어날 수 있는 충분한 시간이 제공되지 못하여 대부분의 미세 입자가 메쉬 스크린(130)에 포집되지 않고 통과하는 문제가 있다. 따라서 메쉬 스크린(130)에 유입되는 미세입자의 유속은 0.1~3.0 cm/s인 것이 바람직하다.
상기 미세입자 조절부(100)는 메쉬 스크린(130)의 개수를 조절하여 통과되는 미세입자의 크기를 조절하도록 구성된다. 예를 들면, 메쉬 스크린(130)을 1개 장착하여 분리 입경이 30nm이 되도록 구성할 수도 있고, 메쉬 스크린(130)을 3개 장착하여 분리 입경이 50nm가 되도록 구성할 수도 있는 것이다.
도 3을 참조할 때 400 mesh로 실험한 결과 메쉬 스크린을 1개 장착시 분리입경은 약 30nm이고, 3개 장착시는 약 50nm이고, 5개 장착시는 약 80nm의 분리입경을 갖는 것을 확인할 수 있다.
메쉬 스크린(130)의 개수가 많아질수록 분리 입경이 커지는 이유는 미세입자의 크기가 커질수록 상대적으로 브라운 확산운동이 잘 일어나지 않아 미세입자가 메쉬 스크린을 그대로 통과해버리나, 메쉬 스크린(130)의 개수가 많아지면 분리입경이 큰 미세입자가 포집될 확률이 높아지기 때문이다.
따라서 실시에 맞게 메쉬 스크린(130)의 개수를 조절함으로써, 통과시키고자 하는 미세입자의 분리입경을 조절할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에서는 4대의 개수 농도측정기(200)로 미세입자의 크기에 따른 개수 농도를 산출하였으나 목적에 맞게 복수 개의 개수 농도측정기(200)를 구비하여 미세입자의 크기분포를 측정할 수 있는 것은 자명하다.
도 4를 참고할 때 상기 개수 농도측정기(200)는 응축핵 계수기(CPC)로서, 크게 유입된 미세입자를 포화시키는 포화기(210)와, 상기 포화된 미세입자를 응축시키는 응축기(220), 및 상기 응축된 미세입자를 광학적으로 검출하는 광학 입자 계수기(230)로 구성된다.
상기 포화기(210)는 강제대류 열전달 방식을 이용하여 과포화 증기를 만드는 역할을 수행하며, 구체적으로는 내부에 작동 유체를 수용하고 일단(211)이 상기 미세입자 조절부(100)와 연결되어 있다. 따라서 상기 미세입자 조절부(100)에 의하여 선택된 분리 입경 이상의 미세입자만이 상기 포화기(210)로 유입된다.
상기 응축기(220)는 상기 포화기(210)로부터 공급되는 미세입자를 핵으로 액체방울이 생성되도록 포화 기체를 응축한다.
상기 응축기(220)의 외면에는 응축기(220) 튜브의 온도를 강하시키는 냉각수단(240)이 형성되어 있다. 상기 냉각수단(240)으로는 다양한 구조가 설계될 수 있으며, 일 예로는 열전냉각소자(Thermo electric cooler)가 장착될 수 있다.
상기 열전냉각소자는 응축기(220)의 외면을 둘러싸는 쿨링챔버(미도시)와, 이 쿨링챔버에 냉매를 공급하여 응축기(220) 튜브의 온도를 강하시키는 냉동 사이클(미도시)을 갖는 냉각장치로 구성될 수 있다.
상기 광학 입자 계수기(230)는 상기 응축기(220)로부터 공급되는 액체방울을 광학적으로 검출하여 미립자의 개수와 크기를 산출한다. 상기 광학 입자 계수기(230)는 광원(250)과, 광검출기(260)로 구성될 수 있다.
상기 광학 입자 계수기(230)는 일단이 응축기(220)와 연결되어 응축된 미세입자가 유입되며, 상기 광원(250)은 일측에 장착되어 광을 방출하고 광검출기(260)에 의하여 검출된다.
상기 광검출기(260)는 액체방울들의 위치 데이터를 획득하기 위하여 이미지센서, 예를 들어 전하결합소자 카메라(Charge Coupled Device,CCD camera)나 쿼드러춰 검출기(Quadrature detector)로 구성될 수도 있다.
따라서 상기 미세입자 조절부(100)에 의하여 일정 크기 이상의 미세입자만이 유입되므로 일정 크기 이상의 미세입자의 개수 농도 산출이 가능하게 된다. 예를 들면, 제 1 개수 농도측정기(200)에 형성된 미세입자 조절부(100)가 분리 입경이 30nm로 제어되었다면 제 1 개수 농도측정기(200)는 30nm이상의 크기를 갖는 미세입자의 개수 농도를 산출하게 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치의 블럭도이다.
상기 데이터 처리 장치(400) 중 제어부(410)는 복수 개의 광검출기(260)로부터 검출되는 광의 신호를 각각 출력받고, 광검출기(260)로부터 입력되는 신호를 프로그램에 의하여 프로세싱하여 미세입자의 개수 농도와 크기를 산출한다.
이를 도 5를 참조하여 더욱 자세하게 살펴보면, 어느 하나의 개수 농도측정기(200A)에서 받은 개수 농도 정보와 이웃한 개수 농도측정기(200B)에서 받은 개수 농도 정보를 가공하여 일정한 크기 범위에서의 미세입자 개수 농도를 산출하게 된다.
예를 들면, 제 1 개수 농도측정기(200A)의 분리입경이 10nm이고, 제 1 개수 농도측정기(200B)의 분리입경이 30nm이라면, 제어부(410)는 제 1 개수 농도측정기(200A)에서 10nm 크기 이상의 미세입자의 개수 농도 정보를 출력 받고 제 2 개수 농도측정기(200B)에서 30nm 크기 이상의 미세입자의 개수 농도 정보를 출력 받게 되고, 상기 제 1 개수 농도측정기(200A)에서 측정된 개수 농도와 제 2 개수 농도측정기(200B)에서 측정된 개수 농도의 차이를 구하고 이 농도의 차이를 10nm~30nm 크기를 갖는 미세입자의 분포로 산출하는 것이다.
이러한 산출방법으로 연속적으로 개수 농도 차이를 계산하여 미세입자를 크기의 분포를 실시간으로 산출할 수 있게 된다. 또한, 미세입자의 크기 구간을 더욱 좁게 조절할 수도 있다. 미세입자의 크기 구간의 제어는 상기 메쉬 스크린의 크기나 개수를 조절함으로써 가능하다.
이러한 데이터 처리 장치(400)는 광검출기(260)의 신호를 처리하여 미립자의 개수와 크기를 산출하여 출력하는 신호처리기(Signal processor)로 구성될 수 있으며, 산출된 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(420)를 더 포함할 수 있다.
도 6은 기존의 주사이동입자측정기와 본 발명의 실시예에 따른 측정장치에 의하여 측정한 미세농도 분포를 나타내는 그래프이다.
비교예로 측정된 주사이동입자측정기(SMPS: Scanning Mobility Particle Sizer)는 미분형 이동분석기(DMA)를 이용하여 하전된 입자의 전기적 이동성을 이용하여 입자의 크기별 분리하여 측정하는 고가의 장치이다.
도 6은 (a) 대기중의 입자와 (b) 대기중 입자와 TiO₂를 혼합한 에어로졸을 가지고 실험한 것으로 기존의 SMPS(scanning mobility particle sizer)와 본 발명의 실시예에 따른 측정장치로 측정한 미세농도 크기분포는 대체적으로 일치하는 것을 알 수 있다.
그러나 상기 주사이동입자측정기(SMPS: Scanning Mobility Particle Sizer)는 중화기(Neutralizer)를 이용해 입자를 볼쯔만(Boltzmann) 분포로 하전 시킨 뒤, 입자의 전기적 이동성을 이용하여 입자의 크기를 분리하므로 나노입자의 개수 농도가 1000개/cc이하에서는 사용할 수 없는 반면 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치는 나노입자의 개수 농도가 0.06 개/cc인 경우에도 용이하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세입자 크기분포 실시간 측정장치는 유입되는 미세입자의 분리입경이 상이한 복수 개의 개수 농도측정기(200)와, 상기 개수 농도측정기(200)와 별개로 미세입자의 개수 농도를 측정하는 광학측정장치(300) 및 데이터 처리장치(400)를 포함한다.
다시 도 1을 참조할 때 상기 복수 개의 개수 농도측정기(200)는 전단에 미세입자 조절부(100)가 형성되어 각각의 개수 농도측정기(200)에 크기가 다른 미세입자가 유입되는 구성인 점에서 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 광학측정장치(300)는 앞서 설명한 개수 농도측정기(200)에 장착되는 광학 입자 계수기(230)와 구성이 동일하며, 상기 개수 농도측정기(200)와는 독립적으로 구비되어 유입되는 미세입자의 크기 및 개수 농도를 측정한다.
이때 상기 광학측정장치(300)는 미세입자가 광에 산란되는 산란광을 측정하여 크기를 측정하는 장치이므로 0.3㎛이하의 미세입자는 측정이 불가능하며, 0.3㎛이상의 미세입자에 대하여만 측정하게 된다.
상기 데이터 처리장치(400)는 상기 개수 농도측정기(200)에서 측정된 나노 단위의 미세입자 정보와 상기 광학측정장치(300)에서 측정된 마이크로 단위의 미세입자 정보를 가공하여 전체 유입된 미세입자 크기에 따른 농도 분포를 산출한다.
따라서 상기 개수 농도측정기(200)는 10nm ~ 0.3㎛ 크기까지의 미세입자가 측정 가능하도록 복수 개로 구성되며, 0.3㎛ 크기 이상의 미세입자의 크기분포는 광학측정장치(300)에 의하여 정보를 받아 디스플레이하게 된다.
이때 개수 농도측정기(200)에 의하여 0.3㎛ 크기의 미세입자의 크기별 개수 농도를 산출하는 방법은 앞서 설명한 바와 같다.
미세입자의 크기농도를 산출하는 방법에 대하여 살펴보면 크게 농도 측정단계와, 크기 분포 산출단계, 및 표시단계로 구분된다.
먼저 농도 측정단계는 미세입자 조절부가 장착된 복수 개의 개수 농도측정기 및 광학측정장치에 각각 미세입자를 포함하는 에어로졸을 유입하고 미세입자의 농도를 실시간으로 측정한다.
이후, 크기 분포 산출단계는 상기 각 개수 농도측정기에서 측정된 개수 농도의 차에 의하여 10nm 이상 0.3㎛ 미만의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하고, 상기 광학측정장치에서 0.3㎛ 이상의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하여, 전체 미세입자의 크기 구간별 분포를 측정한다.
마지막으로 표시단계는 산출된 미세입자의 크기분포를 디스플레이하게 된다.
각각의 단계에 대한 세부적인 사항은 앞서 언급한 바와 동일하므로 중복을 피하기 위하여 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
100: 미세입자 조절부 130: 메쉬 스크린
200: 개수 농도측정기 300: 광학측정장치
400: 데이터 처리장치
200: 개수 농도측정기 300: 광학측정장치
400: 데이터 처리장치
Claims (13)
- 유입된 미세입자의 농도를 측정하는 복수 개의 개수 농도측정기;
상기 개수 농도측정기에서 출력된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기분포를 산출하는 데이터 처리장치; 및
상기 복수 개의 개수 농도측정기 중 적어도 어느 하나 이상의 전단에 배치되어 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부를 포함하되,
상기 복수 개의 미세입자 조절부는 통과하는 미세입자의 분리 입경이 각각 상이하게 형성되고, 상기 데이터 처리장치는 이웃한 개수 농도측정기 간의 개수 농도 차이에 의하여 미세입자의 크기 분포를 산출하는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 미세입자 조절부는 하나 이상의 메쉬 스크린을 포함하는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 제3항에 있어서, 상기 메쉬 스크린은 200~500 메쉬(MESH) 크기를 갖는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 미세입자가 상기 미세입자 조절부를 통과하는 속도는 0.1~3.0 cm/s인 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 개수 농도측정기는 유입된 미세입자를 포화시키는 포화기와, 상기 포화된 미세입자를 응축시키는 응축기, 및 상기 응축된 미세입자를 광학적으로 검출하는 광학 입자 계수기로 구성되는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 삭제
- 유입되는 미세입자의 분리 입경이 상이한 복수 개의 개수 농도측정기;
상기 개수 농도측정기와 별개로 미세입자 크기에 따른 개수 농도를 측정하는 광학측정장치; 및
상기 개수 농도측정기에서 측정된 미세입자 정보와 상기 광학측정장치에서 측정된 미세입자 정보에 의하여 유입된 전체 미세입자의 크기 분포를 산출하여 표시하는 데이터 처리장치;를 포함하되,
상기 복수 개의 개수 농도측정기에는 미세입자 조절부가 전단에 장착되고, 상기 미세입자 조절부는 개수 농도측정기에 유입되는 분리입경이 서로 상이하도록 조절되는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치. - 삭제
- 제8항에 있어서, 상기 데이터 처리장치는 상기 복수 개의 개수 농도측정기에서 10nm 이상 0.3㎛ 미만의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하고, 상기 광학측정장치에서 0.3㎛ 이상의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하여 전체 유입된 미세입자 크기에 따른 농도 분포를 디스플레이하는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 제10항에 있어서, 상기 데이터 처리장치는 이웃한 개수 농도측정기에서 각각 측정된 개수 농도의 차에 의하여 미세입자의 크기 분포를 산출하는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치.
- 삭제
- 삭제
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018509637A (ja) * | 2015-02-23 | 2018-04-05 | ティーエスアイ インコーポレイテッド | 凝縮粒子カウンタの偽カウント性能 |
| KR102001770B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2019-07-18 | 전북대학교산학협력단 | 미세먼지 생성을 통한 대기질 환경 모사 시험장치 |
| KR102227457B1 (ko) * | 2019-10-16 | 2021-03-15 | 쌍신전자통신주식회사 | 다단 수광 소자를 구비한 레이저방식의 먼지센서 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101490324B1 (ko) * | 2014-09-16 | 2015-02-16 | 대한민국 | 미세 먼지 원격 측정 시스템 |
| US11813050B2 (en) * | 2016-11-22 | 2023-11-14 | The Regents Of The University Of California | Selectively sorting aerosol droplets in exhaled human breath based on a mass-size parameter |
| KR102182732B1 (ko) * | 2018-12-18 | 2020-11-24 | 대한민국 | 토양 유실량 측정 장치 |
| AT522217B1 (de) * | 2019-03-13 | 2022-06-15 | Avl List Gmbh | Kondensationspartikelzähler mit unterschiedlich temperierten Kondensationskanälen |
| CN117782916A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-03-29 | 北京英视睿达科技股份有限公司 | 大气颗粒物浓度检测系统、方法、计算机设备及存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100821333B1 (ko) * | 2007-01-18 | 2008-04-11 | 삼성전자주식회사 | 미생물 또는 미세입자 실시간 검출 장치 및 그 방법 |
| KR100865712B1 (ko) | 2006-07-12 | 2008-10-28 | 안강호 | 입자 측정 시스템 및 그 방법 |
| US20090009748A1 (en) * | 2007-02-02 | 2009-01-08 | Kang Ho Ahn | Condensation particle counter |
| KR20100028409A (ko) * | 2008-09-04 | 2010-03-12 | 연세대학교 산학협력단 | 서브마이크론 입자의 실시간 크기분포 측정을 위한다중채널형 확산하전기 및 이를 이용한 서브마이크론입자의 실시간 크기분포 측정방법 |
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2010
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100865712B1 (ko) | 2006-07-12 | 2008-10-28 | 안강호 | 입자 측정 시스템 및 그 방법 |
| KR100821333B1 (ko) * | 2007-01-18 | 2008-04-11 | 삼성전자주식회사 | 미생물 또는 미세입자 실시간 검출 장치 및 그 방법 |
| US20090009748A1 (en) * | 2007-02-02 | 2009-01-08 | Kang Ho Ahn | Condensation particle counter |
| KR20100028409A (ko) * | 2008-09-04 | 2010-03-12 | 연세대학교 산학협력단 | 서브마이크론 입자의 실시간 크기분포 측정을 위한다중채널형 확산하전기 및 이를 이용한 서브마이크론입자의 실시간 크기분포 측정방법 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018509637A (ja) * | 2015-02-23 | 2018-04-05 | ティーエスアイ インコーポレイテッド | 凝縮粒子カウンタの偽カウント性能 |
| US10520414B2 (en) | 2015-02-23 | 2019-12-31 | Tsi Incorporated | Condensation particle counter false count performance |
| US10914667B2 (en) | 2015-02-23 | 2021-02-09 | Tsi Incorporated | Condensation particle counter false count performance |
| KR20210071107A (ko) * | 2015-02-23 | 2021-06-15 | 티에스아이 인코포레이티드 | 응축 입자 카운터의 허위 카운트 성능 |
| KR102359878B1 (ko) | 2015-02-23 | 2022-02-08 | 티에스아이 인코포레이티드 | 응축 입자 카운터의 허위 카운트 성능 |
| KR102001770B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2019-07-18 | 전북대학교산학협력단 | 미세먼지 생성을 통한 대기질 환경 모사 시험장치 |
| KR102227457B1 (ko) * | 2019-10-16 | 2021-03-15 | 쌍신전자통신주식회사 | 다단 수광 소자를 구비한 레이저방식의 먼지센서 |
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|---|---|
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