KR20050064642A - Methodology and sampling system to measure the dust emission from paved road using moving vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부공간을 갖으며, 외부로부터 시료가 흡입되어 이동하는 플레넘부; 상기 플레넘부에 연결되어 있으며, 진공 펌프를 이용하여 상기 플레넘부의 내부 유속을 등속도로 조절하는 유량계; 상기 유량계와 연결되어 있으며, 플레넘부의 시료를 외부로 나가게 하는 진공펌프; 및 상기 플레넘부와 연결되어 있으며, 상기 플레넘부의 시료가 등속도로 이동할 때의 위치에서 시료를 채취하여 시료의 농도를 측정하는 농도 측정기;를 포함하는 이동차량을 이용하여 도로 먼지의 배출량을 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 도로를 주행하는 이동차량의 타이어에 의해 재비산되는 먼지를 채취하여 차량을 이용하여 측정함으로써 교통사고 위험 및 교통통제의 문제점을 해소할 수 있다.The present invention has an internal space, the plenum portion to which the sample is sucked and moved from the outside; A flow meter connected to the plenum part and controlling an internal flow rate of the plenum part at a constant speed by using a vacuum pump; A vacuum pump connected to the flow meter and configured to cause the sample of the plenum portion to go out; And a concentration meter connected to the plenum part and measuring a concentration of the sample by taking a sample at a position when the sample of the plenum part moves at a constant speed. A system for According to the present invention it is possible to solve the problem of traffic accident risk and traffic control by collecting dust re-dispersed by the tire of the moving vehicle traveling on the road and measuring by using the vehicle.
Description
본 발명은 이동차량을 이용하여 도로 먼지의 배출량을 측정하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 주행 중인 자동차의 전면과 타이어 뒤에 각각 위치한 흡입구로 유입된 시료(비산 먼지)가 각각의 흡입구에 연결된 별개의 플레넘에서 등속 운동을 할 때 각 시료의 농도를 측정한 후, 시료의 농도차 등을 계산하여 차량운행으로 재비산되는 비산먼지 배출량을 산정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and a method for measuring emissions of road dust using a moving vehicle, and more particularly, a sample (spray dust) introduced into a suction port located at the front of a driving car and behind a tire, respectively. The present invention relates to a system and method for estimating fugitive dust emissions that are re-spread by driving a vehicle by measuring the concentration of each sample when performing constant velocity motion in a separate plenum connected to an inlet.
포장도로(paved road)를 주행하는 차량에 의해 발생하는 비산먼지는 차량 배기가스로, 직접 대기 중으로 배출되거나 도로표면에 산재한 먼지가 차량의 움직임에 의하여 재비산하여 발생하게 된다. 도로에는 비산된 먼지가 침전되는 등 여러 가지 경로로 먼지가 유입된다. 즉, 비산먼지는 타이어와 도로 표면의 마모, 차량 배기가스 배출, 강하분진, 쓰레기, 진흙과 먼지의 유입, 인근지역으로부터의 토사유입, 차량 적재물의 흘림, 식물파편 유입, 제설제 등을 통하여 침강되며, 도로로의 재 유입, 풍식, 도로 외부로의 이탈, 강우로 인한 배수 및 도로청소 등에 의해 제거된다.Scattered dust generated by a vehicle traveling on a paved road is vehicle exhaust gas, and dust is emitted directly to the atmosphere or scattered on the surface of the road due to the movement of the vehicle. Dust enters the road in several ways, including scattered dust. That is, scattered dust is settled through wear of tires and road surfaces, vehicle exhaust gas emissions, descent dust, garbage, mud and dust inflow, sediment inflow from neighboring areas, spillage of vehicle loads, inflow of plant debris, and snow removal agents. It is removed by re-inflow to the road, wind, departure from the road, drainage due to rainfall, and road cleaning.
포장도로에서 비산먼지 배출량은 도로 표면 위의 실트 부하량(silt loading)과 도로를 주행하는 평균 차량 무게에 따라 달라진다. 실트 부하량은 채취한 시료 중에 75 ㎛ 크기 이하의 먼지의 도로 단위면적 당 무게를 의미한다. 즉, 차량운행으로 인한 재비산 가능 잠재력을 의미한다. 실트 부하량 값은 진동식 쉐이커(vibratory shaker)을 사용하여 200 메쉬(mesh)(<75 ㎛) 스크린(screen)이하의 실트(silt) 무게를 측정한 후 시료 채취면적를 이용하여 계산한다.The fugitive dust emissions on the pavement depend on the silt loading on the road surface and the average vehicle weight on the road. The silt loading means the weight per unit area of the dust of samples less than 75 μm in size taken. In other words, it means the possibility of re-scattering due to vehicle operation. The silt loading value is calculated using a sampling area after measuring the silt weight below 200 mesh (<75 μm) screen using a vibratory shaker.
차량운행으로 인한 포장도로에서의 비산먼지 배출계수는 도로의 조건에 따라 크게 좌우되는데, 다음 세가지 인자의 대소에 따라 결정된다. 그리고 비산먼지 중 가장 큰 기여율을 나타내는 포장도로에서 차량운행에 관한 미국 EPA AP-42(1997)의 배출계수 산정식은 다음과 같다.The scattering dust emission factor on the pavement due to vehicle operation is highly dependent on the conditions of the road, and depends on the magnitude of the following three factors. The equation for the emission factor of the US EPA AP-42 (1997) on vehicle operation on the pavement road, which shows the largest contribution rate among scattering dust, is as follows.
E = k * (sL / 2)0.65 * (W/3)1.5 E = k * (sL / 2) 0.65 * (W / 3) 1.5
여기서 E = 비산먼지 배출계수(particulate emission factor(g/km))Where E = scattering dust emission factor (g / km)
k = 보정계수(base emission factor for particle size range and units of interest) k = base emission factor for particle size range and units of interest
sL = 실트 부하량 (road surface silt loading(g/m2))sL = silt loading (road surface silt loading (g / m 2 ))
W = 도로를 통행하는 차량의 평균 무게 (average weight of the vehicles travelling the road (tons)) W = average weight of the vehicles traveling the road (tons)
표 1은 입자 크기에 따른 보정계수(k)를 나타낸다. Table 1 shows the correction coefficient (k) according to the particle size.
[표 1] 입자 크기에 따른 보정계수(k) (Particulate size base emission factor paved road(k))[Table 1] Particulate size base emission factor paved road (k)
실트 부하량은 포장도로에서의 차량운행으로 인한 비산먼지 배출계수에 관련된 인자로 배출량에 절대적인 영향을 끼치는 주요 인자이다. 미국 EPA에서는 실트 부하량을 도로의 상태 및 조건에 따라 구분한다. 분류의 기준은 대상 도로의 일평균통행량(ADT, average daily traffic)과 도로의 표면상태(normal conditions, worst-case conditions)이다.The silt load is a factor related to the scattering dust emission factor due to vehicle operation on the pavement, and it is a major factor that has an absolute effect on the emissions. In the U.S. EPA, silt loads are classified according to road conditions and conditions. The criteria for classification are the average daily traffic (ADT) of the target road and the surface conditions (normal conditions, worst-case conditions) of the road.
미국 EPA AP-42(1997)에서는 도로 표면의 실트 부하량이 도로의 통행량 및 도로 표면의 상태에 따라 0.1 - 3 g/m2 범위의 값들을 가지는 것으로 추정하고 있다. 한편, 국내의 경우 실트 부하량에 대한 실측된 자료가 없으므로 미국 EPA에서 권장한 자료를 사용하고 있는 형편이다.The US EPA AP-42 (1997) estimates that the silt load on the road surface has values in the range of 0.1-3 g / m 2 depending on the traffic volume and the road surface condition. On the other hand, in Korea, since there are no actual data on silt loading, the data recommended by the US EPA are being used.
비산먼지 배출량 중 가장 큰 비율을 차지하는 차량운행에 의해 포장도로에서 발생하는 비산먼지 배출량이 실트 부하량에 큰 영향을 받고 있는데, 이 결과는 보다 정확한 비산먼지 배출량을 산정하기 위해서는 실트 부하량의 측정이 시급함을 시사해준다.Due to the vehicle operation, which is the largest proportion of fugitive dust emissions, fugitive dust emissions from pavement are greatly influenced by silt load. This result indicates that it is urgent to measure silt load in order to calculate more accurate fugitive dust emissions. It suggests.
본 발명은 이동차량을 이용한 포장도로에서의 먼지 농도 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의해 측정된 재비산 먼지 농도는 포장도로에서 차량운행으로 재비산되는 비산먼지 배출량을 산정할 때 비산먼지 잠재발생능력의 척도가 되는 실트 부하량과 밀접한 관계가 있다.The present invention relates to a dust concentration measurement system and method thereof on a pavement using a mobile vehicle, wherein the re-fly dust concentration measured by the present invention is scattered when estimating the scattered dust emissions that are re-spread by vehicle driving on a pavement. It is closely related to the silt loading, which is a measure of dust potential.
실트 부하량은 포장도로에서 채취한 시료 중에 75 ㎛ 크기 이하 먼지의 도로 단위면적 당 무게를 의미한다. 즉, 차량운행으로 인하여 도로에서 재 비산할 수 있는 잠재력을 가리킨다.The silt load means the weight per unit area of the dirt of 75 µm or less in the samples taken on the pavement. In other words, it indicates the potential to fly back on the road due to vehicle operation.
도로를 통행하는 차량의 평균 무게(W)는 대상 도로의 통행량과 그 구성비의 조사를 통해서 구할 수 있으나, 포장도로에서 진공 청소기를 이용하여 실트 부하량을 측정하는 것은 측정 빈도의 제한성, 단시간 동안 광범위한 지역에서 측정이 곤란한 장소적 제한성, 교통을 차단하고 측정함으로써 교통 혼잡 발생, 측정시 연구원의 교통사고 위험성 증가 등의 문제점이 있었다. The average weight (W) of vehicles traveling on the road can be obtained by investigating the traffic volume and composition ratio of the target road.However, the measurement of silt load using a vacuum cleaner on the pavement is limited in the frequency of measurement and in a wide area for a short time. There were problems such as location limitations that are difficult to measure, traffic congestion by blocking and measuring traffic, and increased risk of traffic accidents at the time of measurement.
또한 통행량이 많고 자동차의 운행속도가 매우 빠른 고속도로나 도심 한가운데에서 진공청소기를 사용하여 실트 부하량 측정을 한다는 것은 현실적으로 거의 불가능에 가까운 문제점이 있었다.In addition, it is practically almost impossible to measure silt load using a vacuum cleaner in the middle of a highway or a city where a lot of traffic is very fast and the driving speed of the car is very high.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측정 빈도의 제한을 적게 받고, 단시간 동안 광범위한 지역에서 측정할 수 있으며, 교통 혼잡 발생 없이, 안전하게 차량운행으로 인하여 도로에서 재비산 되는 시료(먼지)의 농도를 측정하는 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to limit the measurement frequency, can be measured in a wide range of areas for a short time, without the traffic congestion, the concentration of the sample (dust) to be safely scattered on the road due to the vehicle operation safely The present invention provides a measuring system and a method thereof.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 통행량이 많고 자동차의 운행속도가 매우 빠른 고속도로나 도심 한가운데에서도 시료(먼지)의 농도를 측정하는 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a system and method for measuring the concentration of a sample (dust) in the middle of the highway or city center with a lot of traffic and a very fast driving speed of the car.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공간을 갖으며, 외부로부터 시료가 흡입되어 이동하는 플레넘부; 상기 플레넘부에 연결되어 있으며, 진공 펌프를 이용하여 상기 플레넘부의 내부 유속을 등속도로 조절하는 유량계; 상기 유량계와 연결되어 있으며, 플레넘부의 시료를 외부로 나가게 하는 진공펌프; 및 상기 플레넘부와 연결되어 있으며, 상기 플레넘부의 시료가 등속도로 이동할 때의 위치에서 시료를 채취하여 시료의 농도를 측정하는 농도 측정기;를 포함하는 이동차량을 이용하여 도로 먼지의 배출량을 측정하기 위한 시스템을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention has an internal space, the plenum portion to move the sample is sucked from the outside; A flow meter connected to the plenum part and controlling an internal flow rate of the plenum part at a constant speed by using a vacuum pump; A vacuum pump connected to the flow meter and configured to cause the sample of the plenum portion to go out; And a concentration meter connected to the plenum part and measuring a concentration of the sample by taking a sample at a position when the sample of the plenum part moves at a constant speed. Provide a system for this.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공간을 갖으며, 주행중인 차량 전면의 먼지가 흡입되어 이동하는 제1 플레넘부; 내부공간을 갖으며, 주행 중인 차량의 타이어에서 재비산되는 먼지가 흡입되어 이동하는 제2 플레넘부; 상기 제1, 제2 플레넘부에 각각 연결되어 있으며, 진공 펌프를 이용하여 상기 플레넘부의 내부 유속을 등속도로 조절하는 유량계; 상기 유량계와 연결되어 있으며, 상기 제1, 제2 플레넘부의 먼지를 외부로 나가게 하는 진공펌프; 상기 제1 플레넘부와 연결되어 있으며, 상기 제1 플레넘부의 먼지가 등속도로 이동할 때의 위치에서 먼지를 채취하여 먼지의 농도를 측정하는 적어도 1대 이상의 농도 측정기; 및 상기 제2 플레넘부와 연결되어 있으며, 상기 제2 플레넘부의 먼지가 등속도로 이동할 때의 위치에서 먼지를 채취하여 먼지의 농도, 입경분포를 각각 측정하는 먼지농도측정기, 입경분포측정기;를 포함하는 이동차량을 이용하여 도로 먼지의 배출량을 측정하기 위한 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention has an interior space, the first plenum portion that is moved by the suction of dust on the front of the vehicle running; A second plenum portion having an internal space and moving with suctioned dust re-scattered from the tire of the vehicle being driven; A flow meter connected to the first and second plenum parts, respectively, and controlling a flow rate of the plenum part at a constant speed by using a vacuum pump; A vacuum pump connected to the flowmeter and configured to allow dust from the first and second plenum parts to go out; At least one concentration measuring device connected to the first plenum part and collecting dust at a position when the dust of the first plenum part moves at a constant speed; And a dust concentration measuring device and a particle size distribution measuring device, which are connected to the second plenum part and collect dust at a position when the dust of the second plenum part moves at a constant speed to measure dust concentration and particle size distribution, respectively. It provides a system for measuring the emissions of road dust using a moving vehicle.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 시료가 흡입구를 통하여 흡입되어 상기 흡입구와 연결된 관을 통하여 이동되는 단계; 상기 이동하는 시료가 상기 관보다 단면적이 넓은 플레넘으로 이동하면서 시료의 이동 속도가 감속되는 단계; 상기 플레넘에서 외부로 흐르는 시료의 유량을 진공 펌프를 통하여 조절하여 시료의 이동 속도가 등속으로 조절되는 단계; 상기 플레넘 내의 시료가 등속으로 이동하는 위치에서 상기 시료가 소정의 관을 통하여 채취되는 단계; 그리고 상기 채취된 시료의 농도가 광산란법을 이용하여 측정기에서 계산되는 단계;를 포함하는 이동차량을 이용하여 도로 먼지의 배출량을 측정하기 위한 방법을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of the sample is sucked through the suction port is moved through the tube connected to the suction port; Decelerating the moving speed of the sample while the moving sample moves to a plenum having a larger cross-sectional area than the tube; Adjusting the flow rate of the sample at a constant velocity by controlling a flow rate of the sample flowing out of the plenum through a vacuum pump; Collecting the sample through a predetermined tube at a position at which the sample in the plenum moves at a constant velocity; And it provides a method for measuring the emissions of road dust using a mobile vehicle comprising a; step of calculating the concentration of the sample collected by a light meter using a light scattering method.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예인 먼지 농도 측정시 등속흡입을 위한 시료채취시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a sampling system for constant velocity inhalation during dust concentration measurement according to an embodiment of the present invention.
시료채취시스템은 플레넘부(110), 유량계(120), 진공펌프(130) 및 농도측정부(140)를 포함한다. 먼지가 플레넘부(110)으로 유입되면 유량계(120)와 진공펌프(130)을 통해 플레넘부(110)의 먼지 이동 속도를 등속으로 유지시킨다. 등속에서 샘플을 채취하여 농도측정부(140)에서 먼지의 농도 등을 측정하게 된다.The sampling system includes a plenum unit 110, a flow meter 120, a vacuum pump 130, and a concentration measuring unit 140. When the dust flows into the plenum 110, the flow rate of the plenum 110 is maintained at a constant speed through the flowmeter 120 and the vacuum pump 130. The sample is taken at a constant velocity to measure the concentration of dust and the like in the concentration measuring unit 140.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 먼지 농도 측정 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a dust concentration measuring system according to an embodiment of the present invention.
먼지 농도 측정시스템은 시료채취관(212,222), 플레넘(214,224), 유량계(240), 진공펌프(258), 진공펌프 및 먼지농도측정기에 전원을 공급하는 장치들(252, 254, 256, 257), 먼지농도측정부(260), 온습도계(282), 디지피에스(284), 데이터처리시스템(288)을 포함한다.The dust concentration measurement system comprises devices 252, 254, 256 and 257 for powering the sampling tubes 212 and 222, the plenums 214 and 224, the flowmeter 240, the vacuum pump 258, the vacuum pump and the dust concentration meter. ), A dust concentration measuring unit 260, a thermo-hygrometer 282, a digital PS 284, and a data processing system 288.
차량운행 중 차량 전면의 먼지농도와 주행 중인 차량의 타이어에서 재비산되는 먼지농도를 측정하여 측정된 먼지농도의 차이가 포장도로에서 차량운행으로 재비산되는 먼지의 농도로 환산되고, 결국 포장도로의 실트부하로 환산되는 원리를 이용한다. The difference between the dust concentration measured by the dust concentration on the front of the vehicle and the dust concentration re-spread from the tires of the driving vehicle is converted to the concentration of dust re-spread from the pavement. Use the principle of converting to silt load.
배경농도를 나타내는 차량 전면의 먼지는 차량 전면 범퍼의 흡입구(210)로 유입되어 시료채취관(212)을 통하여 제1 플레넘(214)으로 흡입되어 먼지농도측정부(260) 내의 제1 먼지농도측정기(미도시)에 의해 측정된다. The dust on the front surface of the vehicle indicating the background concentration flows into the suction port 210 of the vehicle front bumper and is sucked into the first plenum 214 through the sampling tube 212, so that the first dust concentration in the dust concentration measurement unit 260 is detected. It is measured by a meter (not shown).
도 3a는 흡입구가 도시된 차량의 전면을 도시한 도면이다. 흡입구(front bumper inlet;210)을 통해 차량 전면의 먼지가 흡입된다.3A is a view of the front of a vehicle in which the intake port is shown. Dust on the front of the vehicle is sucked through the front bumper inlet 210.
차량의 타이어에서 재비산되는 먼지는 차량 하부 오른쪽 타이어(205)(차량의 타이어 중 이 타이어에만 한정되는 것은 아니다) 아래쪽의 흡입구(220)로 유입되어 시료채취관(222)을 통하여 제2 플레넘(224)으로 흡입되어 먼지농도측정부(260) 내의 제3 먼지농도측정기(미도시)에 의해 측정된다. The dust re-spread from the tire of the vehicle flows into the intake port 220 below the vehicle right tire 205 (not limited to this tire among the tires of the vehicle) and passes through the sampling pipe 222 to the second plenum. 224 is sucked into the dust concentration measurement unit 260 is measured by a third dust concentration meter (not shown).
도 3b는 타이어에서 재비산되는 먼지가 흡입되는 흡입구가 설치된 차량을 도시한 도면이다. 흡입구(right tire inlet;220)을 통해 타이어에서 재비산되는 먼지가 흡입된다.3B is a view illustrating a vehicle in which a suction port through which dust re-dispersed from a tire is sucked is installed. The dust re-spread from the tire is sucked through the right tire inlet 220.
도 3c는 시료채취관의 예를 도시한 도면이다. 각각의 시료채취관(212,222) 이 도시되어 있다.3C is a view showing an example of a sample collection tube. Each sampling tube 212, 222 is shown.
도 3d는 제1, 제2 플레넘의 예를 도시한 도면이다. 각각의 플레넘(214,224) 이 도시되어 있다.3D is a diagram illustrating examples of first and second plenums. Respective plenums 214 and 224 are shown.
여기서 플레넘(plenum)이란 시료채취관(sampling line), 샘플링 포트(sampling port), 진공튜브(vacuum line)을 제외한 부분으로 등속흡입을 가능하게 하기 위한 혼합공간을 의미한다. Here, the plenum refers to a mixing space for allowing constant velocity suction to a portion except for a sampling line, a sampling port, and a vacuum line.
유량계(240)는 각각의 플레넘(214,224)으로부터 흡입되는 유량을 측정하여 조절함으로써 플레넘(214,224) 내부 유속을 등속이 되도록 하여 등속흡입이 가능하게 한다. 플레넘에 유입된 먼지는 먼지농도측정기 및 입경분포측정기에 의해 측정이 되며, 이외의 유체는 진공펌프내의 필터를 거쳐 외부로 나가게 된다. The flowmeter 240 measures and adjusts the flow rate sucked from the plenums 214 and 224 so that the flow velocity inside the plenums 214 and 224 is made constant so that constant velocity suction is possible. The dust introduced into the plenum is measured by the dust concentration meter and the particle size distribution meter, and the other fluids go out through the filter in the vacuum pump.
도 3e는 진공펌프의 예를 도시한 도면이다. 진공펌프(258)가 도시되어 있다.3E shows an example of a vacuum pump. Vacuum pump 258 is shown.
진공펌프(258)는 2개의 진공튜브(242)를 통하여 각각의 플레넘(214,224)과 연결된다. 본 발명의 실시예에서는 최대 흡입유량이 283L/min인 진공펌프를 사용하여 각각 유량이 119L/min으로 진공튜브(242)를 사용하여 분할 흡입한다. The vacuum pump 258 is connected to each plenum 214, 224 through two vacuum tubes 242. In the embodiment of the present invention using a vacuum pump having a maximum suction flow rate of 283 L / min, the suction is divided by using the vacuum tube 242 at a flow rate of 119 L / min respectively.
도 3f는 측정기의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3f에는 먼지농도측정기, 입경분포측정기가 나타나 있다.3F is a diagram illustrating an example of a measuring instrument. 3F shows a dust concentration meter and a particle size distribution meter.
배경농도를 측정하는 플레넘(214)에는 제1, 제2 먼지농도측정기(미도시)가 연결되며, 차량운행으로 도로표면에서 재비산되는 농도를 측정하는 플레넘(224)에는 제3 먼지농도측정기와 입경분포측정기(미도시)가 연결된다. 2대의 먼지농도측정기를 이용하여 측정한 값의 평균으로 배경농도로 한다. 측정기의 개수는 2대에 한정되는 것은 아니다. 1대를 이용할 수도 있고, 여러 대를 이용하여 측정할 수도 있는데, 차량 내의 설치 공간, 설치 비용 등을 고려하여 결정한다.The first and second dust concentration measuring instruments (not shown) are connected to the plenum 214 for measuring the background concentration, and the third dust concentration is used for the plenum 224 for measuring the concentration of redispersed on the road surface by vehicle driving. The measuring device and the particle size distribution measuring device (not shown) are connected. The background concentration is the average of the values measured using two dust concentration meters. The number of measuring instruments is not limited to two. One unit can be used or several units can be measured. This is determined by considering the installation space in the vehicle and the installation cost.
제3 먼지농도측정기 및 입경분포측정기는 플레넘(214,224) 내부의 샘플링 포트(261)를 이용하여 먼지농도 및 입경분포를 측정한다. 샘플링 포트(261)는 바람직하게는 신축성이 있는 타이곤 튜브(263)를 사용하여 측정기와 연결된다. The third dust concentration meter and the particle size distribution meter measure the dust concentration and the particle size distribution using the sampling ports 261 inside the plenums 214 and 224. Sampling port 261 is preferably connected to the meter using a flexible Tygon tube 263.
측정원리를 설명하면 다음과 같다. 입경분포측정기는 광산란법을 이용하여 입경분포를 측정한다. 광산란법(Light Scatterring Method)을 이용하여 대기중에 부유하고 있는 입자상 물질에 빛을 조사하면 입자상 물질에 의해 빛이 산란된다. 물리적 성질이 동일한 입자상 물질의 빛을 조사하면 산란광의 양은 질량 농도에 비례하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 산란광의 양을 측정하고 그 값으로부터 입자상 물질의 양을 구하게 된다. The principle of measurement is as follows. The particle size analyzer measures the particle size distribution using a light scattering method. When light is irradiated to the particulate matter suspended in the air using the light scattering method, the light is scattered by the particulate matter. When the light of particulate matter having the same physical properties is irradiated, the amount of scattered light is proportional to the mass concentration. Using this principle, the amount of scattered light is measured and the amount of particulate matter is obtained from the value.
먼지농도측정기는 입경별 농도값(개수/L)을 바탕으로 먼지농도값(mg/m3)을 산출한다.The dust concentration meter calculates the dust concentration value (mg / m 3 ) based on the concentration value (number / L) for each particle diameter.
도 3g는 도 2에 도시된 먼지 농도 측정 시스템의 일부분인 플레넘의 상세도이다. 샘플링포트(261)의 길이는 250mm이며, 유입구의 직경은 6.35mm로 하였다. 차량 전면과 타이어에서 재비산되는 유체의 초기 유입속도가 6.3m/s로 흡입을 할 수 있도록 형성되어 있다. 또한 플레넘 내부 혼합공간의 직경은 60mm이고, 길이는 600mm로 내부 유속이 0.7m/s이 되는 지점에서 등속흡입을 할 수 있도록 되어 있다. 이는 먼지농도측정기, 입경분포측정기가 등속 흡입이 가능한 속도이며, 이 속도를 유지하기 위한 진공펌프의 유량은 각각 119L/min이다. 연결관 및 플레넘의 규격이 정해진 상태에서 내부의 유체의 유속은 진공펌프(258)의 유량에 달라진다. 먼지농도측정기와 먼지입경측정기 자체의 펌프유량이 고정되어 있으므로 진공펌프(258)의 유량 변화를 통하여 플레넘 내부에서 시료는 등속 운동이 가능하게 된다. 등속운동을 하는 위치에 샘플링 포트(261)가 놓여진다. 등속운동을 하는 위치는 연결관, 플레넘의 규격 등에 따라 달라진다.FIG. 3G is a detailed view of the plenum that is part of the dust concentration measurement system shown in FIG. 2. The length of the sampling port 261 was 250 mm, and the diameter of the inlet was 6.35 mm. The initial inflow velocity of the fluid re-spread from the front of the vehicle and the tire is designed to allow suction at 6.3 m / s. In addition, the inner diameter of the plenum is 60 mm in diameter and 600 mm in length, allowing constant velocity suction at a point where the internal flow rate is 0.7 m / s. This is the speed at which the dust concentration meter and the particle size distribution meter can suck the constant velocity, and the flow rate of the vacuum pump to maintain this speed is 119 L / min, respectively. The flow rate of the fluid inside the connector pipe and the plenum is determined by the flow rate of the vacuum pump 258. Since the pump flow rate of the dust concentration measuring instrument and the dust particle size measuring unit itself is fixed, the sample can be subjected to constant velocity movement inside the plenum through the change in the flow rate of the vacuum pump 258. The sampling port 261 is placed at the position where the constant velocity motion is performed. The position of constant velocity movement depends on the size of connector, plenum, etc.
도 4a, 4b,4c는 본 발명의 실시예에 따라 측정한 예를 도시한 도면이다.4A, 4B, and 4C are diagrams showing examples measured in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4a에서 왼쪽의 지도는 본 발명에 측정한 이동경로(측정위치)를 나타낸다. 이동 경로는 지피에스를 이용하여 그 정보를 얻는다. 오른쪽의 데이터 Dust 1은 이동 경로에 따른 차량 전면의 먼지농도, Dust 2는 차량 앞바퀴 후면의 먼지농도, ??Dust는 농도차이(Dust 2 - Dust 1), 온도, 습도를 각각 나타낸다. 도 4a의 자료는 1초마다 그 결과를 표시하도록 하였다. 표시주기는 조절이 가능하다.In FIG. 4A, the map on the left shows the movement route (measurement position) measured in the present invention. The movement route uses GPS to obtain its information. The dust 1 on the right shows the dust concentration on the front of the vehicle according to the movement path, Dust 2 shows the dust concentration on the back of the front wheel of the vehicle, ?? Dust shows the concentration difference (Dust 2-Dust 1), temperature and humidity. The data in FIG. 4A was to display the results every second. The display period is adjustable.
도 4b에서 입경분포측정기를 통해 얻은 정보로서, 오른쪽 상단의 Counts(/L)는 입경별 개수농도 분포 모드를 선택한 것을 나타낸다. 오른쪽 중간 부분의 숫자의 의미는 먼지의 크기가 0.30㎛이상인 입자 개수 농도값이 1,239,698개/L, 0.40㎛이상인 입자 개수 농도값이 503,734개/L,...인 분포로 존재함을 나타낸다. As information obtained through the particle size analyzer in FIG. 4B, Counts (/ L) in the upper right indicates that the number concentration distribution mode for each particle diameter is selected. The number in the middle part of the right indicates that there is a distribution of 1,39,698 particles / L for particle size concentrations of 0.30 μm or more, and 503,734 / L, ... for particles number concentrations of 0.40 μm and more.
도 4C는 입경분포측정기를 통해 얻은 정보로서, 오른쪽 상단의 Mass(㎍/m3)는 입경별 중량농도 분포 모드를 선택한 것을 나타낸다. 오른쪽 중간 부분의 숫자의 의미는 먼지의 크기가 0.23㎛이상인 입자 중량농도가 395.9㎍/m3, 0.30㎛이상인 입자 중량농도가 345.4㎍/m3,...인 분포로 존재함을 나타낸다.4C is information obtained through a particle size distribution analyzer, in which mass (µg / m 3 ) in the upper right indicates a weight concentration distribution mode for each particle diameter. The number in the right middle part indicates that the particle weight concentration of dust with a particle size of 0.23 μm or more is 395.9 μg / m 3 , and the particle weight concentration of 0.30 μm or more is 345.4 μg / m 3 ,.
도 4b 및 4c의 값은 6초마다 표시되는데, 주기는 조절이 가능하다.4B and 4C are displayed every 6 seconds, the period can be adjusted.
진공펌프 및 먼지농도측정기에 전원을 공급하는 장치들로는 차량의 배터리(252), 아이솔레이터(254), 배터리(256), 인버터(257)가 있다. Devices that supply power to the vacuum pump and the dust concentration meter include a battery 252, an isolator 254, a battery 256, and an inverter 257 of the vehicle.
도 5a는 인버터를 도시한 도면이다.5A shows an inverter.
인버터(257)는 차량 배터리와 연결되어 직류 12V의 전류를 교류 220V로 변압하고, 차량 자체의 전원을 안정적으로 공급하기 위해서 아이솔레이터(254)와 추가적인 배터리(256)가 연결된다.The inverter 257 is connected to the vehicle battery to convert a DC 12V current into an AC 220V, and isolator 254 and an additional battery 256 are connected to stably supply power of the vehicle itself.
도 5b는 데이터처리시스템을 도시한 도면이다.5B is a diagram showing a data processing system.
데이터처리시스템(288)은 이동차량에 부착된 두 대의 먼지농도측정기에 의해 차량 전면의 먼지농도인 Dust 1과 차량 앞바퀴 후면의 먼지농도인 Dust 2를 제공받아 농도차이인 ΔDust 농도를 계산한다. dust 2는 차량운행으로 타이어에 의해 재비산되는 먼지농도값과 일반 대기중의 농도의 합, dust 1은 일반 대기중의 농도의 합을 의미한다. 따라서 Δdust는 차량운행으로 타이어에 의해 재비산되는 먼지농도값을 의미한다.The data processing system 288 calculates the concentration difference ΔDust by receiving the dust 1, which is the dust concentration in front of the vehicle, and the dust 2, which is the dust concentration in the rear of the front wheel, by two dust concentration meters attached to the mobile vehicle. dust 2 is the sum of the dust concentration values re-spread by the tires in the vehicle operation and the concentration in the general atmosphere, and dust 1 is the sum of the concentrations in the general atmosphere. Therefore, Δdust means the dust concentration value re-spread by the tire in the vehicle driving.
또 차량에 탑재한 노트북의 Quad serial I/O 카드에 각각의 측정 장비를 시리얼 케이블(266)로 연결하여 DGPS(284)로부터 차량속도와 위치 정보를 얻는다. 또한 온·습도계에 의한 온·습도 데이터를 한국표준시에 따라 동기화하여 실시간으로 저장한다. 온도와 습도가 시간적, 공간적으로 변화함에 따라 농도값이 다르게 측정되므로 농도값에 대하여 보정을 하기 위함이며, 또한 차후 측정값과의 상관성을 확인하기 위한 것이다.In addition, vehicle speed and position information are obtained from the DGPS 284 by connecting each measurement device with a serial cable 266 to a quad serial I / O card of a notebook mounted in a vehicle. In addition, the temperature and humidity data by the temperature and hygrometer are synchronized in accordance with Korean Standard Time and stored in real time. The concentration value is measured differently as temperature and humidity change temporally and spatially, so that the concentration value is corrected, and also to confirm the correlation with the measured value later.
데이터처리시스템(288)은 실시간으로 인공위성 지도 위에 이동차량의 이동경로를 추적하며, 매 초 간격으로 선택한 데이터를 저장하며, 먼지입경 분포 및 농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정 데이터를 그래프로 표시할 수 있다.The data processing system 288 tracks the moving route of the moving vehicle on the satellite map in real time, stores selected data every second, measures the particle size distribution and concentration in real time, and displays the measured data in a graph. can do.
이동차량과 연결된 모든 측정 장비들은 데이터 통신을 위한 시리얼 케이블(266)과 전원 케이블로 연결된다. All measurement equipment connected to the mobile vehicle is connected by a serial cable 266 and a power cable for data communication.
도 6은 이동차량을 이용한 도로에서의 먼지 농도 측정 방법을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a dust concentration measuring method on a road using a moving vehicle.
주행 중인 차량의 전면의 먼지, 상기 차량의 타이어에서 재비산되는 먼지가 각각 제1 흡입구, 제2 흡입구(도 2의 210,220)를 통하여 흡입된다. 흡입된 먼지가 상기 제1, 제2 흡입구와 각각 연결된 관을 통하여 이동된다(510 단계). 제1, 제2 흡입구와 각각 연결된 관은 도 2의 시료채취관(212, 222)을 각각 의미한다.Dust on the front surface of the driving vehicle and dust re-spread from the tire of the vehicle are sucked through the first and second suction ports 210 and 220 of FIG. 2, respectively. The sucked dust is moved through the pipes connected to the first and second suction ports, respectively (step 510). Tubes connected to the first and second suction ports respectively mean the sampling tubes 212 and 222 of FIG. 2, respectively.
상기 이동하는 먼지가 각각 상기 관보다 단면적이 넓은 제1, 제2 플레넘(214,224)으로 이동하면서 시료의 이동 속도가 감속된다(520단계).As the moving dust moves to the first and second plenums 214 and 224 having a larger cross-sectional area than the pipe, respectively, the moving speed of the sample is reduced (step 520).
상기 제1, 제2 플레넘에서 외부로 흐르는 먼지의 유량을 진공 펌프(258)를 통하여 조절하여 먼지의 이동 속도가 등속으로 조절된다(530단계). 조절은 유량계(240)에서 이뤄진다.The flow rate of dust is controlled at a constant velocity by adjusting the flow rate of dust flowing outwardly from the first and second plenums through the vacuum pump 258 (step 530). Adjustment is made at flowmeter 240.
상기 제1, 제2 플레넘 내의 먼지가 등속으로 이동하는 위치에서 상기 먼지가 소정의 관을 통하여 채취된다(540단계).The dust is collected through a predetermined pipe at a position where the dust in the first and second plenums moves at a constant speed (step 540).
상기 제1 플레넘(214)에서 채취된 먼지의 농도가 적어도 1대 이상의 농도 측정기를 통해 측정된다(550단계).The concentration of dust collected from the first plenum 214 is measured through at least one concentration meter (step 550).
상기 제2 플레넘(224)에서 채취된 먼지의 농도, 입경분포가 먼지농도측정기, 입경분포측정기를 통하여 각각 측정된다(560단계).The concentration and particle size distribution of the dust collected from the second plenum 224 are respectively measured through the dust concentration meter and the particle size distribution analyzer (step 560).
상기 주행 중인 차량의 이동 위치의 온도와 습도가 온습도계(282)를 통하여 측정된다(570단계).The temperature and humidity of the moving position of the vehicle being driven are measured through the temperature and humidity meter 282 (step 570).
상기 주행 중인 차량의 이동 위치가 디지피에스(DGPS;284)를 통하여 확인된다(580단계).The moving position of the vehicle in operation is confirmed through the digital GPS (DGPS) 284 (step 580).
상기 제1, 제2 플레넘에서 채취된 먼지의 농도, 상기 온습도계에서 측정된 온도와 습도, 상기 디지피에스를 확인된 위치, 상기 입경분포측정기에서 계산한 입경분포가 메모리에 저장된다(590단계). The concentration of dust collected from the first and second plenums, the temperature and humidity measured by the thermo-hygrometer, the position where the Digi PS is confirmed, and the particle size distribution calculated by the particle size analyzer are stored in the memory (step 590). ).
상기 메모리에 저장된 정보와 제1, 제2 플레넘에서 측정된 먼지의 농도 차이 정보를 소정의 장치를 통하여 표시된다(595단계). The information stored in the memory and the concentration difference information of the dust measured in the first and second plenums are displayed through a predetermined device (step 595).
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 도로를 주행하는 이동차량의 타이어에 의해 재비산되는 먼지를 채취하여 차량을 이용하여 측정함으로써 교통사고 위험 및 교통통제의 문제점을 해소할 수 있다. According to the present invention as described above it is possible to solve the problem of traffic accident risk and traffic control by collecting the dust re-dispersed by the tire of the moving vehicle traveling on the road and measuring by using the vehicle.
또한 데이터 처리 시스템을 이용함으로써 안정적, 효율적으로 실트 부하량 측정의 시간적, 공간적 제약을 극복할 수 있다. 노동력을 절감할 수 있으며, 유지보수가 용이할 수 있다. In addition, by using the data processing system, it is possible to stably and efficiently overcome the temporal and spatial constraints of the silt load measurement. Labor can be saved and maintenance can be easy.
재비산 농도, 온도, 습도 등의 정보를 이용함으로써 장기적인 실트 부하량 값의 시간적, 지역별 변화 추이에 대한 데이터 베이스의 구축이 가능하며 이를 바탕으로 하여 포장도로에서 발생하는 비산먼지 저감을 위한 정책수립 및 먼지오염관리에 중요한 자료를 마련할 수 있다.By using information such as concentration of re-scattering, temperature, and humidity, it is possible to build a database on the long-term changes of silt loading values and regional trends, and based on this, establish policies and reduce dust to reduce scattering dust generated on pavement. Important data can be prepared for pollution control.
도 1은 본 발명의 일실시예인 먼지 농도 측정 시스템의 개요를 도시한 도면,1 is a view showing an outline of a dust concentration measuring system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예인 먼지 농도 측정 시스템의 구성도,2 is a block diagram of a dust concentration measuring system according to an embodiment of the present invention;
도 3a는 흡입구가 도시된 차량의 전면을 도시한 도면, 3a is a front view of a vehicle in which the intake port is shown;
도 3b는 타이어에서 재비산되는 먼지가 흡입되는 흡입구가 설치된 차량을 도시한 도면,3B is a view showing a vehicle in which a suction port through which dust is re-scattered from a tire is installed;
도 3c는 시료채취관의 예를 도시한 도면,Figure 3c is a view showing an example of a sampling tube,
도 3d는 제1, 제2 플레넘의 예를 도시한 도면,3D is a diagram showing examples of first and second plenums;
도 3e는 진공펌프의 예를 도시한 도면,3e shows an example of a vacuum pump,
도 3f는 측정기의 일 예를 도시한 도면,3f is a view showing an example of a measuring instrument;
도 3g는 도 2에 도시된 먼지 농도 측정 시스템의 일부분인 플레넘의 상세도,3G is a detailed view of the plenum that is part of the dust concentration measurement system shown in FIG. 2;
도 4a, 4b,4c는 본 발명의 실시예에 따라 측정한 예를 도시한 도면,4A, 4B, and 4C show examples of measurements taken according to an embodiment of the present invention;
도 5a는 인버터를 도시한 도면,5a shows an inverter;
도 5b는 데이터처리시스템을 도시한 도면,5b shows a data processing system;
도 6은 이동차량을 이용한 도로에서의 먼지 농도 측정 방법을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a dust concentration measuring method on a road using a moving vehicle.
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