KR101902103B1 - 유체내 라돈을 측정하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라돈 측정기에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 유체 내에서 라돈을 측정하는 라돈 측정기로서, 베타 입자를 검출할 수 있는 센서를 구비한 측정기 본체; 및 상기 측정기 본체에 결합가능하고 적어도 하나씩의 유체 유입구와 유체 유출구를 구비한 유체 용기;를 포함하고, 상기 센서의 센싱 표면이 상기 유체 용기 내부를 향하도록 배치되고, 상기 유체 용기가 상기 센서의 측정가능 반경에 기초하여 정의되는 가상챔버의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 라돈 측정기를 제공한다.

Description

유체내 라돈을 측정하는 장치 및 방법 {Apparatus and method for measuring Radon gas in fluid}

본 발명은 라돈 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유체 내의 라돈 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 유체내 라돈 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 지하수를 비롯한 물에 포함된 라돈의 농도를 측정하는 방법 혹은 장치는 측정하고자 하는 대상을 채수하여 밀폐된 용기에 넣어 흔들어 탈기한 상태에서 용기 중 라돈의 방사성 붕괴시 발생하는 알파 입자를 검출하여 라돈 농도를 측정하고 있다.

그러나 이 방법에 따르면 물속에 실제 녹아있는 라돈의 농도를 측정하는 것이 아니라 물에 녹아있던 라돈 중 탈기된 라돈 가스를 측정하는 간접 측정 방식이고, 또한 탈기된 라돈 가스가 다시 물과 접촉하면 물에 녹아들기 때문에 정확한 측정값이라고 볼 수 없다.

특히 라돈 가스는 일반 대기상태에서의 공기보다 8배 이상 무겁기 때문에 탈기 후 물 표면에 몰려있어 탈기 후 곧바로 물에 재용해되는 양이 많기 때문에 상술한 방식으로는 물속의 라돈 농도를 정확히 측정할 수 없는 문제가 있다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제2011-0135842호 (2011년 12월 19일 공개)

본 발명의 일 실시예에 따르면 유체 중 일부를 시료(샘플)로 채수하지 않고 유체가 있는 그 상태에서 라돈 농도를 측정할 수 있는 라돈 측정 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체 내에서 라돈을 측정하는 라돈 측정기로서, 베타 입자를 검출할 수 있는 센서를 구비한 측정기 본체; 및 상기 측정기 본체에 결합가능하고 적어도 하나씩의 유체 유입구와 유체 유출구를 구비한 유체 용기;를 포함하고, 상기 센서의 센싱 표면이 상기 유체 용기 내부를 향하도록 배치되고, 상기 유체 용기가 상기 센서의 측정가능 반경에 기초하여 정의되는 가상챔버의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 라돈 측정기를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체 내에서 라돈을 측정하는 라돈 측정 방법으로서, 유체 내에 배치되며 베타 입자를 검출할 수 있는 센서에 의해, 소정 시간 주기 동안 베타 입자를 검출하는 단계; 및 이 검출된 값을 라돈 농도의 표준단위로 환산하고 환산된 값을 디스플레이 또는 외부 장치로 출력하는 단계;를 포함하고, 이 때 상기 검출하는 단계에서 상기 센서는 이 센서의 센싱 표면을 둘러싸는 유체 용기에 수용된 유체 내의 라돈에 의해 생성되는 베타 입자를 검출하고, 상기 유체 용기가 상기 센서의 측정가능 반경에 기초하여 정의되는 가상챔버의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 유체 중 일부를 시료(샘플)로 채수하지 않고 유체가 있는 그 상태에서 라돈 농도를 측정할 수 있으므로 측정이 편리하고 실시간으로 라돈 농도를 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 유체 중 일부를 시료로서 채수할 필요가 없으므로 장치 구조가 간단하고 장치 설치 및 운용에 소요되는 시간과 비용이 절약되는 이점이 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기의 사용예를 설명하기 위한 도면,
도2는 일 실시예에 따른 라돈 측정기를 설명하기 위한 도면,
도3은 일 실시예에 따른 라돈 측정기의 블록도,
도4 및 도5는 일 실시예에 따른 가상 챔버를 설명하기 위한 도면,
도6 및 도7은 일 실시예에 따른 유체 용기를 설명하기 위한 도면,
도8은 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도9는 대안적 실시예에 따른 라돈 측정기를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌', '우' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향을 의미하지 않고 각 도면에서의 상대적 위치를 의미할 수 있다. 그러므로 이하에서 언급되는 위치관계를 나타내는 표현들은 각각의 도면을 참조하여 설명할 때의 해당 도면에서의 상대적 위치관계를 나타낼 수 있음을 이해할 것이다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기의 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 라돈 측정기는 측정기 본체(100)와 이 본체(100)의 일 측면에 부착된 유체 용기(400)를 포함할 수 있다. 측정기 본체(100)는 베타 입자를 검출할 수 있는 센서(10)를 구비하고, 예컨대 케이블(200)에 매달려서 관정 내로 삽입되어 관정 내의 지하수에서의 라돈 농도를 측정할 수 있다. 측정기 본체(100)는 예를 들어 원통 형상의 외관을 가질 수 있고 본체 내부의 일 측면에 라돈 측정을 위한 센서(10)가 부착된다.

센서(10)는 라돈 농도를 측정하기 위한 센서이며, 일 실시예에서 라돈이 방사성 붕괴를 할 때 방출하는 베타 입자를 검출할 수 있다. 예를 들어 센서(10)는 핀 포토 다이오드(PIN photo-diode)로 구현될 수 있다.

도시한 실시예에서 센서(10)의 센싱 표면이 측정기 본체(100)의 하부면을 향하도록 배치되고, 이 측정기 본체(100)의 하부면에 유체 용기(400)가 부착되어 있다. 따라서 센서(10)의 센싱 표면이 유체 용기(400) 내부를 향하게 되고, 유체 용기(400) 내의 유체에서 라돈의 방사능 붕괴시 발생하는 베타 입자를 검출할 수 있다.

도1에서는 라돈 측정기가 관정 내에 삽입되어 지하수의 라돈 농도를 측정하는 것으로 예시하였지만, 라돈 측정기는 임의의 유체 내에서 이 유체 중의 라돈 농도를 측정할 수도 있다. 또한 관정 외에 예컨대 물탱크나 저수지 등 임의의 물 저장수단 내에 삽입되어 물속의 라돈 농도를 측정할 수도 있다.

도2는 일 실시예에 따른 라돈 측정기의 측정기 본체(100)를 설명하기 위한 도면으로, 측정기 본체(100)의 내부 구조를 간략히 도식적으로 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 측정기 본체(100)는 강철 또는 강성을 갖는 임의의 금속이나 플라스틱 등의 재질로 만들어질 수 있고, 원통 형상 또는 단면이 다각형인 통 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서 측정기 본체(100)는 내부에 라돈 측정용 센서(10) 및 이 센서와 통신하는 회로 보드(20)를 포함할 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 대안적 실시예에서 측정기 본체(100)는 지하수나 물 등의 유체의 특성을 측정하는 다른 센서, 예컨대 전기전도도 센서, 온도센서, 압력센서 등을 더 포함할 수도 있고, 센서와 회로 보드(20)에 전원을 공급하는 전원을 더 포함할 수도 있다.

일 실시예에서 라돈 측정용 센서(10)는 라돈의 방사성 붕괴 중 발생하는 베타 입자를 검출할 수 있는 센서일 수 있고, 예컨대 핀 포토다이오드로 구현될 수 있다.

센서(10)는 측정기 본체(100)의 하부면에 배치될 수 있다. 예컨대 측정기 본체(100)가 평평한 하부면을 가지며 센서(10)가 이 평평한 하부면에 부착될 수 있다. 이 때, 베타 입자를 검출하는 센서(10)의 센싱 표면(11)이 외부를 향하도록, 즉 유체에 노출되도록 배치된다. 도2에 도시하지 않았지만 도1에서 알 수 있듯이 본체(100)의 하부면에는 유체 용기(400)가 착탈 가능하게 결합되어 있고, 따라서 센서(10)의 센싱 표면(11)은 유체 용기(400) 내부의 유체를 향하도록 배치되고, 이에 따라 유체 용기(400) 내부에서 생성되는 베타 입자를 검출할 수 있게 된다.

대안적인 실시예에서, 센서(10)는 측정기 본체(100)의 측면에 배치될 수도 있다. 즉 측정기 본체(100)가 그 단면이 원형 또는 다각형인 통 형상을 가지며, 센서(10)의 센싱 표면(11)이 측정기 본체(100)의 측면에서 유체에 노출되도록 배치될 수도 있다.

도시한 실시예에서 회로 보드(20)에는 센서(10) 및/또는 외부 장치와의 통신 및 제어 등 필요한 기능을 수행하는 회소로자들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 센서(10) 및/또는 외부 장치와 통신하기 위한 통신모듈, 센서(10)로부터 센싱 신호를 수신하고 저장하는 메모리 및/또는 저장부, 센싱 신호에 기초하여 라돈 농도를 계산하고 산출하는 산출부, 일정 시간 주기를 카운트하는 타이머, 자체 전원 또는 외부로부터 공급받은 전원 중 일부를 센서(10)에 공급하는 전원관련 회로 등 각 기능을 수행하는 회로소자들 중 적어도 일부가 회로 보드(20)에 실장될 수 있다.

도시한 실시예에서 측정기 본체(100)는 케이블(200)을 통해 외부 장치(예컨대 외부의 컴퓨팅 장치 또는 디스플레이 장치 등)와 통신하는 통신라인(210) 및 외부로부터 전원을 공급받기 위한 전원라인(220)을 더 포함할 수 있다. 통신라인(210)을 통해 예컨대 외부로부터 센서(10) 및/또는 회로 보드(20)를 제어하는 제어신호를 수신할 수도 있고, 센서(10)가 측정한 센싱 신호 및/또는 회로 보드(20)에서 생성되는 데이터를 외부로 전송할 수도 있다.

대안적 실시예에서 라돈 측정기는 WiFi, 블루투스 등 무선통신 방식으로 외부 장치와 통신할 수 있으며 이 경우 유선의 통신라인(210)이 생략될 수 있다. 또한 다른 대안적 실시예에서 측정기 본체(100) 내에 배터리 등의 자체 전원을 포함할 수 있으며 이 경우 전원라인(220)도 생략될 수 있다.

도3은 일 실시예에 따른 라돈 측정기의 블록도이다. 도3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정을 수행하는데 필요한 주요 구성요소만 블록도로 표시하였고, 불필요하거나 부차적인 구성요소는 생략하였음을 이해할 것이다.

도시한 일 실시예에서 라돈 측정기는 센서(10), 증폭기(21), 신호처리부(23), 및 통신부(25)를 포함한다. 센서(10)는 상술한 바와 같이 라돈의 방사성 붕괴에서 발생되는 베타 입자를 검출하는 센서이며, 예를 들어 핀 포토다이오드로 구현될 수 있다.

일 실시예에서 증폭기(21), 신호처리부(23), 및 통신부(25)는 회로 보드(20)에 실장된 회로소자에 의해 구현될 수 있다. 증폭기(21)는 센서(10)가 센싱한 신호를 증폭하는 기능을 수행할 수 있고 예컨대 OP AMP로 구현될 수 있다.

일 실시예에서 신호처리부(23)는 센서(10)로부터 수신한 검출 신호로부터 베타 입자에 의한 검출신호를 구분하는 동작을 수행할 수 있다. 핀 포토 다이오드로 구현된 센서(10)의 경우 방수구조의 센서를 사용하는데, 알파 입자는 수중에서 이동을 하지 못할 뿐만 아니라 방수구조의 센서(10)를 통과하지 못하기 때문에 유체 중에서 센서(10)는 베타입자와 감마선을 감지하게 된다. 핀 포토 다이오드가 베타 입자를 감지했을 때의 펄스 크기와 감마선을 감지했을 때의 펄스 크기가 다르기 때문에, 신호처리부(23)는 센서(10)로부터 수신한 검출 신호(펄스)의 크기에 기초하여 베타 입자에 의한 검출신호만을 추출하여 라돈 농도를 산출할 수 있다. 그 후 신호처리부(23)는 베타 입자 검출신호에 기초하여 산출된 라돈 농도 값을 라돈 농도를 표시하는 표준단위로 환산하고 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해 예컨대 신호처리부(23)는 아날로그-디지털 변환기(ADC), 프로세서, 메모리 등의 하드웨어 소자, 및 메모리에 로딩(loading)되어 라돈 농도의 계산 등을 실행하도록 프로그램된 소프트웨어로 구현될 수 있다.

통신부(25)는 신호처리부(23)에서 산출한 데이터를 외부 장치로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 라돈 측정기가 통신라인(210) 또는 WiFi, WSN, LAN, 블루투스, 인터넷 등의 유선/무선 통신망을 통해 외부의 게이트웨이, 휴대용 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 서버 등의 외부 장치와 연결되어 있을 때, 통신부(25)는 신호처리부(23)에서 산출한 라돈 농도값을 외부 장치로 송신할 수 있다.

대안적 실시예에서, 신호처리부(23)의 적어도 일부 기능이 라돈 측정기 외부의 장치에서 수행될 수 있다. 예컨대 센서(10)가 검출한 라돈 농도에 관한 검출 신호로부터 표준단위의 라돈 농도를 산출하는 기능이 외부 장치에서 수행될 수도 있으며, 이 경우 통신부(25)를 통해 센서(10)의 검출신호를 외부 장치로 전송될 수도 있다.

이제 도4 및 도5를 참조하여 유체 용기(400)의 크기와 형상에 대한 제약조건을 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서(10)로부터 일정 거리 내의 가상의 공간(이하 "가상 챔버"라고 칭함)을 설정하고 센서(10)가 검출하는 베타 입자는 이 가상 챔버 내의 유체에서 방출되는 베타 입자인 것으로 가정하여 라돈 농도를 측정할 수 있다. 이를 위해, 바람직하게는 유체 용기(400)가 센서로부터 소정 반경에 기초하여 정의되는 가상 챔버의 영역 내에 배치되는 것이 바람직하다.

이와 관련하여 일 실시예에 따른 가상 챔버를 도4와 도5에 도시하였다. 도면에서, 하부면에 센서(10)가 부착된 측정기 본체(100)가 임의의 유체 내에 배치되어 있다고 가정한다. 센서(10)는, 유체 중의 라돈에 의해 생성되는 베타 입자를 검출하도록 센서(10)의 센싱 표면이 유체에 노출되도록 배치된다. 즉 도면에서 센서(10)의 센싱 표면(11)은 아래쪽을 향하도록 배치된다. 이 때 센서의 센싱 표면(11)의 중심에서 소정 거리("R")(이하 "측정가능 반경"이라고도 함)를 반경으로 하는 가상의 공간을 가상 챔버(300)라고 칭하기로 한다.

가상 챔버(300)는 3차원적인 반구형의 공간이다. 즉 도면과 같이 측정기 본체(100)의 하부면이 평평하고 센싱 표면(11)이 아래를 향하도록 배치된 경우, 센싱 표면(11)의 중심에서 측정기 하부면을 따라 좌우 수평 방향으로 측정가능 반경(R)을 갖는 원(310), 및 측정기 본체(100) 아래쪽으로 센싱 표면(11)의 중심에서 측정가능 반경(R)을 갖는 반구(320)에 의해 이 가상 챔버(300)의 공간이 정의될 수 있다.

일 실시에에서, 가상 챔버(300)의 반경인 측정가능 반경(R)은 센서(10)가 베타 입자를 검출할 수 있는 최대 유효 거리를 의미한다. 즉 측정가능 반경(R)의 값은 유체 내의 베타 입자가 센싱 표면(11)에 도달하여 센서(10)가 이 베타 입자를 검출할 수 있는지에 따라 결정된다.

일 실시예에서, 유체 내에서 센서(10)가 이 센서로부터 일정 거리 이내의 베타 입자를 검출하고 상기 일정 거리보다 먼 곳의 베타 입자를 검출할 수 없을 때 이 일정 거리가 측정가능 반경(R)으로 설정될 수 있다.

예를 들어, 도4에 도시한 바와 같이 제1 베타 입자(β1)가 센싱 표면(11)으로부터 제1 거리(r1)에 위치하고 제2 베타 입자(β2)가 제2 거리(r2)에 위치하고 있다고 가정할 때, 센서(10)가 제1 베타 입자(β1)를 감지할 수 있지만 제2 베타 입자(β2)를 감지할 수 없다면, 측정가능 반경(R)은 제1 거리(r1)와 제2 거리(r2) 사이의 값이 될 것이다. 이러한 방식으로 실험을 통해 특정 센서(10)에 대한 측정가능 반경(R)을 미리 결정할 수 있다.

이 때 측정가능 반경(R)의 값은 센서의 종류, 유체의 특성 등의 함수일 수 있다. 예를 들어 유체가 물인 경우 라돈의 수중내 이동이 대략 1cm 내지 수십 cm 정도로 알려져 있으므로 측정가능 반경(R)이 이 범위 내에서 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 실험을 통해 센서 종류와 유체 특성에 따른 측정가능 반경을 미리 측정하여 룩업테이블로 만들어두고, 실제 라돈 농도 측정시 특정 센서(10)와 유체 특성 등에 따라 룩업테이블에서 측정가능 반경(R) 값을 검색하여 특정하고, 이 특정된 값을 이용하여 라돈 농도를 측정할 수 있다.

도6 및 도7은 일 실시예에 따른 유체 용기를 설명하기 위한 도면으로, 도6은 측정기 본체(100)와 유체 용기(400)의 단면을 개략적으로 도시하였고 도7은 측정기 본체(100)와 유체 용기(400)의 사시도를 개략적으로 도시하였다.

도면을 참조하면, 유체 용기(400)는 단면이 원형 또는 다각형인 통형상을 가질 수 있고, 이 통형상의 하부면은 폐쇄되고 상부면의 적어도 일부는 개방된 형상을 가질 수 있다. 도시한 실시예에서 유체 용기(400)의 상부면이 측정기 본체(100)와 착탈가능하게 결합되고, 이에 따라 측정기 본체(100)의 하부면이 유체 용기(400) 상부면의 개방된 부분으로 삽입됨으로써 센서(10)의 센싱 표면이 유체 용기(400) 상부면의 개방된 부분을 통해 유체 용기 내부를 향하도록 배치될 수 있다.

도면에 자세히 도시하지 않았지만 측정기 본체(100)와 유체 용기(400)의 결합은 공지의 임의의 결합방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어 측정기 본체(100)의 하부면이나 측면부에 나사산 형상의 요철이 형성되고 유체 용기(400) 상부면에도 이 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어, 측정기 본체(100)에 유체 용기(400)를 돌려서 착탈할 수 있을 것이다. 그 외에 다른 실시예의 경우 볼트와 너트 등의 체결수단을 이용하여 측정기 본체(100)와 유체 용기(400)를 결합할 수도 있고 그 외의 임의의 공지된 체결 구조를 이용할 수도 있으며, 본 발명은 이러한 구체적 체결 방식에 제한되지 않음을 이해할 것이다.

일 실시예에서, 유체 용기(400)는 가상 챔버(300)의 공간 내에 배치된다. 즉 유체 용기(400)의 부피가 가상 챔버(300)의 부피와 같거나 그 이하여야 하고 또한 유체 용기(400)의 어느 일부분도 가상 챔버(300)를 벗어나지 않아야 하는 제약조건 하에서 유체 용기(400)의 형상과 크기가 정해지는 것이 바람직하다.

상기 제약조건을 만족하는 한 유체 용기(400)는 임의의 형상과 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 도시한 실시예에서는 원통형상의 유체 용기(400)를 도시하였지만 대안적 실시예에서 유체 용기가 단면이 다각형인 통형상을 가질 수 있다. 또한 다른 예로서 유체 용기(400)가 가상 챔버(300)와 동일하게 반구형 형상을 가질 수도 있음은 물론이다.

유체 용기(400)의 내의 유체에서 생성되는 라돈 가스를 정확히 측정하기 위해서는 유체 용기(400) 내의 유체가 지속적으로 교환되는 것이 중요하다. 즉 용기(400) 내의 유체가 용기 내부에 계속 머무르지 않고 계속 새로운 유체가 용기(400) 내부로 유입되고 기존의 유체는 용기(400) 외부로 배출되어야 하며, 이를 위해 유체 용기(400)가 유체의 유입/유출을 위한 적어도 하나의 유체 유입구(410) 및 적어도 하나의 유체 유출구(420)를 포함할 수 있다.

도시한 실시예에서 유체 용기(400)는 원형의 관통구 형상을 갖는 유입구(410)와 유출구(420)를 하나씩 포함하고 있다. 그러나 유입구(410)와 유출구(420)의 개수나 형상은 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 복수개의 유입구(410)와 유출구(420)가 형성될 수도 있고, 유입구(410)나 유출구(420)가 슬롯 형상을 가질 수도 있다. 또한 도시한 실시예에서는 유체 용기(400)의 측면에 유입구(410)와 유출구(420)가 형성되어 있지만 이러한 형성 위치도 실시예에 따라 달라질 수 있다.

유체 용기(400)의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 일 실시예에서 유체 용기(400)는 베타 입자가 통과할 수 없는 재질이면 어떠한 재질이든 무방하다. 일 실시예에서 유체 용기(400)가 플라스틱으로 형성될 수 있다.

도8은 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법에서, 소정 시간 주기 동안 센서(10)가 베타 입자를 검출하고, 이 주기 동안 검출된 베타 입자의 검출 횟수를 라돈 농도를 표시하는 표준 단위로 환산한 후 이를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 도8의 단계(S10)에서, 라돈 측정기로 라돈을 측정하기 전에 해당 라돈 측정기의 사양이나 측정할 대상(유체)의 특성에 따라 측정가능 반경(R)을 미리 설정한다. 일 실시예에서, 센서(10)의 종류나 유체 특성에 따라 측정가능 반경(R)이 미리 매칭되어 테이블(예컨대 룩업테이블)로 저장되어 있을 수 있고, 사용자가 센서 종류와 측정할 유체의 특성을 입력하면 이에 매칭된 측정가능 반경이 선택될 수 있다.

이 단계(S10)에서, 측정가능 반경이 설정되면 이 측정가능 반경을 반지름으로 하는 가상 챔버(300)도 결정된다. 따라서 그 다음으로 단계(S20)에서, 가상 챔버(300)를 벗어나지 않는 크기와 형상을 갖는 유체 용기(400)를 라돈 측정기에 결합하여 설치할 수 있다. 가상 챔버(300)에 적합한 유체 용기(400)가 미리 결합되어 있다면 이 단계(S20)가 생략될 수 있음은 물론이다.

그 후 단계(S30)로 진행하여, 라돈 측정기의 센서(10)에 의해 베타 입자를 검출한다. 센서(10)는 유체 용기(400) 내의 유체 중 라돈의 방사능 붕괴에 의해 생성되는 베타 입자를 검출할 수 있다. 일 실시예에서 센서(10)는 베타 입자가 센싱 표면(11)에 충돌할 때 발생하는 신호를 감지하여 베타 입자의 검출 횟수를 카운트할 수 있다.

일 실시예에서 이러한 센서(10)의 검출 동작은 기설정된 소정 시간 주기 동안 계속될 수 있다. 이 때 상기 '소정 주기'는 예컨대 1시간 또는 2시간 등으로 설정될 수 있으며 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.

다음으로, 단계(S40)에서 라돈 측정기는 이 소정 주기가 경과했는지 판단할 수 있다. 예를 들어 신호처리부(23)가 타이머 기능을 포함하고 있으며 이 타이머 기능에 의해 소정 주기가 경과했는지를 판단할 수 있다.

단계(S40)에서 이 소정 주기가 경과했다고 판단하면 단계(S50)로 진행하여, 이 소정 주기 동안 검출한 베타입자의 검출 횟수를 라돈 농도를 표시하는 표준 단위로 환산한다.

일 실시예에서 이 표준 단위는 단위면적당 베크렐(Bq/㎥)일 수 있다. 일반적으로 라돈이 인체에 유해한지 여부를 판단하는 기준으로 Bq/㎥를 사용하며, 예를 들어 다중이용시설 등의 실내공기질관리법에 따르면 라돈 권고 기준치를 148 Bq/㎥로 정하고 있다. 따라서 단계(S50)에서, 상기 기설정된 소정 주기 및 유체 용기(400)의 체적 당 검출되는 베타입자의 검출 횟수를 단위면적당 베크렐 단위로 환산하는 동작을 수행하게 된다.

이 때 일 실시예에서, 단계(S50)는, 상기 각 소정 주기마다 각 소정 주기 동안 카운트된 베타 입자의 검출 횟수를 표준단위로 환산한다. 예를 들어 상기 소정 주기가 1시간이라고 가정하면, 매 1시간마다 이 한시간 동안 측정된 베타입자의 검출 횟수를 표준단위로 환산하며, 이에 따라 환산된 결과값은 매 시간마다의 라돈 농도를 의미할 것이다. 이와 같이 매 주기마다 측정한 라돈 농도 값을 출력함으로써, 라돈의 증가/감소 경향을 실시간으로 확인할 수 있는 이점이 있다.

대안적 실시예에서, 단계(S50)는, 복수회 중 2회 이상 누적된 시간 주기 동안 카운트된 베타 입자의 검출 횟수를 표준단위로 환산할 수 있다. 예를 들어 처음 1시간 주기 동안에는 이 1시간 동안 검출된 베타입자 검출회수에 기초해서 라돈 농도를 환산하고, 그 다음 1시간에 대해서는 2회 주기 동안(즉, 앞의 1시간을 포함하여 전체 2시간 동안) 누적해서 검출한 베타 입자의 검출 횟수에 기초해서 라돈 농도를 환산하며, 이에 따라 출력되는 결과값은 일정 기간 동안 누적해서 평균한 라돈 농도를 의미하며, 이와 같이 평균한 라돈 농도를 출력함으로써 라돈 농도의 오차를 줄이고 일시적 변동(fluctuation)에 의해 라돈 농도 측정값이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 단계(S40)는 상술한 두가지 방식으로 각각 라돈 농도를 산출할 수도 있다. 즉 매 주기마다 각 주기 동안만의 라돈 농도를 계산하고, 또한 이와 동시에 과거 특정 시점부터 최근 마지막 주기까지의 누적된 시간 동안의 평균 라돈 농도를 계산하여 각각 출력할 수도 있다.

다음으로 단계(S60)에서, 표준단위로 환산된 라돈 농도 값을 출력한다. 이 단계(S50)에서 '출력'은 예컨대 라돈 농도 값을 통신라인(210)이나 무선 통신을 통해 외부 장치로 전송하는 동작 또는 사용자가 볼 수 있도록 라돈 농도 값을 외부의 디스플레이로 출력하는 동작 등을 포함할 수 있다.

도9는 대안적 실시예에 따른 라돈 측정기를 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 유체 용기(400)가 유체 흐름을 발생시키는 구동팬(430,440)을 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 유체 유입구(410)에 제1 구동팬(430)이 설치되고 유체 유출구(420)에 제2 구동팬(420)이 설치된다.

구동팬(430,440)은 유체 용기(400) 주위로 유체의 흐름을 발생시키기 위한 것이며, 따라서 구동팬(430,440)의 개수나 설치 위치는 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 도시한 실시예에서 유입구(410)와 유출구(420)에 모두 구동팬(430,440)이 설치되어 있지만, 대안적 실시예에서 유입구(410)와 유출구(420) 중 어느 한쪽에만 구동팬을 설치하여도 무방하다.

일반적으로 유체 용기(400) 내에 유체가 흐르지 않고 고여있을 경우, 유체 용기(400) 내의 라돈에 의해 생성되는 베타 입자의 검출 횟수가 측정 초기에는 많더라도 점차 줄어들기 때문에 유체 내의 정확한 라돈 농도를 알 수 없게 된다. 따라서 도시한 실시예와 같이 하나 이상의 구동팬(430,440)을 배치하여 구동함으로써 새로운 유체가 유체 용기(400) 내로 유입되고 유체 용기(400) 내의 기존의 유체는 외부로 배출되도록 하여 유체 용기(400) 내의 라돈 농도 측정시 측정 오차를 줄일 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있으며, 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 센서
20: 회로 보드
100: 측정기 본체
200: 케이블
300: 가상 챔버
400: 유체 용기

Claims (17)

1. 유체 내에서 라돈을 측정하는 라돈 측정기로서,
   베타 입자를 검출할 수 있는 센서를 구비한 측정기 본체;
   상기 측정기 본체에 결합가능하고 적어도 하나씩의 유체 유입구와 유체 유출구를 구비한 유체 용기; 및
   상기 유체 용기의 유체 유입구와 유체 유출구 중 적어도 하나에 설치되고, 유체의 흐름을 발생시켜 상기 유체 용기 내의 유체가 정체되지 않고 계속 흐르도록 하는 구동팬;을 포함하고,
   상기 유체 용기는 상기 센서의 측정가능 반경에 기초하여 정의되는 가상챔버의 영역 내에 배치되고,
   상기 센서의 센싱 표면이 상기 유체 용기 내부를 향하도록 배치됨으로써, 상기 센서가 상기 유체 용기 내의 유체에서 배출되는 베타 입자를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가상챔버는 상기 센서의 중심으로부터 상기 측정가능 반경을 갖는 반구형의 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정가능 반경은 상기 센서가 유체 내에서 베타 입자를 검출할 수 있는 최대 거리인 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 용기는 베타 입자가 통과할 수 없는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 용기가 단면이 원형 또는 다각형인 통형상을 가지며, 상기 통형상의 하부면은 폐쇄되고 상부면의 적어도 일부는 개방되고, 상기 센서의 센싱 표면이 상기 유체 용기 상부면의 개방된 부분을 통해 상기 유체 용기 내부를 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서로부터 검출된 값을 라돈 농도의 표준단위로 환산하여 출력하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 신호처리부가, 복수회의 소정 시간 주기마다 베타 입자 검출 횟수를 카운트하고 이 카운트 값을 표준단위로 환산하여 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호처리부가, 각각의 상기 시간 주기마다 각 소정 주기 동안의 베타입자 검출 횟수를 환산하여 출력하거나, 또는 상기 복수회 중 2회 이상 누적된 시간 주기 동안의 베타입자 검출 횟수를 환산하여 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 라돈 측정기.
11. 유체 내에서 라돈을 측정하는 라돈 측정 방법으로서,
    유체 내에 배치되며 베타 입자를 검출할 수 있는 센서에 의해, 소정 시간 주기 동안 베타 입자를 검출하는 단계; 및
    이 검출된 값을 라돈 농도의 표준단위로 환산하고 환산된 값을 디스플레이 또는 외부 장치로 출력하는 단계;를 포함하고,
    이 때 상기 검출하는 단계에서 상기 센서는 이 센서의 센싱 표면을 둘러싸는 유체 용기에 수용된 유체 내의 라돈에 의해 생성되는 베타 입자를 검출하고,
    상기 유체 용기는 상기 센서의 측정가능 반경에 기초하여 정의되는 가상챔버의 영역 내에 배치되고,
    상기 유체 용기는, 유체 유입구, 유체 유출구, 및 상기 유체 유입구와 유체 유출구 중 적어도 하나에 설치되고 유체의 흐름을 발생시켜 상기 유체 용기 내의 유체가 정체되지 않고 계속 흐르도록 하는 구동팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.
12. 삭제
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 가상챔버는 상기 센서의 중심으로부터 상기 측정가능 반경을 갖는 반구형의 공간을 가지며, 상기 측정가능 반경은 상기 센서가 유체 내에서 베타 입자를 검출할 수 있는 최대 거리인 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 용기는 베타 입자가 통과할 수 없는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는, 복수회의 소정 시간 주기마다 각 소정 시간 주기 동안의 베타 입자 검출 횟수를 카운트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는, 각각의 상기 시간 주기마다 각 소정 주기 동안 카운트된 베타 입자 검출 횟수를 라돈 농도의 표준단위로 환산하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는, 상기 복수회 중 2회 이상 누적된 시간 주기 동안 카운트된 베타 입자 검출 횟수를 라돈 농도의 표준단위로 환산하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 측정 방법.

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