KR101326237B1 - 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 헤이지(hazy)한 대기 상태에서 2개의 자외선 파장 간격(338~368 및 367~393 nm)의 O4 흡수 밴드를 이용하여 에어로졸을 효율적으로 그리고 확실하게 원격 감시할 수 있는 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 대기 에어로졸 감지용 자외선으로 파장 대역이 338~368nm 및 367~393nm인 두개의 자외선을 사용하고, 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS) 기구를 사용하여 상기 대역의 자외선에 근거하여 대기 에어로졸을 감지하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 헤이지(hazy) 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광법(Multi Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy; MAX-DOAS)을 사용하여 대기 에어로졸을 원격으로 감지하는 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명은 저널 "대기 환경(Atmospheric Environment)"에 2011년 7월 12일에 수락(Accepted)되어 "Remote sensing of tropospheric aerosol using UV MAX-DOAS during hazy conditions in winter: Utilization of O4 Absorption bands at wavelength intervals of 338~368 and 367~393 nm"이란 타이틀로 간행된 논문에 공개된 측정 데이터를 적용한 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 지구의 복사 강제력(Earth's radiative forcing)을 평가할 때, 대기 에어로졸의 중요성에 관하여 명확하지 않은 점이 존재하고 있다. 이는 광의 분산(scattering) 특성 및 흡수 특성 때문이다. 이에 따라 지역 및 지방 등에서 복사 강제력(radiative forcing)에 에어로졸이 미치는 영향을 이해하는데 많은 노력이 있어 왔다.
상기 복사 강제력에 대한 대기 에어로졸의 직접적인 및 간접적인 영향을 판단하기 위해서는 대기 에어로졸 및 대기 에어로졸의 특성의 수직 분산의 이해가 필수이다. 몇가지 종류의 원격 센서들이 대기 에어로졸 및 대기 에어로졸의 특성의 수직 분산을 이해하는데 도움을 준다.
광 검출 및 레인징(Light Detection And Ranging; LIDAR)은, 에어로졸 소멸 계수(aerosol extinction coefficient; AEC) 및 싱글 분산 알베도(single scattering albedo; SSA) 처럼, 에어로졸의 광 특성 및 마이크로 물리 특성의 수직 분산에 대한 정보를 제공하는 잘 알려진 능동 원격 감지 기술이다.
태양 광도계(sunphotometer)는 에어로졸 광 깊이(aerosol optical depth; AOD), 에어로졸 사이즈 분포, 및 다른 에어로졸 특성을 제공하는 수동 원격 센서에 보편적으로 채용된다.
다축 차등흡수분광(MAX-DOAS) 기술은 수평면상의 몇개 뷰잉(viewing) 각도에서 O4 컬럼 밀도 정보를 제공할 수 있다. 최근 MAX-DOAS는 AOD 뿐만 아니라 AEC의 수직 분포처럼 에어로졸 양을 유추하는데 사용되고 있다.
상기와 같은 종래기술은 대도시, 교외지역 및 섬을 포함한 다양한 환경에서 에어로졸 광 특성을 유추하기 위한 택일적인 도구로서 MAX-DOAS의 성능을 조사해 왔다. 에어로졸 측정 성능의 조사는 여러 O4 흡수 밴드, 예를 들면 360, 360 플러스 380 및 476 nm를 사용하여 수행된다.
종래기술에 따르면, 현재 MAX-DOAS 기술은 높은 고도에서 에어로졸에 대한 낮은 감도를 갖는다. 더불어서, 현재 MAX-DOAS 기술은, 탐색 에어로졸 양의 불확실성을 야기하는 복사 전송 계산(radiative transfer calculation)에 의존하는 에어로졸 수직 분포를 산출한다.
그런데, MAX-DOAS는 에어로졸의 수직 분포에 대한 정보를 제공할 수 있는 다른 원격 센서들 보다 단순하고 값싼 기구이기 때문에 다지점에 쉽게 배치된다. MAX-DOAS는 대부분의 오염 입자들이 있는 낮은 대기에서 감도가 좋은 것으로 알려져 있다.
그렇지만, 아직도 여러 O4 흡수 밴드에서 그리고 다른 대기 조건에서 에어로졸을 측정하는 MAX-DOAS의 측정 성능에 대한 추가적인 평가가 필요하고, 이에 따른 개선의 여지가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 헤이지(hazy)한 대기 상태에서 2개의 자외선 파장 간격(338~368 및 367~393 nm)의 O4 흡수 밴드를 이용하여 에어로졸을 효율적으로 그리고 확실하게 원격 감시할 수 있는 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 방법은, 대기 에어로졸 감지용 자외선으로 파장 대역이 338~368nm 및 367~393nm인 두개의 자외선을 사용하고, 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS) 기구를 사용하여 상기 대역의 자외선에 근거하여 대기 에어로졸을 감지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 대기 에어로졸 감지용 자외선은 353nm 및380nm 이다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치는, 헤이지(hazy)한 대기 조건에서 에어로졸을 감지하는 위한 것으로서, 외부의 전원으로부터 공급된 전력에 의해 2개 파장 대역(338~368nm 및 367~393nm)의 자외선 광을 발생하는 인공광원을 내장하며, 상기 자외선 광을 그 외부로 방출하는 송광부와; 외부로부터 입사된 자외선 광을 통과시키며 자외선 광 필터를 내장한 수광부와; 그 일단부가 상기 송광부에 연결된 상태로 관심지점으로 연장 배치되며, 상기 송광부에서 발생한 자외선 광을 통과시켜 연장방향으로 조사하는 송광광섬유와; 상기 송광광섬유를 통과한 자외선 광의 광경로를 조절하는 송광모듈과; 에어로졸을 사이에 두고 상기 송광모듈에 대응 배치되며, 상기 송광모듈을 통과해 조사되는 자외선 광을 받은 후 반사하는 반사경과; 상기 반사경에 반사된 자외선 광을 그 내부로 통과시키는 수광모듈과; 상기 수광모듈에 연결되며 수광모듈을 통과한 자외선 광을 상기 수광부로 전달하는 수광광섬유와; 상기 수광부를 통과한 자외선 광을 받아들여 파장별로 분리하는 분광계와; 상기 분광계에서 분리된 자외선 광의 파장스펙트럼을 검출하는 검출계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송광광섬유와 수광광섬유는 하나의 쌍을 이룬 상태로 송수광부로부터 측정지점으로 연장 배치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송광모듈은; 상기 자외선 광이 통과하는 내부공간을 제공하며 상기 송광광섬유의 연장단부가 인입 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 송광광섬유를 통과한 자외선 광을 통과시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 통과한 자외선 광의 광경로를 조절하여 상기 반사경으로 조사시키는 반사미러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수광모듈은; 상기 반사경에 반사된 자외선 광이 통과하며, 상기 수광광섬유의 연장 단부가 인입 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부로 조사된 자외선 광을 상기 수광광섬유로 유도하는 반사미러 및 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 인공광원은, 외부의 전력을 공급받아 338-368nm 및 367-393nm 대역의 자외선 광을 발생하는 자외선 램프이고, 상기 송광부는; 상기 자외선 램프를 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 내에 구비되며, 상기 자외선 램프를 그 내부에 수용하며 상기 자외선 램프로부터 발생하는 자외선 광을 송광광섬유로 집광시키는 반사경을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수광부는; 상기 수광광섬유를 통해 전달된 자외선 광을 통과시켜 상기 자외선 광필터로 조사시키는 슬릿이 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고, 상기 슬릿을 통해 입사된 자외선 광을 필요시에만 통과시키는 셔터를 갖는 입사광학계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분광계는; 박스의 형태를 취하며 일측에 입사구가 마련되어 있고 측부에 검출계가 고정되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되며 상기 입사구를 통과해 들어온 자외선 광을 받아 반사하는 제 1비구면미러와, 상기 제 1비구면미러에서 반사된 자외선 광을 받아 단색광으로 스팩트럼화 시키는 회절판과, 상기 회절판에서 반사된 자외선 광을 반사시켜 상기 검출계로 보내는 제 2비구면미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법은, 헤이지(hazy)한 대기 상태에서 2개의 자외선 파장 간격(338-368 및 367-393 nm)의 O4 흡수 밴드를 이용하여 에어로졸을 효율적으로 그리고 확실하게 원격 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 송광부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 송수광모듈의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 입사광학계의 기본 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 분광계 및 검출계를 함께 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 17은 본 발명의 근거가 된 실험 실시예와 관련한 도면들이다.
도 2는 도 1에 도시한 송광부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 송수광모듈의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 입사광학계의 기본 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 분광계 및 검출계를 함께 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 17은 본 발명의 근거가 된 실험 실시예와 관련한 도면들이다.
이하, 본 발명에 따른 MAX-DOAS을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명은 저널 "대기 환경(Atmospheric Environment)"에 2011년 7월 12일에 수락(Accepted)되어 "Remote sensing of tropospheric aerosol using UV MAX-DOAS during hazy conditions in winter: Utilization of O4 Absorption bands at wavelength intervals of 338~368 and 367~393 nm"이란 제목으로 간행된 논문의 내용을 근거하여 구현된 것이다.
즉, 본 발명은 MAX-DOAS을 사용하되, 대기 에어로졸을 감시하기 위한 광으로 각각 338~368nm 파장과 367~393nm의 파장을 가진 2개의 자외선 광을 사용하여 헤이지(hazy) 조건에서 대기 에어로졸을 확실(certainity) 하게 감시할 수 있도록 한 것이다. 실제 예에서는 2개의 자외선 광으로서 353nm 파장의 자외선 광과 380nm 파장인 자외선 광을 사용한다.
도 6 내지 도 17은 본 발명의 근간이 된 논문에 실린 관련 도면들로서, 도 6은 MAX-DOAS 측정을 위한 개략적인 기구 구성도이고; 도 7은 에어로졸 측정 위치의 예를 보인 지도 도면; 도 8은 O4 컬럼 밀도 기울기를 평가하데 사용되는 차등흡수분광 스펙트럼의 디컨벌루션(deconvolution of the DOAS spectrum in evaluating O4 slant column densities(SCDs))을 예시도로 나타낸 것이다.
도 9는 다축-차등흡수분광법에 의해 측정된 O4 차등 컬럼 밀도 기울기를 사용한 에어로졸 검색 순서(Aerosol retrieval procedure using O4 DSCDs measured by MAX-DOAS)인데, RTM = 방사 전달 모델(radiative transfer model), LUT = 룩업 테이블(lookup table), AEC = 에어로졸 소멸 계수(aerosol extinction coefficient), AOD = 에어로졸 광 깊이(aerosol optical depth), SZA = 태양 천정각(solar zenith angle), EL = 앙각(elevation angle), RAA = 상대 방위각(relative azimuth angle)을 나타낸다.
도 10은 앙각에서 측정된 353nm 영역의 관찰되고 시험된 O4 차등 컬럼 밀도 기울기를 시계열적으로 나타낸 것이고(Time series of observed and simulated O4 differential slant column densities(DSCDs) at 353 nm obtained at ELs), 도 11은 앙각에서 측정된 380 nm영역의 관찰되고 시험된 O4 차등 컬럼 밀도 기울기를 시계열적으로 나타낸 것(Time series of observed and simulated O4 differential slant column densities (DSCDs) at 380 nm obtained at ELs)이다. 도 12는 앙각에서 측정된 353nm와 380nm영역의 관찰된 O4 차등컬럼밀도 기울기 값 간의 상관 관계(Correlations between observed O4 differential slant column density (DSCD) values at 353 and 380 nm obtained at ELs)를 나타낸다.
도 13은 헤이지 주기 동안 다축-차등흡수분광과 태양 광도계에 의해 측정된 에어로졸 광 깊이의 시간 변화(Temporal variations in aerosol optical depths (AODs) measured by MAX-DOAS and sunphotometer during the hazy period)를 나타낸 것이고, 도 14는 다축-차등흡수분광에 의해 측정된 에어로졸 소멸 계수 수직 분포의 30분 간격의 변화량과 에어로졸 소멸 계수 수직 분포의 평균을 표준 편차와 함께 나타낸 것(Half hourly variations AEC vertical distributions and average AEC vertical distributions with standard deviations obtained by MAX-DOAS)이다. 도 15는 다축-차등흡수분광에 의해 측정된 0~1km 층에서의 에어로졸 계수(km-1)의 시간 변화와 표면 PM2.5 농도(μg m-3)(Temporal variations of aerosol extinction coefficients (km-1) at the 0~1 km layer measured by MAX-DOAS and surface PM2.5 concentration (μg m-3))를 나타낸 것이다. 도 16은 다축-차등흡수분광에 의해 측정된 0~1km 층에서의 에어로졸 계수(km-1)와 표면 M2.5 농도(μg m-3)간의 상관 관계를 나타낸 것이다.((a) 380 nm영역에서 에어로졸 소멸 계수, (b) 353nm영역에서 에어로졸 소멸 계수)(Correlations between aerosol extinction coefficients (AECs) (km-1) at the 0~1 km layer from MAX-DOAS and surface PM2.5 concentration (μg m-3). (a) AECs at 380 nm. (b) AECs at 353 nm) 도 17은 헤이지 주기 동안의 (a) 353 nm영역과 (b) 380 nm영역에서의 다축-차등흡수분광과 태양 광도계로부터의 에어로졸 광 깊이간의 상관 관계(Correlations between aerosol optical depths (AODs) from MAX-DOAS and sunphotometer at (a) 353 nm and (b) 380 nm for the hazy period)를 나타낸다.
도 1은 상기한 논문 내용에 근거한 본 발명을 구현하기 위한 MAX-DOAS을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 MAX-DOAS을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치는, 이를테면 실험실이나 중앙통제소 등에 설치되는 분석부(35)와, 송광광섬유(29a) 및 수광광섬유(29b)를 통해 상기 분석부(35)에 연결되며, 대기 에어로졸 감시지역에 배치되는 센싱부(37)로 이루어진다.
상기 분석부(35)는, 송수광부(11)와, 분광계(21)와, 검출계(23)와, 제어부(25)와, 컴퓨터(27) 등으로 구성되어 있다.
또한 상기 송광광섬유(29a)와 수광광섬유(29b)는 그 내부로 빛을 통과시키는 일반적인 광섬유로서, 두 개가 하나의 쌍을 이루며 분석부(35)와 각 센싱부(37)를 연결한다. 상기 송광광섬유(29a)와 수광광섬유(29b)는 예컨대 기 설치되어 있는 통신선과 함께 묶을 수 있어 설치에는 별 제약이 없다.
상기 송수광부(11)를 구성하는, 송광부(13)는 빛을 발생하여 송광모듈(도 3의 31f)로 보내는 역할을 하고, 수광부(15)는 다수의 센싱부(37)를 거쳐 수광광섬유(29b)를 통해 되돌아온 빛을 받아 분광계(21)로 전달한다. 또한 분광계(21)는 수광부(15)로부터 받은 빛(산란광)을 단색 스펙트럼화 한다. 아울러 상기 검출계(23)는 CCD카메라(23a)를 통해 파장 스펙트럼을 검출한다.
먼저, 상기 송광부(13)는 도 2에 도시한 바와 같이, 인공광원으로서 자외선 램프(13c), 바람직하게는 제논램프를 갖는다. 즉, 도 2를 참조하면, 상기 송광부(13)는 박스형 케이스(13a)와, 상기 케이스(13a)의 내부에 지지체(13b)에 고정되며 전원(17)에서 전달받은 전력에 의해 자외선 광, 338~368nm 파장의 자외선 광 및 367~393nm의 파장의 자외선 광, 더 구체적으로는 353nm 파장의 자외선 광 및 380nm 파장의 자외선 광을 발생하는 자외선 램프(13c)와, 상기 자외선 램프(13c)를 감싸 자외선 램프(13c)의 빛을 집광시키는 반사경(13d)을 포함한다.
또한 상기 케이스(13a)의 측부에는 홀더(13e)가 구비되어 있다. 상기 홀더(13e)는 송광광섬유(29a)의 단부를 고정시키며, 반사경(13d)에 의해 집광된 상기 자외선 광이 송광광섬유(29a)의 단부에 조사되도록 한다.
상기 수광부(15)는 수광광섬유(29b)를 통해 들어온 자외선 광(산란광)을 분광계(21)에 최적의 상태로 입사시키기 위한 것으로서, 분광계(21)의 개구율에 맞게 산란광을 확산시킴은 물론 측정데이터의 안정도를 높이기 위한 입사광학계(19)를 갖는다. 상기 입사광학계(19)는, 수광광섬유(29b)의 단부로부터 조사되는 자외선 광을 통과시키는 슬릿(19b)이 형성되어 있는 케이스(19a)와, 상기 케이스(19a)의 내부에 구비되는 광필터(19c)와, 셔터(19d)를 포함한다.
상기 광필터(19c)는 측정하려는 자외선 광의 파장에 대응하는 필터이다. 또한 셔터(19d)는 분광계(21)에서의 측정 노이즈를 최소화하기 위한 것으로서, 산란광의 측정시에만 개방되어 산란광을 분광계(21)로 보낸다.
한편, 상기 각 센싱부(37)는, 송수광모듈(31)과, 상기 송수광모듈(31)에 대응 배치되는 레트로반사경(33)으로 이루어진다. 상기 송수광모듈(31)과 레트로반사경(33)은 대기 에어로졸을 감시하기 위한 관심지역에 설치되는 것으로서, 에어로졸(A)을 사이에 두고 대향한다. 상기 송수광모듈(31)과 레트로반사경(33)의 간격은 경우에 따라 매우 다양하다.
상기 송수광모듈(31)은, 송광광섬유(29a)을 통해 들어온 자외선 램프(13c)의 자외선을 통과시켜 상기 레트로반사경(33)으로 조사하는 송광모듈(31f)과, 레트로반사경(33)에 반사된 자외선 광을 받아 수광광섬유(29b)로 유도하는 수광모듈(31g)로 구성된다. 상기 송광모듈(31f)과 수광모듈(31g)은 하나의 하우징(31a)에 포함시킬 수 있다.
상기 송광모듈(31f)은, 수광광섬유(29a)에서 조사된 자외선 광을 받아 자외선 광의 조사 면적을 확장하는 송광렌즈(31b)와, 상기 송광렌즈(31b)를 통과한 자외선 광을 받아 상기 레트로반사경(33)에 조사광을 정렬시키는 평면반사미러(31c)와, 상기 송광렌즈(31b)와 평면반사미러(31c)의 위치를 미세 조정하기 위한 조정장치(미도시) 등을 포함한다.
상기 송광모듈(31f)을 통과한 자외선 광은 대기 에어로졸(A)을 통과하여 레트로반사경(33)에 부딪힌 후 반사되어 수광모듈(31g)로 진입한다.
상기 수광모듈(31g)은, 레트로반사경(33)으로부터 반사된 자외선 광의 경로를 조절하는 평면반사미러(31d)와, 상기 평면반사미러(31d)에 의해 조절된 자외선 광을 집속시켜 수광광섬유(29b)로 보내는 다수의 수광렌즈(31e)를 갖는다.
결국, 송광부(13)에서 발생한 자외선 광은 감시지역의 에어로졸(A)을 통과하여 해당 에어로졸의 분자와 부딪혀 변화된 산란광으로서, 수광부(15)로 들어와 분광계(21)로 전달된다.
상기 분광계(21)는 입사된 산란광의 파장을 분리하여 자외선 광의 스펙트럼을 분석하는 장치로서, 여러 광경로의 산란광들을 서로 중첩되지 않도록 분광시켜 파장의 스펙트럼을 검출계(23)로 전달하는 역할을 한다.
도 5를 참조하면, 상기 분광계(21)는, 그 측부에 입사구(21f)를 갖는 박스형 케이스(21a)와, 상기 입사구(21f)의 반대편에 배치되며 입사구(21f)를 통해 입사된 산란광을 반사하는 제 1비구면미러(21c)와, 상기 제 1비구면미러(21c)에서 반사된 산란광을 받아 반사하며 단색 광스펙트럼화 하는 회절판(21e)과, 상기 회절판(21e)을 반사한 산란광을 출사구(21g)를 통해 검출계(23)로 보내는 제 2비구면미러(21d)를 포함한다.
상기 제 1,2비구면미러(21c,21d)는 분광계 고유의 광학수차인 난시(Astigmatism) 즉, 광축으로부터 떨어진 피사점들이 동일 평면상에서 상을 맺지 않고, 다른 평면상에 여러 쌍의 선들로 상을 맺는 현상을 감안하여 적용된 것이다.
여하튼, 상기 검출계(23)로 입사된 자외선 광은, 검출계(23) 내부의 CCD카메라에 촬상되고, 이 내용은 컴퓨터(27)로 전송되어, 컴퓨터내의 광분석 소프트웨어를 통해 상기 에어로졸(A)의 종류와 크기 등을 알아내게 된다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
11:송수광부(送受光部) 13:송광부
13a:케이스 13b:지지체
13c:제논램프 13d:반사경
13e:홀더 15:수광부
17:전원 19:입사광학계
19a:케이스 19b:슬릿
19c:광필터 21:분광계
21e:회절판 21f:입사구
21g:출사구 23:검출계
23a:CCD카메라 25:제어부
27:컴퓨터 29a:송광광섬유
29b:수광광섬유 31:송수광모듈
31a:하우징 31b:송광렌즈
31c,31d:평면반사미러 31e:수광렌즈
33:레트로반사경 35:분석부
37:센싱부
13a:케이스 13b:지지체
13c:제논램프 13d:반사경
13e:홀더 15:수광부
17:전원 19:입사광학계
19a:케이스 19b:슬릿
19c:광필터 21:분광계
21e:회절판 21f:입사구
21g:출사구 23:검출계
23a:CCD카메라 25:제어부
27:컴퓨터 29a:송광광섬유
29b:수광광섬유 31:송수광모듈
31a:하우징 31b:송광렌즈
31c,31d:평면반사미러 31e:수광렌즈
33:레트로반사경 35:분석부
37:센싱부
Claims (10)
- 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 방법에 있어서,
대기 에어로졸 감지용 자외선으로 파장 대역이 338~368nm 및 367~393nm인 두개의 자외선을 사용하고,
다축-차등흡수분광(MAX-DOAS) 기구를 사용하여 상기 대역의 자외선에 근거하여 대기 에어로졸을 감지하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 방법. - 제1항에 있어서,
상기 대기 에어로졸 감지용 자외선으로 실질적으로 사용되는 자외선 파장은 353nm 및 380nm 인 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 방법. - 자외선 다축-차등흡수분광(MAX-DOAS)을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치에 있어서,
외부의 전원으로부터 공급된 전력에 의해 2개 파장 대역의 자외선 광을 발생하는 인공광원을 내장하며, 상기 자외선 광을 그 외부로 방출하는 송광부;
외부에서 입사된 자외선 광을 통과시키며 자외선 광 필터를 내장한 수광부;
그 일단부가 상기 송광부에 연결된 상태로 관심지점으로 연장 배치되며, 상기 송광부에서 발생한 자외선 광을 통과시켜 연장방향으로 조사하는 송광광섬유;
상기 송광광섬유를 통과한 자외선 광의 광경로를 조절하는 송광모듈;
에어로졸을 사이에 두고 상기 송광모듈에 대응 배치되며, 상기 송광모듈을 통과해 조사되는 자외선 광을 받은 후 반사하는 반사경;
상기 반사경에 반사된 자외선 광을 그 내부로 통과시키는 수광모듈;
상기 수광모듈에 연결되며 수광모듈을 통과한 자외선 광을 상기 수광부로 전달하는 수광광섬유;
상기 수광부를 통과한 자외선 광을 받아들여 파장별로 분리하는 분광계와; 상기 분광계에서 분리된 자외선 광의 파장스펙트럼을 검출하는 검출계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 자외선 광의 2개 파장 대역은 338~368nm 및 367~393nm 인 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 송광광섬유와 수광광섬유는 하나의 쌍을 이룬 상태로 송수광부로부터 측정지점으로 연장 배치된 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 송광모듈은; 상기 자외선 광이 통과하는 내부공간을 제공하며 상기 송광광섬유의 연장단부가 인입 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 송광광섬유를 통과한 자외선 광을 통과시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 통과한 자외선 광의 광경로를 조절하여 상기 반사경으로 조사시키는 반사미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 수광모듈은; 상기 반사경에 반사된 자외선 광이 통과하며, 상기 수광광섬유의 연장 단부가 인입 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부로 조사된 자외선 광을 상기 수광광섬유로 유도하는 반사미러 및 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 인공광원은, 외부의 전력을 공급받아 338-368nm 및 367-393nm 대역의 자외선 광을 발생하는 자외선 램프이고, 상기 송광부는; 상기 자외선 램프를 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 내에 구비되며, 상기 자외선 램프를 그 내부에 수용하며 상기 자외선 램프로부터 발생하는 자외선 광을 송광광섬유로 집광시키는 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 수광부는; 상기 수광광섬유를 통해 전달된 자외선 광을 통과시켜 상기 자외선 광필터로 조사시키는 슬릿이 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고, 상기 슬릿을 통해 입사된 자외선 광을 필요시에만 통과시키는 셔터를 갖는 입사광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 분광계는; 박스의 형태를 취하며 일측에 입사구가 마련되어 있고 측부에 검출계가 고정되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되며 상기 입사구를 통과해 들어온 자외선 광을 받아 반사하는 제 1비구면미러와, 상기 제 1비구면미러에서 반사된 자외선 광을 받아 단색광으로 스팩트럼화 시키는 회절판과, 상기 회절판에서 반사된 자외선 광을 반사시켜 상기 검출계로 보내는 제 2비구면미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치.
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