KR101499672B1 - 표준 에어로졸 샘플링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표준 에어로졸 샘플링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어로졸의 상대 습도를 최적화하고, 에어로졸의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하고, 흡입관으로부터 측정 장비에 이르기까지 에어로졸이 이동되는 과정에서 난류 및 간섭이 발생하지 않도록 함으로써 에어로졸 측정의 정확도를 높인 표준 에어로졸 샘플링 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 옥외에 설치되며, 대기 중의 에어로졸 흡입되어 샘플링되는 개구부를 형성하되 에어로졸이 이동되는 관로의 내경이 동일하게 형성된 스테인레스 재질의 흡입관(stack);상기 흡입관의 개구부 상방에 배치되며 흡입관의 하방을 향해서만 개구된 덮개부와, 상기 덮개부의 개구된 부위와 흡입관 둘레면 사이에 설치되어 이물이 걸러진 외기가 유입되도록 한 메시부로 구성된 레인햇(rain-hat);옥내에 설치되되 상기 흡입관의 하단부에 결합되며, 흡입관의 내부와 외부를 통하는 복수의 샘플링관, 응축수 배출공, 석션 커넥터관이 설치된 매니폴드;상기 복수의 샘플링관에 설치되어 샘플링관을 따라 이동되는 에어로졸의 습도를 물리적 제습장치, 가열 제습장치, 희석 제습장치 순으로 순차적으로 제어하되, 상기 희석 제습장치는 샘플링관의 일측에 설치되어 건조공기를 샘플링관에 분사하도록 구성된 제습수단;상기 흡입관의 상단부, 물리적 제습장치와 가열 제습장치 사이의 샘플링관 내부, 가열 제습장치와 희석 제습장치 사이의 샘플링관 내부에 설치되어 에어로졸의 실시간 온/습도 상태를 측정하는 측정센서;상기 흡입관에 설치되어 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 송풍팬으로 제어하는 송풍 제어기;상기 매니폴드의 석션 커넥터관에 설치되며, 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 펌핑 작용을 통해 제어하는 펌핑 제어기;상기 희석 제습장치와 샘플링관 사이의 관로를 구성하며, 2중필터를 갖도록 구성된 믹싱튜브(mixing tube);상기 복수의 샘플링관 단부에 설치되어 에어로졸의 오염농도를 측정하되, 측정 용량이 다른 복수의 측정장비:를 포함하며 상기 측정장비 직전 샘플링관에는 목적하는 크기로 에어로졸의 사이즈를 컷팅하는 사이즈 컷팅장치가 설치된 것을 특징으로 하는 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 제공한다.

Description

표준 에어로졸 샘플링 시스템{A standard aerosol sampling system}

본 발명은 표준 에어로졸 샘플링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 에어로졸의 습도를 최적화하고 에어로졸이 측정장비로 이동되는 과정에서 난류 형성을 억제하여 에어로졸 침착 손실과 충돌파괴 없이 측정 장비까지 이동 주입하여 대기 중 에어로졸 농도를 측정하기 위한 표준 에어로졸 샘플링 시스템에 관한 것이다.

중국에서 넘어오는 황사와 같은 자연적 요인뿐만 아니라 화석연료 사용과 같은 인위적 활동들은 대기 중으로 에어로졸(미세 대기 입자)을 배출시켜 인간건강과 기후변화에 영향을 준다.

에어로졸 중 입자크기가 작은 미세먼지는 호흡기뿐만 아니라 심혈질환까지 유발하는 등 직접적으로 인간건강에 악영향을 미쳐왔다. 최근 이러한 미세먼지 피해를 최소화하기 위하여 정부는 미세먼지 예보를 시행하고 있다. 또한 대기 중 에어로졸은 태양에서 들어오는 빛을 차단하고 지구에서 나가는 복사에너지 균형에 영향을 주어 기후변화를 초래한다.

대기 중 에어로졸이 기후변화와 대기오염 문제를 초래한다는 점에서, 대기 환경을 개선하고 기후 변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 대기 중 에어로졸을 정확히 관측하는 것이 가장 중요하다.

이때 에어로졸의 정확한 관측을 위해서는 에어로졸 측정값에 직접적인 영향을 주는 샘플링 시스템에서 질량손실(mass loss)을 최소화하는 것과, 샘플링된 공기 속 수분의 영향을 배제하는 것이다.

샘플링되는 과정에서 질량 손실이 발생하면 실제 대기 중 에어로졸 양과 다른 엉터리 관측값을 생산하게 되고 샘플된 공기의 수분 제거를 충분히 못하면 관측값이 왜곡되거나 장비고장의 원인이 된다.

이때, 한국이나 일본 등과 같이 상대 습도가 90% 이상으로 매우 높은 우기나 여름 장마철이 존재하는 지역의 에어로졸 관측을 위해 에어로졸 샘플공기의 상대습도를 효율적으로 제어할 수 있는 시스템 및 관측 장비가 필요한데, 이러한 고습도 기후 조건에 적합한 관측 장비는 본 출원인이 출원하여 등록받은 대한민국 등록특허 10-1074697호를 통해 공지된 바 있다.

이와 같은 에어로졸 전처리 시스템을 통해 상대습도를 제어하면서 측정이 이루어짐으로써 세계기상기구의 권고 기준에 부합하는 양질의 에어로졸 관측 자료를 생산할 수 있었다.

하지만, 상기한 종래의 에어로졸 전처리 시스템은 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 옥외에 설치되며 샘플링된 공기가 장비를 향해 이동되는 관로인 흡입 파이프의 내경이 동일하지 않고 도 1에 도시된 바와 같이 하방으로 갈수록 확관되는 형태를 이루고 있기 때문에 흡입 파이프 내에서 공기의 난류가 발생하는 문제가 있었다.

즉, 샘플링된 공기는 아무런 영향 없이 하방으로 이송된 후 장비를 통해 측정될 때 정확한 에어로졸 측정값을 기대할 수 있는데, 상기와 같이 흡입 파이프 내에서 난류가 발생하면 에어로졸이 서로 부딪히면서 깨짐에 따라 에어로졸 초기 입자가 변형되어 측정의 정확도가 떨어지는 문제가 있었던 것이다.

둘째, 흡입 파이프의 정전기 발생 방지를 위한 대비가 마련되어 있지 않으므로, 에어로졸의 초기 유입량과 측정장비로의 유입량이 달라 에어로졸 측정의 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.

즉, 흡입 파이프 내에서의 정전기 발생으로 인해, 에어로졸이 흡입 파이프 내측면에 달라붙어 초기 유입량과 장비로 유입되는 에어로졸 유입량이 달라 측정의 정확도를 높이기 어려운 것이다.

셋째, 흡입 파이프 내에 습기 발생으로 인한 응축수가 발생할 경우 상기 응축수가 샘플 파이프를 통해 유입되어 장비에 데미지를 입히거나 흡입 파이프의 부식을 초래하는 문제가 있었다.

넷째, 흡입파이프를 통해 유입되는 공기의 양을 항상 일정하게 제어할 수 있어야 파이프 내 일정 유속의 층류(난류가 없는 공기 흐름)를 형성시켜 난류에 의한 에어로졸 질량 손실을 방지할 수 있는바, 유입되는 공기의 양을 일정하고 세밀하게 제어하기 어려워 에어로졸 측정값의 정확도를 높이기 힘든 문제가 있었다.

즉, 종래에는 측정 장비의 측정 용량에 따라 유입되는 에어로졸 유입량을 송풍기로 제어함에 따라, 에어로졸 유입량 제어의 세밀함이 떨어졌던 것이다.

이는 첫번째 지적한 사안인 파이프의 구조적 문제에서 발생하는 난류와 다른 유속이 일정하게 유지되지 못해서 발생하는 파이프 내 유속변화로 인한 난류를 말한다.

다섯째, 전술한 바와 같이 에어로졸 측정에 있어서 습도가 미치는 영향은 매우 중요한데, 종래 기술에도 2단계에 걸쳐 제습 작용이 이루어지고 있으나 물리적, 열적 제습의 한계로 인해 제습작용이 극대화되기 어려운 문제가 있었다.

즉, 실리카겔과 열선을 이용한 2단계 제습장치는 우리나라 장마철이나 지속되는 우기에 효과적 제습이 어려울 뿐만 아니라 완전히 제거되지 못한 수분이 장비에까지 들어가 장비고장을 발생시키기도 하며, 가열장치의 가열 온도를 너무 높일 경우에는 측정하고자 하는 에어로졸까지 증발할 수 있어 가열장치의 온도를 무한히 높일 수 없으므로 장마와 같은 우기의 경우 2단계 제습만으로는 샘플된 공기의 효과적인 제습이 어려웠던 것이다.

여섯째, 샘플링된 에어로졸에 대한 온/습도 모니터링이 실시간으로 이루어지지 못하는 문제가 있었다.

흡입관에 측정공을 형성하고 필요시마다 상기 측정공에 센서를 설치하여 에어로졸의 온/습도를 측정함으로써, 제습장치를 통과하는 에어로졸의 실시간 컨디션을 제대로 측정하기 어려워 측정의 정확도를 높이기 어려웠던 것이다.

나아가, 제습장치의 실시간 모니터링이 어려워 장비 오동작에 대한 체크 및 유지 보수에 대한 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

대한민국 등록번호 10-1074697

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 샘플링된 에어로졸의 습도를 최적화하고, 에어로졸 이동에 대한 난류 형성 및 간섭을 방지하여 에어로졸 측정에 대한 정확도를 높인 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 에어로졸 및 제습장치의 상태가 실시간으로 모니터링될 수 있도록 함으로써, 측정 오류를 미연에 방지하여 에어로졸 측정에 대한 정확도를 높인 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 옥외에 설치되며, 대기 중의 에어로졸 흡입되어 샘플링되는 개구부를 형성하되 에어로졸이 이동되는 관로의 내경이 동일하게 형성된 스테인레스 재질의 흡입관(stack);상기 흡입관의 개구부 상방에 배치되며 흡입관의 하방을 향해서만 개구된 덮개부와, 상기 덮개부의 개구된 부위와 흡입관 둘레면 사이에 설치되어 이물이 걸러진 외기가 유입되도록 한 메시부로 구성된 레인햇(rain-hat);옥내에 설치되되 상기 흡입관의 하단부에 결합되며, 흡입관의 내부와 외부를 통하는 복수의 샘플링관, 응축수 배출공, 석션 커넥터관이 설치된 매니폴드;상기 복수의 샘플링관에 설치되어 샘플링관을 따라 이동되는 에어로졸의 습도를 물리적 제습장치, 가열 제습장치, 희석 제습장치 순으로 순차적으로 제어하되, 상기 희석 제습장치는 샘플링관의 일측에 설치되어 건조공기를 샘플링관에 분사하도록 구성된 제습수단;상기 흡입관의 상단부, 물리적 제습장치와 가열 제습장치 사이의 샘플링관 내부, 가열 제습장치와 희석 제습장치 사이의 샘플링관 내부에 설치되어 에어로졸의 실시간 온/습도 상태를 측정하는 측정센서;상기 흡입관에 설치되어 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 송풍팬으로 제어하는 송풍 제어기;상기 매니폴드의 석션 커넥터관에 설치되며, 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 펌핑 작용을 통해 제어하는 펌핑 제어기;상기 희석 제습장치와 샘플링관 사이의 관로를 구성하며, 2중필터를 갖도록 구성된 믹싱튜브(mixing tube);상기 복수의 샘플링관 단부에 설치되어 에어로졸의 오염농도를 측정하되, 측정 용량이 다른 복수의 측정장비:를 포함하며, 상기 측정장비 직전 샘플링관에는 목적하는 크기로 에어로졸의 사이즈를 컷팅하는 사이즈 컷팅장치가 설치된 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 제공한다.

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본 발명에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 흡입관의 관로 내경이 모두 동일하게 형성되고, 흡입관의 형태가 일직선으로 형성됨으로써, 에어로졸은 측정 장비까지 직진으로 이동할 수 있게 된다.

즉, 상기와 같은 흡입관의 구성으로 인해, 흡입관 내에서의 어떠한 간섭이나 난류 형성이 발생하지 않음으로써, 품질이 높은 에어로졸을 측정할 수 있는 것이다.

따라서, 에어로졸 측정에 대한 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 흡입관의 재질을 스테인레스로 제공하고 흡입관의 외측에 접지 와이어를 설치함으로써, 흡입관에 정전기 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 흡입관 내측면에 정전기 발생으로 인한 흡착이 발생하지 않음으로써, 에어로졸에 대한 측정 유량 변화를 최소화할 수 있어 에어로졸 측정에 대한 정확도를 높일 수 있게 된다.

셋째, 매니폴드에 응축수 배출공이 형성됨으로써, 흡입관 내부에 발생한 응축수가 외부로 바로 배출될 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 흡입관 내에 응축수가 고이는 일은 발생하지 않으므로, 응축수로 인한 흡입관 부식 및 샘플링관으로의 응축수 범람으로 인한 측정 장비 고장을 방지할 수 있다.

넷째, 송풍 제어기 외에 펌핑 제어기가 추가로 더 설치됨으로써, 측정장비의 측정 유량 변화에 따른 대처를 용이하고 세밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

즉, 측정장비를 추가하거나 측정장비의 측정 유량 가변시, 펌핑 제어기의 펌핑 작용을 통해 에어로졸의 유속을 세밀하게 제어할 수 있으므로, 측정장비로의 유량을 간편하고 정확하게 가변시킬 수 있는 것이다.

다섯째, 제습장치 사이마다 에어로졸의 컨디션을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 측정센서가 설치됨으로써, 제습장치를 거친 후의 에어로졸 습도 변화를 즉시 알 수 있을 뿐만 아니라 제습장치의 장비 오류를 조기에 판단할 수 있으므로 유지 보수에 대한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 물리적 제습, 가열 제습 이외에 희석 제습장치가 더 설치됨으로써 에어로졸에 포함된 습도 제어를 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

즉, 습도가 높은 장마철이나 우기의 경우, 희석 제습장치를 추가로 작동하여 제습 효율을 높임으로써, 에어로졸 측정에 대한 정확도를 높일 수 있는 것이다.

일곱째, 희석 제습장치와 샘플링관 사이의 관로는 믹싱 튜브로 구성함으로써, 희석 제습장치의 건조 공기가 샘플링관으로 유입되는 과정에서 난류가 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 희석제습에 대한 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

여덟째, 샘플링관과 측정장비 사이에 사이즈 컷팅장치가 추가로 설치됨으로써, 목적하고자 하는 에어로졸의 크기를 제어할 수 있는 효과가 있다.

즉, 에어로졸의 크기는 다양한바, 미세먼지, 초미세먼지 등의 크기 기준을 정의하여 컷팅하여 측정할 수 있으므로 에어로졸 측정의 정확도를 높일 수 있는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 전처리 시스템을 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템을 나타낸 개략도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템의 레인햇을 나타낸 저면 사시도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템의 레인햇이 설치된 상태의 요부를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템의 매니폴드를 나타낸 저면도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어로졸 샘플링 시스템의 믹싱튜브를 나타낸 요부 단면도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템의 에어로졸 제습이 이루어진 상태를 나타낸 그래프.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템에 대하여 설명하도록 한다.

표준 에어로졸 샘플링 시스템은 제습효과를 극대화하고, 측정장비로의 에어로졸 유입 컨디션을 극대화하여 에어로졸 측정에 대한 정확도를 높인 기술적 특징이 있다.

이를 위한 에어로졸 샘플링 시스템은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 흡입관(100)과, 매니폴드(200)와, 제습수단(300)과, 측정센서(400)와, 송풍 제어기(500)와, 펌핑 제어기(600)와, 측정장비(700)를 포함하여 구성된다.

흡입관(100)은 대기중의 에어로졸이 측정장비(700)로 흡입되는 관로이며, 옥외에 수직으로 설치된다.

흡입관(100)은 중공(中空)의 원통형으로 이루어지며, 양측은 개구부를 형성한다.

흡입관(100)의 길이는 10m임이 바람직하나, 반드시 그러해야 하는 것은 아니다.

그리고, 흡입관(100)의 관로 내경은 모두 동일하게 형성된다.

즉, 흡입관(100)은 내경이 동일한 직선 형태로 이루어지는 것이다.

이는, 흡입관(100) 내로 유입되는 에어로졸이 어떠한 영향 없이 초기 유입량 그대로 원활하게 유입되도록 하기 위함이다.

이와 같이 흡입관(100)의 관로 내경이 동일하게 형성됨에 따라, 와류, 난류 등이 발생하지 않으므로 품질 높은 에어로졸이 측정장비에 공급될 수 있게 된다.

그리고, 흡입관(100)의 재질은 스테인레스임이 바람직하다.

이는, 흡입관(100) 내에 정전기 발생이 억제되도록 하기 위함이다.

즉, 흡입관(100)에 정전기가 발생하면, 흡입관(100) 내의 에어로졸이 흡입관(100) 내측면에 흡착되어 측정장비(700)로 유입되는 에어로졸의 양이 달라질 수 있기 때문에 흡입관(100)의 재질은 정전기 발생이 억제될 수 있는 스테인레스를 이용하는 것이다.

이때, 흡입관(100)에는 도 3에 도시된 바와 같이 접지 와이어(110)를 더 설치하여 정전기 발생 방지를 극대화할 수 있다.

한편, 상기 흡입관(100)의 상부에 형성된 개구부에는 레인햇(120)이 설치된다.

흡입관(100)의 상부는 상방을 향해 개구된 상태인데, 상기 개구부를 통해 에어로졸뿐만 아니라 빗물이나 이물질 등이 유입되어 에어로졸 측정의 품질을 저하하며 나아가 장비 고장을 야기할 수 있는바 이를 방지하기 위하여 흡입관(100)의 상부에는 상기 레인햇(120)이 설치되는 것이다.

레인햇(120)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 덮개부(121)와, 메시부(122)로 구성됨이 바람직하다.

덮개부(121)는 흡입관(100)의 개구부를 차폐하는 역할을 하며, 흡입관(100) 형상에 대응되되 흡입관(100)의 직경에 비해 큰 원형으로 이루어짐이 바람직하다.

이때, 덮개부(121)의 상면과 측면 둘레는 폐쇄되며, 덮개부(121)는 하방을 향해 개구된다.

그리고, 메시부(122)는 덮개부(121)의 하방에 결합되며, 에어로졸이 유입되는 부위이다.

이와 같은 레인햇(120) 구성에 의해 에어로졸은 도 5에 도시된 바와 같이 하방의 메시부(122)를 통해 흡입관(100)으로 유입이 되며, 빗물, 이물질 그리고 해충 유입이 방지될 수 있으므로 양질의 에어로졸 측정이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 흡입관(100)의 상단과 메시부(122) 사이의 높이는 10cm임이 바람직하다.

이는, 메시부(122)를 통해 흡입관(100) 내부로의 에어로졸 유입이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 최적의 간격인 것이다.

다음으로, 매니폴드(200)는 흡입관(100) 내로 유입된 에어로졸을 측정장비(700)로 분기시키는 역할을 하며, 흡입관(100)의 개구된 하방에 결합된다.

매니폴드(200)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 샘플링관(210)과, 응축수 배출공(220)과, 석션 커넥터관(230)을 포함한다.

샘플링관(210)은 흡입관(100) 내로 유입된 에어로졸이 측정장비(700)로 유입되는 관로이며, 복수로 제공된다.

즉, 샘플링관(210)은 측정 목적 및 측정의 정확도를 높이기 위해, 측정 용량이 다른 복수의 측정장비(700)가 마련되어야 하는바, 이에 대응될 수 있도록 복수로 제공되는 것이다.

이때, 샘플링관(210)의 직경은 서로 다르게 형성됨이 바람직하다.

그리고, 응축수 배출공(220)은 매니폴드(200) 상에 형성되며, 흡입관(100) 내에 생성된 응축수를 흡입관(100) 외부로 바로 배출시키기 위한 구성이다.

즉, 여러 환경 요인에 의해 흡입관(100) 내부에 응축수가 생성될 수 있는바, 상기 응축수를 외부로 바로 배출시키기 위함인데, 만약 응축수 배출공(220)이 없어 응축수가 흡입관(100) 내에 고일 경우 흡입관(100) 부식을 야기하며, 나아가 샘플링관(100) 내부로 응축수가 범람하여 측정장비(700)에 데미지를 입힐 수 있기 때문에 응축수 배출공(220)의 기술적 구성은 상당한 것이다.

그리고, 석션 커넥터관(230)은 흡입관(100) 내로 유입되는 에어로졸의 유량을 제어하기 위해 후술하는 펌핑 제어기(600)와 연결되는 구성이다.

측정장비(700) 추가시 흡입관(100) 내로 유입되는 에어로졸의 유량을 조절하는 것이 필요한데, 에어로졸 유량은 후술하는 송풍 제어기(500)와 펌핑 제어기(600)를 통해 이루어진다.

이때, 석션 커넥터관(230)은 펌핑 제어기(600)에 연결되어 펌핑 제어기(600)에 의해 흡입되는 에어로졸이 흡입되는 관로 연결 매개체인 것이다.

다음으로, 제습수단(300)은 흡입관(100) 및 샘플링관(210)을 통해 유입된 에어로졸이 측정장비(700)로 유입되기 전, 에어로졸의 상대습도를 제어하는 역할을 한다.

이때, 제습수단(300)은 총 3단계로 이루어지며, 물리적 제습장치(310), 가열 제습장치(320), 희석 제습장치(330)로 구성된다.

물리적 제습장치(310)는 에어로졸의 1차 제습을 위한 장치로서, 실리카겔 등의 물질을 통해 에어로졸 제습을 실시한다.

그리고, 가열 제습장치(320)는 물리적 제습장치(310)를 통해 1차 제습이 이루어진 에어로졸 2차 제습을 위한 장치로서 히팅수단을 통해 에어로졸 제습을 실시한다.

이와 같은 물리적, 가열 제습장치는 종래와 동일한 구성이며, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 희석 제습장치(330)는 상기 1,2차 제습이 이루어진 에어로졸이 측정장비(700)로 유입되기 전 최종 제습을 위한 장치로서 건조 공기를 에어로졸에 1:1로 혼합함으로써 에어로졸 제습이 이루어지도록 한 장치이다.

이때, 희석 제습장치(330)는 물리적, 가열 제습장치(310,320)와는 다르게, 샘플링관(210) 상에 설치되기보다는 샘플링관(210)의 일측에 설치됨이 바람직하다.

이는, 샘플링관(210)으로 희석 제습장치(330)의 건조공기를 고르게 유입하기 위함인데, 이때, 희석 제습장치(330)와 샘플링관(210) 사이의 관로는 믹싱 튜브(mixing tube)(331)로 구성된다.

믹싱 튜브(331)는 도 7에 도시된 바와 같이, 믹싱 튜브(331) 안에 2중 필터가 구성됨으로써, 희석 제습장치(330)로부터 분사된 건조공기는 2중 필터에 의해 난류 형성 없이 샘플링관(210)으로 균일하게 공급될 수 있게 된다.

한편, 상기 희석 제습장치(330)는 사용자에 의해 on/off될 수 있도록 구성된다.

즉, 항시 가동되는 물리적, 가열 제습장치(310,320)에 비해, 습도환경에 따라 사용자가 희석 제습장치(330)를 on/off 시킬 수 있는 것이다.

희석 제습장치(330)는 평상시보다는 장마철이나 우기, 해무가 심할 경우 등 상대습도가 급격히 높아질 경우에 추가로 가동되도록 한 장치인 것이다.

다음으로, 측정센서(400)는 흡입관(100)을 통해 유입되는 에어로졸의 실시간 온/습도를 측정하는 장치로서, 흡입관(100) 및 샘플링관(210)에 설치된다.

즉, 측정센서(400)는 흡입관(100) 및 샘플링관(210)에 설치되어 흡입관(100) 및 샘플링관(210)을 지나는 에어로졸의 온/습도 상태를 실시간으로 측정함으로써, 에어로졸 측정의 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 제습수단(300)의 오동작 등을 체크할 수 있는 것이다.

측정센서(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 에어로졸이 최초 유입되는 부분인 흡입관(100)의 상단부, 물리적 제습장치(310)와 가열 제습장치(320) 사이, 그리고 가열 제습장치(320)와 희석 제습장치(330)에 설치된다.

이와 같은 구성에 의해 최초 유입된 에어로졸의 습도부터 각 제습수단(300)을 거친 에어로졸의 습도가 실시간으로 모니터링될 수 있으므로 에어로졸의 습도뿐만 아니라, 각 제습수단(300)의 오동작 및 부품 교체시기 등을 도기에 파악할 수 있게 된다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 물리적 제습장치(310)의 실리카겔 교체 시점 등을 파악하여 조기에 유지 보수를 실시할 수 있으므로, 에어로졸 측정에 대한 효과를 높일 수 있는 것이다.

다음으로, 송풍 제어기(500)는 측정 장비(700) 추가시 흡입관(100)을 통해 샘플링관(210)으로 유입되는 에어로졸의 유량을 제어하며, 흡입관(100)에 설치된다.

송풍 제어기(500)는 종래 기술에 개시된 바와 동일한 구성으로서, 흡입관(100)을 통해 유입되는 에어로졸의 유속을 송풍팬으로 가변시켜 유량을 제어하도록 한 것이다.

이때, 송풍 제어기(500)와 흡입관(100) 사이에는 유량계(mf)가 설치되어 송풍 제어기(500)의 유량 제어를 체크한다.

다음으로, 펌핑 제어기(600)는 송풍 제어기(500)와 더불어, 에어로졸 유량을 제어하는 역할을 하며, 석션 커넥터관(230)에 연결된다.

이때, 펌핑 제어기(600)는 송풍 제어기(500)와는 달리, 펌핑 작용을 통해 에어로졸 유속을 제어함으로써 유량을 더욱 세밀하게 제어할 수 있는 것이다.

이때, 펌핑 제어기(600)와 석션 커넥터관(230) 사이에도 유량계(mf)가 설치되어 펌핑 제어기(600)의 유량 제어를 체크한다.

에어로졸 유량 제어에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음으로, 측정장비(700)는 샘플링관(210)을 통해 유입된 에어로졸을 측정하는 역할을 하며, 각 샘플링관(210)마다 설치된다.
상기 측정장비(700)는 에어로졸의 오염농도를 측정하기 위한 장비로서, 공지된 기술의 측정장비이면 무방하다.
이러한 측정장비(700)의 에어로졸 측정방법은 에어로졸 광흡수 측정, 에어로졸 광산란 측정 등 다양하게 제공될 수 있다.

이때, 측정장비(700)의 측정유량은 다르게 제공되며, 복수로 설치된다.

그리고, 측정장비(700)에는 측정이 완료된 에어로졸을 배출시키는 펌프(P)가 설치되며, 펌프(P)와 측정 장비 사이에는 배출 유량계(ro)가 설치된다.

배출 유량계(ro)는 측정이 완료되고 배출되는 에어로졸 유량을 측정하여 에어로졸 초기 유입량과 비교함으로써 에어로졸 손실량을 파악할 수 있는 것이다.

이때, 에어로졸의 손실량이 클 경우 에어로졸 측정값의 오차가 커 재측정이 이루어질 수 있다.

한편, 측정장비(700)와 희석 제습장치(330) 사이에는 사이즈 컷팅장치(800)가 설치된다.

사이즈 컷팅장치(800)는 측정하고자 하는 에어로졸 측정의 목적을 다양하게 하기 위한 장치로서, 측정장비(700)로 유입되기 전의 에어로졸을 목적하는 에어로졸으 크기로 컷팅하는 장치이다.

즉, 측정하고자 하는 에어로졸의 크기를 미세, 초미세 등으로 구분하여 기준을 정하고 에어로졸의 크기를 특정함으로써 측정장비(700)로 유입되는 에어로졸의 크기는 모두 동일한 크기로 유입되는 것이다.

이와 같은 사이즈 컷팅장치(800)는 공지된 기술로서, 사이클론 방식을 포함하여 다양하게 제공될 수 있다.

이에 따라, 에어로졸 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 에어로졸 샘플링 시스템의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

레인햇(120)의 메시부(122)를 통해 에어로졸이 흡입된다.

이후, 에어로졸은 메시부(122)를 통해 수직의 흡입관(100)을 따라 하방으로 유입이 된다.

이때, 빗물은 덮개부(121)에 의해 차폐되고, 이물질이나 해충은 메시부(122)에 의해 유입이 방지된다.

또한, 에어로졸은 접지 와이어(110) 및 스테인레스 재질에 의해 정전기 발생이 방지되어, 흡입관(100)의 내측면에 흡착 없이 관로를 따라 그대로 직진 이동이 된다.

특히, 흡입관(100)의 내경이 동일하므로, 난류 없이 원활하게 하방으로 이동될 수 있게 된다.

이때, 흡입관(100) 내측에 설치된 측정센서(400)는 흡입관(100) 내의 에어로졸 온/습도를 측정한다.

한편, 에어로졸의 유량은 송풍 제어기(500) 및 펌핑 제어기(600)에 의해 제어되는데 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

예컨대 에어로졸 초기 유입량이 100 이라 하고, 2대의 측정장비(700) 측정 유량이 각각 10이라 할 때, 송풍 제어기(500)는 송풍팬을 가동하여 에어로졸 50의 유량을 흡입관(100)으로부터 배기시킨다.

이때, 송풍 제어기(500)의 배기량은 항상 50을 유지하며, 송풍팬임을 고려할 때, 배기량을 세밀하게 가변시키기는 어렵다.

이에 따라, 송풍제어기(500) 50, 측정장비(700) 20(10+10) 이므로, 나머지 에어로졸 유량 30은 펌핑 제어기(600)를 통해 제어됨으로써, 유량 제어가 세밀하게 이루어질 수 있게 된다.

이때, 측정장비(700)가 다른 용량으로 교체되거나 용량이 추가될 경우, 흡입관(100)을 통해 측정장비(700)로 유입되는 에어로졸의 유량은 가변되어야 하는바, 펌핑 제어기(600)의 펌핑을 통해 에어로졸 배기량을 세밀하게 가변시킬 수 있으므로 측정 장비(700)의 측정유량은 알맞게 가변될 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 유량 제어가 이루어지고 있는 상태에서, 에어로졸은 샘플링관(210)을 통해 유입이 되고, 물리적 제습장치(310)를 통해 1차 제습이 이루어진다.

실리카겔 등을 통해 확산 제습이 이루어진 후, 에어로졸은 가열 제습장치(320)를 향해 샘플링관(210)을 따라 이동된다.

이 과정에서 1차 가습이 이루어진 에어로졸은 측정센서(400)에 의해 2차 온/습도 측정이 이루어지고 모니터링 된다.

다음으로, 에어로졸은 가열 제습장치(320)를 통해 2차 제습이 이루어진 후, 측정센서(400)에 의해 3차 온/습도 측정이 이루어진다.

이후, 에어로졸은 측정장비(700)로 유입되어 측정이 이루어지거나, 우기나 장마철과 같이 상대습도가 극심한 경우, 사용자의 희석 제습장치(330) 가동을 통해 3차 제습이 이루어진다.

이때, 희석 제습장치(330)는 샘플링관(210)을 향해 건조 공기를 분사하고, 건조공기는 희석 제습장치(330)로부터 믹싱 튜브(331)를 통해 샘플링관(210)에 분사됨으로써, 에어로졸과 건조공기는 혼합된다.

이후, 에어로졸은 사이즈 컷팅장치(800)를 통해 목적하는 크기로 컷팅된 후, 측정장비(700)로 유입된다.

이후, 측정 장비(700)는 에어로졸의 각종 오염농도를 측정하고, 측정이 완료된 에어로졸은 펌핑 작용을 통해 외부로 배출이 된다.

이때, 배출 유량계(ro)를 통해 배출되는 에어로졸의 유량이 측정됨으로써, 에어로졸 초기 유입량과 비교될 수 있게 된다.

한편, 환경 요인으로 인해, 흡입관(100) 내에 생성된 응축수는 응축수 배출공(220)을 통해 외부로 배출됨으로써, 흡입관(100) 내의 습도는 낮아지고 부식 발생은 방지될 수 있다.

이로써, 에어로졸 샘플링 시스템을 이용한 에어로졸 측정이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 표준 에어로졸 샘플링 시스템은 에어로졸의 상대 습도를 최적화하고, 에어로졸의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

또한, 흡입관으로부터 측정 장비에 이르기까지 에어로졸이 이동되는 과정에서 난류 및 간섭이 발생하지 않도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 품질 높은 에어로졸 측정이 이루어질 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 흡입관 110 : 접지 와이어
120 : 레인햇 121 : 덮개부
122 : 메시부 200 : 매니폴드
210 : 샘플링관 220 : 응축수 배출공
230 : 석션 커넥터관 300 : 제습수단
310 : 물리적 제습장치 320 : 가열 제습장치
330 : 희석 제습장치 331 : 믹싱 튜브
400 : 측정센서 500 : 송풍 제어기
600 : 펌핑 제어기 700 : 측정장비
800 : 사이즈 컷팅장치

Claims (5)

1. 옥외에 설치되며, 대기 중의 에어로졸 흡입되어 샘플링되는 개구부를 형성하되 에어로졸이 이동되는 관로의 내경이 동일하게 형성된 스테인레스 재질의 흡입관(stack);
   상기 흡입관의 개구부 상방에 배치되며 흡입관의 하방을 향해서만 개구된 덮개부와, 상기 덮개부의 개구된 부위와 흡입관 둘레면 사이에 설치되어 이물이 걸러진 외기가 유입되도록 한 메시부로 구성된 레인햇(rain-hat);
   옥내에 설치되되 상기 흡입관의 하단부에 결합되며, 흡입관의 내부와 외부를 통하는 복수의 샘플링관, 응축수 배출공, 석션 커넥터관이 설치된 매니폴드;
   상기 복수의 샘플링관에 설치되어 샘플링관을 따라 이동되는 에어로졸의 습도를 물리적 제습장치, 가열 제습장치, 희석 제습장치 순으로 순차적으로 제어하되, 상기 희석 제습장치는 샘플링관의 일측에 설치되어 건조공기를 샘플링관에 분사하도록 구성된 제습수단;
   상기 흡입관의 상단부, 물리적 제습장치와 가열 제습장치 사이의 샘플링관 내부, 가열 제습장치와 희석 제습장치 사이의 샘플링관 내부에 설치되어 에어로졸의 실시간 온/습도 상태를 측정하는 측정센서;
   상기 흡입관에 설치되어 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 송풍팬으로 제어하는 송풍 제어기;
   상기 매니폴드의 석션 커넥터관에 설치되며, 흡입관으로 유입되는 에어로졸의 유량을 펌핑 작용을 통해 제어하는 펌핑 제어기;
   상기 희석 제습장치와 샘플링관 사이의 관로를 구성하며, 2중필터를 갖도록 구성된 믹싱튜브(mixing tube);
   상기 복수의 샘플링관 단부에 설치되어 에어로졸의 오염농도를 측정하되, 측정 용량이 다른 복수의 측정장비:를 포함하며,
   상기 측정장비 직전 샘플링관에는 목적하는 크기로 에어로졸의 사이즈를 컷팅하는 사이즈 컷팅장치가 설치된 것을 특징으로 하는 표준 에어로졸 샘플링 시스템.
   
   
   
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