KR102229385B1 - 펠티어 소자 방식 제습을 통한 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법 - Google Patents
펠티어 소자 방식 제습을 통한 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광산란법에 의한 미세먼지 측정시 제습을 통하여 습도 보정할 수 있는 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치는, 상부가 개구된 함체로 구성되며 내부가 격벽에 의해 상온실과 제습실로 구획되는 하우징과; 상기 하우징의 상부 개구를 덮는 상부커버와; 상기 하우징의 상온실에 구비되어 상온실 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제1온습도센서와; 상기 하우징의 상온실에 구비되어 상온실 내부로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 상시 측정하기 위한 광산란 방식의 제1미세먼지센서와; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 제습실 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제2온습도센서와; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 제습실 내부 공기를 제습하기 위한 제습모듈과; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 상기 제습모듈에 의한 제습 후 제습실 내부 공기의 미세먼지 농도를 측정하기 위한 광산란 방식의 제2미세먼지센서와; 전체 작동을 제어하며, 상기 제1미세먼지센서 및 제2미세먼지센서에서 측정된 미세먼지 농도값을 표시하는 디스플레이가 구비된 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광산란법에 의한 미세먼지 측정시 펠티어 소자 방식 제습을 통하여 습도에 의한 측정값의 오차를 보정할 수 있는 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법에 관한 것이다.
미세먼지는 호흡기 및 심혈관계 질환을 유발하는 유해한 오염물질로서, 최근들어 미세먼지가 심각한 환경 문제로 대두됨에 따라 공기중 미세먼지를 자동으로 측정하는 장치에 대한 수요 또한 늘어나고 있다. 미세먼지 측정법에는 중량법, 베타선법 및 광산란법 등이 있는데, 현재 우리나라의 국가대기질 미세먼지 측정은 중량법과 베타선법에 의한다. 상기 중량법과 베타선법은 모두 정확도가 높지만 24시간 먼지를 포집(중량법)하거나 방사선 계열의 위험성(베타선법) 때문에 실내공기의 미세먼지를 측정하기에는 어려움이 있다.
한편, 미세먼지는 크게 국가, 도시, 지역 단위로 나뉘어서 계측 및 기록되지만 현대인의 생활에 직접적으로 영향을 미치는 실내공간에 대한 측정은 간이측정기에 의존한다. 간이측정기는 일반적으로 휴대가 가능하여 다양한 공간에서의 계측이 가능하다. 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 미세먼지 간이측정기는 광산란 방식을 사용한다. 광산란 방식은 가시광선 계열의 광원을 조사한 후 미세먼지에 의하여 발생하는 광의 산란 혹은 감쇠의 정도를 측정함에 의해 미세먼지 농도를 측정한다. 이러한 광산란 방식은 장시간 간편하게 미세먼지 농도의 측정이 가능하기는 하지만 전자기파를 이용한 방식이기 때문에 환경적인 요인에 크게 영향을 받는다는 단점을 가지고 있다. 특히 대기중의 습도는 광산란 방식으로 얻은 미세먼지 농도값에 매우 큰 오차를 불러일으킬 수 있으며, 실내공간에서는 가습기 사용 등 다양한 조건의 습도 변하기 때문에 간이측정기의 신뢰도는 더욱 떨어진다. 연구 결과에 따르면, 광산란법에 의한 미세먼지 농도 측정 결과는 습도가 증가할 수록 실제 미세먼지 농도 보다 더 높게 측정되는 것으로 나타났으며, 특히, 상대습도가 50%를 초과하는 경우에 그 오차가 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이는 대기 중의 수분 입자로부터 광산란이 일어남에 따라 수분 입자를 미세먼지로 오인하고, 미세먼지가 수분에 흡착되어 입자 크기 및 광산란에 변화를 일으키기 때문인 것으로 나타났다.
대한민국 등록특허 제10-2147163호 및 제10-2147164호에는 이와 같은 습도에 따른 미세먼지 측정값 오류를 해소하기 위하여 제습부를 구비하여 미세먼지와 습기를 분리한 후 미세먼지 농도를 측정하는 장치가 제안되었다. 그러나, 상기 등록특허들은 상대습도 변화에 따른 미세먼지 농도 측정값 오차 변화를 고려하지 않고 일률적으로 제습을 시행하는 방식으로, 측정값이 부정확하고 제습부의 상시 가동으로 인한 에너지 소모량이 많아 효율적이지 못하며 고장이 빈번하게 발생할 수 있다는 단점을 갖는다. 이에, 상대습도 변화에 따른 미세먼지 농도 측정값 오차 변화를 고려하여 정확한 측정값을 얻을 수 있으며 에너지 소모량이 상대적으로 적은 미세먼지 자동 측정 장치가 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 광산란법에 의한 종래의 미세먼지 자동 측정 장치의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 상대습도 변화에 따라 선택적으로 제습을 수행하여 습도 변화에 따른 측정값 오차를 보정하고, 다중 센서와 레퍼런스 센서를 이용하여 센서 고장 또는 오류에 의한 측정값 오차를 줄임으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 간헐적인 제습 수행으로 인해 상기 제습 기술에 비해 상대적으로 에너지 소모량이 적은 미세먼지 자동 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치는, 상부가 개구된 함체로 구성되며 내부가 격벽에 의해 상온실과 제습실로 구획되는 하우징과; 상기 하우징의 상부 개구를 덮는 상부커버와; 상기 하우징의 상온실에 구비되어 상온실 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제1온습도센서와; 상기 하우징의 상온실에 구비되어 상온실 내부로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 상시 측정하기 위한 광산란 방식의 제1미세먼지센서와; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 제습실 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제2온습도센서와; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 제습실 내부 공기를 제습하기 위한 제습모듈과; 상기 하우징의 제습실에 구비되어 상기 제습모듈에 의한 제습 후 제습실 내부 공기의 미세먼지 농도를 측정하기 위한 광산란 방식의 제2미세먼지센서와; 전체 작동을 제어하며, 상기 제1미세먼지센서 및 제2미세먼지센서에서 측정된 미세먼지 농도값을 표시하는 디스플레이가 구비된 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제1미세먼지센서와 제2미세먼지센서는 3개의 광산란 방식 미세먼지 센서로 구성되며, 상기 제어부는 상기 3개의 제1미세먼지센서로부터 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균값을 상온실의 최종 미세먼지 농도값으로 출력하고, 상기 3개의 제2미세먼지센서로부터 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균값을 제습실의 최종 미세먼지 농도값으로 출력한다.
그리고, 상기 상온실 및 제습실에는 각각 미리 정해진 일정한 주기 마다 작동되는 제1레퍼런스센서와 제2레퍼런스센서가 추가로 구비되고, 상기 제어부는 상기 제1미세먼지센서의 측정값과 제1레퍼런스센서의 측정값에 차이가 있는 경우 제1미세먼지센서를 제1레퍼런스센서로 보정하고, 상기 제2미세먼지센서의 측정값과 제2레퍼런스센서의 측정값에 차이가 있는 경우 제2미세먼지센서를 제2레퍼런스센서로 보정한다.
그리고, 상기 제습모듈은, 전원 공급에 따라 일측은 냉각되고 타측은 발열되되 냉각측이 상기 하우징의 제습실을 향하도록 배치된 펠티어 소자와; 상기 펠티어 소자의 냉각측에 구비되어 제습실 내부 공기를 냉각시켜 제습을 수행하기 위한 제1히트싱크와; 상기 펠티어 소자의 발열측에 구비되는 제2히트싱크와; 상기 제2히트싱크의 외측에 구비되고 상기 격판의 중앙에 형성된 관통 형성된 흡기구를 통하여 상온실 내부 공기를 흡입하여 제2히트싱크로 송풍하는 냉각팬과; 상기 제2히트싱크의 좌우 양측에서 외측을 향해 연장 형성되어 외부로 열기를 배출하기 위한 배기덕트를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상온실의 제1미세먼지센서를 상시 작동시켜 상온실 미세먼지 농도 측정값을 실시간으로 전달받아 디스플레이에 출력하며; 상기 제1온습도센서로부터 상온실 상대습도 측정값을 전달받아 미리 설정된 습도기준값과 비교하여 상온실 상대습도 측정값이 습도기준값 이상인 경우 제습모듈을 작동시키고; 제습에 의해 상기 제2온습도센서에서 측정된 제습실 상대습도 측정값이 습도기준값 미만으로 떨어지는 경우 제습모듈의 작동을 정지시키고 제2미세먼지센서로부터 제습실 내부 미세먼지 농도 측정값을 실시간으로 전달받아 디스플레이에 출력한다.
그리고, 상기 제어부는, 일정 기간 동안 시간별로 중량법과 베타선법에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균을 산출하여 농도기준값으로 저장하고; 일정 기간 동안 시간별로 제2미세먼지센서 측정값을 농도측정값으로 저장하고; 시간별로 농도기준값과 농도측정값을 1:1 매칭하고; 각 농도 기준값과 농도측정값들 중 동일한 시간에 측정된 농도기준값과 농도측정값 사이의 차이를 계산하여 개별편차값으로 산출하고; 시간별로 산출된 다수의 개별편차값들의 평균값을 계산하여 평균편차값으로 산출하여 저장하며; 제2미세먼지센서 측정값에 상기 평균편차값을 가산하여 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력한다.
한편, 본 발명에 따른 미세먼지 측정 방법은, 상기 제1미세먼지센서로 상온실 미세먼지 농도를 측정하는 단계와; 상온실의 상대습도를 측정하는 단계와; 상온실의 상대습도가 미리 설정된 습도기준값 미만이면 상기 제1미세먼지센서로 측정된 상온실 미세먼지 농도를 최종 미세먼지 측정값으로 출력하는 단계와; 상온실의 상대습도가 미리 설정된 습도기준값 이상인 경우 제습모듈을 작동시키는 단계와; 상기 제습모듈 작동 후 제습실의 상대습도를 측정하는 단계와; 제습실의 상대습도가 습도기준값 미만인 경우 제습모듈을 정지시키고 제2미세먼지센서로 제습실 미세먼지 농도를 측정하여 최종 미세먼지 측정값으로 출력하는 단계를 포함한다.
그리고, 일정 기간 동안 시간별로 중량법과 베타선법에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균을 산출하여 농도기준값으로 저장하는 단계와; 일정 기간 동안 시간별로 제2미세먼지센서 측정값을 농도측정값으로 저장하는 단계와; 시간별로 농도기준값과 농도측정값을 1:1 매칭하는 단계와; 각 농도 기준값과 농도측정값들 중 동일한 시간에 측정된 농도기준값과 농도측정값 사이의 차이를 계산하여 개별편차값으로 산출하는 단계와; 시간별로 산출된 다수의 개별편차값들의 평균값을 계산하여 평균편차값으로 산출하여 저장하는 단계와; 제2미세먼지센서 측정값에 상기 평균편차값을 가산하여 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상대습도 변화에 따라 선택적으로 제습을 수행하여 습도 변화에 따른 측정값 오차를 보정하고, 다중 센서와 레퍼런스 센서를 이용하여 센서 고장 또는 오류에 의한 측정값 오차를 줄임으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 간헐적인 제습 수행으로 인해 상대적으로 에너지 소모량이 적고, 실시간으로 실내 미세먼지를 자동 측정할 수 있다는 탁월한 장점을 갖는다.
도 1 은 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치의 사시도,
도 2 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 분해도,
도 3 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제습모듈 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 작동 상태도,
도 5 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제어 계통도,
도 6 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제1실시예에 따른 미세먼지 농도 측정 알고리즘 순서도,
도 7 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제2실시예에 따른 미세먼지 농도 측정 알고리즘 순서도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 분해도,
도 3 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제습모듈 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 작동 상태도,
도 5 는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제어 계통도,
도 6 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제1실시예에 따른 미세먼지 농도 측정 알고리즘 순서도,
도 7 은 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제2실시예에 따른 미세먼지 농도 측정 알고리즘 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치는 하우징(10), 상부커버(20), 제1미세먼지센서(30), 제2미세먼지센서(40), 제습모듈(50) 및 제어부(100)를 포함한다.
하우징(10)은 내부에 후술하는 제1미세먼지센서(30)와 제2미세먼지센서(40) 및 제습모듈(50) 등을 내장하는 함체로서, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상부는 개구되고 가로로 긴 직육면체 함체로 구성되며, 중앙에는 내부를 좌우로 구분하는 격판(18)이 구비된다. 상기 격판(18)을 기준으로 일측(도면에서는 우측)은 상온에서 미세먼지를 측정하기 위한 상온실(A)이 형성되고, 타측(도면에서는 좌측)은 제습후 미세먼지를 측정하기 위한 제습실(B)이 형성된다. 상기 하우징(10)의 일측 상온실(A) 외측에는 외부 공기가 상온실(A)로 유입되었다가 배출될 수 있도록 제1통기공(11)이 형성되고, 타측 제습실(B) 외측에는 외부 공기가 제습실(B)로 유입되었다가 배출될 수 있도록 제2통기공(12)이 형성된다. 또한, 제습실(B)의 하측에는 제습에 의해 응축된 물을 일시 저장하고 서랍 방식으로 출납 가능하게 구성되는 물받이(14)가 구비된다.
상부커버(20)는 상기 하우징(10)의 상부 개구를 덮는 것으로, 상온실(A)을 커버하는 제1상부커버(21)와, 제습실(B)을 커버하는 제2상부커버(22)와, 상기 제1상부커버(21)와 제2상부커버(22) 사이에 배치되어 하측에 배치되는 제어부(100)를 커버하는 제3상부커버(23)를 포함한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 상부 둘레에는 수평 방향으로 3개의 구역으로 분할된 커버프레임(24)이 안착 결합된다. 상기 커버프레임(24)의 일측은 상온실(A)과 연통되도록 개구되고 타측은 제습실(B)과 연통되도록 개구되며, 중앙부에는 제어부(100)가 장착된다. 그리고, 상기 커버프레임(24)의 일측 상부에 상기 제1상부커버(21)가 안착 결합되고, 타측에는 제2상부커버(22)가 안착 결합되며, 중앙에는 제3상부커버(23)가 안착 결합된다. 여기서, 상기 제어부(100)는 내부에 마이크로콘트롤러(미도시)가 구비되며 상부 전면에는 미세먼지 농도 측정값이 표시되는 디스플레이(150)와 전원버튼(160)이 구비된다. 상기 제어부(100)의 기능에 대해서는 추후 보다 상세히 설명한다.
상기 하우징(10)의 일측 상온실(A)에는 제1미세먼지센서(30)가 구비된다. 상기 제1미세먼지센서(30)는 제1통기공(11)을 통하여 상온실(A)로 유입된 공기중의 미세먼지 농도를 측정하는 센서로서 광산란 방식으로 미세먼지의 농도를 측정하며, 1개의 센서로 PM1.0, PM2.5 및 PM10 등을 동시에 측정할 수 있는 통합 센서로 구성된다. 한편, 본 발명에서는 센서의 오작동이나 에러 발생 등을 줄이고 신뢰성 향상을 위해 상기 제1미세먼지센서(30)를 3개 구비한 3중 센서 방식을 도입하고, 추가적으로 1개의 제1레퍼런스센서(32)를 구비한다. 도 2 에서 상기와 같은 3개의 제1미세먼지센서(30)와 1개의 제1레퍼런스센서(32)가 배치된 것을 확인할 수 있다. 이러한 3중 센서 방식을 통하여 3개의 제1미세먼지센서(30)에서 측정된 미세먼지 농도값을 제어부(100)에서 전달받아 이들의 평균값을 최종 미세먼지 농도값으로 출력한다. 이를 통해 센서의 오류로 인한 데이터의 산포를 방지할 수 있다. 한편, 제1미세먼지센서(30)는 미세먼지 농도의 상시 측정을 위해 상시 가동되는데, 장기간 사용시 센서 표면에 오염물질이 흡착됨에 따라 측정값의 오차가 심하게 발생하기도 하고 기타 손상이나 고장에 의해 측정값에 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 상기 제1레퍼런스센서(32)를 미리 정해진 일정 주기마다 작동시켜 제1레퍼런스센서(32)의 측정값과 제1미세먼지센서(30)의 측정값에 차이가 있는 경우 각 제1미세먼지센서(30)를 제1레퍼런스센서(32)로 보정(제1미세먼지센서(30)의 측정값이 제1레퍼런스센서(32)와 일치되도록 조정)하고, 제1레퍼런스센서(32)에서 측정된 미세먼지 농도값을 기준값으로 하여 3개의 제1미세먼지센서(30)에서 측정된 미세먼지 농도가 기준값과 정해진 범위 이상 차이가 발생하는 경우 제어부(100)에서 해당 제1미세먼지센서(30)의 오류로 판단하여 해당 측정값을 배제하고, 이를 디스플레이(150)에 표시하거나 별도의 알람장치 등을 통하여 알림으로써 센서의 수리 또는 교체가 가능하도록 한다.
상기 제1미세먼지센서(30)와 제1레퍼런스센서(32)는 하우징(10)의 상온실(A) 저면에 배치된 제1기판(36) 상에 직접 실장되거나 제1통기공(11)을 통하여 유입된 공기의 이동 경로 상에 배치되도록 별도의 포스트 또는 브라켓에 의해 제1기판(36)으로부터 일정 높이 이격 배치되고 별도의 케이블 등에 의해 제1기판(36)과 접속될 수 있다. 추가적으로 상기 제1기판(36)에는 제1온습도센서(34)가 구비되어 상온실(A) 내부의 온도와 상대습도를 측정할 수 있도록 구성된다.
한편, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 타측 제습실(B)에는 제습모듈(50), 제2온습도센서(44), 제2미세먼지센서(40) 및 제2레퍼런스센서(42)가 구비된다.
제습모듈(50)은 제2통기공(12)을 통하여 하우징(10)의 제습실(B)로 유입된 공기 내에 포함된 습기를 제거하기 위한 것으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 중앙에 배치된 격판(18) 일측에 접촉 배치된다. 본 발명에 채용된 제습모듈(50)은 저전력으로 신속한 제습 효과를 달성할 수 있는 펠티어 소자 방식 제습모듈(50)이다.
도 3 에는 상기 제습모듈(50)의 구성도가 도시된다. 도 3 의 (a)는 하우징(10)의 제습실(B)쪽에서 바라본 제습모듈(50)의 일부 분해 사시도이며, 도 3 의 (b)는 하우징(10)의 상온실(A)쪽에서 바라본 제습모듈(50)의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 제습모듈(50)은 내부에 펠티어 소자(51)를 구비한다. 상기 펠티어 소자(51)는 전원 공급에 따라 일측은 냉각되고 타측은 발열되는 반도체 소자이다. 이에 따라 펠티어 소자(51)의 냉각측을 하우징(10)의 제습실(B)을 향하도록 배치하여 제습을 수행하고, 펠티어 소자(51)의 발열측은 하우징(10)의 상온실(A)을 향하도록 배치된다. 보다 구체적으로, 도 3 의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 펠티어 소자(51)의 냉각측에는 펠티어 소자(51)를 고정하기 위한 고정판(56)이 결합되고, 상기 고정판(56)은 후술하는 배기덕트(59)의 프레임에 볼트 등의 체결구로 고정 결합된다. 여기서, 상기 고정판(56)은 열전도율이 높은 금속판으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 펠티어 소자(51)의 냉각측, 즉 고정판(56)의 전면에는 제1히트싱크(52)가 구비된다. 상기 제1히트싱크(52)는 펠티어 소자(51)에 의해 냉각되어 하우징(10)의 제습실(B) 내부 공기를 냉각함으로써 공기중의 습기를 응축 제거한다.
한편, 상기 펠티어 소자(51)의 발열측에는 제2히트싱크(58)가 구비되고, 상기 제2히트싱크(58)의 외측에는 냉각팬(54)이 구비된다. 상기 냉각팬(54)은 펠티어 소자(51)의 발열측에서 발생되어 제2히트싱크(58)로 전달된 열을 냉각시키기 위한 것으로 전면이 상기 하우징(10)의 상온실(A)을 향하도록 배치되고, 하우징(10)의 상온실(A) 내부 공기를 흡입하여 제2히트싱크(58)로 송풍한다. 이를 위해 상기 격판(18)의 중앙에는 상기 냉각팬(54)으로 상온실(A) 내부 공기가 유입될 수 있도록 흡기구(19)가 관통 형성된다.
상기 제습모듈(50)에는 펠티어 소자(51)에서 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 배기덕트(59)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 배기덕트(59)는 제습모듈(50)의 좌우 양측, 보다 구체적으로는 상기 제2히트싱크(58)의 좌우 양측에서 외측을 향하여 테이퍼지게 연장 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 배기덕트(59)의 단부 개구와 상응하는 하우징(10)에는 외부로 열기가 배출될 수 있도록 배기공(16)이 형성된다. 이에 따라, 하우징(10)의 상온실(A) 내부 공기가 냉각팬(54)에 의해 흡입된 후 제2히트싱크(58)로 송풍되어 펠티어 소자(51)에서 발생되어 제2히트싱크(58)로 전달된 열은 냉각팬(54)으로부터 송풍된 공기로 전달되고, 이에 따라 온도가 상승된 공기는 제2히트싱크(58) 좌우 양측에 형성된 배기덕트(59)를 따라 이동한 후 하우징(10)의 배기공(16)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 온도가 상승된 공기가 배기덕트(59)를 통하여 원활히 배출될 수 있도록 배기덕트(59)와 제2히트싱크(58) 사이에는 공기가 통과될 수 있는 소정의 유격이 형성되도록 설계되거나, 제2히트싱크(58)의 내부에 상기 배기덕트(59)와 연통되는 별도의 유로를 형성할 수도 있다. 한편, 상기 배기덕트(59)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 일측은 상기 냉각팬(54)과 제2히트싱크(58)의 측면을 커버하는 판형상으로 구성되고 타측은 펠티어 소자(51)의 냉각측 전면으로 절곡되어 연장 형성되되 펠티어 소자(51)의 냉각측이 노출될 수 있도록 중앙이 개구된 사각 프레임 형태로 구성되는 브라켓을 구비하며, 좌우 양측 배기덕트(59)의 사각 프레임 부분이 겹쳐진 상태로 볼트 등의 체결구가 상기 고정판(56)과 제2히트싱크(58)를 관통하여 결합됨에 의해 고정 설치된다.
한편, 상기 하우징(10)의 제습실(B)에는 상온실(A)과 마찬가지로 3개의 제2미세먼지센서(40)와 1개의 제2레퍼런스센서(42)가 구비되어, 3개의 제2미세먼지센서(40)의 측정값의 평균값이 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력되고, 제2레퍼런스센서(42)는 제1레퍼런스센서(32)와 마찬가지로 미리 설정된 시간 주기마다 가동되어 기준값을 제공한다. 상기 제2미세먼지센서(40)와 제2레퍼런스센서(42)는 하우징(10)의 제습실(B) 저면에 배치되는 제2기판(46) 상에 직접 실장되거나 제2통기공(12)을 통하여 유입된 공기의 이동 경로 상에 배치되도록 별도의 포스트 또는 브라켓에 의해 제2기판(46)으로부터 일정 높이 이격 배치되고 별도의 케이블 등에 의해 제2기판(46)과 접속될 수 있다. 추가적으로 상기 제2기판(46)에는 제2온습도센서(44)가 구비되어 제습실(B) 내부의 온도와 상대습도를 측정할 수 있도록 구성된다.
도 4 에는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 작동 상태가 평면도로 도시된다. 도 4 의 (a)는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제1작동상태도로서 상온실(A)에서만 미세먼지 농도가 측정되는 상태가 도시되고, 도 4 의 (b)에는 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 제2작동상태도로서 상온실(A) 및 제습실(B)에서 동시에 미세먼지 농도가 측정되는 상태가 도시된다.
상온실(A)에서의 미세먼지 농도 측정은 상시적으로 수행되며, 제습실(B)에서의 미세먼지 농도 측정은 간헐적으로 수행된다. 도 4 의 (a)에 도시된 바와 같이, 상온실(A)에서는 제1통기공(11)을 통하여 유입된 공기의 미세먼지 농도가 습도에 관계없이 제1미세먼지센서(30)에서 실시간으로 측정된다. 이때, 상기 제1레퍼런스센서(32)는 위에서 언급한 바와 같이 미리 정해진 시간 주기마다 미세먼지 농도를 측정한다. 상기 제1통기공(11)을 통하여 유입된 공기는 상온실(A) 내부에서 순환하면서 각 센서에서 미세먼지 농도가 측정된 후 다시 제1통기구를 통하여 외부로 배출된다.
한편, 제습실(B)에서는 제2온습도센서(44)에 의해 측정된 공기의 상대습도가 미리 설정된 습도기준값 이상인 경우 제습모듈(50)이 가동되어 제습이 수행되고, 이에 따라 제습실(B) 내부 공기의 상대습도가 다시 미리 설정된 습도기준값 미만으로 떨어졌을 때 제습모듈(50)은 정지되고 제2미세먼지센서(40)가 작동되어 미세먼지 농도가 측정된다. 그리고, 다시 제습실(B)의 상대습도가 습도기준값 이상으로 상승하면 제2미세먼지센서(40)의 작동이 정지되고 다시 제습모듈(50)이 작동되어 제습 수행후 상대습도가 습도기준값 미만으로 떨어지면 다시 제습모듈(50)의 작동이 정지되고 제2미세먼지센서(40)에 의해 미세먼지 농도가 측정된다. 이때, 상기 제2레퍼런스센서(42)는 제2미세먼지센서(40)가 작동될때 함께 작동되어 미세먼지 농도를 측정하도록 구성될 수도 있고, 위에서 언급한 바와 같이 미리 정해진 시간 주기마다 미세먼지 농도를 측정하도록 구성될 수도 있다.
즉, 도 4 의 (b)에 도시된 바와 같이, 제습실(B) 내부의 상대습도가 미리 정해진 습도기준값 이상으로 상승한 경우, 상온실(A)에서는 상대습도와 관계없이 제1미세먼지센서(30)에서 미세먼지 농도가 상시 측정되고, 제습모듈(50)의 작동에 따라 제습실(B)에서는 제습이 수행되며 제습모듈(50)의 냉각팬(54)을 통해서 상온실(A) 내부 공기의 일부가 흡입되어 제2히트싱크(58)를 냉각시킨 후 열기는 배기덕트(59)를 통하여 외부로 배출된다. 그리고, 제습에 의해 제습실(B) 내부 상대습도가 습도기준값 미만으로 떨어지면 제2미세먼지센서(40)에 의해 미세먼지 농도가 측정된다.
도 5 에는 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치의 제어 계통도가 도시되고, 도 6 에는 본 발명 미세먼지 자동 측정 장치의 바람직한 제1실시예에 따른 작동 순서도가 도시된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(100)는 제어모듈(110), 연산모듈(120), 통신모듈(130) 및 메모리(140)를 포함한다. 제어모듈(110)은 제1온습도센서(34), 제2온습도센서(44), 제1미세먼지센서(30), 제1레퍼런스센서(32), 제2미세먼지센서(40), 제2레퍼런스센서(42), 제습모듈(50) 및 디스플레이(150) 등 본 발명에 따른 미세먼지 자동 측정 장치의 전체 구성의 작동을 제어한다. 그리고, 연산모듈(120)은 후술하는 바와 같이 상기 제1미세먼지센서(30) 및 제2미세먼지센서(40)로부터 전달받은 미세먼지 농도 측정값을 기초로 후술하는 바와 같이 타 측정 장치의 측정 데이터와 본 발명에 따른 측정 장치 데이터 간의 상관관계 또는 습도와 농도 관계식, 보정된 습도에서의 농도표준값, 보정습도에서의 실측정값 등의 산출 등 각종 연산을 수행하여 최총 출력값을 결정한다. 통신모듈(130)은 제1미세먼지센서(30), 제2미세먼지센서(40), 제1레퍼런스센서(32), 제2레퍼런스센서(42), 제1온습도센서(34), 제2온습도센서(44)로부터 전달되는 측정값 데이터들을 수신하고, 제어부(100)의 제어명령을 각 센서 및 제습모듈(50) 과 같은 각 구성부들에 전달하며, 원격의 단말기 또는 클라우드 시스템과의 통신을 가능하게 하는 모듈로서 유선 또는 무선 송수신부를 포함한다. 또한, 메모리(140)는 상기 제1미세먼지센서(30) 및 제2미세먼지센서(40)로부터 전달받은 미세먼지 농도 측정값을 저장하며, 미리 설정된 각종 기준값과 연산모듈(120)에서 산출된 각종 수치 데이터 등을 저장한다. 이러한 제어부(100)의 연산 및 제어 방법에 대해 이하에서 도 6 을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 상온실(A)에서는 3개의 제1미세먼지센서(30)로 실시간 미세먼지 농도가 상시 측정(S120)된다. 각 제1미세먼지센서(30)로부터 측정된 미세먼지 농도 측정값은 실시간으로 제어부(100)로 전송되고, 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 3개의 제1미세먼지센서(30)로부터 전달된 각 미세먼지 농도 측정값의 평균값을 산출하여 디스플레이(150)에 출력(S130)한다. 이러한 작동은 미세먼지 측정 장치의 OFF시까지 계속적으로 반복된다. 이와 동시에, 상온실(A)에서는 제1온습도센서(34)에 의해 상대습도가 측정(S100)되고, 측정된 상온실(A)의 상대습도 측정값은 제어부(100)로 전송된다. 상기 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 상기 제1온습도센서(34)로부터 상온실(A)의 상대습도 측정값을 전달받아 이를 미리 설정된 습도기준값과 비교 연산(S110)한다.
여기서, 상기 습도기준값은 습도에 따라 미세먼지 농도 측정값이 크게 변하는 구간의 특정 습도값 또는 범위로 정의될 수 있으며 반복적인 실험에 의해 경험적으로 설정될 수 있다. 논문 "대기 습도가 광 산란 미세먼지 측정에 미치는 영향(Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, Vol.20,No.1)"에 따르면, 가습기를 작동하여 인위적으로 주위환경의 상대습도를 변화시키면서 광산란법에 의해 미세먼지 농도를 측정한 결과 상대습도 약 50% 부근에서부터 미세먼지 농도 측정값이 농도에 따라 선형적으로 급격하게 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같이, 상대습도의 변화에 따라 미세먼지 농도 측정값이 급격하게 변화하기 시작하는 습도값 또는 습도 범위(예컨대, 여기서는 50%)를 습도기준값으로 미리 설정하고 상기 제1온습도센서(34)로부터 전송된 상온실(A)의 상대습도와 비교한다.
다시 도 6 을 참조하면, 제1온습도센서(34)에 의해 측정된 상온실(A)의 상대습도가 습도기준값 보다 작은 경우에는 미세먼지 농도 측정값이 습도의 영향을 많이 받지 않는 경우이므로 상온실(A)에 설치된 3개의 제1미세먼지센서(30)에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균값이 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력(S120,S130)된다. 구체적으로, 상기 3개의 제1미세먼지센서(30)에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값은 실시간으로 제어부(100)로 전송되고, 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 3개의 제1미세먼지센서(30)로부터 전달된 각 미세먼지 농도 측정값의 평균값을 산출하여 디스플레이(150)에 출력한다.
한편, 상온실(A)의 상대습도 측정값이 습도기준값 이상인 경우에는 미세먼지 농도 측정값이 습도에 의해 영향을 많이 받는 구간이므로, 도 6 에 도시된 바와 같이, 제어부(100)의 제어모듈(110)은 제습실(B)에 구비된 제습모듈(50)을 작동(S140)시켜 제습실(B) 내부의 습기를 제거한다. 제습모듈(50)의 작동에 따라 제습실(B)을 향하는 펠티어 소자(51)의 일측에서 냉각이 이루어져 제습실(B) 내부 공기가 냉각됨에 따라 제습모듈(50)의 제2히트싱크(58)에 습기가 응결되고, 응결된 습기는 하방으로 낙하하여 물받이(14)에 저장된다. 이러한 방식으로 제습실(B) 내부 공기내 습기가 제거됨에 따라 상대습도가 하강하게 된다. 상기 제습모듈(50)의 작동후 제습실(B)에 구비된 제2온습도센서(44)에서 제습실(B)의 상대습도가 측정(S150)된다. 측정된 상대습도 측정값은 제어부(100)에 전달되고, 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 수신된 제습실(B)의 상대습도 측정값과 미리 설정된 습도기준값을 비교 연산(S160)한다. 비교 결과, 제습실(B) 상대습도가 습도기준값 이상인 경우에는 계속 제습을 실시하면서 상대습도를 측정하고 습도기준값과 비교한다. 어느 시점에 제습실(B) 상대습도가 습도기준값 미만으로 떨어지는 경우, 도 6 에 도시된 바와 같이, 제어부(100)의 제어모듈(110)은 제습모듈(50)의 작동을 정지(S170)시키고, 제습실(B)에 구비된 3개의 제2미세먼지센서(40)로 제습실(B) 내부 미세먼지 농도를 측정(S180)한다. 상기 3개의 제2미세먼지센서(40)에서 측정된 미세먼지 농도 측정값은 제어부(100)로 전달되고, 상기 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값은 디스플레이(150)에 출력(S190)된다. 즉, 디스플레이(150)에는 3개의 제1미세먼지센서(30) 측정값의 평균값과 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값이 함께 표시된다. 이와 같은 방법으로, 대기의 상대습도가 습도기준값 미만인 경우에는 3개의 제1미세먼지센서(30) 측정값의 평균값을 최종 미세먼지 농도값으로 산출하고, 상대습도가 습도기준값 이상인 경우에는 제습실(B)에서 제습후 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값을 최종 미세 먼지 농도값으로 산출함에 따라, 습도에 의한 측정 오류를 최소화 할 수 있다.
한편, 위에서 상대습도가 습도기준값 이상인 경우 제습을 통하여 보정된 미세먼지 농도를 산출하였으나, 제습시 물분자에 흡착된 미세먼지가 함께 제거되기 때문에 제습후 측정된 미세먼지 농도는 실제 미세먼지 농도 보다 낮을 것으로 추정할 수 있다. 따라서, 실제 미세먼지 농도는 습도 보정이 이루어지지 않은 측정값, 즉, 3개의 제1미세먼지센서(30) 측정값의 평균값 보다는 작고, 제습후 습도 보정된 측정값, 즉, 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값 보다는 크다고 할 수 있다.
이와 같이 3개의 제1미세먼지센서(30) 측정값의 평균값과 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값 사이의 값으로 추정되는 실제 미세먼지 농도를 보다 정밀하게 산출하기 위하여, 본 발명의 제2실시예에서는 광산란 방식 센서로 측정된 미세먼지 농도 측정값 데이터와 다른 방식 센서로 측정된 미세먼지 농도 측정값 데이터를 비교하여 상관관계를 도출하고, 도출된 상관관계를 기초로 광산란 방식 센서로 측정된 데이터를 보정하는 방법을 창안하였다. 예컨대, 현재 국가대기질 측정시에는 중량법과 베타선법에 의한 측정 방법으로 미세먼지 농도를 측정하는바, 상기 중량법과 베타선법에 의한 측정 방법은 위에서도 언급한 바와 같이 정확도는 높으나 실내 미세먼지 농도 측정에는 적합하지 않다. 이에, 현재 국가대기질 측정을 위해 야외에 설치된 중량법 및 베타선법에 의한 미세먼지 측정기와 동일한 위치에 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 광산란법에 의한 미세먼지 측정 장치를 함께 비치하고, 일정 기간, 예컨대, 수개월 또는 수년 동안 각 측정 장치에서 측정된 미세먼지 농도 측정값 데이터를 제어부(100)의 메모리(140)에 미리 데이터베이스화 한다. 그리고, 상기 제어부(100)의 연산모듈(120)에서는 저장된 세 종류의 데이터를 비교 분석하여 본 발명에 따른 습도 보정 기능을 구비하는 광산란법에 의한 미세먼지 측정 장치에 의해 습도 보정된 미세먼지 농도 측정값을 재보정한다. 예컨대, 제어부(100)의 연산모듈(120)은 시간별로 중량법과 베타선법에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균값을 산출하여 '농도기준값'으로 저장(S200)하고, 역시 시간별로 본 발명에 따른 미세먼지 농도 측정값, 즉, 3개의 제2미세먼지센서(40) 측정값의 평균값을 '농도측정값'으로 저장(S210)하고, 시간별 농도기준값과 농도측정값을 1:1 매칭(S220)시킨후, 각 농도기준값과 농도측정값들 중 동일한 시간에 측정된 농도기준값과 농도측정값 사이의 차이를 계산하여 '개별편차값'을 산출(S230)하고, 이와 같은 방법으로 특정 시간별로 산출된 다수의 개별편차값들의 평균값을 계산하여 '평균편차값'을 산출하여 저장(S240)한다. 따라서, 이후부터는 본 발명에 따른 미세먼지 측정 장치에서 습도 보정에 의해 측정된 미세먼지 측정값에서 상기와 같이 산출된 평균편차값을 가산하여 보정함으로써 최종적인 미세먼지 농도 측정값을 산출하여 출력(S250)한다. 이와 같이, 습도 보정된 미세먼지 농도 측정값을 다시 정밀한 센서에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값과의 편차를 고려하여 재보정함으로써 보다 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10 : 하우징 11 : 제1통기공
12 : 제2통기공 14 : 물받이
16 : 배기공 18 : 격판
19 : 흡기구 20 : 상부커버
21 : 제1상부커버 22 : 제2상부커버
23 : 제3상부커버 24 : 커버프레임
A : 상온실 30 : 제1미세먼지센서
32 : 제1레퍼런스센서 34 : 제1온습도센서
36 : 제1기판 B : 제습실
40 : 제2미세먼지센서 42 : 제2레퍼런스센서
44 : 제2온습도센서 46 : 제2기판
50 : 제습모듈 51 : 펠티어 소자
52 : 제1히트싱크 54 : 냉각팬
56 : 고정판 58 : 제2히트싱크
59 : 배기덕트 100 : 제어부
110 : 제어모듈 120 : 연산모듈
130 : 통신모듈 140 : 메모리
150 : 디스플레이 160 : 전원버튼
12 : 제2통기공 14 : 물받이
16 : 배기공 18 : 격판
19 : 흡기구 20 : 상부커버
21 : 제1상부커버 22 : 제2상부커버
23 : 제3상부커버 24 : 커버프레임
A : 상온실 30 : 제1미세먼지센서
32 : 제1레퍼런스센서 34 : 제1온습도센서
36 : 제1기판 B : 제습실
40 : 제2미세먼지센서 42 : 제2레퍼런스센서
44 : 제2온습도센서 46 : 제2기판
50 : 제습모듈 51 : 펠티어 소자
52 : 제1히트싱크 54 : 냉각팬
56 : 고정판 58 : 제2히트싱크
59 : 배기덕트 100 : 제어부
110 : 제어모듈 120 : 연산모듈
130 : 통신모듈 140 : 메모리
150 : 디스플레이 160 : 전원버튼
Claims (8)
- 상부가 개구된 함체로 구성되며 내부가 격판(18)에 의해 상온실(A)과 제습실(B)로 구획되며, 상온실 외측에는 외부 공기가 상온실로 유입되었다가 배출될 수 있도록 제1통기공(11)이 형성되고, 제습실 외측에는 외부 공기가 제습실로 유입되었다가 배출될 수 있도록 제2통기공(12)이 형성된 하우징(10)과;
상기 하우징(10)의 상부 개구를 덮는 것으로, 상온실을 커버하는 제1상부커버(21)와, 제습실을 커버하는 제2상부커버(22)와, 상기 제1상부커버(21)와 제2상부커버(22) 사이에 배치되는 제3상부커버(23)를 포함하는 상부커버(20)와;
상기 하우징(10)의 상부 둘레에 안착 결합되되, 수평 방향으로 3개의 구역으로 분할되어, 일측은 상온실과 연통되도록 개구되고 상부에 제1상부커버(21)가 안착 결합되고, 타측은 제습실과 연통되도록 개구되고 상부에 제2상부커버(22)가 안착 결합되고, 중앙에는 제3상부커버(23)가 안착 결합되도록 구성된 커버프레임(24)과;
상기 하우징(10)의 상온실(A)에 구비되어 상온실(A) 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제1온습도센서(34)와;
상기 하우징(10)의 상온실(A)에 구비되어 상온실(A) 내부로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 상시 측정하기 위한 광산란 방식의 제1미세먼지센서(30)와;
상기 하우징(10)의 제습실(B)에 구비되어 제습실(B) 내부 공기의 상대습도를 측정하기 위한 제2온습도센서(44)와;
상기 하우징(10)의 제2통기공(12)을 통하여 제습실(B)로 유입된 공기 내에 포함된 습기를 제거하기 위한 것으로, 하우징(10)의 중앙에 배치된 격판(18) 일측에 배치되는 제습모듈(50)과;
상기 하우징(10)의 제습실(B)에 구비되어 상기 제습모듈(50)에 의한 제습 후 제습실(B) 내부 공기의 미세먼지 농도를 측정하기 위한 광산란 방식의 제2미세먼지센서(40)와;
상기 커버프레임(24)의 중앙에 장착되어 제3상부커버(23)에 의해 커버되되, 전체 작동을 제어하며, 상기 제1미세먼지센서(30) 및 제2미세먼지센서(40)에서 측정된 미세먼지 농도값을 표시하는 디스플레이가 구비된 제어부(100)를 포함하고;
상기 제습모듈(50)은 전원 공급에 따라 일측은 냉각되고 타측은 발열되되 냉각측은 상기 하우징(10)의 제습실(B)을 향하고 발열측은 하우징(10)의 상온실(B)을 향하도록 배치된 펠티어 소자(51)와, 상기 펠티어 소자(51)의 냉각측에 구비되어 제습실(B) 내부 공기를 냉각시켜 제습을 수행하기 위한 제1히트싱크(52)와, 상기 펠티어 소자(51)의 발열측에 구비되는 제2히트싱크(58)와, 상기 제2히트싱크(58)의 외측에 구비되고 상기 격판(18)의 중앙에 관통 형성된 흡기구(19)를 통하여 상온실(A) 내부 공기를 흡입하여 제2히트싱크(58)로 송풍하는 냉각팬(54)과, 상기 제2히트싱크(58)의 좌우 양측에서 외측을 향해 연장 형성되어 외부로 열기를 배출하기 위한 배기덕트(59)를 포함하고;
상기 펠티어 소자(51)의 냉각측에는 펠티어 소자(51)를 고정하기 위한 고정판(56)이 결합되고, 상기 고정판(56)의 전면에 제1히트싱크(52)가 구비되되, 상기 배기덕트(59)는 상기 제2히트싱크(58)의 좌우 양측에서 외측을 향하여 테이퍼지게 연장 형성되고, 상기 배기덕트(59)의 단부 개구와 상응하는 하우징(10)에는 외부로 열기가 배출될 수 있도록 배기공(16)이 형성되며, 상기 배기덕트(59)의 일측은 상기 냉각팬(54)과 제2히트싱크(58)의 측면을 커버하는 판형상으로 구성되고 타측은 펠티어 소자(51)의 냉각측 전면으로 절곡되어 연장 형성되되 펠티어 소자(51)의 냉각측이 노출될 수 있도록 중앙이 개구된 사각 프레임을 구비하며, 좌우 양측 배기덕트(59)의 사각 프레임 부분이 겹쳐진 상태로 체결구가 상기 고정판(56)과 제2히트싱크(58)를 관통하여 결합됨에 의해 고정되고;
상기 제어부(100)는 상온실(A)의 제1미세먼지센서(30)를 상시 작동시켜 상온실(A) 미세먼지 농도 측정값을 실시간으로 전달받아 디스플레이(150)에 출력하며, 상기 제1온습도센서(34)로부터 상온실(A) 상대습도 측정값을 전달받아 미리 설정된 습도기준값과 비교하여 상온실(A) 상대습도 측정값이 습도기준값 이상인 경우 제습모듈(50)을 작동시키고, 제습에 의해 상기 제2온습도센서(44)에서 측정된 제습실(B) 상대습도 측정값이 습도기준값 미만으로 떨어지는 경우 제습모듈(50)의 작동을 정지시키고 제2미세먼지센서(40)로부터 제습실(B) 내부 미세먼지 농도 측정값을 실시간으로 전달받아 디스플레이(150)에 출력하되;
상기 제어부(100)는 일정 기간 동안 시간별로 중량법과 베타선법에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균을 산출하여 농도기준값으로 저장하고, 일정 기간 동안 시간별로 제2미세먼지센서(40) 측정값을 농도측정값으로 저장하고, 시간별로 농도기준값과 농도측정값을 1:1 매칭하고, 각 농도 기준값과 농도측정값들 중 동일한 시간에 측정된 농도기준값과 농도측정값 사이의 차이를 계산하여 개별편차값으로 산출하고, 시간별로 산출된 다수의 개별편차값들의 평균값을 계산하여 평균편차값으로 산출하여 저장하며, 제2미세먼지센서(40) 측정값에 상기 평균편차값을 가산하여 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 상온실(A) 및 제습실(B)에는 각각 미리 정해진 일정한 주기 마다 작동되는 제1레퍼런스센서(32)와 제2레퍼런스센서(42)가 추가로 구비되고, 상기 제어부(100)는 상기 제1미세먼지센서(30)의 측정값과 제1레퍼런스센서(32)의 측정값에 차이가 있는 경우 제1미세먼지센서(30)를 제1레퍼런스센서(32)로 보정하고, 상기 제2미세먼지센서(40)의 측정값과 제2레퍼런스센서(42)의 측정값에 차이가 있는 경우 제2미세먼지센서(40)를 제2레퍼런스센서(42)로 보정하는 것을 특징으로 하는 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 따른 미세먼지 자동 측정 장치를 이용한 미세먼지 측정 방법으로서,
상기 제1미세먼지센서(30)로 상온실(A) 미세먼지 농도를 측정하는 단계와;
상온실(A)의 상대습도를 측정하는 단계와;
상온실(A)의 상대습도가 미리 설정된 습도기준값 미만이면 상기 제1미세먼지센서(30)로 측정된 상온실(A) 미세먼지 농도를 최종 미세먼지 측정값으로 출력하는 단계와;
상온실(A)의 상대습도가 미리 설정된 습도기준값 이상인 경우 제습모듈(50)을 작동시키는 단계와;
상기 제습모듈(50) 작동 후 제습실(B)의 상대습도를 측정하는 단계와;
제습실(B)의 상대습도가 습도기준값 미만인 경우 제습모듈(50)을 정지시키고 제2미세먼지센서(40)로 제습실(B) 미세먼지 농도를 측정하여 최종 미세먼지 측정값으로 출력하는 단계와;
일정 기간 동안 시간별로 중량법과 베타선법에 의해 측정된 미세먼지 농도 측정값의 평균을 산출하여 농도기준값으로 저장하는 단계와;
일정 기간 동안 시간별로 제2미세먼지센서(40) 측정값을 농도측정값으로 저장하는 단계와;
시간별로 농도기준값과 농도측정값을 1:1 매칭하는 단계와;
각 농도 기준값과 농도측정값들 중 동일한 시간에 측정된 농도기준값과 농도측정값 사이의 차이를 계산하여 개별편차값으로 산출하는 단계와;
시간별로 산출된 다수의 개별편차값들의 평균값을 계산하여 평균편차값으로 산출하여 저장하는 단계와;
제2미세먼지센서(40) 측정값에 상기 평균편차값을 가산하여 최종 미세먼지 농도 측정값으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 방법. - 삭제
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| KR1020210004746A KR102229385B1 (ko) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | 펠티어 소자 방식 제습을 통한 습도 보정 기능을 구비하는 미세먼지 자동 측정 장치 및 이를 이용한 미세먼지 측정 방법 |
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