KR101834874B1 - System for remove particulate matter using laser and method using the same - Google Patents

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KR101834874B1 KR1020170016688A KR20170016688A KR101834874B1 KR 101834874 B1 KR101834874 B1 KR 101834874B1 KR 1020170016688 A KR1020170016688 A KR 1020170016688A KR 20170016688 A KR20170016688 A KR 20170016688A KR 101834874 B1 KR101834874 B1 KR 101834874B1
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Abstract

A system for removing particulate matter contained in an exhaust gas by using a laser is disclosed. The system for removing particulate matter by using a laser comprises: a duct providing a transfer path for exhaust gas; and a particulate matter removing part positioned inside the duct and removing particulate matter contained in the exhaust gas when an optical path is extended as incident light is randomly reflected. As such, the particulate matter contained in the exhaust gas is heated by using the laser, and the heated particulate matter is removed such that it is unnecessary to periodically replace a filter, and the particulate matter contained in the exhaust gas can be removed. In addition, it is determined whether to project a laser beam by sensing the particulate matter contained in the exhaust gas to allow a laser beam to be projected only when it is necessary to remove the particulate matter, thereby saving the amount of power consumed by projecting a laser beam.

Description

레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템 및 이를 이용한 제거 방법{System for remove particulate matter using laser and method using the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system for removing particulate matter using a laser and a method for removing the particulate matter using the laser,

본 발명은 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템 및 이를 이용한 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 시스템 및 이를 이용한 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a particulate matter removal system using a laser and a removal method using the same, and more particularly, to a particulate matter removal system for removing particulate matter contained in an exhaust gas using a laser and a removal method using the same.

레이저는 유도 방출 과정에 의해 빛이 증폭되어 발생된 광선을 의미하며, 여기서 유도 방출 과정이란, 외부에서 들어오는 빛(광자)의 부추김에 의해 높은 에너지의 원자가 낮은 에너지 상태로 변하면서 빛(광자)을 만드는 현상을 의미한다.A laser is a light beam generated by amplifying light by an inductive emission process. Here, an inductive emission process is a phenomenon in which a high energy atom changes into a low energy state due to an external stimulus (photon) It means the phenomenon of making.

이러한 레이저는 통신과 절단, 용접 같은 산업분야에 다양하게 사용되고 있으며, 특히, 레이저는 빛을 통해 에너지를 빛이 투과하는 물체에 전달할 수 있어, 현재에도 다양한 분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. Such lasers are widely used in industries such as communication, cutting, and welding, and in particular, lasers can transfer energy to light-transmitting objects through light, and research for applying them to various fields is actively under way .

한편, 선박용 디젤엔진은 비정제된 저급연료를 사용함으로써 연료비가 적게 되는 장점이 있지만, 질소산화물(NOx), 입자상 물질 및 분진(dust) 등이 상당히 많이 배출된다는 단점이 있다.On the other hand, the marine diesel engine has an advantage that the fuel cost is reduced by using the unrefined low-grade fuel, but there is a disadvantage in that nitrogen oxide (NOx), particulate matter, and dust are significantly discharged.

특히, 입자상 물질은 입자상 오염물질이라고도 하는데 물질의 파쇄 또는 선별 등의 기계적 처리나 연소 또는 합성 등의 과정에서 생기는 고체 또는 액체 상태의 미세한 물질로서, 발생한 뒤 일정기간 대기 중에 흩어져 존재한다. 입자의 크기가 물질의 성격에 큰 영향을 미치는데, 대기 중에 존재할 때는 시정장애를 일으키기도 하고, 일부 미세한 흡입분진은 인체의 폐나 호흡기에 들어가 치명적인 피해를 입히기도 하며, 식물의 입에 싸이면 햇빛을 막아 탄소 동화작용을 방해하여 생육에 나쁜 영향을 주고, 해로운 화학적 성분이 식물에 침전되면 이들 식물을 먹이로 하는 동물에도 피해를 주는 등 간접적 피해를 일으킨다.Especially, the particulate matter is a particulate matter, which is a solid or liquid fine material produced by mechanical treatment such as crushing or sorting of the material, combustion or synthesis, etc., and is scattered in the atmosphere for a certain period after occurrence. Particle size greatly affects the nature of the substance. When it is present in the air, it can cause mental retardation. Some fine dusts can enter the lungs and respiratory system of the human body and cause catastrophic damage. To prevent carbon anabolism, which has a negative effect on growth. When harmful chemical components are precipitated in plants, they also cause damage to animals feeding on these plants.

한편, 현재까지 개발되어 있는 디젤엔진용 배기가스 정화장치로는, 크게 트랩형 배기가스 정화장치와 오픈형 배기가스 정화장치가 알려져 있다.On the other hand, trap-type exhaust gas purifiers and open-type exhaust gas purifiers are widely known as exhaust gas purifiers for diesel engines which have been developed to date.

이 중, 트랩형 배기가스 정화장치는 배기방향을 따라 입자상 물질을 제거하기 위한 물리적인 필터가 설치되어 배기가스가 필터 통과할 때 입자상 물질이 필터링되며, 이에 따라 배기가스에서 입자상 물질이 제거되는 효과가 있다.Among them, a trap type exhaust gas purifying apparatus is provided with a physical filter for removing particulate matter along the exhaust direction so that the particulate matter is filtered when the exhaust gas passes through the filter, thereby removing the particulate matter from the exhaust gas .

그런데 이러한 트랩형 배기가스 정화장치는 주기적으로 필터에 필터링된 입자상 물질을 제거하거나, 필터를 교체해줘야 하는 불편함이 존재하여, 이에 대한 해결 방안의 모색이 요구된다.However, such a trap type exhaust gas purifying apparatus has a disadvantage of periodically removing particulate matter filtered in the filter or replacing the filter, and a solution for this problem is required.

한국공개특허 제1998-048515호 : 레이저 빔을 이용한 먼지제거 장치Korean Patent Laid-Open No. 1998-048515: Dust Removal Device Using Laser Beam 일본등록특허 제3959611호 : 내연기관의 배기 정화 장치Japanese Patent Registration No. 3959611: Exhaust purification device of internal combustion engine

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질이 가열되도록 하고, 가열된 입자상 물질을 제거하는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템 및 이를 이용한 제거 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a particulate matter removal system using a laser for heating a particulate matter contained in an exhaust gas using a laser and removing the heated particulate matter, And a removing method using the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 입자상 물질의 제거가 필요한 경우만 레이저를 투사시킬 수 있도록 배기가스에 포함된 입자상 물질을 감지하여, 레이저의 투사 여부를 결정함으로써, 레이저를 투사시키기 위해 소모되는 전력 사용량을 절감 시킬 수 있는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템 및 이를 이용한 제거 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a particulate matter contained in an exhaust gas so as to project a laser only when it is necessary to remove particulate matter, And a method of removing the particulate matter using the laser.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템은 배기가스의 이송경로가 제공되도록 하는 덕트; 및 상기 덕트의 내부에 마련되되, 입사되는 입사광이 랜덤(Random)하게 반사되어, 광경로가 연장되면 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질(Particulate matter)이 제거되도록 하는 입자상 물질 제거부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a system for removing particulate matter using a laser, the system comprising: a duct for providing a transport path of exhaust gas; And a particulate matter removing unit disposed inside the duct for removing incident particulate matter contained in the exhaust gas when incident light is randomly reflected to extend the optical path, .

그리고 상기 입자상 물질 제거부는, 상기 입사되는 입사광이 랜덤하게 반사되어, 상기 광경로가 연장되도록 내주연부의 표면이 랜덤하게 돌출되거나 절곡된 형상으로 마련되는 리플렉터;를 포함할 수 있다.The particulate matter removal unit may include a reflector having a shape in which the incident light is randomly reflected and the surface of the inner periphery is randomly protruded or bent so that the optical path extends.

또한, 상기 입자상 물질 제거부는, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되면, 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가됨으로써, 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 할 수 있다.The particulate matter removing unit may increase the contact with the particulate matter contained in the exhaust gas when the incident light having the optical path extended thereto is transmitted through the exhaust gas, thereby heating and removing the particulate matter.

그리고 본 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템은 상기 입자상 물질 제거부를 향해 형성된 광경로를 따라 레이저 빛을 투사하는 광원체;를 더 포함하고, 이때, 상기 입자상 물질 제거부는, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되면, 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하는 검출 모듈; 및 상기 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼을 기반으로 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 상기 광원체에 의해 투사되는 상기 레이저 빛의 온도가 제어되도록 하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.The particulate matter removal system using the laser according to the present embodiment may further include a light source body for projecting laser light along an optical path formed toward the particulate matter removal unit, A detection module for detecting an absorption spectrum of emitted light when an extended incident light is transmitted through the exhaust gas and contact with the particulate matter contained in the exhaust gas is increased; And a controller for controlling the temperature of the laser light projected by the light source body so that the particulate matter is heated and removed based on the absorption spectrum of the detected emitted light.

또한, 상기 검출 모듈은, 상기 리플렉터의 내주연부를 따라 복수로 마련되되, 균일한 간격으로 배치되어, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 입자상 물질과 접촉된 이후 상기 검출 모듈을 향해 출사되면, 출사되는 출사광의 흡수 스펙트럼이 상기 출사광의 광경로의 방향과 상관없이 균일하게 검출되도록 할 수 있다.The detection module may include a plurality of detection modules disposed along the inner periphery of the reflector and arranged at uniform intervals so that when the incident light with the extended optical path is emitted toward the detection module after making contact with the particulate matter, So that the absorption spectrum of the emitted light can be uniformly detected irrespective of the direction of the optical path of the emitted light.

그리고 상기 입자상 물질 제거부는, 상기 입사되는 입사광의 상기 광경로가 연장되면, 상기 배기가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 하여, 상기 배기가스에 포함된 상기 입자상 물질이 제거되도록 할 수 있다.The particulate matter removal unit may convert the exhaust gas into a plasma state when the optical path of the incident incident light is extended to remove the particulate matter contained in the exhaust gas.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 방법은 입자상 물질 제거부의 내부로 입사광이 입사되는 단계; 상기 입사된 입사광이 랜덤하게 반사되어 광경로가 연장되어 배기가스에 투과되는 단계; 및 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되어 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for removing particulate matter using a laser, the method comprising: inputting incident light into a particulate matter removing unit; The incident light is randomly reflected to extend an optical path to be transmitted to an exhaust gas; And causing the particulate matter to be heated and removed when the incident light with the optical path extending therethrough is transmitted through the exhaust gas to increase contact with the particulate matter contained in the exhaust gas.

이에 의해, 레이저를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질이 가열되도록 하고, 가열된 입자상 물질을 제거함으로써, 주기적인 필터의 교체가 필요하지 않고, 배기가스에 포함된 입자상 물질을 제거할 수 있다.Thereby, the particulate matter contained in the exhaust gas is heated by using the laser, and the heated particulate matter is removed, so that it is not necessary to replace the periodic filter and the particulate matter contained in the exhaust gas can be removed.

또한, 입자상 물질의 제거가 필요한 경우만 레이저를 투사시킬 수 있도록 배기가스에 포함된 입자상 물질을 감지하여, 레이저의 투사 여부를 결정함으로써, 레이저를 투사시키기 위해 소모되는 전력 사용량을 절감시킬 수 있다.In addition, by detecting the particulate matter contained in the exhaust gas so that the laser can be projected only when the removal of the particulate matter is necessary, the amount of power consumed for projecting the laser can be reduced by determining whether to project the laser.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템의 입자상 물질 제거부를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템의 입자상 물질 제거부를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템의 검출 모듈을 통해 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼이 도시된 도면이다.1 is a view illustrating a laser-based particulate matter removal system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a particulate matter removal unit of a particulate matter removal system using a laser according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a laser-based particulate matter removal system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a particulate matter removal unit of a particulate matter removal system using a laser according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a method for removing particulate matter using a laser according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing an absorption spectrum of emitted light detected by a detection module of a particulate matter removal system using a laser according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전송될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided by way of example so that those skilled in the art can sufficiently transfer the ideas of the present invention to those skilled in the art. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템(이하에서는 '입자상 물질 제거 시스템'으로 총칭함)을 설명하기 위해 도시된 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a laser-based particulate matter removal system (hereinafter collectively referred to as a 'particulate matter removal system') according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템은 레이저를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질이 가열되도록 하고, 가열된 입자상 물질을 제거하기 위해 마련된다. The particulate matter removal system according to the present embodiment is provided for heating the particulate matter contained in the exhaust gas using a laser and removing the heated particulate matter.

또한, 본 입자상 물질 제거 시스템은 입자상 물질의 제거가 필요한 경우만 레이저를 투사시킬 수 있도록 배기가스에 포함된 입자상 물질을 감지하여, 레이저의 투사 여부를 결정할 수 있다.In addition, the present particulate matter removal system can detect whether the laser is projected by detecting particulate matter contained in the exhaust gas so that the laser can be projected only when the particulate matter needs to be removed.

이를 위해 입자상 물질 제거 시스템은, 덕트(100), 광원체(200), 입자상 물질 제거부(300) 및 광경로 제공부(400)를 포함한다.To this end, the particulate matter removal system includes a duct 100, a light source body 200, a particulate matter removing unit 300, and a light path providing unit 400.

덕트(100)는 내연기관의 연료가 연소되어 발생된 배기가스의 이송경로를 제공하기 위해 마련된다.The duct 100 is provided to provide a conveyance path of the exhaust gas generated by combustion of the fuel of the internal combustion engine.

광원체(200)는 광경로를 따라 레이저 빛을 투사하기 위해 마련된다.The light source body 200 is provided to project laser light along an optical path.

구체적으로 광원체(200)는 덕트(100) 내부에 마련된 입자상 물질 제거부(300)를 향해 마련된 광경로를 따라 레이저 빛을 투사할 수 있으며, 배기가스에 포함된 입자상 물질을 가열시켜 제거하도록 고온의 레이저 빛을 투사할 수 있다.Specifically, the light source unit 200 can project laser light along an optical path provided toward the particulate matter removing unit 300 provided in the duct 100, and is configured to heat the particulate matter contained in the exhaust gas, Can be projected.

입자상 물질 제거부(300)는, 광원체(200)로부터 내부로 입사되는 입사광(레이저 빛)을 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질을 가열시켜 제거하기 위해 마련된다.The particulate matter removing unit 300 is provided for heating and removing particulate matter contained in the exhaust gas by using incident light (laser light) incident from the light source unit 200 to the inside.

구체적으로 입자상 물질 제거부(300)는, 덕트(100)의 내부에 마련되어, 광원체(200)로부터 내부로 입사되는 입사광(레이저 빛)이 랜덤하게 반사되도록 하고, 입사광이 랜덤하게 반사되어 광경로가 무한히 연장되면, 하나의 레이어(layer)를 형성하도록 하여, 형성된 레이어를 통과하는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 가열시켜 제거할 수 있다. Specifically, the particulate matter removing unit 300 is provided inside the duct 100 so that incident light (laser light) incident inside from the light source unit 200 is randomly reflected, incident light is reflected at random, It is possible to form a single layer and to remove particulate matter contained in the exhaust gas passing through the formed layer by heating.

광경로 제공부(400)는, 광원체(200)와 입자상 물질 제거부(300) 사이에 마련되어, 광원체(200)로부터 투사되는 레이저 빛이 입자상 물질 제거부(300)로 입사되도록 하는 광경로를 제공할 수 있다.The optical path remover 400 is provided between the light source body 200 and the particulate matter removing unit 300 and is provided with an optical path for allowing the laser light projected from the light source unit 200 to be incident on the particulate matter removing unit 300. [ Can be provided.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템의 입자상 물질 제거부(300)를 설명하기 위해 도시된 도면이고, 도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템의 입자상 물질 제거부(300)를 설명하기 위해 도시된 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a particulate matter removing unit 300 of a particulate matter removing system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3B illustrate a particulate matter removing system 300 according to an embodiment of the present invention. And FIG. 4 is a view illustrating particulate matter elimination 300 of the particulate matter removal system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 입자상 물질 제거부(300)와 광경로 제공부(400)에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the particulate matter removing unit 300 and the optical path providing unit 400 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

우선, 입자상 물질 제거부(300)는, 전술한 바와 같이 광원체(200)로부터 내부로 입사되는 입사광(레이저 빛)을 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 물질을 가열시켜 제거하기 위해, 리플렉터(310), 검출 모듈(320) 및 제어부(330)를 포함한다.The particulate matter removing unit 300 includes a reflector 310 to remove particulate matter contained in the exhaust gas by using incident light (laser light) incident from the light source body 200 as described above, ), A detection module 320, and a control unit 330.

리플렉터(310)는, 입사광이 반사되어 경로가 연장되도록 하기 위해 마련된다.The reflector 310 is provided so that the incident light is reflected to extend the path.

구체적으로 리플렉터(310)는 내부로 입사되는 입사광(레이저 빛)이 랜덤하게 반사되도록 도 3a 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다각형으로 형성되거나 내주연부의 표면이 랜덤하게 돌출되거나 절곡된 형상으로 마련될 수 있다.Specifically, the reflector 310 is formed in a polygonal shape as shown in FIG. 3A to FIG. 4 so that incident light (laser light) incident thereon is randomly reflected, or the surface of the inner peripheral portion is randomly protruded or bent .

여기서, 도 3a는 광경로를 따라 입자상 물질 제거부(300)의 내부로 입사된 입사광이 리플렉터(310)의 표면에 의해 랜덤하게 반사되는 상태가 도시된 도면이고, 도 3b는 랜덤하게 반사되어 광경로가 무한히 연장된 입사광이 하나의 레이어를 이루는 상태가 도시된 도면이다.3A is a view showing a state where incident light incident into the particulate matter remover 300 along the optical path is randomly reflected by the surface of the reflector 310. FIG. FIG. 2 is a view illustrating a state in which incident light which is infinitely extended forms a single layer.

이때, 도 3b에 도시된 바와 같이 광경로가 연장된 입사광에 의해 형성된 레이어는 배기가스의 이송경로와 수직방향으로 위치하여 배기가스가 광경로가 연장된 입사광에 의해 형성된 레이어를 통과하여 이송되도록 할 수 있다. At this time, as shown in FIG. 3B, the layer formed by the incident light with the optical path extended is positioned in the direction perpendicular to the conveyance path of the exhaust gas, so that the exhaust gas passes through the layer formed by the incident light having the optical path extended .

그리고 배기가스가 광경로가 연장된 입사광에 의해 형성된 레이어를 통과하면서, 배기가스에 포함된 입자상 물질이 광경로가 연장된 입사광에 접촉되면서, 입자상 물질에 에너지를 전달하여 입자상 물질을 가열시킬 수 있으며, 가열된 입자상 물질은 흡수된 에너지에 의해 연소됨으로써 제거될 수 있다.Then, while the exhaust gas passes through the layer formed by the incident light with the optical path extending, the particulate matter contained in the exhaust gas is brought into contact with the incident light having the optical path extended, and the particulate matter can be heated by transmitting energy to the particulate matter , The heated particulate matter can be removed by burning by the absorbed energy.

한편, 검출 모듈(320)은 광경로가 연장된 입사광이 배기가스에 투과되어, 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하기 위해 마련된다.On the other hand, the detection module 320 is provided for detecting the absorption spectrum of the emitted light when the incident light with the extended optical path is transmitted through the exhaust gas and the contact with the particulate matter contained in the exhaust gas is increased.

구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 검출 모듈(320)은 리플렉터(310)의 내주연부를 따라 복수로 마련되되, 균일한 간격으로 배치되어, 광경로가 무한히 연장된 입사광이 입자상 물질과 접촉된 이후 검출 모듈(320)을 향해 출사되면, 출사되는 출사광의 흡수 스펙트럼이 출사광의 광경로의 방향과 상관없이 균일하게 검출되도록 할 수 있다.4, the detecting module 320 includes a plurality of detecting modules 320 arranged along the inner circumference of the reflector 310, and the plurality of detecting modules 320 are arranged at uniform intervals, so that incident light, which is infinitely extended in the optical path, The absorption spectrum of the outgoing light can be uniformly detected irrespective of the direction of the light path of the outgoing light.

또한, 다른 예를 들면, 검출 모듈(320)은, 리플렉터(310)의 상측 및 하측에 개별적으로 마련되어 광경로가 연장된 입사광이 입자상 물질과 접촉되면, 출사되는 출사광의 주변 부분인 주변광의 흡수 스펙트럼이 검출되도록 할 수 있다.Alternatively, the detection module 320 may be provided individually on the upper side and the lower side of the reflector 310. When the incident light having an optical path extending therefrom is brought into contact with the particulate matter, the absorption spectrum of the ambient light, Can be detected.

여기서 주변광이란, 광경로를 따라 출사되는 출사광의 중심 부분은 배제시키고, 출사광이 광경로와 상관없이 주변으로 확산되는 레이저 빛을 의미한다.Here, the ambient light means a laser light that excludes the center portion of the emitted light emitted along the optical path and diffuses the outgoing light to the periphery regardless of the optical path.

제어부(330)는 입자상 물질 제거부(300)와 광원체(200)의 제반사항들을 제어하기 위해 마련된다.The control unit 330 is provided to control various matters of the particulate matter removing unit 300 and the light source body 200.

구체적으로 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼을 기반으로 입자상 물질을 가열시켜 제거하기 위해 광원체(200)로부터 투사되는 레이저 빛의 온도를 제어할 수 있다.The temperature of the laser light projected from the light source body 200 can be controlled to heat and remove the particulate matter based on the absorption spectrum of the detected emitted light.

또한, 제어부(330)는 출사광의 흡수 스펙트럼을 분석하여 배기가스에 포함된 입자상 물질을 감지할 수 있으며, 배기가스에 포함된 입자상 물질이 감지된 경우에만, 레이저를 투사하거나, 레이저의 온도를 입자상 물질이 가열되어 제거될 수 있는 온도까지 제어할 수 있다. The control unit 330 may analyze the absorption spectrum of the emitted light to detect particulate matter contained in the exhaust gas, and may project the laser only when the particulate matter contained in the exhaust gas is detected, To a temperature at which the material can be heated and removed.

이를 통하여, 본 입자상 물질 제거 시스템은 출사광의 흡수 스펙트럼을 분석하여 레이저 빛의 투사 여부를 결정함으로써, 배기가스에 포함된 입자상 물질은 효과적으로 제거하되, 레이저 빛을 투사시키기 위해 소모되는 전력 사용량을 절감시킬 수 있다.Thus, the present particulate matter removal system analyzes the absorption spectrum of the emitted light to determine whether to project the laser light, thereby effectively removing the particulate matter contained in the exhaust gas, and reducing the amount of power consumed for projecting the laser light .

한편, 광경로 제공부(400)는, 광원체(200)로부터 투사된 레이저 빛이 입자상 물질 제거부(300)에 입사되도록 하기 위한 광경로를 제공하는데 있어, 복수의 렌즈(410, 420)가 구비되어,The optical path providing unit 400 includes a plurality of lenses 410 and 420 for providing the optical path for allowing the laser light projected from the light source unit 200 to be incident on the particulate matter removing unit 300 Respectively,

투사되는 레이저 빛의 초점을 집중시키거나 분산시켜, 입자상 물질 제거부(300)에 입사된 입사광이 랜덤하게 반사되며, 입자상 물질과의 접촉이 증가되도록 하는 경우에, 보다 효과적으로 입자상 물질과 접촉이 증가되도록 할 수 있다.The focus of the projected laser light is concentrated or dispersed so that the incident light incident on the particulate matter removing device 300 is randomly reflected and the contact with the particulate matter is increased, .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 제거 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템의 검출 모듈(320)을 통해 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼이 도시된 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining a particulate matter removal method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view for explaining a method for removing particulate matter The absorption spectrum of light is shown in Fig.

이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 입자상 물질 제거 시스템을 이용한 제거 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the removal method using the particulate matter removal system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 6. FIG.

우선, 광원체(200)에 의해 광경로를 따라 레이저 빛(광)이 투사되어(S610), 투사된 레이저 빛은 배기가스의 이송경로를 제공하는 덕트(100)의 내부에 마련된 입자상 물질 제거부(300)로 입사될 수 있다(S620).First, the laser light (light) is projected along the optical path by the light source body 200 (S610), and the projected laser light is emitted from the particulate matter removing unit (S620). ≪ / RTI >

입사광(레이저 빛)이 입자상 물질 제거부(300)의 내부로 입사되면, 상술한 리플렉터(310)에 의해 입사광이 랜덤하게 반사되어 광경로가 무한히 연장될 수 있다(S630).When incident light (laser light) enters the inside of the particulate matter remover 300, incident light is randomly reflected by the reflector 310 described above, and the optical path can be infinitely extended (S630).

그러면, 광경로가 무한히 연장된 입사광은 하나의 레이어를 형성하고, 이송경로를 따라 이송되는 배기가스가 형성된 레이어를 통과하게 된다(S640).Then, the incident light having the infinite extension of the optical path forms one layer, and passes through the layer formed with the exhaust gas conveyed along the conveyance path (S640).

즉, 광경로가 무한히 연장된 입사광이 하나의 레이어를 형성한 상태로 배기가스에 투과되는 것이다.That is, the incident light, which is infinitely extended in the optical path, is transmitted through the exhaust gas in the state of forming one layer.

배기가스가 레이어를 통과하면, 배기가스에 포함된 입자상 물질과 접촉이 발생되고, 광경로가 무한히 연장된 입사광이 입자상 물질과 접촉하여 검출 모듈(320)을 향해 출사되면, 검출 모듈(320)이 도 6에 도시된 바와 같이 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출할 수 있다.When the exhaust gas passes through the layer, contact with the particulate matter contained in the exhaust gas is generated. When the incident light, which is infinitely extended in the optical path, contacts the particulate matter and is emitted toward the detection module 320, The absorption spectrum of the outgoing light can be detected as shown in Fig.

그러면, 제어부(330)는 검출 모듈(320)에 의해 검출된 흡수 스펙트럼을 분석하여 배기가스에 포함된 입자상 물질의 농도가 기설정된 기준 이상인지 여부를 판단하고(S650), 배기가스에 포함된 입자상 물질의 농도가 기설정된 기준 이상인 것으로 판단되면(S650-Y), 입사광의 온도를 제어하여(S660), 입자상 물질을 가열시켜 제거할 수 있다(S670).Then, the control unit 330 analyzes the absorption spectrum detected by the detection module 320 to determine whether the concentration of the particulate matter contained in the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined reference level (S650) If it is determined that the concentration of the substance is equal to or higher than the preset reference (S650-Y), the temperature of incident light is controlled (S660), and the particulate matter can be removed by heating (S670).

여기서, 도 6a는 광경로가 무한히 연장된 입사광이 배기가스에 투과되지 않은 상태로 검출 모듈(320)로 출사되어, 검출 모듈(320)에 의해 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼이고, 6b는 광경로가 무한히 연장된 입사광이 배기가스에 투과된 상태로 검출 모듈(320)로 출사되어, 검출 모듈(320)에 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼을 도시한 도면이다.6A shows the absorption spectrum of the emitted light detected by the detection module 320 when the incident light which is infinitely extended in the optical path is not transmitted through the exhaust gas to the detection module 320, Is an illustration showing an absorption spectrum of an outgoing light detected by the detection module 320 when an infinitely extended incident light is transmitted through the exhaust gas to the detection module 320.

제어부(330)는, 광경로가 무한히 연장된 입사광이 배기가스에 투과되지 않은 상태로 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼에 대한 정보와 광경로가 무한히 연장된 입사광이 배기가스에 투과된 상태로 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼에 대한 정보를 저장하여, 이를 현재 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼과 비교하여 분석하는데 이용할 수 있다.The control unit 330 determines whether or not the information about the absorption spectrum of the emitted light detected in a state in which the incident light with the infinite extension of the optical path is not transmitted through the exhaust gas and the information about the absorption spectrum of the incident light, Information on the absorption spectrum of light can be stored and used for analyzing and comparing it with the absorption spectrum of the currently detected outgoing light.

또한, 제어부(330)는, 검출 모듈(320)에 의해 검출된 흡수 스펙트럼의 분석결과와 상관없이도 입자상 물질을 가열시켜 제거할 수 있는 레이저 빛이 광원체(200)로부터 투사되도록 제어할 수도 있다.The control unit 330 may control the laser light that can be removed by heating the particulate matter to be projected from the light source body 200 regardless of the analysis result of the absorption spectrum detected by the detection module 320. [

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 전술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전방으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 덕트 200 : 광원체
300 : 입자상 물질 제거부 310 : 리플렉터
320 : 검출 모듈 330 : 제어부
400 : 광경로 제공부 410 : 제1 렌즈
420 : 제2 렌즈100: duct 200: light source body
300: particulate matter removing unit 310: reflector
320: Detecting module 330:
400: Optical path furnace 410: First lens
420: second lens

Claims (7)

배기가스의 이송경로가 제공되도록 하는 덕트;
상기 덕트의 내부에 마련되되, 입사되는 입사광이 랜덤(Random)하게 반사되어, 광경로가 연장되면 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질(Particulate matter)이 제거되도록 하는 입자상 물질 제거부; 및
상기 입자상 물질 제거부를 향해 형성된 광경로를 따라 레이저 빛을 투사하는 광원체;를 포함하고,
상기 입자상 물질 제거부는,
상기 입사되는 입사광이 랜덤하게 반사되어, 상기 광경로가 연장되도록 내주연부의 표면이 랜덤하게 돌출되거나 절곡된 형상으로 마련되는 리플렉터;
상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되면, 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하는 검출 모듈; 및
상기 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼을 기반으로 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 상기 광원체에 의해 투사되는 상기 레이저 빛의 온도가 제어되도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템.A duct for allowing a conveying path of the exhaust gas to be provided;
A particulate matter removing unit provided inside the duct to remove incident particulate matter contained in the exhaust gas when incident light is randomly reflected to extend the optical path; And
And a light source body for projecting laser light along an optical path formed toward the particulate matter removal portion,
Wherein the particulate matter removing unit comprises:
A reflector in which the incident light is randomly reflected and the surface of the inner periphery is randomly protruded or bent so that the optical path extends;
A detection module for detecting the absorption spectrum of the emitted light when the incident light with the optical path extending through the exhaust gas is transmitted to the particulate matter contained in the exhaust gas when the incident light is transmitted through the exhaust gas; And
And a controller for controlling the temperature of the laser light projected by the light source body so that the particulate matter is heated and removed based on the absorption spectrum of the detected emitted light. . 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 입자상 물질 제거부는,
상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되면, 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가됨으로써, 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 하는 것을 특징으로 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the particulate matter removing unit comprises:
Wherein when the incident light with the optical path extending is transmitted through the exhaust gas, contact with the particulate matter contained in the exhaust gas is increased so that the particulate matter is heated and removed. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 검출 모듈은,
상기 리플렉터의 내주연부를 따라 복수로 마련되되, 균일한 간격으로 배치되어, 상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 입자상 물질과 접촉된 이후 상기 검출 모듈을 향해 출사되면, 출사되는 출사광의 흡수 스펙트럼이 상기 출사광의 광경로의 방향과 상관없이 균일하게 검출되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the detection module comprises:
Wherein the plurality of light sources are arranged at equal intervals in the inner periphery of the reflector and are arranged at uniform intervals so that when the incident light with the extended optical path is emitted toward the detection module after making contact with the particulate matter, So as to be uniformly detected irrespective of the direction of the optical path of the emitted light. 제1항에 있어서,
상기 입자상 물질 제거부는,
상기 입사되는 입사광의 상기 광경로가 연장되면, 상기 배기가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 하여, 상기 배기가스에 포함된 상기 입자상 물질이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the particulate matter removing unit comprises:
Wherein when the optical path of the incident light is extended, the exhaust gas is converted into a plasma state so that the particulate matter contained in the exhaust gas is removed. 광원체를 통해 레이저 빛이 투사되어 입자상 물질 제거부의 내부로 입사광이 입사되는 단계;
상기 입사된 입사광이 랜덤하게 반사되어 광경로가 연장되어 배기가스에 투과되는 단계; 및
상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되어 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 하는 단계;를 포함하고,
상기 입자상 물질 제거부는,
상기 입사되는 입사광이 랜덤하게 반사되어, 상기 광경로가 연장되도록 내주연부의 표면이 랜덤하게 돌출되거나 절곡된 형상으로 마련되는 리플렉터;
상기 광경로가 연장된 입사광이 상기 배기가스에 투과되면, 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질과의 접촉이 증가되면, 출사광의 흡수 스펙트럼을 검출하는 검출 모듈; 및
상기 검출된 출사광의 흡수 스펙트럼을 기반으로 상기 입자상 물질이 가열되어 제거되도록 상기 광원체에 의해 투사되는 상기 레이저 빛의 온도가 제어되도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 입자상 물질 제거 방법.A step in which laser light is projected through the light source body and incident light enters into the particulate matter removal unit;
The incident light is randomly reflected to extend an optical path to be transmitted to an exhaust gas; And
And causing the particulate matter to be heated and removed when the incident light having the optical path extending therethrough is transmitted through the exhaust gas to increase contact with the particulate matter contained in the exhaust gas,
Wherein the particulate matter removing unit comprises:
A reflector in which the incident light is randomly reflected and the surface of the inner periphery is randomly protruded or bent so that the optical path extends;
A detection module for detecting the absorption spectrum of the emitted light when the incident light with the optical path extending through the exhaust gas is transmitted to the particulate matter contained in the exhaust gas when the incident light is transmitted through the exhaust gas; And
And a controller for controlling the temperature of the laser light projected by the light source body so that the particulate matter is heated and removed based on an absorption spectrum of the detected emitted light. .
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