KR101978406B1

KR101978406B1 - 미세먼지 측정장치

Info

Publication number: KR101978406B1
Application number: KR1020170104927A
Authority: KR
Inventors: 김성렬
Original assignee: 순천향대학교 산학협력단
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-05-16
Also published as: KR20190020262A

Abstract

본 발명은 미세먼지 측정장치에 관한 것으로, 유동하는 공기 중에 포함된 미세먼지를 측정하는 광 산란 측정부, 상기 광 산란 측정부를 통과한 공기 중에 포함된 미세먼지가 걸리는 중량 측정부, 상기 광 산란 측정부 및 상기 중량 측정부와 전기적으로 연결된 제어부, 공기가 상기 광 산란 측정부와 상기 중량 측정부를 유동하도록 상기 공기를 흡입하는 펌프 및 상기 제어부와 연결된 전원부를 포함한다.

Description

미세먼지 측정장치{measuring apparatus for suspended particulates}

본 발명은 미세먼지 측정장치에 관한 것이다.

눈에 보이지 않는 아주 작은 물질이 대기 중에 오랫동안 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질을 미세먼지라 한다. 미세먼지는 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소될 때 또는 제조업, 자동차 매연 등의 배출가스 등에서 나온다. 미세먼지는 기관지를 거쳐 폐에 흡착되어 각종 폐질환을 유발하는 대기오염물질이다.

일반적으로, 먼지는 입자의 크기에 따라 총먼지(지름이 10㎛ 이상), 지름이 10㎛ 이하인 미세먼지(PM 10), 지름이 2.5㎛ 이하(PM 2.5)인 초미세먼지로 나뉜다. 이들 중 미세먼지는 질산염(NO3-), 암모늄(NH4+), 황산염(SO42-) 등의 이온 성분과 탄소화합물(carbon compounds), 금속(elements) 화합물 등으로 이루어져 있다. 세계보건기구(WHO)는 미세먼지 중 디젤에서 배출되는 BC(black carbon)을 1급 발암물질로 지정한 바 있다. 장기간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병에 노출될 수 있다. 특히 직경 2.5㎛ 이하의 초미세먼지는 인체 내 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지, 폐 등에 붙어 각종 질환을 유발한다.

한편, 환경부는 2017년 3월 우리나라와 국제적으로 사용하는 미세먼지에 대한 용어가 달라 혼란스럽다는 지적에 따라 미세먼지(PM10)는 부유먼지, 초미세먼지(PM2.5)는 미세먼지로 각각 변경한다고 발표하였다. 또 부유먼지와 미세먼지를 함께 아우르는 용어는 흡입성 먼지로 정하고, PM2.5에 붙여온 초미세라는 표현은 앞으로 PM2.5보다 작은 PM1.0이나 PM0.1 등에 사용할 수 있게 남겨두기로 했다.

이와 같은 대기 중의 부유된 미세먼지를 측정하는 방법은, 중량법(소용량공기포집법, 저용량공기포집법), 광 산란법, 베타선측정법 등이 있다.

소용량공기포집법은 여과지에 먼지를 채취하여 중량법으로 질량농도 측정(유량: 2 내지 7 L/min)한다. 저용량공기포집법은 여과지에 먼지를 채취하여 중량법으로 질량농도 측정(유량: 1.2 내지 1.7 m³/min)한다. 광 산란법은 입자상물질에 빛을 조사하면 빛이 산란하는 원리를 이용하여 산란광의 양을 측정하고 그 값으로부터 먼지의 농도를 구한다. 베타선 측정법은 여과지에 먼지를 채취하여 베타선을 투과시켜 여과지 위에 채취된 먼지를 통과할 때 흡수 소멸되는 베타선의 차를 이용하여 질량농도를 연속적으로 측정한다.

중량법은 미세먼지의 질량을 저울로 직접 측정하는 방식으로 이용되며 베타선 측정법은 방사선을 이용해 미세먼지 양을 측정, 광 산란법은 빛의 물리적 특성을 이용하는 방식으로 각각 이뤄진다.

세 가지 측정방법 중 중량법과 베타선 측정법은 미세먼지량의 정확한 측정이 가능하다는 장점과 미세먼지를 직접 포집해 측정해야 하기 때문에 실시간 측정이 어렵다는 단점을 함께 갖는다. 그리고 광 산란법은 실시간 측정이 가능하지만 측정된 수치에 정확도가 떨어지는 한계를 갖는다.

등록특허 제10-0408155호 (2003.11.21.)

본 발명은 미세먼지를 측정함에 있어 광 산란법과 중량법을 동시에 진행하여 미세먼지량을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 기술을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 미세먼지 측정장치는, 유동하는 공기 중에 포함된 미세먼지를 측정하는 광 산란 측정부, 상기 광 산란 측정부를 통과한 공기 중에 포함된 미세먼지가 걸리는 중량 측정부, 상기 광 산란 측정부 및 상기 중량 측정부와 전기적으로 연결된 제어부, 공기가 상기 광 산란 측정부와 상기 중량 측정부를 유동하도록 상기 공기를 흡입하는 펌프 및 상기 제어부와 연결된 전원부를 포함한다.

상기 광 산란 측정부는, 유동유로가 형성된 광 산란 몸체, 상기 광 산란 몸체 일측에 배치되어 있고 상기 유동유로로 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드, 상기 광 산란 몸체 타측에 배치되어 상기 레이저 다이오드와 마주하는 반사부 및 상기 레이저 다이오드와 상기 반사부 사이에 위치하고 상기 유동유로에서 산란되는 레이저 빛을 측정하는 검출부를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 다이오드 및 상기 검출부는 상기 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 중량 측정부는, 상기 유동유로를 연장한 연장공간이 형성된 지지부재, 상기 필터 지지부재와 상기 몸체 사이에 배치된 필터부, 상기 지지부재와 상기 몸체를 연결하는 결합수단 및 상기 결합수단에 배치되어 있고 상기 지지부재를 상기 몸체 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있으며, 상기 펌프의 구동으로 상기 유동유로의 공기는 상기 필터부를 통과하여 상기 연장공간으로 유입될 수 있다.

상기 필터부는, 상기 유동유로와 상기 연장공간 사이에 위치하여 상기 미세먼지가 걸릴 수 있는 필터, 상기 필터 가장자리 지지하는 고정부재, 상기 고정부재와 상기 중량 측정부 사이에 배치된 제1 실링 및 상기 고정부재와 상기 광 산란 측정부 사이에 배치된 제2 실링을 포함할 수 있으며, 상기 지지부재가 상기 광 산란 측정부에서 멀어지는 방향으로 가압되면 상기 필터부는 상기 광 산란 측정부와 상기 중량 측정부 사이에서 이탈될 수 있다.

상기 미세먼지 측정장치는, 상기 펌프와 상기 중량 측정부 사이에 배치되어 있는 공기유동모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 측정장치는, 상기 광 산란 측정부의 유동유로와 연결된 공기유입부를 더 포함할 수 있다.

상기 공기유입부는, 유입구가 형성되어 있고 상기 유동유로와 연결된 배치공간이 형성된 유입몸체, 상기 배치공간에 배치된 제1 필터, 상기 배치공간에 배치되어 상기 제1 필터와 접하고 상기 유입구와 연결된 유입공간을 가지며 바닥에 복수의 배기홀이 형성된 수용몸체, 상기 수용몸체와 접하며 중앙에 유입홀이 형성된 제2 필터, 상기 배치공간에 배치되어 상기 제2 필터를 지지하며 복수의 홀이 형성된 유입캡 및 상기 배치공간에 배치되어 상기 제1 필터, 상기 수용몸체, 상기 제2 필터 및 상기 유입캡을 고정하며 상기 광 산란 측정부와 상기 유입캡 사이 기밀을 유지하는 실링부재를 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 측정장치는, 상기 광 산란 측정부, 상기 중량 측정부, 상기 제어부, 상기 펌프, 상기 공기유입부의 일부분이 위치하는 배치공간을 갖는 케이스를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광 산란 측정부를 통해 실시간으로 미세먼지의 사이즈, 개수 등을 측정하고, 중량 측정부를 이용하여 미세먼지의 중량을 측정하게 되면서 미세먼지를 실시간으로 측정하는 동시에 그 양을 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 미세먼지를 측정하는 광 산란 측정법과 중량 측정법 미세먼지 측정장치를 통해 동시에 실시할 수 있으므로 미세먼지를 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부의 포트를 통해 수집된 미세먼지의 정보가 출력되므로 측정자는 정확한 정보를 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세먼지 측정장치의 케이스를 분해한 사진.
도 2는 도 1의 케이스를 나타낸 평면도.
도 3은 도 2의 광 산란 측정부와 중량 측정부 결합 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 2를 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면도.
도 6은 도 2를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 6의 중량 측정부 확대도.
도 8은 도 7의 지지부재가 후퇴한 상태를 나타낸 개략도.
도 9는 도 1의 공기유입부 분해 사시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 미세먼지 측정장치에 대하여 도 1 내지 도 9를 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세먼지 측정장치의 케이스를 분해한 사진이며, 도 2는 도 1의 케이스를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 광 산란 측정부와 중량 측정부 결합 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 2를 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면도이며, 도 6은 도 2를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 6의 중량 측정부 확대도이며, 도 8은 도 7의 지지부재가 후퇴한 상태를 나타낸 개략도이고, 도 9는 도 1의 공기유입부 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 미세먼지 측정장치(1)는 케이스(10), 공기유입부(20), 광 산란 측정부(30), 중량 측정부(40), 공기유동모듈(50), 펌프(60), 제어부(80) 및 전원부(90)를 포함하며 광 산란법 측정법과 중량법 측정법을 동시에 진행할 수 있도록 한다.

케이스(10)는 하우징(11)과 덮개(12)를 포함하며 미세먼지 측정장치(1)의 외형을 형성한다. 하우징(11)과 덮개(12)는 볼트와 걸림고리 및 걸림홈으로 분리할 수 있게 결합되어 있으며 하우징(11) 내부에는 광 산란 측정부(30), 제어부(80), 공기유동모듈(50) 및 펌프(60)가 배치되어 있으며 덮개(12)의 내부에는 전원부(90)가 배치되어 있다. 공기유입부(20)는 하우징(11) 외부에 위치하며 적어도 일부분이 하우징(11) 내부에 위치하여 결합되어 있다. 한편 전원부(90)와 공기유동모듈(50) 사이에는 격벽(70)이 배치되어 있다. 그러나 케이스(10)는 생략될 수 있다. 한편, 케이스(10)가 생략된 경우 광 산란 측정부(30), 제어부(80), 공기유동모듈(50), 펌프(60) 및 전원부(90)는 하나의 모듈로 배치될 수 있다.

공기유입부(20)는 유입몸체(21), 제1 필터(24), 수용몸체(23), 제2 필터(24), 유입캡(25) 및 실링부재(26)를 포함하며 유입되는 공기 중에 포함된 총먼지 따위를 여과하며 공기가 광 산란 측정부(30)로 유입되도록 유도한다.

유입몸체(21)는 원통형으로 형성되어 있으며 하면은 광 산란 측정부(30)와 접하며 내부에는 하면 방향으로 개방된 배치공간(212)이 형성되어 있다. 유입몸체(21) 상부 둘레에는 배치공간(212)과 연결된 유입구(211)가 형성되어 있다. 유입몸체(21)의 하부둘레에는 플랜지(213)가 형성되어 있고 배치공간(212)의 상부측에는 안착턱(214)이 형성되어 있으며, 안착턱(214)은 유입구(211)보다 아래에 위치한다.

제1 필터(24)는 배치공간(212)에 위치하며 가장자리가 안착턱(214)에 접하여 걸려 있다. 제1 필터(24)는 안착턱(214)에 의해 유입구(211)로 이탈하지 않는다. 제1 필터(24)는 금속으로 형성되어 있으며 공기가 통과할 수 있도록 복수의 구멍(221)이 형성되어 있다.

수용몸체(23)은 원통형으로 형성되어 있으며 배치공간(212)에 배치되어 상면이 제1 필터(24)와 접해 있다. 수용몸체(23) 내부에는 상면 방향으로 개방된 수용공간(231)이 형성되어 있다. 수용몸체(23)의 내부 바닥 가장자리에는 제1 필터(24)의 구멍(221) 보다 작은 구멍(232)이 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 수용몸체(23)의 내부에는 구멍(232)보다 큰 먼지가 수용될 수 있다.

제2 필터(24)는 배치공간(212)에 배치되어 수용몸체(23)와 접하며, 제2 필터(24)의 중앙에는 구멍(232)을 통과한 공기가 통과하는 구멍(241)이 형성되어 있다. 제2 필터(24)의 상면 중앙 부분과 수용몸체(23)의 하면 중앙 부분은 간격을 두고 떨어져 있고 가장자리 부분은 서로 접해 있다.

유입캡(25)은 배치공간(212)에 배치되어 제2 필터(24)와 접한다. 유입캡(25)에는 구멍(241)을 통과한 공기가 통과하는 복수의 구멍(251)이 형성되어 있다. 구멍(251)은 유입캡(25)의 중앙에서 이격되어 가장자리에 근접하여 형성되어 있다. 이에 구멍(241)을 통과한 공기는 유입캡(25)의 중앙과 접한 후 가장자리로 유도되어 구멍(251)을 통해 배출될 수 있다. 유입캡(25)의 하부측 외부둘레에는 원주방향을 따라 수용부(253)가 형성되어 있고 수용부(253)를 이루는 유입캡(25)의 하부측 외부둘레와 배치공간(212)의 둘레는 간격을 두고 마주한다.

실링부재(26)는 수용부(253)와 배치공간(212) 둘레 사이에 위치하여 압축되어 있다. 실링부재(26)는 배치공간(212)의 둘레와 유입캡(25)의 외부둘레 사이로 공기가 통과하지 못하도록 차단하면서 유입캡(25)이 배치공간(212)에서 이탈하지 않도록 고정된다.

그러나 위와 같은 공기유입부(20)는 생략될 수 있다.

광 산란 측정부(30)는 광 산란 몸체(31), 레이저 다이오드(33), 반사부(34) 및 검출부(35)를 포함하며 공기유입부(20)를 통해 유입된 공기 중에 포함된 미세먼지를 광 산란으로 측정한다.

광 산란 몸체(31)는 유입몸체(21)의 하면과 수직한 방향(X)으로 배치되어 있으며 중앙 부분에는 내부를 관통한 유동유로(311)가 형성되어 있다. 배치공간(212)과 유동유로(311)는 연결되어 있다. 유입캡(25)의 구멍(251)을 통과한 공기는 유동유로(311)를 유동하면서 통과할 수 있다. 광 산란 몸체(31)에는 유동유로(311)의 중심과 수직한 방향(X)으로 유동유로(311)와 연결된 레이저 공간(312)이 형성되어 있다. 광 산란 몸체(31)에는 레이저 공간(312)의 중심과 수직한 방향(Z)으로 배치홀(313)이 형성되어 있으며, 배치홀(313)은 유동유로(311)와 연결되어 있으며 렌즈(32)가 배치되어 있다.

광 산란 몸체(31)의 상면은 하우징(11)의 내부 둘레와 접하며 볼트로 고정되어 있다. 한편, 광 산란 몸체(31)의 상면과 유입몸체(21)의 하면은 서로 접하여 배치공간(212)과 유동유로(311)이 연결되며 광 산란 몸체(31)와 유입몸체(21)는 볼트로 결합되어 있다. 볼트의 머리 부분이 플랜지(213)에 걸려 고정된다. 볼트의 머리에는 플랜지(213)와 접촉면적을 증가시키기 위해 와셔가 결합되어 있다.

레이저 다이오드(33)는 광 산란 몸체(31) 일측에 배치되어 있으며 광 산란 몸체(31)의 타측을 향해 레이저를 출력할 수 있다. 레이저는 유동유로(311)를 통과할 수 있다.

반사부(34)는 광 산란 몸체(31)의 타측에 배치되어 있으며 출력된 레이저를 유동유로(311)를 향해 반사할 수 있다. 유동유로(311)를 통과하는 레이저 중 일부는 유동유로(311)를 유동하는 공기 중에 포함된 미세먼지에 부딪혀 산란될 수 있다.

검출부(35)는 렌즈(32) 위에 배치되어 있으며 레이저가 미세먼지와 부딪히면서 산란되어 발생되는 빛의 크기, 개수 등을 통해서 미세먼지의 사이즈, 개수 등을 검출할 수 있다. 검출부(35)는 램프(351)를 포함하며, 램프(351)는 미세먼지 검출 여부 등에 따라 발광할 수 있다.

한편, 공기유입부(20)가 생략된 경우 미세먼지 측정장치(1)의 외부공기는 배치공간(212)로 바로 유입될 수 있다.

중량 측정부(40)는 지지부재(41), 결합수단(44), 탄성부재(45) 및 필터부(43)를 포함하며 걸러진 미세먼지를 중량법으로 측정한다.

지지부재(41)는 유입몸체(21)의 하면과 간격을 두고 마주하며 유동유로(311)를 연장하는 연장공간(411)가 형성되어 있다. 연장공간(411)은 지지부재(41) 상면으로 개방되어 있다. 연장공간(411)의 바닥에는 제1 배출홀(412)과 제2 배출홀(413)이 형성되어 있다. 유동유로(311)의 공기는 연장공간(411)으로 유입되어 제1 배출홀(412)과 제2 배출홀(413)을 통해 배출될 수 있다. 제1 배출홀(412)에는 분기관(42)이 배치되어 있다. 분기관(42)은 제1 분기부(421) 및 제2 분기부(422)를 포함한다.

지지부재(41)의 양측에는 관통홀(414)이 형성되어 있다. 관통홀(414)의 둘레에는 단턱(415)이 형성되어 있다.

결합수단(44)은 볼트로 형성되어 있으며 관통홀(414)을 통해 광 산란 몸체(31) 하면에 결합되어 있다.

탄성부재(45)는 관통홀(414)에 위치하여 단턱(415)과 볼트의 머리 사이에 배치되어 있다. 탄성부재(45)는 지지부재(41)가 광 산란 몸체(31) 방향으로 이동할 수 있도록 탄성력을 가한다.

필터부(43)는 고정부재(432), 필터(431), 제1 실링(433) 및 제2 실링(434)을 포함하며 광 산란 몸체(31)와 지지부재(41) 사이에 배치되어 유동유로(311)에서 연장공간(411)으로 유입된 공기 중에 포함된 미세먼지가 걸리도록 한다.

고정부재(432)는 원판 형태로 형성되어 있으며 중앙 부분이 관통되어 있다. 고정부재(432)는 플라스틱 따위로 만들어질 수 있다.

필터(431)는 고정부재(432)의 중앙에 배치되어 있으며 가장자리 부분이 고정부재(432)에 고정되어 있다. 필터(431)는 공기는 통과하고 공기 중에 포함된 미세먼지는 통과하지 못하고 걸릴 수 있다. 필터(431)는 1.0㎛이하의 초미세먼지를 거를 수 있다. 필터(431)는 불소수지 따위로 만들어질 수 있다.

제1 실링(433)은 고정부재(432)와 광 산란 몸체(31) 사이에 배치되어 기밀을 유지하고, 제2 실링(434)은 고정부재(432)와 지지부재(41) 사이에 배치되어 기밀되어 있다.

탄성부재(45)의 탄성력에 의해 고정부재(432)는 광 산란 몸체(31) 방향으로 밀착되어 고정부재(432)와 지지부재(41) 사이에 고정되며 제1 실링(433)과 제2 실링(434)은 압착될 수 있다. 이에 광 산란 몸체(31)와 고정부재(432) 사이 고정부재(432)와 지지부재(41) 사이가 긴밀한 상태를 유지할 수 있다. 유동유로(311)에서 필터(431)를 통과하여 연장공간(411)로 유입되는 공기는 제1 실링(433)과 제2 실링(434)에 의해 누출되지 않으며 또한 공기가 광 산란 몸체(31)와 고정부재(432) 사이, 고정부재(432)와 지지부재(41) 사이를 통해 유동유로(311)와 연장공간(411) 사이로 유입되지 않는다. 따라서, 유입구(211)를 통해 유입된 공기만이 연장공간(411)으로 유입될 수 있다.

한편, 지지부재(41)가 광 산란 몸체(31)로부터 멀어지는 방향으로 가압되면 탄성부재(45)는 압축되며 지지부재(41)와 고정부재(432)는 이격될 수 있다. 이에 지지부재(41)와 광 산란 몸체(31) 사이에 유격이 발생하여 필터(431)가 결합된 고정부재(432)가 지지부재(41)와 광 산란 몸체(31) 사이에서 인출될 수 있다. 추출된 고정부재(432)에 고정된 필터(431)에 걸린 미세먼지의 질량을 저울로 직접 측정할 수 있다.

공기유동모듈(50)은 중량 측정부(40)와 펌프(60)를 연결한다. 공기유동모듈(50)은 제1 유동라인(51), 제2 유동라인(52) 및 배출라인(53)을 포함 한다.

제1 유동라인(51)은 제1 분기부(421)와 펌프(60)의 유입홀(61)을 연결하며, 제2 유동라인(52)은 제2 배출홀(413)과 제2 분기부(422)를 연결한다. 여기서, 제1 유동라인(51)은 제1 센서(511)를 경유하며 제2 유동라인(52)은 제2 센서(521)를 경유한다. 제1 센서(511)는 공기 흐름을 감지하며, 제2 센서(521)는 공기 질을 감지할 수 있다. 아울러, 제1 센서(511)와 제2 센서(521)는 공기의 압력, 습도, 유량 등을 측정할 수도 있다. 제1 센서(511) 및 제2 센서(521)는 설계에 따라 측정하는 것이 다양하게 변경될 수 있다. 이에 제1 센서(511) 및 제2 센서(521)가 측정하는 것을 압력, 습도, 유량, 공기 질, 공기 흐름 등으로 한정하지 않는다.

배출라인(53)은 펌프(60)의 배출홀(62)과 연결되어 있다. 배출라인(53)은 제1 센서(511)를 경유하며, 제1 센서(511)의 내부는 제1 유동라인(51)이 경유하는 공간과 배출라인(53)이 경유하는 공간이 구획되어 있다. 즉, 제2 센서(521)의 내부에는 제1 유동라인(51)이 연결된 제1 공간(도시하지 않음)과 배출라인(53)이 연결된 제2 공간(도시하지 않음)으로 구획되어 있다.

그러나 공기유동모듈(50)은 생략될 수 있다.

펌프(60)는 제1 유동라인(51)이 연결된 유입홀(61)과 배출라인(53)이 연결된 배출홀(62)이 형성되어 있으며 펌프(60)의 구동으로 케이스(10) 외부공기가 공기유입부(20)를 통해 유입되어 유동유로(311), 필터(431) 및 연장공간(411)으로 유입된다. 연장공간(411)의 공기는 제1 유동라인(51) 및 제2 유동라인(52)을 따라 유동하여 유입홀(61)로 유입되어 배출홀(62)을 통해 배출라인(53)으로 배출될 수 있다.

한편, 공기유동모듈(50)이 생략된 경우 펌프(60)의 유입홀(61)은 제1 배출홀(412)과 연결되며 제2 배출홀(413)은 생략될 수 있다.

제어부(80)는 미세먼지 측정에 따른 프로그램이 설계된 회로부를 포함하며 레이저 다이오드(33), 검출부(35), 제1 센서(511), 제2 센서(521), 펌프(60) 및 전원부(90)와 전기적으로 연결되어 있고 레이저 다이오드(33), 검출부(35), 제1 센서(511), 제2 센서(521) 로부터 검출 신호를 받고 펌프(60)를 제어한다. 제어부(80)는 검출된 데이터를 출력하고 정보를 입력 받는 포트(도시하지 않음), 온 오프 스위치(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다.

전원부(90)는 건전지로 구성되어 있으며 제어부(80)에 전원을 공급한다. 전원부(90)가 건전지로 구성되어 미세먼지 측정장치(1)는 휴대성이 높아질 수 있다.

다음은 위에서 설명한 미세먼지 측정장치의 작용에 대하여 설명한다.

제어부(80)의 온 오프 스위치 작동 시 펌프(60)는 작동하고, 레이저 다이오드(33)는 유동유로(311)를 향해 레이저를 출력한다. 펌프(60)의 구동으로 미세먼지 측정장치(1)의 외부 공기는 유입구(211)를 통해 유입몸체(21) 내부로 유입되어 제1 필터(24), 수용몸체(23), 제2 필터(24) 및 유입캡(25) 들의 구멍(221)들을 통과할 수 있다. 이때 공기 중에 포함된 총먼지 등은 유입몸체(21) 내에서 걸러질 수 있다.

유입몸체(21)를 통과한 공기는 유동유로(311)로 유입되어 유동한다. 이때 레이저가 유동유로(311)를 유동하는 공기 중에 포함된 미세먼지에의 산란될 수 있다. 검출부(35)는 산란되어 발생되는 빛의 크기, 개수 등을 통해서 미세먼지의 사이즈, 개수 등을 검출할 수 있다. 이렇게 검출된 데이터는 제어부(80)의 출력 포트를 통해 출력되어 측정자에게 제공될 수 있다. 광 산란 측정부(30)에 의해 실시간으로 미세먼지를 측정할 수 있다.

유동유로(311)의 공기는 필터(431)를 통과하여 연장공간(411)으로 유입된다. 공기가 필터(431)를 통과할 때 1.0㎛이하의 초미세먼지 등이 걸러질 수 있다. 연장공간(411)의 공기는 제1 배출홀(412)을 통해 분기관(42)으로 유입되어 제1 분기부(421)를 통해 제1 유동라인(51)을 유동한다. 또한 연장공간(411)의 공기는 제2 배출홀(413)을 통해 제2 유동라인(52)을 유동하여 제2 센서(521)를 경유하여 제2 분기부(422)를 통해 제1 유동라인(51)을 유동한다. 제1 유동라인(51)의 공기는 제1 센서(511)의 제1 공간을 경유하여 펌프(60)의 유입홀(61)로 유입되어 배출홀(62)을 통해 배출라인(53)으로 배출된다. 배출라인(53)의 공기는 제1 센서(511)의 제2 공간을 경유하여 외부로 배출된다.

제1 센서(511)와 제2 센서(521)는 공기의 압력, 습도 등을 측정하며 측정된 데이터는 제어부(80)로 제공되어 출력 포트를 통해 측정자에게 제공될 수 있다.

한편, 미세먼지를 실시간으로 측정한 후 미세먼지량을 정확하게 측정하기 위해 필터(431)를 지지부재(41)와 광 산란 몸체(31) 사이에서 인출할 수 있다. 필터(431)를 인출하기 위해 하우징(11)과 덮개(12)를 분리한다. 그리고 지그를 이용하여 지지부재(41)가 광 산란 몸체(31)로부터 멀어지도록 외력을 가한다. 지그는 하우징(11)의 상면과 광 산란 몸체(31)를 관통하여 지지부재(41)를 가압할 수 있다. 지지부재(41)가 광 산란 몸체(31)로부터 멀어지는 방향으로 밀리어 탄성부재(45)는 압축되고 광 산란 몸체(31)와 지지부재(41) 사이에 유격이 발생할 수 있다. 이에 필터(431)가 결합된 고정부재(432)를 지지부재(41)와 광 산란 몸체(31) 사이에서 인출할 수 있다. 필터(431)를 중량을 측정하여 미세먼지량을 측정할 수 있다.

이와 같이, 광 산란 측정부(30)를 통해 실시간으로 미세먼지의 사이즈, 개수 등을 측정하고, 중량 측정부(40)를 이용하여 미세먼지의 중량을 측정하게 되면서 미세먼지를 실시간으로 측정하는 동시에 그 양을 정확하게 측정할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 미세먼지 측정장치 10: 케이스
11: 하우징 12: 덮개
20: 공기유입부 21: 유입몸체
211: 유입구 212: 배치공간
213: 플랜지 214: 안착턱
22: 제1 필터 221: 구멍
23: 수용몸체 231: 수용공간
232: 구멍 24: 제2 필터
241: 구멍 25: 유입캡
251: 구멍 253: 수용부
26: 실링부재 30: 광 산란 측정부
31: 광 산란 몸체 311: 유동유로
312: 레이저 공간 313: 배치홀
32: 렌즈 33: 레이저 다이오드
34: 반사부 35: 검출부
351: 램프 40: 중량 측정부
41: 지지부재 411: 연장공간
412: 제1 배출홀 413: 제2 배출홀
414: 관통홀 415: 단턱
42: 분기관 421: 제1 분기부
422: 제2 분기부 43: 필터부
431: 필터 432: 고정부재
433: 제1 실링 434: 제2 실링
44: 결합수단 45: 탄성부재
50: 공기유동모듈 51: 제1 유동라인
511: 제1 센서 52: 제2 유동라인
521: 제2 센서 53: 배출라인
60: 펌프 61: 유입홀
62: 배출홀 70: 격벽
80: 제어부 90: 전원부

Claims

공기가 유동하는 유동유로가 형성된 광 산란 몸체를 포함하며, 상기 유동유로를 유동하는 공기 중에 포함된 미세먼지를 측정하는 광 산란 측정부, 상기 광 산란 측정부를 통과한 공기 중에 포함된 미세먼지가 걸리는 중량 측정부, 상기 광 산란 측정부 및 상기 중량 측정부와 전기적으로 연결된 제어부, 공기가 상기 광 산란 측정부와 상기 중량 측정부를 유동하도록 상기 공기를 흡입하는 펌프, 상기 제어부와 연결된 전원부 및 상기 펌프와 상기 중량 측정부를 연결하는 공기유동모듈을 포함하며,
상기 중량 측정부는, 상기 광 산란 몸체와 마주하여 상기 유동유로를 연장한 연장공간이 형성된 지지부재, 상기 지지부재와 상기 광 산란 몸체 사이에 배치된 필터부, 상기 지지부재와 상기 광 산란 몸체를 연결하는 결합수단 및 상기 결합수단에 배치되어 있고 상기 지지부재를 상기 몸체 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함하고, 상기 펌프의 구동으로 상기 유동유로의 공기는 상기 필터부를 통과하여 상기 연장공간으로 유입되며,
상기 필터부는, 상기 광 산란 몸체와 상기 지지부재 사이에 배치되어 있고 중앙 부분이 관통되어 있는 고정부재, 상기 고정부재 중앙에 배치되어 있으며, 가장자리 부분이 상기 고정부재에 고정되어 있고 상기 유동유로에서 상기 연장공간으로 유입되는 공기 중에 포함된 미세먼지가 걸릴 수 있는 필터, 상기 고정부재와 상기 광 산란 몸체 사이에 배치된 제1 실링 및 상기 고정부재와 상기 지지부재 사이에 배치된 제2 실링을 포함하며, 상기 지지부재가 상기 광 산란 몸체에서 멀어지는 방향으로 이동하면 상기 필터부는 상기 광 산란 몸체와 상기 지지부재 사이에서 이탈될 수 있고,
상기 지지부재에는 공기가 배출되는 제1 배출홀과 제2 배출홀이 형성되어 있으며, 상기 제1 배출홀에는 제1 분기부와 제2 분기부를 갖는 분기관이 결합되어 있고,
상기 공기유동모듈은, 상기 제1 분기부와 펌프의 유입홀을 연결하며 공기의 흐름을 감지하는 제1 센서를 경유하는 제1 유동라인, 상기 제2 배출홀과 상기 제2 분기부를 연결하고 공기 질을 감지하는 제2 센서를 경유하는 제2 유동라인 및 상기 펌프의 배출홀과 상기 제1 센서를 연결하는 배출라인을 포함하며,
상기 제1 센서 내부에는 상기 제1 유동라인이 경유하는 제1 공간과 상기 배출라인이 경유하는 제2 공간으로 구획되어 있는
미세먼지 측정장치.
제1항에서,
상기 광 산란 측정부는,
상기 광 산란 몸체 일측에 배치되어 있고 상기 유동유로로 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드,
상기 광 산란 몸체 타측에 배치되어 상기 레이저 다이오드와 마주하는 반사부 및
상기 레이저 다이오드와 상기 반사부 사이에 위치하고 상기 유동유로에서 산란되는 레이저 빛을 측정하는 검출부
를 포함하며,
상기 레이저 다이오드 및 상기 검출부는 상기 제어부와 전기적으로 연결된
미세먼지 측정장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에서,
상기 광 산란 측정부의 유동유로와 연결된 공기유입부를 더 포함하는 미세먼지 측정장치.
제6항에서,
상기 공기유입부는,
유입구가 형성되어 있고 상기 유동유로와 연결된 배치공간이 형성된 유입몸체,
상기 배치공간에 배치된 제1 필터,
상기 배치공간에 배치되어 상기 제1 필터와 접하고 상기 유입구와 연결된 유입공간을 가지며 바닥에 복수의 배기홀이 형성된 수용몸체,
상기 수용몸체와 접하며 중앙에 유입홀이 형성된 제2 필터,
상기 배치공간에 배치되어 상기 제2 필터를 지지하며 복수의 홀이 형성된 유입캡 및
상기 배치공간에 배치되어 상기 제1 필터, 상기 수용몸체, 상기 제2 필터 및 상기 유입캡을 고정하며 상기 광 산란 측정부와 상기 유입캡 사이 기밀을 유지하는 실링부재
를 포함하는
미세먼지 측정장치.
제7항에서,
상기 광 산란 측정부, 상기 중량 측정부, 상기 제어부, 상기 펌프, 상기 공기유입부의 일부분이 위치하는 배치공간을 갖는 케이스를 더 포함하는 미세먼지 측정장치.