KR20090050422A - 대기 가스 분석 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대기 가스 분석 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것으로, 공기 중의 가스를 포집하여 관측할 수 있도록 하는 복수개의 관측용 챔버와; 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버의 공기를 각각 흡입 또는 배기시킬 때 관측용 챔버를 선택하도록 하는 라인분배부와; 상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 라인분배부를 통해 상기 복수개의 관측용 챔버에서 공기를 흡입시키고 배기시키는 에어 펌프와; 상기 에어 펌프로 흡입되는 공기에서 가스 성분을 측정하는 측정부와; 상기 측정부를 통해 측정된 가스 성분의 데이터를 수집하고 관리하며, 사용자가 상기 채널 콘트롤러를 제어할 수 있도록 하는 데이터 수집 및 제어부와; 상기 데이터 수집 및 제어부에서 설정한 제어 상태에 따라 상기 에어 펌프, 상기 라인분배부의 동작을 제어하는 채널 콘트롤러;를 포함하여 구성함으로서, 복수개의 관측용 챔버에 포집된 대기 중의 가스 성분을 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처할 수 있게 되는 것이다.
대기가스분석, 관측용 챔버, 에어 펌프, 기상관측, 온실가스

Description

대기 가스 분석 시스템 및 그 제어방법{System and control method for air gas analysis}
본 발명은 공기 중의 가스분석 기술에 관한 것으로, 특히 복수개의 관측용 챔버에 포집된 대기 중의 가스 성분을 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처하기에 적당하도록 한 대기 가스분석 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 대기 가스 분석은 대기중의 공기를 포집하여 공기중에 포함된 기체의 성분 또는 화학조성을 정량적으로 측정하는 것을 말한다.
그 가스 분석 방법으로는, 일반적으로 다음과 같은 방법이 시행되고 있다.
① 흡수법 : 각종 기체 흡수제와 시료기체를 혼합하여, 흡수제에 흡수된 양을 측정함으로써 정량하는 방법이다.
② 연소법 : 시료기체에 산소 등을 가하여 연소반응을 일으키고, 이때 일어나는 부피의 변화, 발생한 탄산가스 등으로부터 성분의 함량을 결정하는 방법이다. 수소, 탄화수소, 산소, 메탄 등의 정량에 사용된다.
③ 적정법 : 일정량의 시료기체를 흡수액에 통과시켜 흡수액을 적정하는 방법이다. 예를 들면, 암모니아를 함유하는 기체를 황산에 통과시키고, 그것을 수산화나트륨으로 적정하면 암모니아의 양을 알 수 있다.
④ 중량법 : 적정법과 같으나, 생긴 침전의 중량 또는 흡수제의 증가량을 측정하는 방법이다. 예를 들면, 수증기를 함유하는 기체를 과염소산마그네슘 등의 건조제에 통과시켜 그 중량을 재면 물의 양을 알 수 있다.
⑤ 비색법(比色法) : 시료기체를 흡수액에 통과시켜 발색하면 그대로, 발색하지 않으면 발색시약을 가하여 비색적량을 하는 방법이다. 예를 들면, 황화수소를 함유하는 기체를 아세트산아연이나 수산화나트륨 수용액 등에 통과시켜 흡수시키고, 파라아미노디메틸아닐린 황산 산성 용액과 염화철(III) 용액을 가하게 되면 청색으로 발색하는데, 이것을 비색정량한다.
⑥ 시험지법 : 비색법의 변형으로, 시약을 흡수시킨 시험지의 변색을 보는 방법이다. 예를 들면, 시안화수소는 아세트산벤지딘, 아세트산구리 시험지를 3∼30초 동안에 청색으로 변화시킨다.
⑦ 검지관법(檢知管法) : 이것도 시험지법과 비슷한 방법이다. 검지관이란 기체와 반응하여 변색하는 시약을 실리카겔에 흡수시켜 가느다란 유리관에 채운 것을 말한다. 여기에 기체를 통과시켜 변색한 정도를 보아 성분을 정량하는 방법이다. 예를 들면, 40∼60메시의 실리카겔에 황산산성황산파라듐액 및 몰리브덴산암모늄액의 혼합액을 흡착시킨 다음 진공 건조한 황색 검지제에 일산화탄소를 통과시키 면 청색으로 변하는데, 그 함유량은 표준색과 비교하여 정량할 수 있다.
⑧ 물리적 기체분석법 : 기체의 밀도, 점성도, 음속, 열전도율, 굴절률, 스펙트럼, 자화율, 기타 각종 물리적 성질을 측정하여 정량하는 방법이다. 이 방법은 화학적 방법보다 정밀하고 신속한 분석법이나, 화학적 방법과 병용하여 분석 목적을 이루는 경우가 많다.
⑨ 질량분석법 : 질량분석계에 의하여 분석하는 방법이다. 탄화수소 혼합기체, 비활성기체, 동위원소 등의 분석에 쓰인다.
⑩ 저온증류법 : 시료기체를 냉각시켜 액화한 다음 정밀 증류하는 방법이다. 탄화수소 혼합기체의 분석에 쓰인다.
⑪ 기체크로마토그래피(gas chromato graphy) : 이동상(移動相)의 기체(carrier)를 사용하고, 고정상(固定相)의 기체를 채운 관에 시료기체를 통과시켜 각 성분으로 분리시키는 방법이다. 이 방법은 확인, 정량을 동시에 할 수 있으며, 특히 유기가스의 분석에 많이 쓰인다.
이 밖에 흔히 기체의 부피측정을 이용하는 기체정량법, 기체부피분석도 일반적으로 기체분석이라고 한다.
한편 최근에는 지구 온난화에 의한 기상이변이 속출하고 있으며, 지구온난화의 한 원인으로 온실기체가 꼽히고 있다. 온실기체로는 이산화탄소 및 일산화탄소가 가장 대표적이며 인류의 산업화와 함께 그 양은 계속 증가하고 있다. 이외에도 메탄, 수증기가 대표적인 온실기체다. 특히 현대에 사용하기 시작한 프레온가스는 한 분자당 온실효과를 가장 크게 일으킨다. 또한 인류가 숲을 파괴하거나 환경오염 때문에 온난화 현상이 점차 심해진다는 가설이 있다. 숲이 감소함으로써 공기 중에 있는 이산화탄소를 자연계가 흡수하지 못해서 이산화탄소의 양이 계속 증가한다는 것이다. 이러한 가설 이외에도 태양 방사선이 온도 상승에 영향을 준다거나, 오존층이 감소하는 것이 영향을 준다거나 하는 가설이 있지만, 온실효과 이외에는 뚜렷한 과학적 합의점이 존재하지 않는 상태이다.
이러한 온실기체(greenhouse gases)는 지구의 대기 속에 존재하며, 땅에서 복사되는 에너지를 일부 흡수함으로써 온실효과를 일으킨다. 온실기체는 대표적으로 수증기, 이산화탄소, 메탄이 있다. 이외에도 일산화이질소(아산화질소), 염화불화탄소(프레온, CFC, chlorofluorocarbon) 등이 온실효과를 일으키는 기체로 유명하다. 이러한 기체들은 1997년에 채택된 교토의정서에 의해 배출량을 줄이기 위한 국제적인 협조에 들어가 있는 상태이다.
온실기체로서 작용하는 대기 중의 이산화탄소는 매년 그 양이 늘어나고 있다. 인간이 산업화를 진행하면서 사용하게 된 화석연료에 의해 그 양은 크게 늘었다. 1750년 산업혁명이 시작되면서 31%가 늘어나서 2003년에는 376ppm의 양이 대기 중에 존재했다. 이는 남극 빙하 속의 이산화탄소 양을 통해 측정한 과거 65만년 동안의 어느 시대에서보다 높은 양이다. 온실기체로 봤을 때 이산화탄소는 온실효과를 그다지 유발하지 않는 편에 속하며, 같은 농도의 메탄에 비해 약 20배 정도 그 효과가 약하다.
또한 온실기체로서의 메탄은 현재 연간 2억 5천만 톤이 대기 중으로 배출된다. 메탄은 화석연료를 태울 때에도 발생하지만, 비료나 논, 쓰레기더미에서도 발 생하고, 심지어는 초식동물이 풀을 소화시킬 때 호흡에서도 발생하는 것으로 알려져 있다. 그렇기 때문에 인구가 늘어나고 식량 생산을 늘려 나가는 과정에서 대기 중에 메탄이 늘어났다고 볼 수 있다.
이러한 지구 온난화의 주범이 되는 공기 중의 가스들을 측정하기 위해서 대기 가스분석 시스템이 개발되었다.
도 1은 종래 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이다.
여기서 참조번호 1은 공기 중의 가스를 포집하여 관측할 수 있도록 하는 관측용 챔버이고, 참조번호 2는 상기 관측용 챔버(1)에 포집된 가스를 측정하는 측정부이다.
그래서 관측용 챔버(1)에 공기가 채워진 상태에서 측정부(2)에서는 관측용 챔버(1)에 포함된 공기 중의 가스 상태를 측정하게 된다.
그러나 종래기술은 복수개의 관측용 챔버를 통일적으로 관리하지 못하고, 관측용 챔버를 복수개 설치할 경우에는 측정부도 그에 해당하는 만큼 복수개로 설치하여야 하기 때문에 설치 비용이 상승하고, 관리의 통일성을 기하지 못할 뿐만 아니라, 자동으로 공기 중의 가스 상태를 측정하고 관리하지 못한 한계가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 관측용 챔버에 포집된 대기 중의 가스 성분을 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처할 수 있는 대기 가스 분석 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이고, 도 3은 도 2의 회로구성예를 보인 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 공기 중의 가스를 포집하여 관측할 수 있도록 하는 복수개의 관측용 챔버(10)와; 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버(10)의 공기를 각각 흡입 또는 배기시킬 때 관측용 챔버를 선택하도록 하는 라인분배부(20)와; 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 라인분배부(20)를 통해 상기 복수개의 관측용 챔버(10)에서 공기를 흡입시키고 배기시키는 에어 펌프(30)와; 상기 에어 펌프(30)로 흡입되는 공기에서 가스 성분을 측정하는 측정부(40)와; 상기 측정부(40)를 통해 측정된 가스 성분의 데이터를 수집하고 관리하며, 사용자가 상기 채널 콘트롤러(60)를 제어할 수 있도록 하는 데이터 수집 및 제어부(50)와; 상기 데이터 수집 및 제어부(50)에서 설정한 제어 상태에 따라 상기 에어 펌프(30), 상기 라인분배부(20)의 동작을 제어하는 채널 콘트롤러(60);를 포 함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 라인분배부(20)는, 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버(10)의 공기를 각각 흡입시킬 때 상기 복수개의 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상을 선택하도록 하는 흡입용 라인분배부(21)와; 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 에어 펌프(30)에서 배기시킨 공기가 상기 복수개의 관측용 챔버(10) 각각으로 분배되어 배기되도록 할 때 상기 복수개의 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상이 선택되도록 하는 배기용 라인분배부(22);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 측정부(40)는, 이산화탄소, 메탄, 일산화이질소, 이산화질소, 염화불화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물질 중에서 하나 이상의 공기 중의 가스 상태를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 대기 가스 분석 시스템은, 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 선택된 관측용 챔버(10)의 커버가 개폐되도록 상기 복수개의 관측용 챔버의 커버의 일측과 상기 채널 콘트롤러의 사이에 설치된 커버 개폐부(70)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 커버 개폐부(70)는, 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버(10)의 개폐시 상기 복수개의 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상이 선택되도록 하는 개폐용 라인분배부(71)와; 상기 개폐용 라인분배부(71)에 의해 선택된 관측용 챔버의 커버를 공압에 의해 개폐시키는 에어 컴프레셔(72);를 포함 하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이고, 도 5는 도 4의 회로구성예를 보인 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 커버 개폐부(70)는, 상기 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버(10)에서 선택된 관측용 챔버의 커버가 모터 구동에 의해 개폐되도록 구동되는 개폐용 모터(73);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 6은 도 2 또는 도 4에서 채널 콘트롤러의 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 채널 콘트롤러(60)는, 상기 데이터 수집 및 제어부(50)에서 설정한 제어 상태에 따라 상기 에어 펌프(30), 상기 라인분배부(20)의 동작을 제어하는 신호를 출력하는 콘트롤러(61)와; 상기 콘트롤러(61)에서 출력된 제어신호를 복수개의 채널로 분리시켜 상기 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상의 관측용 챔버(10)에 대한 제어 신호가 출력되도록 하는 채널 출력부(62);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 7은 도 6에서 콘트롤러에 사용되는 PIC 16F874 칩의 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 콘트롤러(61)는, PIC 16F874 칩을 사용한 것을 특징으로 한다.
도 8은 도 6에서 콘트롤러의 상세회로도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 콘트롤러(61)는, 상기 복수개의 관측용 챔버(10)에 대한 8 채널 또는 16 채널의 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
도 9는 도 6에서 채널 출력부의 상세회로도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 채널 출력부(62)는, 상기 콘트롤러(61)에서 제어 신호로 출력되는 신호(CH1 ~ CH8)에 의해 온 또는 오프되는 트랜지스터(Q1 ~ Q8)와; 상기 트랜지스터(Q1 ~ Q8)의 온/오프 상태를 표시하는 LED(Light Emitted Diode, 발광 다이오드)(L1 ~ L8)와; 상기 트랜지스터(Q1 ~ Q8)의 출력에서 역전류가 방지되도록 하는 다이오드(D1 ~ D8)와; 상기 LED(L1 ~ L8)를 통해 상기 트랜지스터(Q1 ~ Q8)와 연결되고, 상기 다이오드(D1 ~ D8)와 연결되며, 제어 대상과 연결되어 각 채널에 대한 제어 신호가 출력되도록 하는 커넥터(CON1 ~ CON8);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 10은 본 발명의 대기 가스 분석 시스템에 전원을 공급하는 전원입력부의 예를 보인 회로도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 대기 가스 분석 시스템은, 상기 가스 분석 시스템의 상기 라인분배부(20)와 상기 측정부(40)와 상기 채널 콘트롤러(60)에 정격 전원을 공급하는 레귤레이터;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 관측용 챔버(10)에서 흡입용 라인분배부(21)를 통해 에어 펌프(30)로 흡입되는 공기에서 가스를 측정하는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계 후 측정된 가스 정보를 수집하고 저장하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 제 2 단계 후 상기 에어 펌프(30)를 동작시켜 배기용 라인분배부(22)를 통해 상기 관측용 챔 버(10)로 가스를 배기시키는 제 3 단계(ST3);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단계는, 이산화탄소, 메탄, 일산화이질소, 이산화질소, 염화불화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물질 중에서 하나 이상의 공기 중의 가스 상태를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 대기 가스 분석 시스템의 제어방법은, 상기 제 3 단계 후 상기 관측용 챔버(10)를 개폐시킬 것인지 판별하는 제 4 단계(ST4)와; 상기 제 4 단계에서 상기 관측용 챔버(10)를 개폐시키는 것으로 판별하면, 상기 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시키는 제 5 단계(ST5);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 5 단계는, 개폐용 라인분배부(71)와 에어 컴프레셔(72)를 이용하여 공압에 의해 상기 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제 5 단계는, 개폐용 모터(73)를 이용하여 모터의 구동에 의해 상기 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대기가스분석 시스템 및 그 제어방법은 대기가스 포집위치에 따라 복수개로 설치된 관측용 챔버로부터 대기 중의 가스 성분을 포집하여 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 설치비용이 저렴하고, 중앙의 통제부에서 각 포집위치의 관측용 챔버를 관리할 수 있으므로 대기가스 포집 및 측정 시간이 감소한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 대기 가스 분석 시스템 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 포집위치에 복수개 설치된 관측용 챔버로부터 대기 중의 가스 성분을 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처하고자 한 것이다.
지구의 기후시스템은 대기권, 수권, 설빙권, 생물권, 지권 등으로 구성되어 있으며, 각 권역의 내부 혹은 권역간 복잡한 물리과정이 서로 얽혀 현재의 기후를 유지한다. 기후 시스템을 움직이는 에너지의 대부분(99.98%)은 태양에서 공급되며, 기후 시스템 속에서 여러 형태의 에너지로 변하고 최종적으로 지구 장파복사 형태 로 우주로 방출되게 됩니다. 이산화탄소와 같은 온실가스는 태양으로부터 지구에 들어오는 짧은 파장의 태양 복사에너지는 통과시키는 반면 지구로부터 나가려는 긴 파장의 복사에너지는 흡수하므로 지표면을 보온하는 역할을 하여 지구 대기의 온도를 상승시키는 작용을 하는데 이것이 바로 "온실효과"이다.
기후시스템에서 온실효과는 필요하지만 지난 산업혁명 이후 지속적으로 다량의 온실가스가 대기로 배출됨에 따라 지구 대기 중 온실가스 농도가 증가하여 지구의 지표온도가 과도하게 증가되어 지구온난화라는 현상을 초래하게 되었다
그리고 대기 중 온실가스 농도를 낮추기 위한 국제적인 노력이 없을 경우 21세기 동안 대기온도는 지속적으로 증가할 것으로 전망되고 있다. 이 같은 지구온도 상승 속도는 지난 100년 간의 관측된 지구온도 상승폭보다 2 ~ 10배 클 뿐만 아니라 지난 10,000년 간의 변화보다 훨씬 더 빠르게 진행될 것으로 예측되고 있다. 현재 약 368ppm 수준의 대기 중 온실가스 농도는 21세기에 490 ~ 1.260 ppm까지 증가되고, 이에 따른 지구 평균온도도 1990년에서 2100년 사이에 약 1.4 ~ 5.8도 상승할 것으로 예측되고 있다. 또한 이와 같은 예측에 따르면 21세기동안 평균 해수면의 수위는 1990년 대비 8 ~ 88cm 상승 될 것으로 전망됨에 따라 우리나라(서해)를 포함한 저지대에 위치하고 있는 내륙은 바다 속에 잠김으로써 우리나라 지형에도 변화가 나타날 것으로 예측되기도 한다.
전 지구적 차원에서의 온실가스 배출량은 일부 개도국 및 최빈국의 배출통계가 집계되지 않아 정확히 산정하는데 한계가 있지만, 온실가스 배출의 상당 부분을 차지하고 있는 에너지 부분의 2002년도 배출량을 살펴보면 전체 배출량(IEA회원국) 이 24,102백만 CO2 톤(온실가스 배출량을 산정할 때, 가스별 지구온난화 지수를 고려한 CO2 톤 단위로 배출량을 산정할 수 있다)으로 이중 우리나라가 (451.5백만 CO2 톤, 세계 9위) 1.9%를 차지하고 있고, OECD회원국 총배출량 에서는 우리나라가 3.6%의 비중을 차지하고 있다. 그러나 우리국민 1인당 CO2 배출량의 경우 9.48 CO2 톤/년(세계 27위)으로 아시아 평균 배출량 (1.14 CO2 톤/년) 및 세계평균 배출량 (3.89CO2 톤/년)보다 훨씬 높은 실정이다. 또한 온실가스 배출증가 속도도 지난 1990년 ~ 2001년간 타 OECD국가들과 비교할 때 가장 빠르게 증가하고 있는 것으로 조사되고 있으며, 현재와 같은 에너지 다소비형 산업구조 및 소비패턴 하에서는 국가 온실가스 배출량도 계속 증가될 것으로 전망된다.
따라서 온실가스를 대량으로 배출하는 지역에서 온실가스의 배출상태를 지속적으로 감시하고, 관리하여 필요한 규제를 취하거나 적절한 관리를 수행하기 위해서는 체계적으로 효율적인 가스분석 시스템이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이고, 도 3은 도 2의 회로구성예를 보인 도면이다.
그래서 관측용 챔버(10)는 복수개로 구성할 수 있으며, 대기 중의 가스를 포집하여 관측할 수 있도록 한다. 그래서 각각의 관측용 챔버(10)에 있던 공기는 흡입용 라인분배부(21)의 제어에 따라 에어 펌프(30)로 흡입되고, 흡입되는 중간에 측정부(40)에서 대기 중의 가스 상태를 측정하게 된다. 그리고 배기용 라인분배 부(22)의 제어에 따라 에어 펌프(30)에서 배기된 공기는 각각의 관측용 챔버(10)로 전달되게 된다. 또한 관측용 챔버(10)의 커버는 커버 개폐부(70)의 제어에 따라 열리거나 닫히게 된다. 이러한 커버의 개폐에 의해 관측용 챔버(10)에 있던 공기는 새로운 공기로 교체될 수 있게 된다.
또한 라인분배부(20)는 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 복수개의 관측용 챔버(10)중 순차적으로 관측용 챔버를 선택하여 선택된 관측용 챔버에 포집된 공기를 각각 흡입 또는 배기시킨다.
전체적으로 대기 가스 분석 과정을 설명하면, 다수개의 관측용 챔버(10)중 순차적으로 하나씩 선택하여 포집된 대기 중의 가스성분을 측정하게 되며, 그 측정방법은 다음과 같은 순서에 의한다. 즉, 상기 관측용 챔버(10)는 평소에는 주위 대기 가스를 포집할 수 있도록 커버(미도시)가 열려있는 상태로 유지되지만, 포집된 대기 가스의 성분을 측정하기 위해서는 커버 개폐부(70)에 의해 선택된 관측용 챔버(10)의 커버(미도시)를 닫고, 밀폐된 상태에서 흡입용 라인분배부(21)를 통해 포집된 공기를 흡입하여 측정부(40)에서 포집된 공기중에 포함된 가스성분을 측정한다. 그리고 상기 측정된 가스성분 데이터는 데이터 수집 및 제어부(50)에 저장하고, 측정이 완료된 포집공기는 원래의 관측용 챔버로 다시 순환 배기 시킨다.
더욱 상세히 설명하면, 상기 라인분배부(20)에서 흡입용 라인분배부(21)는 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 복수개의 관측용 챔버(10)의 공기를 각각 흡입시킬 때 복수개의 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상을 선택하여, 해당 연결밸브를 열고 나머지 선택되지 않은 관측용 챔버에 연결된 연결밸브는 닫는다. 따라서, 흡 입용 라인분배부(21)에 의해 선택된 관측용 챔버(10)의 공기만이 에어 펌프(30)의 흡입력에 의해 상기 측정부(40)로 전달되게 된다.
또한 라인분배부(20)에서 배기용 라인분배부(22)는 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 에어 펌프(30)에서 배기시킨 공기가 복수개의 관측용 챔버(10)중 원래의 선택된 관측용 챔버로 분배되어 배기되도록 한다. 즉, 상기 측정부(40)에서 측정이 완료된 흡입공기는 상기 배기용 라인분배부(22)에 의해 선택된 관측용 챔버(10)로순환 배기된다.
또한 측정부(40)는 에어 펌프(30)로 흡입되는 공기에서 가스 성분을 측정하고, 측정된 데이터를 상기 데이터 수집 및 제어부(50)에 송부하여 저장시킨다.
더욱 상세히 설명하면, 상기 측정부(40)는 상기 관측용 챔버(10)에 포집된 대기가스중의 이산화탄소, 메탄, 일산화이질소, 이산화질소, 염화불화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물질 중에서 하나 또는 하나 이상의 가스성분을 상태를 측정할 수 있다.
여기서 온실효과를 유발하는 물질로는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6) 등이 있다.
이산화탄소는 인위적인 온실가스 중에서 가장 우세하며 현재 복사 강제력은 1.46W/m2로 온실가스 농도변화의 60%를 차지한다. 산업 활동 곳곳에 사용되는 석탄, 석유 및 천연가스 등의 화석연료 연소 및 추출, 처리, 수송과정에서 주로 발생되고, 삼림의 벌채 및 가공과정에서 삼림에 흡수 저장된 것이 대기 중으로 방출된다.
메탄의 직접 복사 강제력은 0.48W/m2로 온실가스 모두에 의한 총량의 20%이다. 메탄은 습지와 같은 자연 발생원과 경작, 천연가스나 매립지와 같은 인위적인 발생원을 모두 가지고 있는 온실가스 이다. 현재 CH4 배출의 반 이상이 인위적이다.
아산화질소의 복사강제력은 온실가스의 총 복사강제력의 6%에 해당하는 0.15W/m2이다. 비료사용 및 산업 활동에서 배출된다.
프레온가스는 오존층 파괴물질이면서 온실효과를 일으키는 기체다. 주로 냉장고, 에어컨 등의 냉매재, 절연체 및 반도체의 세척제, 그리고 각종 스프레이 제품에 사용된다. 일단 대기 중에 방출된 프레온 가스는 400년 이상 분해되지 않고 머무르며, 열을 흡수하는 능력이 매우 커서 이산화탄소의 1만6천 배에 이른다.
수소불화탄소와 과불화탄소는 프레온가스의 대체물질로 개발되어 냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트 용제, 발포제 등에 사용되며, 육불화황은 가스차단기, 소화기 및 폭발방지물 등에 쓰이고 사용량은 세계적으로 증가추세에 있다. 이들의 온실효과는 다른 기체에 비하여 매우 크므로 기후변화 측면에서 궁극적인 감축이 필요한 물질이다.
전체 온실가스 중 이산화탄소 배출량의 비율이 가장 높고, 메탄, 아산화질소등은 자연계에서 발생되어 제어가 불가능하나, 이산화탄소는 인위적인 제어가 가능하므로 이산화탄소가 지구온난화 논의의 주요대상이 되고 있다.
본 발명에서 측정부(40)에서는 이러한 공기 중의 온실가스를 측정하게 되는데, 해당 온실가스를 측정하는 기술은 당업자에게 공지된 기술이므로 상세한 측정 기술에 대한 설명은 생략한다.
그리고 데이터 수집 및 제어부(50)는 측정부(40)를 통해 측정된 가스 성분의 데이터를 수집하고 저장한 후 일정기간동안의 가스성분의 변화를 관리하며, 사용자가 채널 콘트롤러(60)를 제어할 수 있도록 한다.
채널 콘트롤러(60)는 데이터 수집 및 제어부(50)에서 설정한 제어 상태에 따라 에어 펌프(30), 라인분배부(20) 또는 커버 개폐부(70)의 동작을 제어한다.
또한 커버 개폐부(70)는 채널 콘트롤러(60)의 제어를 받아 복수개의 관측용 챔버(10) 중에서 선택된 관측용 챔버의 커버가 개폐되도록 한다.
이러한 커버 개폐부(70)는 도 2 및 도 3에서와 같이 개폐용 라인분배부(71) 및 에어 컴프레셔(72)를 이용하여 공압에 의해 관측용 챔버(10)의 커버가 개폐되도록 구성할 수 있다.
또한 커버 개폐부(70)는 도 4 및 도 5에서와 같이 개폐용 모터(73)를 이용하여 모터의 구동에 의해 관측용 챔버(10)의 커버가 개폐되도록 구성할 수 있다.
이러한 커버 개폐부(70)의 구성은 당업자에게 공지된 기술을 이용한 것으로, 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 도 2 또는 도 4에서 채널 콘트롤러의 상세블록도이다.
그래서 채널 콘트롤러(60)에서 콘트롤러(61)는 데이터 수집 및 제어부(50)에서 설정한 제어 상태에 따라 에어 펌프(30), 라인분배부(20) 또는 커버 개폐부(70)의 동작을 제어하는 신호를 출력한다.
그리고 채널 출력부(62)는 콘트롤러(61)에서 출력된 제어신호를 복수개의 채 널로 분리시켜 관측용 챔버(10) 중에서 하나 이상의 관측용 챔버(10)에 대한 제어 신호가 출력되도록 한다.
도 7은 도 6에서 콘트롤러에 사용되는 PIC 16F874 칩의 개념도이다.
그래서 콘트롤러(61)는, PIC 16F874 칩을 사용할 수 있다.
여기서 1번 핀의 MCLR은 마스터 클리어(Master Clear) 입력이고, Vpp는 프로그래밍 전압 입력(Programming voltage input)이다.
2번 핀의 RA0은 디지털 입출력(Input / Output, I/O)이고, AN0은 아날로그 입력 0이다.
3번 핀의 RA1은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, AN1은 아날로그 입력 1이다.
4번 핀의 RA2는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, AN2는 아날로그 입력 2이며, Vref는 아날로그/디지털(Analog to Digital) 변환 기준 전압 입력(reference voltage input)이고, CVref는 비교기 Vref 출력이다.
5번 핀의 RA3은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, AN3은 아날로그 입력 3이며, Vref-는 아날로그/디지털(Analog to Digital) 변환 기준 전압 로우 입력(reference voltage row input)이다.
6번 핀의 RA4는 디지털 입출력(Digital I/O)으로서 출력으로 설정되었을 때 드레인-개방(open-drain)이 되고, T0CKI는 타이머 0 외부 클럭 입력(Timer0 external clock input)이며, C1OUT은 비교기 1 출력(Comparator 1 output)이다.
7번 핀의 RA5는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, AN4는 아날로그 입력 4이 며, SS는 SPI 슬레이브 선택 입력(SPI slave select input)이고, C2OUT은 비교기 2 출력(Comparator 2 output)이다.
8번 핀의 RE0은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, RD는 병렬 슬레이브 포트를 위한 읽기 제어(Read control for Parallel Slave Port)이며, AN5는 아날로그 입력 5이다.
9번 핀의 RE1은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, RD는 병렬 슬레이브 포트를 위한 쓰기 제어(Write control for Parallel Slave Port)이며, AN6은 아날로그 입력 6이다.
10번 핀의 RE2는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, RD는 병렬 슬레이브 포트를 위한 칩 선택 제어(Chip select control for Parallel Slave Port)이며, AN7은 아날로그 입력 7이다.
11번 핀의 Vdd는 로직 및 입출력 핀들을 위한 포지티브 전압 공급(Positive supply for logic and I/O pins)이다.
12번 핀의 Vss는 로직 및 입출력 핀들을 위한 그라운드 기준 전압(Ground reference for logic and I/O pins)이다.
13번 핀의 OSC1은 수정 발진기 또는 외부 클럭의 입력(Oscillator crystal or external clock input이고, CLK1은 외부 클럭 소스의 입력(External clock source input)으로서 CLK1은 항상 OSC1과 연동한다.
14번 핀의 OSC2는 수정 발진기(Oscillator crystal output)의 출력으로서 수정 발진기 모드에서 수정 또는 공진기와 연결되고, CLK0은 클럭 출력이다.
15번 핀의 RC0은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, T1OSO는 타이머 1의 오실레이터 출력(Timer1 oscillator output)이며, T1CKI는 타이머 1의 외부 클럭 입력(Timer1 external clock input)이다.
16번 핀의 RC1은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, T1OSI는 타이머 1의 오실레이터 입력(Timer1 oscillator input)이며, CCP2는 캡쳐 2 입력(Capture2 input), 비교기 2 출력(Compare2 output), PWM 2 출력(PWM2 output)이다.
17번 핀의 RC2는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, CCP1은 캡쳐 1 입력(Capture1 input), 비교기 1 출력(Compare1 output), PWM 1 출력(PWM1 output)이다.
18번 핀의 RC3은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, SCK는 SPI 모드를 위한 동기 직렬 클럭의 입력/출력(Synchronous serial clock input/output for SPI mode)이며, SCL은 I2C 모드를 위한 동기 직렬 클럭의 입력/출력(Synchronous serial clock input/output for I2C mode)이다.
19번 핀의 RD0은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP0은 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
20번 핀의 RD1은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP1은 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
21번 핀의 RD2는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP2는 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
22번 핀의 RD3은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP3은 병렬 슬레이브 포 트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
23번 핀의 RC4는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, SDI는 SPI 데이터 입력(SPI data in)이며, SDA는 I2C 데이터 입출력(I2C data I/O)이다.
24번 핀의 RC5는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, SDO는 SPI 데이터 출력(SPI data out)이다.
25번 핀의 RC6은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, TX는 USART 비동기 송신(USART asynchronous transmit)이며, CK는 USART 동기 클럭(USART1 synchronous clock)이다.
26번 핀의 RC7은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, RX는 USART 비동기 수신(USART asynchronous receive)이며, DT는 USART 동기 데이터(USART synchronous data)이다.
27번 핀의 RD4는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP4는 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
28번 핀의 RD5는 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP5는 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
29번 핀의 RD6은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP6은 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
30번 핀의 RD7은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PSP7은 병렬 슬레이브 포트 데이터(Parallel Slave Port data)이다.
31번 핀의 Vss는 로직 및 입출력 핀들을 위한 그라운드 기준 전압(Ground reference for logic and I/O pins)이다.
32번 핀의 Vdd는 로직 및 입출력 핀들을 위한 포지티브 전압 공급(Positive supply for logic and I/O pins)이다.
33번 핀의 RB0은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, INT는 외부 인터럽트(External interrupt)이다.
34번 핀의 RB1은 디지털 입출력(Digital I/O)이다.
35번 핀의 RB2는 디지털 입출력(Digital I/O)이다.
36번 핀의 RB3은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PGM은 저전압 ICSP 프로그래밍 인에이블 핀(Low-voltage ICSP programming enable pin)이다.
37번 핀의 RB4는 디지털 입출력(Digital I/O)이다.
38번 핀의 RB5는 디지털 입출력(Digital I/O)이다.
39번 핀의 RB6은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PGC는 회로 내부 디버거와 ICSP 프로그래밍 클럭(In-circuit debugger and ICSP programming clock)이다.
40번 핀의 RB7은 디지털 입출력(Digital I/O)이고, PGD는 회로 내부 디버거와 ICSP 프로그래밍 데이터(In-circuit debugger and ICSP programming data)이다.
본 발명에서는 이러한 기능과 구성을 갖는 PIC 16F874 칩을 이용하여 콘트롤러(61)를 구성하였다.
도 8은 도 6에서 콘트롤러의 상세회로도이다. 이러한 도 8은 도 7의 PIC 16H874 칩을 본 발명에 맞게 응용하여 적용한 예를 보인 것이다.
도 8에서는 40번 핀 ~ 33번 핀을 통해 8개의 채널(CH1 ~ CH8)에 해당하는 제 어 신호를 출력하는 예를 보였으나, 제어 신호를 조작하여 16개의 채널을 겸용으로 사용할 수 있도록 변형시킬 수 있다. 따라서 제어값이 0000 이면 CH1, 0001이면 CH2, 0010 이면 CH3, 0011이면 CH4, 0100 이면 CH5, 0101이면 CH6, 0110 이면 CH7, 0111이면 CH8로 설정하여 8개의 채널에 해당하는 관측용 챔버(10)를 제어할 수 있다. 또한 제어값을 1000 이면 CH9, 1001이면 CH10, 1010 이면 CH11, 1011이면 CH12, 1100 이면 CH13, 1101이면 CH14, 1110 이면 CH15, 1111이면 CH16으로 확장시키면 16개의 채널에 해당하는 관측용 챔버(10)를 제어할 수 있게 된다.
도 9는 도 6에서 채널 출력부의 상세회로도이다.
그래서 채널 출력부(62)에서 첫 번째 채널(CH1)에 대해 트랜지스터(Q1)는 콘트롤러(61)에서 제어 신호로 출력되는 첫 번째 신호(CH1)에 의해 온 또는 오프된다.
또한 첫 번째 LED(L1)는 첫 번째 트랜지스터(Q1)의 온/오프 상태를 표시한다.
또한 첫 번째 다이오드(D1)는 첫 번째 트랜지스터(Q1)의 출력에서 역전류가 방지되도록 한다.
또한 첫 번째 커넥터(CON1)는 첫 번째 LED(L1)를 통해 첫 번째 트랜지스터(Q1)와 연결되고, 첫 번째 다이오드(D1)와 연결되며, 제어 대상과 연결되어 첫 번째 채널에 대한 제어 신호(CH1)가 첫 번째 관측용 챔버(10)로 출력되도록 한다.
두 번째 내지 여덟 번째 채널(CH2 ~ CH8)에 대한 제어 신호의 처리 및 출력 처리는 첫 번째의 경우와 동일하게 수행된다.
또한 미설명 부호 SW1 ~ SW8은 스위치이고, R1 ~ R8과 R17 ~ R24는 저항이다.
도 10은 본 발명의 대기 가스 분석 시스템에 전원을 공급하는 전원입력부의 예를 보인 회로도이다.
그래서 도 10과 같이 구성된 레귤레이터는 가스분석 시스템의 라인분배부(20)와 측정부(40)와 채널 콘트롤러(60)에 정격 전원을 공급한다.
LM2576으로 구성할 수 있는 레귤레이터의 전압 입력 단자(V IN)에는 역전압을 방지하는 다이오드(D10) 및 입력된 전원을 평활시키는 커패시터(CA2)와 연결되어 +12V ~ +45V의 전압을 입력받는다. 또한 레귤레이터의 출력 단자(OUTPUT)는 스위칭출력부 IN5822의 숏트키 다이오드(D11)와 연결되고, 코일(COIL1)을 통해 커패시터(CA3)와 연결되어 VCC 5V를 가스분석 시스템에 공급한다. 또한 레귤레이터의 피드백 단자(Feedback, FB)는 저항(R340을 통해 발광 다이오드(LED1)와 연결되어 전원의 온/오프 상태를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
먼저 제 1 단계(ST1)에서는 관측용 챔버(10)에서 흡입용 라인분배부(21)를 통해 에어 펌프(30)로 흡입되는 공기에서 가스를 측정한다. 이때 관측용 챔버(10)에서 흡입용 라인분배부(21)를 통해 에어 펌프(30)로 흡입되는 시간은 30초 정도 될 수 있다. 또한 관측용 챔버(10)에서 에어 펌프(30)로 흡입될 때 측정부(40)에서 흡입되는 공기 중의 가스 상태를 측정하는 시간은 10초 정도가 될 수 있다. 또한 측정이 끝나 에어 펌프(30)에서 배기용 라인분배부(22)를 통해 관측용 챔버(10)로 배기되는 시간은 30초 내지 1분 정도가 될 수 있다.
그리고 제 2 단계(ST2)에서는 측정된 가스 정보를 수집하고 분석한다.
또한 제 3 단계에서는 에어 펌프(30)를 동작시켜 배기용 라인분배부(22)를 통해 관측용 챔버(10)로 가스를 배기시킨다. 상기 배기과정을 통해 흡,배기라인에잔류된 가스가 제거될 수 있다.(Purging 과정)
또한 제 4 단계(ST4)에서는 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시킬 것인지 판별한다. 이는 새로운 공기를 관측용 챔버(10)에 포집하여 새로운 조건에서 공기 중의 가스 농도 상태를 측정하기 위해서이다.
그래서 제 5 단계(ST5)에서는 제 4 단계에서 관측용 챔버(10)를 개폐시키는 것으로 판별하면, 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시키게 된다. 즉, 가스분석이 완료된 관측용 챔버의 커버를 열어 주위의 대기중 공기를 포집하도록 하고, 순차적으로 새로 선택된 관측용 챔버의 커버를 닫아 밀폐시킨 후, 흡입용 라인분배브(21)를 통해 포집된 공기를 측정부(40)로 흡입될 수 있도록 준비과정을 한다. 이때 관측용 챔버(10)의 커버를 개폐시키는 것은 개폐용 라인분배부(71)와 에어 컴프레셔(72)를 이용하여 공압에 의해 개폐시킬 수도 있고, 개폐용 모터(73)를 이용하여 모터의 구동에 의해 개폐시킬 수도 있다.
이처럼 본 발명은 복수개의 관측용 챔버에 포집된 대기 중의 가스 성분을 자동으로 분석하고 관리할 수 있게 하여 지구 온난화에 맞선 온실가스 규제에 적절하게 대처하게 되는 것이다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이다.
도 3은 도 2의 회로구성예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 블록구성도이다.
도 5는 도 4의 회로구성예를 보인 도면이다.
도 6은 도 2 또는 도 4에서 채널 콘트롤러의 상세블록도이다.
도 7은 도 6에서 콘트롤러에 사용되는 PIC 16F874 칩의 개념도이다.
도 8은 도 6에서 콘트롤러의 상세회로도이다.
도 9는 도 6에서 채널 출력부의 상세회로도이다.
도 10은 본 발명의 대기 가스 분석 시스템에 전원을 공급하는 전원입력부의 예를 보인 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 대기 가스 분석 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 관측용 챔버
20 : 라인분배부
21 : 흡입용 라인분배부
22 : 배기용 라인분배부
30 : 에어 펌프
40 : 측정부
50 : 데이터 수집 및 제어부
60 : 채널 콘트롤러
70 : 커버 개폐부
71 : 개폐용 라인분배부
72 : 에어 컴프레셔
73 : 개폐용 모터

Claims (12)

  1. 공기 중의 가스를 포집하여 관측할 수 있도록 하는 복수개의 관측용 챔버와;
    채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버의 공기를 각각 흡입 또는 배기시킬 때 관측용 챔버를 선택하도록 하는 라인분배부와;
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 라인분배부를 통해 상기 복수개의 관측용 챔버에서 공기를 흡입시키고 배기시키는 에어 펌프와;
    상기 에어 펌프로 흡입되는 공기에서 가스 성분을 측정하는 측정부와;
    상기 측정부를 통해 측정된 가스 성분의 데이터를 수집하고 관리하며, 사용자가 상기 채널 콘트롤러를 제어할 수 있도록 하는 데이터 수집 및 제어부와;
    상기 데이터 수집 및 제어부에서 설정한 제어 상태에 따라 상기 에어 펌프, 상기 라인분배부의 동작을 제어하는 채널 콘트롤러;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라인분배부는,
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버의 공기를 각각 흡입시킬 때 상기 복수개의 관측용 챔버 중에서 하나 이상을 선택하도록 하는 흡입용 라인분배부와;
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 에어 펌프에서 배기시킨 공기가 상기 복수개의 관측용 챔버 각각으로 분배되어 배기되도록 할 때 상기 복수개의 관측용 챔버 중에서 하나 이상이 선택되도록 하는 배기용 라인분배부;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부는,
    이산화탄소, 메탄, 일산화이질소, 이산화질소, 염화불화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물질 중에서 하나 이상의 공기 중의 가스 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기 가스 분석 시스템은,
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 선택된 관측용 챔버의 커버가 개폐되도록 상기 복수개의 관측용 챔버의 커버의 일측과 상기 채널 콘트롤러의 사이에 설치된 커버 개폐부;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 커버 개폐부는,
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버의 개폐시 상기 복수개의 관측용 챔버 중에서 하나 이상이 선택되도록 하는 개폐용 라인분배부와;
    상기 개폐용 라인분배부에 의해 선택된 관측용 챔버의 커버를 공압에 의해 개폐시키는 에어 컴프레셔;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 커버 개폐부는,
    상기 채널 콘트롤러의 제어를 받아 상기 복수개의 관측용 챔버에서 선택된 관측용 챔버의 커버가 모터 구동에 의해 개폐되도록 구동되는 개폐용 모터;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 채널 콘트롤러는,
    상기 데이터 수집 및 제어부에서 설정한 제어 상태에 따라 상기 에어 펌프, 상기 라인분배부의 동작을 제어하는 신호를 출력하는 콘트롤러와;
    상기 콘트롤러에서 출력된 제어신호를 복수개의 채널로 분리시켜 상기 관측용 챔버 중에서 하나 이상의 관측용 챔버에 대한 제어 신호가 출력되도록 하는 채널 출력부;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템.
  8. 관측용 챔버에서 흡입용 라인분배부를 통해 에어 펌프로 흡입되는 공기에서 가스를 측정하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계 후 측정된 가스 정보를 수집하고 저장하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계 후 상기 에어 펌프를 동작시켜 배기용 라인분배부를 통해 상기 관측용 챔버로 가스를 배기시키는 제 3 단계;
    를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템의 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    이산화탄소, 메탄, 일산화이질소, 이산화질소, 염화불화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물질 중에서 하나 이상의 공기 중의 가스 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템의 제어방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 가스분석 시스템의 제어방법은,
    상기 제 3 단계 후 상기 관측용 챔버를 개폐시킬 것인지 판별하는 제 4 단계와;
    상기 제 4 단계에서 상기 관측용 챔버를 개폐시키는 것으로 판별하면, 상기 관측용 챔버의 커버를 개폐시키는 제 5 단계;
    를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 5 단계는,
    개폐용 라인분배부와 에어 컴프레셔를 이용하여 공압에 의해 상기 관측용 챔버의 커버를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템의 제어방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 5 단계는,
    개폐용 모터를 이용하여 모터의 구동에 의해 상기 관측용 챔버의 커버를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 대기 가스 분석 시스템의 제어방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026811A (ko) * 2012-08-23 2014-03-06 대우조선해양 주식회사 밀폐구역내의 복합가스 멀티 측정시스템
KR101467914B1 (ko) * 2013-05-03 2014-12-15 한국표준과학연구원 가스 배출량 모사챔버 장치와 이를 이용한 측정 신뢰성 평가 방법
US9335310B2 (en) 2012-11-16 2016-05-10 Hyundai Motor Company Method for detecting and analyzing materials contributing to odors from air conditioner
CN109358175A (zh) * 2018-09-21 2019-02-19 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置
KR102512977B1 (ko) * 2022-09-14 2023-03-22 유한회사 에이치디정보기술 논물떼기 이행 확인장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101163876B1 (ko) * 2010-04-28 2012-07-09 경북대학교 산학협력단 휘발성 유기화합물 가스 감지장치 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 가스 감지방법
KR101135262B1 (ko) 2010-06-30 2012-04-12 한국표준과학연구원 불소계 온실가스의 제거효율의 측정방법 및 측정시스템
KR101195995B1 (ko) 2010-10-15 2012-10-30 건국대학교 산학협력단 입자상 대기오염물질 측정과 대기질 모니터링을 위한 파티클 카운팅 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154638A (ja) 1982-03-09 1983-09-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気サンプリング装置
KR19990054227A (ko) * 1997-12-26 1999-07-15 윤종용 염화붕소 가스의 불순물 분석 시스템 및 이를 이용한염화붕소 가스의 불순물 분석방법
KR200225296Y1 (ko) * 2000-12-19 2001-05-15 주식회사청룡환경 대기중의 가스상물질 포집기

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026811A (ko) * 2012-08-23 2014-03-06 대우조선해양 주식회사 밀폐구역내의 복합가스 멀티 측정시스템
US9335310B2 (en) 2012-11-16 2016-05-10 Hyundai Motor Company Method for detecting and analyzing materials contributing to odors from air conditioner
KR101467914B1 (ko) * 2013-05-03 2014-12-15 한국표준과학연구원 가스 배출량 모사챔버 장치와 이를 이용한 측정 신뢰성 평가 방법
CN109358175A (zh) * 2018-09-21 2019-02-19 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置
KR102512977B1 (ko) * 2022-09-14 2023-03-22 유한회사 에이치디정보기술 논물떼기 이행 확인장치

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