KR102215223B1 - 미세먼지 측정장치 - Google Patents

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KR102215223B1
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Abstract

본 발명은 미세먼지 측정장치에 관한 것으로, 미세채널을 포함하며, 상기 미세채널로 유입되는 공기의 입자를 전기적으로 하전시키는 하전부; 상기 하전부의 전단 또는 후단에 위치하며, 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 상대적으로 큰 제1미세먼지와 상대적으로 작은 제2미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제1분류부; 상기 제1분류부의 후단에 위치하여 상기 상대적으로 작은 제2미세먼지를 포함하는 공기가 유입되며, 유입된 공기를 상대적으로 큰 제3미세먼지와 상대적으로 작은 제4미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제2분류부; 상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제3미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제1포집부; 상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제4미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제2포집부; 및, 상기 제1포집부 및 상기 제2포집부에서 포집된 미세먼지의 농도에 비례하는 유도전류 값으로 미세먼지의 농도를 측정하는 측정부;를 포함하여, PM10과 PM2.5를 동시에 분류 및 측정이 가능함으로써 미세먼지 및 초미세먼지의 농도를 동시에 측정할 수 있으며, 2개의 분류부를 통해 PM10과 PM2.5를 분류함으로써 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 포집부의 구성을 단순화하여 낮은 제조원가를 달성할 수 있는 미세먼지 측정장치인 것을 특징으로 한다.

Description

미세먼지 측정장치{FINE DUST MEASURING DEVICE}
본 발명은 본 발명은 미세먼지 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고가의 광학식 미세먼지 장치와 실질적으로 동일한 수준의 측정값을 담보하면서도 낮은 수준의 제조원가를 달성함과 동시에 미세먼지를 다단으로 분류함으로써 PM10 및 PM2.5를 동시측정이 가능한 미세먼지 측정장치에 관한 것이다.
최근 지속적인 산업개발과 중국발 스모그 유입 등의 이유로 공기 중 부유하는 미세먼지의 농도가 크게 증가하고 있다. 이러한 미세먼지는 인체로 흡입될 경우에 호흡 및 심혈관계 질환의 원인이 될 뿐만 아니라, 천식 및 아토피성 피부염 등의 알레르기성 질환을 악화시킨다. 이에 따라, 근래에는 미세먼지의 농도를 모니터링할 수 있는 시스템이 보급되고 있다.
한편, 일반적으로 미세먼지 측정장비를 구비한 대기오염 측정소가 시 또는 구 단위로 설치되어, 미세먼지의 특정 시간당 평균 농도를 알려주는 광역 예보 시스템이 제공된다. 그런데 최근 도시에서는 고층 건물이 밀집되고 유동 인구 및 교통량의 변화가 많아 공기 흐름 및 미세먼지의 확산 양상이 매우 복잡함에 따라 서로 인접한 지역 간에도 미세먼지의 농도 편차가 크다. 그로 인해, 일반적인 광역 예보 시스템을 통한 미세먼지의 정확한 농도 분포파악이 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 근래에는 실시간으로 좁은 지역의 미세먼지를 파악할 수 있는 미세먼지 측정을 요구하고 있다.
그러나 종래 미세먼지 측정장비를 구비한 대기오염 측정소가 좁은 지역 단위로 설치되지 않고 주로 시 또는 구 단위의 넓은 지역에 설치되는 가장 주된 이유는 미세먼지 측정장비들이 매우 높은 가격으로 형성되어 있기 때문으로 알려져 있다.
또한, 고가에 비해 상대적으로 저렴한 저가의 미세먼지 측정장비들은 측정값의 정확도가 고가의 장비들에 비해 현저하게 낮아 측정값 신뢰도가 낮은 문제점이 있었다.
아울러, 종래 미세먼지 측정장비들은 PM10을 위한 측정장비와 PM2.5를 위한 측정장비를 별도로 구비하여야 하는 불편함이 있었다.
1. 공개특허 제10-2017-0117960호(공개일:2017년10월24일) "미세먼지 농도 측정시스템" 2. 등록특허 제10-1683433호(등록일:2016년11월30일) "초미세 입경 및 미세 입경을 갖는 부유 입자상 물질 측정 장치"
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낮은 제조원가를 구현하면서도 미세먼지 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 미세먼지를 다단으로 분류하여 PM10과 PM2.5를 동시에 분류 및 측정할 수 있는 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 미세먼지 측정장치의 하전부에서 입자 하전율을 향상시켜 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 하전부에서의 기밀성을 향상시켜 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 하전된 입자를 포집하는 포집부의 구성을 단순화시켜 컴팩트한 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 포집부의 부분 구성을 낮은 가격의 재료로 구성함으로써 제조원가가 낮은 미세먼지 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 미세채널을 포함하며, 상기 미세채널로 유입되는 공기의 입자를 전기적으로 하전시키는 하전부; 상기 하전부의 전단 또는 후단에 위치하며, 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 상대적으로 큰 제1미세먼지와 상대적으로 작은 제2미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제1분류부; 상기 제1분류부의 후단에 위치하여 상기 상대적으로 작은 제2미세먼지를 포함하는 공기가 유입되며, 유입된 공기를 상대적으로 큰 제3미세먼지와 상대적으로 작은 제4미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제2분류부; 상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제3미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제1포집부; 상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제4미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제2포집부; 및, 상기 제1포집부 및 상기 제2포집부에서 포집된 미세먼지의 농도에 비례하는 유도전류 값으로 미세먼지의 농도를 측정하는 측정부;를 포함하는 미세먼지 측정장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 하전부의 미세채널은 공기의 유동방향의 좌우 측벽이 경사면으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하전부의 미세채널의 바닥면은 공기의 유동방향을 따라 점진적으로 상승하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 포집부는 공기가 유입 및 배출되도록 각각 형성된 공기유입구와 공기배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 권취된 형태로 설치되어 전기적으로 연결됨으로써 하전된 미세입자를 포집하는 포집수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집부는 상기 하우징과 상기 포집수단의 사이에 설치되는 금속 재질의 원통필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집부는 상기 포집수단의 권취된 형태를 지지하도록 상기 포집수단의 하단부와 결합되는 지지수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집수단은 금속메쉬 또는 금속천일 수 있다.
또한, 상기 제1분류부와 상기 제2분류부는, 미세먼지가 포함된 공기가 유입되어 분사되는 노즐; 및, 상기 노즐로부터 분기되어 어느 하나의 미세먼지와 다른 하나의 미세먼지가 유입되는 저속유로와 고속유로;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저속유로는 상기 노즐과 직선방향에 위치하도록 형성되고, 상기 고속유로는 상기 노즐 및 상기 저속유로와 수직방향에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하전부, 상기 제1분류부 및 상기 제2분류부는 멤스공정에 의해 일괄제조되는 분석 칩 형태로 기판 상에 결합되는 단일의 본체에 형성되며, 상기 본체와 기판 사이에는 실링부가 개재될 수 있다.
한편,상기 제1미세먼지는 입경 10.0㎛ 이상이고, 상기 제2미세먼지는 입경 10.0㎛ 미만이며, 상기 제3미세먼지는 입경 2.5㎛ 초과이고, 상기 제4미세먼지는 입경 2.5㎛ 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 낮은 제조원가를 구현하면서도 미세먼지 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 미세먼지 측정장치가 제공된다.
구체적으로, 미세먼지를 다단으로 분류하여 PM10과 PM2.5를 동시에 분류 및 측정이 가능한 미세먼지 측정장치가 제공된다.
또한, 하전부에서의 기밀성을 향상시켜 측정값의 정확성을 향상시킬 수 있는 미세먼지 측정장치가 제공된다.
또한, 하전된 입자를 포집하는 포집부의 구성을 단순화시켜 컴팩트한 미세먼지 측정장치가 제공된다.
또한, 포집부의 부분 구성을 낮은 가격의 재료로 구성함으로써 제조원가가 낮은 미세먼지 측정장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 측정장치의 전체구성도,
도 2는 도 1의 미세먼지 농도 측정장치의 개략도,
도 3은 도 2의 저면도,
도 4는 도 3의 A-A'의 단면도,
도 5는 도 3의 B-B'의 단면도,
도 6은 도 3의 제1분류부의 확대도,
도 7은 도 1의 제1포집부의 상세도,
도 8은 본 발명의 제1포집부의 제2실시예에 대한 상세도,
도 9는 본 발명의 제2포집부의 제3실시예에 대한 상세도,
도 10은 본 발명의 제3포집부의 제4실시예에 대한 상세도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 측정장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 측정장치의 전체구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 측정장치는 하전부(10), 분류부(20), 포집부(30) 및 측정부(40)를 포함하여 구성된다.
여기서, 미세먼지 농도 측정장치는 미세먼지의 농도를 측정하는 것으로서 보다 구체적으로는, 10㎛ 이하의 미세먼지와 2.5㎛ 이하의 초미세먼지의 농도를 측정하기 위한 것으로 예시하여 설명한다. 그러나 꼭 이에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 미세먼지 측정장치는 서로 다른 크기인 2가지 종류의 미세먼지의 농도를 측정하는 것과 같은 다양한 변형 실시예가 가능하다.
도 2는 도 1의 미세먼지 농도 측정장치의 개략도이고, 도 3은 도 2의 저면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'단면도이며, 도 5는 도 3의 B-B'단면도이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 농도 측정장치는 멤스(MEMS, Micro Electro Mechanical Systems) 공정에 의해 일괄 제조되는 미세먼지 분석 칩(chip) 형태로 마련된다. 즉, 후술하는 하전부(10)와 제1분류부(20) 및 제2분류부(30)는 기판(2) 상에 결합되는 본체(1)에 일체로 형성되고, 본체(1)와 기판(2) 사이에는 실링부(3)가 개재된다. 본체(1), 기판(2) 및 실링부(3)는 볼트 등의 소정의 체결수단을 통해 상호 체결될 수 있다.
상기 하전부(10)는 고전압 변환회로가 형성된 기판(2), 미세채널(14)이 형성된 채널본체(10a), 고전압 인가부(11), 제1전극(15) 및 제2전극(16) 및 실링부(3)를 포함하여 구성된다.
상기 기판(2)은 고전압 변환회로가 내장되며, 상기 채널본체(10a)의 일 측면과 맞닿도록 설치된다.
상기 채널본체(10a)는 상기 본체(1)의 공기 유동방향의 상류측에 형성되는 부분으로서, 미세먼지가 포함된 공기가 유입되는 유입구(12)와 미세채널(14) 및 하전된 공기가 배출되는 배출구(13)를 포함하여 구성된다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 미세채널(14)의 적어도 일 측벽, 바람직하게는 좌우 측벽은 상향으로 갈수록 채널 폭이 좁아지도록(하향으로 갈수록 채널 폭이 넓어지도록) 경사면으로 형성된다.
이를 통해 제1전극(15)과 제2전극(16) 간에 형성되는 전기장이 형성하는 영역과 채널 내부영역이 실질적으로 일치하여, 코로나 방전에 의한 미세먼지 등의 입자들의 하전율이 현저하게 향상될 수 있다.
아울러, 미세채널(14)의 바닥면은 공기의 유동방향을 따라 점진적으로 상승하도록 형성될 수 있다. 즉, 후술하는 제1분류부(20)의 노즐(21)로의 유동속도를 증가시킬 수 있다.
상기 고전압 인가부(11)는 상기 고전압 변환회로로부터 인가된 일정한 고전압을 통해 제1전극(15)과 제2전극(16)의 사이에 코로나 방전이 발생하도록 설치된다.
여기서, 제1전극(15)은 뾰족한 팁 형상으로 마련되며, 단부는 전도성 금속 등으로 이루어진 방전 전극으로서, 미세채널(14) 측으로 위치하도록 설치된다.
또한, 제2전극(16)은 전도성 금속으로 이루어진 판 형상의 전극으로서 제1전극(15)과 마주보는 기판면에 설치되어 접지전극(ground electorde)으로서 기능을 수행한다.
상기 실링부( 3)는 실리콘 등의 재질로 마련되어 기판(2)과 채널본체(10a) 사이에 개재됨으로써 미세채널(14) 등 채널본체(10a)에 형성된 공간의 기밀성을 담보하며, 제2전극(16)이 위치하는 부분에는 개구부가 형성된다(도 2 참조).
이러한 하전부(10)는 제1전극(15)과 제2전극(16) 사이에 직류 고전압(DC High Voltage)이 고전압 변환회로를 통해 기판으로부터 인가되면, 제1전극(15)에 형성된 말단 팁 근처에서 코로나 방전이 발생함으로써 전자가 가속되어 공기의 분자와 충돌한다.
그로 인해, 공기 분자가 이온과 전자로 분리됨으로써 생성된 이온이 제1전극(15) 및 제2전극(16)의 사이를 통과하는 미세먼지의 입자에 부착되어 하전 입자를 형성한다.
상기 제1전극(15)에서 생성된 양이온은 뾰족한 팁 형상의 제1전극(15)을 중심으로 제2전극(16)의 표면을 향해 반구 형태의 궤적을 그리면서 형성됨으로써, 코로나 방전을 형성시킨다. 이때, 미세채널(14)의 양 측벽이 경사면으로 형성되어 모든 내부 공간에서 코로나 방전이 발생함에 따라 하전율이 현저하게 상승하게 된다.
다음으로, 제1분류부와 제2분류부는 형태가 실질적으로 동일하므로 대표적으로 제1분류부에 대하여 설명하고, 제2분류부에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1분류부(20)는 본체(1) 중 공기 유동방향의 하류측에 형성되며, 하전부(10)를 통과하여 하전된 미세먼지를 포함한 공기를 입자 크기별로 분류하도록 마련된다(도 2 및 도 3 참조).
구체적으로, 제1분류본체(20a)는 채널본체(10a)로부터 연장형성되며, 상기 분류본체(20a)에는 하전부(10)를 통과한 공기가 유입되어 분사되는 제1노즐(21)과, 상기 제1노즐(21)로부터 분기되는 제1저속유로(22)와 제2고속유로(23) 및 각 유로의 말단에 형성된 배출부를 포함하여 구성된다.
상기 실링부(3)는 제1분류본체(20a)와 기판 사이에 개재되어, 제1분류본체(20a)에 형성된 각 유로의 내부공간에 대한 기밀성을 담보한다.
상기 제1저속유로(22)는 상기 제1노즐(21)과 직선방향에 위치하도록 형성되고, 상기 제1고속유로(23)는 상기 제1노즐(21) 및 상기 제1저속유로(22)와 수직방향에 위치하도록 형성된다. 본 실시예에서는 제1고속유로(23)가 제1저속유로(22)의 좌우측으로 한 쌍이 형성되어 있다.
도 6은 도 3의 제1분류부의 확대도이다. 도 6을 참조하면, 미세먼지가 제1노즐(21)을 통해 분사되면, 미세먼지(F)의 관성력에 의해 제1미세먼지(F1)와 제2미세먼지(F2)로 분류된다. 즉, 직선으로 연장된 제1저속유로(22)에는 미세먼지(F) 중 크기가 큰 입자는 큰 관성으로 인해 직선운동을 유지하여 제1저속유로(22)로 이동되고, 크기가 작은 입자는 작은 관성으로 인해 미세먼지(F)의 유입방향으로부터 수직하게 한 쌍으로 마련된 제1고속유로(23)로 이동된다.
여기서, 제1저속유로(22)로 유입되는 제1미세먼지(F1)는 10㎛ 이상인 입경을 가지며, 제1저속유로(22)와 수직방향에 위치하는 제1고속유로(23)로 유입되는 제2미세먼지(F2)는 10㎛ 미만인 입경을 가진다.
제1저속유로(22)를 통과한 제1미세먼지(F1)는 제1저속유로(22) 말단에 형성된 홀 등을 통해 외부로 배출되며, 제1고속유로(23)를 통과한 제2미세먼지(F2)는 제1배출부(24)를 통해 후술하는 제2분류부(30)로 이동된다.
제2분류부(30)는 제1분류본체(20a)로부터 연장형성되는 제2분류본체(30a)와, 제2분류본체(30a)에 형성되는 제2노즐(31), 제2저속유로(32), 제2고속유로(33) 및 제2배출부(34)를 포함하여 구성된다.
상기 제2노즐(31)은 제1분류부(20)의 제1배출부(24)를 통과한 공기가 유입되어 분사되며, 상기 제2저속유로(32)는 제2노즐(31)로부터 직선으로 연장형성되고, 상기 제2고속유로(33)는 제2저속유로(32)와 수직하게 한 쌍으로 형성된 제2고속유로(33)가 형성된다.
여기서, 제2저속유로(32)에는 제2미세먼지(F2) 중 상대적으로 크기가 큰 입자가 큰 관성으로 인해 직선운동을 유지하여 이동되고, 제2고속유로(33)에는 제2미세먼지(F2) 중 상대적으로 크기가 작은 입자가 이동된다. 즉, 제2저속유로(32)로 유입되는 제3미세먼지는 2.5㎛이상 ~ 10㎛미만의 입경을 가지며, 제2고속유로(23)로 유입되는 제4미세먼지는 2.5㎛ 이하의 입경을 가진다.
제2저속유로(32)를 통과한 2.5㎛이상 ~ 10㎛미만의 입경을 가지는 제3미세먼지는 후술하는 제1포집부(40)에서 포집되고, 제2고속유로(33)를 통과한 2.5㎛ 이하의 입경을 가지는 제4미세먼지는 제2배출부(34)를 통해 배출되어 후술하는 제2포집부(50)에서 포집될 수 있다.
본 실시예에서는 하전부(10)가 제1분류부(20) 및 제2분류부(30)의 전단에 위치하는 것을 설명하고 있으나, 하전부(10)는 제1분류부(20) 및 제2분류부(30)의 후단에 위치할 수도 있다.
다음으로, 상기 포집부에 대하여 설명한다. 상기 제1포집부와 상기 제2포집부는 동일한 구성으로 형성될 수 있으며, 대표적으로 제1포집부에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 도 1의 제1포집부의 상세도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1포집부(40)는 하우징(41)과 포집수단(42)을 포함하여 구성된다.
상기 하우징(41)은 하방이 개방된 형태로 마련되어 소정의 기판(44) 등의 상부에 설치되며, 제1분류부(20)를 통해 공기가 유입 및 배출되는 공기유입구(41a)와 공기배출구(41b)가 각각 형성된다. 본 실시예에서는 공기유입구(41a)가 하우징(41)의 상단에 형성되고, 공기배출구(41b)는 하우징(41)의 측면에 형성된 것이 도시되어 있으며, 상기 하우징(41)은 하방이 막힌 형태로 형성될 수도 있다.
상기 포집수단(42)은 소정의 금속을 포함하는 금속천 또는 금속메쉬로 마련되어, 하우징(41) 내부에 권취된 형태로 설치되며, 외부에서 소정의 전선 등과 같은 전류인가 수단과 연결되어 전기적으로 연결된다.
즉, 하우징(41)의 공기유입구(41a)를 통해 하전된 제2미세먼지가 유입되면 포집수단(42)에서 포집되고, 공기배출구(41b)를 통해 제2미세먼지를 제외한 나머지 잔류공기가 배출될 수 있다.
상기와 같은 제1포집부(40)는 제2분류부(30)의 제2저속유로(32)의 말단과 연결되어 제2저속유로(32)를 통해 분류된 2.5㎛이상 ~ 10㎛미만의 입경의 제3미세먼지를 포집한다.
또한, 제2포집부(50)는 제2분류부(30)의 제2고속유로(33)의 제2배출부(34)와 연결되어 제2고속유로(33)를 통해 분류된 2.5㎛ 이하의 입경을 가지는 제4미세먼지를 포집한다.
상기 측정부(60)는 기설치된 제어회로 등에 의해 제1포집부(40)와 제2포집부(50)에서 포집된 미세먼지의 농도를 이와 비례하는 유도전류 값을 토대로 하여 2.5㎛이상 ~ 10㎛미만 입경의 미세먼지와 2.5㎛ 이하 입경의 초미세먼지의 농도를 각각 측정할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세먼지 측정장치는 연속적으로 2개의 분류부를 구성하여 크기별로 미세먼지와 초미세먼지를 포집하도록 구성함으로써 미세먼지와 초미세먼지의 동시 측정이 가능할 수 있다.
또한, 미세먼지로부터 초미세먼지를 한번 더 분류함으로써 미세먼지와 초미세먼지 측정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 제1포집부(40) 및 제2포집부(50)에서는 포집수단(42)을 금속천 또는 금속메쉬를 구성함으로써 종래 별도의 전극 등을 구비하는 것에 비해 미세먼지와의 접촉면적이 넓어져 포집율이 현저하게 향상됨과 동시에 제조원가를 현저하게 낮출 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1포집부와 제2포집부의 다른 실시예에 대하여 설명하며, 대표적으로 제1포집부를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제1포집부의 제2실시예에 대한 상세도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명 제1포집부의 다른 실시예로서, 상기 제1포집부(40)는 포집수단(42)의 하단부와 결합하는 지지수단(45)을 더 포함할 수 있다.
상기 지지수단(45)의 일면에는 포집수단(42)의 권취되는 형태를 따라 지지홈(45a)이 형성되며, 상기 지지홈(45a)에 포집수단(42)의 하단부가 결합됨으로써 포집수단(42)은 지지될 수 있다.
또한, 지지수단(45)이 전도성 재질로 마련되는 경우에는 상기 지지수단(45)으로 전류인가수단(43)을 연결하여 포집수단(42)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1포집부의 제3실시예에 대한 상세도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명 포집부의 또 다른 실시예로서, 제1실시예에 따른 제1포집부(40)의 하우징(41)과 포집수단(42)의 사이에 금속재질의 원통필터(46)를 더 포함할 수 있다.
상기 원통필터(46)는 포집수단(42)을 지지하도록 포집수단(42)의 외측면과 맞닿도록 설치되며, 전류인가수단(43)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 포집수단(42)을 외측에서 지지함과 동시에 미세먼지와의 접촉면적을 더 확대할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1포집부의 제4실시예에 대한 상세도로서, 제4실시예에서는 제2실시예의 지지수단(45)과 제3실시예의 원통필터(46)가 모두 구성된 경우이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 미세먼지 측정장치는 종래 고가의 광학식 측정장치의 측정값을 실질적으로 동일하게 함과 동시에 제조원가를 현저하게 낮추는 것이 가능하다.
또한, 연속적으로 2개의 분류부를 구성하여 크기별로 미세먼지와 초미세먼지를 포집하도록 구성함으로써 미세먼지와 초미세먼지의 동시 측정이 가능하며, 미세먼지와 초미세먼지를 개별적으로 분류함으로써 미세먼지와 초미세먼지 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 본체 2, 34 : 기판
3 : 실링부 10 : 하전부
10a : 채널본체 11 : 고전압 인가부
12 : 유입구 13 : 배출구
14 : 미세채널 15 : 제1전극
16 : 제2전극
20 : 제1분류부
20a : 제1분류본체 21 : 제1노즐
22 : 제1저속유로 23 : 제1고속유로
24 : 제1배출부
30 : 제2분류부
32 : 제2저속유로 33 : 제2고속유로
34 : 제2배출부
40 : 포집부
41 : 하우징 41a : 공기유입구
41b : 공기배출구 42 : 포집수단
43 : 전류인가수단 45 : 지지수단
46 : 원통필터 50 : 측정부

Claims (11)

  1. 공기가 유입 및 배출되며, 적어도 어느 하나의 측벽은 바닥면으로부터 상향으로 갈수록 채널 폭이 좁아지게 하는 경사면으로 형성되고, 상기 바닥면은 공기의 유동방향을 따라 점진적으로 상승하도록 형성되는 미세채널;
    상기 미세채널에 설치되어 상기 미세채널을 통과하는 공기의 입자를 하전시키도록 설치되는 하전부;
    상기 하전부의 전단 또는 후단에 위치하며, 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 상대적으로 큰 제1미세먼지와 상대적으로 작은 제2미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제1분류부;
    상기 제1분류부의 후단에 위치하여 상기 상대적으로 작은 제2미세먼지를 포함하는 공기가 유입되며, 유입된 공기를 상대적으로 큰 제3미세먼지와 상대적으로 작은 제4미세먼지로 공기 역학적으로 분류시키는 제2분류부;
    상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제3미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제1포집부;
    상기 제2분류부에서 배출되는 상기 제4미세먼지를 포함하는 공기가 포집되는 제2포집부; 및,
    상기 제1포집부 및 상기 제2포집부에서 포집된 미세먼지의 농도에 비례하는 유도전류 값으로 미세먼지의 농도를 측정하는 측정부;를 포함하는 미세먼지 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포집부는 공기가 유입 및 배출되도록 각각 형성된 공기유입구와 공기배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 권취된 형태로 설치되어 전기적으로 연결됨으로써 하전된 미세입자를 포집하는 포집수단을 포함하는 미세먼지 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포집부는 상기 하우징과 상기 포집수단의 사이에 설치되는 금속 재질의 원통필터를 더 포함하는 미세먼지 측정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 포집부는 상기 포집수단의 권취된 형태를 지지하도록 상기 포집수단의 하단부와 결합되는 지지수단을 더 포함하는 미세먼지 측정장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 포집수단은 금속메쉬 또는 금속천인 미세먼지 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1분류부와 상기 제2분류부는,
    미세먼지가 포함된 공기가 유입되어 분사되는 노즐; 및,
    상기 노즐로부터 분기되어 어느 하나의 미세먼지와 다른 하나의 미세먼지가 유입되는 저속유로와 고속유로;를 포함하는 미세먼지 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저속유로는 상기 노즐과 직선방향에 위치하도록 형성되고, 상기 고속유로는 상기 노즐 및 상기 저속유로와 수직방향에 위치하도록 형성되는 미세먼지 측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하전부, 상기 제1분류부 및 상기 제2분류부는 멤스공정에 의해 일괄제조되는 분석 칩 형태로 기판 상에 결합되는 단일의 본체에 형성되며, 상기 본체와 기판 사이에는 실링부가 개재되는 미세먼지 측정장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1미세먼지는 입경 10.0㎛ 이상이고, 상기 제2미세먼지는 입경 10.0㎛ 미만이며, 상기 제3미세먼지는 입경 2.5㎛ 초과이고, 상기 제4미세먼지는 입경 2.5㎛ 이하인 미세먼지 측정장치.
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