KR101812067B1 - 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 악취 물질의 혼합물로부터 컬럼에 의해 분리된 단일 물질을 검출기에 의해 검출하는 GC 분석부; 외부 대기에 포함된 수분을 냉각에 의해 응결시켜서 제거하는 모이스처 트랩; 모이스처 트랩에 응결된 수분을 제거하기 위해 외부 대기를 가열하는 퍼지용 히터; 모이스처 트랩이 냉각되도록 내측에 설치되는 펠티어 모듈; 모이스처 트랩에 의해 수분이 제거되어 공급되는 외부 대기에 포함된 저농도 악취 물질을 흡착하고, 펠티어 모듈의 내측과 외측 간을 이동 가능하게 설치되는 포커싱 트랩; 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집하는 시린지 펌프; 외부로부터 공급되는 외부 대기가 모이스처 트랩과 포커싱 트랩을 거치도록 전환하거나, 외부로부터 공급되는 외부 대기가 포커싱 트랩과 분리된 모이스처 트랩을 거쳐서 배기되도록 함과 아울러, 포커싱 트랩이 시린지 펌프에 연결되도록 전환하는 제 1 전환부; 시린지 펌프가 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집시, 포커싱 트랩에 퍼지가스를 공급하도록 하는 밸브부; 시린지 펌프로부터 악취 물질이 채워지는 샘플루프; 시린지 펌프가 포커싱 트랩에 연결되도록 전환하거나, 시린지 펌프가 샘플루프에 연결되도록 전환하는 제 2 전환부; 및 샘플루프가 시린지 펌프에 연결되도록 전환하거나, 샘플루프가 악취 물질을 캐리어 가스와 함께 컬럼에 공급하기 위해 연결되도록 전환하는 제 3 전환부;를 포함한다.
Description
본 발명은 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템의 소형화, 제작 단가의 절감, 샘플 손실의 최소화 그리고 유지보수 비용의 절감에 크게 기여하는 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 산업이 발전함에 따라 생활의 편의성이 증대된 반면, 산업체 등으로부터 발생되는 각종 오염원에 의한 환경 파괴가 광범위하게 발생하고 있으며, 산업단지 등에서 발생하는 악취가 주변 지역에 미치는 영향이 사회적으로 문제가 되고 있으며, 이에 따라 악취 발생량을 법적으로 규제하고 있다.
이와 같이 악취 발생으로 인한 대기 등의 환경 오염을 방지하고, 인체에 대한 각종 질환을 유발할 수 있는 악취나 VOC 물질 등으로 인한 피해를 방지하기 위하여, 악취 관리의 필요성이 증가하고 있는데, 이를 위해 악취에 대한 정확한 모니터링과 악취 발생원에 대한 정확한 추적이 필요하다.
종래의 악취를 농축하여 분석하는 시스템과 관련된 기술로는 한국공개특허 제10-2003-005254호의 "악취규제물질 분석장치"가 제시된 바 있는데, 이는 채취된 시료가 담겨지는 포집백과; 포집백에서 보내진 시료를 검사 분석하는 검출기를 구비한 분석기와; 이 포집백을 니들로 접속시켜 시료가 이동될 때 흡착되도록 흡착제가 채워지는 농축관과; 농축관에 흡착된 시료를 이동시키는 이동가스가 채워지는 봄브와; 이 봄브내의 이동가스에 포함된 이물질을 흡착 제거하여 순수 이동가스만 농축관으로 이동되도록 여과시키는 불순물제거관과; 이 불순물제거관을 거쳐 이동되는 이동가스의 방향을 농축관과 분석기로 선택적으로 전환시키는 삼방밸브와; 이동가스를 분석기로 바이패스시키는 바이패스관과; 상기 농축관과 분석기를 연결시켜 흡착 시료를 분석기로 공급시키는 시료접속관으로 구성된 것에 있어서; 상기 농축관에는 그 통로를 선택적으로 개폐 제어하는 밸브가 설치된다.
한편, 외부 대기의 저농도 악취 물질을 농축하여 분석하기 위한 시스템으로는, 크게 열탈착기(TD; Thermal Desorber), 수분 제거기(MD; Moisture Dryer) 그리고 가스 크로마토그래프(GC; Gas Chromatograph)로 구성되는데, 현재 수 ppb(v/v) 수준의 악취를 바로 분석할 수 있는 온라인 가스 크로마토그래프 시스템이 없기 때문에 저농도의 악취 물질을 흡착제에 농축(TD 사용)하여 분석하고 있다. 또한 저농도 악취 물질을 농축하기 위해서는 외부 대기의 수분을 반드시 제거해야 하며, 이를 위해서 수분 제거기(MD)를 사용한다.
그러나, 종래의 저농도 악취 물질의 농축 분석 시스템은 열탈착기(TD)와 수분 제거기(MD)가 분리되어 있으므로 대형화되고, 제작 단가 역시 증가하는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 이러한 종래의 저농도 악취 물질의 농축 분석 시스템은 샘플 손실로 인한 분석의 정확도가 저하되고, 유지 및 보수에 많은 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 열탈착기(TD; Thermal Desorber)와 수분 제거기(MD; Moisture Dryer)를 통합함으로써, 시스템의 소형화, 제작 단가의 절감, 샘플 손실의 최소화 그리고 유지보수 비용의 절감에 크게 기여하고, 냉각부와 가열부를 분리하고 포커싱 트랩(Focusing Trap)을 이동 가능하게 설계함으로써, 냉각 시간을 단축하고, 냉각에 사용되는 펠티어 모듈(Peltier module)의 수명을 증가시키는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 캐리어가스와 함께 공급되는 악취 물질의 혼합물로부터 컬럼에 의해 분리된 단일 물질을 검출기에 의해 검출하는 GC(Gas Chromatograph) 분석부; 샘플로서 공급되는 외부 대기에 포함된 수분을 냉각에 의해 응결시켜서 제거하는 모이스처 트랩; 상기 모이스처 트랩에 응결된 수분을 제거하기 위해 외부 대기를 가열하는 퍼지용 히터; 상기 모이스처 트랩이 냉각되도록 내측에 설치되는 펠티어 모듈; 상기 모이스처 트랩에 의해 수분이 제거되어 공급되는 외부 대기에 포함된 저농도 악취 물질을 흡착하고, 상기 펠티어 모듈의 내측과 외측 간을 이동 가능하게 설치됨으로써 상기 펠티어 모듈에 의한 냉각을 선택할 수 있는 포커싱 트랩; 상기 포커싱 트랩의 내부를 대기압보다 낮도록 감압하여 상기 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집하는 시린지 펌프; 외부로부터 공급되는 외부 대기가 상기 모이스처 트랩과 상기 포커싱 트랩을 거치도록 전환하거나, 외부로부터 공급되는 외부 대기가 상기 포커싱 트랩과 분리된 상기 모이스처 트랩을 거쳐서 배기되도록 함과 아울러, 상기 포커싱 트랩이 상기 시린지 펌프에 연결되도록 전환하는 제 1 전환부; 상기 시린지 펌프가 상기 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집시, 상기 포커싱 트랩에 퍼지가스를 공급하도록 하는 밸브부; 상기 시린지 펌프로부터 악취 물질이 채워지는 샘플루프; 상기 시린지 펌프가 상기 포커싱 트랩에 연결되도록 전환하거나, 상기 시린지 펌프가 상기 샘플루프에 연결되도록 전환하는 제 2 전환부; 및 상기 샘플루프가 상기 시린지 펌프에 연결되도록 전환하거나, 상기 샘플루프가 악취 물질을 상기 캐리어 가스와 함께 상기 컬럼에 공급하기 위해 연결되도록 전환하는 제 3 전환부;를 포함하는, 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템이 제공된다.
상기 검출기에 공급되는 디스차지가스의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기; 상기 컬럼에 공급되는 상기 캐리어가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기; 상기 포커싱 트랩에 의해 저농도 악취 물질이 흡착된 외부 대기의 유량을 제어하는 제 3 유량제어기; 및 상기 포커싱 트랩에 공급되는 퍼지가스의 유량을 제어하는 제 4 유량제어기;를 더 포함할 수 있다.
상기 모이스처 트랩은, 한 쌍으로 이루어져서 서로 이격되도록 나란하게 배치되어 직렬로 연결되고, 상기 포커싱 트랩은, 상기 펠티어 모듈의 외측으로부터 상기 한 쌍의 모이스처 트랩 사이에 위치하도록 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 제 4 유량제어기와 상기 밸브부 사이에 설치되고, 통과하는 퍼지가스의 압력을 높이도록 하는 제 1 리스트릭터; 및 상기 샘플루프의 배기측에 설치되고, 통과하는 유체의 압력을 높이도록 하는 제 2 리스트릭터;를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 3 전환부는, 6포트 2포지션 밸브이고, 상기 제 2 전환부는, 4포트 SF 타입 멀티 포지션 밸브일 수 있다.
본 발명에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템에 의하면, 열탈착기(TD; Thermal Desorber)와 수분 제거기(MD; Moisture Dryer)를 통합함으로써, 시스템의 소형화, 제작 단가의 절감, 샘플 손실의 최소화 그리고 유지보수 비용의 절감에 크게 기여할 수 있고, 냉각부와 가열부를 분리하고 포커싱 트랩(Focusing Trap)을 이동 가능하게 설계함으로써, 냉각 시간을 단축할 수 있으며, 냉각을 수행하는 펠티어 모듈(Peltier module)의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 대기 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 냉각관 흡착 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 탈착 1단계를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 탈착 2단계를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 샘플 로드 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 샘플 주입 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 냉각관 흡착 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 탈착 1단계를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 탈착 2단계를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 샘플 로드 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 샘플 주입 상태를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 구성도로서, 대기 상태를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템(100)은 GC(Gas Chromatograph) 분석부(110), 모이스처 트랩(130), 퍼지용 히터(141,142), 펠티어모듈(150), 포커싱 트랩(160), 시린지 펌프(170), 제 1 전환부(180), 밸브부(190), 샘플루프(210), 제 2 전환부(220) 및 제 3 전환부(230)를 포함할 수 있다.
GC 분석부(110)는 캐리어가스와 함께 공급되는 악취 물질의 혼합물로부터 컬럼(111)에 의해 분리된 단일 물질을 검출기(112)에 의해 검출하도록 한다. 여기서 컬럼(111)은 예컨대 대기에 함유된 각 성분의 이동속도 차이를 이용하여 대기로부터 분석 대상 물질을 분리할 수 있고, 이러한 분리 과정은 이동상과 정지상 사이의 분배, 흡착, 이온교환, 크기차 등에 의해 결정될 수 있으며, 일례로 내측에 분석 대상 물질의 흡착을 위한 다공질의 흡착제가 충진될 수 있다. 컬럼(111)은 분리하고자 하는 분석 대상 물질, 예컨대 악취 물질에 따라 변경될 수 있고, 필요시 다수가 결합된 상태로 구성될 수 있으며, 직접 가열 방식으로 구성될 수 있다. 검출기(112)는 제 1 라인(241)을 통해서 디스차지가스가 공급되고, 제 3 라인(243)을 통해서 배기되며, 분석 대상 물질에 따라 다양한 디텍터(Detector)가 사용될 수 있다. 또한 컬럼(111)은 제 1 라인(241)으로부터 분기되는 제 2 라인(242)을 통해서 캐리어가스를 공급받는다. 여기서, 디스차지가스와 캐리어가스는 일례로 헬륨가스일 수 있다.
모이스처 트랩(130)은 샘플로서 공급되는 외부 대기에 포함된 수분을 냉각에 의해 내벽에 응결시켜서 제거한다. 또한 모이스처 트랩(130)은 본 실시례에서처럼 일례로, 한 쌍으로 이루어져서 서로 이격되도록 나란하게 배치되어 직렬로 연결될 수 있다. 여기서 외부 대기는 제 1 펌프의 구동에 의해 외부로부터 제 2 전환부(220)에 연결되는 제 4 라인(244), 제 2 전환부(220)와 제 1 전환부(180)에 연결되는 제 5 라인(245), 제 1 전환부(180)에 양단이 연결되는 제 6 라인(246), 제 1 전환부(180)와 제 2 전환부(220)에 연결되는 제 7 라인(247) 및 제 2 전환부(220)로부터 외부에 연결되는 제 8 라인(248)을 통해서 공급 및 배기된다. 제 6 라인(246)에는 모이스처 트랩(130)이 직렬로 설치될 수 있고, 제 7 라인(247)에는 포커싱 트랩(160)이 설치될 수 있다.
퍼지용 히터(141,142)는 모이스처 트랩(130)에 응결된 수분을 제거하기 위해 외부 대기를 가열하는데, 일례로 제 6 라인(246)에 설치될 수 있으며, 모이스처 트랩(130)이 다수인 경우 모이스처 트랩(130) 각각에 대응하도록 다수로 이루어질 수 있으며, 가열된 공기를 강하게 흘러서 모이스처 트랩(130) 내의 수분을 제거하도록 한다.
펠티어 모듈(150)은 모이스처 트랩(130)이 냉각되도록 내측에 설치되고, 펠티어 효과에 의하여, 모이스처 트랩(130)에 응결에 필요한 냉기를 제공하도록 하며, 내측으로 이동한 포커싱 트랩(160)의 냉각에 필요한 냉기를 공급하도록 한다.
포커싱 트랩(160)은 모이스처 트랩(130)에 의해 수분이 제거되어 공급되는 외부 대기에 포함된 저농도 악취 물질을 흡착하고, 펠티어 모듈(150)의 내측과 외측 간을 이동 가능하게 설치됨으로써 펠티어 모듈(150)에 의한 냉각을 선택할 수 있다. 포커싱 트랩(160)이 펠티어 모듈(150)의 내측과 외측간을 이동 가능하게 설치됨으로써, 펠티어 모듈(150)의 펠티어 소자와 포커싱 트랩(160)이 항상 맞닿아 있음으로써 발생되는 펠티어 소자의 수명 저하를 크게 방지하고, 포커싱 트랩(160)의 냉각 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
포커싱 트랩(160)은 작업자에 의해 이동 가능하게 설치되거나, 모터 등에 의한 구동하는 바퀴나 무한궤도 등에 의해 정해진 경로를 따라 이동하도록 설치될 수 있으며, 이 경우 자신의 위치를 감지하는 센서의 신호를 수신받는 제어부에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 또한 펠티어 모듈(150)은 포커싱 트랩(160)의 출입을 위하여 수동으로 개폐하거나, 모터나 실린더 등의 액츄에이터에 의해 자동으로 개폐되는 도어가 마련될 수도 있다. 또한 포커싱 트랩(160)은 이동을 위하여 연결되는 제 7 라인(247)이 플렉시블한 재질의 관으로 이루어질 수 있다.
포커싱 트랩(160)은 펠티어 모듈(150)의 외측으로부터 한 쌍의 모이스처 트랩(130) 사이에 위치하도록 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 이로 인해 신속하면서도 높은 효율의 냉각이 이루어지도록 할 수 있고, 측방향 병렬 배치에 의해 컴팩트한 구조를 가지도록 할 수 있다.
시린지 펌프(170)는 포커싱 트랩(160)의 내부를 대기압보다 낮도록 감압하여 포커싱 트랩(160)의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집하도록 하는데, 수동으로 동작하거나, 모터나 유압 등에 의해 자동으로 동작할 수 있다. 시린지 펌프(170)는 제 11 라인(251)을 통해서 제 2 전환부(220)에 연결될 수 있다.
제 1 전환부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 대기가 모이스처 트랩(130)과 포커싱 트랩(160)을 거치도록 전환하거나, 외부로부터 공급되는 외부 대기가 포커싱 트랩(160)과 분리된 모이스처 트랩(130)을 거쳐서 배기되도록 함과 아울러, 포커싱 트랩이(160) 시린지 펌프(170)에 연결되도록 전환하는데, 주로 모이스처 트랩(130)에 외부 대기를 공급할 때 구동한다. 여기서, 포커싱 트랩(160)과 분리된 모이스처 트랩(130)에 공급되는 외부 대기는 제 2 펌프의 구동에 의해 외부로부터 제 1 전환부(180)에 연결되는 제 9 라인(249), 제 6 라인(246) 및 제 1 전환부(180)로부터 외부에 연결되는 제 10 라인(250)을 통해서 공급 및 배기된다.
제 1 전환부(180)는 일례로 6포트 2포지션 밸브일 수 있는데, 이를 위해, 제 5 라인(245)의 일단, 제 6 라인(246)의 양단, 제 7 라인(247)의 일단, 제 9 라인(249)의 일단 및 제 10 라인(250)의 일단이 각각 포트에 연결될 수 있다.
밸브부(190)는 시린지 펌프(170)가 포커싱 트랩(160)의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집시, 포커싱 트랩(160)에 퍼지가스를 공급하도록 하며, 일례로 3방향 밸브로 이루어질 수 있다.
샘플루프(210)는 시린지 펌프(170)로부터 악취 물질이 채워진다. 샘플루프(210)는 가스 크로마토그래피 분석에 적합한 양의 대기를 수용하기 위하여 코일, 베슬, 그 밖의 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다.
제 2 전환부(220)는 시린지 펌프(170)가 포커싱 트랩(160)에 연결되도록 전환하거나, 시린지 펌프(170)가 샘플루프(210)에 연결되도록 전환한다. 제 2 전환부(220)는 주로, 흡착, 탈착, 샘플 로드, 세척 등 다양한 기능을 위해 구동할 수 있다. 제 2 전환부(220)는 예컨대 4포트 SF 타입 멀티 포지션 밸브일 수 있는데, 이를 위해, 제 4 라인(244)의 일단, 제 7 라인(247)의 일단, 제 8 라인(248)의 일단, 제 11 라인(251)의 일단, 제 12 라인(252)의 일단 및 제 13 라인(253)의 일단이 각 포트에 연결될 수 있으며, 제 5 라인(245)의 일단이 항시 연결될 수 있고, 사용하지 않는 포트에 차단을 위한 플러그(221)가 설치될 수 있다.
제 3 전환부(230)는 샘플루프(210)가 시린지 펌프(170)에 연결되도록 전환하거나, 샘플루프(210)가 악취 물질을 캐리어 가스와 함께 컬럼(111)에 공급하기 위해 연결되도록 전환하는데, 주로 샘플루프(210)에 악취 물질을 컬럼(111)에 주입할 때 구동한다. 제 3 전환부(230)는 6포트 2포지션 밸브일 수 있는데, 이를 위해 일례로, 샘플루프(210)의 양단, 제 2 라인(242)의 일단, 컬럼(111)이 설치되어 검출기(112)에 연결되는 제 16 라인(256)의 일단, 제 2 전환부(230)에 각각 연결되는 제 12 및 제 13 라인(252,253) 각각의 일단이 포트에 연결될 수 있다. 제 13 라인(253)에는 배기를 위하여 제 14 라인(254)이 분기될 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템(100)에서, 제 1 라인(241)에는 검출기(112)에 공급되는 디스차지가스의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기(121)가 설치될 수 있고, 제 1 라인(241)으로부터 분기되는 제 2 라인(242)에는 컬럼(111)에 공급되는 캐리어가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기(122)가 설치될 수 있으며, 제 8 라인(248)에는 포커싱 트랩(160)에 의해 저농도 악취 물질이 흡착된 외부 대기의 유량을 제어하는 제 3 유량제어기(123)가 설치될 수 있고, 제 15 라인(255)에는 포커싱 트랩(160)에 공급되는 퍼지가스의 유량을 제어하는 제 4 유량제어기(124)가 설치될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시례에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템(100)에서, 제 15 라인(255)에서 제 4 유량제어기(124)와 밸브부(190) 사이에는 내경이 작은 튜브로 이루어짐으로써 통과하는 퍼지가스의 압력을 높이도록 하는 제 1 리스트릭터(Restrictor; 261)가 설치될 수 있고, 제 13 라인(253)에는 내경이 작은 튜브로 이루어짐으로써 샘플루프(210)의 배기측에 통과하는 유체의 압력을 높이도록 하는 제 2 리스트릭터(Restrictor; 262)가 설치될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 리스트릭터(261,262)에 의해 퍼지가스나 유체 등의 압력 제어를 용이하도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템(100)은 일례로 악취 물질을 발생하는 장치 내지 기구와 결합하여 사용되거나, 이러한 장치 내지 기구의 부근에 설치되어 사용될 수 있고, 이러한 장치나 기구로부터 발생되는 악취 발생 물질의 검출에 사용될 수 있으며, 외관을 이루는 케이싱(270)이 마련될 수 있다. 또한 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템(100)은 이러한 장치 내지 기구의 중지없이 동작하도록 구성될 수 있고, 제 5 라인(245)에 설치되는 압력측정기(263) 등의 감지신호를 수신받아 압력 등을 산출하여, 정해진 프로세스를 수행하도록 제 1 내지 제 3 전환부(180,220,230), 펠티어 모듈(150), 시린지 펌프(170), 밸브부(190) 등을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 자동으로 수행할 수 있으며, 이에 한하지 않고 이들을 수동 조작에 의해 수행할 수도 있음은 물론이다.
이와 같은 본 발명에 따른 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템의 작용을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 시스템 대기 상태로 제 1 및 제 2 유량제어기(121,122)에 의해 GC 분석부(110)에 캐리어가스와 디스차지가스가 흐르도록 한다.
도 2를 참조하면, 흡착을 하기 위해 포커싱 트랩(160)이 펠티어 모듈(150)로 이동하고, 예컨대 -20℃가 되면, 제 1 펌프와 제 3 유량제어기(123)의 구동에 의해, 샘플로서 외부 대기가 모이스처 트랩(130) 각각을 통과하여 수분이 제거된 후, 포커싱 트랩(160)에 저농도 악취 물질이 농축된다. 포커싱 트랩(160)은 이동이 가능하고, 열탈착과 수분제거가 동일한 펠티어 모듈(150)을 이용하도록 한다.
도 3을 참조하면, 탈착하기 위해 포커싱 트랩(160)이 펠티어 모듈(150) 외측으로 이동함으로써 원상태로 복귀하고, 가열이 시작된다. 그리고 시린지 펌프(170)가 구동하여 포커싱 트랩(160)의 내부를 대기압 보다 낮은 감압상태(탈착효율이 증가)로 만든다. 모이스처 트랩(130)에 응결된 수분은 퍼지용 히터(141,142)로 가열된 외부 대기로 퍼지된다.
도 4를 참조하면, 밸브부(190)와 제 4 유량제어기(124)가 구동하여, 포커싱 트랩(160) 내부의 탈착된 악취 물질을 시린지 펌프(170)에 의해 포집되도록 한다. 이때 압력측정기(263)를 이용하여 대기압이 될 때까지만 제 4 유량제어기(124)를 제어한다.
도 5를 참조하면, 제 2 전환부(220)의 포지션이 2로 변경되고, 시린지 펌프(170)가 구동하여 샘플루프(210)에 악취 물질을 채운다.
도 6을 참조하면, 제 3 전환부(230)가 구동하여, 샘플루프(210)의 악취 물질이 컬럼(111)에 주입되고 검출기(112)에 의한 GC 분석이 진행된다. 검출기(112)에서 분석된 데이터는 통신케이블에 의한 유선 통신이나, Wi-Fi, 블루투스, 3G, LTE 등의 방식을 가진 무선통신모듈에 의한 무선 통신에 의해 모니터링 장치에 제공될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 열탈착기(TD; Thermal Desorber)와 수분 제거기(MD; Moisture Dryer)를 통합함으로써, 시스템의 소형화, 제작 단가의 절감, 샘플 손실의 최소화 그리고 유지보수 비용의 절감에 크게 기여할 수 있고, 냉각부와 가열부를 분리하고 포커싱 트랩(Focusing Trap)을 이동 가능하게 설계함으로써, 냉각 시간을 단축할 수 있으며, 냉각을 수행하는 펠티어 모듈(Peltier module)의 수명을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : GC 분석부 111 : 컬럼
112 : 검출기 121 : 제 1 유량제어기
122 : 제 2 유량제어기 123 : 제 3 유량제어기
124 : 제 4 유량제어기 130 : 모이스처 트랩
141,142 : 퍼지용 히터 150 : 펠티어 모듈
160 : 포커싱 트랩 170 : 시린지 펌프
180 : 제 1 전환부 190 : 밸브부
210 : 샘플루프 220 : 제 2 전환부
221 : 플러그 230 : 제 3 전환부
241 : 제 1 라인 242 : 제 2 라인
243 : 제 3 라인 244 : 제 4 라인
245 : 제 5 라인 246 : 제 6 라인
247 : 제 7 라인 248 : 제 8 라인
249 : 제 9 라인 250 : 제 10 라인
251 : 제 11 라인 252 : 제 12 라인
253 : 제 13 라인 254 : 제 14 라인
255 : 제 15 라인 256 : 제 16 라인
261 : 제 1 리스트릭터 262 : 제 2 리스트릭터
263 : 압력측정기 270 : 케이싱
112 : 검출기 121 : 제 1 유량제어기
122 : 제 2 유량제어기 123 : 제 3 유량제어기
124 : 제 4 유량제어기 130 : 모이스처 트랩
141,142 : 퍼지용 히터 150 : 펠티어 모듈
160 : 포커싱 트랩 170 : 시린지 펌프
180 : 제 1 전환부 190 : 밸브부
210 : 샘플루프 220 : 제 2 전환부
221 : 플러그 230 : 제 3 전환부
241 : 제 1 라인 242 : 제 2 라인
243 : 제 3 라인 244 : 제 4 라인
245 : 제 5 라인 246 : 제 6 라인
247 : 제 7 라인 248 : 제 8 라인
249 : 제 9 라인 250 : 제 10 라인
251 : 제 11 라인 252 : 제 12 라인
253 : 제 13 라인 254 : 제 14 라인
255 : 제 15 라인 256 : 제 16 라인
261 : 제 1 리스트릭터 262 : 제 2 리스트릭터
263 : 압력측정기 270 : 케이싱
Claims (5)
- 캐리어가스와 함께 공급되는 악취 물질의 혼합물로부터 컬럼에 의해 분리된 단일 물질을 검출기에 의해 검출하는 GC(Gas Chromatograph) 분석부;
샘플로서 공급되는 외부 대기에 포함된 수분을 냉각에 의해 응결시켜서 제거하는 모이스처 트랩;
상기 모이스처 트랩에 응결된 수분을 제거하기 위해 외부 대기를 가열하는 퍼지용 히터;
상기 모이스처 트랩이 냉각되도록 내측에 설치되는 펠티어 모듈;
상기 모이스처 트랩에 의해 수분이 제거되어 공급되는 외부 대기에 포함된 저농도 악취 물질을 흡착하고, 상기 펠티어 모듈의 내측과 외측 간을 이동 가능하게 설치됨으로써 상기 펠티어 모듈에 의한 냉각을 선택할 수 있는 포커싱 트랩;
상기 포커싱 트랩의 내부를 대기압보다 낮도록 감압하여 상기 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집하는 시린지 펌프;
외부로부터 공급되는 외부 대기가 상기 모이스처 트랩과 상기 포커싱 트랩을 거치도록 전환하거나, 외부로부터 공급되는 외부 대기가 상기 포커싱 트랩과 분리된 상기 모이스처 트랩을 거쳐서 배기되도록 함과 아울러, 상기 포커싱 트랩이 상기 시린지 펌프에 연결되도록 전환하는 제 1 전환부;
상기 시린지 펌프가 상기 포커싱 트랩의 내부에 흡착된 악취 물질을 포집시, 상기 포커싱 트랩에 퍼지가스를 공급하도록 하는 밸브부;
상기 시린지 펌프로부터 악취 물질이 채워지는 샘플루프;
상기 시린지 펌프가 상기 포커싱 트랩에 연결되도록 전환하거나, 상기 시린지 펌프가 상기 샘플루프에 연결되도록 전환하는 제 2 전환부;
상기 샘플루프가 상기 시린지 펌프에 연결되도록 전환하거나, 상기 샘플루프가 악취 물질을 상기 캐리어 가스와 함께 상기 컬럼에 공급하기 위해 연결되도록 전환하는 제 3 전환부;
상기 검출기에 공급되는 디스차지가스의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기;
상기 컬럼에 공급되는 상기 캐리어가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기;
상기 포커싱 트랩에 의해 저농도 악취 물질이 흡착된 외부 대기의 유량을 제어하는 제 3 유량제어기; 및
상기 포커싱 트랩에 공급되는 퍼지가스의 유량을 제어하는 제 4 유량제어기;
를 포함하고,
상기 제 1 및 제 3 전환부는,
6포트 2포지션 밸브이고,
상기 제 2 전환부는,
4포트 SF 타입 멀티 포지션 밸브이고,
상기 모이스처 트랩은,
한 쌍으로 이루어져서 서로 이격되도록 나란하게 배치되어 직렬로 연결되고,
상기 포커싱 트랩은,
상기 펠티어 모듈의 외측으로부터 상기 한 쌍의 모이스처 트랩 사이에 위치하도록 이동 가능하게 설치되는, 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제 4 유량제어기와 상기 밸브부 사이에 설치되고, 통과하는 퍼지가스의 압력을 높이도록 하는 제 1 리스트릭터; 및
상기 샘플루프의 배기측에 설치되고, 통과하는 유체의 압력을 높이도록 하는 제 2 리스트릭터;
를 더 포함하는, 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템. - 삭제
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|---|---|---|---|
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| KR1020170041449A KR101812067B1 (ko) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 수분 제거 장치가 내장된 온라인 저농도 악취 분석 시스템 |
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| KR20190107411A (ko) * | 2018-03-12 | 2019-09-20 | 주식회사 과학기술분석센타 | 냄새물질 연속 측정장치 및 그 방법 |
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| GRNT | Written decision to grant |