KR102236211B1 - 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치 및 이를 이용한 개선된 가스분석방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 통합적이고, 빠르게 측정하는 장치 및 이를 이용한 가스분석방법에 관한 것으로, 유해가스 센서를 드론 등의 무인이동체에 장착하여 신속한 측정이 가능하고 정확한 분석이 수행되어 빠른 대처가 가능한 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치 및 개선된 가스분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Description
본 발명은 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 통합적이고, 빠르게 측정하는 장치 및 이를 이용한 가스분석방법에 관한 것으로, 유해가스 센서를 드론 등의 무인이동체에 장착하여 신속한 측정이 가능하고 정확한 분석이 수행되어 빠른 대처가 가능한 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치 및 개선된 가스분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
경제가 발전하고, 생활수준이 점점 향상됨에 따라 대기질 등에 대한 관심도 증가하여, 보다 쾌적하고 깨끗한 공기를 원하는 시대가 되었다. 또한, 근래의 여러 화학물질 누출 사고들로 인해 이를 조기 경보를 활용하는 대기의 유해가스를 측정하기 위한 기술의 중요성이 증대되고 있으며, 화학물질의 사고 시 오염특정지역의 조기 접근이 불가능하여 오염원의 정확한 측정이 이루어지지 않는 경우가 빈번하였다.
현재 이러한 대기 중의 유해가스 및 미세먼지를 측정하기 위한 분석 방법에 있어 유해 가스는 주로 시료를 포집하여 분석하는 방법을 채택하고 있으며 유해가스 측정기는 고정형과 휴대용으로 나누어서 개발 및 제품화 되고 있다. 그리고 미세먼지도 동일한 방법에 나누어서 제품과 되고 있으며, 특히 미세먼지는 측정방법에 있어 일원화가 되지 못하여 유해가스에 비해 상대적으로 많은 측정방법이 채택되고 있다.
유해가스의 고정형 측정기는 24시간 계속하여 모니터링할 수 있어 365일 계속하여 측정하는 장점이 있으나, 측정기가 설치된 특정 지역만을 측정이 가능하고, 측정기 위, 아래 또는 옆으로 흘러가는 가스의 측정은 불가능하여 데이터의 대표성 및 신뢰도가 떨어진다는 단점이 있다.
휴대용 측정기의 경우에는 손쉽게 이동은 할 수 있지만 소형으로 만들면서 장비의 성능이 고정형에 비해서 떨어지고, 측정 장소에 일정시간 동안 추세를 보기에는 불가능한 단점이 있었다.
따라서, 바람 등의 영향으로 대기 중에 포함된 공기 및 가스들의 이동이 유동적으로 발생하는 환경에서도 시료를 포집하여 분석할 수 있고, 접근이 불가능한 지역에서도 대기에 포함된 유해가스를 포집할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.
미세 먼지는 휴대용과 고정형 측정기기에 있어 중량으로 측정하는 중량법과 광 산란으로 측정하는 광산란법 그리고 방사선을 이용한 베타선법이 있다. 기존의 현장 고정 측정기로는 주로 중량측정법이 설치 되었지만, 중량 오차로 인한 문제점으로 현재는 측정 기준법에서 계속 도태되고 있고, 베타선법은 측정 정밀도는 좋으나 방사선 때문에 잦은 고장이 발생하여 현장에 계속적으로 측정하는데 한계가 있다.
광산란법은 가시광선의 특정파장을 이용한 산란각으로 측정하는 방법으로써 현재 소형 측정기기에서 가장 많이 사용된다. 현재는 장비 별 측정 정밀도에서 차이가 발생하여 간이 측정법에 의거하여 측정 정밀도를 등급별로 받도록 하였다. 이로 인해 빠른 속도로 정밀도가 향상되고 있지만, 광산란법은 미세 먼지가 수분 등 외부 영향에 의해서 정밀도가 떨어지는 신호 자체의 한계를 벗어나지 못하는 문제점 있어 이 부분의 기술적인 향상이 필요한 상태이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 효율적이면서 개선된 측정방법을 기반한 높은 정밀도로 측정 및 분석할 수 있고, 오염원, 오염물질에 대한 과학적이고 체계적인 관리 시스템을 제공할 수 있으며 이를 통해 쾌적한 생활환경을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 무인이동체(S)에 장착되어 대기중의 공기시료를 포집하는 포집부(100)와 상기 공기시료를 전달받아 분석하는 분석부(200)를 포함하는 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스를 측정하는 장치에 있어서, 상기 포집부(100)는 튜브(110)와 상기 튜브(110)의 일측단에 형성되어 공기시료를 상기 튜브(110)로 안내하는 유도부(120)를 더 포함하고, 상기 튜브(110)의 측면을 지지하여 상기 튜브(110)에 상기 무인이동체(S)의 구동에 의한 진동을 전달을 상쇄시키는 튜브지지수단(300); 상기 분석부(200)에서 분석이 완료된 공기시료의 일부를 선택적으로 보관할 수 있도록 상기 분석부(200)로부터 공기시료를 전달받는 보관부(400);를 더 포함한다.
본 발명의 상기 튜브(110)의 타측과 상기 분석부(200) 사이에는 상기 분석부(200)로 전달되는 공기시료의 이동속도를 감소시키는 시료공급부(130);가 더 구비되며, 상기 분석부(200)는 상기 공기시료를 분석하기 위한 적어도 하나 이상의 측정센서(P)를 구비한다.
한편, 상기 다수의 측정센서(P)는 동일한 수평선 상에 위치하도록 소정간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 상기 유도부(120)는 상하측이 개방되며, 개방된 일측이 상기 튜브(110)와 결합되는 몸체(121); 상기 몸체(121)의 측면을 관통하며, 일정간격 이격 배치되는 다수의 관통홀(122); 상기 관통홀(122)의 가장자리 일부로부터 상기 몸체(121)의 내측방향으로 경사를 이루며 흡입되는 유체의 이동을 안내하는 안내로드(123);를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 상기 튜브지지수단(300)은 고정브라켓(310); 상기 고정브라켓(310)의 일측으로부터 연장되며, 상기 튜브(110)가 관통하는 삽입홀(321)이 형성되는 연장브라켓(320); 상기 삽입홀(321)의 가장자리에 형성되어 상기 튜브(110)의 측면을 탄성지지하는 지지판(330);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스를 측정하는 장치를 이용하는 가스분석방법에 있어서, 상기 분석부(200)는 변수가 두개 이상인 다중회귀분석(multiple regression analysis)을 사용하여 포집된 공기시료를 분석하되, 상기 변수는 유해가스 전체와 입자상 물질 전체를 모두 측정이 가능하도록 하며, 기본적으로 탑재하는 가스 항목으로는 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소, 이산화탄소, 습도 및 온도 중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 비행 가능한 무인이동체에 유해가스의 포함여부를 측정할 수 있는 다수의 센서를 구비하고, 무인이동체의 움직임을 통해서 개방된 공간이나 면적이 넓은공간 또는 사람의 접근이 어려운 공간에서도 측정을 위한 공기시료의 포집 및 분석이 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무인이동체의 구동을 위한 추진체에 흩어지는 주면 공기에 제약을 받지 않는 곳에서 시료의 포집이 가능하여, 유해가스 및 가스의 농도 여부를 보다 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명이 무인이동체에 장착된 일 실시예를 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명의 포집부와 분석부 및 보관부를 나타낸 사시도.
도 3 은 본 발명의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 4 는 본 발명의 유도부의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명의 튜브지지수단의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명의 가스분석방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 2 는 본 발명의 포집부와 분석부 및 보관부를 나타낸 사시도.
도 3 은 본 발명의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 4 는 본 발명의 유도부의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명의 튜브지지수단의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명의 가스분석방법의 순서를 나타낸 순서도.
이하, 본 발명의 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스를 측정하는 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1 을 참조하면 본 발명은 무인이동체(S)에 장착되어 대기 중의 공기시료를 포집하여 측정 및 분석하는 장치이며, 포집부(100)와 분석부(200)를 포함한다.
포집부(100)는 무인 이동체(S)의 하단에 설치되는 경우에는 무인이동체(S)의 상단에 있는 프로펠러의 유체 흐름에 의해 가스상 물질과 입자상 물질 모두 무인이동체(S)의 하단으로 통과하기에는 쉽지 않다. 그래서, 무인이동체(S)의 비행 시 상기 물질이 프로펠러의 구동에 의한 유체 흐름에 영향을 받지 않도록 유체 흐름이 없는 부분까지 공기시료를 포집할 수 있도록 하술하는 튜브(110)의 길이를 증가시킨 후 대기 중의 공기시료를 포집할 수 있도록 하였다.
분석부(200)는 내부를 이동하는 공기시료는 층류(laminar flow)를 이루면서 이동되고, 하술하는 각각의 측정센서에 일정한 압력과 일정한 유체의 흐름을 유지하면서 접촉될 수 있다. 측정이 완료된 공기시료는 분석부(200)의 내부에 지속적으로 남아있지 않고 외부로 배출된다.
일정한 속도의 공기시료와 접촉되도록 한 후에 이를 디지털신호로 데이터화한 후 외부로 전송하여 신호의 왜곡을 최대한 줄이도록 설계하였다. 분석부(200)가 측정가능한 항목은 유해가스 전체와 입자상 물질 전체를 모두 측정이 가능하도록 하며, 기본적으로 탑재하는 가스 항목으로는 입자상 물질의 대표적인 PM10이라는 미세먼지, PM2.5라는 초미세먼지를 측정할 수 있도록 하고, 가스상 물질로는 대기 중 가장 많은 오염 인자지수인 산업배출 및 교통 배출가스 인자인 아황산가스(일명, 이산화황), 이산화질소, 대기 중 공통 유해 인자인 이산화탄소와 일산화탄소를 기본으로 하도록 한다.
이외에 특정 산업단지 등에 적용이 가능한 암모니아, 황하수소, 총 휘발성 유기 화합물이 있고, 농촌 지역의 농공 단지와 비료, 축사 등에 사용되는 메르캅탄 등도 있고, 계절별 인체 유해 인자인 오존 등 다양한 지역에서 측정이 가능하도록 탑재할 수 있도록 한다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 포집부(100)는 튜브(110)와 유도부(20)를 포함한다. 튜브(110)는 소정의 길이로 연장되며, 내부가 중공되는 관 형상으로, 중공된 내부로 공기시료가 이동할 수 있다.
한편, 무인이동체(S)는 비행을 위한 추진력을 얻기 위해 다수의 프로펠러 등이 구성될 수 있는데, 상기의 프로펠러의 구동시 무인이동체(S) 주변의 공기 흐름에 의해 공기시료의 정확한 포집이 이루어지지 못하는 단점이 있다. 이로 인해 튜브(110)의 끝단은 무인이동체(S)가 이루는 반경보다 더 외측에 위치할 수 있도록 연장되는 것이 바람직하다.
유도부(120)는 튜브(110)의 일측에 장착되며, 대기 중에 분포된 공기시료를 튜브(110)로 안내해주는 역할을 수행한다. 일반적으로 튜브(110)는 작은 직경을 유지하고 연장되는 길이가 길어서 공기의 원활한 유입이 이루어지지 못하는 단점이 발생하는데, 유도부(120)가 대기 중의 공기를 튜브(110)의 내측으로 안내하여 원활한 시료의 포집이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 2 를 참조하면 분석부(200)는 내부에 측정센서(P)가 구비되며, 측정센서(P)가 외부에 노출되는 것을 방지하고, 센서(P)의 파손을 방지하기 위해 별도의 케이스(201)를 더 포함할 수 있다.
이때, 케이스(201)의 상측에는 튜브(110)를 지지하는 튜브지지수단(300)이 더 구비될 수 있다. 튜브(110)는 소정의 길이로 연장되기 때문에 튜브지지수단(300)은 무인비행물체(S)의 구동에 의해 진동이 발생하는 경우 튜브(110)의 측면을 지지하여 튜브(110)의 움직임을 최소화할 수 있도록 한다.
보다 상세히 설명하면, 포집부(100)와 인접한 튜브(110)의 일측에서 시작되는 진동은 튜브(110)의 타측으로 갈수록 진동폭이 더 커진다. 이때 튜브지지수단(300)이 튜브(110)의 중간지점에서 튜브(110)를 지지하여 전달되는 진동을 감소 또는 상쇄시켜 튜브(110) 끝단에 연결된 유도부(120)의 움직임을 최소화할 수 있다. 따라서, 공기시료의 포집이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 보관부(400)가 더 구비될 수 있다. 보관부(400)는 분석부(200)에서 분석이 완료된 공기시료의 일부를 보관할 수 있는 구성에 해당한다.
분석부(200)에서 분석이 완료된 공기시료는 다음 측정을 위해 전량 외부로 배출되는데, 특정 지점에서 포집된 공기시료를 보다 정밀하게 분석하고자 하는 경우 또는 상기 분석부(200)에서 보다 정밀한 분석이 필요한 것으로 판단하는 경우 분석부(200)에서 분석된 공기시료의 일부를 보관부(400)에 보관할 수 있다.
즉, 분석부(200)와 보관부(400) 사이에 구비되는 개폐밸브(401)의 개폐로 인해 선택적으로 공기시료를 보관부(400)에 보관할 수 있다.
보관부(400)는 시료팩(410)과 브라켓(420)을 더 포함한다. 시료팩(410)은 내부가 진공상태를 유지하거나, 팽창이 가능한 재질로 형성되어 전달되는 공기시료를 보관할 수 있다.
브라켓(420)은 시료팩(410)의 손상을 방지하도록 시료팩(410)의 좌우측을 각각 감싸는 한 쌍으로 구성된다. 그리고, 시료팩(410)과 브라켓(201)은 무인항공기(S)의 형상과 크기 및 추진방법에 따라 케이스(201)의 하단 또는 상단에 구비될 수 있다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 튜브(110)의 타측과 분석부(200) 사이에 시료공급부(130)가 더 구비될 수 있다. 시료공급부(130)는 튜브(110)를 통과하는 공기시료의 이동속도를 1차로 감소시킨 후 분석부(200)의 내부로 공기시료를 전달한다.
시료공급부(130)를 통과하여 속도가 감소된 공기시료가 시료공급부(130)의 면적보다 더 넓은 면적을 갖는 분석부(200)의 내부에 도달하면 공기시료의 이동속도가 더 감소된다. 이로 인해 공기시료가 분석부(200)의 내부에서 확산되며 퍼지고 체류하는 시간이 길어지면서 측정센서(P)의 측정값의 오차범위를 줄일 수 있는 장점이 있다.
그리고, 시료공급부(130)의 내부에는 흡입력을 제공하기 흡입팬(131)이 더 구비될 수 있으며, 튜브(110)의 길이에 따라 회전하는 날개가 구비된 팬 모터, 또는 공기주입펌프 등 당업자가 용이하게 선택하여 사용할 수 있다.
도 3 을 참조하면 분석부(200)의 내부에는 공기시료를 분석하기 위한 적어도 하나 이상의 측정센서(P)를 구비한다. 그리고, 다수의 측정센서(P)는 동일한 수평선 상에 위치하도록 소정간격 이격되어 배치된다.
즉, 분석부(200)의 내부에는 다수의 측정센서(P)가 안착되는 받침판(430)이 더 구비될 수 있다. 공기시료는 분석부(200)의 내부에서 확산되는 시간동안 각각의 센서와 반응하여 그 측정값을 감지하는데, 다수의 측정센서(P)가 동일한 높이를 가지도록 배치되면 반응시간이 균일하고 동시에 정밀한 측정값을 얻을 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 분석부(200)의 일측에는 각각의 센서에서 측정이 완료되면 분석부(200) 내부의 공기시료를 외부로 배출할 수 있도록 구동되는 배출팬(미도시)이 더 구성될 수 있다.
도 4 를 참조하면 유도부(120)는 몸체(121), 안내로드(123)를 포함한다. 몸체(121)는 상하측이 개방되며, 개방된 일측이 튜브(110)와 결합된다. 몸체(121)는 꼬깔형상으로 형성될 수 있고, 상기 튜브(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 단순한 원통형의 튜브형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 측면에 다수의 관통홀(122)이 일정간격 이격되어 배치된다. 즉, 튜브(110)에서 흡입력이 제공되면, 유도부(120)의 개방된 타측과 관통홀(122)로 동시에 외부공기(공기시료)가 유입될 수 있는 것이다.
안내로드(123)는 관통홀(122)의 가장자리 일부로부터 몸체(121)의 내측방향으로 경사를 이루며 연장형성된다. 안내로드(123)는 도 4 를 기준으로 관통홀(122)의 가장자리 상측에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 안내로드(123)의 경사 방향은 끝단이 유도부(120)로 유입되는 외부공기의 유입방향을 향하도록 경사를 이룬다.
이로 인해 유도부(120)를 통과하는 외부공기의 유입속도로 인해 유도부(120)의 내측의 압력이 낮아져 관통홀(122)을 통해 유도부(120)의 외측에 위치한 공기가 유도부(120)로 유입될 수 있는 것이다. 이때, 안내로드(123)가 유도부(120)의 개방된 타측으로 유입되는 외부공기와 관통홀(122)로 유입되는 외부공기의 간섭으로 인해 원활한 공기의 유입이 이루어지지 않는 현상을 방지하도록 관통홀(122)로 유입되는 외부공기의 이동방향을 안내(간섭방지)해줄 수 있다.
한편, 유도부(120)의 다른 실시예로, 유도부(120)의 개방된 타측 가장자리에는 연장로드(124)가 더 돌출 형성될 수 있다. 연장로드(124)의 끝단에는 유도부(120)를 감싸는 가이드판(125)이 더 형성된다. 가이드판(123)은 유도부(120)의 개방된 타측 입구에서 공기의 와류현상이 발생하는 것을 방지해주는 목적을 갖는다.
즉, 튜브(110)의 길이와 무인이동체(S)의 진동으로 인해 유도부(120)는 상하 좌우 불규칙적인 움직임이 발생하여 유도부(120)로 외부공기의 원활한 유입이 진행되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 가이드판(123)은 유도부(120)의 타측 입구에 형성되는 제1 가이드판(125-1)과 제1 가이드판(125-1)으로부터 연장되어 관통홀(122)과 인접한 위치에 형성되는 제2 가이드판(125-2)을 포함한다. 여기서 제1 및 제2 가이드판(125-1, 125-2)은 외부공기가 유입되는 입구에서 공기의 와류현상이 발생하여 원활한 공기의 유입이 진행되는 것을 방지해줄 수 있다.
도 5 를 참조하면 튜브지지수단(300)은 고정브라켓(310), 연장브라켓(320) 및 지지판(330)을 포함한다. 고정브라켓(310)은 케이스(201)의 상면에 고정결합된다.
연장브라켓(320)은 고정브라켓(310)의 일측단에 형성되며, 중앙에 튜브(110)가 관통되는 삽입홀(321)이 더 형성될 수 있다. 연장브라켓(320)은 튜브(110)의 길이에 따라 경사를 이루도록 제작될 수 있다.
삽입홀(321)의 가장자리에는 관통된 튜브(110)와 접촉되는 지지판(330)이 더 형성되며, 지지판(330)은 튜브(110)를 탄성지지하도록 탄성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 지지판(330)이 튜브(110)의 측면을 지지할 때, 지지판(330)의 끝단이 절곡되면서 튜브(110)를 탄성지지한다. 이로 인해 튜브(110)에 전달되는 진동이 지지판(330)에 의해 감소되면서 유도부(110)의 움직임도 최소화시킬 수 있다.
또한, 튜브(110)의 직경에 제한을 받지 않을 수 있다.
지지판(330)는 두개의 층으로 구성될 수 있는데, 각각의 층은 서로 다른 탄성계수를 가지면서 튜브(110)를 탄성지지한다. 이로 인해 튜브(110)에 작용하는 진동의 폭과 강도에 대응하여 튜브(110)를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
이하, 본 발명의 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치를 이용한 가스분석방법에 대해 상세히 설명한다.
도 6 을 참조하면 본 발명은 시료채취단계(S100), 시료측정단계(S200), 오염계산단계(S300) 및 오염분석단계(S400)로 수행된다.
시료채취단계(S100)는 포집부(100)에서 수행하며, 시료측정단계(S200), 오염계산단계(S300), 오염분석단계(S400)는 분석부(200)에서 수행된다.
시료채취단계(S100)는 공기시료를 포집하는 단계이고, 시료측정단계(S200)는 구비된 다수의 측정센서(P)를 통해 포집된 공기시료에 포함된 특정가스를 측정하는 단계이며, 오염계산단계(S300)는 특정가스의 농도값을 데이터화하여 수치화하는 단계에 해당한다.
오염분석단계(S400)는 오염계산단계(S300)에서 계산된 농도값의 변수를 보정하여 보다 정확한 농도를 계산하기 위한 단계이다. 즉, 오염분석단계(S400)에서 사용되는 가스분석방법은 측정 가스에 대한 신호를 가지는 일변량 분석 방법이 아닌 대지 중에는 여러가스가 상존하기 때문에 이 상존되는 모든 가스 측정 요소를 변수로 지정하는 다변량 분석기법을 적용한다. 이 다변량 분석방법 중에 가스의 농도를 측정하기 위해서 가스에 직접적인 센서의 간섭현상이 발생하는 요소를 반영한 분석기법을 사용하며, 이때 사용하는 방법이 다중회귀분석(multiple regression analysis)을 이용한 방법을 사용하여 포집된 공기시료를 분석한다.
즉, 공기의 다중 가스는 항상 존재하는데, 기본적으로 공기중에서는 이산화탄소, 산소, 질소 등으로 이루어져 있으며, 지역별로 유기 화합물 가스 및 다량의 입자상 물질과 다량의 수분이 항상 상존되어 있다. 이러한 다중 가스에서 특정가스를 측정할 때 다른 가스로 인해 간섭현상이 발생한다. 이러한 간섭 인자는 특정 지역 또는 측정하는 단위 지역별 요소가 다 다르기 때문에 기존의 가스 측정방법인 농도와 측정센서의 세기 두 가지 변수만 가지고 측정하는 일반적인 회귀 곡선으로 그리는데 한계가 있다.
그래서 오염분석단계(S400)를 통해 특정 가스에 간섭 인자를 주로 모든 요소를 고려하는 다변량 분석 기법을 적용하도록 한다. 다변량분석 방법은 타종의 모든 가스 요소가 최대한 적용되도록 하여 특정 가스 농도를 측정하기 위해서는 다른 가스 센서의 세기가 같이 포함되고, 수분까지 포함되는 회귀 분석 방법으로 농도를 측정하여 보다 정확한 농도값을 계산한다.
여기서 변수는 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소, 이산화탄소이외에 지역별에 측정이 가능한 벤젠류, 메탄 등 유해 가스 60종에 관련 보정이 최대한 가능 하도록 하고, 입자상 물질인 미세먼지도 반영하는 방법을 채택 하며, 또한 기본적인 환경 파라미터인 습도 및 온도에 해당하며, 적어도 두개 이상 선택될 수 있다.
오염분석단계(S400)에서 사용되는 수학식은 다음과 같다.
[실시예]
아래의 계산식은 유해가스인 암모니아 가스 농도를 측정하고자 할 때 기존의 대기 중 간섭 인자 가스 종류를 모두 변수로 지정할 수 있지만 예로써 6종에 해당하는 간섭인자를 반영한 수식으로 표현된다.
1) 질소산화물 농도 측정 수식
2) 일산화탄소 농도 측정 수식
C(Nox) : 질소 산화물 농도값
a(Nox) : 질소 산화물 기울기값 (-값부터 +값이 실수값)
C(CO) : 질소 산화물 농도값
a(CO) : 질소 산화물 기울기값 (-값부터 +값이 실수값)
X1 : 질소산화물 신호 세기값
a(CO) : 일산화탄소 기울기 값 (-값부터 +값이 실수값)
X2 : 일산화탄소 신호세기값
a(CO2) : 이산화탄소 기울기 값 (-값부터 +값이 실수값)
X3 :; 이산화 탄소 신호 세기값
a(SOX) : 황산화물 기울기 값 (-값부터 +값이 실수값)
X4 ; 황산화물 신호 세기값
a(H) : 습도 기울기 값 (-값부터 +값이 실수값)
X5 : 습도 신호 세기값
a(T) : 온도 기울기 값 (-값부터 +값이 실수값)
X6 : 온도 신호 세기값
b: 질소 산화물 농도값에 대한 절편 값 (-값부터 +값이 실수값)
따라서, 본 발명은 온도와 습도도 상기 변수에 해당하도록 적용하여 보다 정확한 특정가스의 농도값을 산출할 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 공기시료의 포집이 원활하게 이루어지고, 분석 정확도가 향상될 수 있는 이점이 있다.
100 : 포집부 200 : 분석부
300 : 튜브지지수단 400 : 보관부
300 : 튜브지지수단 400 : 보관부
Claims (6)
- 무인이동체(S)에 장착되어 대기중의 공기시료를 포집하는 포집부(100)와 상기 공기시료를 전달받아 분석하는 분석부(200)를 포함하는 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스를 측정하는 장치에 있어서,
상기 포집부(100)는 튜브(110)와 상기 튜브(110)의 일측단에 형성되어 공기시료를 상기 튜브(110)로 안내하는 유도부(120)를 더 포함하고,
상기 튜브(110)의 측면을 지지하여 상기 튜브(110)에 상기 무인이동체(S)의 구동에 의한 진동을 전달을 상쇄시키는 튜브지지수단(300);
상기 분석부(200)에서 분석이 완료된 공기시료의 일부를 선택적으로 보관할 수 있도록 상기 분석부(200)로부터 공기시료를 전달받는 보관부(400);를 포함하되,
상기 유도부(120)는 상하측이 개방되며, 개방된 일측이 상기 튜브(110)와 결합되는 몸체(121);
상기 몸체(121)의 측면을 관통하며, 일정간격 이격 배치되는 다수의 관통홀(122);
상기 관통홀(122)의 가장자리 일부로부터 상기 몸체(121)의 내측방향으로 경사를 이루며 흡입되는 유체의 이동을 안내하는 안내로드(123);
상기 몸체(121)의 개방된 타측 가장자리에 돌출 형성되는 연장로드(124);
상기 연장로드(124)의 끝단에 상기 유도부(120)의 외측을 감싸는 제1 가이드판(125-1)과 상기 제1 가이드판(125-1)으로부터 연장되어 상기 관통홀(122)과 인접한 위치에 형성되는 제2 가이드판(125-2)를 포함하는 가이드판(125);를 더 포함하고,
상기 튜브지지수단(300)은 고정브라켓(310);
상기 고정브라켓(310)의 일측으로부터 연장되며, 상기 튜브(110)가 관통하는 삽입홀(321)이 형성되는 연장브라켓(320);
상기 삽입홀(321)의 가장자리에 형성되어 상기 튜브(110)의 측면을 탄성지지하되, 서로 다른 탄성계수를 갖는 두개의 층으로 이루어지는 지지판(330);
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 튜브(110)의 타측과 상기 분석부(200) 사이에는 상기 분석부(200)로 전달되는 공기시료의 이동속도를 감소시키는 시료공급부(130); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석부(200)는 상기 공기시료를 분석하기 위한 적어도 하나 이상의 측정센서(P)를 구비하며, 상기 다수의 측정센서(P)는 동일한 수평선 상에 위치하도록 소정간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 무인이동체를 활용하여 대기 중 유해가스 및 미세먼지를 측정하는 장치를 이용하는 가스분석방법에 있어서,
상기 분석부(200)는 변수가 두개 이상인 다중회귀분석(multiple regression analysis)을 사용하여 포집된 공기시료를 분석하는 것을 특징으로 하는 개선된 가스분석방법.
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