KR102159254B1 - Apparatus for analysis of fine dust and method for analysis of fine dust - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세먼지 분석 장치 및 미세먼지 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fine dust analysis apparatus and a fine dust analysis method.
일반적으로, 천연 방사성 물질은 입자상 또는 기체상으로 대기 중에 늘 존재하고, 대기 중 미세먼지를 포집할 때 다른 오염 물질과 함께 혼합/화합한 상태로 포집된다.In general, natural radioactive substances are always present in the atmosphere in particulate or gaseous form, and are collected in a mixed/combined state with other pollutants when collecting fine dust in the atmosphere.
그리고 미세먼지는 지름이 10 ㎛ 미만인 입자상 물질을 의미하는 것으로, 입경이 10 미만인 PM(Particulate matter) 10, 입경이 2.5 ㎛ 미만인 극미세먼지(PM 2.5), 입경이 1 ㎛ 미만인 초극미세먼지(PM 1)로 분류된다. 즉, 미세먼지(PM 10), 극미세먼지(PM 2.5), 초극미세먼지(PM 1)는 각각 입자의 지름이 대략 10 ㎛, 2.5 ㎛, 1 ㎛ 미만인 입자상 물질의 질량 농도를 측정한 오염도를 의미한다.And fine dust refers to particulate matter with a diameter of less than 10 μm, PM (Particulate matter) 10 with a particle diameter of less than 10, ultrafine dust with a particle diameter of less than 2.5 μm (PM 2.5), and ultrafine dust with a particle diameter of less than 1 μm (PM It is classified as 1). In other words, for fine dust (PM 10), ultra fine dust (PM 2.5), and ultra fine dust (PM 1), the pollution degree obtained by measuring the mass concentration of particulate matter whose diameter is approximately 10 µm, 2.5 µm, and less than 1 µm, respectively. it means.
미세먼지의 농도를 측정하는 방법으로는, 크게 자동 측정법과 수동 측정법이 있다. 자동 측정법으로 방사선인 베타선이 어떤 물질을 통과할 때 그 물질의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 성질을 이용하여서, 미세먼지를 채취한 여과지에 흡수된 베타선의 양을 측정함으로써, 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구하는 베타선 흡수법(Beta Gauge)이 있다. Methods for measuring the concentration of fine dust are largely divided into automatic and manual methods. When the beta ray, which is a radiation, passes through a substance with an automatic measurement method, by measuring the amount of beta ray absorbed by the filter paper from which the fine dust was collected, using the property that the larger the mass of the substance is absorbed, the value of the fine dust There is a beta-ray absorption method (Beta Gauge) that calculates the concentration.
그러나 현재 이용되는 베타선 흡수법은 기기 측정법의 한계 때문에 최소 1시간 단위로 측정이 되며, 미세먼지를 포집한 후에 그 농도를 측정하는 방식이기 때문에 실시간 데이터를 사용할 수 없어서, 짧은 시간에 수시로 변화하는 대기 환경의 간편한 모니터링을 위한 사용에는 부적절하다.However, the currently used beta ray absorption method is measured in units of at least 1 hour due to the limitations of the instrument measurement method, and since it is a method that measures the concentration after collecting fine dust, real-time data cannot be used, so the atmosphere changes frequently in a short time. It is not suitable for use for simple monitoring of the environment.
또한, 자동 측정법 중에서도 대기 중의 물질에 빛을 쪼이면 충돌한 빛이 여러 방향으로 흩어지는 산란 현상을 이용하여서 흩어진 빛의 양을 측정하고, 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구하는 광산란법(Light Scattering Method)에 의해 측정하는 방법도 있다. 물리적 성질이 동일한 입자상의 물질에 빛을 조사하면 산란광의 양이 질량농도에 비례하게 되는 원리를 이용한다. 최근에는 센서 방식의 측정기가 광산란법을 주로 이용하고 있고, 짧은 시간에 측정이 가능하지만, 미세먼지의 개수를 측정하여 공기의 밀도를 이용하여 질량으로 환산하기 때문에 정확성(오차)에 논란이 있는 문제가 있다.In addition, among the automatic measurement methods, the light scattering method, which measures the amount of scattered light by using the scattering phenomenon in which the colliding light is scattered in various directions when light is irradiated on a substance in the atmosphere, and obtains the concentration of fine dust from the value. There is also a method of measuring by ). When light is irradiated on a particulate matter with the same physical properties, the amount of scattered light is proportional to the mass concentration. Recently, sensor-type measuring devices mainly use the light scattering method, and measurement is possible in a short time, but the accuracy (error) is controversial because the number of fine dust is measured and converted into mass using the density of air. There is.
한편, 24시간 동안 시료를 직접 채취하여서 여과지에 모인 미세먼지의 질량을 인간이나 로봇이 저울로 직접 측정하는 중량농도법도 이용되고 있다. 특히 대부분의 국가에서는 위와 같은 중량농도법을 표준법으로 채택하고 있는 경우가 많은데, 이러한 중량농도법에 따르면 정확성이 가장 높기는 하지만, 자동 측정법에 비하여 복잡하고 더 많은 시간과 인력이 필요하며, 실시간 측정이 어려운 문제가 있다.Meanwhile, a weight concentration method is also used in which a human or robot directly measures the mass of fine dust collected on a filter paper by directly collecting a sample for 24 hours with a scale. In particular, in most countries, the above weight concentration method is often adopted as a standard method.This weight concentration method has the highest accuracy, but it is more complicated and requires more time and manpower than the automatic measurement method, and real-time measurement I have this difficult problem.
또한, 종래에는 미세먼지의 농도만 측정하는 것이고, 미세먼지 샘플의 양이 매우 적은 양이다 보니 각각의 성분분석을 위해서는 매우 많은 샘플이 필요하게 되고, 이에 따른 비용적 시간적 미세먼지의 성분에 따른 위해도 정보에 대해서는 제공하지 못하는 문제가 있었다. In addition, conventionally, only the concentration of fine dust is measured, and since the amount of fine dust samples is very small, a very large number of samples are required for each component analysis. There was a problem in not being able to provide information about the province.
이에 따라, 대기 중의 미세먼지의 농도를 실시간으로 측정하면서도, 낮은 비용으로 정확도 높은 미세먼지의 성분 분석할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a technology capable of analyzing the components of fine dust with high accuracy at low cost while measuring the concentration of fine dust in the atmosphere in real time.
본 발명의 실시예들은 대기 중에 함유된 천연 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량과 사전에 결정된 환산인자를 이용하여 미세먼지의 농도를 환산 또는 성분 정보를 도출할 수 있는 미세먼지 분석 장치 및 미세먼지 분석 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are a fine dust analysis device and a method for analyzing fine dust capable of converting the concentration of fine dust or derive component information using the radiation dose emitted from natural radioactive materials contained in the atmosphere and a conversion factor determined in advance. Want to provide.
본 발명의 일 측면에 따른 미세먼지 분석 장치는, 대기에 함유된 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량을 측정하는 검출부; 측정된 상기 방사선량과 기 측정된 대기 중 미세먼지의 농도로부터 환산인자를 결정하는 분석부; 및 결정된 상기 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도 및 성분을 산출하는 판별부;를 포함할 수 있다.An apparatus for analyzing fine dust according to an aspect of the present invention includes: a detector configured to measure an amount of radiation emitted from radioactive materials contained in the atmosphere; An analysis unit determining a conversion factor from the measured radiation dose and the previously measured concentration of fine dust in the atmosphere; And a determination unit that calculates the concentration and component of fine dust in the atmosphere by using the determined conversion factor.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 미세먼지 분석 방법은, 대기에 함유된 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량을 측정하는 단계; 측정된 상기 방사선량과 기 측정된 대기 중 미세먼지의 농도로부터 환산인자를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for analyzing fine dust according to an aspect of the present invention includes: measuring the amount of radiation emitted from radioactive materials contained in the atmosphere; Determining a conversion factor from the measured radiation dose and the previously measured concentration of fine dust in the atmosphere; And calculating the concentration of fine dust in the atmosphere by using the determined conversion factor.
본 발명의 실시예들은 대기 중에 함유된 천연 방사성 물질(실시 예로서 감마 방출 핵종인 베릴륨(Be)-7, 탈륨(Tl)-208, 비스므스(Bi)-212, 납(Pb)-212로부터 방출되는 방사선량과 사전에 결정된 환산인자를 이용하여 미세먼지의 농도를 환산 또는 성분 정보를 도출함으로써, 기존의 베타선 흡수법, 광산란법에 의한 농도 분석법, ICP-MS 등 기존의 성분 분석 방법과 다르게 실시간으로 간편하게 대기 중의 미세먼지의 농도 및 성분 측정이 가능하다는 이점이 있다.Examples of the present invention are from natural radioactive materials contained in the atmosphere (for example, gamma-emitting nuclides beryllium (Be)-7, thallium (Tl)-208, bismuth (Bi)-212, lead (Pb)-212 By converting the concentration of fine dust or deriving component information using the amount of radiation emitted and a conversion factor determined in advance, it is different from the existing component analysis methods such as beta ray absorption method, concentration analysis method by light scattering method, ICP-MS, etc. There is an advantage that it is possible to easily measure the concentration and composition of fine dust in the atmosphere in real time.
특히, 본 발명의 실시예들은 대기에 함유된 베릴륨(Be)-7로부터 방사선량을 측정하는 단계만으로도, 대기 중의 미세먼지의 농도를 실시간으로 정확하게 산출해낼 수 있다. 특히, 인간에게 유해한 PM 2.5의 농도를 보다 정확하게 산출해낼 수 있다는 이점이 있다.In particular, the embodiments of the present invention can accurately calculate the concentration of fine dust in the atmosphere in real time only by measuring the radiation dose from beryllium (Be)-7 contained in the atmosphere. In particular, there is an advantage that the concentration of PM 2.5, which is harmful to humans, can be more accurately calculated.
또한, 본 발명의 실시예들은 기존에 이용되는 베타선 흡수법, 중량농도법에 비하여 더 저렴한 비용과 단축된 시간으로 미세먼지의 농도의 측정이 가능하고, 광산란법에 비하여 정확도가 훨씬 높아서, 매우 저렴한 비용으로도 미세먼지의 농도를 보다 정확하고 신속하게 측정 가능하다는 이점이 있다.In addition, the embodiments of the present invention enable the measurement of the concentration of fine dust at a lower cost and a shorter time compared to the existing beta ray absorption method and weight concentration method, and the accuracy is much higher than that of the light scattering method, so it is very inexpensive. There is an advantage in that it is possible to measure the concentration of fine dust more accurately and quickly even at cost.
또한, 본 발명의 실시예들은 대기 중의 방사성 물질을 전처리 없이 성분 분석하여, 실시간으로 미세먼지 성분 분석을 수행하고, 이를 통해 인체 위해성을 포함한 미세먼지 예보가 가능하다는 이점이 있다.In addition, embodiments of the present invention have the advantage of performing component analysis of radioactive materials in the atmosphere without pre-treatment, performing fine dust component analysis in real time, and predicting fine dust including human harm through this.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 분석 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 시간에 걸쳐서 대기 중의 Be-7의 농도와 대기 중의 PM 2.5 및 PM 10의 농도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 공간 방사선량을 이용하여 PM 10를 예측하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 시간에 걸쳐서 대기 중의 토륨 딸핵종으로부터 측정된 방사선량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 미세먼지 분석 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 분석 방법을 도시한 순서도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for analyzing fine dust according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the results of measuring the concentration of Be-7 in the atmosphere and the concentration of PM 2.5 and
3 is a
4 is a graph showing a result of measuring the radiation dose measured from thorium daughter nuclides in the atmosphere over a specific time period according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing an apparatus for analyzing fine dust according to a modified example of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for analyzing fine dust according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.Hereinafter, a configuration and operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the invention that are claimable, and the following description may form part of the detailed description of the invention. However, in describing the present invention, detailed descriptions of known configurations or functions may be omitted to clarify the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and include various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Further, terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various elements, but the corresponding elements are not limited by these terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. When a component is referred to as being'connected' or'connected' to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 분석 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 시간에 걸쳐서 대기 중의 Be-7의 농도와 대기 중의 PM 2.5 및 PM 10의 농도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 공간 방사선량을 이용하여 PM 10를 예측하여 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 시간에 걸쳐서 대기 중의 토륨 딸핵종으로부터 측정된 방사선량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram showing an apparatus for analyzing fine dust according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the concentration of Be-7 in the atmosphere and 2.5 PM in the atmosphere over a specific time period according to an embodiment of the present invention. And a graph showing the result of measuring the concentration of
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 미세먼지 분석 장치(10)는, 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량을 측정하는 검출부(100)와, 방사선량과 미세먼지의 농도로부터 환산인자(상관인자)를 결정하는 분석부(200)와, 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출하는 판별부(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
구체적으로, 검출부(100)는 대기에 함유된 방사성 물질, 예를 들면, 천연 방사성 물질/지각 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량(감마선량, 알파선량 또는 베타선량)을 측정할 수 있다.Specifically, the
여기서, 천연 방사성 물질은 베릴륨(Be)-7, 탈륨(Tl)-208, 비스므스(Bi)-212, 및 납(Pb)-212) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 지각 방사성 물질은 우라늄(U)-238, 우라늄(U)-235 및 토륨(Th)-232 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the natural radioactive material may include at least one selected from beryllium (Be)-7, thallium (Tl)-208, bismuth (Bi)-212, and lead (Pb)-212), and a perceptual radioactive material Silver may contain at least one selected from uranium (U)-238, uranium (U)-235, and thorium (Th)-232.
특히, 천연 방사성 물질 중에서 베릴륨(Be)-7은, 대기 중에 부유하는 입자에 포함되는 방사성 핵종으로서, 태양과 우주의 고에너지 하전입자가 대기 중의 질소와 산소와 핵반응하여 생성되어, 대기 중에서 에어로졸로서 존재할 수 있다. 이 베릴륨(Be)-7로부터 방출되는 방사선량(감마선량)은 대기 중의 미세먼지의 농도 변화를 나타내는 대표적인 지표로서 가장 적합한 핵종으로 판단될 수 있다. 예컨대, Be-7은 미세먼지의 오염원 또는 특징과는 크게 상관없이 농도에 비례하는 모습을 보이는데, 이는 공기중에서 우주선에 의해 발생되는 Be-7이 미세먼지에 흡착되고 흡착되는 양은 미세먼지의 양에 비례할 것이라는 해석될 수 있다.In particular, among natural radioactive substances, beryllium (Be)-7 is a radionuclide contained in particles suspended in the atmosphere, and is generated by nuclear reactions of high-energy charged particles from the sun and space with nitrogen and oxygen in the atmosphere, as an aerosol in the atmosphere. Can exist. The radiation dose (gamma dose) emitted from beryllium (Be)-7 is a representative indicator of the change in the concentration of fine dust in the atmosphere and can be judged as the most suitable nuclide. For example, Be-7 is largely proportional to its concentration regardless of the pollutant source or characteristics of fine dust. This is because Be-7 generated by cosmic rays in the air is adsorbed to the fine dust, and the amount of adsorbed is dependent on the amount of fine dust. It can be interpreted that it will be proportional.
또한, 우라늄과 토륨 딸핵종은 기본적으로 지각 물질의 양을 대표한다고 볼 수 있는데, 딸 핵종간의 상관관계를 바탕으로 발생한지 몇시간이 지난 미세먼지인지 판단 가능하다.In addition, uranium and thorium daughter nuclides can be regarded as basically representing the amount of crust material, and it is possible to determine whether it is fine dust several hours after the occurrence based on the correlation between the daughter nuclides.
또한, K-40(포타슘)으로는 중국 발 미세먼지를 판단할 수 있는데, 일반적으로 국내 K 값의 분석을 위해 ICP - MS 등을 이용한 화학적인 분석을 수행한다. 그러나 본 발명에서는 K-40의 감마선량률을 모니터링 함으로서 화학적인 분석을 대체할 수 있으므로, 적은 비용 및 인력으로 미세먼지 측정이 가능하고, 이를 이용하여 준 실시간 측정까지 가능하다.In addition, K-40 (potassium) can be used to determine fine dust from China. In general, a chemical analysis using ICP-MS is performed to analyze the domestic K value. However, in the present invention, since chemical analysis can be replaced by monitoring the gamma dose rate of K-40, it is possible to measure fine dust with low cost and manpower, and even semi-real-time measurement using this can be performed.
검출부(100)는 방사선량을 측정하는 기기라면 제한없이 이용될 수 있다. 일 예로, 섬광검출기 및 반도체검출기 등 분광 기능이 있는 다양한 측정기기가 검출부(100)로서 사용될 수 있다. 일 예로, 감마선량율이 0.01 μSv/h 내지 200 mSv/h 범위인 것이 바람직하다. 그리고 공간선량을 측정하는 기기(GM(Geiger-Muller) 계수관 및 비례계수관)는 개략적인 미세먼지 농도 산출만이 가능하다.The
검출부(100)는 천연 방사성 물질(일 예로, 베릴륨(Be)-7)으로부터 방사선량(일 예로, 감마선량)을 측정함과 동시에, 대기 중의 지각 방사성 물질의 딸핵종으로부터 방사선량을 추가로 측정할 수 있으므로, 대기 중에 포함되는 지각 방사성 물질의 딸핵종의 성분을 검출해낼 수 있고, 이를 통해, 미세먼지의 성분까지도 파악할 수 있다.The
특히, 핵종을 화학적으로 측정하기는 매우 어렵지만, 본 발명의 경우, 지각 방사성 물질의 딸핵종에서 방출된 방사선량율로부터 미세먼지 내에 해당 성분이 얼마나 존재하고 있는지에 대한 측정(비스무트(Bi)-212, 탈륨(Tl)-208, 납(Pb)-208 토륨(Th)-234))이 가능하다. 이들 성분이 높으면, 지각 물질이 많이 함유된 미세먼지가 많이 존재한다라고 해석될 수 있다.In particular, it is very difficult to chemically measure a nuclide, but in the case of the present invention, a measurement of how much the component is present in the fine dust from the radiation dose rate emitted from the daughter nuclides of the perceptual radioactive material (Bi-212, Thallium(Tl)-208, Lead(Pb)-208 Thorium(Th)-234)) are possible. If these components are high, it can be interpreted that there is a lot of fine dust containing a lot of crust substances.
분석부(200)는 기 설정된 장소 및 시간에서, 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량과 기 측정된 대기에 함유된 미세먼지의 농도와의 상관관계(비례관계)를 환산인자로 결정할 수 있다. 여기서, 환산인자는 방사선량과 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 나타낸 변수, 관계식, 비례식 또는 수식을 포함할 수 있다. 아울러, 대기 중 미세먼지의 농도는 대기 중 미세먼지를 측정하는 별도의 측정기(미도시)에서 측정될 수 있다. 물론, 이에 한정되지는 아니하며, 대기 중 미세먼지의 농도는 본 발명의 검출부(100)에서 측정할 수도 있을 것이다.The
예를 들어, 환산인자가 변수인 경우, 현지 미세먼지에서 외부 영향 정도(M)는 아래의 [식 1]과 같다. 변수(환산인자)는 기 설정된 장소 및 시간에서, 상사성 물질로부터 방출되는 방사선량과 대기에 함유된 미세먼지의 농도가 비례관계(선형)임을 통해 구해질 수 있다.For example, when the conversion factor is a variable, the degree of external influence (M) in local fine dust is as shown in [Equation 1] below. The variable (conversion factor) can be obtained through a proportional relationship (linearity) between the radiation dose emitted from the similar substance and the concentration of fine dust contained in the atmosphere at a preset place and time.
[식 1] [Equation 1]
여기서, M은 현재 미세먼지에서 외부 영향 정도를 나타낸다. K(포타슘)은 거의 늘 측정되지만, Th(토륨)은 외부에서 유입분에 민감한 지표일 수 있다.Here, M represents the degree of external influence from the current fine dust. K (potassium) is almost always measured, but Th (thorium) can be an externally sensitive indicator.
그리고, 
예컨대, 분석부(200)는 기 설정된 소정의 장소에서 기 설정된 소정의 경과 시간(△T) 동안, 측정된 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 변화량의 상관관계(비례관계)를 분석하여 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 환산인자를 결정할 수 있다.For example, the
판별부(300)는 분석부(200)에서 결정한 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도 및 성분을 산출할 수 있다. 예를 들어, 검출부(100)에서 방사성 물질의 방사선량이 높게 측정되면, 판별부(300)는 환산인자를 이용하여 방사성 물질의 방사선량에 비례하여 미세먼지 농도를 산출(예측)할 수 있다.The
판별부(300) 및 검출부(100)는 동시에 작동할 수 있고, 연속적으로 작동할 수 있다. 즉, 검출부(100)에서 각각 핵종의 방사선량을 측정하는 것으로 미세먼지 내 성분을 분석하며 이와 동시에 판별부(300)에서 방사선량으로부터 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출해낼 수 있다. 또는 검출부(100)에서 방사선량을 측정한 직후에 곧바로 판별부(300)에서 방사선량으로부터 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출해낼 수 있다.The
그리고 판별부(300) 및 검출부(100)는 동일한 하우징 내에 배치되는 것일 수 있다. 판별부(300) 및 검출부(100)가 동일한 하우징 내에 배치되는 경우에는 휴대가 용이하여 장비의 설치가 간편하며, 검출부(100)에서 측정된 방사선량을 이용하여 판별부(300)에서 미세먼지의 농도를 산출하는 과정을 실시간으로 신속하게 수행할 수 있다.In addition, the
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 미세먼지 분석 장치를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram showing an apparatus for analyzing fine dust according to a modified example of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 미세먼지 분석 장치(10')는, 피분석 대상의 공기를 유입시키는 유입부(410)와, 판별부(300)에서 산출된 미세먼지의 농도를 표시하여 주는 디스플레이부(420)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the fine
유입부(410)는 통상적으로 이용되는 펌프, 압력밸브 등을 구비할 수 있고, 기체를 흡입하여 검출부(100)까지 대기를 유인할 수 있도록 구비된 것이면 제한없이 이용될 수 있다. 유입부(410)는 피분석 대상의 공기중 PM 2.5 이하 또는 PM 10 이하 입자 크기를 가지는 먼지를 선별하여 유입시킬 수 있다.The
유입부(410), 검출부(100), 분석부(200) 및 판별부(300)는 동일한 하우징 내에 배치될 수 있다. 하나의 하우징에 유입부(410), 검출부(100), 분석부(200) 및 판별부(300)가 배치된 경우, 휴대를 간편하게 할 수 있으며, 미세먼지 분석 장치의 관리를 용이하게 할 수 있다. 나아가, 하나의 하우징 내에서 모든 작동이 수행됨에 따라서, 미세먼지의 농도 및 성분의 측정을, 매우 신속하게 실시간으로 수행할 수 있는 장점이 있다. 하우징의 재질로서는, 플라스틱 등의 유기 소재, 세라믹 등의 무기 소재, 이들의 복합 소재, 또는 금속 소재를 사용할 수 있다.The
디스플레이부(420)는 판별부(300)에서 산출된 미세먼지의 농도에 관한 정보를 시각화하여 표시하는 장치일 수 있다. 디스플레이부(420)로는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), LED(light emitting diode), OLED(organic light emitting diode) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 분석 방법을 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for analyzing fine dust according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 미세먼지 분석 방법(20)은, 방사선량을 측정하는 단계(S100)와, 환산인자를 결정하는 단계(S200)와, 미세먼지의 농도를 산출하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 6, the fine
구체적으로, 상기 방사선량을 측정하는 단계(S100)는, 대기에 함유된 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량을 측정한다. 방사성 물질은 천연 방사성 물질 및 지각 방사성 물질을 포함할 수 있다.Specifically, in the step of measuring the radiation dose (S100), the amount of radiation emitted from radioactive materials contained in the atmosphere is measured. Radioactive materials can include natural radioactive materials and crust radioactive materials.
상기 환산인자를 결정하는 단계(S200)는, 측정된 방사선량과 미세먼지의 농도와의 상관관계로부터 환산인자를 결정한다. 여기서, 환산인자는 사전에 소정의 시간 및 장소에서 대기 중에 함유된 방사성 물질(일 예로, 베릴륨(Be)-7)로부터 방출되는 방사선량과 미세먼지의 농도와의 상관관계로부터 결정될 수 있다.In determining the conversion factor (S200), a conversion factor is determined from a correlation between the measured radiation dose and the concentration of fine dust. Here, the conversion factor may be determined in advance from a correlation between the amount of radiation emitted from a radioactive material (eg, beryllium (Be)-7) contained in the atmosphere at a predetermined time and place and the concentration of fine dust.
상기 환산인자를 결정하는 단계(S200)는, 정의 시간 및 장소에서 대기 중에 함유된 베릴륨(Be)-7으로부터 방출되는 방사선량(일 예로, 감마선량)을 측정하여 기록하고, 방사선량을 측정한 동일한 시간 및 장소에서 통상적인 방법에 따른 대기 중의 미세먼지의 농도를 측정하여 기록한 후에, 이들 둘 간의 상관관계로부터 환산인자를 결정할 수 있다.In the step of determining the conversion factor (S200), the amount of radiation emitted from beryllium (Be)-7 contained in the atmosphere at a defined time and place (eg, gamma dose) is measured and recorded, and the radiation dose is measured. After measuring and recording the concentration of fine dust in the atmosphere according to a conventional method at the same time and place, the conversion factor can be determined from the correlation between the two.
예컨대, 기 설정된 소정의 장소에서, 임의의 시간(T1)에서 산출된 값과 △T 시간 경과 후의 임의의 시간(T2)에서 산출된 값의 차이, 다시 말해, 기 설정된 소정의 경과 시간(△T) 동안, 방사선량의 변화량과 미세먼지 농도의 변화량을 측정하고, 측정된 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 변화량의 상관관계를 분석함으로써, 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 환산인자를 결정할 수 있다.For example, at a predetermined place, a difference between a value calculated at a certain time T1 and a value calculated at a certain time T2 after the lapse of time △T, that is, a preset prescribed time elapsed (△T ), by measuring the amount of change in the amount of change in radiation dose and the amount of change in the concentration of fine dust, and analyzing the correlation between the amount of change in the amount of fine dust concentration according to the amount of change in the measured amount of radiation, the conversion factor of the fine dust concentration according to the amount of change in radiation dose You can decide.
여기서, 소정의 시간은 대기 중에 함유된 방사성 물질(일 예로, 베릴륨(Be)-7)로부터 방출되는 방사선량을 측정하는 시간과 미세먼지의 농도를 측정하는 시간을 의미할 수 있다. 즉, 방사선량을 측정하는 시간과 미세먼지의 농도를 측정하는 시간은 동시일 수도 있고, 소정의 시간 동안을 의미하는 것일 수도 있다.Here, the predetermined time may mean a time to measure the amount of radiation emitted from a radioactive material contained in the atmosphere (eg, beryllium (Be)-7) and a time to measure the concentration of fine dust. That is, the time to measure the radiation dose and the time to measure the concentration of fine dust may be simultaneous or may mean a predetermined period of time.
상기 소정의 장소는 대기 중에 함유된 방사성 물질(일 예로, 베릴륨(Be)-7)로부터 방출되는 방사선량을 측정하는 장소와 미세먼지의 농도를 측정하는 장소를 의미할 수 있다. 즉, 방사선량을 측정하는 장소와 미세먼지의 농도를 측정하는 장소는 동일한 장소일 수도 있고, 대기현상이 유사하게 일어나는 인접한 지역을 의미할 수도 있다.The predetermined place may refer to a place where an amount of radiation emitted from a radioactive material contained in the atmosphere (eg, beryllium (Be)-7) is measured and a place where a concentration of fine dust is measured. That is, the place where the radiation dose is measured and the place where the concentration of fine dust is measured may be the same place, or may refer to an adjacent area where atmospheric phenomena occur similarly.
위와 같은 방법에 따르면, 특정 시간 동안의 대기 중의 미세먼지의 농도의 변화량을 알 수 있어서, 특정 시간 전의 미세먼지의 농도 대비 현재의 미세먼지의 농도 변화량을 산출해 낼 수 있다.According to the above method, it is possible to know the amount of change in the concentration of fine dust in the atmosphere during a specific time, so that the amount of change in the current concentration of fine dust compared to the concentration of fine dust before a specific time can be calculated.
상기 미세먼지의 농도를 산출하는 단계(S300)는, 환산인자를 결정하는 단계에서 결정된 환산인자를 이용하여 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출한다. In the calculating the concentration of the fine dust (S300), the concentration of the fine dust in the atmosphere is calculated by using the conversion factor determined in the step of determining the conversion factor.
예컨대, 방사선량을 측정하는 단계(S100)에서 방사성 물질의 방사선량이 높게 측정되면, 환산인자를 이용하여 방사성 물질의 방사선량에 비례하여 미세먼지 농도를 산출(예측)할 수 있다.For example, if the amount of radiation of the radioactive material is high in the step of measuring the radiation dose (S100), the concentration of fine dust may be calculated (predicted) in proportion to the amount of radiation of the radioactive material using a conversion factor.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 미세먼지 분석 방법은, 방사선량을 측정하는 단계 이전(S100)에, 피분석 대상의 공기를 유입하는 단계와, 미세먼지의 농도를 산출하는 단계 이후, 미세먼지의 농도를 디스플레이에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the fine dust analysis method according to another aspect of the present invention, before the step of measuring the radiation dose (S100), after the step of introducing the air to be analyzed, and after the step of calculating the concentration of the fine dust, fine dust It may further include displaying the concentration of the display on the display.
상기 피분석 대상의 공기를 유입하는 단계는, 피분석 대상의 공기중 PM 2.5 이하 또는 PM 10 이하 입자 크기를 가지는 먼지를 선별하여 유입시킬 수 있다. 상기 디스플레이에 표시하는 단계는, 전술한 디스플레이부를 통해 산출된 미세먼지의 농도에 관한 정보를 시각화하여 표시할 수 있다.In the step of introducing the air to be analyzed, dust having a particle size of PM 2.5 or less or
상술한 바와 같이, 본 발명은 대기 중에 함유된 천연 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량과 사전에 결정된 환산인자를 이용하여 미세먼지의 농도를 환산 또는 성분 정보를 도출할 수 있고, 대기 중의 방사성 물질을 전처리 없이 성분 분석하여, 실시간으로 미세먼지 성분 분석을 수행하고, 이를 통해 인체 위해성을 포함한 미세먼지 예보가 가능하다는 등의 우수한 장점을 갖는다. As described above, the present invention can convert the concentration of fine dust or derive component information using the amount of radiation emitted from the natural radioactive material contained in the atmosphere and a conversion factor determined in advance, and pretreat the radioactive material in the atmosphere. It has excellent advantages, such as that it can analyze components without components, analyze components of fine dust in real time, and predict fine dust including human harm through this.
특히, 인간에게 유해한 영향을 미치는 PM 2.5 및 PM 10의 미세먼지 농도를 정확하게 분석해낼 수 있어서, 실시간으로 인간에게 유해한 미세먼지의 농도 및 성분에 관한 정보를 정확하게 전달해 줄 수 있어서, 이에 대한 대처를 신속한 대처가 가능하다.In particular, it is possible to accurately analyze the concentration of fine dust in PM 2.5 and
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand. For example, a person skilled in the art may change the material, size, etc. of each component according to the field of application, or combine or substitute embodiments to implement it in a form that is not clearly disclosed in the embodiments of the present invention. It does not go beyond the scope of. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should not be understood as limiting, and it should be said that these modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.
100: 검출부 200: 분석부
300: 판별부 410: 유입부
420: 디스플레이부100: detection unit 200: analysis unit
300: determination unit 410: inlet
420: display unit
Claims (12)
측정된 상기 방사선량과 기 측정된 대기 중 미세먼지의 농도로부터 환산인자를 결정하는 분석부;
결정된 상기 환산인자를 이용하여 대기에 함유된 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량에 따른 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출하는 판별부;
피분석 대상의 공기중 PM 2.5 이하 또는 PM 10 이하 입자 크기를 가지는 먼지를 선별적으로 유입시키는 유입부; 및
상기 판별부에서 산출된 미세먼지의 농도를 표시하여 주는 디스플레이부;를 포함하고,
상기 분석부는
기 설정된 장소 및 시간에서, 상기 방사성 물질으로부터 방출되는 방사선량과 대기에 함유된 미세먼지의 농도와의 상관관계를 통해 환산인자를 결정하되, 기 설정된 소정의 장소에서 기 설정된 소정의 경과 시간 동안 측정된 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 변화량의 상관관계를 분석하여 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 환산인자를 결정하는,
미세먼지 분석 장치.A detector configured to measure the amount of radiation emitted from the natural radioactive material and the amount of radiation emitted from the daughter nuclides of the perceptual radioactive material in the atmosphere;
An analysis unit determining a conversion factor from the measured radiation dose and the previously measured concentration of fine dust in the atmosphere;
A determination unit calculating a concentration of fine dust in the atmosphere according to the amount of radiation emitted from the radioactive material contained in the atmosphere by using the determined conversion factor;
An inlet for selectively introducing dust having a particle size of PM 2.5 or less or PM 10 or less in the air to be analyzed; And
Includes; a display unit for displaying the concentration of fine dust calculated by the determination unit,
The analysis unit
At a preset place and time, a conversion factor is determined through the correlation between the radiation dose emitted from the radioactive material and the concentration of fine dust contained in the atmosphere, but measured at a preset place for a preset elapsed time. To determine the conversion factor of the concentration of fine dust according to the amount of change in radiation dose by analyzing the correlation of the amount of change in the concentration of fine dust according to the amount of change in the amount of radiation generated.
Fine dust analysis device.
상기 판별부는
상기 환산인자를 이용하여 방사성 물질의 방사선량에 비례하여 미세먼지 농도를 예측하는,
미세먼지 분석 장치.The method of claim 1,
The determination unit
Predicting the concentration of fine dust in proportion to the radiation dose of the radioactive material using the conversion factor,
Fine dust analysis device.
상기 분석부는
상기 판별부 및 상기 검출부는 동일한 하우징 내에 배치되는,
미세먼지 분석 장치.The method of claim 1,
The analysis unit
The determination unit and the detection unit are disposed in the same housing,
Fine dust analysis device.
상기 방사성 물질은
베릴륨(Be)-7, 탈륨(Tl)-208, 비스므스(Bi)-212 및 납(Pb)-212) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 천연 방사성 물질을 포함하는,
미세먼지 분석 장치.The method of claim 1,
The radioactive material is
Containing a natural radioactive material comprising at least one selected from beryllium (Be)-7, thallium (Tl)-208, bismuth (Bi)-212 and lead (Pb)-212),
Fine dust analysis device.
상기 방사성 물질은
우라늄(U)-238, 우라늄(U)-235 및 토륨(Th)-232 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 지각 방사성 물질을 포함하는
미세먼지 분석 장치.The method of claim 1,
The radioactive material is
Uranium (U)-238, uranium (U)-235, and thorium (Th)-232 containing a crust radioactive material containing at least one selected from
Fine dust analysis device.
측정된 상기 방사선량과 기 측정된 대기 중 미세먼지의 농도로부터 환산인자를 결정하는 단계;
결정된 상기 환산인자를 이용하여 대기에 함유된 방사성 물질로부터 방출되는 방사선량에 따른 대기 중의 미세먼지의 농도를 산출하는 단계;
상기 방사선량을 측정하는 단계 전에, 피분석 대상의 공기중 PM 2.5 이하 또는 PM 10 이하 입자 크기를 가지는 먼지를 선별적으로 유입시키는 단계; 및
상기 미세먼지의 농도를 산출하는 단계 이후에, 산출된 미세먼지의 농도를 표시하는 단계를 포함하고,
상기 환산인자를 결정하는 단계는,
기 설정된 장소 및 시간에서, 상기 방사성 물질으로부터 방출되는 방사선량과 대기에 함유된 미세먼지의 농도와의 상관관계를 통해 환산인자를 결정하되, 기 설정된 소정의 장소에서 기 설정된 소정의 경과 시간 동안 측정된 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 변화량의 상관관계를 분석하여 방사선량의 변화량에 따른 미세먼지 농도의 환산인자를 결정하는,
미세먼지 분석 방법.Measuring the amount of radiation emitted from the natural radioactive material and the amount of radiation emitted from the daughter nuclides of the crust radioactive material in the atmosphere;
Determining a conversion factor from the measured radiation dose and the previously measured concentration of fine dust in the atmosphere;
Calculating the concentration of fine dust in the atmosphere according to the amount of radiation emitted from the radioactive material contained in the atmosphere by using the determined conversion factor;
Prior to measuring the radiation dose, selectively introducing dust having a particle size of PM 2.5 or less or PM 10 or less in the air to be analyzed; And
After the step of calculating the concentration of the fine dust, including the step of displaying the calculated concentration of the fine dust,
The step of determining the conversion factor,
At a preset place and time, a conversion factor is determined through the correlation between the radiation dose emitted from the radioactive material and the concentration of fine dust contained in the atmosphere, but measured at a preset place for a preset elapsed time. To determine the conversion factor of the concentration of fine dust according to the amount of change in radiation dose by analyzing the correlation of the amount of change in the concentration of fine dust according to the amount of change in the amount of radiation generated.
Fine dust analysis method.
상기 미세먼지의 농도를 산출하는 단계는,
상기 환산인자를 이용하여 방사성 물질의 방사선량에 비례하여 미세먼지 농도를 예측하는,
미세먼지 분석 방법.The method of claim 7,
The step of calculating the concentration of the fine dust,
Predicting the concentration of fine dust in proportion to the radiation dose of the radioactive material using the conversion factor,
Fine dust analysis method.
상기 방사성 물질은
베릴륨(Be)-7, 탈륨(Tl)-208, 비스므스(Bi)-212, 납(Pb)-212) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 천연 방사성 물질을 포함하는,
미세먼지 분석 방법.The method of claim 7,
The radioactive material is
Containing a natural radioactive material comprising at least one selected from beryllium (Be)-7, thallium (Tl)-208, bismuth (Bi)-212, lead (Pb)-212),
Fine dust analysis method.
상기 방사성 물질은
우라늄(U)-238, 우라늄(U)-235 및 토륨(Th)-232 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 지각 방사성 물질을 포함하는,
미세먼지 분석 방법.The method of claim 7,
The radioactive material is
Including a crust radioactive material comprising at least one selected from uranium (U)-238, uranium (U)-235 and thorium (Th)-232,
Fine dust analysis method.
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