KR101810216B1 - 미세먼지 측정 장치 - Google Patents

미세먼지 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101810216B1
KR101810216B1 KR1020160100298A KR20160100298A KR101810216B1 KR 101810216 B1 KR101810216 B1 KR 101810216B1 KR 1020160100298 A KR1020160100298 A KR 1020160100298A KR 20160100298 A KR20160100298 A KR 20160100298A KR 101810216 B1 KR101810216 B1 KR 101810216B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sampling
balloon
inlet
fluid
fine dust
Prior art date
Application number
KR1020160100298A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170035767A (ko
Inventor
안강호
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Priority to PCT/KR2016/010032 priority Critical patent/WO2017052116A1/ko
Priority to US15/762,185 priority patent/US10845347B2/en
Priority to CN201680066759.7A priority patent/CN108369163B/zh
Publication of KR20170035767A publication Critical patent/KR20170035767A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101810216B1 publication Critical patent/KR101810216B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2273—Atmospheric sampling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2273—Atmospheric sampling
    • G01N2001/2279—Atmospheric sampling high altitude, e.g. rockets, balloons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N2001/2285—Details of probe structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치는 비행체, 상기 비행체 및 벌룬을 탈착하는 벌룬 연결부 및 상기 비행체에 부착되어, 외부 유체를 샘플링한 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정부를 포함하되, 상기 비행체는 미리 지정된 프로그램 또는 컨트롤러로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 벌룬 연결부로 분리 요청 신호를 전송하고, 상기 벌룬 연결부는 분리 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 비행체와 상기 벌룬을 분리시키는 것을 특징으로 한다.

Description

미세먼지 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING ULTRAFINE PARTICLE}
본 발명은 먼지 측정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비행체에 장착되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정 장치에 관한 것이다.
대기 중 입자(먼지)의 질량이나 크기분포를 정확히 측정하는 것은 대기환경, 실내환경, 작업환경 등 인간의 건강과 밀접한 관계가 있어 매우 중요하다. 일반적으로 정확한 입자의 질량 또는 크기 분포를 측정하기 위해서 대형의 고정식 미세먼지 측정 장치가 이용되고 있다.
그러나, 미세먼지의 분포, 이동 경로 등을 파악하기 위해서는 다양한 위치 및 고도에서의 미세먼지 측정이 필요하다. 하지만 고정식 미세먼지 측정 장치는 이동이 불가능하기 때문에 미세먼지 측정 장치를 측정하고자 하는 모든 포인트마다 설치하여야 하나, 비용, 공간 등의 문제와 높은 고도 상에서는 미세먼지의 측정이 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 비행체에 장착되어 미세먼지를 측정하는 미세먼지 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 벌룬에 탈착되는 비행체의 자세 변화에도 정상 동작 하는 미세먼지 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 비행체; 상기 비행체 및 벌룬을 탈착하는 벌룬 연결부; 및 상기 비행체에 부착되어, 외부 유체를 샘플링한 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정부;를 포함하되, 상기 비행체는 미리 지정된 프로그램 또는 컨트롤러로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 벌룬 연결부로 분리 요청 신호를 전송하고, 상기 벌룬 연결부는 분리 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 비행체와 상기 벌룬을 분리시키는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치가 제공된다.
상기 미세먼지 측정부는 상기 샘플링 유체의 미세먼지의 농도를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 휘발성 용매를 휘발시킨 기체와 샘플링 유체를 혼합한 혼합기를 생성하는 포화기; 상기 혼합기 중 상기 휘발성 용매를 상기 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 상에 응축시키는 응축기; 및 상기 응축기로부터 혼합기를 유입받아 상기 미세먼지의 수 농도를 측정하는 센싱부를 포함할 수 있다.
상기 미세먼지 측정부는, 혼합기 유입 방향이 수평 비행 반중력 방향 및 벌룬 비행 반중력 방향의 사이에 해당하는 방향을 이루도록 상기 비행체에 부착될 수 있다.
상기 혼합기 유입 방향은 상기 응축기로부터 상기 센싱부로 상기 혼합기가 유입되는 방향이고, 상기 수평 비행 반중력 방향은 상기 비행체의 일 점을 기준으로 수평 비행 중 상기 비행체에 가해지는 중력의 반대 방향이고, 상기 벌룬 비행 반중력 방향은 상기 비행체의 일 점을 기준으로 상기 벌룬에 연결된 상기 비행체에 가해지는 중력의 반대 방향일 수 있다.
상기 미세먼지 측정부는, 상기 외부 유체로부터 상기 샘플링 유체를 샘플링하는 입자 샘플링 프로브를 포함할 수 있다.
상기 입자 샘플링 프로브는, 길이방향으로 연장하며 외부 유체가 유입되는 제1 유입구 및 상기 제1 유입구의 타단에 마련된 제1 유출구를 포함하는 외부 덕트(duct); 및 상기 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하며 상기 외부 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구 및 상기 제2 유입구의 타단에 마련된 제2 유출구를 포함하는 샘플링 덕트;를 포함하되, 상기 제1 유출구의 유출방향은 상기 제1 유입구가 상기 외부 유체를 유입하는 유입방향과 적어도 일부가 대향하도록 형성될 수 있다.
길이방향으로 연장하여 외부 유체가 유입되는 제1 서브 유입구 및 상기 제1 서브 유입구의 타단에 마련된 제1 서브 유출구를 포함하는 제1 외부 덕트(duct); 상기 제1 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하여 상기 외부 유체 중 일부가 유입되는 제2 서브 유입구 및 상기 제2 서브 유입구의 타단에 마련된 제2 서브 유출구를 포함하는 제2 외부 덕트; 및 상기 제2 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하여 상기 제2 서브 유입구로 유입된 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구 및 상기 제2 유입구의 타단에 마련된 제2 유출구를 포함하는 샘플링 덕트;를 포함하되, 상기 제1 및 제2 서브 유출구의 유출방향은 상기 제1 서브 유입구가 상기 외부 유체를 유입하는 유입방향과 적어도 일부가 대향하도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 벌룬을 통해 적은 에너지를 소모하여 높은 고도에 도달한 이후 비행체를 통해 이동하면서 미세먼지 농도를 장시간 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 벌룬에 탈착되는 비행체의 자세변화에도 측정 오류를 발생하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 미세먼지 측정부를 예시한 도면.
도 3은 샘플링 프로브의 샘플링 도중 발생하는 오버 샘플링 및 언더 샘플링을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브에 대한 유체의 유입 방향과 유출 방향 간의 관계를 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 미세먼지 측정 장치의 미세먼지 측정부가 포함하는 제2 수농도 측정 센서의 구조를 예시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치가 수평 비행 및 벌룬에 연결되어 고도 상승 중 제2 수농도 측정 센서의 혼합기 유입 방향을 예시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 비행체를 기준으로 수평 비행 방중력 방향, 벌룬 비행 반중력 방향 및 혼합기 유입 방향을 예시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치가 벌룬에 연결되어 고도 상승 중인 경우, 제2 수농도 측정 센서 내의 휘발성 용매를 예시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 “전송한다”로 언급된 때에는, 일 구성요소가 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치는 비행체(1), 벌룬 연결부(3) 및 미세먼지 측정부(5)를 포함한다.
비행체(1)는 무인비행기의 형태로 높은 고도 상에서 미리 지정된 프로그램 또는 지상의 컨트롤러(미도시)로부터 수신한 제어 신호에 따라 이동한다. 비행체(1)의 이동 원리, 제어 과정 등은 공지된 무인비행기 기술에 따른 것으로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
벌룬 연결부(3)는 비행체(1)의 일단과 벌룬(7)을 연결하며, 비행체(3)와 전기적으로 연결되어 비행체(1)와 벌룬(7)의 분리를 요청하는 분리 요청 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 비행체(1)는 미리 지정된 프로그램 또는 컨트롤러로부터 수신한 제어 신호에 따라 벌룬 연결부(3)로 분리 요청 신호를 전송할 수 있다.
비행체(1)는 비행체(1)와 벌룬(7)이 분리된 이후 프로그램 또는 컨트롤러부터 수신한 제어 신호에 따라 비행을 시작할 수 있다.
미세먼지 측정부(5)는 비행체(1)의 내부 또는 외부에 부착되어, 비행체 주위의 공기를 흡입하고, 흡입된 공기 중에 포함된 미세먼지의 농도를 측정한다. 미세먼지 측정부(5)의 세부 구조는 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 미세먼지 측정부를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 측정부(5)는 입자 샘플링 프로브(10), 컨디셔너(20), 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40), 제2 수 농도 측정 센서(50), 유량 제어 펌프(60), 프로세서(70) 및 통신 인터페이스(80)를 포함한다.
입자 샘플링 프로브(10)는 외부 유체의 속도 변화에 관계없이 샘플링 유체를 토출하여, 컨디셔너(20) 또는 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40) 및 제2 수 농도 측정 센서(50)로 일정한 유량의 샘플링 유체가 유입되도록 한다. 입자 샘플링 프로브(10)는 길이방향으로 연장하며 외부 유체가 유입되는 제1 유입구 및 제1 유입구의 타단에 마련된 제1 유출구를 포함하는 외부 덕트(duct) 및 외부 덕트의 내측에 길이방향으로 연장하며 외부 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구 및 제2 유입구의 타단에 마련된 제2 유출구를 포함하는 샘플링 덕트를 포함하도록 하고, 제1 유출구의 유출방향은 제1 유입구가 외부 유체를 유입하는 유입방향과 적어도 일부가 대향하도록 형성된다. 입자 샘플링 프로브(10)의 자세한 구조 및 작동 원리는 추후 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
컨디셔너(conditioner, 20)는 입자 샘플링 프로브(10)로부터 유입된 샘플링 유체의 온도를 지정된 미리 지정된 기준 수치까지 상승시키는 히터를 포함하고, 샘플링 유체에 포함된 지정된 크기 이상의 입자를 제거하는 사이클론(cyclone) 또는 임팩터를 포함할 수 있다. 따라서, 컨디셔너(20)는 샘플링 유체의 온도를 기준 수치까지 상승시키고, 샘플링 유체에 포함된 지정된 크기 이상의 입자를 제거한 후, 샘플링 유체를 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40), 제2 수 농도 측정 센서(50)로 제공할 수 있다. 이 때, 컨디셔너(20)는 구현 방법에 따라 미세먼지 측정 장치에서 제외될 수 있고, 입자 샘플링 프로브(10)는 샘플링 유체를 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40) 및 제2 수 농도 측정 센서(50)로 제공할 수 있다. 이 때, 컨디셔너(20)로부터 유량 제어 펌프(60)까지 샘플링 유체가 흐르는 주 유로가 형성되고, 입자 샘플링 프로브(10)로부터 컨디셔너(20)까지 샘플링 유체가 흐르는 유입로가 형성될 수 있다. 또는 구현 방법에 따라 컨디셔너(20)가 생략되는 경우, 입자 샘플링 프로브(10)로부터 유량 제어 펌프(60)까지 샘플링 유체가 흐르는 주 유로가 형성될 수 있다.
질량 농도 측정 센서(30)는 주 유로로부터 유입된 샘플링 유체에 포함된 미세먼지의 질량 농도를 측정한다. 질량 농도 측정 센서(30)는 질량 농도를 프로세서(70)로 전송한다. 예를 들어, 질량 농도 측정 센서(30)는 임팩터 등의 미세먼지의 질량을 측정하는 센서일 수 있다. 질량 농도 측정 센서(30)는 펌프를 포함하고, 펌프의 동작을 통해 주 유로로부터 샘플링 유체의 일부가 질량 농도 측정 센서(30)로 유입되도록 할 수 있다.
제1 수 농도 측정 센서(40)는 주 유로로부터 유입된 샘플링 유체에 포함된 미세먼지의 수농도를 측정한다. 제1 수 농도 측정 센서(40)는 광학 측정 방식을 통해 유입되는 샘플링 유체에 포함된 미세먼지의 수농도를 측정할 수 있다. 제1 수 농도 측정 센서(40)는 펌프를 포함하고, 펌프의 동작을 통해 주 유로로부터 샘플링 유체의 일부가 제1 수 농도 측정 센서(40)로 유입되도록 할 수 있다. 제1 수 농도 측정 센서(40)는 광학 측정 방식을 통해 미세먼지의 수농도를 측정하기 때문에 제2 수 농도 측정 센서(50)에 비해 상대적으로 큰 입자에 해당하는 미세먼지를 측정하여 입경별 수 농도(예를 들어, 0.3~ 5.0μm에 해당하는 각 입경을 가지는 미세먼지의 수 농도)를 측정할 수 있다. 제1 수 농도 측정 센서(40)는 입경별 수 농도를 프로세서(70)로 전송한다. 예를 들어, 제1 수 농도 측정 센서(40)는 OPC(optical particle counter) 등의 미세먼지의 입경별 수 농도를 측정하는 센서일 수 있다.
제2 수 농도 측정 센서(50)는 주 유로로부터 유입된 샘플링 유체에 포함된 미세먼지의 수농도를 측정한다. 제2 수 농도 측정 센서(50)는 샘플링 유체를 휘발성 용액 상을 통과 시킨 후 응결시켜, 미세먼지 상에 응결된 휘발성 용액을 감지하여 미세먼지의 수 농도를 측정한다. 따라서, 제2 수 농도 측정 센서(50)는 제1 수 농도 측정 센서(40)에 비해 상대적으로 작은 입자에 해당하는 미세먼지의 수 농도를 측정할 수 있다. 제2 수 농도 측정 센서(50)는 펌프를 포함하고, 펌프의 동작을 통해 주 유로로부터 샘플링 유체의 일부가 제2 수 농도 측정 센서(50)로 유입되도록 할 수 있다. 제2 수 농도 측정 센서(50)는 수 농도를 프로세서(70)로 전송한다. 예를 들어, 제2 수농도 측정 센서(50)는 CPC(condensation particle counter) 등의 미세먼지의 수 농도를 측정하는 센서일 수 있다.
유량 제어 펌프(60)는 입자 샘플링 프로브(10)로부터 유입되는 시간당 유량을 지정된 수치만큼 되도록 조절한다. 즉, 유량 제어 펌프(60)는 메인 유로를 통해 입자 샘플링 프로브(10) 또는 컨디셔너(20)와 연결될 수 있고, 메인 유로로부터 흡입하여 외부로 배출하는 샘플링 유체의 시간당 유량을 조절하여, 입자 샘플링 프로브(10)가 배출하는 샘플링 유체의 시간당 유량을 조절할 수 있다. 이 때, 유량 제어 펌프(60)는 각 센서(30, 40, 50)이 흡입하는 유량의 합보다 큰 유량을 배출하도록 조절할 수 있다.
프로세서(70)는 상술한 구성요소들로부터 질량 농도, 입경별 수 농도 및 수 농도를 수신하고, 수신된 질량 농도, 입경별 수 농도 및 수 농도를 포함하는 미세먼지 측정 정보를 생성한다. 프로세서(70)는 통신 인터페이스(80)를 통해 외부 장치로 미세먼지 측정 정보를 전송한다. 또한, 프로세서(70)는 미리 설정된 패턴에 따라 유량 제어 펌프(60)를 제어하여 샘플링 유체의 시간당 유량을 조절할 수 있다.
통신 인터페이스(80)는 공지된 통신 방식(예를 들어, 유선 통신, RF 통신, 초음파 통신 등)을 통해 외부 장치와 연결되고, 외부 장치로 미세먼지 측정 정보를 전송한다.
도 2를 참조하여 상술한 미세먼지 측정부(5)는 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40) 및 제2 수 농도 측정 센서(50)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 구현 방식에 따라 미세먼지 측정 장치는 질량 농도 측정 센서(30), 제1 수 농도 측정 센서(40)는 생략될 수 있다.
도 3은 샘플링 프로브의 샘플링 도중 발생하는 오버 샘플링 및 언더 샘플링을 예시한 도면이다.
외부 유체에 대해 등속 샘플링이 이루어지지 않는 경우, 오버 샘플링(over sampling) 또는 언더 샘플링(under sampling) 문제가 발생하게 된다. 오버 샘플링은 도 2의 93과 같이, 흡입기류속도가 프로브 유동 속도보다 빠른 경우 발생하게 되고, 언더 샘플링은 도 2의 96과 같이, 흡입기류속도가 프로브 유동 속도보다 느린 경우 발생하게 된다. 이와 같이 오버 샘플링 또는 언더 샘플링이 발생하게 되면, 공기중의 입자농도보다 더 많은 양을 샘플링하거나, 혹은 보다 작은 양을 샘플링 하게 된다. 이런 경우 아무리 계측장치가 정확하게 측정하려 하여도 샘플링의 오류로 인하여 정확한 입자의 농도를 알 수 없다. 특히, 샘플링 프로브 주위의 유동 속도가 일정하지 않은 경우 등속 샘플링을 하는 것은 매우 어렵다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치는 외부 기류 변화에 영향을 받지 않고 등속 샘플링이 가능한 입자 샘플링 프로브를 포함한다. 이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브(100)는, 외부 덕트(110) 및 샘플링 덕트(150)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.
외부 덕트(110)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제1 유입구(112) 및 제1 유입구(112)의 타단에 마련된 제1 유출구(114)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 유입구(112)는 샘플링 할 외부 유체를 유입받을 수 있다. 제1 유입구(112)로 유입된 외부 유체 중 일부는 후술할 샘플링 덕트(150)로 제공될 수 있고, 유입된 외부 유체 중 나머지는 후술할 제1 유출구(114)를 통하여 배출될 수 있다.
제1 유출구(114)는 샘플링되는 유체 외의 나머지 유체를 배출할 수 있다. 이 때, 제1 유출구(114)의 유출 방향은 제1 유입구(112)가 외부 유체를 유입하는 유입방향과 적어도 일부가 대향하도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 유출구(114)의 유출 방향은 제1 유입구(112)의 유입 방향과 마주보는 방향일 수 있다.
또한 제1 유출구(114)는 제1 유입구(112)와 길이방향으로 이격(p)될 수 있다. 이 때, 이격된 거리 p는 0 이상의 자연수 일 수 있다. 이는, 등속 샘플링을 위한 구성인 바, 상세한 설명은 후술하기로 한다.
외부 덕트(110)는 제1 유입구(112)와 제1 유출구(114) 사이에 배출로(116)를 더 포함할 수 있다. 배출로는 비 샘플링 유체가 제1 유입구(112)의 유입방향과 마주 보는 방향으로 유동하도록 구성될 수 있다.
샘플링 덕트(150)는 외부 덕트(110)와 실질적으로 동일한 방향으로 연장하며, 외부 덕트(110)의 내측에 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 샘플링 덕트(150)의 외벽은 외부 덕트(110)의 내벽과 이격(g)되어 위치할 수 있다. 또한, 샘플링 덕트(150)는 외부 덕트(110)와 동축(co-axial)을 이룰 수 있다.
샘플링 덕트(150)는 외부 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구(152) 및 제2 유입구의 타단에 마련된 제2 유출구(154)를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 유출구(154)는 제2 유입구(152)의 반대편 끝에 형성될 수 있다.
샘플링 덕트(150)의 제2 유입구(152)는 외부 덕트(110)의 제1 유입구(112)로 유입된 외부 유체 중 일부를 샘플링 유체로 제공받을 수 있다. 이 때, 샘플링 덕트(150)가 외부 덕트(110)으로부터 이격(g)하여 위치하기 때문에, 샘플링 덕트(150)의 제2 유입구(152)는 외부 덕트(110)의 제1 유입구(112)로 유입된 외부 공기 중, 중심부 유체를 선택적으로 제공받을 수 있다.
한편, 샘플링 덕트(150)의 제2 유입구(152)로 유입되지 못한 비(非) 샘플링 유체는 샘플링 덕트(150)의 외벽과 외부 덕트(110)의 내벽 사이의 갭(gap; g)을 통하여 유동하게 된다. 이에 따라 비 샘플링 유체는 앞서 설명한 배출로(116)로 공급될 수 있다.
샘플링 덕트(150)의 제2 유입구(152)로 유입된 유체는 제2 유입구(152)의 타단에 마련된 제2 유출구(154)를 통하여 계측기로 전달될 수 있다. 이 때, 제2 유입구(152)의 타단은 직접 또는 간접적으로 계측기와 연결될 수 있다.
이하 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법이 설명된다.
측정 대상 입자가 포함된 유체는 외부 덕트(110)의 제1 유입구(112)를 통하여 제공될 수 있다. 제1 유입구(112)로 유입된 유체는 샘플링 덕트(150)의 제1 유입구(152) 및 제1 유출구(114)로 향하게 된다.
이 때, 샘플링 덕트(150)의 제1 유입구(152)로 유입되는 유체는 외부 덕트(110)의 중심부를 유동하는 유체로서, 외부 공기의 속도 변화에 둔감할 수 있다. 이에 따라, 샘플링 덕트(150)의 제1 유입구(152)로 유입되는 유체는 등속 샘플링 계측을 도모할 수 있다.
이와 달리, 외부 유체 중 제1 유출구(114)로 향하는 유체는 외부 덕트(110)의 가장 자리를 유동하는 유체로서, 오버 샘플링 또는 언더 샘플링을 야기할 수 있다. 따라서, 외부 덕트(110)의 가장 자리를 유동하는 노이즈 유발 유체를 배출함으로써, 샘플링 정확도를 향상시킬 수 있다.
외부 유체 중 제1 유출구(114)를 향하는 유체는 배출로(116)를 통과함으로써, 제1 유입구(112)와 마주보는 방향으로 유동할 수 있다.
배출로(116)를 통과한 유체는 제1 유출구(114)를 통하여 토출될 수 있다. 이 때, 비 샘플링 유체는 제1 유입구(112)와 마주보는 방향으로 토출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예의 입자 샘플링 프로브에 따르면, 제1 유입구(112)와 제1 유출구(114)는 외부 덕트(110)의 길이 방향으로 p 만큼 이격되어 있다. 이 때, p는 0 이상의 자연수 일 수 있다. 따라서, 외부 유체가 외부 덕트(110)의 외벽을 따라서, 제1 유입구(112)를 지나 제1 유출구(114)로 유동하게 되면, 이격거리(p)에 의한 유동계면에 의하여 압력 강하가 발생하게 된다. 따라서, 제1 유입구(112)에서의 외부 유체의 압력은 제1 유입구(114)에서의 외부 유체의 압력보다 높게 된다. 이는 외부 유체의 속도 프로파일이 변화하는 경우에도, 제1 유출구(114)의 압력이 제1 유입구(112)의 압력보다 낮게 유지됨을 의미할 수 있다. 결과적으로 외부 유체의 속도가 변화하는 경우에도, 제1 유출구(114)를 통하여 비 샘플링 유체가 배출됨으로써, 샘플링 덕트(150)는 등속 샘플링을 수행할 수 있게 된다.
또한, 입자 샘플링 프로브(10)는 외부 유체의 유속 변화에 대하여 기계식으로 동작하므로 고 응답속도로 유출구에서의 유출 속도가 일정하도록 자동적으로 조절할 수 있다. 이 때, 도 2에서 예시한 유량 제어 펌프(60)는 메인 유로로부터 외부로 유출되는 유속을 조절하고, 입자 샘플링 프로브(10)는 유량 제어 펌프(60)에 의해 조절된 유속에 따라 외부로부터 샘플링한 샘플링 유체를 일정한 유출 속도로 메인 유로로 유출시킬 수 있다.
이하 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브가 설명된다
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브에 대한 유체의 유입 방향과 유출 방향 간의 관계를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브(200)는, 외부 덕트(210) 및 샘플링 덕트(250)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.
외부 덕트(210)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제1 유입구(212) 및 제1 유입구(212)의 타단에 마련된 제1 유출구(214)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 유입구(212)는 샘플링 할 외부 유체를 유입받을 수 있다. 제1 유입구(212)로 유입된 외부 유체 중 일부는 후술할 샘플링 덕트(250)로 제공될 수 있고, 유입된 외부 유체 중 나머지는 후술할 제1 유출구(214)를 통하여 배출될 수 있다.
제1 유출구(214)는 외부 덕트(210)의 일측에 위치할 수 있다. 제1 유출구(214)는 외부 덕트(214)에 환형으로 형성될 수 있다. 제1 유출구(214)는 외부 덕트(210)에 홀으로 형성될 수도 있고, 도시된 바와 같이 쉬라우드(shroud) 형태로 형성될 수도 있다.
제1 유출구(214)의 유출 방향은 제1 유입구(212)가 외부 유체를 유입하는 유입방향과 적어도 일부가 대향하도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 유출구(214)의 유출 방향은 제1 유입구(212)의 유입 방향과 예각을 이룰 수 있다. 도 8을 참조하면, 유입방향이 오른쪽으로 향할 때(x축), 유출 방향은 x축에 대하여 예각(점선 화살표 참조)을 이룰 수 있다. 제1 유출구(214)의 유출방향과 제1 유입구(212)의 유입방향이 예각을 형성하기 위하여, 유출구(214)를 이루는 홀 및/또는 쉬라우드가 경사진 형태로 마련될 수 있다.
제1 유출구(214)는 제1 유입구(212)와 길이방향으로 이격(p)될 수 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 유입구(212)와 제1 유출구(214) 사이에 압력 차이를 생성하기 위함이다. 따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브도 자동적으로 등속 샘플링을 제공할 수 있다.
샘플링 덕트(250)는 외부 덕트(210)와 실질적으로 동일한 방향으로 연장하며, 외부 덕트(210)의 내측에 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 샘플링 덕트(250)의 외벽은 외부 덕트(210)의 내벽과 이격(g)되어 위치할 수 있다. 또한, 샘플링 덕트(250)는 외부 덕트(210)와 동축(co-axial)을 이룰 수 있다.
샘플링 덕트(250)는 외부 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구(252) 및 제2 유입구의 타단에 마련된 제2 유출구(254)를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 유출구(254)는 제 2 유입구(252)의 반대편 끝에 형성될 수 있다.
샘플링 덕트(250)의 제2 유입구(152)는 외부 덕트(210)의 제1 유입구(212)로 유입된 외부 유체 중 일부를 샘플링 유체로 제공받을 수 있다. 이 때, 샘플링 덕트(250)가 외부 덕트(210)으로부터 이격하여 위치하기 때문에, 샘플링 덕트(250)의 제2 유입구(252)는 외부 덕트(210)의 제1 유입구(212)로 유입된 외부 공기 중 유속 변화에 둔감한 중심부 유체를 선택적으로 제공받을 수 있다.
한편, 샘플링 덕트(250)의 제2 유입구(252)로 유입되지 못한 비 샘플링 유체는 샘플링 덕트(250)의 외벽과 외부 덕트(210)의 내벽 사이의 갭(gap; g)을 통하여 유동하게 된다.
샘플링 덕트(250)의 제2 유입구(252)로 유입된 유체는 제2 유입구(252)의 타단에 마련된 제2 유출구(254)를 통하여 계측기로 전달될 수 있다. 이 때, 제2 유입구(252)의 타단은 직접 또는 간접적으로 계측기와 연결될 수 있다.
이상, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하였다.
앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브는 배출로를 통하여 비 샘플링 유체의 유로를 제공하는 반면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브는 외부 덕트에 직접 형성된 홀 또는 쉬라우드를 통하여 비 샘플링 유체의 유체를 제공할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법은 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법에 상응하므로 설명을 생략하기로 한다.
이하 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브가 설명된다. 본 발명의 제3 실시 예를 설명함에 있어, 앞서 설명한 실시 예들과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브(300)는, 제1 외부 덕트(310), 제2 외부 덕트(320) 및 샘플링 덕트(350)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.
제1 외부 덕트(310)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제1 서브 유입구(312) 및 제1 서브 유입구(312)의 타단에 마련된 제1 서브 유출구(314)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 외부 덕트(320)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제2 서브 유입구(322) 및 제2 서브 유입구(320)의 타단에 마련된 제2 서브 유출구(324)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 제2 외부 덕트(320)는 제1 외부 덕트(310)의 내측에 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 외부 덕트(320)는 제1 외부 덕트(310)와 동축을 이룬 상태로 제1 외부 덕트(310)의 내측에 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 외부 덕트(310)의 내벽은 제2 외부 덕트(320)의 외벽과 이격(g1)할 수 있다. 이에 따라, 외부 공기의 속도 변화가 민감한 제1 외부 덕트(310)의 가장 자리 유체는 제1 외부 덕트(310)의 제1 서브 유출구(314)를 통하여 배출되고 외부 공기의 속도 변화가 둔감한 제1 외부 덕트(310)의 중심부 유체가 선택적으로 제2 외부 덕트(320)로 제공될 수 있다.
제1 및 제2 서브 유출구(314, 324)의 유출 방향은 앞서 설명한 실시 예의 설명에 상응하므로 설명을 생략하기로 한다.
샘플링 덕트(350)는 제1 또는 제2 외부 덕트(310, 320)와 실질적으로 동일한 방향으로 연장하며, 제2 유입구(352) 및 제2 유입구(352)의 타단에 마련된 제2 유출구(354)를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 유출구(354)는 제 2 유입구(352)의 반대편 끝에 형성될 수 있다.
이 때, 샘플링 덕트(350)는 제2 외부 덕트(320)의 내측에 마련될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 덕트(350)는 제2 외부 덕트(320)와 동축을 이룬 사태로 제2 외부 덕트(320의 내측에 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 외부 덕트(320)의 내벽은 제1 외부 덕트(310)의 외벽과 이격(g2)할 수 있다. 이에 따라, 제1 외부 덕트(310)에 의하여 1차적으로 필터링된 유체는 제2 외부 덕트(320)에 의하여 2차적으로 필터링될 수 있다.
이상, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하였다.
앞서 설명한 실시 예들과 달리, 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브는 복수의 외부 덕트를 제공하여 다단 필러링함으로써, 샘플링 덕트로 유입되는 샘플링 유체의 등속 샘플링을 도모할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법은 앞서 설명한 실시 예들에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법에 상응하므로 설명을 생략하기로 한다.
이하 도 7을 참조하여, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브가 설명된다. 본 발명의 제4 실시 예를 설명함에 있어, 앞서 설명한 실시 예들과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하기 위한 단면도 및 사시 단면도다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브(400)는, 제1 외부 덕트(410), 제2 외부 덕트(420) 및 샘플링 덕트(450)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.
제1 외부 덕트(410)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제1 서브 유입구(412) 및 제1 서브 유입구(412)의 타단에 마련된 제1 서브 유출구(414)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 외부 덕트(420)는 길이 방향으로 연장하며, 외부 유체가 유입되는 제2 서브 유입구(422) 및 제2 서브 유입구(422)의 타단에 마련된 제1 서브 유출구(424)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 제2 외부 덕트(420)는 제1 외부 덕트(410)의 내측에 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 외부 덕트(420)는 제1 외부 덕트(410)와 동축을 이룬 상태로 제1 외부 덕트(410)의 내측에 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 외부 덕트(420)는 길이 방향으로 연장하되, 제2 외부 덕트(420)의 외경은, 제1 서브 유입구(422) 보다 제2 서브 유출구(424)에서 보다 넓을 수 있다. 이에 따라, 제2 외부 덕트(420)의 외벽은 제1 외부 덕트(410)의 외벽과 연속하는 스트림 라인(stream line)을 형성할 수 있다. 다른 과점에서, 외부 유체는 제1 외부 덕트(410)에서 제2 외부 덕트(424)까지 연속적으로 흐를 수 있다. 이 때, 제2 외부 덕트(420)의 외벽은 제1 외부 덕트(410)의 외벽과 동일한 스트림 라인(stream line)을 형성할 수 있다.
이로써, 제1 외부 덕트(410)의 제1 서브 유입구(412)에서부터 제1 외부 덕트(410)의 제1 서브 유출구(414)와 제1 서브 유출구(414)에서부터 제2 외부 덕트(420)의 제2 서브 유출구(424)에 이르기까지 압력 프로파일이 연속적으로 변할 수 있다.
제1 및 제2 서브 유출구(414, 424)의 유출 방향은 앞서 설명한 실시 예의 설명에 상응하므로 설명을 생략하기로 한다.
샘플링 덕트(450)는 제1 또는 제2 외부 덕트(410, 420)와 실질적으로 동일한 방향으로 연장하며, 제2 유입구(452) 및 제2 유입구(452)의 타단에 마련된 제2 유출구(454)를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 유출구(454)는 제 2 유입구(452)의 반대편 끝에 형성될 수 있다.
이 때, 샘플링 덕트(450)는 제2 외부 덕트(420)의 내측에 마련될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 덕트(450)는 제2 외부 덕트(420)와 동축을 이룬 사태로 제2 외부 덕트(420)의 내측에 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 외부 덕트(420)의 외벽은 제1 외부 덕트(410)의 내벽과 이격(g1)하고 샘플링 덕트(450)의 외벽은 제2 외부 덕트(420)의 내력과 이격(g2)할 수 있다. 이로써, 샘플링 덕트(450)로 외부 유속의 속도 변화에 둔감한 중심부 유체가 선체적으로 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브를 설명하였다.
앞서 설명한 실시 예들과 달리, 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브는 복수의 외부 덕트를 제공하되, 복수의 외부 덕트에 마련된 유출구들이 연속하는 스트림 라인을 제공함으로써, 샘플링 유체의 등속 샘플링을 도모할 수 있다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법은 앞서 설명한 실시 예들에 따른 입자 샘플링 프로브의 동작 방법에 상응하므로 설명을 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 미세먼지 측정 장치의 미세먼지 측정부가 포함하는 제2 수농도 측정 센서의 구조를 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제2 수농도 측정 센서(50)는 용매 탱크(910), 포화기(920), 응축기(930) 및 센싱부(940)를 포함한다.
용매 탱크(910)는 휘발성 용매를 저장하고, 휘발성 용매를 포화기(920)로 시간당 일정량을 흘려 보낸다.
포화기(920)는 입자 샘플링 프로브(10)에 의해 샘플링 유체를 유입받고, 휘발성 용매를 휘발시킨 기체를 샘플링 유체와 혼합하여 혼합기를 생성하고, 혼합기를 응축기(930)로 유입시킨다. 포화기(920)는 샘플링된 유체가 흐를 수 있도록 형성된 유로, 유로 내부의 온도를 지정된 온도까지 내부 온도를 유지하는 히터를 포함한다. 이 때, 포화기(920)의 유로는 다공성물질(porous material)로 형성될 수 있고, 용매 탱크(910)로부터 흘러 들어온 휘발성 용매는 다공성 물질 내에 유입되어 증발할 수 있다.
응축기(930)는 포화기(920)로부터 혼합기를 유입받아 응축시키고, 응축된 혼합기를 센싱부(940)로 유입시킨다. 응축기(930)는 포화기(920)로부터 센싱부(940)로 혼합기가 흐르도록 하는 유로, 유로 내의 온도를 지정된 온도까지 낮추는 방열원(예를 들어, 방열팬, 방열핀 등)을 포함할 수 있다. 따라서, 혼합기 내에 포함된 유체의 미세먼지 상에 휘발성 용매가 응축될 수 있다.
센싱부(940)는 휘발성 용매가 응축된 미세먼지를 감지하여 샘플링된 유체 내 미세먼지의 수 농도를 측정한다. 센싱부(940)는 발광원과 광감지 센서를 포함하고, 발광원으로부터 투사된 광의 산란 정도를 광감지 센서를 통해 측정하고, 산란 정도에 따른 미세먼지 수 농도를 산출한다.
이 때, 상술한 제2 수농도 측정 센서(50)는 구현 방식에 따라 각 기능부의 형상이 도 9와 상이하게 변경되도록 구현될 수 있다.
도 9를 참조하여 상술한 제2 수농도 측정 센서(50)는 응축기(930)로부터 센싱부(940)로 유입되는 혼합기의 유동 방향(이하, 혼합기 유입 방향이라 지칭)이 수평이 아닌 방향으로 형성되기 때문에 응축기(930)에서 휘발되지 않은 휘발성 용매가 응축기(930)를 통해 센싱부(940)로 유입되지 않는다. 센싱부(940)는 광 산란도를 측정하는 모듈이기 때문에 액체 상태의 휘발성 용매가 유입되는 경우, 오작동하여 미세먼지의 수 농도를 정확히 측정할 수 없다.
그러나 제2 수농도 측정 센서(50)의 혼합기 유입 방향이 비행체(1)의 정면 방향인 축방향과 수직이 되도록 장착하는 경우, 도 1과 같이 비행체(1)가 벌룬(7)에 수직으로 연결되어 이동하는 과정에서 제2 수농도 측정 센서(50)의 휘발성 용매가 센싱부(940)로 유입될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치가 수평 비행 및 벌룬에 연결되어 고도 상승 중 제2 수농도 측정 센서의 혼합기 유입 방향을 예시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 비행체를 기준으로 수평 비행 방중력 방향, 벌룬 비행 반중력 방향 및 혼합기 유입 방향을 예시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치가 벌룬에 연결되어 고도 상승 중인 경우, 제2 수농도 측정 센서 내의 휘발성 용매를 예시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 제2 수농도 측정 센서(50)는 혼합기 유입 방향이 수평 비행 중인 비행체(1)에 가해지는 중력의 반대 방향(이하, 수평 비행 반중력 방향, 1010) 및 벌룬에 연결되어 고도가 상승 중인 비행체(1)에 가해지는 중력의 반대 방향(이하, 벌룬 비행 반중력 방향, 1020)의 사이에 해당하도록 비행체 내부 또는 외부에 장착될 수 있다.
도 11을 참조하면, 수평 비행 반중력 방향(1010)과 벌룬 비행 반중력 방향(1020) 간의 각도는 90도 이하로 형성될 수 있고, 혼합기 유입 방향이 수평 비행 반중력 방향(1010)과 벌룬 비행 반중력 방향(1020) 사이의 방향(1100)으로 형성되도록 미세먼지 측정부(5)가 비행체(1)의 내부 또는 외부에 부착될 수 있다.
도 12을 참조하면, 미세먼지 측정 장치가 벌룬에 비행체(1)가 기울여 연결되어 고도 상승 중에도 혼합기 유입 방향이 수평 방향에 해당하지 않기 때문에 액체 상태의 휘발성 용매가 센싱부(940) 내부로 흘러 들어가는 경우를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치는 센싱부(940) 내부로 휘발성 용매가 흘러 들어와 이후 제2 수농도 측정 센서(50)를 통해 측정하는 수농도에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 비행체;
    상기 비행체 및 벌룬을 탈착하는 벌룬 연결부; 및
    상기 비행체에 부착되어, 외부 유체를 샘플링한 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정부;
    를 포함하되,
    상기 비행체는 미리 지정된 프로그램 또는 컨트롤러로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 벌룬에 연결되어 고도가 상승된 이후, 상기 벌룬 연결부로 분리 요청 신호를 전송하고,
    상기 벌룬 연결부는 분리 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 비행체와 상기 벌룬을 분리시키고,
    상기 비행체는 상기 벌룬과 분리된 이후, 비행을 시작하고,
    상기 미세먼지 측정부는,
    상기 외부 유체로부터 상기 샘플링 유체를 샘플링하는 입자 샘플링 프로브를 포함하고,
    상기 입자 샘플링 프로브는,
    길이방향으로 연장하며 외부 유체가 유입되는 제1 유입구 및 상기 외부 유체의 일부가 유출되는 제1 유출구를 포함하는 외부 덕트(duct); 및
    상기 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하며 상기 외부 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구 및 상기 제2 유입구의 반대편 끝에 마련된 제2 유출구를 포함하는 샘플링 덕트;를 포함하되,
    상기 제1 유출구의 유출방향은 상기 제1 유입구가 상기 외부 유체를 유입하는 유입방향과 서로 마주보거나 예각을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 미세먼지 측정부는 상기 샘플링 유체의 미세먼지의 농도를 측정하는 센서를 포함하고,
    상기 센서는
    휘발성 용매를 휘발시킨 기체와 샘플링 유체를 혼합한 혼합기를 생성하는 포화기;
    상기 혼합기 중 상기 휘발성 용매를 상기 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 상에 응축시키는 응축기; 및
    상기 응축기로부터 혼합기를 유입받아 상기 미세먼지의 수 농도를 측정하는 센싱부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 미세먼지 측정부는,
    혼합기 유입 방향이 수평 비행 반중력 방향 및 벌룬 비행 반중력 방향의 사이에 해당하는 방향을 이루도록 상기 비행체에 부착되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 혼합기 유입 방향은 상기 응축기로부터 상기 센싱부로 상기 혼합기가 유입되는 방향이고,
    상기 수평 비행 반중력 방향은 상기 비행체의 일 점을 기준으로 수평 비행 중 상기 비행체에 가해지는 중력의 반대 방향이고,
    상기 벌룬 비행 반중력 방향은 상기 비행체의 일 점을 기준으로 상기 벌룬에 연결된 상기 비행체에 가해지는 중력의 반대 방향인 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 비행체;
    상기 비행체 및 벌룬을 탈착하는 벌룬 연결부; 및
    상기 비행체에 부착되어, 외부 유체를 샘플링한 샘플링 유체에 포함된 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정부;
    를 포함하되,
    상기 비행체는 미리 지정된 프로그램 또는 컨트롤러로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 벌룬에 연결되어 고도가 상승된 이후, 상기 벌룬 연결부로 분리 요청 신호를 전송하고,
    상기 벌룬 연결부는 분리 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 비행체와 상기 벌룬을 분리시키고,
    상기 비행체는 상기 벌룬과 분리된 이후, 비행을 시작하고,
    상기 미세먼지 측정부는,
    상기 외부 유체로부터 상기 샘플링 유체를 샘플링하는 입자 샘플링 프로브를 포함하고,
    상기 입자 샘플링 프로브는,
    길이방향으로 연장하여 외부 유체가 유입되는 제1 서브 유입구 및 상기 외부 유체의 일부가 유출되는 제1 서브 유출구를 포함하는 제1 외부 덕트(duct);
    상기 제1 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하여 상기 외부 유체 중 일부가 유입되는 제2 서브 유입구 및 상기 제 2 서브 유입구를 통해 유입된 유체 중 일부가 유출되는 제2 서브 유출구를 포함하는 제2 외부 덕트; 및
    상기 제2 외부 덕트의 내측에 상기 길이방향으로 연장하여 상기 제2 서브 유입구로 유입된 유체 중 샘플링 유체가 유입되는 제2 유입구 및 상기 제2 유입구의 반대편 끝에 마련된 제2 유출구를 포함하는 샘플링 덕트;를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 서브 유출구의 유출방향은 상기 제1 서브 유입구가 상기 외부 유체를 유입하는 유입방향과 서로 마주보거나 예각을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
KR1020160100298A 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 장치 KR101810216B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2016/010032 WO2017052116A1 (ko) 2015-09-22 2016-09-07 입자 샘플링 프로브 및 이를 이용한 미세먼지 측정 장치
US15/762,185 US10845347B2 (en) 2015-09-22 2016-09-07 Particle sampling probe and fine dust measuring device using same
CN201680066759.7A CN108369163B (zh) 2015-09-22 2016-09-07 微粒采样探头及使用它的细粉尘测量装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150134027 2015-09-22
KR20150134027 2015-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170035767A KR20170035767A (ko) 2017-03-31
KR101810216B1 true KR101810216B1 (ko) 2017-12-19

Family

ID=58501145

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160100309A KR101810211B1 (ko) 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 장치
KR1020160100304A KR20170035768A (ko) 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 시스템 및 측정 데이터 표시 방법
KR1020160100298A KR101810216B1 (ko) 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 장치
KR1020160100312A KR101809249B1 (ko) 2015-09-22 2016-08-05 입자 샘플링 프로브 및 이를 이용한 미세먼지 측정 장치
KR1020170164907A KR101918420B1 (ko) 2015-09-22 2017-12-04 입자 샘플링 프로브 및 미세먼지 측정 장치

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160100309A KR101810211B1 (ko) 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 장치
KR1020160100304A KR20170035768A (ko) 2015-09-22 2016-08-05 미세먼지 측정 시스템 및 측정 데이터 표시 방법

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160100312A KR101809249B1 (ko) 2015-09-22 2016-08-05 입자 샘플링 프로브 및 이를 이용한 미세먼지 측정 장치
KR1020170164907A KR101918420B1 (ko) 2015-09-22 2017-12-04 입자 샘플링 프로브 및 미세먼지 측정 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10845347B2 (ko)
KR (5) KR101810211B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020032319A1 (ko) * 2018-08-08 2020-02-13 엘지전자 주식회사 먼지 측정 장치
KR102170907B1 (ko) * 2019-05-09 2020-10-28 주식회사 이쓰리 무인항공기를 이용한 미세먼지 측정장치
KR20210137349A (ko) * 2020-05-10 2021-11-17 주식회사 월드아이 스마트드론을 이용한 환경분석 장치
KR20220060285A (ko) 2020-11-04 2022-05-11 충남대학교산학협력단 외부광원 차단 및 최적 공기 흐름 유로 장치

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101976058B1 (ko) 2017-04-07 2019-08-28 주식회사 엑스엘 초박형 미세먼지 측정 센서
KR102043807B1 (ko) * 2018-03-29 2019-11-13 권혁준 공중부양체를 이용한 대기정화장치 및 대기정화처리 방법
KR102048805B1 (ko) 2018-04-13 2020-01-08 김예원 SiPM을 사용한 미세먼지 측정 장치
KR102117422B1 (ko) * 2018-08-30 2020-06-02 한국기계연구원 먼지농도 측정장치
KR101992581B1 (ko) * 2018-12-28 2019-06-24 전주대학교 산학협력단 드론 및 풍선을 이용한 기상 관측 장치
KR102267179B1 (ko) * 2019-01-08 2021-06-21 영남대학교 산학협력단 공중 부유균 및 먼지 측정키트
KR102106235B1 (ko) * 2019-03-11 2020-04-29 봉춘근 입자상 물질 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치
KR102098118B1 (ko) * 2019-04-05 2020-05-27 주식회사 리트코 미립자 측정이 가능한 방법
KR102253762B1 (ko) * 2019-07-26 2021-05-21 전주대학교 산학협력단 차량을 이용한 대기의 미세먼지 모니터링 시스템 및 포집 장치
KR102303755B1 (ko) * 2019-10-22 2021-09-17 대한민국 항공 관측용 가스 샘플링 방법 및 장치
CN111537411B (zh) * 2020-04-26 2024-10-15 张家港谱析传感科技有限公司 粒子数量浓度的溯源装置及其溯源方法
KR102374002B1 (ko) 2021-10-08 2022-03-15 주식회사 에어핏 위성이미지를 통한 미세먼지농도 측정 장치, 방법 및 프로그램

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4942774A (en) 1989-03-20 1990-07-24 The Texas A & M University System Anisokinetic shrouded aerosol sampling probe
NO173468C (no) 1991-07-17 1993-12-15 Bjoern Dybdahl Isokinetisk proevetakingsapparat
KR100551586B1 (ko) 2003-05-06 2006-02-13 아주대학교산학협력단 시료가스 고속 샘플링장치
JP3985960B2 (ja) 2003-07-02 2007-10-03 独立行政法人交通安全環境研究所 排気ガス中の微粒子計測装置および計測方法
KR100895542B1 (ko) 2007-07-05 2009-05-06 안강호 응축핵 계수기
KR101030329B1 (ko) 2008-10-14 2011-04-20 (주)에이치시티 입자 측정 유니트
KR101031612B1 (ko) 2008-10-14 2011-04-27 안강호 응축 입자 계수 장치
WO2010053386A1 (en) 2008-11-06 2010-05-14 Stanislaw Kaminski Method for measuring dust concentration in flowing gas and device for measuring dust concentration in flowing gas
US20110203931A1 (en) * 2009-07-13 2011-08-25 Enertechnix, Inc Particle Interrogation Devices and Methods
KR102035693B1 (ko) 2010-12-23 2019-10-23 한국전자통신연구원 대기 오염 관리 방법 및 이를 위한 시스템
KR20130001594A (ko) 2011-06-27 2013-01-04 주식회사 현대케피코 배기가스 성분 측정장치
FI124244B (fi) 2011-07-01 2014-05-15 Metso Automation Oy Näytteenotin
KR101311426B1 (ko) * 2011-08-24 2013-09-25 한국과학기술연구원 다기능 이동형 대기오염 측정용 차량
JP5075286B1 (ja) * 2012-04-11 2012-11-21 株式会社ベスト測器 模擬排ガス用評価システム
CN203133287U (zh) 2013-01-05 2013-08-14 中国核电工程有限公司 气态流出物监测专用取样管嘴
CN103091132B (zh) 2013-01-11 2015-08-05 山东科技大学 外载式无动力大气颗粒物采样器
KR101483111B1 (ko) 2013-03-18 2015-01-19 한양대학교 에리카산학협력단 기구 부착형 대기환경 측정장치
KR101490324B1 (ko) 2014-09-16 2015-02-16 대한민국 미세 먼지 원격 측정 시스템
CN204085969U (zh) 2014-10-13 2015-01-07 北京市环境保护科学研究院 变速气流中气溶胶等速采样装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020032319A1 (ko) * 2018-08-08 2020-02-13 엘지전자 주식회사 먼지 측정 장치
KR102170907B1 (ko) * 2019-05-09 2020-10-28 주식회사 이쓰리 무인항공기를 이용한 미세먼지 측정장치
KR20210137349A (ko) * 2020-05-10 2021-11-17 주식회사 월드아이 스마트드론을 이용한 환경분석 장치
KR102354513B1 (ko) 2020-05-10 2022-01-21 주식회사 월드아이 스마트드론을 이용한 환경분석 장치
KR20220060285A (ko) 2020-11-04 2022-05-11 충남대학교산학협력단 외부광원 차단 및 최적 공기 흐름 유로 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101810211B1 (ko) 2017-12-19
KR20170035767A (ko) 2017-03-31
KR20170035768A (ko) 2017-03-31
US10845347B2 (en) 2020-11-24
US20180348096A1 (en) 2018-12-06
KR101918420B1 (ko) 2018-11-14
KR20170035770A (ko) 2017-03-31
KR101809249B1 (ko) 2017-12-15
KR20170139472A (ko) 2017-12-19
KR20170035769A (ko) 2017-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101810216B1 (ko) 미세먼지 측정 장치
KR102002967B1 (ko) 흡인노즐에 단면적 조절장치가 부착된 배기가스 연속 등속 채취 장치와 이를 결합한 배기가스 미세먼지 연속자동측정 시스템
US10428715B2 (en) Exhaust gas analyzing system and pumping device
EP2352982B1 (en) Method for measuring dust concentration in flowing gas and device for measuring dust concentration in flowing gas
EP1602905B1 (en) Sensor assembly for determining total temperature, static temperature and mach number
EP3258241A2 (en) Particulate matter sensor device
US11841307B2 (en) Particulate matter sensor
US6431014B1 (en) High accuracy aerosol impactor and monitor
EP3567379B1 (en) Pitot-static probe with pneumatic angle-of-attack sensor
EP1586877A1 (en) Temperature sensor with controlled thermal offset for determining static temperature
US11592838B2 (en) Velocity sensing for aircraft
US7185538B2 (en) Methods and systems for sensing air vehicle airspeed
CN107110745B (zh) 用于进出气设备的嵌件
CN108369163B (zh) 微粒采样探头及使用它的细粉尘测量装置
KR102146277B1 (ko) 입경별 굴뚝 먼지 측정장치
KR20200099666A (ko) 굴뚝의 배출가스 입경분리장치
Ferchow et al. Dust-resistant microthermal mass-flow pitot-tube for fixed-wing drones (UAV)
JP7328711B2 (ja) 気流のダスト含有量を測定するための装置および方法
US20240234120A1 (en) Particle sampling device, aerosol mass spectrometer and method for measuring diameter of individual particles
KR20200045289A (ko) 사물 인터넷 기반 환경 통합 모니터링 장치
Kuhn An instrument for monitoring number and mass of ambient particles in coarse, fine and ultrafine size ranges
WO1994024540A1 (en) Analyzer for measuring the aerodynamic diameter of aerosol particles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant