KR20100049720A - 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법 - Google Patents

미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100049720A
KR20100049720A KR1020080108657A KR20080108657A KR20100049720A KR 20100049720 A KR20100049720 A KR 20100049720A KR 1020080108657 A KR1020080108657 A KR 1020080108657A KR 20080108657 A KR20080108657 A KR 20080108657A KR 20100049720 A KR20100049720 A KR 20100049720A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beta
dust
filter
housing
gauge
Prior art date
Application number
KR1020080108657A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101050688B1 (ko
Inventor
김현호
이재용
전기준
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020080108657A priority Critical patent/KR101050688B1/ko
Publication of KR20100049720A publication Critical patent/KR20100049720A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101050688B1 publication Critical patent/KR101050688B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10—Different kinds of radiation or particles
    • G01N2223/102—Different kinds of radiation or particles beta or electrons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/651—Specific applications or type of materials dust

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

본 발명은 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기 중의 미세먼지 연속 자동 측정기를 현장에서 교정할 수 있는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 베타선을 발생하는 베타선 발생장치; 정량의 먼지를 포함한 공기를 흡입하기 위한 먼지채취구가 형성된 먼지도입부; 상기 먼지도입부와 연통되며, 상기 먼지도입부를 통해 유입된 먼지를 흡착하도록 내부에 필터가 장착된 하우징; 상기 베타선 발생장치로부터 발생된 베타선이 필터를 투과한 후 베타선의 흡수도를 검출하기 위해 필터 하부에 설치된 베타선 검출기; 상기 필터 위에 삽입한 다음 베타선의 흡수도를 반복측정하여 보정과정을 거치도록 한 후 현장에서 사용되는 베타게이지를 보정하기 위한 표준필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치를 제공한다.
PM10, 베타게이지, 교정, 베타선, 베타붕괴, 감쇄계수, 질량농도

Description

미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법{Calibration system and method of beta gauge for the measurement of the mass of particulate matter}
본 발명은 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기 중의 미세먼지 연속 자동 측정기를 현장에서 교정할 수 있는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법에 관한 것이다.
경제활동에 따른 에너지 사용의 증가와 자동차의 급격한 증가로 인해 대도시의 대기 중에 부유 분진 농도의 증가가 초래되었고, 이로 인해 시정장애 및 인간의 호흡기 질환 등의 문제가 야기되었다.
국내에서는 입자상 대기오염 물질에 대해서 1995년부터 대기 중에 존재하는 부유분진 중 입자의 직경이 10㎛ 이하인 입자(PM10)를 기준항목으로 설정하여 관리해오고 있으며, 최근 주요 대도시의 미세먼지 오염도가 환경 기준치를 훨씬 초과하고 있어 PM10에 대한 환경기준을 대폭 강화하려 하고 있다.
한편, 미국 EPA에서는 1997년부터 보다 더 강화된 미세분진 기준을 추가하여 대기 중의 PM2.5 입자들을 관리하고 있다. 2.5㎛이하의 미세 입자, 즉 PM2.5에 대한 중요성 인식과 인간에게 어떠한 영향을 미칠 수 있는가 하는 위해도 규명은 과거에도 그래 왔고, 현재에도 활발히 진행 중이다.
지금까지 밝혀진 바에 따르면 미세 입자(PM2.5)를 흡입하였을 경우 인간은 만성 천식 등 호흡기 계통의 질환은 물론, 심장 질환, 심한 경우 폐암과 관련된 각종 질병에 걸릴 수 있다.
1952년 영국의 의료연구회가 기관지 뿐만 아니라 폐포까지 도달하는 입자의 직경을 규정하기 위해 호흡성분진기준을 처음으로 채택한 이후, 1981년 국제표준기구가 인간 호흡계에서 기관지와 폐포에 침적할 수 있는 입자의 직경에 대한 문제를 제안, 1987년 미국 EPA의 PM10 기준(연평균 80㎍/㎥ , 일평균 150㎍/㎥) 설정과 1997년 PM2.5 기준(연평균 15㎍/㎥, 일평균 65㎍/㎥) 추가 설정 및 PM10 기준(연평균 50 ㎍/㎥, 일평균 150㎍/㎥) 수정까지 분진과 인간의 건강에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다.
인간의 흉부까지 도달할 수 있는 입경의 범위는 10㎛ 정도이고, 특히 입자의 크기가 2.5㎛인 경우 흉부 침적률이 최대이기 때문에, 대기질 오염 기준으로써 입자의 측정은 2.5㎛ 이하이어야 한다.
이를 인식한 우리 정부도 그동안 총 부유분진으로 규제해왔던 대기질 기준을 1995년에 PM10 기준(연평균 80㎍/㎥, 일평균 150㎍/㎥)으로 변경하였으며, 앞으로 PM2.5로 수정할 계획이다.
한편, 국내에는 전국적인 대기 자동 측정망에 상당수의 PM10 부유분진 측정기가 보급되어 상시 측정 중에 있다.
입자상 물질(PM)의 농도를 측정하는 방법에는 전통적인 중력에 의한 측정, 광학적인 산란을 이용한 측정 등 몇 가지가 있으나, 각각이 가지고 있는 문제점 때문에 베타선의 감쇄원리에 기초를 둔 베타게이지가 대기부유분진 측정에 널리 사용되고 있다.
방사성 원자핵이 붕괴하여 원소의 원자번호가 바뀌어지고 전자나 양전자를 방출하는 현상을 베타 붕괴라 한다. 여기서 방출되는 전자를 베타(-)입자라 부르고, 방출되는 양전자를 베타(+)입자라 한다.
그리고 베타선이라 함은 보통 베타(-)입자 즉 전자를 가리킨다. 베타붕괴에 의해 발산되는 전자들이 다른 물질과 부딪힐 때 충돌되는 물질의 내부에 있는 외곽궤도 전자 및 원자핵과의 산란을 통해 발산되었던 전자가 그 에너지를 일부 잃어버리게 된다. 베타입자의 에너지가 작은 경우에는 1MeV 이하일 때, 대부분의 에너지 손실은 충돌되는 물질의 외곽궤도 전자와의 산란을 통해 발생하게 된다. 그래서 그러한 경우에 베타입자의 흡수도는 흡수물질(충돌되는 물질)의 전자밀도에 비례하게 된다.
그런데 전자밀도는 원자번호와 원자질량의 비에 비례하는데 그 비는 대부분 의 원소의 경우 일정한 값을 갖는다. 따라서 베타입자의 감쇄는 흡수 물질의 화학성분에는 무관하고 오직 전자밀도에만 영향을 받게 된다.
분진의 농도측정방법으로 광투과 원리를 이용할 경우에는 물질의 광학적 성질에 따라 많은 측정오차를 초래하는 경향이 있는데, 베타붕괴에 의한 방법에서는 비교적 이러한 물질의 종류에 따른 오차가 없게 된다.
베타게이지의 농도측정은 베타 입자가 매질을 통과할 때 감쇄되는 정도를 물질의 질량밀도에 지수적으로 변하는 함수로부터 구할 수 있다.
Figure 112008076311617-PAT00001
여기서, I0는 초기 베타선의 세기이고 I는 매질을 통과한 후의 베타선의 세기, x는 흡수물질의 질량밀도이고, μm 베타선 감쇄계수이다. 감쇄계수 μm 는 이론적으로 0.262㎠/mg이나 일반적으로 기준질량체를 사용한 보정을 통하여 결정하게 된다. 베타선 검출기를 사용하여 I와 I0를 정확히 측정하면 흡수물질의 질량밀도 x를 결정할 수 있어서 이 원리를 이용하여 대기 중의 부유입자상 물질의 농도를 측정할 수 있다.
Figure 112008076311617-PAT00002
이때 대기부유분진의 질량농도 Mc는 다음 식과 같이 결정된다.
Figure 112008076311617-PAT00003
여기서, Mc는 ㎍/㎥, x는 mg/㎠, Q는 l/min, t는 min, K는 단위변환 인자를 나타낸다.
그러나, 현재 정확한 보정장비의 부재로 인해 측정데이터의 신뢰도가 문제되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 대기 중 미세먼지를 정량 자동 채취하여 질량농도를 중력법과 베타감쇄법을 이용하여 동시에 측정하고 비교하여 표준 필름을 제작하고, 이를 현장에 적용하여 현장교정의 신뢰성을 확보할 수 있고, 미세먼지에 대한 관리강화로 새로운 기준이 제시될 경우에도 이에 적극 대응할 수 있도록 한 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적은 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치에 있어서,
베타선을 발생하는 베타선 발생장치; 정량의 먼지를 포함한 공기를 흡입하기 위한 먼지채취구가 형성된 먼지도입부; 상기 먼지도입부와 연통되며, 상기 먼지도입부를 통해 유입된 먼지를 흡착하도록 내부에 필터가 장착된 하우징; 상기 베타선 발생장치로부터 발생된 베타선이 필터를 투과한 후 베타선의 흡수도를 검출하기 위해 필터 하부에 설치된 베타선 검출기; 상기 필터 위에 삽입한 다음 베타선의 흡수도를 반복측정하여 보정과정을 거치도록 한 후 현장에서 사용되는 베타게이지를 보정하기 위한 표준필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상부하우징, 중간부하우징, 하부하우징으로 구 성되고, 상기 중간부 하우징은 일측면에 삽입되어 장착되는 필터홀더를 포함하고, 캠 구동수단에 의해 상하방향으로 이동하여 상부하우징의 하부를 개폐하며, 상기 상부하우징과 중간부하우징 사이의 틈을 통해 필터홀더에 의해 지지되는 필터가 삽입된다.
특히, 본 발명은 상기 상부하우징에 상하방향으로 회전가능하게 설치된 제1롤러; 편심축에 의해 회전함으로 상하이동변위를 발생시키는 캠; 상기 캠과 회전접촉하며 상하방향으로 이동하는 제2롤러; 상기 제1롤러 및 제2롤러를 연결하며 지렛대 역할을 하는 연결막대를 포함하고, 상기 캠의 작동으로 제2롤러가 상하방향으로 이동하면서 연결막대의 받침대를 중심으로 제1롤러가 상하방향으로 회전하여 중간부하우징을 가압하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중간부하우징과 하부하우징 사이에는 상하방향으로 복수의 스프링이 설치되고, 상기 제1롤러의 가압이 해제되면 상기 스프링에 의해 중간부하우징이 상방향으로 복원되어 상부하우징의 하부가 닫힘상태로 된다.
한편, 상기한 목적은 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법에 있어서,
공필터의 질량을 측정하는 제1단계; 상기 공필터를 베타게이지에 삽입한 후 베타선을 공필터에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제2단계; 정량의 먼지를 채취하여 공필터에 공급하는 제3단계; 상기 먼지가 흡착된 필터에 베타선을 투사시켜 흡수도를 측정하는 제4단계; 상기 먼지가 흡착된 필터의 질량을 측정하는 제5단계; 상기 제1단계 및 제5단계에서 측정한 필터의 질량을 이용하여 먼지의 질량농도를 계산하는 제6단계; 상기 단계에서 측정한 데이터를 계산식에 입력하여 먼지의 감쇄계수를 구하는 제7단계; 상기 베타게이지에 새 공필터로 교체한 후 베타선을 공필터에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제8단계; 상기 새 공필터 위에 표준필름을 삽입한 후 베타선을 표준필름에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제9단계; 상기 먼지의 감쇄계수를 이용하여 표준필름의 질량농도를 계산하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법에 의해 달성된다.
이에 따라 본 발명에 따른 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법에 의하면, 전국적인 측정망에 보급된 PM10 베타게이지 현장교정의 신뢰성을 확보할 수 있는 현장교정표준기를 보급할 수 있고, 베타게이지 교정기의 시제품의 운전특성, 환경변화에 따른 응답성 등을 평가하여 기기의 정확도와 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 개발된 기기는 이러한 장비들의 교정뿐만 아니라 대기질 관리가 더욱 강화되어 PM2.5의 새로운 기준이 제시될 경우에도 이 교정기는 도입부만 교체함으로써 계속 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 이 교정장치는 국산화된 대기오염 측정 장치의 성능향상 및 신뢰도를 높여줌으로써 국제적인 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 먼지의 이동경로를 나타내는 작동상태도이고, 도 3은 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 캠(16)과 중간부하우징(14)의 작동메카니즘을 나타내는 상태도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 대기 중의 미세먼지 연속 자동 측정기(베타게이지)를 현장에서 교정할 수 있는 현장교정용 표준기로서 질량농도 측정법에 의한 정밀 비교 교정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PM10 미세먼지 현장교정표준기는 대기 중 미세먼지의 정량을 자동으로 채취하여 질량농도를 중력법과 베타감쇄법을 이용해 동시에 측정하고 비교 교정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 대기오염 측정망에 설치되어 있는 베타선 흡수법을 이용한 PM10 측정기의 현장 교정에 필요한 교정용 표준필름의 인증값 설정을 질량농도 측정값과 동시 비교 측정하여 결정할 수 있는 시스템으로 구성함으로써, 표준필름 인증값에 대하여 미세먼지 질량농도와의 소급성을 갖출 수 있게 한다.
PM10 베타게이지의 계기보정은 질량농도측정의 정확성을 보장하기 위해 규칙적으로 수행되어야 한다. 계기보정은 질량밀도를 알고 있는 질량 기준체의 베타선 세기를 측정함으로써 베타게이지의 응답성을 점검하고 시스템 상수들을 결정하는 절차이다.
기존의 베타게이지는 시스템은 장시간 분진농도를 측정 시 측정시스템의 드리프트(drift)나 대기환경조건변화에 따른 측정오차를 수반하는 것으로 알려져 있다.
그러나 본 발명에 따른 베타게이지 교정장치는 샘플링 방식의 중력 측정법과 베타게이지 방식 카세트형 필터홀더(19)를 사용함으로써 분진의 감쇄계수 μm 를 계산하도록 한다. 또한 이로부터 계산된 μm 으로부터 표준필름의 베타선세기를 반복 측정하여 보정하는 과정을 거치도록 하여 측정시스템의 드리프트나 대기환경조건에 따른 측정변화를 보정하여 측정오차를 최소화시킬 수 있도록 계기보정방법을 구축한다.
계기보정에 사용된 질량 기준체(표준필름)는 얇은 필름형태의 투명하고 균일한 PET 필름을 사용한다.
상기 베타게이지 교정장치는 "J"자 형태의 먼지도입부(10), 내부에 필터(21)와 베타선 발생장치(11) 및 검출기(12)가 장착된 베타게이지를 포함한다.
상기 먼지도입부(10)의 상단부에는 먼지를 투입할 수 있는 먼지채취구가 형성되며, 먼지채취구의 하단으로 베타게이지를 연결하는 연결관이 형성되고, 베타게이지는 상부, 중간부 및 하부 하우징으로 나뉘어진다.
상부하우징(13)에는 상하방향으로 베타선 발생장치(11)가 설치되며, 베타선 발생장치(11)는 상부하우징(13)과 중간부 하우징 사이에 삽입되는 필터(21)에 베타 선을 투사하는 구조로 이루어지며, 중간부하우징(14)의 내부에는 필터(21)를 투과한 베타선의 세기를 검출하는 베타선 검출기(12)가 설치되어 있다.
하부하우징(15)에는 먼지도입부(10)를 통해 투입된 먼지를 포함한 공기를 흡입하기 위한 공기흡입구가 형성되며 대기압보다 낮은 진공압에 의해 먼지 및 공기를 흡입하며, 먼지의 이동경로는 먼지채취구→상부하우징(13)→필터(21)이며, 먼지가 필터(21)에서 흡착된 후 공기는 필터(21)→중간부하우징(14)→하부하우징(15)→공기흡입구로 이동한다.
그리고, 베타선의 이동경로는 베타선발생장치(11)→필터(21)→베타선검출기(12)이다.
상기 중간부하우징(14)은 "T"자 형태로 상부하우징(13)과 하부하우징(15) 사이에 장착되며, 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 즉, 상부하우징(13)의 내부에는 지그와 상하회전용 제1롤러(22)가 설치되며, 하우징 외측에 캠(16)과, 캠(16)에 의해 상하방향으로 회전하는 상하회전용 제2롤러(17)가 이격되게 설치되며, 상기 제1 및 제2롤러(17)는 지렛대의 원리를 이용하여 제2롤러(17)에 의해 제1롤러(22)가 상하방향으로 회전이동할 수 있도록 연결막대(18)에 의해 연결된다.
따라서, 상기 캠(16)의 회전에 의해 주기적으로 제2롤러(17)가 오르락 내리락 이동하면 연결막대(18)에 설치된 받침대(23)를 중심으로 제1롤러(22)가 회전하여 중간부하우징(14)을 상하방향으로 이동시킨다. 예를 들어 제2롤러(17)가 위로 올라가면 제1롤러(22)는 중간부하우징(14)을 아래로 움직인다.
반대로 제2롤러(17)가 아래로 움직일 때 제1롤러(22)가 위로 올라가 중간부 하우징에 가압력을 해제하면 중간부 하우징에 설치된 스프링(20)에 의해 중간부 하우징이 위로 올라가게 된다.
상기 중간부 하우징은 평상시에 스프링(20)에 의해 상부하우징(13)과 중간부 하우징 사이를 닫힘상태로 만들고, 캠(16)의 작동에 의해 제1롤러(22)가 중간부하우징(14)을 아래로 가압하면 열림상태로 되게 한다.
이와 같은 작동메카니즘에 의해 중간부하우징(14)이 상부하우징(13)의 하부를 개폐하게 되며, 캠(16) 작동에 의해 상부하우징(13)과 중간부하우징(14) 사이의 틈으로 필터(21)를 삽입한다. 이때, 필터홀더(19)가 상부하우징(13)의 일측면에 끼워지는 구조로 설치된다.
본 발명에 따른 표준필름의 보정방법은 다음과 같다.
먼저, 샘플링을 위한 공필터(21)를 준비한 다음 공필터(21)(샘플링 전)의 질량을 마이크로 밸런스로 수 회 측정한 후, 공필터(21)를 필터투입구를 통해 베타게이지에 삽입한다. 베타선 발생장치(11)는 필터면과 수직인 방향으로 설치되며, 베타선 발생장치(11)에서 발생된 베타선을 공필터(21)에 투사시켜 흡수도(베타선 세기;I0)를 수 회 측정한다.
먼지채취구를 통해 1시간 동안 정량의 먼지를 수집한다(샘플링). 이때 필터(21)를 프로그래밍된 스케줄에 의해 샘플링을 수행하면, 상기 먼지가 필터(21)에 흡착되며, 먼지가 흡착된 필터(21)에 상기와 같은 방법으로 베타선을 투사시켜 흡수도(I)를 측정한다. 물론 샘플링 전과 샘플링 후의 흡수도의 차이가 발생한다.
그리고, 먼지가 흡착된 필터(21)를 꺼내어 질량을 수 회 측정한 후, 질량분석법과 베타게이지측정법을 비교한다. 상기 단계에서 먼지가 흡착된 필터(21)의 질량과 공필터(21)의 질량의 차이로부터 먼지의 질량농도(M)를 계산할 수 있다.
상기 단계에서 계산한 먼지의 질량농도를 베타게이지에 입력한 후 수학식 3으로부터 표준기의 흡수계수(분진의 감쇄계수;μm)를 다음 식으로부터 결정한다.
Figure 112008076311617-PAT00004
그 다음 상기 측정된 μm 을 이용하여 표준필름 1의 질량농도를 측정한다. 상기 표준필름 1의 질량농도를 구하기 위해 상기 먼지의 질량 농도 측정방법과 동일한 방법으로 구한다.
즉, 먼지 대신에 표준필름 1을 베타게이지의 공필터(21) 위에 삽입한 다음, 베타선을 표준필름 1에 투사시켜 흡수도(I)를 측정하고, 상기 μm 을 기기에 입력하여 수학식 3으로부터 표준필름의 질량농도(Mc)를 측정한다.
상기 표준필름 1의 질량농도 측정방법과 동일하게 표준필름 2의 질량 농도를 측정하여 PM10 베타게이지 교정용 표준필름을 준비한다.
이와 같이 본 발명의 베타게이지 교정장치의 경우 샘플링 방식의 중력 측정법과 베타게이지 방식의 카세트형 필터홀더(19)를 사용함으로써 분진의 감쇄계수μm 를 계산하였고, μm 으로부터 표준 보정필름의 베타선세기를 반복 측정하여 보정하 는 과정을 거침으로써 측정시스템의 드리프트나 대기환경조건에 따른 측정변화를 보정하여 측정오차를 최소화시킬 수 있도록 계기보정기법을 구축하였다.
따라서, 전국적인 측정망에 보급된 PM10 베타게이지 현장교정의 신뢰성을 확보할 수 있는 현장교정표준기를 보급할 수 있고, 베타게이지 교정기의 시제품의 운전특성, 환경변화에 따른 응답성 등을 평가하여 기기의 정확도와 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 개발된 기기는 이러한 장비들의 교정뿐만 아니라 대기질 관리가 더욱 강화되어 PM2.5의 새로운 기준이 제시될 경우에도 이 교정기는 도입부만 교체함으로써 계속 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 이 교정장치는 국산화된 대기오염 측정 장치의 성능향상 및 신뢰도를 높여줌으로써 국제적인 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치를 나타내는 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 먼지의 이동경로를 나타내는 작동상태도,
도 3은 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 캠과 중간부하우징의 작동메카니즘을 나타내는 상태도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 먼지도입부 11 : 베타선 발생장치
12 : 베타선 검출기 13 : 상부하우징
14 : 중간부하우징 15 : 하부하우징
16 : 캠 17 : 제2롤러
18 : 연결막대 19 : 필터홀더
20 : 스프링 21 : 필터
22 : 제1롤러 23 : 받침대

Claims (5)

  1. 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치에 있어서,
    베타선을 발생하는 베타선 발생장치;
    정량의 먼지를 포함한 공기를 흡입하기 위한 먼지채취구가 형성된 먼지도입부;
    상기 먼지도입부와 연통되며, 상기 먼지도입부를 통해 유입된 먼지를 흡착하도록 내부에 필터가 장착된 하우징;
    상기 베타선 발생장치로부터 발생된 베타선이 필터를 투과한 후 베타선의 흡수도를 검출하기 위해 필터 하부에 설치된 베타선 검출기;
    상기 필터 위에 삽입한 다음 베타선의 흡수도를 반복측정하여 보정과정을 거치도록 한 후 현장에서 사용되는 베타게이지를 보정하기 위한 표준필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 상부하우징, 중간부하우징, 하부하우징으로 구성되고, 상기 중간부 하우징은 일측면에 삽입되어 장착되는 필터홀더를 포함하고, 캠 구동수단에 의해 상하방향으로 이동하여 상부하우징의 하부를 개폐하며, 상기 상부하우징과 중간부하우징 사이의 틈을 통해 필터홀더에 의해 지지되는 필터가 삽입되는 것을 특 징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부하우징에 상하방향으로 회전가능하게 설치된 제1롤러;
    편심축에 의해 회전함으로 상하이동변위를 발생시키는 캠;
    상기 캠과 회전접촉하며 상하방향으로 이동하는 제2롤러;
    상기 제1롤러 및 제2롤러를 연결하며 지렛대 역할을 하는 연결막대를 포함하고, 상기 캠의 작동으로 제2롤러가 상하방향으로 이동하면서 연결막대의 받침대를 중심으로 제1롤러가 상하방향으로 회전하여 중간부하우징을 가압하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중간부하우징과 하부하우징 사이에는 상하방향으로 복수의 스프링이 설치되고, 상기 제1롤러의 가압이 해제되면 상기 스프링에 의해 중간부하우징이 상방향으로 복원되어 상부하우징의 하부가 닫힘상태로 되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치.
  5. 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법에 있어서,
    공필터의 질량을 측정하는 제1단계;
    상기 공필터를 베타게이지에 삽입한 후 베타선을 공필터에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제2단계;
    정량의 먼지를 수집하여 공필터에 공급하는 제3단계;
    상기 먼지가 흡착된 필터에 베타선을 투사시켜 흡수도를 측정하는 제4단계;
    상기 먼지가 흡착된 필터의 질량을 측정하는 제5단계;
    상기 제1단계 및 제5단계에서 측정한 필터의 질량을 이용하여 먼지의 질량농도를 계산하는 제6단계;
    상기 단계에서 측정한 데이터를 계산식에 입력하여 먼지의 감쇄계수를 구하는 제7단계;
    상기 베타게이지에 새 공필터로 교체한 후 베타선을 공필터에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제8단계;
    상기 새 공필터 위에 표준필름을 삽입한 후 베타선을 표준필름에 투사시켜 흡수도를 측정하는 제9단계;
    상기 먼지의 감쇄계수를 이용하여 표준필름의 질량농도를 계산하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정용 베타게이지 교정방법.
KR1020080108657A 2008-11-04 2008-11-04 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법 KR101050688B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080108657A KR101050688B1 (ko) 2008-11-04 2008-11-04 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080108657A KR101050688B1 (ko) 2008-11-04 2008-11-04 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100049720A true KR20100049720A (ko) 2010-05-13
KR101050688B1 KR101050688B1 (ko) 2011-07-20

Family

ID=42275980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080108657A KR101050688B1 (ko) 2008-11-04 2008-11-04 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101050688B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101509599B1 (ko) * 2013-10-29 2015-04-08 동의대학교 산학협력단 미세먼지 측정시스템의 잡음제거 장치 및 방법
KR20160103766A (ko) * 2015-02-25 2016-09-02 (주)켄텍 중금속 시료 포집이 동시 가능한 미세먼지 자동 측정 장치
CN109297875A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 深圳国技仪器有限公司 自动校准β射线法颗粒物监测仪
KR102052733B1 (ko) * 2019-03-07 2019-12-11 주식회사 정엔지니어링 베타레이 기반의 굴뚝 내 미세먼지 측정 장치
CN112198100A (zh) * 2020-11-03 2021-01-08 安徽安光环境科技有限公司 一种用于射线法颗粒物监测仪的校准膜片
CN112577871A (zh) * 2020-12-30 2021-03-30 西安鼎研科技股份有限公司 一种β射线法大气颗粒浓度测量仪校准用标准质量膜片及其制作方法
CN114186838A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 河北建投能源科学技术研究院有限公司 一种对气固两相流测量装置进行精确度评价的设备和方法
KR102615037B1 (ko) * 2022-12-01 2023-12-19 (주)켄텍 교정 기능을 구비한 미세먼지필터를 이용한 베타레이 미세먼지 측정 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101278289B1 (ko) 2012-01-30 2013-06-24 (주)켄텍 베타레이를 이용한 듀얼 미세먼지 측정 장치
KR102583791B1 (ko) * 2020-12-15 2023-10-06 주식회사 정엔지니어링 굴뚝 내 미세먼지 측정 장치
KR102572911B1 (ko) * 2021-10-26 2023-08-31 주식회사 엑스엘 인렛의 분리 구조를 가지는 미세먼지 측정 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002357532A (ja) 2001-06-01 2002-12-13 Shimadzu Corp 浮遊粒子状物質測定装置
KR100578739B1 (ko) * 2004-10-04 2006-05-12 한국표준과학연구원 미세 먼지 측정장치
JP2008261712A (ja) 2007-04-11 2008-10-30 Kimoto Denshi Kogyo Kk 浮遊粒子状物質の測定装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101509599B1 (ko) * 2013-10-29 2015-04-08 동의대학교 산학협력단 미세먼지 측정시스템의 잡음제거 장치 및 방법
KR20160103766A (ko) * 2015-02-25 2016-09-02 (주)켄텍 중금속 시료 포집이 동시 가능한 미세먼지 자동 측정 장치
CN109297875A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 深圳国技仪器有限公司 自动校准β射线法颗粒物监测仪
CN109297875B (zh) * 2017-07-24 2024-05-03 深圳国技仪器有限公司 自动校准β射线法颗粒物监测仪
KR102052733B1 (ko) * 2019-03-07 2019-12-11 주식회사 정엔지니어링 베타레이 기반의 굴뚝 내 미세먼지 측정 장치
CN112198100A (zh) * 2020-11-03 2021-01-08 安徽安光环境科技有限公司 一种用于射线法颗粒物监测仪的校准膜片
CN112577871A (zh) * 2020-12-30 2021-03-30 西安鼎研科技股份有限公司 一种β射线法大气颗粒浓度测量仪校准用标准质量膜片及其制作方法
CN114186838A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 河北建投能源科学技术研究院有限公司 一种对气固两相流测量装置进行精确度评价的设备和方法
KR102615037B1 (ko) * 2022-12-01 2023-12-19 (주)켄텍 교정 기능을 구비한 미세먼지필터를 이용한 베타레이 미세먼지 측정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101050688B1 (ko) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101050688B1 (ko) 미세먼지 측정용 베타게이지 교정장치 및 방법
KR101278289B1 (ko) 베타레이를 이용한 듀얼 미세먼지 측정 장치
CN105334147B (zh) 基于β射线法和光散射法的颗粒物在线监测系统及方法
US8299449B2 (en) Apparatus and method for environmental monitoring
Chow Measurement methods to determine compliance with ambient air quality standards for suspended particles
CN102841044A (zh) 一种β射线大气颗粒物监测仪及其监测方法
Wedding et al. An automatic particle sampler with beta gauging
Shukla et al. A technical overview on beta-attenuation method for the monitoring of particulate matter in ambient air
AU2001265285B2 (en) Apparatus and method for gamma-ray determination of bulk density of samples
Hogrefe et al. Development, operation and applications of an aerosol generation, calibration and research facility special issue of aerosol science and technology on findings from the fine particulate matter supersites program
Javed et al. Performance evaluation of real-time DustTrak monitors for outdoor particulate mass measurements in a desert environment
Susz et al. Real-time monitoring of suspended particulate matter in indoor air: validation and application of a light-scattering sensor
CN105928840A (zh) 一种利用单点吸附法测定大气颗粒物比表面积的方法
Indresand et al. Preparation of sulfur reference materials that reproduce atmospheric particulate matter sample characteristics for XRF calibration
Tokonami et al. Intercomparison exercise of measurement techniques for radon, radon decay products and their particle size distributions at NIRS
WO2018173811A1 (ja) 放射性微粒子製造システムおよび放射性微粒子製造方法
Tokonami Experimental verification of the attachment theory of radon progeny onto ambient aerosols
CN109085027A (zh) 一种环境空气中半挥发性有机物的采样装置及浓度测定方法
US7312439B1 (en) Radon progeny monitor
Lai et al. Performance characteristics of PM10 samplers under calm air conditions
KR20180013677A (ko) 측정장치
CN105717010A (zh) 一种用于检测大气中酸性超细微粒子的方法及装置
Burker et al. Imaging with ion beams at MedAustron
Kranrod et al. A simple technique for measuring the activity size distribution of radon and thoron progeny aerosols
Adamson Toxicology of inhaled materials: general principles of inhalation toxicology

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140625

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150629

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160630

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee