KR101932478B1 - 미세먼지 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본발명은 미세먼지 측정 방법에 관한 것으로, 내부에 유체가 이송되고 한쪽 끝부분에 미세먼지를 유입시키는 인렛이 구비되는 유입관로가 설치되고, 상기 유입관로의 다른쪽 끝부분에는 먼지유로가 형성되고 상기 먼지유로로 이송되는 미세먼지에 광측정모듈에 의해 광을 조사하여 미세먼지에서 산란하는 광을 측정하고, 상기 먼지유로와 연결되어 상기 먼지유로를 통과한 미세먼지가 이송되는 이송통로가 형성되고 상기 이송통로로 이송되는 미세먼지를 샘플링모듈에 의해 포집하며, 한쪽 끝부분이 상기 이송통로와 연결되고 다른쪽 끝부분에는 진공펌프가 연결 설치되는 흡입관로가 설치되며, 상기 흡입관로에는 유량제어부가 설치되어 유체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광산란법을 이용하여 미세먼지 측정 후 샘플링이 이루어 지므로 샘플링된 미세먼지시료를 활용하여 측정장치의 성능 검증이나 보정, 보완 등이 가능하도록 구성한 미세먼지 측정 방법에 관한 것이다.
미세먼지는 여러 가지 복합적인 성분을 가진 대기 중 부유물질이다. 미세먼지의 노출은 호흡기 및 심혈관계 질환의 발생과 관련이 있으며 사망률도 증가시키는 것을 보고되고 있다.
환경부는 지난 1995년 1월부터 10㎛ 이하의 미세먼지(PM 10)를 새로운 대기오염물질로 규제하고 있으며, 2015년 1월부터 2.5㎛ 이하의 초미세먼지(PM 2.5)에 대한 규제를 시행하고 있다. 환경부는 2013년 8월부터 미세먼지 시범예보를 거쳐 2014년 2월부터 미세먼지 예ㆍ경보제를 전면적으로 시행하고 있으며, 초미세먼지에 대해서는 2014년 5월 시범예보를 거쳐 2015년 1월부터 시행하고 있다.
미세먼지 측정 기술은 광산란법(Light scatteringmethod), 베타선(Beta gauge)측정법, 중량측정법 등이 있다.
광산란법은 산란광의 양을 측정하고 그 값으로부터 입자상 물질의 농도를 구하는 방법이다. 즉 대기중에 부유하고 있는 입자상 물질에 빛을 조사하면 입자상 물질에 의하여 빛이 산란하게 되는데, 이때 물리적 성질이 동일한 입자상물질에 빛을 조사하면 산란광의 양은 질량농도에 비례하게 되는 원리를 이용한 측정법이다.
베타선측정법은 필터에 포집된 미세먼지에 베타선을 통과시켜 미세먼지 통과시 발생하는 베타선의 변화량을 통해 미세먼지 농도를 측정하는 방법이다.
중량측정법은 필터에 공기를 여과시켜 포집된 미세먼지의 중량을 측정하는 방법이다.
광산란법은 실시간측정이 가능하고 휴대가 용이한 장점이 있지만, 정밀도가 비교적 낮은 측정법 중 하나이다.
중량측정법은 적정온도 및 습도 유지시 측정 정밀도를 높을 수 있다.
종래 광산법을 이용하여 미세먼지를 측정하는 위한 기술 중 하나로, 실용신안등록 제0249033호에 파티클 센서가 개시되어 있다.
파티클 센서는 일측에 레이저가 삽치되며, 그 내측에 여러개의 렌즈로 구성된 렌즈군이 삽치되는 광원부를 가지며, 이에 맞 접합된 파티클 검출부는 그 내측에 일정한 공간부와 레이저 빔 흡수판이 레이저 발생기 맞은편에 삽치되며, 상,하면에는 각각 공기배출구, 공기흡입구가 각각 부착되며, 일측면 내측에는 검출기가 삽치되며, 타측면 내측에는 집광반사경이 삽치되도록 한 것을 특징으로 한다.
그런데 파티클 센서는 파티클에서 산란되는 광의 양에 의존하여 측정이 이루어질 뿐 측정정밀도에 대한 검증이 제대로 되지 않으므로 신뢰도가 저하된다.
그리고 파티클 센서는 파티클 검출부가 광원부의 맞은편에 설치되어 파티클의 한쪽에서만 산란광을 검출하게 된다. 따라서 파티클의 측방으로 산란하는 빛의 검출이 정확히 이루어지지 않게 되므로 산란광의 양이 정확히 측정되지 않아 측정정밀도가 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광산란법을 이용한 미세먼지 측정 이후에 보다 정밀한 측정값을 얻기 위해 미세먼지를 샘플링시키므로 샘플링된 미세먼지시료를 활용하여 측정장치의 성능 검증이나 보완, 수정 등이 가능하도록 구성한 미세먼지 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
입자에 의해 산란하는 광의 양을 측정하는 것이 가능하므로 미세먼지의 농도 등을 정확히 측정하는 것이 가능하고 신속하고 용이하게 미세먼지 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 미세먼지 측정 방법은 내부에 유체가 이송되고 한쪽 끝부분에 미세먼지를 유입시키는 인렛이 구비되는 유입관로와, 상기 유입관로의 다른쪽 끝부분과 연결되는 먼지유로가 형성되고 상기 먼지유로로 이송되는 미세먼지에 광을 조사하여 미세먼지에서 산란하는 광을 측정하는 광측정모듈과, 상기 먼지유로와 연결되어 상기 먼지유로를 통과한 미세먼지가 이송되는 이송통로가 형성되고 상기 이송통로로 이송되는 미세먼지를 포집하는 샘플링모듈과, 한쪽 끝부분이 상기 이송통로와 연결되고 다른쪽 끝부분에는 진공펌프가 연결 설치되는 흡입관로와, 상기 흡입관로에 설치되어 유체의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함하여 이루어진다.
상기 광측정모듈은 상기 먼지유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 한쪽 측면에 설치되고 상기 먼지유로가 교차하는 방향으로 자외선 광을 방출하는 엘이디(LED)가 설치되는 발광장치와, 상기 발광장치로부터 조사되는 광이 진행하는 방향에서 광을 수렴시키는 수렴광학계와, 상기 수렴광학계를 통과한 광의 진행방향에 정면으로 설치되고 상기 먼지유로를 통과한 직사광을 차단하는 빔스토퍼와, 상기 빔스토퍼 후방에 설치되는 정면집광렌즈와, 상기 정면집광렌즈의 후방에 설치되고 미세먼지에 의해 산란되는 광을 검출하는 정면광검출기를 포함하여 이루어진다.
상기 광측정모듈은 상기 수렴광학계를 통과한 광의 진행방향 측면에 설치되는 측면집광렌즈와, 상기 측면집광렌즈의 후방에 위치하여 미세먼지에 의해 산란되는 광을 검출하는 측면광검출기를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.
상기 샘플링모듈은 상기 이송통로의 일측에 설치되고 미샘플링된 필터가 수용되는 제1필터수용함과, 상기 이송통로의 다른 일측에 설치되고 샘플링된 필터가 수용되는 제2필터수용함과, 한쪽 끝부분에서 중간 부분까지 미샘플링된 필터가 운반되고 중간 부분에서 다른쪽 끝부분까지 샘플링된 필터가 운반되는 이송컨베이어와, 상기 이송통로가 형성되며, 상기 이송컨베이어의 중간 부분에 운반되는 미샘플링된 필터를 고정하여 미세먼지를 샘플링시킨 후 고정 해제하여 중간 부분에 반납하는 홀더를 포함하여 이루어진다.
상기 홀더는 상기 필터를 사이에 두고 상,하에 각각 설치되는 상부홀더관 및 하부홀더관으로 이루어지며, 상기 하부홀더관은 상하이동가능하게 설치되어 상승시 미샘플링된 필터를 수취하고 하강시 샘플링된 필터를 반납하도록 구성된다.
상기 유량제어부는 상기 흡입관로에 설치되는 오리피스관과, 상기 흡입관로의 오리피스관 앞쪽 통로와 뒤쪽 통로의 압력차를 측정하는 차압센서와, 상기 흡입관로의 한쪽 끝부분에 설치되어 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 흡입관로의 통로 면적을 변화시켜 이송 유량을 제어하도록 설치되는 밸브와, 상기 차압센서에 의해 측정된 압력차 및 온도센서에 의해 측정된 온도를 통해 이송 유량을 구하고 검출유량과 설정유량의 차이를 연산하여 유량차를 제어신호로서 상기 밸브에 출력하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 의하면, 미세먼지에서 산란하는 광을 측정함과 아울러 미세먼지를 연속으로 샘플링하는 것이 가능하므로 광산란법을 이용한 미세먼지 측정장치의 성능 검증이나 보완, 수정 등이 가능하다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 의하면, 미세먼지가 먼지유로를 통과하면서 산란광이 발생함에 따라 미세먼지의 주위에 배치된 3개의 집광렌즈 및 광검출기에 의해 산란광을 측정하므로 미세먼지 농도를 신속하고 정확히 측정 가능하고 그에 따른 측정정밀도 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치를 나타내는 블럭도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 유입관로 및 광측정모듈을 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 정면단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 평면단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈을 나타내는 정면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 측면단면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 작동상태 정면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 유량제어부를 나타내는 블럭도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 사시도
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 평면단면도
도 12는 본발명의 제1필터수용함 내부에 필터가 수용된 상태사진
도 13은 본발명의 제1필터수용함 내부에 스토퍼가 설치된 사진
도 14는 도 9의 스토퍼 상세사진
도 15는 본발명의 하부홀더관에 작동돌기가 삽입된 사진
도 16은 작동돌기와 하부스프링 사진
도 17은 본발명의 필터 조립사진
도 18은 본발명의 필터 분해사진
도 19는 본 발명의 챔버에 결합된 측면집광렌즈를 옮긴 상태를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 유입관로 및 광측정모듈을 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 정면단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 광측정모듈을 나타내는 평면단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈을 나타내는 정면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 측면단면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치에 있어서 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 작동상태 정면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 유량제어부를 나타내는 블럭도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 사시도
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 평면단면도
도 12는 본발명의 제1필터수용함 내부에 필터가 수용된 상태사진
도 13은 본발명의 제1필터수용함 내부에 스토퍼가 설치된 사진
도 14는 도 9의 스토퍼 상세사진
도 15는 본발명의 하부홀더관에 작동돌기가 삽입된 사진
도 16은 작동돌기와 하부스프링 사진
도 17은 본발명의 필터 조립사진
도 18은 본발명의 필터 분해사진
도 19는 본 발명의 챔버에 결합된 측면집광렌즈를 옮긴 상태를 나타낸 단면도
본발명은 미세먼지 측정 방법에 관한 것으로, 내부에 유체가 이송되고 한쪽 끝부분에 미세먼지를 유입시키는 인렛이 구비되는 유입관로가 설치되고, 상기 유입관로의 다른쪽 끝부분에는 먼지유로가 형성되고 상기 먼지유로로 이송되는 미세먼지에 광측정모듈에 의해 광을 조사하여 미세먼지에서 산란하는 광을 측정하고, 상기 먼지유로와 연결되어 상기 먼지유로를 통과한 미세먼지가 이송되는 이송통로가 형성되고 상기 이송통로로 이송되는 미세먼지를 샘플링모듈에 의해 포집하며, 한쪽 끝부분이 상기 이송통로와 연결되고 다른쪽 끝부분에는 진공펌프가 연결 설치되는 흡입관로가 설치되며, 상기 흡입관로에는 유량제어부가 설치되어 유체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광측정모듈은, 상기 먼지유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 한쪽 측면에 설치되고 상기 먼지유로가 교차하는 방향으로 자외선 광을 방출하는 엘이디(LED)가 설치되는 발광장치와, 상기 발광장치로부터 조사되는 광이 진행하는 방향에서 광을 수렴시키는 수렴광학계와, 상기 수렴광학계를 통과한 광의 진행방향에 정면으로 설치되고 상기 먼지유로를 통과한 직사광을 차단하는 빔스토퍼와, 상기 빔스토퍼 후방에 설치되는 정면집광렌즈와, 상기 정면집광렌즈의 후방에 설치되고 미세먼지에 의해 산란되는 광을 검출하는 정면광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 미세먼지 측정 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.
도면에서 유체(공기) 및 미세먼지의 이송방향은 실선화살표로 나타낸다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치는 유입관로(2), 광측정모듈(8), 샘플링모듈(20), 흡입관로(40) 그리고 유량제어부(50)를 포함한다.
상기 유입관로(2)는 내부에 대기(공기) 등의 유체가 이송되고 한쪽 끝부분에는 미세먼지(1)를 유입시키는 인렛(3)이 구비된다.
상기 유입관로(2)는 대략 원통형상으로 이루어지고 유체가 수직방향으로 이송되도록 세워져 설치된다.
상기 유입관로(2)에 구비되는 인렛(3)은 유입관로(2)의 상단에 설치되어 후술하는 진공펌프(42)의 작동에 의해 유입관로(2)의 내부로 입자 크기가 10㎛ 이하인 미세먼지(PM 10)(1)를 유입시킨다.
상기 유입관로(2)의 하부 끝부분에는 상기 광측정모듈(8)이 설치된다.
도 2는 미세먼지 측정 장치의 유입관로 및 광측정모듈을 나타내는 정면도이고, 도 3은 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 사시도이고, 도 4는 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 정면단면도이고, 도 5는 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 평면단면도이다.
도 2~도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 광측정모듈(8)은 상기 유입관로(2)의 다른쪽 끝부분과 연결되는 먼지유로(11)가 형성되어 먼지유로(11)로 이송되는 미세먼지(1)에 광을 조사하여 미세먼지(1)에서 산란하는 광을 측정하도록 구성된다.
즉 상기 광측정모듈(8)은 상기 먼지유로(11)가 형성되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 한쪽 측면에 설치되고 상기 먼지유로(11)와 교차하는 방향으로 자외선 광을 방출하는 엘이디(LED)(12a)가 설치되는 발광장치(12)와, 상기 발광장치(12)로부터 조사되는 광이 진행하는 방향에서 광을 수렴시키는 수렴광학계(13)와, 상기 수렴광학계(13)를 통과한 광의 진행방향에 정면으로 설치되고 상기 먼지유로(11)를 통과한 직사광을 차단하는 빔스토퍼(14)와, 상기 빔스토퍼(14)후방에 설치되는 정면집광렌즈(15)와, 상기 정면집광렌즈(15)의 후방에 설치되고 미세먼지(1)에 의해 산란되는 광을 검출하는 정면광검출기(16)를 포함한다.
상기 몸체(10)의 한쪽 측면에는 한쪽 끝단에 상기 발광장치(12)와 수렴광학계(13)가 각각 지지되는 원통형상의 제1브래킷(10a)이 설치된다.
그리고 몸체(10)의 다른쪽 측면에는 상기 정면광검출기(16)가 지지되는 원통형의 제2브래킷(10b)이 설치된다.
도 6은 미세먼지 측정 장치의 샘플링모듈을 나타내는 정면도이고, 도 7은 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 측면단면도이고, 도 8은 샘플링모듈의 홀더를 나타내는 작동상태 정면도이다.
도 6~도 8에 나타낸 바와 같이, 샘플링모듈(20)은 상기 먼지유로(11)와 연결되어 상기 먼지유로(11)를 통과한 미세먼지(1)가 이송되는 이송통로(21)가 형성되고 상기 이송통로(21)로 이송되는 미세먼지(1)를 포집하도록 구성된다.
상기 샘플링모듈(20)은 상기 이송통로(21)의 일측에 설치되고 미샘플링된 필터(30)가 수용되는 제1필터수용함(22)과, 상기 이송통로(21)의 다른 일측에 설치되고 샘플링된 필터(30)가 수용되는 제2필터수용함(24)과, 한쪽 끝부분에서 중간 부분까지 미샘플링된 필터(30)가 운반되고 중간 부분에서 다른쪽 끝부분까지 샘플링된 필터(30)가 운반되는 이송컨베이어(26)와, 상기 이송통로(21)가 형성되며, 상기 이송컨베이어(26)의 중간 부분에 운반되는 미샘플링된 필터(30)를 고정하여 미세먼지(1)를 샘플링시킨 후 고정 해제하여 중간 부분에 반납하도록 홀더(27)를 포함하여 이루어진다.
상기 미샘플링된 필터는 미세먼지 포집 이전의 필터(30)를 말하고, 샘플링된 필터는 미세먼지 포집 이후의 필터(30)를 말한다.
상기 제1필터수용함(22)은 복수의 미샘플링된 필터가 수용되고 하단에는 미샘플링된 필터를 방출시킬 수 있도록 개구가 형성된다.
상기 제2필터수용함(24)은 복수의 샘플링된 필터가 수용되고 하단에는 샘플링된 필터가 인입되도록 개구가 형성된다.
상기 홀더(27)는 상기 필터(30)를 사이에 두고 상,하에 각각 설치되는 상부홀더관(28) 및 하부홀더관(29)으로 이루어진다.
상기 하부홀더관(29)은 상하이동가능하게 설치되어 상승시 상기 이송컨베이어(26)의 중간 부분에 이송되는 미샘플링된 필터(30)를 수취하고 하강시 샘플링된 필터(30)를 상기 이송컨베어이어(26)의 중간부분에 반납한다.
즉 상기 하부홀더관(29)은 상기 필터(30)를 수취하고 상승하여 상부홀더관(28)에 필터(30)를 밀착 지지시켜 필터(30)에 미세먼지를 샘플링시킨 후 필터(30)와 함께 하강하여 이송컨베이어(26)에 필터(30)를 전달한다.
구체적으로 기재하면, 제1필터수용함의 하부 내벽에는 스프링이 후방에 설치되며 제1필터수용함 내부로 돌출되는 스토퍼가 있되 상기 스토퍼는 내벽으로부터 돌출한 부분이 뾰족한 하부에서 상부로 완만하게 경사가 형성되며, 상기 제1필터수용함의 하부에서 하부홀더관(29)이 상승하면 하부홀더관(29)의 표면에 형성된 작동돌기가 상부의 구멍을 통해 상승하여 상기 스토퍼를 뒤로 잡아당겨서 스토퍼가 내벽안에 후퇴하여 삽입되게 하며, 상기 미샘플링된 필터(30)를 하강시켜서 미샘플링된 필터(30)를 수취하게 되는 것이고 하강시 샘플링된 필터(30)를 상기 이송컨베어이어(26)의 중간부분에 반납하는 동작은 역동작을 취하게 된다.
상기 필터는 필터판의 상하부에 중앙에 구멍이 형성된 상하부필터체가 결합된다.
상기 샘플링모듈(20)을 통해 샘플링되는 미세먼지는 중량측정법 등을 통해 추가로 미세먼지 측정이 가능하고 이는 광측정모듈의 성능 검증, 보완, 측정오차 보정 등에 활용하는 것이 가능하다.
상기 이송통로(21)를 통과하는 공기 등의 유체는 상기 흡입관로(40)를 통과하여 진공펌프(42)로 이송된다.
상기 흡입관로(40)는 한쪽 끝부분이 상기 이송통로(21)와 연결되고 다른쪽 끝부분에는 상기 진공펌프(42)가 연결 설치된다.
도 9는 미세먼지 측정 장치의 유량제어부를 나타내는 블럭도이다.
상기 유량제어부(50)는 상기 흡입관로(40)에 설치되어 공기 등의 유체의 유량을 제어하도록 구성된다.
도 9를 참조하면, 상기 유량제어부(50)는 상기 흡입관로(40)에 설치되는 오리피스관(51)과, 상기 흡입관로(40)의 오리피스관(51) 앞쪽 통로와 뒤쪽 통로의 압력차를 측정하는 차압센서(54)와, 상기 흡입관로(40)의 한쪽 끝부분에 설치되어 온도를 측정하는 온도센서(55)와, 상기 흡입관로(40)의 통로 면적을 변화시켜 기체의 유량을 제어하도록 설치되는 밸브(56)와, 상기 차압센서(54)에 의해 측정된 압력차 및 온도센서(55)에 의해 측정된 온도를 통해 대기의 이송 유량을 구하고 검출유량과 설정유량의 차이를 연산하여 유량차를 제어신호로서 상기 밸브(56)에 출력하는 컨트롤러(58)를 포함한다.
상기 유량제어부(50)가 설치되면 유량을 정확하고 용이하게 제어하는 것이 가능하므로 측정정밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 사시도이고, 도 11은 다른 실시예에 따른 미세먼지 측정 장치의 광측정모듈을 나타내는 평면단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 광측정모듈(8)은 각각 수렴광학계(13)를 통과한 광의 진행방향 측면에 설치되는 측면집광렌즈(17)와, 상기 측면집광렌즈(17)의 후방에 위치하여 미세먼지(1)에 의해 산란되는 광을 검출하는 측면광검출기(18)를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.
상기 측면집광렌즈(17) 및 측면광검출기(18)는 각각 한 쌍씩 구비된다.
한 쌍의 상기 측면집광렌즈(17)는 상기 먼지유로(11)를 사이에 두고 서로 마주하도록 설치된다.
상기 몸체(10)에는 원통형의 제3브래킷(10c)이 더 설치된다.
상기 제3브래킷(10c)은 몸체(10)의 제1브래킷(10a) 및 제2브래킷(10b)과 수직을 이루는 측면에 한쪽 끝단이 연결되고 다른쪽 끝단에는 측면광검출기(18)가 설치된다.
상기 측면집광렌즈(17)는 몸체(10) 또는 제3브래킷(10c)에 지지되고 광의 진행방향에 측방으로 산란되는 광을 모은다.
상기 측면광검출기(18)는 측면집광렌즈(17)의 후방에 위치하여 미세먼지에 의해 산란되는 광을 검출한다. 즉 제3브래킷(10c)의 끝단에 설치되어 측면집광렌즈(17)로 수집된 광의 양을 검출한다.
상기 측면집광렌즈(17) 및 측면광검출기(18)는 각각 한 쌍씩 구비됨에 따라 미세먼지(1)에 의해 산란되는 광을 3면(3방향)에서 검출할 수 있으므로 미세먼지(1)의 농도 등을 보다 정확히 측정하는 것이 가능하다.
본발명은 특히 본발명의 상기 측면집광렌즈는 이동이 가능한 것으로, 상기 챔버의 좌우측면은 단면이 곡선으로 형성되고, 상기 측면의 좌우 코너 부분에 구멍이 형성되어 측면집광렌즈가 선택적으로 설치되며 사용하지 않는 구멍은 마개로 닫아둔다.
10㎛이상의 큰 미세먼지는 주로 정면집광렌즈,정면광검출기로 측정하며, 10㎛ 미만의 작은 미세먼지는 측면집광렌즈, 측면광검출기로 측정한다. 10㎛ 미만의 작은 미세먼지측정의 경우 좌우측 측면광검출기에 편차가 클 경우에는, 좌우측 측면광검출기중 어느 하나가 고장이거나 미세먼지의 분포가 불확실한 것이므로 상기 측면광검출기를 모두 임의의 코너로 옮겨서 측정한다. 이때 좌우측 측면광검출기중 처음 측정한 어느 하나의 값에 가까운 수치를 선택한다.
상기 측면광검출기의 제3브래킷은 상기 챔버의 표면적이 좁기 때문에 탈착식으로 구성한다. 곧 제3브래킷에는 롤러자석이 결합되어 챔버에 결합된 측면집광렌즈를 옮길수 있는 것이다.
상기 제3브래킷에 결합되는 롤러자석(500)은 자석케이스(510)와, 상기 자석케이스 내부에 삽입되며 단면이 원형이고 길이가 긴 원통형으로 형성되어 자석케이스 내부에서 움직이는 원통자석(520)으로 구성된다.
상기 롤러자석은 제3브래킷에 부착되는 상대 물체의 자석 극성이 N, S 극중 어떤 극을 띄더라도, 원통자석이 자석케이스 내부에서 회전하여 대향되는 S, N극쪽으로 변할 수 있으므로, 롤러자석과 상대 물체 간에 척력이 발생되지 않고 인력만이 발생되어 용이하게 상대 물체에 부착되는 것이다.
제3브래킷의 전면에는 롤러자석이 접착식 또는 성형시 매입된다. 제3브래킷의 재질이 금속일 경우에는 전면에 홈을 절삭하여 형성하고 롤러자석을 접착제로 결합한다. 제3브래킷의 재질이 플라스틱일 경우에는 관용의 인서트사출방법에 의해 금형내에서 성형시 롤러자석을 같이 성형한다. 또는 금속과 마찬가지로 전면에 홈을 절삭하여 형성하고 롤러자석을 접착제로 결합한다.
상기 챔버는 자석이 붙을 수 있게 금속으로 형성하거나 플라스틱재질일 경우에는 좌우측측면에 금속판을 접착제로 부착한다. 그러므로 상기 측면광검출기를 측면집광렌즈의 이동에 따라 좌우측면 또는 양모서리로 이동시킬 수 있게 된다.
1 : 미세먼지 2 : 유입관로
3 : 인렛 8 : 광측정모듈
10 : 챔버 10a : 제1브래킷
10b : 제2브래킷 10c : 제3브래킷
11 : 먼지유로 12 : 발광장치
12a : 엘이디소자 13 : 수렴광학계
14 : 빔스토퍼 15 : 정면집광렌즈
16 : 정면광검출기 17 : 측면집광렌즈
18 : 측면광검출기 20 : 샘플링모듈
21 : 이송통로 22 : 제1필터수용함
24 : 제2필터수용함 26 : 이송컨베이어
27 : 홀더 28 : 상부홀더관
29 : 하부홀더관 30 : 필터
40 : 흡입관로 42 : 진공펌프
50 : 유량제어부 51 : 오리피스관
54 : 차압센서 55 : 온도센서
56 : 밸브 58 : 컨트롤러
80 : 작동돌기
90 : 스토퍼
500 : 롤러자석 510 : 자석케이스
520 : 원통자석
3 : 인렛 8 : 광측정모듈
10 : 챔버 10a : 제1브래킷
10b : 제2브래킷 10c : 제3브래킷
11 : 먼지유로 12 : 발광장치
12a : 엘이디소자 13 : 수렴광학계
14 : 빔스토퍼 15 : 정면집광렌즈
16 : 정면광검출기 17 : 측면집광렌즈
18 : 측면광검출기 20 : 샘플링모듈
21 : 이송통로 22 : 제1필터수용함
24 : 제2필터수용함 26 : 이송컨베이어
27 : 홀더 28 : 상부홀더관
29 : 하부홀더관 30 : 필터
40 : 흡입관로 42 : 진공펌프
50 : 유량제어부 51 : 오리피스관
54 : 차압센서 55 : 온도센서
56 : 밸브 58 : 컨트롤러
80 : 작동돌기
90 : 스토퍼
500 : 롤러자석 510 : 자석케이스
520 : 원통자석
Claims (2)
- 내부에 유체가 이송되고 한쪽 끝부분에 미세먼지(1)를 유입시키는 인렛(3)이 구비되는 유입관로(2)가 설치되고, 상기 유입관로(2)의 다른쪽 끝부분에는 먼지유로(11)가 형성되고, 상기 먼지유로(11)로 이송되는 미세먼지(1)에 광측정모듈(8)에 의해 광을 조사하여 미세먼지(1)에서 산란하는 광을 측정하고, 상기 먼지유로(11)와 연결되어 먼지유로(11)를 통과한 미세먼지(1)가 이송되는 이송통로(21)가 형성되고, 상기 이송통로(21)로 이송되는 미세먼지(1)를 샘플링모듈(20)에 의해 포집하며, 한쪽 끝부분이 이송통로(21)와 연결되고 다른쪽 끝부분에는 진공펌프(42)가 연결 설치되는 흡입관로(40)가 설치되며, 상기 흡입관로(40)에는 유량제어부(50)가 설치되어 유체의 유량을 제어하는 미세먼지 측정 방법에 있어서,
상기 광측정모듈(8)은, 먼지유로(11)가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 한쪽 측면에 설치되고 먼지유로(11)가 교차하는 방향으로 자외선 광을 방출하는 엘이디(LED)가 설치되는 발광장치(12)와, 상기 발광장치(12)로부터 조사되는 광이 진행하는 방향에서 광을 수렴시키는 수렴광학계(13)와, 상기 수렴광학계(13)를 통과한 광의 진행방향에 정면으로 설치되고 먼지유로(11)를 통과한 직사광을 차단하는 빔스토퍼(14)와, 상기 빔스토퍼(14) 후방에 설치되는 정면집광렌즈(15)와, 상기 정면집광렌즈(15)의 후방에 설치되고 미세먼지(1)에 의해 산란되는 광을 검출하는 정면광검출기(16)를 포함하는 것이며,
상기 샘플링모듈(20)은 이송통로(21)의 일측에 설치되고 미샘플링된 필터가 수용되는 제1필터수용함(22)과, 상기 이송통로(21)의 다른 일측에 설치되고 샘플링된 필터가 수용되는 제2필터수용함(24)과, 한쪽 끝부분에서 중간 부분까지 미샘플링된 필터가 운반되고 중간 부분에서 다른쪽 끝부분까지 샘플링된 필터가 운반되는 이송컨베이어(26)와, 상기 이송통로(21)가 형성되며, 상기 이송컨베이어(26)의 중간 부분에 운반되는 미샘플링된 필터를 고정하여 미세먼지(1)를 샘플링시킨 후 고정 해제하여 중간 부분에 반납하도록 홀더(27)를 포함하여 이루어지는 것으로, 상기 미샘플링된 필터는 미세먼지 포집 이전의 필터(30)이며, 샘플링된 필터는 미세먼지 포집 이후의 필터(30)인 것이며,
상기 제1필터수용함(22)은 복수의 미샘플링된 필터가 수용되고 하단에는 미샘플링된 필터를 방출시킬 수 있도록 개구가 형성되고, 상기 제2필터수용함(24)은 복수의 샘플링된 필터가 수용되고 하단에는 샘플링된 필터가 인입되도록 개구가 형성되는 것이며,
상기 홀더(27)는 필터(30)를 사이에 두고 상,하에 각각 설치되는 상부홀더관(28) 및 하부홀더관(29)으로 이루어지는 것이며,
상기 하부홀더관(29)은 상하이동가능하게 설치되어 상승시 이송컨베이어(26)의 중간 부분에 이송되는 미샘플링된 필터를 수취하고 하강시 샘플링된 필터를 이송컨베어이어(26)의 중간부분에 반납하는 것으로, 상기 하부홀더관(29)은 상기 필터(30)를 수취하고 상승하여 상부홀더관(28)에 필터(30)를 밀착 지지시켜 필터(30)에 미세먼지를 샘플링시킨 후 필터(30)와 함께 하강하여 이송컨베이어(26)에 필터(30)를 전달하는 것이며,
상기 제1필터수용함(22)의 하부 내벽에는 스프링이 후방에 설치되며 제1필터수용함(22) 내부로 돌출되는 스토퍼(90)가 있되, 상기 스토퍼(90)는 내벽으로부터 돌출한 부분이 뾰족한 하부에서 상부로 완만하게 경사가 형성되며, 상기 제1필터수용함(22)의 하부에서 하부홀더관(29)이 상승하면 하부홀더관(29)의 표면에 형성된 작동돌기(80)가 상부의 구멍을 통해 상승하여 스토퍼(90)를 뒤로 잡아당겨서 스토퍼(90)가 내벽안에 후퇴하여 삽입되게 하며, 상기 미샘플링된 필터를 하강시켜서 미샘플링된 필터를 수취하게 되고, 하강시 샘플링된 필터를 이송컨베어이어(26)의 중간부분에 반납하는 동작은 역동작을 취하게 되는 것이며,
상기 유량제어부(50)는 흡입관로(40)에 설치되어 유체의 유량을 제어하도록 구성되되, 상기 유량제어부(50)는 흡입관로(40)에 설치되는 오리피스관(51)과, 상기 흡입관로(40)의 오리피스관(51) 앞쪽 통로와 뒤쪽 통로의 압력차를 측정하는 차압센서(54)와, 상기 흡입관로(40)의 한쪽 끝부분에 설치되어 온도를 측정하는 온도센서(55)와, 상기 흡입관로(40)의 통로 면적을 변화시켜 기체의 유량을 제어하도록 설치되는 밸브(56)와, 상기 차압센서(54)에 의해 측정된 압력차 및 온도센서(55)에 의해 측정된 온도를 통해 대기의 이송 유량을 구하고 검출유량과 설정유량의 차이를 연산하여 유량차를 제어신호로서 상기 밸브(56)에 출력하는 컨트롤러(58)를 포함하는 것으로, 상기 유량제어부(50)가 설치되면 유량을 정확하고 용이하게 제어하여 측정정밀도를 향상시키는 것이며,
측면집광렌즈(17)는 이동이 가능한 것으로, 챔버(10)의 좌우측면은 단면이 곡선으로 형성되고, 상기 측면의 좌우 코너 부분에도 구멍이 형성되어 측면집광렌즈(17)가 선택적으로 설치되며 사용하지 않는 구멍은 마개로 닫아두는 것이며,
일정크기 이상의 큰 미세먼지는 정면집광렌즈(15)와, 정면광검출기(16)로 측정하며, 일정크기 미만의 작은 미세먼지는 측면집광렌즈(17)와, 측면광검출기(18)로 측정하되, 일정크기 미만의 작은 미세먼지측정시 좌우측 측면광검출기(18)에 편차가 클 경우에는, 좌우측 측면광검출기(18) 중 어느 하나가 고장이거나 미세먼지의 분포가 불확실한 것이므로, 상기 측면광검출기(18)를 모두 임의의 코너로 옮겨서 측정하되, 좌우측 측면광검출기(18) 중 처음 측정한 어느 하나의 값에 가까운 수치를 선택하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 방법
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