KR102180606B1

KR102180606B1 - Apparatus for measuring radon emanation rate of construction material

Info

Publication number: KR102180606B1
Application number: KR1020180155146A
Authority: KR
Inventors: 이철민
Original assignee: 주식회사 액틴
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-11-18
Also published as: KR20200068316A

Abstract

건축자재의 라돈방출율 측정장치에 관한 것으로, 절연층 및 도체층이 적층된 구조의 반구형으로 형성되어 건축자재의 표면에 압착되는 반구챔버, 반구챔버의 중심을 향하여 나선형으로 말려져 올라가는 구조로 반구챔버의 내부 공간에 설치되는 도전성의 원추코일, 반구챔버의 도체층과 원추코일 사이에 전원을 인가함으로써 반구챔버의 내부 공간에 전기장을 형성하는 전원공급부, 및 원추코일에 발생된 펄스들을 이용하여 건축자재의 라돈방출율을 산출하는 전자회로부를 포함한다.A hemispherical chamber formed in a hemispherical shape of a structure in which an insulating layer and a conductor layer are stacked and pressed against the surface of a building material, and a hemisphere chamber with a structure that is spirally rolled up toward the center of the hemisphere chamber. Construction materials using a conductive conical coil installed in the inner space of the hemisphere, a power supply that forms an electric field in the inner space of the hemisphere chamber by applying power between the conductor layer and the conical coil of the hemisphere chamber, and pulses generated in the conical coil. It includes an electronic circuit part for calculating the radon emission rate of.

Description

Equipment for measuring radon emanation rate of construction material {Apparatus for measuring radon emanation rate of construction material}

건축자재의 라돈방출율을 측정하는 장치에 관한 것이다. It relates to a device for measuring the radon release rate of building materials.

라돈은 우라늄, 라듐 등을 비롯한 자연방사성 물질의 하나로서 실내 공기 등 생활 환경으로부터 일상적으로 노출됨으로써 폐암을 유발하는 등 거주자들의 건강을 위협하는 주요 발암물질이다. 세계보건기구(World Health Organization, WHO)와 미국 환경청(U.S. Environmental Protection Agency, USEPA)은 라돈을 흡연 다음으로 폐암을 유발하는 주요 원인물질로 규정하고 실내 공기 중의 라돈농도를 관리하도록 권고하고 있다. 라돈은 실외공기나 지하수 중에도 존재하지만 실내공기를 통한 노출(95% 가량)이 대부분을 차지하며, 라돈은 토양과 접하는 건축물의 틈을 통한 유입과 건축자재에 들어 있는 라듐 등으로부터 발생하여 실내공기를 통해 노출된다. Radon is one of the natural radioactive substances, including uranium and radium, and is a major carcinogen that threatens the health of residents by causing lung cancer by being exposed to living environments such as indoor air. The World Health Organization (WHO) and the U.S. Environmental Protection Agency (USEPA) define radon as a major cause of lung cancer after smoking, and recommend that radon concentrations in indoor air be managed. Radon is present in outdoor air or groundwater, but exposure through indoor air (about 95%) accounts for most of it, and radon is generated from inflow through gaps in buildings in contact with the soil and from radium in building materials, thereby creating indoor air. Exposed through.

라돈은 건축된 집의 토양과 암석으로부터 주로 형성되지만, 건축자재에서 발생되는 라돈 역시 실내 환경에서 라돈의 주된 잠재적 발생원의 하나로 알려져 있다. 특히, 고층아파트 실내공기 중 라돈농도의 증가가 건축자재에 의한 것으로 보도됨에 따라 건축자재의 라돈 방출과 이로 인한 건강 위해에 대한 사회적 관심이 증대되고 있다. 최근, 실내공기질(Indoor Air Quality, IAQ)의 중요성이 부각되면서 실내 공기질 개선을 위한 많은 방안들이 제안되고 적용되어지고 있다. 특히, 오염된 실내공기의 환기는 실내 공기질 개선에 있어 가장 선두적 위치에 서 있다는 것은 널리 알려져 있다. 또한, 라돈에 대한 저감방안으로는 토양 배기법이 가장 효율적 방법으로 라돈의 주 발생원으로 알려져 있는 토양 또는 암석으로부터 발생된 라돈이 실내 유입되기 전에 건물의 외부로 배출시킴으로 실내 라돈농도를 저감시키는 방법이 널리 이용되어지고 있다. Radon is mainly formed from the soil and rocks of built houses, but radon generated from building materials is also known as one of the main potential sources of radon in indoor environments. In particular, as it is reported that the increase in radon concentration in the indoor air of high-rise apartments is due to construction materials, social interest in the release of radon from construction materials and the resulting health risks is increasing. Recently, as the importance of indoor air quality (IAQ) has emerged, many measures for improving indoor air quality have been proposed and applied. In particular, it is widely known that ventilation of contaminated indoor air is at the forefront in improving indoor air quality. In addition, as a method of reducing radon, the soil exhaust method is the most efficient method, and a method of reducing indoor radon concentration by discharging radon generated from soil or rocks, which is known as the main source of radon, to the outside of the building before entering indoors. It is widely used.

고층 아파트에서 높은 실내 라돈농도가 발생하였을 경우에 토양 배기법은 이 건물에 적용하기에 유명무실한 방법으로 이들 고농도의 고층 아파트에서는 토양보다는 건축자재에서 방출되는 라돈에 의한 실내 농도의 증가가 이루어진 것으로 알려져 있으며, 이 고농도의 라돈 저감에 적합한 방법으로는 환기에 의한 저감 방법이 권유되어지고 있다. 그러나, 최근 에너지 보존의 의식 고조로 인해 계획성 없는 환기량의 증가에 대한 대책이 활발하게 논의되고 있다. 고층 아파트에서 거주하는 인구가 점차적으로 증가함에 따라 고층 아파트의 건설 당시에 라돈방출율이 낮은 건축자재를 사용하거나 실내 벽면이나 바닥면의 건축자재를 라돈방출율이 낮은 건축자재로 교체하는 방안에 대한 관심이 증가하고 있다. When high indoor radon concentrations occur in high-rise apartments, the soil exhaust method is not well known to be applied to this building.In these high-rise apartments with high concentrations, it is known that the increase in indoor concentration is caused by radon emitted from building materials rather than soil. In addition, as a method suitable for reducing radon at a high concentration, a reduction method by ventilation is recommended. However, in recent years, due to the rising awareness of energy conservation, measures against an unplanned increase in ventilation volume have been actively discussed. As the population living in high-rise apartments gradually increases, interest in using construction materials with low radon emission rates at the time of construction of high-rise apartments or replacing construction materials on interior walls and floors with construction materials with low radon emission rates is increasing. Are doing.

현재 알려진 라돈 검출기는 그 검출 방식에 따라 적분형, 연속형, 포집형으로 분류되며, 외부 전원의 필요 여부에 따라 외부전원이 필요하면 능동형(active), 필요치 않으면 수동형(passive)으로 분류된다. 능동형 검출기는 라돈의 단기간 연속 측정에 사용되며 관심 있는 장소에서의 라돈 농도의 시간에 따른 변화를 측정하는데 유용하다. 이에 반해, 수동형 검출기는 수주에서 수년에 이르는 라돈의 장기간 측정에 사용되며 일정기간 동안의 평균 라돈 농도를 얻어낼 수 있다. 능동형 검출기의 예로는 펄스형 전리함(pulsed ionization chamber), 섬광셀(scintillation cell), 실리콘 방식 등을 들 수 있고, 수동형 검출기의 예로는 알파비적검출기(alpha track detector), 차콜캐니스터(charcoal canister), 충전막전리함(electret ion chamber) 방식 등을 들 수 있다. Currently known radon detectors are classified into integral type, continuous type, and trapping type according to their detection method, and are classified into active type when external power is required or passive when external power is required. Active detectors are used for short-term continuous measurement of radon and are useful for measuring the change in radon concentration over time at a location of interest. On the other hand, passive detectors are used for long-term measurement of radon ranging from several weeks to several years and can obtain an average radon concentration over a period of time. Examples of active detectors include pulsed ionization chambers, scintillation cells, and silicon methods, and examples of passive detectors include alpha track detectors, charcoal canisters, and And an electret ion chamber method.

일부 건축자재에 대해서는 평균 라돈방출율이 알려져 있으나 동일 소재의 건축자재라 하더라도 건축자재 별로 라돈방출율의 차이가 크고 오래된 건축물의 경우에 건축자재의 소재를 알 수 없는 경우가 빈번하다. 따라서, 건축물의 건설 현장이나 리모델링 현장에서 라돈 검출기를 들고 다니면서 건축자재 별로 라돈방출율을 측정할 필요가 있다. 그러나, 수동형 검출기는 라돈 측정에 매우 오랜 시간이 걸리는 단점이 있고, 능동형 검출기는 부피가 매우 커서 휴대가 불가능할 뿐만 아니라 매우 고가라는 단점이 있다. For some building materials, the average radon emission rate is known, but even if it is a building material of the same material, the difference in radon emission rate by building material is large, and in the case of old buildings, the material of the building material is often unknown. Therefore, it is necessary to measure the radon emission rate for each building material while carrying a radon detector at a construction site or a remodeling site of a building. However, the passive detector has a drawback that it takes a very long time to measure radon, and the active detector has a drawback in that it is not only portable because it is very bulky, but also is very expensive.

짧은 시간 내에 간편하게 건축자재의 라돈방출율을 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.It is to provide a device that can easily measure the radon release rate of building materials within a short time. It is not limited to the above-described technical problem, and another technical problem may be derived from the following description.

본 발명에 따른 건축자재의 라돈방출율 측정장치는 절연층 및 도체층이 적층된 구조의 반구형으로 형성되어 건축자재의 표면에 압착되는 반구챔버; 상기 반구챔버의 중심을 향하여 나선형으로 말려져 올라가는 구조로 상기 반구챔버의 도체층과 상기 건축자재의 표면 사이의 공간에 설치되는 도전성의 원추코일; 상기 반구챔버의 도체층과 상기 원추코일 사이에 전원을 인가함으로써 상기 공간에 전기장을 형성하는 전원공급부; 및 상기 전기장에 의해 상기 원추코일에 발생된 펄스들을 이용하여 상기 건축자재의 라돈방출율을 산출하는 전자회로부를 포함한다.The apparatus for measuring radon emission rate of a building material according to the present invention includes a hemispherical chamber formed in a hemispherical shape in which an insulating layer and a conductor layer are stacked and pressed onto the surface of the building material; A conductive conical coil installed in the space between the conductor layer of the hemisphere chamber and the surface of the building material in a structure that is spirally rolled up toward the center of the hemisphere chamber; A power supply unit for forming an electric field in the space by applying power between the conductor layer of the hemisphere chamber and the conical coil; And an electronic circuit part calculating a radon emission rate of the building material by using pulses generated in the conical coil by the electric field.

상기 공간 내에는 상기 건축자재의 표면으로부터 방출된 라돈이 붕괴되는 과정에서의 알파 입자들에 의해 다수의 이온쌍이 생성되고, 상기 공간 내의 각 이온쌍의 전자는 상기 전기장에 의해 상기 원추코일 측으로 흡인되어 수집되고, 상기 각 이온쌍의 양이온은 상기 도전층 측으로 흡인되어 수집되고, 상기 원추코일의 전자 수집과 상기 도전층의 양이온 수집에 의해 상기 원추코일에는 펄스들이 발생된다. In the space, a number of ion pairs are generated by alpha particles in the process of collapsing radon emitted from the surface of the building material, and electrons of each ion pair in the space are attracted toward the conical coil by the electric field. Collected, the cations of each of the ion pairs are attracted toward the conductive layer and collected, and pulses are generated in the conical coil by collecting electrons from the conical coil and collecting cations from the conductive layer.

상기 원추코일은 상기 도전층의 표면에 대해 상기 각 이온쌍의 전자와 양이온을 흡인할 수 있는 가장 넓은 간격을 유지하면서 상기 반구챔버의 중심을 향하여 나선형으로 말려져 올라가는 형태로 형성될 수 있다.The conical coil may be formed in a form in which the conical coil is spirally rolled up toward the center of the hemispherical chamber while maintaining the widest distance from which electrons and cations of each ion pair can be sucked from the surface of the conductive layer.

상기 전자회로부는 상기 원추코일에 발생된 펄스들을 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 펄스들의 개수를 상기 펄스들의 개수에 비례하는 크기의 전압으로 변환하는 펄스카운터; 및 상기 변환된 전압의 크기로부터 상기 건축자재의 라돈방출율을 산출하는 산출부를 포함할 수 있다. The electronic circuit unit includes an amplifying unit for amplifying the pulses generated in the conical coil; A pulse counter converting the number of amplified pulses into a voltage having a magnitude proportional to the number of pulses; And it may include a calculation unit for calculating the radon emission rate of the building material from the magnitude of the converted voltage.

상기 증폭부는 상기 원추코일에 발생된 펄스가 입력되는 순간에 로우로부터 하이로 전환되고 상기 펄스가 사라지는 순간에 하이가 로우로 전환되는 장방형 펄스를 포함하는 신호를 출력하고. 상기 펄스카운터는 상기 증폭부로부터 입력되는 신호가 하이일 때에 충전되는 커패시터; 및 상기 커패시터에 병렬 연결되어, 상기 커패시터에 충전된 전하량에 비례하는 크기의 전압이 걸리는 저항을 포함할 수 있다. The amplifying unit outputs a signal including a rectangular pulse that is converted from low to high when a pulse generated in the conical coil is input and is converted from high to low when the pulse disappears. The pulse counter may include a capacitor that is charged when the signal input from the amplifying unit is high; And a resistor connected in parallel to the capacitor and applied with a voltage having a magnitude proportional to an amount of charge charged in the capacitor.

상기 전자회로부는 상기 공간에 설치되어, 게이트가 상기 원추코일의 일단에 연결되고, 드레인이 상기 전자회로부의 구동 전원의 플러스 단자와 연결되고, 소스는 전자회로부의 구동 전원의 마이너스 단자와 연결됨으로써 상기 공간 내에서 상기 원추코일에 발생된 펄스들을 포함하는 신호를 증폭하는 JFET(Junction Field Effect Transistor)를 포함할 수 있다.The electronic circuit unit is installed in the space, a gate is connected to one end of the conical coil, a drain is connected to a positive terminal of a driving power supply of the electronic circuit unit, and a source is connected to a negative terminal of a driving power supply of the electronic circuit unit. It may include a Junction Field Effect Transistor (JFET) for amplifying a signal including pulses generated in the conical coil in space.

상기 반구챔버는 상기 도체층에 해당하는 내도체층, 상기 절연층, 및 외도체층이 적층된 구조의 반구형으로 형성되고, 상기 공간 내에서 상기 내도체층과 상기 외도체층 사이에 연결되어 상기 전자회로부로 저주파수 대역의 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 커패시터를 더 포함할 수 있다.The hemispherical chamber is formed in a hemispherical shape of a structure in which an inner conductor layer corresponding to the conductor layer, the insulating layer, and an outer conductor layer are stacked, and is connected between the inner conductor layer and the outer conductor layer in the space to reduce the frequency to the electronic circuit unit. It may further include a capacitor that blocks the inflow of noise in the band.

반구챔버가 건축자재의 표면에 압착된 상태에서 반구챔버의 중심을 향하여 나선형으로 말려져 올라가는 구조의 원추코일에 발생된 펄스들을 이용하여 건축자재의 라돈방출율을 산출함으로써 사용자가 반구챔버를 건축자재의 표면에 압착시키는 동작만으로 건축자재의 라돈방출율을 수분 내에 즉시 얻을 수 있다. 특히, 원추코일에 발생된 펄스들을 증폭하고, 증폭된 펄스들의 개수를 펄스들의 개수에 비례하는 크기의 전압으로 변환하고, 그 전압의 크기로부터 건축자재의 라돈방출율을 산출함으로써 건축자재의 라돈방출율을 정확하게 측정할 수 있다. 상기된 바와 같은 효과로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 효과가 도출될 수도 있다.In the state where the hemisphere chamber is pressed against the surface of the building material, the user can use the pulses generated in the conical coil of the structure that is spirally rolled up toward the center of the hemisphere chamber to calculate the radon release rate of the building material. The radon release rate of building materials can be immediately obtained within a few minutes by pressing it on the surface. In particular, by amplifying the pulses generated in the conical coil, converting the number of amplified pulses into a voltage of a magnitude proportional to the number of pulses, and calculating the radon emission rate of the building material from the voltage level, the radon emission rate of the building material is calculated. It can be measured accurately. It is not limited to the effects as described above, and another effect may be derived from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈방출율 측정장치(1)의 외관도이다.
도 2는 도 1에 도시된 라돈방출율 측정장치(1)의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 라돈방출율 측정장치(1)의 일부 절개도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전자회로부(14)의 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 증폭부(141)의 회로도이다.
도 6은 도 4에 도시된 펄스카운터(142)의 회로도이다. 1 is an external view of a radon release rate measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the radon release rate measuring device 1 shown in FIG. 1.
3 is a partial cut-away view of the radon release rate measuring apparatus 1 shown in FIG. 1.
4 is a configuration diagram of the electronic circuit unit 14 shown in FIG. 3.
5 is a circuit diagram of the amplifying unit 141 shown in FIG. 4.
6 is a circuit diagram of the pulse counter 142 shown in FIG. 4.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예는 건축자재의 표면에 압착된 상태로 건축자재의 라돈방출율을 짧은 시간 내에 측정할 수 있는 장치에 관한 것으로, 라돈을 방출하는 건축자재의 예로는 콘크리트, 석재, 석고보드 등을 들 수 있다. 이하에서는 이러한 장치를 간략하게 "라돈방출율 측정장치"로 호칭하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments of the present invention described below relate to a device capable of measuring the radon release rate of a building material within a short time while being compressed on the surface of a building material. Examples of building materials that release radon include concrete, stone, And gypsum board. Hereinafter, such a device will be simply referred to as a "radon release rate measuring device".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈방출율 측정장치(1)의 외관도이고, 도 2는 도 1에 도시된 라돈방출율 측정장치(1)의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 라돈방출율 측정장치(1)의 일부 절개도이다. 도 1의 (a)는 건축자재(2)의 표면에 압착된 상태의 라돈방출율 측정장치(1)의 사시도이고, 도 1의 (b)는 건축물의 측벽을 이루고 있는 건축자재(2)에 압착된 상태의 라돈방출율 측정장치(1)의 측면도이다. 도 2에는 반구챔버(11)의 내부 공간에서의 이온화에 대한 이해를 돕기 위해 라돈방출율 측정장치(1)의 단면이 도시되어 있다. 도 3에는 반구챔버(11)의 내부에 존재하는 본 실시예의 구성이 노출되도록 반구챔버(11)의 일부가 절개된 상태로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈방출율 측정장치(1)는 반구챔버(11), 원추코일(12), 전원공급부(13), 전자회로부(14), 및 디스플레이부(15)로 구성된다. 이하에서 본 실시예를 설명하는 과정에서 상기된 주요 구성요소 외에 다른 구성요소가 등장할 수 있다.1 is an external view of a radon release rate measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a radon release rate measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is It is a partial cut-away view of the radon release rate measuring device 1. Figure 1 (a) is a perspective view of a radon release rate measuring device (1) in a state compressed to the surface of a building material (2), Figure 1 (b) is a building material (2) forming the side wall of the building It is a side view of the radon release rate measuring apparatus 1 in a state. 2 is a cross-sectional view of the radon release rate measuring apparatus 1 to aid in understanding the ionization in the inner space of the hemisphere chamber 11. In FIG. 3, a part of the hemisphere chamber 11 is shown in a cut-away state so that the configuration of the present embodiment existing inside the hemisphere chamber 11 is exposed. Referring to FIG. 1, a radon emission rate measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a hemisphere chamber 11, a conical coil 12, a power supply unit 13, an electronic circuit unit 14, and a display unit ( 15). In the process of describing the present embodiment below, other components may appear in addition to the above-described main components.

반구챔버(11)는 내도체층(111), 내절연층(112), 외도체층(113), 및 외절연층(114)이 적층된 구조의 반구형으로 형성되어 건축자재(2)의 표면에 압착된다. 내절연층(112)과 외절연층(114)은 견고한 합성수지 소재, 예를 들어 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 엔지니어링 플라스틱 등으로 제조될 수 있고, 내도체층(111)과 외도체층(113)은 높은 도전율의 금속 소재, 예를 들어 알루미늄, 구리 등으로 제조될 수 있다. 여기에서, 내도체층(111)은 반구챔버(11) 내부의 전기장 형성시 캐소드의 역할을 하고, 외도체층(113)은 전자회로부(14)로 공급되는 전원의 그라운드로서의 역할을 한다. The hemispherical chamber 11 is formed in a hemispherical shape in which an inner conductor layer 111, an inner insulating layer 112, an outer conductor layer 113, and an outer insulating layer 114 are stacked to be pressed onto the surface of the building material 2 do. The inner insulating layer 112 and the outer insulating layer 114 may be made of a solid synthetic resin material, for example, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), engineering plastic, etc., and the inner conductor layer 111 and the outer conductor layer 113 are high. It may be made of a metallic material having a conductivity, for example, aluminum or copper. Here, the inner conductor layer 111 serves as a cathode when the electric field inside the hemisphere chamber 11 is formed, and the outer conductor layer 113 serves as a ground for power supplied to the electronic circuit unit 14.

도 1-3에 도시된 바와 같이, 반구챔버(11)의 원형 둘레가 건축자재(2)의 표면에 압착됨에 따라 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 건축자재(2)의 표면 사이에는 반구형의 내부 공간이 형성된다. 이하에서는 이러한 공간을 "반구챔버(11)의 내부 공간"으로 호칭하기로 한다. 반구챔버(11)의 외부 공기가 그 내부 공간으로 유입됨을 방지하기 위해 반구챔버(11)의 원형 둘레에는 고무 소재의 캡(115)이 씌워질 수 있다. 건축자재(2)로부터 방출된 라돈은 불활성 기체로서 긴 반감기를 가지고 있기 때문에 건축자재(2)의 표면 주변의 공기 중에 오랫동안 머물러 있게 된다. 반구챔버(11) 내부공간에는 건축자재(2)로부터 방출된 라돈이 존재하게 된다. 따라서, 반구챔버(11) 내부공간에 존재하는 라돈의 양으로부터 건축자재(2)의 라돈 방출율을 측정할 수 있다. As shown in Fig. 1-3, as the circular circumference of the hemisphere chamber 11 is pressed against the surface of the building material 2, between the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11 and the surface of the building material 2 In the hemispherical inner space is formed. Hereinafter, this space will be referred to as "the inner space of the hemisphere chamber 11". In order to prevent the external air of the hemisphere chamber 11 from flowing into the inner space thereof, a cap 115 made of a rubber material may be covered around the circular circumference of the hemisphere chamber 11. Since radon released from the building material 2 is an inert gas and has a long half-life, it stays in the air around the surface of the building material 2 for a long time. In the inner space of the hemisphere chamber 11, radon released from the building material 2 is present. Accordingly, the radon release rate of the building material 2 can be measured from the amount of radon present in the inner space of the hemisphere chamber 11.

원추코일(12)은 반구챔버(11)의 중심을 향하여 나선형으로 말려져 올라가는 구조로 반구챔버(11)의 내부 공간에 설치된다. 원추코일(12)은 도전성의 금속 소재, 예를 들어 알루미늄, 구리 등으로 제조될 수 있다. 여기에서, 원추코일(12)은 반구챔버(11) 내부의 전기장 형성시 애노드의 역할을 한다. 원추코일(12)과 반구챔버(11)의 내도체층(111) 사이에 100V 이상의 고전압 전원이 인가되면 반구챔버(11)의 내부에는 아래에서 설명될 양이온과 음이온을 흡인할 수 있는 강도를 갖는 전기장이 형성될 수 있다. 이때, 전기장의 강도가 클수록 양이온과 음이온의 흡인 효율이 향상된다. 반구챔버(11) 내의 라돈은 붕괴되면서 알파 입자를 방출한다. 알파 입자는 그 에너지가 소멸되기 전까지 약 4 ~ 7cm의 아주 짧은 거리를 이동할 수 있다. 이에 따라, 원추코일(12)의 나선형 코일 부분의 높이는 7cm 이상이 바람직하다. The conical coil 12 is installed in the inner space of the hemisphere chamber 11 in a structure in which it is rolled up in a spiral toward the center of the hemisphere chamber 11. The conical coil 12 may be made of a conductive metal material, such as aluminum or copper. Here, the conical coil 12 serves as an anode when the electric field inside the hemisphere chamber 11 is formed. When a high voltage power of 100V or more is applied between the conical coil 12 and the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11, an electric field having a strength capable of attracting positive and negative ions, which will be described below, is inside the hemisphere chamber 11. Can be formed. At this time, as the strength of the electric field increases, the suction efficiency of positive and negative ions is improved. As radon in the hemisphere chamber 11 collapses, alpha particles are emitted. Alpha particles can travel very short distances of about 4 to 7 cm before their energy is dissipated. Accordingly, the height of the helical coil portion of the conical coil 12 is preferably 7 cm or more.

알파 입자는 약 4 ~ 7cm를 이동하면서 반구챔버(11) 내부의 공기를 이온화시키고, 이 과정에서 대략 십만 개의 이온쌍이 생성된다. 즉, 반구챔버(11)의 내부 공간 내에는 건축자재(2)의 표면으로부터 방출된 라돈이 붕괴되는 과정에서의 알파 입자들에 의해 다수의 이온쌍이 생성된다. 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 원추코일(12) 사이에 걸린 고전압에 의해 형성된 전기장에 의해 반구챔버(11)의 내부 공간 내의 각 이온쌍의 전자는 애노드에 해당하는 원추코일(12) 측으로 흡인되어 수집되고, 각 이온쌍의 양이온은 캐소드에 해당하는 내도체층(111) 측으로 흡인되어 수집된다. 수 밀리세컨드 후에 각 이온쌍의 양이온은 전원공급부(13)로부터 출력된 고전압 전원으로부터의 전자와 결합된다. The alpha particles move about 4 to 7 cm to ionize the air inside the hemisphere chamber 11, and about 100,000 ion pairs are generated in this process. That is, in the inner space of the hemisphere chamber 11, a number of ion pairs are generated by alpha particles in the process of decaying radon released from the surface of the building material 2. Electrons of each ion pair in the inner space of the hemisphere chamber 11 by the electric field formed by the high voltage applied between the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11 and the conical coil 12 are conical coil 12 corresponding to the anode. ) Side is sucked and collected, and the cations of each ion pair are sucked and collected toward the inner conductor layer 111 corresponding to the cathode. After a few milliseconds, the positive ions of each ion pair are combined with electrons from the high voltage power source output from the power supply 13.

그 결과, 원추코일(12)의 전자 수집과 반구챔버(11)의 양이온 수집에 의해 원추코일(12)의 일단과 전원공급부(13)의 배터리 사이에 존재하는 저항, 즉 도 2에 도시된 바와 같은 저항에는 펄스들이 매우 짧은 간격으로 발생된다. 원추코일(12)의 일단 측에 발생된 펄스들은 전자회로부(14)로 흘러 들어간다. 도 2를 참조하면, 원추코일(12)의 일단은 그 양단 중 전원공급부(13)의 출력 전원이 인가되는 말단이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원추코일(12)의 일단은 반구챔버(11) 외부에 노출될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 원추코일(12)의 일단은 반구챔버(11) 내부에 위치하는 다른 소자와의 연결을 위해 반구챔버(11) 내부에 위치할 수도 있다. 원추코일(12)의 일단과 전원공급부(13)의 배터리 사이에 존재하는 저항이란 전원공급부(13)의 자체 저항일 수 있다. 반구챔버(11)의 내부에 존재하는 다수의 이온쌍의 전자와 양이온에 대한 흡인율이 높을수록 라돈방출율의 측정값의 정확도가 향상된다.As a result, the resistance existing between the one end of the conical coil 12 and the battery of the power supply 13 by the collection of electrons in the conical coil 12 and the cation in the hemisphere chamber 11, that is, as shown in FIG. Pulses are generated at very short intervals in the same resistance. The pulses generated at one end of the conical coil 12 flow into the electronic circuit unit 14. 2, one end of the conical coil 12 is an end to which the output power of the power supply unit 13 is applied among both ends. As shown in FIG. 2, one end of the conical coil 12 may be exposed outside the hemisphere chamber 11. As shown in FIG. 3, one end of the conical coil 12 may be located inside the hemisphere chamber 11 for connection with other elements located inside the hemisphere chamber 11. The resistance existing between one end of the conical coil 12 and the battery of the power supply unit 13 may be a self resistance of the power supply unit 13. The higher the absorption rate for electrons and cations of a plurality of ion pairs existing inside the hemisphere chamber 11, the more accurate the measured value of the radon emission rate is.

전원공급부(13)는 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 원추코일(12) 사이에 100V 이상의 고전압 전원을 인가함으로써 반구챔버(11)의 내부 공간에 전기장을 형성하고, 전자회로부(14)에 5V의 구동 전원을 공급한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자는 건물 내부를 돌아다니면서 건물 공사에 사용되거나 건물 곳곳에 설치된 건축자재(2)에 본 실시예에 따른 라돈방출율 측정장치를 갖다대는 동작만으로 건축자재(2)의 라돈방출율을 측정할 수 있고, 이러한 측정 결과를 이용하여 건물 내부의 라돈 농도 감소를 위한 계획을 수립할 수 있다. 아래에 자세히 설명된 바와 같이, 원추코일(12)에 발생된 펄스들을 이용하여 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출하기 때문에 건축자재(2)의 표면에 반구챔버(11)가 압착된 상태로 전자회로부(14)가 구동된 시점부터 수분 내에 건축자재의 라돈방출율을 얻을 수 있다. The power supply unit 13 forms an electric field in the inner space of the hemisphere chamber 11 by applying a high voltage power of 100V or more between the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11 and the conical coil 12, and the electronic circuit unit 14 ), supply 5V driving power. As shown in Fig. 1, the user moves around the inside of the building and moves the radon release rate measuring device according to the present embodiment to the building material 2 used for building construction or installed throughout the building. Radon release rates can be measured, and a plan for reducing radon concentration inside buildings can be established using these measurement results. As described in detail below, since the radon emission rate of the building material 2 is calculated using the pulses generated in the conical coil 12, the hemispherical chamber 11 is pressed onto the surface of the building material 2 The radon release rate of the building material can be obtained within a few minutes from the time the electronic circuit unit 14 is driven.

반구챔버(11)가 압착된 상태로 전자회로부(14)의 구동이 시작되면 디스플레이부(15)에 표시되는 숫자가 점차적으로 상승하게 된다. 그 후, 디스플레이부(15)에 표시되는 숫자의 상승이 멈추면서 아주 미세하게 상승 하강을 반복할 수 있는데, 이 때의 숫자가 나타내는 값이 건축자재(2)의 라돈방출율이 된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 라돈방출율 측정장치는 종래의 라돈 측정장치와는 달리 휴대용으로 구현되기 때문에 전기장 형성에 요구되는 고전압 전원을 공급할 수 있는 배터리를 내장하고 있어야 한다. 전원공급부(13)는 배터리와 전압컨버터로 구성된다. 배터리는 에너지 밀도가 높고 경량인 리튬 계열의 배터리가 바람직하다. 전원공급부(13)의 전압컨버터와 전자회로부(14)는 하나의 회로보드로 구현될 수 있다. 전원공급부(13)는 배터리를 충전하기 위한 충전회로를 더 포함할 수 있다. 도 1, 3에 도시된 충전코드(40)는 충전회로와 외부 전원을 연결하기 위한 전원코드이다.When the driving of the electronic circuit unit 14 is started while the hemisphere chamber 11 is compressed, the number displayed on the display unit 15 gradually increases. Thereafter, the number displayed on the display unit 15 stops rising, and the rising and falling numbers can be repeated very finely, and the value indicated by the number at this time becomes the radon emission rate of the building material 2. As described above, the radon emission rate measurement apparatus according to the present embodiment is implemented as a portable device unlike the conventional radon measurement apparatus, and thus, a battery capable of supplying a high voltage power required to form an electric field must be built-in. The power supply 13 is composed of a battery and a voltage converter. The battery is preferably a lithium-based battery with high energy density and light weight. The voltage converter of the power supply unit 13 and the electronic circuit unit 14 may be implemented as a single circuit board. The power supply unit 13 may further include a charging circuit for charging the battery. The charging cord 40 shown in FIGS. 1 and 3 is a power cord for connecting a charging circuit and an external power source.

이러한 휴대용 구현의 한계로 인해, 반구챔버(11) 내부의 다수의 이온쌍의 전자와 양이온이 가급적 낮은 전압에 의해 형성된 전기장에 의해 원추코일(12)과 내도체층(111)으로 흡인되도록 함이 바람직하다. 이를 위해서는 캐소드에 해당하는 반구챔버(11)의 내도체층(111)의 전체 면에 대해 애노드가 낮은 전압에서도 이온쌍의 전자와 양이온을 흡입할 수 있는 간격으로 배치됨이 바람직하다. 이를 위해, 본 실시예의 애노드는 원추코일(12)의 형태로 구현된다. 한편, 건축자재(2)의 라돈방출율 측정의 정확도를 높이기 위해서는 반구챔버(11) 내부의 다수의 이온쌍 대부분이 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 원추코일(12) 사이의 전기장에 의해 포획되도록 하여야 하는데, 이를 위해서는 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 원추코일(12) 사이가 가급적 많이 벌어져 있어야 한다. 이 경우, 원추코일(12)의 사이즈가 지나치게 작게 되면 이온쌍의 전자를 흡인할 수 있는 애노드의 면적이 줄어들게 된다. 따라서, 원추코일(12)은 반구챔버(11)의 내도체층(111)의 표면에 대해 각 이온쌍의 전자와 양이온을 흡입할 수 있는 가장 넓은 간격을 유지하면서 반구챔버(11)의 중심을 향하여 나선형으로 촘촘하게 말려져 올라가는 형태로 형성됨이 바람직하다.Due to the limitation of such portable implementation, it is preferable that electrons and cations of a plurality of ion pairs inside the hemisphere chamber 11 are sucked into the conical coil 12 and the inner conductor layer 111 by an electric field formed by a voltage as low as possible. Do. For this purpose, it is preferable that the anode is disposed at intervals capable of sucking electrons and cations of an ion pair even at a low voltage with respect to the entire surface of the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11 corresponding to the cathode. To this end, the anode of this embodiment is implemented in the form of a conical coil 12. On the other hand, in order to increase the accuracy of measuring the radon emission rate of the building material 2, most of the plurality of ion pairs inside the hemisphere chamber 11 are affected by the electric field between the inner conductor layer 111 and the conical coil 12 of the hemisphere chamber 11. In order to be captured by the hemisphere chamber 11, the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11 and the conical coil 12 must be opened as much as possible. In this case, if the size of the conical coil 12 is too small, the area of the anode capable of attracting electrons of the ion pair decreases. Therefore, the conical coil 12 is directed toward the center of the hemispherical chamber 11 while maintaining the widest distance from which electrons and cations of each ion pair can be sucked from the surface of the inner conductor layer 111 of the hemisphere chamber 11. It is preferable that it is formed in a shape that is densely rolled up in a spiral.

도 4는 도 3에 도시된 전자회로부(14)의 구성도이다. 도 3에 도시된 전자회로부(14)는 반구챔버(11)의 내부 공간에 형성된 전기장에 의해 원추코일(12)의 일단 측에 발생된 펄스들을 이용하여 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출한다. 커패시터(C1)는 반구챔버(11)의 내부 공간 내에서 반구챔버(11)의 내도체층(111)과 외도체층(113) 사이에 연결되어 전자회로부(14)로 저주파수 대역의 노이즈가 유입되는 것을 차단한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전자회로부(14)는 그 입력 측이 OP 앰프(U1)의 입력으로 이루어져 있기 때문에 전자회로부(14)의 입력 임피던스는 매우 크다. 따라서, 전자회로부(14)는 전원공급부(13)로부터 출력되는 DC 전원에 포함된 저주파수 대역의 노이즈에 매우 취약하다. 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 커패시터(C1)는 반구챔버(11) 내부의 전기장 형성시 캐소드의 역할을 하는 내도체층(111)과 전원 그라운드로서의 역할을 하는 외도체층(113) 사이에 연결되어 전자회로부(14)로 저주파수 대역의 노이즈가 유입되는 것을 차단한다. 4 is a configuration diagram of the electronic circuit unit 14 shown in FIG. 3. The electronic circuit unit 14 shown in FIG. 3 calculates the radon emission rate of the building material 2 using pulses generated at one end of the conical coil 12 by an electric field formed in the inner space of the hemisphere chamber 11. . The capacitor C1 is connected between the inner conductor layer 111 and the outer conductor layer 113 of the hemisphere chamber 11 in the inner space of the hemisphere chamber 11 to prevent the introduction of low-frequency noise into the electronic circuit unit 14. Block. As shown in Fig. 4, since the input side of the electronic circuit unit 14 is composed of the input of the operational amplifier U1, the input impedance of the electronic circuit unit 14 is very large. Accordingly, the electronic circuit unit 14 is very vulnerable to noise in a low frequency band included in the DC power output from the power supply unit 13. As shown in Figs. 3 and 4, the capacitor C1 is connected between the inner conductor layer 111 serving as a cathode and the outer conductor layer 113 serving as a power ground when the electric field inside the hemisphere chamber 11 is formed. As a result, the low frequency band noise is prevented from flowing into the electronic circuit unit 14.

도 4를 참조하면, 전자회로부(14)는 증폭부(141), 펄스카운터(142), 및 산출부(143)로 구성된다. 전원공급부(13)로부터 출력되는 저전압 전원은 전자회로부(14)의 구동 전원으로서 전자회로부(14)에 공급된다. 증폭부(141)는 원추코일(12)의 일단 측에 발생된 펄스들을 증폭한다. 펄스카운터(142)는 증폭부(141)에 의해 증폭된 펄스들의 개수를 펄스들의 개수에 비례하는 크기의 전압으로 변환한다. 산출부(143)는 펄스카운터(142)에 의해 변환된 전압의 크기로부터 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출한다. 상술한 바와 같이, 매우 짧은 간격의 펄스들이 전자회로부(14)로 입력되기 때문에 펄스들을 일일이 카운트할 경우에 고속의 디지털 카운터가 요구될 뿐만 아니라 펄스들이 뭉쳐서 발생할 경우에 오차가 클 수 있다. 본 실시예는 아래에 자세히 설명된 바와 같이, 펄스에 해당하는 전압이 전자회로부(14)에 입력될 때마다 커패시터를 충전하고 커패시터에 충전된 전하량이 나타내는 전압 크기를 출력하는 방식으로 펄스들의 개수를 카운트하기 때문에 간단한 전자회로를 이용하여 건축자재(2)의 라돈방출율을 정확하게 측정할 수 있다. Referring to FIG. 4, the electronic circuit unit 14 includes an amplifying unit 141, a pulse counter 142, and a calculating unit 143. The low voltage power output from the power supply unit 13 is supplied to the electronic circuit unit 14 as a driving power source for the electronic circuit unit 14. The amplifying unit 141 amplifies the pulses generated at one end of the conical coil 12. The pulse counter 142 converts the number of pulses amplified by the amplifying unit 141 into a voltage having a magnitude proportional to the number of pulses. The calculation unit 143 calculates the radon emission rate of the building material 2 from the magnitude of the voltage converted by the pulse counter 142. As described above, since pulses of very short intervals are input to the electronic circuit unit 14, a high-speed digital counter is required when counting pulses individually, and an error may be large when pulses are aggregated. In this embodiment, as described in detail below, each time a voltage corresponding to a pulse is input to the electronic circuit unit 14, the number of pulses is calculated by charging the capacitor and outputting a voltage magnitude representing the amount of charge charged in the capacitor. Because it counts, it is possible to accurately measure the radon emission rate of the building material 2 using a simple electronic circuit.

도 5는 도 4에 도시된 증폭부(141)의 회로도이다. 증폭부(141)는 JFET(Junction Field Effect Transistor)(Q1), 두 개의 OP앰프(U1, U2), 일곱 개의 저항(R1~R7), 세 개의 커패시터(C2~C4), 및 하나의 다이오드(D1)로 구성된다. 본 실시예의 증폭부(141)에는 두 개의 OP앰프(U1, U2)가 내장되어 있는 IC(Integrated Circuit) 칩이 사용된다. 5 is a circuit diagram of the amplifying unit 141 shown in FIG. 4. The amplification unit 141 includes a junction field effect transistor (JFET) (Q1), two OP amplifiers (U1, U2), seven resistors (R1 to R7), three capacitors (C2 to C4), and a diode ( D1). An integrated circuit (IC) chip in which two OP amplifiers U1 and U2 are embedded is used in the amplifying unit 141 of this embodiment.

JFET(Q1)은 반구챔버(11)의 내부 공간에 설치되어, 게이트가 원추코일(12)의 일단에 연결되고, 드레인이 저항(R1)을 경유하여 전자회로부(14)의 구동 전원의 플러스 단자와 연결되고, 소스는 전자회로부(14)의 구동 전원의 마이너스 단자와 연결됨으로써 반구챔버(11)의 내부 공간 내에서 원추코일(12)의 일단으로부터 입력된 펄스들을 포함하는 신호를 증폭한다. 저항(R1)의 값과 전자회로부(14)의 구동 전원의 전압 크기에 따라 JFET(Q1)의 증폭율이 결정된다. 본 실시예에 따르면, JFET(Q1)는 다른 증폭용 소자들과는 달리 반구챔버(11)의 내부 공간에 설치됨으로써 반구챔버(11)의 외부에 존재하는 노이즈의 영향을 받지 않고 JFET(Q1)의 게이트 측에 입력된 펄스 신호를 증폭할 수 있다. JFET (Q1) is installed in the inner space of the hemisphere chamber 11, the gate is connected to one end of the conical coil 12, the drain is the positive terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14 via the resistor R1. And the source is connected to the negative terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14 to amplify a signal including pulses input from one end of the conical coil 12 in the inner space of the hemisphere chamber 11. The amplification factor of the JFET Q1 is determined according to the value of the resistance R1 and the voltage level of the driving power supply of the electronic circuit unit 14. According to this embodiment, the JFET Q1 is installed in the inner space of the hemisphere chamber 11, unlike other amplification elements, so that the gate of the JFET Q1 is not affected by noise existing outside the hemisphere chamber 11. The pulse signal input to the side can be amplified.

OP앰프(operational amplifier, U1)는 반전 입력단(-)이 JFET(Q1)의 드레인과 커패시터(C2)를 경유하여 연결된다. OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 서로 병렬로 연결된 저항(R4)과 저항(R5)이 연결된다. 저항(R4)과 저항(R5)은 원하는 저항값을 병렬 연결된 것으로서 하나의 저항으로 구현될 수도 있다. 이와 같은 OP앰프(U1)와 주변소자들의 연결에 의해 OP앰프(U1)는 일종의 미분기로서 동작함에 따라 저주파수 대역의 노이즈를 차단하고 고주파수 대역의 펄스 신호를 증폭한다. 라돈 붕괴에 기인하여 발생된 펄스들의 발생 간격이 매우 짧기 때문에 JFET(Q1)로부터 OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)으로 입력되는 신호들 중 고주파수 대역의 펄스 신호가 라돈 붕괴에 기인하여 발생된 펄스들을 포함하는 신호라고 할 수 있다. In the operational amplifier (U1), the inverting input terminal (-) is connected via the drain of the JFET Q1 and the capacitor C2. A resistor R4 and a resistor R5 connected in parallel with each other are connected between the inverting input terminal (-) and the output terminal of the OP amplifier U1. The resistor R4 and the resistor R5 have a desired resistance value connected in parallel, and may be implemented as one resistor. By such a connection between the OP amplifier U1 and the peripheral devices, the OP amplifier U1 operates as a kind of differentiator, thereby blocking noise in a low frequency band and amplifying a pulse signal in a high frequency band. Since the spacing of pulses generated due to radon decay is very short, among the signals input from JFET (Q1) to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1), a pulse signal in the high frequency band is generated due to radon decay. It can be said to be a signal containing pulses.

전자회로부(14)의 구동 전원의 플러스 단자와 플러스 단자 사이에는 저항(R2)과 저항(R3)이 연결되어 있고, 저항(R2)과 저항(R3) 사이의 연결 노드는 OP앰프(U1)의 비반전 입력단(+)과 연결된다. 이에 따라, OP앰프(U1)의 비반전 입력단(+)에는 저항(R2)과 저항(R3) 각각의 값에 따라 조정된 크기의 전압이 입력된다. 도 5에 도시된 바와 같이, OP앰프(U1)의 비반전 입력단(+)에 입력된 직류 전압의 일직선 파형이 그 반전 입력단(-)에 펄스가 입력될 때마다 움푹 들어가게 되는 형태의 신호가 OP앰프(U1)의 출력단으로부터 출력된다. 커패시터(C3)는 전자회로부(14)의 구동 전원의 플러스 단자와 마이너스 단자 사이에 연결되어 저주파수 대역의 노이즈를 제거한다.A resistor (R2) and a resistor (R3) are connected between the positive terminal and the positive terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14, and the connection node between the resistor (R2) and the resistor (R3) is the OP amplifier (U1). It is connected to the non-inverting input terminal (+). Accordingly, a voltage of a magnitude adjusted according to the respective values of the resistor R2 and the resistor R3 is input to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier U1. As shown in Fig. 5, a straight line waveform of the DC voltage input to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier U1 is recessed whenever a pulse is input to the inverting input terminal (-). It is output from the output terminal of the amplifier (U1). The capacitor C3 is connected between the positive terminal and the negative terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14 to remove noise in a low frequency band.

OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)은 다이오드(D1)를 경유하여 OP앰프(U1)의 출력단과 연결됨과 동시에 저항(R6)을 경유하여 전자회로부(14)의 구동 전원의 플러스 단자와 연결된다. 다이오드(D1)는 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)으로부터 OP앰프(U1)의 출력단으로의 방향으로만 전류가 흐르도록 하고, 그 역방향으로는 전류가 흐르지 못하게 하는 역할을 한다. 이에 따라, OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 펄스가 입력될 때마다 전원공급부(13)로부터의 전류는 저항(R6)을 경유하여 OP앰프(U1)의 출력단으로 흐르게 되어 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)에는 입력 전압이 없거나 미소 전압이 입력된다. OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 펄스가 입력되지 않은 구간에서는 전원공급부(13)로부터의 전류는 저항(R6)을 경유하여 OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)으로 흘러 들러감에 따라 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)에는 저항(R6)의 값에 따라 결정되는 일정 크기의 전압이 입력된다. The non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier (U2) is connected to the output terminal of the OP amplifier (U1) via a diode (D1), and the positive terminal of the driving power of the electronic circuit unit (14) via a resistor (R6). Connected. The diode D1 serves to allow current to flow only in the direction from the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier U2 to the output terminal of the OP amplifier U1 and prevent the current from flowing in the reverse direction. Accordingly, whenever a pulse is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier U1, the current from the power supply 13 flows through the resistor R6 to the output terminal of the OP amplifier U1, and thus the OP amplifier ( There is no input voltage or a minute voltage is input to the non-inverting input terminal (+) of U2). In the section where no pulse is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1), the current from the power supply 13 flows into the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1) through the resistor (R6). Accordingly, a voltage of a predetermined size determined according to the value of the resistor R6 is input to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier U2.

OP앰프(U2)의 반전 입력단(-)은 저항(R7)을 경유하여 OP앰프(U1)의 출력단과 연결됨과 동시에 커패시터(C4)를 경유하여 전자회로부(14)의 구동 전원의 마이너스 단자와 연결된다. 이에 따라, OP앰프(U2)의 반전 입력단(-)에는 OP앰프(U1)의 출력단의 신호가 저항(R7)을 경유하여 입력된다. OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 펄스가 입력될 때마다 그 펄스 형태로 움푹 패인 형태의 신호가 OP앰프(U1)로부터 출력됨에 따라 OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 펄스가 입력될 때마다 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)에는 입력 전압이 없거나 미소 전압이 입력됨과 동시에 반전 입력단(-)에는 저항(R6)과 저항(R7)의 값에 따라 결정되는 일정 크기의 전압이 입력된다. The inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U2) is connected to the output terminal of the OP amplifier (U1) via a resistor (R7) and at the same time connected to the negative terminal of the driving power of the electronic circuit unit (14) via a capacitor (C4). do. Accordingly, the signal from the output terminal of the OP amplifier U1 is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier U2 via the resistor R7. Whenever a pulse is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1), a signal in the form of a recess in the form of a pulse is output from the OP amplifier (U1), and thus the pulse is sent to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1). Whenever is input, there is no input voltage or a minute voltage is input to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier (U2), and a constant determined according to the values of the resistance (R6) and resistance (R7) to the inverting input terminal (-). The voltage of the magnitude is input.

OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 펄스가 입력되지 않는 구간에서는 OP앰프(U1)로부터 일정 전압의 신호가 출력됨에 따라 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)에는 일정 전압이 입력됨과 동시에 반전 입력단(-)에도 OP앰프(U2)의 비반전 입력단(+)의 입력 전압의 크기와 동일 또는 유사한 크기의 일정 전압이 입력되도록 설계된다. 결과적으로, OP앰프(U1)의 반전 입력단(-)에 어느 하나의 펄스가 입력되는 순간에 로우로부터 하이로 전환되고 그 펄스가 사라지는 순간에 하이가 로우로 전환되는 장방형 펄스를 포함하는 신호가 OP앰프(U2)로부터 출력된다.In the section where no pulse is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1), a constant voltage is input to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier (U2) as a signal of a certain voltage is output from the OP amplifier (U1). At the same time, it is designed to input a constant voltage equal to or similar to the input voltage of the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier U2 to the inverting input terminal (-). As a result, a signal including a rectangular pulse that switches from low to high at the moment a pulse is input to the inverting input terminal (-) of the OP amplifier (U1) and converts from high to low at the moment the pulse disappears is OP It is output from the amplifier U2.

도 6은 도 4에 도시된 펄스카운터(142)의 회로도이다. 도 4에 도시된 펄스카운터(142)는 두 개의 커패시터(C5, C6), 두 개의 다이오드(D2, D3), 두 개의 저항(R8, R9), 및 스위치(S1)로 구성된다. 커패시터(C5)는 증폭부(141)의 출력단과 다이오드(D2) 사이에 연결되고, 다이오드(D2)는 전자회로부(14)의 구동 전원의 마이너스 단자로부터 커패시터(C5)의 타단으로의 방향으로만 전류가 흐르게 하고, 그 역방향으로는 전류가 흐르지 못하게 하는 역할을 한다. 증폭부(141)로부터 입력되는 신호가 로우일 때에 커패시터(C5)는 그것에 충전된 전하를 다이오드(D2)를 통하여 방전한다. 저항(R8)은 증폭부(141)의 출력단과 전자회로부(14)의 구동 전원의 플러스 단자 사이에 연결되고, 다이오드(D3)는 다이오드(D2)와 커패시터(C6) 사이에 연결되고, 커패시터(C6)는 다이오드(D3)와 전자회로부(14)의 구동 전원의 마이너스 단자 사이에 연결된다. 증폭부(141)로부터 입력되는 신호가 하이일 때에 저항(R8)에 걸린 전압에 의한 전류가 커패시터(C5)와 다이오드(D3)를 통하여 커패시터(C6)로 유입되어 커패시터(C6)가 충전된다. 6 is a circuit diagram of the pulse counter 142 shown in FIG. 4. The pulse counter 142 shown in FIG. 4 is composed of two capacitors C5 and C6, two diodes D2 and D3, two resistors R8 and R9, and a switch S1. The capacitor C5 is connected between the output terminal of the amplifying unit 141 and the diode D2, and the diode D2 is only in a direction from the negative terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14 to the other end of the capacitor C5. It allows current to flow and prevents current from flowing in the reverse direction. When the signal input from the amplifying unit 141 is low, the capacitor C5 discharges the charge charged thereto through the diode D2. The resistor R8 is connected between the output terminal of the amplifying unit 141 and the positive terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14, the diode D3 is connected between the diode D2 and the capacitor C6, and the capacitor ( C6) is connected between the diode D3 and the negative terminal of the driving power supply of the electronic circuit unit 14. When the signal input from the amplifying unit 141 is high, a current due to the voltage applied to the resistor R8 flows into the capacitor C6 through the capacitor C5 and the diode D3, and the capacitor C6 is charged.

즉, 커패시터(C6)는 증폭부(141)로부터 입력되는 신호의 펄스 레이트에 해당하는 레이트로 충전된다. 저항(R9) 양단은 커패시터(C6) 양단에 병렬 연결되어, 저항(R9)의 양단에는 커패시터(C6)에 충전된 전하량에 비례하는 크기의 전압이 걸리게 된다. 따라서, 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압은 증폭부(141)로부터 입력되는 신호의 펄스 레이트에 따라 변동된다. 여기에서, 펄스 레이트는 1초 동안에 발생하는 펄스의 개수이다. 반구챔버(11)의 내부에는 건축자재(2)의 라돈방출율에 비례하여 그 만큼의 많은 알파 입자들이 존재함에 따라 건축자재(2)의 라돈방출율에 비례하여 증폭부(141)로부터 입력되는 신호의 펄스 레이트가 결정된다. 결과적으로, 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기는 건축자재(2)의 라돈방출율에 비례하게 된다. That is, the capacitor C6 is charged at a rate corresponding to the pulse rate of the signal input from the amplifying unit 141. Both ends of the resistor R9 are connected in parallel to both ends of the capacitor C6, and a voltage having a magnitude proportional to the amount of charge charged in the capacitor C6 is applied to both ends of the resistor R9. Accordingly, the voltage applied to both ends of the resistor R9 varies according to the pulse rate of the signal input from the amplifier 141. Here, the pulse rate is the number of pulses generated during one second. As there are as many alpha particles in the hemisphere chamber 11 in proportion to the radon emission rate of the building material 2, the signal input from the amplification unit 141 is proportional to the radon emission rate of the building material 2 The pulse rate is determined. As a result, the magnitude of the voltage applied to both ends of the resistor R9 is proportional to the radon emission rate of the building material 2.

스위치(S1)가 온되면 커패시터(C6)의 양단이 전자회로부(14)의 구동 전원의 마이너스 단자에 연결됨에 따라 커패시터(C6)가 방전된다. 건축자재(2)의 표면에 반구챔버(11)를 압착시킬 때에 스위치(S1)가 순간적으로 온된 후에 오프되면 커패시터(C6)에 충전된 전하량은 오로지 건축자재(2)로부터 방출된 라돈의 양에 의해 결정되므로 커패시터(C6)에 충전된 전하량은 건축자재(2)의 라돈방출율에 비례하게 된다.When the switch S1 is turned on, the capacitor C6 is discharged as both ends of the capacitor C6 are connected to the negative terminal of the driving power of the electronic circuit unit 14. When pressing the hemisphere chamber 11 on the surface of the building material 2, if the switch S1 is momentarily turned on and then turned off, the amount of charge charged in the capacitor C6 is only based on the amount of radon released from the building material 2 Therefore, the amount of electric charge charged in the capacitor C6 is proportional to the radon emission rate of the building material 2.

산출부(143)는 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기로부터 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출한다. 건축자재(2)의 라돈방출율이 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기에 선형적으로 비례하는 경우, 산출부(143)는 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기에 어떤 상수의 값을 곱함으로써 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출할 수 있다. 건축자재(2)의 라돈방출율이 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기에 비선형적으로 비례하는 경우, 산출부(143)는 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기와 건축자재(2)의 라돈방출율의 비례 관계를 나타내는 그래프 또는 테이블에 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기를 매핑함으로써 건축자재(2)의 라돈방출율을 산출할 수 있다. 이러한 산출부(143)는 기존 고가의 라돈방출율 측정장비의 측정값과 저항(R9)의 양단에 걸리는 전압의 크기를 조사함으로써 그 조사 결과를 기반으로 설계될 수 있다. The calculation unit 143 calculates the radon emission rate of the building material 2 from the magnitude of the voltage applied to both ends of the resistor R9. When the radon emission rate of the building material 2 is linearly proportional to the magnitude of the voltage across the resistor R9, the calculator 143 has a constant value for the magnitude of the voltage across the resistor R9. By multiplying by, the radon release rate of the building material 2 can be calculated. When the radon emission rate of the building material 2 is non-linearly proportional to the size of the voltage across the resistor R9, the calculation unit 143 includes the size of the voltage across the resistor R9 and the building material 2 The radon emission rate of the building material 2 can be calculated by mapping the magnitude of the voltage applied across the resistor R9 to a graph or table showing the proportional relationship of the radon emission rate of ). The calculation unit 143 may be designed based on the result of the investigation by investigating the measured value of the existing expensive radon emission rate measuring equipment and the magnitude of the voltage applied to both ends of the resistor R9.

산출부(143)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수도 있고, 마이크로프로세서, 메모리 등의 조합으로 구현될 수도 있다. 디스플레이부(15)는 산출부(143)에 의해 산출된 라돈방출율을 표시한다. 디스플레이부(15)는 7 세그먼트 발광다이오드 조합으로 구현될 수도 있고, LCD(Liquid Crystal Display)로 구현될 수도 있다. The calculation unit 143 may be implemented as a Field Programmable Gate Array (FPGA) or a combination of a microprocessor and memory. The display unit 15 displays the radon release rate calculated by the calculation unit 143. The display unit 15 may be implemented as a 7-segment light emitting diode combination or a liquid crystal display (LCD).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

1 ... 라돈방출율 측정장치
11 ... 반구챔버
12 ... 원추코일
13 ... 전원공급부
14 ... 전자회로부
141 ... 증폭부
142 ... 펄스카운터
143 ... 산출부
15 ... 디스플레이부
2 ... 건축자재1 ... radon release rate measuring device
11 ... hemisphere chamber
12 ... conical coil
13 ... power supply
14 ... electronic circuit part
141 ... amplification unit
142 ... Pulse counter
143 ... calculation
15 ... display
2 ... construction materials

Claims

In the radon release rate measuring device of building materials,
A hemispherical chamber formed in a hemispherical shape in which an insulating layer and a conductor layer are stacked and pressed onto the surface of a building material;
A conductive conical coil installed in the space between the conductor layer of the hemisphere chamber and the surface of the building material in a structure that is spirally rolled up toward the center of the hemisphere chamber;
A power supply unit for forming an electric field in the space by applying power between the conductor layer of the hemisphere chamber and the conical coil; And
An electronic circuit unit for calculating a radon emission rate of the building material using pulses generated in the conical coil by the electric field,
In the space, a number of ion pairs are generated by alpha particles in the process of decaying radon released from the surface of the building material,
The electrons of each ion pair in the space are attracted to the conical coil side by the electric field and collected, and the cation of each ion pair is attracted to the conductive layer side and collected,
Pulses are generated in the conical coil by collecting electrons from the conical coil and collecting cations in the conductive layer,
The hemispherical chamber is formed in a hemispherical shape of a structure in which an inner conductor layer corresponding to the conductor layer, the insulating layer, and an outer conductor layer are stacked,
And a capacitor connected between the inner conductor layer and the outer conductor layer in the space to block low-frequency noise from flowing into the electronic circuit unit.

The method of claim 1,
The conical coil is formed in a form in which the conical coil is spirally rolled up toward the center of the hemispherical chamber while maintaining the widest distance to suck the electrons and cations of each ion pair with respect to the surface of the conductive layer. Radon release rate measuring device.

The method of claim 1,
The electronic circuit unit
An amplifying unit amplifying the pulses generated in the conical coil;
A pulse counter converting the number of amplified pulses into a voltage having a magnitude proportional to the number of pulses; And
Radon emission rate measuring device, characterized in that it comprises a calculator for calculating the radon emission rate of the building material from the magnitude of the converted voltage.

The method of claim 3,
The amplifying unit outputs a signal including a rectangular pulse that is converted from low to high when a pulse generated in the conical coil is input and is converted from high to low when the pulse disappears.
The pulse counter is
A capacitor charged when the signal input from the amplifying unit is high; And
And a resistor connected in parallel to the capacitor and applied with a voltage of a magnitude proportional to the amount of charge charged in the capacitor.

The method of claim 3,
The electronic circuit unit
It is installed in the space, the gate is connected to one end of the conical coil, the drain is connected to the positive terminal of the driving power supply of the electronic circuit unit, and the source is connected to the negative terminal of the driving power supply of the electronic circuit unit. Radon emission rate measurement apparatus comprising a JFET (Junction Field Effect Transistor) for amplifying a signal including pulses generated in the conical coil.

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