KR101220090B1 - 항공 시료 포집 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공 대기 시료를 포집하는 항공 시료 포집 장치에 관한 것으로서, 고도별 대기 시료를 흡입하는 시료흡입부와 시료저장부 및 상기 시료흡입부와 시료저장부를 연결하는 연결유닛으로 구성하되, 상기 연결유닛은 내측과 외측 유로를 형성하는 이중관을 구비하고, 외측 유로에는 배출관을 설치하여 시료 포집시 발생할 수 있는 항공기 내부 가스의 유입에 의한 오염을 제거함과 동시에 항공기 외부의 대기 시료만 유입되도록 함으로써, 항공 대기 시료의 신속하고 효율적인 포집은 물론 오염이 없는 최적 조건의 시료를 포집하여 항공 대기 분석의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 항공 시료 포집 장치에 관한 것이다.

Description

항공 시료 포집 장치{Aviation sample gas trap appratus}

본 발명은 항공기를 이용하여 대기 시료를 포집하는 항공 시료 포집 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항공기에 탑재되어 고도별 항공 대기 시료를 신속하고 간편하게 포집하는 것은 물론 대기 시료에 포함된 미세 먼지와 같은 오염원을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라, 시료 포집시 발생할 수 있는 항공기 내부 가스 유입에 의한 오염을 제거하여 순수 항공기 외부의 대기 시료만 고도별로 포집할 수 있는 항공 시료 포집 장치에 관한 것이다.

대기는 지구를 둘러싸고 있는 기체(공기)를 의미하는 것으로서, 산소와 질소를 비롯하여 다양한 기체 성분으로 조성된 혼합 기체로 이루어져 있으며, 일반적으로 기후 변화 및 환경 변화의 중요한 분석 지표로 사용되고 있다.

따라서 대기는 환경 오염 및 지구 온난화 등의 문제를 야기하는 대기 오염의 정도를 분석하기 위하여 특정 지역별 또는 고도별로 포집되어 대기 오염 분석 자료로 사용되고 있다.

우리나라는 전 세계적으로 반도체 제조분야를 선도하고 있으며, 반도체 제조과정에서 발생되는 대기 온난화를 유도하는 온실가스에 대하여 반도체 공장 주변에서의 온실가스 배출에 대한 집중적인 관리 및 분석을 필요로 하고 있다.

이러한 분석용 시료는 지역별, 고도별로 차이가 날뿐 아니라, 포집 시간이나 대기 환경(풍향, 풍속, 기온 , 습도 등)에 따라 서로 상이한 특성을 가지고 있기 때문에 분석 목적 등을 고려하여 특정 조건하에서 채취되어 지고 있다.

따라서 분석용 시료는 분석 목적을 고려한 특정 오염원의 효과적인 채취는 물론 분석의 신뢰성 향상을 위하여 특정 지역이나 고도에서 최적 조건하에서 포집하는 것이 무엇보다 중요하다.

항공 대기 시료는 특정 고도의 대기에 포함되어 있는 온실 가스 등의 오염원을 분석하기 위하여 채취되는 것으로서, 항공기에 항공 시료 포집 장치를 탑재한 후, 정해진 고도에서 상기 항공 시료 포집 장치를 이용하여 채취하게 된다.

그러나 종래의 항공 시료 포집 장치는 실린더와 펌프 등을 이용하여 시료를 포집하는 과정에서 수분이나 미세 먼지 등이 효과적으로 제거되지 않게 되어 오염원이 포함되지 않은 최적의 시료를 채취하는 데 한계가 있었을 뿐 아니라, 시료 포집의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 또한 시료 포집 장치 내부에 잔류되어 있는 가스나 항공기 내부 가스 등이 항공 외부 대기 시료 포집 과정에서 제거되지 않고 유입됨으로써, 항공 시료 분석의 신뢰성을 현저히 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 항공 시료를 신속하고 효과적으로 포집할 수 있을 뿐 아니라, 항공 시료에 포함되어 있는 수분이나 미세 먼지 등의 오염원을 효과적으로 제거할 수 있게 하고, 둘째, 시료 포집 장치 내부에 잔류되어 있는 가스나 시료 포집 장치에 유입된 항공기 내부 가스 등을 효과적으로 제거함으로써, 최적 조건의 항공 대기 시료를 효율적으로 포집할 수 있는 항공 시료 포집 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고도별 항공 대기 시료를 포집하는 시료흡입부와 상기 포집된 시료를 저장하는 시료저장부 및 상기 시료흡입부와 시료저장부를 연결하는 연결유닛으로 구성하되,

상기 연결유닛은 일단이 상기 시료흡입부에 연결되는 시료유입관과, 상기 시료유입관의 타단에 연결되는 연결플랜지와, 일단은 상기 연결플랜지에 연결되고 타단은 상기 시료저장부에 연결되는 이중관, 및 상기 이중관의 외측 유로와 연통되도록 설치되는 배출관을 포함하여 구성된다.

또한 상기 연결플랜지는 상기 이중관의 내측 유로와 연통되는 소직경관이 내설된다.

이때 상기 내측 유로는 상기 외측 유로보다 일정 길이 더 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편 상기 배출관에는 개폐밸브가 설치된다.

또 상기 시료흡입부는 흡입펌프와 시료를 이송하는 이송관으로 구성하되, 상기 이송관에는 수분을 제거하기 위한 케미컬트랩과 미세 먼지를 제거할 수 있는 필터가 순차적으로 연결 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 시료흡입부의 이송관과 연결유닛의 시료유입관은 퀵밸브로 연결되는 것이 바람직하다.

또 상기 케미컬트랩은 수분 흡착 성분으로 마그네슘 퍼클로레이트[Mg(ClO₄)₂]가 사용될 수 있다.

또 상기 시료흡입부에는 시료저장부 보호를 위한 릴리프밸브가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 외부 오염이 제거된 항공 대기 시료만을 효과적으로 포집할 수 있어 시료 채취에 다른 시간과 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있고, 둘째, 시료 포집 장치 내부에 잔류되어 있는 가스나 시료 포집 장치에 유입된 항공기 내부 가스 등이 제거된 최적 조건의 시료를 확보함으로써, 시료 분석의 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 항공 시료 포집 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 항공 시료 포집 장치에 구비된 연결유닛의 구성도,
도 3은 본 발명의 항공 시료 포집 장치의 일 실시예의 정면도,
도 4는 도 3의 평면도이다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 항공 시료 포집 장치의 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 시료흡입부(10)와 시료저장부(60) 및 연결유닛(50)으로 구성된다.

시료흡입부(10)는 고도별 항공 대기 시료를 강제 흡입하여 시료저장부(60)에 주입시키는 역할을 하는 것으로서, 흡입펌프(15)와 이송관(17)으로 구성된다.

이때 이송관(17)은 흡입된 시료를 시료저장부(60)로 이송하는 유로를 형성하는 것으로서, 시료의 수분을 제거하기 위한 케미컬트랩(chemical trap)(20) 및 미세 먼지를 제거할 수 있는 필터(22)가 순차적으로 연결 설치된다.

흡입펌프(15)는 시료 오염이 없는 다이아프램 펌프(diaphram pump)가 사용되는 것이 바람직하다.

한편 케미컬트랩(20)은 시료 내부에 포함된 수분을 제거하는 제습기 역할을 함과 동시에 먼지를 제거하기 위한 것으로, 수분 흡착 특성을 가진 마그네슘 퍼클로레이트[Mg(ClO₄)₂]를 사용함으로써 분석하고자 하는 온실가스의 흡착 특성이 전혀 없이 수분만을 흡착시킬 수 있으며, 먼지를 제거하고 Mg(ClO₄)₂ 입자가 외부로 유출되지 않도록 막아줄 수 있는 유리섬유가 충진된 흡착 트랩이 사용될 수 있다.

따라서 시료는 케미컬트랩(20)을 통과하면서 수분과 먼지와 같은 오염원이 제거되는 것이다.

또한 시료흡입부(10)에는 시료저장부(60)의 과충전을 방지하기 위한 릴리프밸브(relief valve)(30)와 압력계(pressure gauge)(19)가 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 릴리프밸브(30)는 하기에서 설명하는 시료저장부(60)의 캐니스터(65)가 과충전되어 한계 압력을 초과하는 경우에는 시료를 외부로 자동 배출시킴으로써, 캐니스터(65)의 파손이나 손상을 방지하는 것이다.

한편 시료저장부(60)는 시료흡입부(10)에서 강제 흡입된 시료가 충진되어 저장되는 부분으로서, 내부가 비어 있는 원형 용기 형상으로 구비될 수 있으며, 상측 중앙부에는 주입부(62)가 설치된다.

주입부(62)는 하기에서 설명하는 연결유닛(50)과 연통 가능하게 연결된다.

이하 연결유닛(50)을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 연결유닛(50)의 구성도를 나타낸 것이다.

연결유닛(50)은 시료 포집시 발생할 수 있는 항공기 내부 가스의 유입에 의한 시료 오염이나 시료 포집 장치의 내부 잔류 가스에 의한 시료 오염을 방지하기 위한 것으로서, 시료 외의 불필요한 가스를 외부로 배출시켜 항공기 외부의 대기 시료만 시료저장부(60)에 충진되도록 하기 위한 것이다.

도시된 바와 같이, 연결유닛(50)은 시료유입관(51)과 연결플랜지(53) 및 이중관(56)으로 구성된다.

시료유입관(51)은 시료흡입부(10)의 이송관(17)과 연결되는 부분으로서, 단부에는 이송관(17)의 단부와 간편하게 착탈 연결 가능하도록 퀵밸브(guick valve)(52)가 설치되는 것이 바람직하다.

퀵밸브(52)는 두 개의 유로를 원터치로 연결 또는 분리 가능도록 사용되는 일반적인 구조의 퀵밸브가 사용될 수 있다.

따라서 시료유입관(51)은 퀵밸브(52)를 이용하여 시료흡입부(10)의 이송관(17)과 간편하게 원터치 연결이 가능하게 되는 것이다.

즉, 시료유입관(51)과 이송관(17)의 연결시에는 시료유입관(51)과 이송관(17)의 유로가 퀵밸브(52)에 의해 자동으로 서로 연통되어 연결됨으로써, 시료가 시료저장부(60)로 이동 가능하게 되고, 또한 분리시에는 자동으로 이송관(17)과 시료유입관(51)의 유로가 폐쇄되는 것이다.

따라서 시료저장부(60)는 시료의 충진이 완료되면 연결유닛(50)을 이송관(17)으로부터 간편하게 분리하여 교체하는 것이 가능하게 된다.

한편 연결플랜지(53)는 하기에서 설명하는 이중관(56)과 시료유입관(51)을 연결하여 연통시키는 역할을 하는 것으로서, 내부에는 시료유입관(51)의 유로와 연통되도록 직경이 작은 소직경관(53a)이 관통 형성된다.

이때 이중관(56)은 연결플랜지(53)의 소직경관(53a)과 연통되는 내측유로(56a)와 내측유로(56a)의 둘레를 따라 격리 형성되는 외측유로(56b)로 구성된다.

이때 내측유로(56a)는 시료의 주입이 용이하도록 단부가 외측유로(56b)보다 일정 길이 더 연장되도록 구비된다.

한편 내측유로(56a)와 외측유로(56b)의 하단은 개방되도록 형성되며, 외측유로(56b)의 일측에는 배출관(58)이 수직 방향으로 연통되도록 설치된다.

배출관(58)은 시료 포집시 유입될 수 있는 항공기 내부 가스나 시료저장부(60) 내의 잔류 가스를 시료 충진 전에 미리 외부로 배출시켜 시료의 오염을 방지하기 위한 것으로서, 단부에는 개폐밸브(59)가 설치된다.

또한 이중관(56)은 시료저장부(60)의 주입부(62)와 퀵밸브에 의해 연결되도록 하여 캐니스터(65)만을 간편하게 착탈 가능하도록 할 수도 있을 것이다.

이하 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 항공 시료 포집 장치의 일 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 항공 시료 포집 장치의 정면도를 나타내 것이고, 도 4는 도 3의 평면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 시료저장부(60)의 캐니스터(65)는 메인프레임(100)의 중앙부에 지지대(110)를 구비하여 착탈 가능하게 기립 설치되며, 연결유닛(50)은 주입부(62) 상부에 연결 설치된다.

이때 주입부(62)는 연결유닛(50)의 이중관(56)과 퀵밸브로 연결될 수 있으며, 또한 연결유닛(50)의 시료유입관(51)은 일측으로 굴곡 형성되어 퀵밸브(52)에 의해 시료흡입부(10)의 이송관(17)과 연결된다.

또한 주입부(62)에는 캐니스터 개폐밸브(63)가 설치된다.

여기서 시료흡입부(10)는 메인프레임(100)의 상측 프레임 상부에 고정될 수 있도록 상측 프레임에 대응되게 굴곡 형성되며, 케미컬트랩(20)과 흡입펌프(15)(도1에 도시함)는 항공 대기 시료를 도입하기 위해 항공기 외부에 설치되는 도입장치와 연결되는 것이다.

한편 케미컬트랩(20)과 필터(22) 사이의 이송관(17) 상에도 퀵밸브(25)를 설치하여 간편하게 연결 또는 분리가 가능하도록 함으로써, 이송관(17)의 구간별 분리가 용이하도록 할 수 있다.

여기서 항공 대기 시료는 도 3,4에 도시된 바와 같이, 시료흡입부(10)의 케미컬트랩(20)과 필터(22)를 경유한 후, 연결유닛(50)을 통해 시료저장부(60)의 캐니스터(65)에 충진되는 것이다.

이하 항공 시료 포집 과정을 설명한다.

먼저 시료 포집 장치가 항공기에 탑재된 상태에서 항공기가 적정 고도에 위치하게 되면, 흡입펌프(15)가 작동되어 항공 대기 시료를 강제 흡입하게 된다.

이때 시료흡입부(10)의 이송관(17)에 강제 흡입된 시료는 케미컬트랩(20)과 필터(22)를 순차적으로 통과하면서 수분과 미세 먼지가 제거되고, 퀵밸브(52)(도4에 도시함)를 통해 연결유닛(50)을 경유하여 시료저장부(60)의 캐니스터(65)에 주입된다.

이때 캐니스터 개폐밸브(63)는 폐쇄된 상태로 유지하며, 이중관(56)의 외측유로(56b)에 연결된 배출관(58)에 설치된 개폐밸브(59)는 최초 개방된 상태를 유지한다.

따라서 최초 흡입되는 시료는 연결유닛(50)의 이중관(56)의 내측유로(56a)를 경유하여 화살표(200)(도2에 도시함)와 같이 하향 이동한 후 다시 화살표(300)와 같이 외측유로(56b)를 따라 상향 이동하여 배출관(58)의 개폐밸브(59)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

이때 초기에 유입된 시료는 항공기 내부 가스나 잔류 가스와 함께 외부로 배출됨으로써, 시료 포집 장치 내의 불필요한 가스를 제거하게 되는 것이다.

상기와 같이 불필요한 가스가 완전히 제거되면 개폐밸브(59)를 폐쇄하고, 캐니스터 개폐밸브(63)을 개방하여 시료가 시료저장부(60)의 캐니스터(65)에 충진되도록 하면 되는 것이다.

이때 캐니스터(65)에 적정 압력으로 시료가 충진된 후, 과충전이 이루어지는 경우에는 릴리프밸브(30)가 자동 개방되어 시료를 외부로 배출시킴으로써 캐니스터(65) 내부를 적정 압력으로 유지시키는 것이다.

이와 같이, 항공 대기 시료의 충진이 완료되면 캐니스터(65)를 분리한 후, 충진시키고자 하는 다른 캐니스터(65)를 결합하여 시료 포집을 반복하면 되는 것이다.

따라서 본 발명은 항공 시료를 신속하고 효과적으로 포집할 수 있을 뿐 아니라, 항공 시료에 포함되어 있는 수분이나 미세 먼지는 물론 항공기 내부 가스나 시료 포집 장치 내부의 잔류 가스 등을 효과적으로 제거함으로써, 최적 조건의 항공 대기 시료를 효율적으로 포집할 수 있게 되는 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 시료흡입부 15 : 흡입펌프
17 : 이송관 19 : 압력계
20 : 케미컬트랩 22 : 필터
25,52 : 퀵밸브 30 : 릴리프밸브
50 : 연결유닛 51 : 시료유입관
53 : 연결플랜지 53a : 소직경관
56 : 이중관 56a : 내측유로
56b : 외측유로 58 : 배출관
59 : 배출밸브 60 : 시료저장부
62 : 주입관 63 : 캐니스터 개폐밸브
65 : 캐니스터 100 : 메인프레임
200,300 : 화살표

Claims (8)

1. 고도별 항공 대기 시료를 포집하는 시료흡입부(10)와 상기 포집된 시료를 저장하는 시료저장부(60) 및 상기 시료흡입부(10)와 시료저장부(60)를 연결하는 연결유닛(50)으로 구성하되,
   상기 연결유닛(50)은,
   일단이 상기 시료흡입부(10)에 연결되는 시료유입관(51);
   상기 시료유입관(51)의 타단에 연결되는 연결플랜지(53);
   일단은 상기 연결플랜지(53)에 연결되고 타단은 상기 시료저장부(60)에 연결되며, 내측 유로(56a)와 상기 내측 유로(56a)의 둘레를 따라 형성되는 외측 유로(56b)가 구비된 이중관(56); 및
   일단은 상기 이중관(56)의 외측면에 결합되어 상기 외측 유로(56b)와 연통되고, 타단에는 개폐밸브(59)가 설치되는 배출관(58);으로 구성되며,
   상기 연결플랜지(53)는 상기 이중관(56)의 내측 유로(56a)와 연통되는 소직경관(53a)을 내설하되, 하단면이 상기 외측 유로(56b)의 상단에 결합되어 상기 외측 유로(56b)를 폐쇄하도록 구비되고,
   상기 내측 유로(56a)는 상기 외측 유로(56b)보다 일정 길이 더 연장되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 항공 시료 포집 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 시료흡입부(10)는,
   흡입펌프(15)와 시료를 이송하는 이송관(17)으로 구성하되, 상기 이송관(17)에는 수분을 제거하기 위한 케미컬트랩(20)과 미세 먼지를 제거할 수 있는 필터(22)가 순차적으로 연결 설치된 것을 특징으로 하는 항공 시료 포집 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 시료흡입부(10)의 이송관(17)과 연결유닛(50)의 시료유입관(51)은 퀵밸브(52)로 연결되는 것을 특징으로 하는 항공 시료 포집 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 케미컬트랩(20)은 수분만을 흡착하고 온실가스 성분은 흡착하지 않는 마그네슘 퍼클로레이트[Mg(ClO₄)₂]가 사용되는 것을 특징으로 하는 항공 시료 포집 장치.
8. 제1항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시료흡입부(10)에는 시료저장부(60) 보호를 위한 릴리프밸브(30)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 항공 시료 포집 장치.

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