KR102147627B1 - Fine dust analysis apparatus - Google Patents
Fine dust analysis apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR102147627B1 KR102147627B1 KR1020190051591A KR20190051591A KR102147627B1 KR 102147627 B1 KR102147627 B1 KR 102147627B1 KR 1020190051591 A KR1020190051591 A KR 1020190051591A KR 20190051591 A KR20190051591 A KR 20190051591A KR 102147627 B1 KR102147627 B1 KR 102147627B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fine dust
- light
- duct
- photometer
- analysis apparatus
- Prior art date
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012538 light obscuration Methods 0.000 description 25
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 2
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001089 thermophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
- G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
-
- G01N15/075—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N2015/0693—Investigating concentration of particle suspensions by optical means, e.g. by integrated nephelometry
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 미세먼지를 분석하는 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 미세먼지의 성분을 특정하고 그 농도를 분석하는 분석장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for analyzing fine dust, and more particularly, to an analysis apparatus for specifying a component of fine dust and analyzing its concentration.
미세먼지는, 미세먼지가 생성되는 과정에 따라서 1차 발생 미세먼지와 2차 발생 미세먼지로 구분할 수 있다.Fine dust can be classified into first-generation fine dust and second-generation fine dust according to the process of generating fine dust.
상기 1차 발생 미세먼지는, 공장의 굴뚝 등 고정 배출원, 자동차 배기가스, 및 건설현장의 비산먼지 등의 1차 발생원에서 직접 대기 중으로 유입되는 미세먼지를 말한다. The primary generated fine dust refers to fine dust that is directly introduced into the atmosphere from a primary source such as a fixed emission source such as a chimney of a factory, automobile exhaust gas, and scattering dust at a construction site.
상기 1차 발생 미세먼지는 상대적으로 먼지의 크기가 크고, 주로 PM-10의 미세먼지 농도와 관련이 있다.The first-generation fine dust has a relatively large size of dust and is mainly related to the fine dust concentration of PM-10.
상기 2차 발생 미세먼지는, 가스 상태로 배출된 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학 반응을 일으켜 생성되는 미세먼지를 말한다. 상기 2차 발생 미세먼지는, 석탄, 석유 등 화석연료가 연소되는 과정에서 배출되는 황산화물이, 대기 중의 수증기, 및 암모니아와 결합하거나, 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 및 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해서 생성된다. The secondary generated fine dust refers to fine dust generated by a substance discharged in a gaseous state causing a chemical reaction with other substances in the air. The secondary generated fine dust, sulfur oxides emitted during the combustion of fossil fuels such as coal and petroleum, are combined with water vapor and ammonia in the atmosphere, or nitrogen oxides emitted from automobile exhaust gases are water vapor, ozone, and It is produced through a chemical reaction that combines with ammonia and the like.
상기 2차 발생 미세먼지는, 상기 1차 발생 미세먼지에 비해 상대적으로 먼지의 크기가 작고, PM-2.5의 농도와 관련이 있다.The secondary generated fine dust has a relatively small size of dust compared to the first generated fine dust, and is related to the concentration of PM-2.5.
상기 미세먼지를 측정하는 방법으로는, 중량포집법, 베타선 흡수법, 광산란법, 및 광소멸법 등과 같은 방법이 주로 사용된다. As a method of measuring the fine dust, methods such as a weight collection method, a beta ray absorption method, a light scattering method, and a light extinction method are mainly used.
상기 중량포집법과 상기 베타선 흡수법은, 필터에 먼지를 포집하는 과정이 필요하다. 이에 따라서 실시간으로 미세먼지룰 분석하는 것이 어렵다. The weight collection method and the beta ray absorption method require a process of collecting dust in a filter. Accordingly, it is difficult to analyze fine dust in real time.
상기 광산란법은, 미세먼지 형상을 구 형상으로 가정하고, 미에 스캐터링 방식(Mie Scattering)을 사용하여 미세먼지를 분석한다. 그러나, 많은 미세먼지, 특히, 1차 발생 미세먼지의 형상은 구형의 입자가 서로 불규칙하게 연결되어 덩어리 형태로 존재한다. 결국, 미세먼지의 형상에 대한 차이로 인하여 오차가 크게 발생한다.In the light scattering method, the shape of the fine dust is assumed to be a spherical shape, and the fine dust is analyzed using Mie Scattering. However, a lot of fine dust, particularly, the shape of the first generated fine dust, exists in the form of a lump because spherical particles are irregularly connected to each other. As a result, a large error occurs due to the difference in the shape of the fine dust.
상기 광소멸법(Light extinction method)은 미세먼지에 의해 빛이 소멸되는 무차원값인 광소멸계수(Ke)값을 이용하여 미세먼지의 농도를 계산한다. 상기 광소멸과 미세먼지의 농도는, 상호 일정한 관계를 가지는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 최석천, 장영석, 박설현, 김연규. (2016). 바이오디젤과 디젤 연기입자의 광학특성 및 무차원 광소멸계수 측정에 관한 연구. 한국화재소방학회 논문지, 30(1), 37-42.(인용문헌1)에는 그 관계를 이용하는 분석방법이 소개되어 있다.In the light extinction method, the concentration of fine dust is calculated using a light extinction coefficient (Ke) value, which is a dimensionless value at which light is extinct by fine dust. It is known that the light extinction and the concentration of fine dust have a constant relationship with each other. For example, Seokcheon Choi, Youngseok Jang, Seolhyun Park, Yeongyu Kim. (2016). A study on the measurement of optical properties and dimensionless light extinction coefficient of biodiesel and diesel smoke particles. Journal of the Korean Institute of Fire Science and Engineering, 30(1), 37-42. (Citation 1) introduces an analysis method that uses the relationship.
상기 광소멸법에 의한 분석방법에서 이용하는 광소멸현상은, 광산란과 광흡수에 의한 현상을 함께 포함한 값이다. 광소멸을 관찰하는 것만으로는, 그 광소멸 현상이 산란과 흡수 중에서 어느 것이 주된 원인이 되는 지 알아낼 수 없는 문제점이 있다. 다시 말하면, 광소멸에 기여하는, 광흡수에 의한 비율과 광산란에 의한 비율을 파악할 수가 없는 문제점이 있다.The light extinction phenomenon used in the analysis method according to the light extinction method is a value including both light scattering and light absorption. There is a problem in that it is impossible to find out which of the scattering and absorption is the main cause of the light extinction simply by observing the light extinction. In other words, there is a problem in that the ratio due to light absorption and the ratio due to light scattering that contribute to light extinction cannot be grasped.
본 발명은 상기되는 배경하에서 제안되는 것으로서, 단일의 미세먼지 분석장치를 이용하여, 광산란현상과 광흡수현상을 함께 분석할 수 있는 미세먼지의 분석장치를 제안한다. The present invention is proposed under the above-described background, and proposes a fine dust analysis apparatus capable of analyzing light scattering and light absorption phenomena together using a single fine dust analysis apparatus.
본 발명은 미세먼지의 분석 시에 광산란에 의한 영향과 광흡수에 의한 영향을 개별로 알 수 있도록 함으로써, 미세먼지의 발생원을 구분해 낼 수 있는 미세먼지의 분석장치를 제안한다. The present invention proposes an apparatus for analyzing fine dust capable of discriminating a source of fine dust by allowing the effect of light scattering and the effect of light absorption to be individually known when analyzing fine dust.
본 발명의 미세먼지 분석장치에는, 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 반사되어 상기 미세먼지를 통과하지 않은 광을 측정하는 제 1 광측정기; 상기 미세먼지를 투과한 광을 측정하는 제 2 광측정기; 및 상기 미세먼지에서 산란된 광을 측정하는 제 3 광측정기가 포함된다. 이들 분석장치에 따르면, 미세먼지가 포함된 공기를 투과한 광과, 미세먼지에 의해서 산란된 광을 분석할 수 있고, 이를 통하여 산란과 흡수에 의한 미세먼지의 흡수량을 예상할 수 있다. The apparatus for analyzing fine dust of the present invention includes: a beam splitter; A first photometer measuring light reflected from the beam splitter and not passing through the fine dust; A second photometer for measuring the light transmitted through the fine dust; And a third photometer measuring the light scattered from the fine dust. According to these analysis devices, it is possible to analyze the light transmitted through the air containing the fine dust and the light scattered by the fine dust, and through this, the absorption amount of the fine dust due to the scattering and absorption can be predicted.
나아가서, 미세먼지의 종류에 따라서, 산란 및 흡수의 비율이 다른 것을 감안하여 미세먼지를 추정할 수 있다. Furthermore, it is possible to estimate the fine dust in consideration of the fact that the ratio of scattering and absorption is different depending on the type of fine dust.
미세먼지가 포함되는 공기가 통과하는 덕트는, 상기 미세먼지가 중력방향으로 이동하도록 하기 위하여 수직방향덕트를 가지도록 함으로써, 상기 분석장치의 내벽에 부착될 수 있는 미세먼지를 줄일 수 있다.The duct through which air containing fine dust passes may have a vertical duct so that the fine dust moves in the direction of gravity, thereby reducing fine dust that may adhere to the inner wall of the analyzer.
상기 덕트의 내면을 가열하는 히터가 포함되어, 열영동에 의한 미세먼지의 부착을 방지할 수 있다. , A heater for heating the inner surface of the duct is included, so that adhesion of fine dust due to thermophoresis can be prevented. ,
상기 제 3 광측정기의 입사면에는 광각렌즈가 놓여서, 넓은 범위에서 산란광을 입사시킬 수 있다. A wide-angle lens is placed on the incident surface of the third photometer, so that scattered light can be incident in a wide range.
상기 덕트와 상기 빔 스플리터의 사이 및 상기 덕트와 상기 제 3 광측정기의 사이 중의 적어도 한 곳에는 미세먼지의 유입을 막기 위한 에어커튼을 형성하는 노즐이 제공되어, 분석장치의 측정오차를 줄일 수 있다.A nozzle is provided between the duct and the beam splitter and between the duct and the third optical measuring device to form an air curtain to prevent the inflow of fine dust, so that measurement errors of the analyzer can be reduced. .
상기 광측정기중의 적어도 하나의 입사면에는, 핀홀을 가지는 핀홀 플레이트가 마련되어, 이물질의 유입을 차단할 수 있다. 바람직하게 모든 광측정기에 대해서는 핀홀 플레이트가 마련될 수 있다.A pinhole plate having a pinhole may be provided on at least one incident surface of the photometer to block the inflow of foreign substances. Preferably, a pinhole plate may be provided for all photometers.
본 발명에 따르면, 단일의 미세먼지 분석장치를 이용하여 미세먼지의 광산란계수와 광흡수계수를 함께 얻을 수 있다. According to the present invention, the light scattering coefficient and the light absorption coefficient of fine dust can be obtained together using a single fine dust analyzer.
본 발명에 따르면, 미세먼지의 발생원을 대략적으로 식별하는 것과 함께 미세먼지의 농도를 알아낼 수 있다.According to the present invention, it is possible to find out the concentration of fine dust together with roughly identifying the source of the fine dust.
도 1은 실시예에 따른 미세먼지 분석장치를 설명하는 도면.
도 2는 예시 물질에 따른 광소멸계수.
도 3은 예시의 미세먼지를 이용하여 광측정기를 동작시킨 결과 그래프1 is a diagram illustrating an apparatus for analyzing fine dust according to an embodiment.
2 is a light extinction coefficient according to an exemplary material.
3 is a graph of the result of operating the photometer using fine dust as an example
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily add, change, delete, and add components to other embodiments included within the scope of the same idea. It will be possible to suggest that, but it will be said that this is also included in the scope of the inventive concept.
도 1은 실시예에 따른 미세먼지 분석장치를 설명하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an apparatus for analyzing fine dust according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 미세먼지 분석장치에는, 빛을 조사하는 광원(1), 미세먼지가 통과하는 덕트(2), 및 광원(1)에서 조사된 빛을 강도를 분리하는 빔 스플리터(3)가 포함된다. 상기 광원(1)에서 조사된 광은 덕트의 내부에서 미세먼지에 의해서 산란 및 소멸될 수 있다. 상기 빔 스플리터(3)는 광을 50:50으로 분리하여, 미세먼지 측으로 가는 광과 제 1 광측정기(4)로 입사하는 광이 같은 강도를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 빔 스플리터에서 분리되는 광이 서로 다르게 분리되더라도 실시가 불가능한 것은 아니지만, 편의를 위하여 동일하게 분리되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 1, in an apparatus for analyzing fine dust according to an embodiment, a
상기 광원(1)에서 조사된 광이 미세먼지의 영향을 받는 정도를 측정하여, 미세먼지의 대략적 성분과 미세먼지의 농도를 알아낼 수 있다. 이를 위하여, 미세먼지의 영향을 받기 전과 영향을 받은 후의 광의 강도를 측정하기 위한, 적어도 두 개의 광측정기가 마련될 수 있다. By measuring the degree to which the light irradiated from the
구체적으론, 상기 광측정기에는, 상기 빔 스플리터에서 반사되어 상기 덕트 내의 미세먼지의 영향을 받지 않은 광의 강도(Io)를 측정하기 위한 제 1 광측정기(4), 미세먼지로 인해 일정량의 광이 소멸된 후에 미세먼지를 투과한 광의 투과강도(I)를 측정하기 위한 제 2 광측정기(6), 및 미세먼지로 인해 산란된 광의 산란강도(Is)측정을 위한 제 3 광측정기(5)가 포함될 수 있다. 상기 광측정기는 광의 세기를 측정할 수 있다.Specifically, the photometer has a first photometer (4) for measuring the intensity (Io) of light reflected from the beam splitter and not affected by the fine dust in the duct, and a certain amount of light disappears due to the fine dust. A second photometer (6) for measuring the transmittance intensity (I) of light that has passed through the fine dust and a third photometer (5) for measuring the scattering intensity (Is) of light scattered by the fine dust are included. I can. The photometer can measure the intensity of light.
상기 광측정기(4)(5)(6)의 입사단에는, 입사측 전방의 산란광을 차폐시키기 위하여 핀홀을 가지는 핀홀 플레이트(41)(51)(61)가 마련된다. 상기 제 1 광측정기(4)의 입사단에는 산란되는 광의 측정폭을 넓히기 위한 광각렌즈(7)가 더 포함될 수 있다. 상기 광각렌즈는 코사인 센서가 사용될 수 있다.
상기 덕트(2)에는 미세먼지가 유동하는 주된 경로를 수직으로 제공하는 수직방향덕트(21)가 길게 마련된다. 상기 수직방향덕트(21)를 통과하는 미세먼지입자의 유동방향은 수직으로 되어, 수직방향덕트(21)의 벽면에 미세먼지가 침전되지 않거나 미세먼지가 침전되더라도 그 침전량을 줄일 수 있다. 여기서, 수직방향은 중력방향에 대하여 평행인 것을 말한다. 상기 수직방향덕트(21)로 상기 광원(1)의 빛이 조사될 수 있다.The
상기 수직방향덕트(21)의 입출구에는 미세먼지를 머금은 외부공기가 짧은 길이의 수평방향덕트가 제공될 수 있으나, 그 길이는 극히 짧게 마련되어 침전 등의 문제는 발생하지 않을 수 있다. 상기 덕트(2)의 출구에는 공기를 흡입하고 토출하는 팬(8)이 마련되어 외부공기를 흡입하고 토출할 수 있다.A horizontal duct having a short length of external air containing fine dust may be provided at the entrance and exit of the
한편, 광원으로부터 배출되는 입사광이 미세먼지 입자에 의해 흡수 및 산란되어 광소멸이 일어난 다음에는, 광소멸에 기여한 미세입자는 모두 덕트 밖으로 빠져 나가는 것이 바람직하다. 바람직하지 않은 예로, 미세먼지가 덕트(2)의 벽면에 흡착되거나 덕트(2) 내부에 침전되지 않아야 미세먼지 분석에 있어서 오차를 줄일 수 있다. On the other hand, after the incident light emitted from the light source is absorbed and scattered by the fine dust particles to cause light extinction, it is preferable that all the fine particles contributing to the light extinction exit the duct. As an unfavorable example, errors in the analysis of fine dust can be reduced when fine dust is not adsorbed on the wall of the
이를 위하여 실시예에 따른 미세먼지 분석장치에는, 덕트 내부를 가열하기 위한 히터(22)를 구비하여 열영동 효과를 통해 입자의 흡착을 방지할 수 있다. 상기 히터(22)는 덕트(2)를 포함하는 미세먼지가 유동하는 공간을 정의하는 벽면의 내부에 마련될 수 있다. 도면에서는 벽면을 헤칭하여 히터가 마련되는 것을 도시하였다. To this end, the fine dust analyzer according to the embodiment may be provided with a heater 22 for heating the inside of the duct to prevent adsorption of particles through a thermophoretic effect. The heater 22 may be provided inside a wall surface defining a space in which fine dust including the
상기 빔 스필리터(3)와 상기 제 3 광측정기(6)로 이물질의 유입 및 흡착을 막기 위하여, 에어커튼을 형성하는 노즐(9)(10)이 제공된다. 상기 노즐은, 상기 덕트(2)의 안으로 바람을 분사하여 에어커튼을 형성하고, 덕트 내부의 이물질이 상기 광측정기(4)(6)측으로 유입되는 것을 막을 수 있다. In order to prevent the inflow and adsorption of foreign matters into the
상기 미세먼지 분석장치의 동작을 설명한다. The operation of the fine dust analysis device will be described.
미세먼지가 덕트(2)의 내부를 유입/유출하며 유동한다. 이때, 유입되는 미세먼지는 분석된 후에 덕트(2)의 내부에 남지않도록 한다. 아울러, 덕트(2)의 벽에 붙지 않도록 하기 위하여 덕트의 벽면은 가열될 수 있다. Fine dust flows in and out of the duct (2). At this time, the incoming fine dust is analyzed so that it does not remain inside the
상기 광원(1)에서 조사된 빛은 미세먼지에 의해서 산란 및 흡수되고, 산란 및 흡수되지 않는 광은 투과한다. 미세먼지에 의해서 산란 및 흡수된 광은, 이하에서 소멸된 것으로 표현한다. The light irradiated from the
상기 제 1 광측정기(4)는 산란 및 소멸되기 전의 광을 측정하고, 상기 제 2 광측정기(5)는 미세먼지에 의해서 산란된 광을 측정하고, 상기 제 3 광측정기(6)는 투과된 광을 측정한다. The
상기 제 3 광측정기(6)에서 측정된 투과광의 결과는, 상기 광원(1)에서 조사된 광에서, 미세먼지에 의해서 산란 및 흡수되어 소멸된 광이 제거된 광이다. 따라서, 상기 제 2 광측정기(5)에서 측정된 산란광과, 측정되지는 않았지만 미세먼지에 의해서 흡수된 광을 알아낼 수 있다. 다시 말하면, 조사된 광원에서(제 1 광측정기에 의해서 측정된다), 산란된 광(제 2 광측정기에 의해서 측정된다)과, 투과된 광(제 3 광측정기에 의해서 측정된다)을 빼면 산란된 광을 얻을 수 있다. The result of transmitted light measured by the
광이 산란되는 정도, 광이 흡수되는 정도, 광이 소멸되는 정도는, 각각 광산란계수, 광흡수계수, 및 광소멸계수로 정의할 수 있다. 또한, 미세먼지의 성분에 따라서 광흡수계수, 광산란계수, 및 광소멸계수는 서로 다르다. The degree to which light is scattered, the degree to which light is absorbed, and the degree to which the light is extinct may be defined as a light scattering coefficient, a light absorption coefficient, and a light extinction coefficient, respectively. In addition, light absorption coefficient, light scattering coefficient, and light extinction coefficient are different from each other according to the components of fine dust.
도 2는 예시로 각각의 물질에 따른 광소멸계수를 나타내었다. 도 3은 예시로 임의의 미세먼지를 이용하여 미세먼지의 농도를 측정한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 광산란계수(Ksc)와 광흡수계수(Ka)의 합은 광소멸계수(Ke)로 주어지는 것을 확인할 수 있다. 1차 발생 미세먼지 입자의 광소멸계수는 대략 8∼12값을 가질 수 있다.2 shows the light extinction coefficient according to each material as an example. 3 is a graph measuring the concentration of fine dust using arbitrary fine dust as an example. Referring to FIG. 3, it can be seen that the sum of the light scattering coefficient Ksc and the light absorption coefficient Ka is given as the light extinction coefficient Ke. The light extinction coefficient of the first generated fine dust particles may have approximately 8-12 values.
한편, 광소멸과 미세먼지의 농도(fv)는 수학식 1의 관계를 가질 수 있다. 수학식 1은 상기 인용문헌에 소개된 바가 있다. Meanwhile, the light extinction and the concentration fv of fine dust may have a relationship of
여기서, 람다는 레이저에서 조사된 빛의 파장, I는 미세먼지를 투과한 빛의 복사강도, Io는 미세먼지를 투과하기 전 빛의 복사강도, L은 광소멸이 일어나는 경로의 길이, Ke는 광소멸계수이다. 여기서, 상기 광소멸계수(Ke)는 광산란계수(Ksc)와 광흡수계수(Ka)의 합으로 주어질 수 있다.Here, lambda is the wavelength of light irradiated from the laser, I is the radiation intensity of light that has passed through the fine dust, Io is the radiation intensity of light before it is transmitted through the fine dust, L is the length of the path where light extinction occurs, and Ke is the light. It is the extinction coefficient. Here, the light extinction coefficient (Ke) may be given as the sum of the light scattering coefficient (Ksc) and the light absorption coefficient (Ka).
광산란과 미세먼지의 농도(fvs)는 수학식 2의 관계를 가질 수 있다. 수학식 1은 수학식 1과 유사한 형태로 제공될 수 있다. The light scattering and the concentration (fvs) of fine dust may have a relationship of
여기서, 람다는 레이저에서 조사된 빛의 파장, I는 미세먼지에서 산란된 빛의 복사강도, Io는 미세먼지를 투과하기 전 빛의 복사강도, L은 광소멸이 일어나는 경로의 길이, Ksc는 광소멸계수이다. 여기서, 상기 광소멸계수(Ke)는 광산란계수(Ksc)와 광흡수계수(Ka)의 합으로 주어질 수 있다.Here, lambda is the wavelength of light irradiated by the laser, I is the radiation intensity of light scattered from fine dust, Io is the radiation intensity of light before passing through the fine dust, L is the length of the path where light extinction occurs, and Ksc is the light. It is the extinction coefficient. Here, the light extinction coefficient (Ke) may be given as the sum of the light scattering coefficient (Ksc) and the light absorption coefficient (Ka).
한편, 상기 1차 발생 미세먼지 및 상기 2차 발생 미세먼지에 따라 광흡수와 광산란의 비율이 달라질 수 있다. 예를 들어, 1차 발생 미세먼지로서 연소현상으로 생성된 미세먼지의 탄소는, 광흡수 비율이 높고, 광산란의 비율이 낮게 나타나게 된다. 2차 발생 미세먼지에 의해서 생성된 미세먼지는 반대로 광산란의 비율이 높게 측정된다. On the other hand, the ratio of light absorption and light scattering may vary according to the first and second generation fine dust. For example, carbon in the fine dust generated by combustion as the primary fine dust has a high light absorption ratio and a low light scattering ratio. The fine dust generated by the second generation fine dust, on the contrary, has a high ratio of light scattering.
상기 광측정장치(4)(5)(6)의 측정결과는 컴퓨터로 예시되는 연산장치로 전달되어 상기 수학식에 따른 연산처리 및 메모리에 저장된 정보를 이용하는 선택처리 등에 의해서 미세먼지의 종류 및 농도를 대략적으로 분석할 수 있다.The measurement results of the
이와 같은 결과를 이용하여 실시예에 따른 미세먼지 분석장치를 통하여, 광산란과 광흡수의 비율을 통하여 대략적으로 미세먼지의 종류를 알아낼 수 있다. 특정된 미세먼지의 종류를 상기 수학식 1과 수학식 2에 대입함으로써, 미세먼지의 농도를 알아낼 수 있다. Using this result, the type of fine dust can be roughly determined through the ratio of light scattering and light absorption through the fine dust analyzer according to the embodiment. By substituting the specified type of fine dust into
본 발명에 따르면, 미세머지의 농도외에도, 미세먼지의 광산란 및 광흡수의 비율을 실시간으로 출력함으로써 미세먼지의 1차 발생원을 개략적으로 추적할 수 있다.According to the present invention, in addition to the concentration of the fine mist, by outputting the ratio of light scattering and light absorption of the fine dust in real time, it is possible to schematically trace the primary source of fine dust.
본 발명에 따르면, 화력발전소, 및 제철소 등의 장소에서 미세먼지의 광산란, 광흡수 비율을 측정함으로써, 1차 발생원에 따른 미세먼지의 광학적 특성을 개략적으로 판단할 수 있다.According to the present invention, by measuring the light scattering and light absorption ratio of fine dust at places such as thermal power plants and steel mills, it is possible to roughly determine the optical characteristics of fine dust according to the primary source.
2: 덕트
4, 5, 6: 광측정장치2: duct
4, 5, 6: optical measuring device
Claims (6)
상기 미세먼지로 빛을 조사하는 광원;
광원의 출사측에 마련되는 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터에서 반사되어 상기 미세먼지를 통과하지 않은 광을 측정하는 제 1 광측정기;
상기 미세먼지를 투과한 광을 측정하는 제 2 광측정기;
상기 미세먼지에서 산란된 광을 측정하는 제 3 광측정기; 및
상기 제1 광측정기 내지 상기 제3 광측정기의 측정 결과에 기반하여 광산란과 광흡수의 비율을 식별하고, 상기 비율에 기반하여 상기 미세먼지의 종류를 식별하는 연산장치를 포함하는 미세먼지 분석장치.A duct through which fine dust passes;
A light source that irradiates light with the fine dust;
A beam splitter provided on the emission side of the light source;
A first photometer measuring light reflected from the beam splitter and not passing through the fine dust;
A second photometer for measuring the light transmitted through the fine dust;
A third photometer measuring the light scattered from the fine dust; And
Fine dust analysis apparatus comprising a computing device for identifying a ratio of light scattering and light absorption based on a measurement result of the first to third photometers, and for identifying the type of the fine dust based on the ratio.
상기 덕트는 상기 미세먼지가 중력방향으로 이동하도록 하기 위하여 수직방향덕트를 가지는 미세먼지분석장치.The method of claim 1,
The duct is a fine dust analysis device having a vertical duct to move the fine dust in the direction of gravity.
상기 덕트의 내면을 가열하는 히터가 포함되는 미세먼지분석장치.The method of claim 1,
Fine dust analysis apparatus including a heater for heating the inner surface of the duct.
상기 제 3 광측정기의 입사면에는 광각렌즈가 놓이는 미세먼지분석장치. The method of claim 1,
A fine dust analysis device on which a wide-angle lens is placed on the incident surface of the third photometer.
상기 덕트와 상기 빔 스플리터의 사이 및 상기 덕트와 상기 제 3 광측정기의 사이 중의 적어도 한 곳에는 미세먼지의 유입을 막기 위한 에어커튼을 형성하는 노즐이 제공되는 미세먼지분석장치. The method of claim 1,
A fine dust analysis apparatus provided with a nozzle for forming an air curtain for preventing the inflow of fine dust at at least one of between the duct and the beam splitter and between the duct and the third photometer.
상기 광측정기중의 적어도 하나의 입사면에는, 핀홀을 가지는 핀홀 플레이트가 마련되는 미세먼지분석장치.The method of claim 1,
A fine dust analysis device in which a pinhole plate having a pinhole is provided on at least one incident surface of the photometer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190051591A KR102147627B1 (en) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | Fine dust analysis apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190051591A KR102147627B1 (en) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | Fine dust analysis apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102147627B1 true KR102147627B1 (en) | 2020-08-26 |
Family
ID=72242509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190051591A KR102147627B1 (en) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | Fine dust analysis apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102147627B1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02310445A (en) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Fuji Electric Co Ltd | Method for correcting grain size distribution in measurement of fine particle |
| KR20010053938A (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-02 | 임창생 | method and apparatus for measuring dust concentration of photo-absorption |
| JP3215175B2 (en) * | 1992-08-10 | 2001-10-02 | シスメックス株式会社 | Particle analyzer |
| EP2430465B1 (en) * | 2009-05-12 | 2016-03-16 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Particulate detection and calibration of sensors |
| KR20180121110A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for sensing particle |
| KR101932446B1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-03-20 | 케이앤제이엔지니어링 주식회사 | Subway Particulate Matter Monitoring method |
| JP2019095413A (en) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | リオン株式会社 | Particle counter |
-
2019
- 2019-05-02 KR KR1020190051591A patent/KR102147627B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02310445A (en) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Fuji Electric Co Ltd | Method for correcting grain size distribution in measurement of fine particle |
| JP3215175B2 (en) * | 1992-08-10 | 2001-10-02 | シスメックス株式会社 | Particle analyzer |
| KR20010053938A (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-02 | 임창생 | method and apparatus for measuring dust concentration of photo-absorption |
| EP2430465B1 (en) * | 2009-05-12 | 2016-03-16 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Particulate detection and calibration of sensors |
| KR20180121110A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for sensing particle |
| JP2019095413A (en) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | リオン株式会社 | Particle counter |
| KR101932446B1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-03-20 | 케이앤제이엔지니어링 주식회사 | Subway Particulate Matter Monitoring method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 최석천, 장영석, 박설현, 김연규. (2016). 바이오디젤과 디젤 연기입자의 광학특성 및 무차원 광소멸계수 측정에 관한 연구. 한국화재소방학회 논문지, 30(1), 37-42.의 광소멸계수 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Giechaskiel et al. | Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number | |
| Migliorini et al. | Investigation of optical properties of aging soot | |
| Yon et al. | Examination of wavelength dependent soot optical properties of diesel and diesel/rapeseed methyl ester mixture by extinction spectra analysis and LII measurements | |
| Coderre et al. | Spectrally resolved light absorption properties of cooled soot from a methane flame | |
| CN101718670B (en) | Device and method for simultaneously monitoring flue gas particles and polluted gases on line | |
| US7126687B2 (en) | Method and instrumentation for determining absorption and morphology of individual airborne particles | |
| US8013995B2 (en) | Method and apparatus for determining size and composition of a particulate matter in a fume flow | |
| Zhao et al. | Development of a cavity-enhanced aerosol albedometer | |
| CN110132802B (en) | Online detection device and online detection method for particle size and particle concentration | |
| Moallemi et al. | Characterization of black carbon particles generated by a propane-fueled miniature inverted soot generator | |
| JP4124731B2 (en) | Exhaust opacity measuring device | |
| Zhu et al. | Measurement of visible and near-IR optical properties of soot produced from laminar flames | |
| US11733149B2 (en) | Monitor for environmental particulate matter size, concentration, and complex index of refraction | |
| Headrick et al. | Radial-profile and divergence measurements of combustion-generated soot focused by an aerodynamic-lens system | |
| Modini et al. | Detailed characterization of the CAPS single-scattering albedo monitor (CAPS PMssa) as a field-deployable instrument for measuring aerosol light absorption with the extinction-minus-scattering method | |
| Zhou et al. | Simultaneous measurements of the relative-humidity-dependent aerosol light extinction, scattering, absorption, and single-scattering albedo with a humidified cavity-enhanced albedometer | |
| WO2011064806A2 (en) | Method and apparatus for measurements of luminous isotropic radiation as obtained by means of laser spectroscopy techniques, in particular for sub- micrometric particulate measurements | |
| Turkin et al. | Monitoring pollution from ship power plants with laser technologies | |
| Zhu et al. | Soot scattering measurements in the visible and near-infrared spectrum | |
| KR102147627B1 (en) | Fine dust analysis apparatus | |
| Perim de Faria et al. | Laboratory validation of a compact single-scattering albedo (SSA) monitor | |
| KR102259368B1 (en) | Fine dust optical property determination method and fine dust analysis device | |
| JP2001289783A (en) | Method and device for measuring so3 concentration in exhaust gas | |
| JP4006733B2 (en) | Method and apparatus for measuring mass concentration of soot aggregate in combustion exhaust | |
| Johnson et al. | Development of techniques to characterize particulates emitted from gas turbine exhausts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |