KR101565820B1 - 파티클 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents
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Abstract
파티클 측정장치 및 그 측정방법이 개시된다. 본 발명에 따른 파티클 측정장치는, 설정된 양의 공기를 유입하는 공기흡입부; 및 공기흡입부에 의해 유입되는 공기에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출하는 파티클산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 파티클 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샘플링 공기 유입량을 컨트롤하여 파티클 측정의 정확성을 높이고, 건물 실내 및 실외 각각의 단위부피당 포함된 미세먼지 입자개수를 그 입자크기별로 측정하여 비교하며, 그에 따라 실내공기가 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있도록 환기여부를 판단할 수 있는, 파티클 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
먼지의 발생원인은 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 구분되나, 인위적인 발생이 대부분이다. 인위적인 발생원은 대부분 연료연소에 의해 발생되며 보일러나 자동차, 발전시설 등의 배출물질이 주요 발생원이다. 그 외 공사장, 도로 등에서 비산되는 먼지도 많은 양을 차지한다. 또한, 국내 뿐 아니라 주변국가에서 유입된 오염물질도 우리나라 대기에 영향을 미치고 있으며, 연구결과에 의하면 대기오염물질 중 30~50%는 국외에서 유입된 것이라 한다.
이와 같은 미세먼지는 황산염, 질산염, 탄소, 중금속 등을 포함하고 있으며, 호흡기관을 통해 인체에 침투하여 감기 바이러스를 20배 이상 증가시키고, 만성 폐질환이나 천식 등을 유발시키기도 한다. 또한, 미세먼지는 기도나 폐뿐만 아니라 뇌와 같은 신체기관에 침투하여 신경전달물질에 해를 가하여 우울증을 유발시키고, 심지어는 암을 유발시키거나 유전적인 변이를 유발시키기도 한다.
특히, 먼지 중에 포함된 직경이 2.5㎛이하인 초미세먼지는 호흡기관 뿐 아니라 혈액을 통해서도 인체에 침투하기 때문에 더욱 주의를 기울여야 할 필요가 있다.
따라서 공기 중에 포함된 미세먼지를 측정하고, 주변의 사람들에게 그에 따른 대비를 할 수 있도록 알려주는 미세먼지 측정장치가 개발되었다. 그런데, 일반적인 미세먼지 측정장치는 베타선흡수법이라는 국제표준 측정방식을 따라 공기 중 단위부피당 미세먼지가 차지하는 무게를 측정하여 농도로 표시하기 때문에 측정방식의 복잡함에 의해 구현이 쉽지 않아 단가가 높으며, 또한 같은 농도 값 50㎍/㎥일지라도 50㎍/㎥를 이루는 미세먼지 입자량이 더 많은 곳이 공기 질이 좋지 않다는 판단은 하지 못하는 한계가 있다.
파티클 측정장치의 정밀도는 얼마만큼 정확한 양의 공기를 유입시켜 측정하느냐에 따라 측정값이 달라지는데, 기존제품들은 FAN이나 흡입모터를 일정시간 ON/OFF하여 공기유입량을 조절하기 때문에 유입되는 공기양의 정확성이 떨어진다. 그리고 현재 가정집에 유통되는 제품들은 실내만 측정하기에 실내의 데이터만 보고 환기를 하였을 때, 실질적으로 실외공기가 더 나쁜 경우는 오히려 미세먼지가 실내로 유입되어 버리는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 측정방법이 농도가 아닌 입자개수 측정에 포커스를 맞추고 구성을 간단하게 하여 제품 단가를 낮춰 범용화를 이룰 수 있으며, 샘플링 공기 유입량을 컨트롤하여 측정의 정확도를 높이고, 정보의 활용도를 높여 단순히 한곳의 측정데이터를 보여 주는 것이 아닌 실내와 실외를 측정하여 비교분석한 데이터를 사람들에게 알려 주기에 환기여부를 쉽게 판단할 수 있는 파티클 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파티클 측정장치는, 설정된 양의 공기를 유입하는 공기흡입부; 및 공기흡입부에 의해 유입되는 공기에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출하는 파티클산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 파티클 측정장치는, 공기흡입부에 의해 유입되는 공기의 양을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부는, 실외에 설치된 파티클 측정장치로부터 파티클 산출값을 수신하며, 수신된 파티클 산출값을 실내에서 유입된 공기에 기초하여 산출된 파티클 산출값과 비교하여 환기여부를 결정할 수도 있다.
전술한 파티클 측정장치는, 실외 및 실내의 각각의 파티클 산출값과, 제어부에 의해 결정되는 환기여부를 표시하는 파티클표시부;를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 공기흡입부는, 수직으로 설치되는 공기 흡입관의 하단 내부에 설치되며, 공기유입구멍이 마련된 유입공받이; 공기유입구멍에 놓여지는 공기유입공; 공기 흡입관의 상단 내부에 설치되며, 공기유출구멍이 마련된 유출공받이; 공기유출구멍에 놓여지는 공기유출공; 및 공기 흡입관의 유입공받이와 유출공받이의 사이에 일 측면을 막아 설치되며, 탄성부재로 형성되고, 공기 흡입관의 일 측면 외부로 당겨질 때에는 내부 공간을 확장하고, 공기 흡입관의 일 측면 내부로 밀릴 때에는 내부 공간을 축소하는 탄성막;을 포함한다. 이때, 제어부는 탄성막의 당겨지는 정도 및 밀리는 정도를 조절하여 유입되는 공기 양을 제어한다.
또한, 공기흡입부는, 공기유입공 및 공기유출공의 각각의 상단에 설치되는 이탈방지막;을 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파티클 측정방법은, 유입되는 공기의 양을 제어하는 단계; 설정된 공기로부터 미세먼지를 샘플링하는 단계; 및 샘플링된 미세먼지에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 파티클 측정방법은, 실외에 설치된 파티클 측정장치로부터 파티클 산출값을 수신하는 단계; 수신된 파티클 산출값을 실내에서 유입된 공기에 기초하여 산출된 파티클 산출값과 비교하는 단계; 및 실외 및 실내의 각각의 파티클 산출값에 대한 파티클 개수를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표시단계는, 비교단계에 의해 비교된 결과에 따라 환기여부를 결정하여 표시한다.
본 발명에 따르면, 유입되는 공기 양을 제어하여 측정값의 정확도를 높일 수 있으며, 실내 및 실외의 각각에서 단위부피당 미세먼지의 크기별 입자 개수를 측정하여 비교함으로써 환기여부를 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 측정방법이 농도가 아닌 입자개수 측정에 포커스를 맞추어 구성을 간단하게 함으로써 제품 단가를 낮춰 범용화를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파티클 측정장치의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 파티클 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 파티클 측정장치의 공기흡입부의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 공기흡입부의 공기유입제어를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 공기흡입부의 공기유출제어를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클 산출의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클 산출의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 디스플레이에 표시되는 파티클 비교의 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파티클 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 파티클 측정장치의 공기흡입부의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 공기흡입부의 공기유입제어를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 공기흡입부의 공기유출제어를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클 산출의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클 산출의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 디스플레이에 표시되는 파티클 비교의 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정장치 및 그 측정방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 파티클 측정장치의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정장치(100)는 실외 및 실내에 각각 설치될 수 있다. 이때, 각각의 파티클 측정장치(100)는 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), LTE(Long Term Evolution) 등의 이동통신망이나 Wi-Fi, 블루투스(Bluetooth), 특정소출력 무선기기 등의 무선통신망을 이용하여 상호간에 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 파티클 측정장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 파티클 측정장치(100)는 공기흡입부(110), 파티클산출부(120), 제어부(130), 통신부(140) 및 파티클표시부(150)를 포함할 수 있다.
공기흡입부(110)는 설정된 양의 공기를 유입한다. 이때, 공기흡입부(110)는 도 3에 도시한 바와 같이, 유입공받이(111), 공기유입공(112), 이탈방지막(113, 116), 유출공받이(114), 공기유출공(115), 탄성막(117) 및 탄성막당김부재(118)를 포함할 수 있다.
유입공받이(111)는 수직으로 설치되는 공기 흡입관의 하단 내부에 설치되며, 공기유입구멍이 마련된다. 유입공받이(112)는 원통 형상으로 이루어진 공기 흡입관의 내부 측벽에 일정한 너비로 설치되며, 가운데에 공기유입구멍이 마련될 수 있다.
공기유입공(112)은 유입공받이(111)의 공기유입구명에 놓여진다. 이때, 공기유입공(112)은 구 형상으로 이루어지며, 외면이 실리콘, 고무 등의 재질로 이루어질 수 있다.
이탈방지막(113, 116)은 공기유입공(112) 및 공기유출공(115)의 각각의 이탈을 방지한다. 이때, 공기유입공(112)의 이탈을 방지하는 이탈방지막(113)을 하단 이탈방지막라고 명명하며, 공기유출공받이(115)의 이탈을 방지하는 이탈방지막을 상단이탈방지막이라고 명명한다.
유출공받이(114)는 공기 흡입관의 상단 내부에 설치되며, 공기유출구멍이 마련된다. 이때, 유출공받이(114)는 유입공받이(111)와 동일한 형상으로 이루어질 수 있다.
공기유출공(115)은 공기유출구멍에 놓여진다. 이때, 공기유출공(115)은 공기유입공(112)과 동일한 크기 및 재질의 구로 이루어지는 것이 바람직하다.
탄성막(117)은 공기 흡입관의 유입공받이(111)와 유출공받이(114)의 사이에 일 측면을 막아 설치되며, 탄성부재로 형성되고, 공기 흡입관의 일 측면 외부로 당겨질 때에는 내부 공간을 확장하고, 공기 흡입관의 일 측면 내부로 밀릴 때에는 내부 공간을 축소한다.
탄성막당김부재(118)는 제어부(130)의 제어에 따라 탄성막(117)을 공기 흡입관의 일 측면 외부로 당기거나 내부로 민다.
파티클산출부(120)는 공기흡입부(110)에 의해 유입되는 공기에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출한다. 여기서, 파티클산출부(120)는 광산란 방식을 이용하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출할 수 있다. 이때, 광산란 방식은 광학챔버에 유입된 입자에 레이저를 조사하면 입자 크기별로 레이저의 빛이 입자에 의해 산란하게 되는데, 이 경우의 산란 량을 가지고 입자의 크기를 구분하며, 또한 산란계수에 기초하여 입자의 개수를 판단하는 방식을 말한다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 단위부피 내에서 먼지가 차지하는 부피가 서로 동일하거나 유사하더라도 각각의 단위부피 내에 포함된 먼지의 입자크기 및 개수는 서로 다를 수 있다. 이와 같은 경우에 일반적인 먼지측정방법은 단위부피당 먼지가 차지하는 부피에 기초하여 먼지의 농도를 산출하기 때문에 도 4 및 도 5에 대하여 서로 동일 또는 유사한 먼지농도 값을 표시하게 된다. 그러나 실질적으로는 도 4의 단위부피 내에는 미세먼지의 입자가 더욱 많이 포함되기 때문에 도 5의 단위부피 내에 포함된 먼지에 비하여 인체에 더욱 큰 악영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 파티클산출부(120)는 공기흡입부(110)에 의해 유입되는 공기에 대하여 광산란 방식을 이용하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출한다.
제어부(130)는 공기흡입부(110)에 의해 유입되는 공기의 양을 제어한다. 이때, 제어부(130)는 탄성막(117)의 당겨지는 정도 및 밀리는 정도를 조절하여 유입되는 공기 양을 제어할 수 있다. 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(130)가 탄성막(117)을 공기 흡입관의 일 측면 외부로 당길 때에는 공기 흡입관의 하단으로부터 공기가 유입되는데, 이 경우 제어부(130)는 탄성막(117)의 당기는 정도를 조절하여 유입되는 공기의 양을 제어할 수 있다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 제어부(130)가 탄성막(117)을 공기 흡입관의 일 측면 내부로 밀 때에는 공기 흡입관의 내부에 유입된 공기가 공기 흡입관의 상단으로 유출되는데, 이 경우 제어부(130)는 탄성막(117)의 미는 정도를 조절하여 유출되는 공기의 양을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 공기 흡입관의 내부에 유입되는 공기의 양과 공기 흡입관의 내부에서 파티클 산출부(120)로 유출되는 공기의 양을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 실외에 설치된 파티클 측정장치로부터 파티클 산출값을 수신하며, 수신된 파티클 산출값을 실내에서 유입된 공기에 기초하여 산출된 파티클 산출값과 비교하여 환기여부를 결정할 수 있다. 즉, 실외에 설치된 파티클 측정장치(100)는 통신부(140)를 통하여 산출된 파티클 산출값을 실내의 파티클 측정장치(100)에 전송할 수 있으며, 실내에 설치된 파티클 측정장치(100)는 실외의 파티클 측정장치(100)로부터 수신한 파티클 산출값을 실내의 공기로부터 산출된 파티클 산출값과 비교하여 실내공기의 환기여부를 결정할 수 있다.
통신부(140)는 실외 및 실내의 각각에 설치된 파티클 측정장치(100) 사이에 데이터를 송수신한다. 이때, 통신부(140)는 이동통신망, 근거리 무선통신망 등의 다양한 통신방식으로 상호간에 데이터를 송수신할 수 있다.
파티클표시부(150)는 실외 및 실내의 각각의 파티클 산출값과, 제어부(130)에 의해 결정되는 환기여부를 표시한다. 즉, 파티클표시부(150)는 도 8에 도시한 바와 같이, 실외 및 실내의 단위부피당 먼지입자 크기별로 산출된 파티클 값을 표시하며, 그에 따라 제어부(130)에 의해 결정된 환기여부를 표시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정방법은 도 2에 나타낸 파티클 측정장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 파티클 측정장치(100)는 유입되는 공기의 양을 제어한다(S110). 이때, 파티클 측정장치(100)는 탄석막(117)을 공기 흡입관의 일 측 외부로 당기는 정도와 공기 흡입관의 일 측 내부로 미는 정도를 조절하여 유입되는 공기의 양을 제어할 수 있다.
파티클 측정장치(100)는 설정된 공기로부터 미세먼지를 샘플링한다(S120). 이때, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 측정장치(100)는 일정하게 설정된 공기의 양에서 미세먼지를 샘플링하기 때문에 파티클 측정의 정확도를 높일 수 있다.
파티클 측정장치(100)는 샘플링된 미세먼지에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출한다(S130). 이때, 파티클 측정장치(100)는 광산란 방식을 이용하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출할 수 있다.
파티클 측정장치(100)는 실외에 설치된 파티클 측정장치로부터 파티클 산출값을 수신한다(S140). 이때, 파티클 측정장치(100)는 실외의 파티클 측정장치로부터 수신된 파티클 산출값을 실내에서 유입된 공기에 기초하여 산출된 파티클 산출값과 비교하며(S150), 실외 및 실내의 각각의 파티클 산출값에 대한 파티클 개수를 디스플레이에 표시한다(S160). 이때, 파트클 측정장치(100)는, 실외의 파티클 산출값과 실내의 파티클 산출값의 비교된 결과에 따라 실내공기의 환기여부를 결정하여 디스플레이에 표시할 수 있다.
Claims (8)
- 설정된 양의 공기를 유입하는 공기흡입부;
상기 공기흡입부에 의해 유입되는 공기의 양을 제어하는 제어부; 및
상기 공기흡입부에 의해 유입되는 공기에 대하여 단위부피당 먼지입자 크기별 파티클을 산출하는 파티클산출부;
를 포함하며,
상기 공기흡입부는,
수직으로 설치되는 공기 흡입관의 하단 내부에 설치되며, 공기유입구멍이 마련된 유입공받이;
상기 공기유입구멍에 놓여지는 공기유입공;
상기 공기 흡입관의 상단 내부에 설치되며, 공기유출구멍이 마련된 유출공받이;
상기 공기유출구멍에 놓여지는 공기유출공; 및
상기 공기 흡입관의 상기 유입공받이와 상기 유출공받이의 사이에 일 측면을 막아 설치되며, 탄성부재로 형성되고, 상기 공기 흡입관의 일 측면 외부로 당겨질 때에는 내부 공간을 확장하고, 상기 공기 흡입관의 일 측면 내부로 밀릴 때에는 내부 공간을 축소하는 탄성막;
을 포함하고,
상기 제어부는 상기 탄성막의 당겨지는 정도 및 밀리는 정도를 조절하여 유입되는 공기 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 파티클 측정장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
실외에 설치된 파티클 측정장치로부터 파티클 산출값을 수신하며, 수신된 상기 파티클 산출값을 실내에서 유입된 공기에 기초하여 산출된 파티클 산출값과 비교하여 환기여부를 결정하는 제어부; 및
상기 실외 및 상기 실내의 각각의 파티클 산출값과, 상기 제어부에 의해 결정되는 환기여부를 표시하는 파티클표시부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 측정장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 공기흡입부는,
상기 공기유입공 및 상기 공기유출공의 각각의 상단에 설치되는 이탈방지막;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 측정장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR1020150111773A KR101565820B1 (ko) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | 파티클 측정장치 및 그 측정방법 |
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