KR101683433B1 - 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치 - Google Patents
초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 초미세 입경(TSP : Total Suspended Particles) 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질을 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치는 시료대기 유입구로부터 시료대기가 유입되고, 시료대기를 초미세먼지 및 미세먼지로 분급하는 분급기; 상기 분급기와 연결되어 상기 초미세먼지 및 미세먼지가 공급되는 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛; 상기 제1 검출 유닛과 상기 제2 검출 유닛을 통과하는 필터가 공급되는 필터 공급부;를 포함하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치에 있어서, 상기 분급기는 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 각각 분급시키도록 구성하고, 상기 공기는 공기 배출관을 구성하는 초미세먼지 혼합용 공기 배출구와 미세먼지 혼합용 공기 배출구로 배출시켜 상기 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛을 구성하는 제1 조사기 및 제2 조사기 내부의 공기 유입구로 유입시켜 배출되는 초미세먼지 및 미세먼지를 유입되는 공기와 함께 수광기 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질을 측정하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 대기 중에 포함되어 있는 초미세 먼지 및 미세먼지와 같이 입자 크기가 매우 작은 물질의 농도를 효율적으로 측정할 수 있는 부유 입자상 물질 측정 장치에 관한 것으로 부유 입자상 물질을 보다 정확하게 분급시켜 효율적인 측정이 이루어지도록 하는 것이다.
주지하는 바와 같이, 대기 중의 오염물질에 의한 피해는 굳이 열거하지 않더라도 잘 알려져 있다. 특히 대기 중에 함유되어 있는 직경 2.5 마이크로미터 이하의 초미세먼지(PM 2.5)는 국민의 건강이나 일상생활에 매우 지장을 주기 때문에 최근 정책적으로도 초미세먼지에 대한 관리를 강화하고 있다. 예를 들어, 2014년 10월부터 서울시에서 시행하고 있는 "초미세먼지(PM 2.5)경보제"는 이러한 활동 중의 하나이다.
이러한 초미세먼지가 대기 중에 어느 정도 포함되어 있는지 측정하기 위해서는 대기 중의 부유상 입자 물질이 단위 부피당 어느 정도 함유되어 있는 지를 측정하여야 한다. 특히, 직경 2.5 마이크로미터를 기준으로 그 보다 크고 작은 입자를 분리해 내어 작은 입자의 농도를 측정해야 한다.
일본 등록특허 제05611547호에서는 PM 2.5 이하의 초미세 입경의 부유상 물질과 그 보다 큰 입경(PM 2.5 ~ PM 10)의 부유상 물질을 분급기에 의하여 분리해 내고 각각의 농도를 검출하는 장치에 대하여 개시하고 있다. 이러한 종래기술에 의하면 부유상 물질을 입자 크기별로 분리하여 각각을 검출기에 투입하는데, 분리 과정에서 정상상태의 유로를 만드는 중에 별도의 헤드 밸브를 제어함으로써 장치의 작동을 시작하여 정상상태에 이르기까지의 전이 과정(transition state)에서 발생하는 농도 불균형을 방지하는데 전자적인 제어 방식을 도입해야 하고, 또한 두 유체가 정상상태에 이르는 시간의 차이가 커서 측정의 정확도나 신뢰도에 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-1515858호를 통하여 제안한 바 있다. 상기 선행기술에 의하면, 상기 등록특허의 기술적 요지는 전자적인 제어가 없이 두 가지의 공기가 정상상태에 도달하는 시간차를 줄이고, 나아가 초미세 입경의 부유상 물질의 측정의 신뢰성을 더 높일 수 있는 부유 입자상 물질 측정 장치에 관한 것이다.
상기 선행기술에서는 도입되는 두 가지의 공기의 정상상태 도달시간을 줄이기 위하여 분급기에 별도로 정상상태 유로 형성기를 설치하고, 상기 정상상태 유로 형성기로부터 배출되는 제2 공기를 분급기를 통하여 배출되는 제1 공기의 유출속도에 맞추기 위하여 상기 정상상태 유로 형성기 내부에 격벽부 및 와류 형성기를 설치하여 제공하고 있으나, 분급기에 분급용 바이패스관을 통하여 정상상태 유로 형성기를 결합하여야 하기 때문에 그 설치구성이 복잡할 뿐 아니라 부유 입자상 물질 측정 장치의 대형화를 가져오는 문제점이 지적되고, 더 나아가 분급기를 통하는 배출되는 초미세먼지(PM 2.5 이하)가 단순히 분급기 내부의 노즐에 의하여 미세먼지(PM 2.5 ~ PM 10)와 분급되어 진다고 하나, 정상상태 유로 형성기 내부에 설치된와류 형성기의 회전력에 의하여 미세먼지와 함께 초미세먼지가 동일한 유로를 통하여 혼재되면서 정상상태 유로 형성기측으로 유입되어 측정기로 배출되므로 초미세먼지와 미세먼지의 분급 효율이 크게 저하되어 보다 정확한 부유 입자상 물질 측정이 어려운 문제점이 지적된다.
본 발명자는 상기의 제반 문제점을 해소하기 위하여 사이클론 방식과 관성충돌 방식을 응용한 부유 입자상 물질 측정장치를 제안하고자 하는 것이다.
본 발명은 유입되는 공기와 초미세먼지 및 미세먼지로 이루어지는 시료대기를 각각 분급한 후 측정하기 전 혼합하여 배출하게 하여 보다 정확하고도 신속한 측정이 이루어지게 함을 기술적 목적으로 삼는다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 내재 되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치는
시료대기 유입구로부터 시료대기가 유입되고, 시료대기를 초미세먼지 및 미세먼지로 분급하는 분급기;
상기 분급기와 연결되어 상기 초미세먼지 및 미세먼지가 공급되는 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛;
상기 제1 검출 유닛과 상기 제2 검출 유닛을 통과하는 필터가 공급되는 필터 공급부;를 포함하여 구성되는 것에 있어서,
상기 분급기는 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 각각 분급시키도록 구성하고, 상기 공기는 공기 배출관을 구성하는 초미세먼지 혼합용 공기 배출구와 미세먼지 혼합용 공기 배출구로 배출시켜 상기 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛을 구성하는 제1 조사기 및 제2 조사기 내부의 공기 유입구로 유입시켜 배출되는 초미세먼지 및 미세먼지를 유입되는 공기와 함께 수광기 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 분급기는 상방은 넓고 하방은 좁은 사이클론형 본체의 상방에 설치한 시료대기 유입구와; 상기 유입구의 중앙 하방 내측의 본체 내 상부에 설치한 공기 배출관과; 상기 본체 내측에 설치한 내통체와; 상기 내통체 내부 직 하방에 초미세먼지 배출구와; 본체 내측과 내통체 외측 사이의 직 하방에 설치한 미세먼지 배출구; 및 상기 공기 배출관에 형성한 초미세먼지 혼합용 공기 배출구와 미세먼지 혼합용 공기 배출구를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 분급기를 통하여 유입되는 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 각각 별도로 분급한 후 공기와 초미세먼지 및 공기와 미세먼지를 혼합하여 배출하면서 각각의 측정기에 의하여 각각의 공기 중에 포함된 부유 물질의 농도를 측정하게 하여 보다 신속하고도 정확한 부유 입자상 물질의 농도 측정이 이루어지는 효과와 상기 분급을 위한 분급기를 하나의 본체에서 이루어지게 하여 제공하므로 공기와 미세먼지 분급을 위한 구성이 간단하여 측정기 설치 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 초미세먼지 및 미세먼지와 공기를 각각 분급하되, 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 혼합 포집하여 처리 가능하게 함으로서 배기가스 등의 공기를 대기로 방출되는 것을 방지하여 입자상 물질 측정 장치 주변의 환경오염을 줄이는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치를 나타낸 유로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제1 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 검출유닛을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제2 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제3 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제4 실시예의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제5 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제1 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 검출유닛을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제2 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제3 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제4 실시예의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치의 분급기를 나타낸 제5 실시예의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초미세 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질의 측정 장치를 나타낸 유로도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치는,
시료대기 유입구(10)로부터 시료대기가 유입되고, 시료대기를 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)로 분급하는 분급기(20);
상기 분급기(20)와 연결되어 상기 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)가 공급되는 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40);
상기 제1 검출 유닛(30)과 상기 제2 검출 유닛(40)을 통과하는 필터(51)가 공급되는 필터 공급부(50);를 포함하여 구성되는 것에 있어서,
상기 분급기(20)는 공기(A)와 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 각각 분급시키도록 구성하고, 상기 공기(A)는 공기 배출관(21)을 구성하는 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B)로 배출시켜 상기 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)을 구성하는 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41) 내부의 공기 유입구(31A)(41A)로 유입시켜 배출되는 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 제1 수광기(32) 및 제2 수광기(42) 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성할 수 있다.
상기에서, 시료대기 유입구(10)로부터 유입되는 시료대기(공기)는 초미세 입경을 갖는 부유물질, 즉 2.5 마이크로미터 이하의 입경을 갖는 부유상 물질을 포함하는 공기와, 입경 2.5 마이크로미터 이상의 크기의 미세 입경을 갖는 부유상 물질을 포함하는 공기를 말하며, 후술하는 분급기(20)에서 공기(A)와 초미세먼지(T) 및미세먼지(D)로 분류하여 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)으로 각각 보낼 수 있게 한다.
그리고, 상기 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)은 필터 공급기(50)에 의해 공급되는 필터(51)에 걸려 있는 부유상 입자 물질의 농도를 측정하는 장치이다. 농도의 측정은 베타(β)선 흡수법을 사용한다. 베타선 흡수법은 방사성 동위원소의 붕괴로 발생한 부전입자가 물질을 통과할 때, 물질을 구성하는 원자상태를 여기하거나 전리시킴으로써 스스로 운동에너지를 읽어 원자핵 전장의 영향을 받아 궤도가 굽어져 전자파를 방출하여 에너지 손실을 받게 되는데, 이 에너지 손실(흡수계수)을 이용하여 부유상 물질의 공기 중 농도를 계산할 수 있다. 자세한 계산식 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
상기에서, 분급기(20)는 도 2에 제시한 바와 같이, 상방은 넓고 하방은 좁은 원통형 본체(20A)의 상방에 설치한 시료대기 유입구(10)와; 상기 유입구(10)의 중앙 하방 내측의 본체 내 상부에 설치한 공기 배출관(21)과; 상기 본체(20A) 내측에 설치한 제1 내통체(22)와; 상기 제1 내통체(22) 내부 직 하방에 형성한 초미세먼지 배출구(23)와; 본체(20A) 내측과 제1 내통체(22) 외측 사이의 직 하방에 형성한 미세먼지 배출구(24); 및 상기 공기 배출관(21)에 형성한 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B);를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B)는 도 3에 제시한 일 예시와 같이, 상기 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)을 구성하는 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41) 내부의 공기 유입구(31A)(41A)로 유입시켜 배출되는 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 유입되는 공기(A)와 함께 제1 수광기(32) 및 제2 수광기(42) 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성할 수 있고, 상기 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41)는 중앙에 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D) 통과구멍(31')(41')이 형성되고, 상기 통과구멍(31')(41') 일측에 경사진 공기 유입구(31A)(41A)가 형성되게 구성할 수 있다.
상기 제1 검출 유닛(30)은 분급기(20)의 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A) 및 제1 조사기(31)의 통과구멍(31')부터 유입되는 초미세먼지(T)와 통과구멍(31') 일측 경사진 공기 유입구(31A)를 통하여 유입되는 공기(A)가 혼합되면서 제1 검출 유닛(30)의 제1 수광기(32) 및 제1 측정기(33)를 통과하면서 필터(51) 상에 여과되는 입경 2.5 마이크로미터 이하의 입자의 농도가 측정되도록 한다. 이를 위해 제1 검출 유닛(30)은 베타선을 조사하는 제1 조사기(31), 시료를 통과한 베타선을 수광하는 제1 수광기(32), 수광된 시료의 농도를 측정하는 제1 측정기(33)를 포함한다. 제1 조사기(31)로부터 제1 수광기(32)로 공기가 원활하게 유입되기 위해 별도의 흡인 장치(suction)를 설치할 수도 있다.
제1 검출 유닛(30)에는 별도로 OBC 센서(34)와 온습도 센서(35)가 설치될 수 있다. OBC 센서는 광학적 원소상 탄소량(Optical Black Carbon)을 측정하는 센서로 OBC의 측정을 베타선 흡수법과 병행하여 실시할 수도 있다. 온습도 센서(35)는 온도와 습도를 측정하여 장치의 필요한 제어를 수행할 수 있도록 한다.
상기 제2 검출 유닛(40)은 분급기(20)의 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B) 및 제2 조사기(41)의 통과구멍(41')부터 유입되는 미세먼지(D)와 통과구멍(41') 일측 경사진 공기 유입구(41A)를 통하여 유입되는 공기(A)가 혼합되면서 제2 검출 유닛(40)의 수광기(42) 및 측정기(43)를 통과하면서 필터(51) 상에 여과되는 입경 2.5 마이크로미터 이상의 입자의 농도가 측정되도록 한다. 이를 위해 제2 검출 유닛(40)은 베타선을 조사하는 제2 조사기(41), 시료를 통과한 베타선을 수광하는 제1 수광기(42), 수광된 시료의 농도를 측정하는 제2 측정기(43)를 포함한다. 제2 조사기(41)로부터 제2 수광기(42)로 공기가 원활하게 유입되기 위해 별도의 흡인 장치를 설치할 수도 있다. 상기 제2 검출 유닛(40)에는 별도로 OBC 센서와 온습도 센서가 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 검출기(30)(40)를 통과한 혼합공기는 제1 및 제2 배출 라인(36)(46)을 통해 드레인(60)으로 배출된다. 드레인(60)에서 용액화된 시료는 다시 질산이온이나 황산이온 등을 측정하여 대기의 질을 관리하는 데에 사용될 수도 있다. 도면에서 부호 F는 시료의 유량을 측정하는 유량센서, V는 밸브이며, 전체적인 유체의 흐름은 흡인펌프(61)에 의하여 이루어진다.
상기, 필터 공급기(50)는 두 개의 롤이 함께 작동하여 하나에 감겨 있는 평면상의 필터(51)가 다른 하나의 롤에 감겨 지도록 작동된다.
상기, 필터(51)는 바람직하게 테이프(tape) 형태로 이루어진다.
이와 같은 구성의 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 시료대기 유입구(10)로부터 유입되는 공기(A), 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)가 흡인펌프(61)에 의하여 강제적으로 분급기(20) 내부로 유입되고, 유입된 혼합 공기 중 입경이 큰 미세먼지(비중, 질량이 큰 먼지)(D)는 흡인 배출되는 공기 압력에 의하여 공기 배출관(21) 외측 둘레면에 충돌하면서 외측으로 튕겨나가 제1 내통체(22)의 상부를 타고 넘어 본체(20A)와 제1 내통체(22) 사이의 통로를 통하여 미세먼지 배출구(24)로 배출되면서 제1 조사기(31)의 통과구멍(31')으로 유입되고, 상기 혼합 공기 중 입경이 매우 적은 초미세먼지(비중, 질량이 매우 작은 먼지)(T)는 공기 배출관(21)을 통하여 흡인 배출되는 공기 압력에 의하여 제1 내통체(22) 내부로 유입되면서 제1 내통체(22) 내측 둘레면을 따라 회전하면서 낙하 되어 초미세먼지 배출구(23)로 배출되면서 제2 조사기(41)의 통과구멍(41')으로 유입되게 하므로 미세먼지(D)와 초미세먼지(T)가 각각 신속하게 분류됨과 동시에 보다 정확한 분류가 이루어지게 되는 것이다.
구체적으로 설명하면, 유입구(10)를 통하여 유입되는 공기를 포함한 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)는 분급기(20)의 원통형 내부로 유입됨과 동시에 입경이 큰 미세먼지(D)는 공기 배출관(21) 하방 외측 둘레면에 충돌하면서 외측으로 비산되어 미세먼지 배출구(24)로 배출됨과 동시에 CH미세먼지를 포함한 공기는 선회 흐름이 되어 하강하고, 기류속의 초미세먼지(T)는 원심력을 받아 원통체 하방 내주면을 따라 중력에 의하여 초미세먼지 배출구(23)로 배출되고, 유입되는 공기의 기류는 그 방향을 역전시켜 상승 선회흐름의 중심을 지나 공기 배출관(21)으로 배출되게 하여 초미세먼지와 미세먼지를 분류할 수 있게 하는 것이다.
이와 같이 분류된 초미세먼지 및 미세먼지는 각각 제1 및 제2 검출유닛(30)(40)으로 유입되어 필터(51)에 공급하게 되는데, 상기 공기 배출관(21)을 통하여 배출되는 공기와 함께 상기 필터(51)에 공급하게 함으로써 부유중 물질의 농도를 측정할 수 있게 되는 것이다.
이는 본 발명의 분급기(20)를 원통형 내부의 와류현상을 이용하여 먼지 입경 크기에 따라 보다 정확하게 분류할 수 있는 것이며, 만일 본 발명의 분급기(20)의 공기 배출관(21)으로부터 배출되는 공기를 대기중에 방출하면서 측정할 경우 본 발명이 목적으로 하는 부유상 입자 물질의 농도를 측정할 수 없으나, 본 발명은 상기 분급기(20)에서 분류되는 공기(A)를 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A) 및 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B)를 통하여 상기 제1 및 제2 조사기(31)(41) 각각의 공기 유입구(31A)(41A)로 유입시켜 초미세먼지 및 미세먼지 통과구멍(31')(41')으로 유입되는 각각의 초미세먼지 및 미세먼지(T)(D)와 함께 혼합시키면서 부유상 입자 물질의 농도 측정이 가능하게 되며, 더 나아가 유입되는 공기를 대기중에 방출시키지 않고 드레인(60)에 포집처리 하게 함으로서 본 발명의 측정장치 주변의 환경에 악영향을 미치지 않게 할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명은 흡인펌프(61)의 흡인력은 공기 배출관(21) 및 초미세먼지 배출구(23), 미세먼지 배출구(24)에 각각 균형적으로 영향을 미치게 하므로 상방은 넓고 하방은 좁은 원통형으로 이루어진 분급기(20)에 의하여 상술한 바와 같이 공기(A)와 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)의 분류가 이루어질 수 있게 되는 것으로, 본 발명에서는 흡인펌프(61)를 가동하여 대기중의 시료대기를 유입구(10)를 통하여 유입한 직후 상기 흡인펌프(61) 가동을 중지시켜 초미세먼지와 미세먼지를 분급기를 통하여 분류시킨 다음 다시 흡인펌프(61)를 가동시키면 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 더욱 정확하게 측정할 수 있다. 이 경우에는 도시하지 않은 본 발명의 분급기 작동을 위한 흡인펌프 제어 프로그램에 의하여 이루어질 수 있다.
즉, 최초 흡인펌프(61)의 가동에 의하여 혼합공기가 유입되고, 이후 흡인펌프(61) 가동이 중지되므로 미세먼지는 미세먼지 배출구로 배출됨과 동시에 초미세먼지가 공기 배출관(21)으로 배출되지 않고 분급기(20) 내하방으로 낙하배출 되어 초미세먼지 배출구(23)로 배출되어 정확하게 분류되고, 이 상태에서 흡인펌프(61)를 가동시키면 공기 배출관(21)으로 배출되는 공기(A)는 제 및 제2 조사기(31)(41)의 공기 유입구(31A)(41A)를 통하여 유입되어 분류된 초미세먼지 또는 미세먼지와 함께 초미세먼지 및 미세먼지를 제 및 제2 수광기(32)(42)측으로 공급하게 하여 측정이 이루어지게 할 수 있다.
따라서, 최초 흡인펌프(61)의 흡인력에 배출되는 공기와 함께 미세먼지의 배출을 억제할 수 있어 초미세먼지와 미세먼지를 정확하게 분류한 다음 공기와 함께 부유상 물질의 농도를 측정할 수 있어 측정효율을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예로서, 분급기(20) 내부에 설치하는 제1 내통체(22)와 본체(20A) 내측 사이에 제2 내통체(23)을 설치하여 제공할 수 있다.
이 경우의 실시예는 PM 2.5 이하의 초미세먼지(T), PM 2.5 ~ PM 7 미세먼지(D), PM 7 ~ 10 미세먼지(D')로 세분화하여 분류할 수 있도록 하기 위한 것으로, PM 2.5 이하의 초미세먼지(T)는 제1 내통체(22) 내 하방으로, PM 2.5 ~ PM 7 미세먼지(D)는 제1 내통체(22) 외측 둘레와 제2 내통체(23) 내측 둘레 사이로, PM 7 ~ PM 10 미세먼지(D')는 제2 내통체(23) 외측 둘레와 본체(20A) 내측 둘레 사이 각각으로 분류 되게 하기 위하여 제1 내통체(22)의 높이 보다 제2 내통체(23)의 높이를 높게 설정하여 제공할 수 있고, 이때 분급기(20)의 하방에는 초미세먼지 배출구(23), 미세먼지 배출구(24)(24')를 형성하며, 공기 배출관(21)에는 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A) 및 2개의 미세먼지 혼합용 배출구(21B)를 형성하되, 이에 대응하는 조사기 및 수광기를 검출 유닛에 설치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예로서, 공기 배출관(21) 둘레면에 나선형의 날개편(21C)을 설치하여 구성한 것으로, 시료대기 유입구(10)로 유입되는 혼합 공기를 상기 나선형의 날개편(21C)을 따라 선회하면서 유입시켜 입경이 큰 미세먼지(D)는 공기 배출관(21)의 둘레면에 충돌하면서 외측으로 튕겨나가게 하여 미세먼지 배출구(24)로 배출하게 하고, 초미세먼지(T)는 상기 나선형의 날개편(21C)을 따라 선회하면서 제1 내통체(22) 내부로 유입 낙하시켜 초미세먼지 배출구(23)로 배출하게 하는 것으로, 흡인펌프(61)에 의하여 강제적으로 분급기(20) 내부의 공기가 공기 배출관(21)으로 배출되는 압력에 의하여 초미세먼지(T)는 나선형의 날개편(21C) 내측의 공기 배출관(21) 외측 둘레면을 따라 신속하게 제1 내통체(22) 내 하방으로 선회하면서 낙하 되므로 보다 신속한 먼지 분류가 이루어짐은 물론 제1 내통체(22) 내 하방으로 낙하되는 초미세먼지(T)가 재 비산 되어 상승되는 것을 상기 나선형 날개편(21C)이 방지하게 되므로 더욱 정확한 먼지 분류가 이루어진다.
또한, 도 6은 제4 실시예의 나선형의 날개편(21C)에 초미세먼지 통과 미세구멍(21C')을 뚫어 나선형의 날개편(21C)을 따라 선회하면서 낙하 되는 일부 초미세먼지(T)를 상기 초미세먼지 통과 미세구멍(21C')을 통하여 낙하시키게 함으로써 보다 신속한 먼지 분류가 이루어진다.
그리고, 도 7은 본 발명의 제5 실시예로서, 제1 내통체(22) 바같측에 칸막이(22A)를 형성하여 중앙 및 외측 둘레에 초미세먼지 통로(T-1)(T-1')를 형성하게 하되, 상기 제1 내통체(22)에 복수의 슬릿(22')을 형성하여 제공하거나, 분급기(20) 본체(20A) 내측에 칸막이(20A')를 형성하여 미세먼지통로(D-1)(D-1')를 형성하게 하되, 상기 칸막이(20A')에 복수의 슬릿(20A'-1)을 형성하여 초미세먼지(T)가 제1 내통체(22)의 중앙 하방 및 슬릿(22')을 통하여 초미세먼지 통로(T-1)(T-1')로 배출하게 하고, 미세먼지(D) 역시 미세먼지통로(D-1)(D-1')를 배출되게 함으로써 공기 배출관(21)의 공기 배출 압력에 의하여 미세먼지 또는 초미세먼지의 재 비산을 방지하게 할 수 있어 보다 정확하고도 신속한 먼지 분류가 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 시료대기 유입구 T : 초미세먼지
D, D' : 미세먼지 A : 공기
20 : 분급기 20A : 본체
20A', 22A : 칸막이 21 : 공기 배출관
21A : 초미세먼지 혼합용 공기 배출구
21B : 미세먼지 혼합용 공기 배출구
21C : 날개편 21C': 미세구멍
22 : 제1 내통체 20A-1', 22' : 슬릿
23 : 초미세먼지 배출구 24, 24' : 미세먼지 배출구
T-1, T-1' : 초미세먼지 통로 D-1, D-1' : 미세먼지 통로
30, 40 : 제1 및 제2 검출유닛 31, 41 : 제1 및 제2 조사기
31', 41' : 초미세먼지 및 미세먼지 통과구멍
31A, 41A : 공기 유입구 33, 43 : 제1 및 제2 측정기
34 : OBC 센서 35 : 온습도 센서
36, 46 : 제1 및 제2 배출라인 50 : 필터 공급부
51 : 필터 60 : 드레인
61 : 흡인펌프
D, D' : 미세먼지 A : 공기
20 : 분급기 20A : 본체
20A', 22A : 칸막이 21 : 공기 배출관
21A : 초미세먼지 혼합용 공기 배출구
21B : 미세먼지 혼합용 공기 배출구
21C : 날개편 21C': 미세구멍
22 : 제1 내통체 20A-1', 22' : 슬릿
23 : 초미세먼지 배출구 24, 24' : 미세먼지 배출구
T-1, T-1' : 초미세먼지 통로 D-1, D-1' : 미세먼지 통로
30, 40 : 제1 및 제2 검출유닛 31, 41 : 제1 및 제2 조사기
31', 41' : 초미세먼지 및 미세먼지 통과구멍
31A, 41A : 공기 유입구 33, 43 : 제1 및 제2 측정기
34 : OBC 센서 35 : 온습도 센서
36, 46 : 제1 및 제2 배출라인 50 : 필터 공급부
51 : 필터 60 : 드레인
61 : 흡인펌프
Claims (9)
- 시료대기 유입구(10)로부터 시료대기가 유입되고, 시료대기를 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)로 분급하는 분급기(20);
상기 분급기(20)와 연결되어 상기 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)가 공급되는 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40);
상기 제1 검출 유닛(30)과 상기 제2 검출 유닛(40)을 통과하는 필터(51)가 공급되는 필터 공급부(50);를 포함하여 구성되는 것에 있어서,
상기 분급기(20)는 공기(A)와 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 각각 분급시키도록 구성하고, 상기 공기(A)는 공기 배출관(21)을 구성하는 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B)로 배출시켜 상기 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)을 구성하는 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41) 내부의 공기 유입구(31A)(41A)로 유입시켜 배출되는 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 유입되는 공기(A)와 함께 제1 수광기(32) 및 제2 수광기(42) 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치. - 제1항에 있어서, 분급기(20)는 상방은 넓고 하방은 좁은 사이클론형 본체(20A)의 상방에 설치한 시료대기 유입구(10)와; 상기 유입구(10)의 중앙 하방 내측의 본체 내 상부에 설치한 공기 배출관(21)과; 상기 본체(20A) 내측에 설치한 제1 내통체(22)와; 상기 제1 내통체(22) 내부 직 하방에 형성한 초미세먼지 배출구(23)와; 본체(20A) 내측과 제1 내통체(22) 외측 사이의 직 하방에 형성한 미세먼지 배출구(24); 및 상기 공기 배출관(21)에 형성한 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 초미세먼지 혼합용 공기 배출구(21A)와 미세먼지 혼합용 공기 배출구(21B)는 상기 제1 검출 유닛(30) 및 제2 검출 유닛(40)을 구성하는 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41) 내부의 공기 유입구(31A)(41A)로 유입시켜 배출되는 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D)를 유입되는 공기(A)와 함께 제1 수광기(32) 및 제2 수광기(42) 측으로 배출시키면서 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 조사기(31) 및 제2 조사기(41)는 중앙에 초미세먼지(T) 및 미세먼지(D) 통과구멍(31')(41')이 형성되고, 상기 통과구멍(31')(41') 일측에 경사진 공기 유입구(31A)(41A)를 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 분급기(20) 내부에 설치하는 제1 내통체(22)와 본체(20A) 내측 사이에 제2 내통체(23)을 설치하되, 제1 내통체(22)의 높이 보다 제2 내통체(23)의 높이를 높게 설정하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 공기 배출관(21) 둘레면에 나선형의 날개편(21C)을 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제6항에 있어서, 나선형의 날개편(21C)에 미세구멍(21C')을 뚫어 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제2항에 있어서, 제1 내통체(22) 바같측에 칸막이(22A)를 형성하여 중앙 및 외측 둘레에 초미세먼지 통로(T-1)(T-1')를 형성하게 하되, 상기 제1 내통체(22)에 복수의 슬릿(22')을 형성하고, 분급기(20) 본체(20A) 내측에 칸막이(20A')를 형성하여 미세먼지통로(D-1)(D-1')를 형성하게 하되, 상기 칸막이(20A')에 복수의 슬릿(20A'-1)을 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 흡인펌프(61)를 가동하여 대기중의 시료대기를 유입구(10)를 통하여 유입한 직후 상기 흡인펌프(61) 가동을 중지시켜 초미세먼지와 미세먼지를 분급기를 통하여 분류시킨 다음 다시 흡인펌프(61)를 다시 가동시키면서 공기와 초미세먼지 및 미세먼지를 혼합시켜 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치.
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