KR102262612B1 - 단분산 에어로졸 입자 발생장치 - Google Patents

단분산 에어로졸 입자 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 원하는 크기의 단분산 에어로졸 입자를 균일하고 일정하게 발생시킬 수 있도록 하여 복잡한 조작 없이도 감시장비 등 평가대상장치의 다양한 환경에 대한 성능 평가가 정확하고 신속, 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 관한 것이다.

Description

단분산 에어로졸 입자 발생장치{A Device for Generating Mono Dispersed aerosol}
본 발명은 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 원하는 크기의 단분산 에어로졸 입자를 균일하고 일정하게 발생시킬 수 있도록 하여 복잡한 조작 없이도 감시장비 등 평가대상장치의 다양한 환경에 대한 성능 평가가 정확하고 신속, 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 관한 것이다.
생물학 테러는 제조가 용이하고 이동 및 살포가 간단하여 최근 위험성이 증대되고 있으며, 잠복기간 중 보균자의 대중교통, 고속 이동 수단에 의해 광범위한 전염이 가능하여 심리적 공황과 극심한 경제적 혼란으로 많은 피해를 발생시킨다.
최근 많은 국가에서 발생하고 있는 메르스(MERES), 중증 급성 호흡기 증후군(severe acute respiratory syndrome, SARS) 등에 의한 경제적, 사회적 파급효과에 알 수 있듯이 인위적인 테러에 의한 치명적인 세균 전염이 발생할 때 그 이상의 공황 상태를 부를 것으로 예측된다.
따라서 테러리스트에 의해 인위적으로 대기 중에 살포한 세균을 실시간으로 검출하여 이에 대응하는 조치를 취해야 하나 미세한 크기의 눈에 보이지 않은 입자로서 부유하기 때문에 확인이 불가능하여 별도의 검출장치가 필요하며, 이를 위해 현장에서 생물입자를 검출할 수 있는 감시장비들이 개발되고 있다. 또한, 대기환경의 악화로 미세먼지, 황사 등에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 비생물입자를 검출하기 위한 감시장비의 개발도 활발하게 이루어지고 있다.
또한, 이러한 미세입자 감시장비의 성능을 평가하기 위해서는 아래 특허문헌과 같이 에어로졸 입자를 생성하여 감시장비 등에 공급되도록 해야 하며, 정확한 성능의 평가를 위해서는 일정한 크기의 단분산 입자를 생성하여 공급되도록 하여야 한다.
다만, 종래의 에어로졸 입자 공급장치는 액적의 크기를 조절하여 에어로졸 입자의 크기를 조절하도록 하였으며, 액적의 크기는 액적을 발생시키는 초음파 노즐의 전기적 신호, 즉 파형을 이용하여 조절되도록 하였다.
그러나 이러한 전기적 방식으로 액적의 크기를 조절하게 되는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 큰 입자의 생성이 어렵고 균일하게 입자의 크기를 조절하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
(특허문헌)
등록특허공보 제10-1881354호(2018.07.18. 등록)"분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 원하는 크기의 단분산 에어로졸 입자를 균일하고 일정하게 발생시킬 수 있도록 하여 복잡한 조작 없이도 감시장비 등 평가대상장치의 다양한 환경에 대한 성능 평가가 정확하고 신속, 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기에 따라 액적의 분사 간격을 조절하여 균일한 크기의 에어로졸 입자가 원활하게 생성될 수 있도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 용액의 농도, 액적건조부의 건조 성능 등에 따라 일정한 크기로 분사되는 액적의 크기를 설정할 수 있도록 함으로써 효율적인 에어로졸 입자의 생성이 가능하도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 에어로졸 입자를 여러 갈래로 분기하여 평가대상장치에 공급하도록 함으로써, 에어로졸 입자의 균일한 공급을 통한 정확한 성능 평가가 가능하도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 별도의 히팅모듈을 통해 공기를 가열하여 건조모듈로 공급되도록 하면서, 액적과 건조공기가 혼합되는 건조모듈 끝단에서의 온도에 따라 히팅모듈에 의해 가열되는 공기의 온도 또는 히팅모듈에 의해 공급되는 공기의 압력을 조절하도록 하여, 액적의 고르고 효율적인 건조가 가능하도록 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치는 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액을 분사하여 액적을 발생시키는 액적발생부와, 상기 액적발생부에서 발생된 액적을 건조시켜 에어로졸 입자를 생성하는 액적건조부를 포함하고, 상기 액적발생부는 일정한 크기의 액적을 발생시키며, 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 에어로졸 입자의 크기를 조절하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 액적발생부는 생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기에 따라 결정된 농도의 용액을 액적분사모듈에 공급하는 용액공급모듈과, 상기 용액공급모듈에 의해 투입된 용액을 일정한 크기의 액적으로 분사하는 액적분사모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 용액공급모듈은 생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기가 클수록 높은 농도의 용액을 공급하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 액적발생부는 액적이 분사되는 간격을 조절하는 분사간격조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 액적발생부는 상기 액적분사모듈에 의해 일정한 크기로 분사되는 액적의 크기를 설정하는 액적크기설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치는 상기 액적건조부에 의해 생성되는 에어로졸 입자를 평가대상장치로 공급하는 입자공급부를 포함하고, 상기 입자공급부는 그 끝단이 복수개로 분기되어 형성되는 분기모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 액적건조부는 공기를 가열하여 공급하는 히팅모듈과; 상기 액적발생부에서 발생되는 액적이 분사되며, 액적 주위로 히팅모듈에 의해 가열된 공기를 분사하여 액적을 건조시키는 건조모듈과; 액적건조부의 온도를 측정하는 온도센싱모듈과; 측정되는 온도에 따라 히팅모듈에 의해 가열되는 공기의 온도를 조절하는 온도제어모듈;을 포함하고, 상기 온도센싱모듈은 히팅모듈 내 공기의 온도를 측정하는 제1센싱모듈과, 상기 건조모듈의 끝단에서 액적이 혼합된 공기의 온도를 측정하는 제2센싱모듈을 포함하고, 상기 온도제어모듈은 제2센싱모듈에 의해 측정되는 온도에 따라 히팅모듈의 작동을 조절하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 있어서, 상기 액적건조부는 상기 제2센싱모듈에 의해 측정되는 온도에 따라 히팅모듈로부터 공급되는 공기의 압력을 조절하는 압력조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 원하는 크기의 단분산 에어로졸 입자를 균일하고 일정하게 발생시킬 수 있도록 하여 복잡한 조작 없이도 감시장비 등 평가대상장치의 다양한 환경에 대한 성능 평가가 정확하고 신속, 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기에 따라 액적의 분사 간격을 조절하여 균일한 크기의 에어로졸 입자가 원활하게 생성될 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 용액의 농도, 액적건조부의 건조 성능 등에 따라 일정한 크기로 분사되는 액적의 크기를 설정할 수 있도록 함으로써 효율적인 에어로졸 입자의 생성이 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 에어로졸 입자를 여러 갈래로 분기하여 평가대상장치에 공급하도록 함으로써, 에어로졸 입자의 균일한 공급을 통한 정확한 성능 평가가 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 별도의 히팅모듈을 통해 공기를 가열하여 건조모듈로 공급되도록 하면서, 액적과 건조공기가 혼합되는 건조모듈 끝단에서의 온도에 따라 히팅모듈에 의해 가열되는 공기의 온도 또는 히팅모듈에 의해 공급되는 공기의 압력을 조절하도록 하여, 액적의 고르고 효율적인 건조가 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치의 사시도
도 2는 도 1의 액적발생부의 구성을 나타내는 블럭도
도 3은 도 1의 액적건조부의 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 종래 에어로졸 발생장치에 의해 생성된 에어로졸 입자의 크기 분포를 나타내는 그래프
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 의해 생성되는 에어로졸 입자의 크기 분포를 나타내는 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치에 의해 생성된 에어로졸 입자의 실제 사진
이하에서는 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 상기 단분산 에어로졸 입자 발생장치는 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액을 분사하여 액적을 발생시키는 액적발생부(1)와, 상기 액적발생부(1)에서 발생된 액적을 건조시켜 에어로졸 입자를 생성하는 액적건조부(3)와, 상기 액적건조부(3)에 의해 생성되는 에어로졸 입자를 평가대상장치로 공급하는 입자공급부(5)를 포함한다.
종래 에어로졸 입자 발생장치는 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 초음파 노즐 등을 이용하여 액적을 발생시키도록 하고, 일정한 크기의 에어로졸 입자를 생성시키기 위해 초음파 노즐 등의 전기적 신호, 즉 펄스의 높이와 폭 등 파형을 조절하도록 하였다. 그러나 이러한 경우 도 4의 그래프에서 볼 수 있듯이 크기의 분포가 균일하지 못하고 작은 크기의 입자만이 주로 만들어지며, 큰 입자의 형성이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있었다. 따라서, 미세입자를 탐지하는 감시장비 등의 성능평가시 균일한 미세입자의 제공이 이루어지지 못하여 정확한 성능 평가가 이루어질 수 없고 다양한 크기의 미세입자 제공이 어려워 다양한 환경에 대한 평가대상장치의 정확한 성능 평가가 이루어질 수 없었다.
따라서, 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치는 액적의 크기를 조절할 필요 없이 액적에 포함되는 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질(이하 '에어로졸 생성물질'이라 함)이 포함된 용액의 농도만을 조절하여 일정한 크기의 입자를 발생시키도록 하였으며, 용액의 농도 증가에 따라 에어로졸 입자의 크기가 증가하고 균일한 크기 분포를 가지며 큰 에어로졸 입자의 생성도 균일하고 정확하게 이루어질 수 있음을 확인하였다.
따라서, 상기 단분산 에어로졸 입자 발생장치는 파형 등의 조절을 통해 액적의 크기를 조절하는 복잡하고 부정확한 제어 없이도 에어로졸 생성물질의 투입량에 따른 용액의 농도 조절만으로 다양한 크기의 에어로졸 입자를 균일하고 일정하게 생성할 수 있으므로, 다양한 환경에 대한 평가대상장치의 성능 평가가 정확하고 신속, 간편하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 액적발생부(1)는 에어로졸 입자의 생성을 위해 에어로졸 생성물질이 포함된 용액을 액적의 형태로 분사하는 구성으로, 일정한 크기의 액적을 분사하며 용액의 농도 조절을 통해 에어로졸 입자의 크기를 조절할 수 있도록 한다. 또한, 상기 액적발생부(1)는 액적이 발생되는 간격을 조절하여 균일한 크기를 갖는 에어로졸 입자가 평가대상장치(미도시) 정확하게 전달되도록 할 수 있으며, 용액의 농도, 액적건조부(3)의 건조 성능 등에 따라 일정하게 분사되는 액적의 크기를 설정할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 액적발생부(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 용액공급모듈(11), 액적분사모듈(12), 분사간격조절모듈(13), 액적크기설정모듈(14)을 포함할 수 있다.
상기 용액공급모듈(11)은 에어로졸 생성물질이 포함된 용액을 액적분사모듈(12)로 공급하는 구성으로, 액적발생부(1) 내에 용액이 수용되는 공간을 갖도록 하거나 별도의 펌프, 튜브 등에 의해 액적분사모듈(12)로 용액의 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 상기 용액공급모듈(11)은 액적분사모듈(12)에 에어로졸 생성물질이 포함된 용액이 공급되도록 할 수 있는 다양한 형태가 적용될 수 있으며, 특히 생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기에 따라 설정된 농도의 용액이 공급될 수 있도록 한다. 여기서 에어로졸 생성물질이 포함된 용액은 비생물입자, 생물입자를 별도의 용매에 투입하여 생성되며, 특히 생물입자의 경우에는 고농도의 세포, 포자 등을 생성하여 용매와 혼합시킴으로써 생성될 수 있도록 한다.
상기 액적분사모듈(12)은 용액공급모듈(11)에 의해 공급되는 용액을 액적의 형태로 분사하는 구성으로, 상기 액적건조부(3) 내에 분사하여 액적의 건조가 이루어지도록 하고, 이를 통해 에어로졸 생성물질이 포함된 에어로졸 입자가 생성될 수 있도록 한다. 특히, 상기 액적분사모듈(12)은 파형 등을 조절하여 다양한 크기의 액적을 분사할 필요없이 일정한 크기의 액적을 지속적으로 분사하는 것만으로 다양한 크기의 에어로졸 입자가 균일하고 일정하게 생성되도록 할 수 있으므로, 복잡한 조작 없이도 다양한 환경에 대한 평가대상장치의 성능 평가가 정확하고 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 도 6은 일정한 크기의 액적을 분사하면서 용액의 농도 조절만으로 생성된 에어로졸 입자의 실제 사진을 나타내는 것으로, PSL(Poly Styrene Latex)의 비생물입자(a), B.globlgll(BG) 포자(b), Ovalbumin 단백질(c)에 대해 모두 구 형태의 일정한 크기를 갖는 단분산 에어로졸 입자가 생성되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 분사간격조절모듈(13)은 액적분사모듈(12)의 액적 분사 간격을 조절하는 구성으로, 액적분사모듈(12)에 의해 분사되는 액적의 크기, 용액의 농도, 건조 성능 등에 따라 액적의 분사 간격을 조절하도록 한다. 상기 액적분사모듈(12)에 의해서는 일정한 크기의 액적이 지속적으로 만들어져 분사되나, 그 크기 및 용액의 농도, 건조 성능 등에 따라 상기 액적건조부(3)에 의해 에어로졸 입자가 생성되는 시간은 상이하게 되므로, 상기 분사간격조절모듈(13)은 액적분사모듈(12)에 의한 액적 분사 간격을 조절하여 균일하고 일정한 크기의 에어로졸 입자가 지속적으로 생성될 수 있도록 한다. 또한, 상기 분사간격조절모듈(13)은 상기 액적크기설정모듈(14)에 의해 설정되는 액적의 크기, 용액공급모듈(11)에 의해 공급되는 용액의 농도, 건조 사양에 따라 액적의 분사 간격을 최적화하고 설정되는 액적 크기, 용액 농도, 건조공기의 온도 및 송풍량 등에 따른 건조사양에 따라 자동으로 분사간격이 조절되어 설정되도록 할 수 있다.
상기 액적크기설정모듈(14)은 상기 분사간격조절모듈(13)에서 일정한 크기로 분사되는 액적의 크기를 설정하는 구성으로, 앞서 설명한 바와 같이 액적은 일정한 크기로 분사된다. 다만, 용액의 농도, 건조 성능 등에 따라 액적을 건조하여 에어로졸 입자를 생성하는 시간이 상이하게 되므로, 상기 액적크기설정모듈(14)은 액적의 효율적인 건조를 위하여 최적화된 액적의 크기를 설정하도록 한다. 따라서, 상기 액적크기설정모듈(14)은 용액의 농도, 건조 성능에 따라 상기 액적건조부(3)에서 소모되는 전력이 가장 적으면서 균일하게 일정한 크기의 에어로졸 입자를 생성할 수 있는 액적의 크기를 설정하도록 하고, 설정된 액적 크기에 따라 상기 액적분사모듈(12)에 의해 액적이 일정하게 분사될 수 있도록 한다.
상기 액적건조부(3)는 상기 액적발생부(1)에서 발생된 액적을 건조하여 에어로졸 입자를 생성하는 구성으로, 액적을 둘러싸도록 가열된 공기가 공급되어 혼합되도록 한다. 또한, 상기 액적건조부(3)는 별도로 공기를 가열하여 액적에 공급되는 구조를 가지도록 함으로써 간단한 구성으로 장치의 소형화와 비용의 절감이 가능하도록 하고, 액적건조부(3) 내의 복수의 지점에서 온도를 측정하여 효과적인 건조공기의 온도 제어가 이루어질 수 있도록 하며, 건조공기의 압력 조절을 통해 액적의 고르고 효율적인 건조가 가능하도록 한다. 이를 위해, 상기 액적건조부(3)는 히팅모듈(31), 건조모듈(32), 온도센싱모듈(33), 온도제어모듈(34), 압력조절모듈(35)을 포함할 수 있다.
상기 히팅모듈(31)은 공기를 가열하여 액적을 건조시킬 수 있는 건조공기를 공급하는 구성으로, 일 예로 외부로부터 공기를 유입하여 가열시키도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 히팅모듈(31)은 헤파필터 등을 포함하여 외부공기의 이물질을 제거하도록 할 수 있다. 또한, 상기 히팅모듈(31)은 건조모듈(32)과 연결되어 가열된 건조공기를 공급하며, 온도센싱모듈(33)에 의해 공기의 온도가 측정되어 작동이 조절되고, 상기 압력조절모듈(35)에 의해 건조모듈(32)로 공급되는 건조공기의 압력을 조절하도록 할 수 있다.
상기 건조모듈(32)은 일정 길이의 관 형태로 형성되어 상기 액적발생부(1)에서 발생되는 액적이 유입되며, 상기 히팅모듈(31)에 의해 공급되는 건조공기와 혼합되어 액적이 건조되도록 하는 구성으로, 일정한 크기를 갖는 단분산 형태의 에어로졸 입자가 생성된다. 상기 건조모듈(32)은 중심부를 통해 액적이 유입되도록 하고 건조공기가 그 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 건조공기가 액적을 둘러싸는 형태로 혼합되어 일정 길이의 건조모듈(32)을 통과하면서 충분히 건조되고, 최적의 수분율을 갖는 에어로졸 입자가 생성될 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 건조모듈(32)에는 복수의 온도센싱모듈(33)이 형성되어 건조공기의 온도를 측정하고, 이를 통해 액적의 효율적인 건조가 이루어지도록 할 수 있다.
상기 온도센싱모듈(33)은 액적건조부(3) 내부의 온도를 측정하는 구성으로, 복수의 지점에 형성되어 온도를 측정하도록 할 수 있다. 일 예로 상기 온도센싱모듈(33)은 히팅모듈(31) 내의 온도와 건조모듈(32) 내의 온도를 측정하는 제1센싱모듈(331) 및 제2센싱모듈(332)을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 건조모듈(32) 내의 온도를 측정하는 제2센싱모듈(332)이 입자공급부(5)가 연결되는 건조모듈(32)의 끝단에 형성되도록 할 수 있다.
상기 제1센싱모듈(331)은 히팅모듈(31) 내 공기의 온도를 측정하는 구성으로, 히팅모듈(31)의 작동 조절을 통해 히팅모듈(31) 내의 공기가 설정된 온도로 가열될 수 있도록 한다.
상기 제2센싱모듈(332)은 건조모듈(32) 내의 건조공기 온도를 측정하는 구성으로, 바람직하게는 입자공급부(5)가 연결되는 건조모듈(32)의 끝단에 형성되도록 할 수 있다. 상기 제2센싱모듈(332)은 건조모듈(32)의 끝단에서 액적과 혼합된 건조공기의 온도를 측정하도록 할 수 있으며, 액적의 건조에 필요한 최소한의 온도로 건조공기의 온도가 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 액적건조부(3)는 온도제어모듈(34)을 통해 히팅모듈(31) 내 공기의 온도를 높이거나 상기 압력조절모듈(35)에 의해 히팅모듈(31)로부터 공급되는 공기의 압력을 높이도록 할 수 있다.
상기 온도제어모듈(34)은 상기 히팅모듈(31)의 작동 조절을 통해 히팅모듈(31) 내 공기의 온도를 조절하는 구성으로, 상기 제1센싱모듈(331)에 의해 측정되는 온도를 기반으로 히팅모듈(31) 내 공기의 온도가 설정된 온도로 가열될 수 있도록 한다. 또한, 상기 온도제어모듈(34)은 제2센싱모듈(332)에 의해 측정되는 온도에 따라 히팅모듈(31)의 작동을 조절하도록 할 수 있으며, 건조모듈(32)의 끝단까지 에어로졸 입자를 생성할 수 있는 충분한 온도로 건조공기의 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 상기 온도제어모듈(34)은 제2센싱모듈(332)에 의해 측정되는 온도가 설정된 온도 이하인 경우 히팅모듈(31)을 작동시켜 더 높은 온도로 공기가 가열되도록 할 수 있으며, 더욱 효율적인 작동을 위해 히팅모듈(31)의 작동보다 먼저 일정 범위까지 히팅모듈(31)에 의해 공급되는 공기의 압력을 증가시키도록 할 수 있다.
상기 압력조절모듈(35)은 히팅모듈(31)로부터 건조모듈(32)로 공급되는 건조공기의 압력을 조절하는 구성으로, 일 예로 건조모듈(32)로 공기를 공급하는 송풍모듈(미도시) 등의 작동정도를 조절하여 적절한 압력을 통해 건조모듈(32)의 끝단까지 충분한 온도로 건조공기가 공급될 수 있도록 한다. 상기 압력조절모듈(35)은 상기 제2센싱모듈(332)에 의해 측정되는 온도에 따라 작동의 조절이 이루어지도록 할 수 있으며, 설정된 온도에 미치지 못하는 경우 건조모듈(32)로 공급되는 공기의 압력을 높여 건조모듈(32)의 끝단까지 높은 온도의 건조공기가 더욱 효과적으로 전달될 수 있도록 한다. 상기 압력조절모듈(35)은 온도제어모듈(34)보다 먼저 작동이 이루어지도록 할 수 있다. 만약 온도제어모듈(34)의 작동이 먼저 이루어지는 경우 액적이 유입되는 건조모듈(32)의 초입에는 과도한 온도의 건조공기가 공급될 수 있으므로, 먼저 압력조절모듈(35)을 통해 건조공기의 압력을 높여 건조모듈(32)의 끝단까지 도달될 수 있도록 하고, 일정 범위까지 압력을 올렸음에도 제2센싱모듈(332)에 의해 측정되는 온도가 설정된 값에 도달하지 못하는 경우 온도제어모듈(34)을 통해 히팅모듈(31)로부터 공급되는 공기의 온도를 올리도록 한다.
상기 입자공급부(5)는 상기 액적건조부(3)에서 생성된 에어로졸 입자를 감시장비 등의 평가대상장치로 공급하는 구성으로, 감시장비의 성능을 평가할 수 있도록 한다. 이때, 본 발명에 따른 에어로졸 입자 발생장치는 균일한 크기를 갖는 에어로졸 입자가 일정하게 공급될 수 있고, 에어로졸 생성물질을 포함하는 용액의 농도조절만으로 에어로졸 입자의 크기 조절이 정확하게 이루어질 수 있으므로, 평가대상장치에 대해 다양한 환경에 대한 정확한 성능 평가가 간편하고 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 입자공급부(5)는 그 끝단에 복수개로 분기되는 경로를 형성하는 분기모듈(51)을 포함할 수 있다.
상기 분기모듈(51)은 중심을 기준으로 대칭을 형성하도록 복수개로 분기되는 경로를 형성하는 구성으로, 바람직하게는 4개의 경로로 분기되도록 할 수 있다. 상기 분기모듈(51)은 입자공급부(5)의 끝단에 형성되어 평가대상장치로 에어로졸 입자를 공급하며, 공급되는 통로 전체에 고르게 에어로졸 입자가 분산되어 공급될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 분기모듈(51)은 평가대상장치에 대한 성능 평가가 더욱 정확하게 이루어지도록 할 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<비교예 1>
B.globlgll(BG) 포자에 대해 종래 초음파의 파형 조절을 통한 방식으로 2,4,10,13,16㎛ 의 에어로졸 입자를 생성하도록 하였다.
<비교예 2>
Ovalbumin 단백질에 대해 초음파의 파형 조절을 통한 방식으로 2,5,8,10,13,15㎛의 에어로졸 입자를 생성하도록 하였다.
<실시예 1>
PSL(Poly Styrene Latex)에 대해 PSL의 농도만을 달리하여 1,3,5,8㎛의 에어로졸 입자를 생성하도록 함
<실시예 2>
B.globlgll(BG) 포자에 대해 BG의 농도만을 달리하여 2,3,4,5㎛의 에어로졸 입자를 생성하도록 함
<실시예 3>
Ovalbumin 단백질에 대해 Ovalbumin의 농도만을 달리하여 3,5,7㎛의 에어로졸 입자를 생성하도록 함
<실험결과>
(1) 비교예 1 및 2의 경우에는 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이 큰 에어로졸 입자의 생성이 제대로 이루어지지 못하고, 큰 에어로졸 입자가 생성되더라도 불규칙한 크기 분포를 가지는 것을 볼 수 있다.
(2) 그러나 실시예 1 내지 3의 경우에는 도 6(a) 내지 도 6(c)에서 보는 바와 같이 각 에어로졸 입자의 크기가 일정하게 발생하고, 크기 분포도 매우 균일하게 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
(3) 따라서, 본 발명과 같이 액적의 크기를 동일하게 하면서 에어로졸 생성물질이 포함되는 용액의 농도만을 조절하는 것만으로 정확하고 일정한 크기를 가진 단분산의 에어로졸 입자가 생성되는 것을 확인할 수 있으며, 크기가 큰 에어로졸 입자도 일정하게 발생되는 것을 확인할 수 있다.
(4) 본 발명에 따른 단분산 에어로졸 입자 발생장치를 통해 평가대상장치에 에어로졸 입자를 공급하는 경우, 어떠한 크기의 에어로졸 입자에 대해서도 용액의 농도조절만으로 균일한 크기의 단분산 에어로졸 입자가 일정하게 공급되도록 할 수 있으며, 다양한 환경에 대한 정확한 성능 평가가 신속하게 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 액적발생부
11: 용액공급모듈 12: 액적분사모듈
13: 분사간격조절모듈 14: 액적크기설정모듈
3: 액적건조부
31: 히팅모듈 32: 건조모듈
33: 온도센싱모듈 331: 제1센싱모듈 332: 제2센싱모듈
34: 온도제어모듈 35: 압력조절모듈
5: 입자공급부
51: 분기모듈

Claims (8)

  1. 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액을 분사하여 액적을 발생시키는 액적발생부와, 상기 액적발생부에서 발생된 액적을 건조시켜 에어로졸 입자를 생성하는 액적건조부와, 상기 액적건조부에 의해 생성되는 에어로졸 입자를 평가대상장치로 공급하는 입자공급부를 포함하고,
    상기 액적발생부는 일정한 크기의 액적을 발생시키며, 에어로졸 입자를 생성하고자 하는 물질이 포함된 용액의 농도 조절만으로 에어로졸 입자의 크기를 조절하도록 하고,
    상기 입자공급부는,
    그 끝단이 중심을 기준으로 대칭을 형성하도록 복수개로 분기되어 평가대상장치에 에어로졸 입자를 고르게 분산시키는 분기모듈을 포함하며,
    상기 액적건조부는,
    공기를 가열하여 공급하는 히팅모듈과; 상기 액적발생부에서 발생되는 액적이 분사되며, 액적 주위로 히팅모듈에 의해 가열된 공기를 분사하여 액적을 건조시키는 건조모듈과; 액적건조부의 온도를 측정하는 온도센싱모듈과; 측정되는 온도에 따라 히팅모듈에 의해 가열되는 공기의 온도를 조절하는 온도제어모듈과; 히팅모듈로부터 공급되는 공기의 압력을 조절하는 압력조절모듈;을 포함하고,
    상기 온도센싱모듈은,
    히팅모듈 내 공기의 온도를 측정하는 제1센싱모듈과, 상기 건조모듈의 출구측 끝단에 형성되어 액적이 혼합된 공기의 온도를 측정하는 제2센싱모듈을 포함하며,
    상기 액적건조부는,
    상기 제2센싱모듈에 의해 측정되는 온도가 설정된 온도에 미치지 못하는 경우 먼저 상기 압력조절모듈을 통해 건조공기의 압력을 높이도록 하고, 일정 범위까지의 압력 상승에도 제2센싱모듈에 의해 측정되는 온도가 설정된 온도에 미치지 못하는 경우 상기 히팅모듈의 작동정도를 높여 공기의 온도를 상승시키도록 하는 것을 특징으로 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액적발생부는
    생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기에 따라 결정된 농도의 용액을 액적분사모듈에 공급하는 용액공급모듈과, 상기 용액공급모듈에 의해 투입된 용액을 일정한 크기의 액적으로 분사하는 액적분사모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 용액공급모듈은
    생성하고자 하는 에어로졸 입자의 크기가 클수록 높은 농도의 용액을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 액적발생부는
    액적이 분사되는 간격을 조절하는 분사간격조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 액적발생부는
    상기 액적분사모듈에 의해 일정한 크기로 분사되는 액적의 크기를 설정하는 액적크기설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분산 에어로졸 입자 발생장치.
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