KR20120041920A - System for sampling and measuring particulated matters - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 미세 먼지 측정 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 먼지(초미세 먼지 포함)의 채취 및 실시간 농도 측정을 동시에 수행할 수 있는 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템에 관한 것이다.
The embodiment of the present invention relates to a fine dust measurement technology, and more particularly, to the collection and measurement system of fine dust and ultra-fine dust that can simultaneously perform the collection of fine dust (including ultra-fine dust) and real-time concentration measurement It is about.
최근 화석 연료를 태워 동력을 얻는 화력 발전을 이용한 에너지 사용량의 증가, 산업 폐기물 또는 일반 생활쓰레기 등의 소각 처리량의 증가 및 자동차의 증가로 인한 매연 가스 등으로 인해 대기 가스 오염이 심각한 문제로 대두되고 있다.In recent years, air pollution has become a serious problem due to increased energy consumption using fossil fuel-fired thermal power generation, increased incineration throughput such as industrial waste or general household waste, and soot gas from automobiles. .
화석 연료, 산업 폐기물, 생활 쓰레기 등을 소각함에 따라 배출되는 배출 가스에는 인체에 유해한 다양한 종류의 유해 물질이 포함되어 대기로 배출된다. 상기 유해 물질로는 염화 수소와 같은 할로겐족 가스, 질소 산화물, 아황산 가스, 일산화 산소, 불화 수소, 암모니아 등의 연소 가스 등이 있다.Emission gases emitted by incineration of fossil fuels, industrial wastes and household wastes contain various kinds of harmful substances harmful to the human body and are emitted to the atmosphere. The harmful substances include halogen gas such as hydrogen chloride, combustion gas such as nitrogen oxide, sulfurous acid gas, oxygen monoxide, hydrogen fluoride and ammonia.
이와 같은 유해 물질들은 인체에 흡수된 후 축척이 되면 각종 질병을 유발하는 것은 물론, 자연 환경에도 나쁜 영향을 주는 것으로 각종 조사 및 실험을 통해 입증이 되고 있다.These harmful substances have been proved through various investigations and experiments that, when absorbed by the human body, accumulate and cause various diseases as well as adverse effects on the natural environment.
따라서, 이러한 유해 물질을 포함하는 미세 먼지에 대한 관리의 필요성이 부각되고 있으며, 그에 대한 방편으로 전 세계적으로 소각장 및 화석연료를 사용하는 사업장의 경우, 법에 의해 유해 물질의 배출량을 규제받고 있다.Therefore, the necessity of the management of the fine dust containing such harmful substances is emerging, and as a way to protect the emissions of hazardous substances by law in the case of incinerators and fossil fuels worldwide.
그리고 국내에서도 '환경부고시'를 통해서 배출 가스에 포함되는 유해 물질의 배출량을 제한하고 있는데, 이를 위해 환경부에서는 '대기오염 공정시험방법', '배출허용기준시험방법' 등을 고시하여 배출가스에 유해 물질이 일정이상 함유되지 못하도록 관리 및 감독하고 있다. In Korea, the Ministry of Environment also limits the amount of hazardous substances contained in emissions, and for this purpose, the Ministry of Environment announces the 'Air Pollution Process Test Method' and 'Emission Acceptance Standard Test Method'. The substance is controlled and supervised so that it does not contain more than a certain amount.
이때, 유해 물질의 배출량을 측정하기 위해 대기 중에 포함된 미세 먼지(Particulated matters, PM 10) 및 초미세 먼지(Fine Pariculated Matters, PM 2.5)를 채취한 후 그 농도를 측정해고 있으며, 보다 빠르고 간편한 측정을 위해 미세 먼지 측정 장치가 연구 개발되고 있다.At this time, in order to measure the emission of harmful substances, particulate matter (Particulated matters (PM 10)) and ultra-fine dust (Fine Pariculated Matters, PM 2.5) contained in the air are collected and the concentration is measured. A fine dust measuring device is being researched and developed for this purpose.
종래의 미세 먼지 측정 방법은 다음과 같다. Conventional fine dust measurement method is as follows.
1) 채취 필터(미세 먼지를 채취하기 전의 필터)를 24 시간 내지 48 시간 동안 항온 항습한 후 채취 필터의 무게를 측정한다. 2) 상기 채취 필터를 이용하여 한 장소에서 24시간 동안 미세 먼지를 채취한다. 3) 상기 채취 필터를 24 시간 내지 48 시간 동안 항온 항습한 후 채취 필터의 무게를 측정한다. 4) 채취 전의 필터의 무게와 채취 후의 필터의 무게 차이를 통해 해당 장소에서의 미세 먼지의 농도를 측정한다. 1) The collection filter (the filter before collecting the fine dust) is subjected to constant temperature and humidity for 24 to 48 hours, and then the collection filter is weighed. 2) Collect the fine dust for 24 hours at one place using the collection filter. 3) The sampled filter is subjected to constant temperature and humidity for 24 to 48 hours, and then the sampled filter is weighed. 4) Measure the concentration of fine dust at the location by the difference between the weight of the filter before collection and the weight of the filter after collection.
이 경우, 미세 먼지 농도의 24 시간 평균값을 측정할 수는 있으나, 미세 먼지 농도를 측정하는데 소요되는 시간이 너무 오래 걸리며, 미세 먼지의 실시간 농도값을 알 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 종래 방법에 의해 획득한 미세 먼지 농도의 측정값은 현재로부터 수일 전의 것이기 때문에, 해당 장소에서의 현재 미세 먼지 농도를 실시간으로 측정할 수 없게 된다.In this case, although the 24 hour average value of the fine dust concentration can be measured, it takes too long to measure the fine dust concentration, there is a problem that the real-time concentration value of the fine dust is not known. That is, since the measured value of the fine dust concentration obtained by the conventional method is a few days before the present, it becomes impossible to measure the present fine dust concentration in the place in real time.
또한, 종래의 미세먼지 측정 방법은 미세 먼지의 농도 측정 중에 시료에 손상을 주게 되어 이를 채취하여 사용하지 못하게 되고, 미세 먼지의 채취 장치와 서로 다른 장소에서 미세 먼지의 농도 측정이 이루어지기 때문에, 미세 먼지 농도의 오차 값을 보정하는데 한계가 있게 된다. In addition, the conventional method for measuring fine dust damages the sample during the measurement of the concentration of the fine dust, so that it cannot be collected and used, and because the concentration of the fine dust is measured at a different place from the fine dust collecting device, There is a limit in correcting the error value of the dust concentration.
즉, 종래에는 표준 입자를 이용하거나 그에 준하는 광 산란 필터를 이용하여 오차 값을 보정하였으나, 이 경우 미세 먼지 농도를 측정한 장소의 미세 먼지 성질(예를 들어, 물질 조성 및 형상, 색깔 등)을 반영하지 못하므로 오차 값을 보정하는데 한계가 있다.
That is, in the past, the error value was corrected using a standard particle or a light scattering filter corresponding thereto, but in this case, the fine dust properties (for example, material composition, shape, color, etc.) of the place where the fine dust concentration was measured were measured. Since it does not reflect, there is a limit to correct the error value.
본 발명의 실시예는 미세 먼지의 채취 및 농도 측정을 동일한 장소에서 실시간으로 수행할 수 있는 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a system for collecting and measuring fine dust and ultra-fine dust that can perform the collection and concentration measurement of the fine dust in the same place in real time.
본 발명의 실시예는 측정 장소의 미세 먼지 성질을 반영하여 미세 먼지 농도의 오차값을 줄일 수 있는 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템을 제공하고자 한다.Embodiment of the present invention is to provide a system for collecting and measuring the fine dust and ultra-fine dust that can reduce the error value of the fine dust concentration by reflecting the fine dust properties of the measurement site.
본 발명의 실시예들에 의한 다른 기술적 해결 과제는 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 이는 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
Other technical problems by the embodiments of the present invention can be understood by the following description, which can be realized by the means and combinations thereof shown in the claims.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은, 외부의 미세 먼지를 흡입하여 일정 크기 이상의 미세 먼지를 걸러내는 적어도 하나의 분립 장치; 상기 분립 장치의 하부에서 상기 분립 장치와 연결되어 형성되고, 상기 분립 장치를 통과한 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정하여 전송하는 농도 측정 장치; 상기 농도 측정 장치의 하부에서 상기 농도 측정 장치와 연결되어 형성되고, 상기 농도 측정 장치를 통과한 미세 먼지를 채취하는 채취 장치; 및 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값을 저장하고, 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값과 상기 채취 장치를 통해 채취한 미세 먼지의 농도값을 비교하여 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값을 보정하는 주 제어 장치를 포함한다.
According to one embodiment of the present invention, a system for collecting and measuring fine dust and ultra-fine dust includes: at least one separation device for filtering out fine dust by a predetermined size by sucking external fine dust; A concentration measuring device which is formed at a lower portion of the separating device in connection with the separating device and measures and transmits the concentration of the fine dust passing through the separating device in real time; A collecting device which is formed under the concentration measuring device in connection with the concentration measuring device and collects the fine dust passing through the concentration measuring device; And storing the concentration value of the fine dust measured in real time, comparing the concentration value of the fine dust measured in real time with the concentration value of the fine dust collected through the sampling device, and measuring the concentration of the fine dust in real time. It includes a main control device to correct the value.
본 발명의 실시예에 의하면, 미세 먼지의 채취와 미세 먼지의 농도 측정이 하나의 시스템 내에서 이루어진다. 이 경우, 채취 시료에 손상을 주지 않게 되고, 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정할 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, fine dust collection and fine dust concentration measurement are made in one system. In this case, the collected sample is not damaged and the concentration of the fine dust can be measured in real time.
그리고, 동일한 시스템 및 장소에서 채취한 시료를 이용하여 미세 먼지의 농도값을 보정하기 때문에 해당 장소에서의 미세 먼지 성질을 반영할 수 있어 미세 먼지 농도의 오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.
In addition, since the concentration value of the fine dust is corrected by using the samples collected in the same system and the place, the fine dust property at the corresponding place can be reflected, thereby reducing the error of the fine dust concentration significantly.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 구성을 나타낸 도면.1 is a view schematically showing a system for collecting and measuring fine dust and ultrafine dust according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the configuration of a concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of a system for collecting and measuring fine dust and ultra fine dust will be described with reference to FIGS. 1 and 2. However, this is only an exemplary embodiment and the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a system for collecting and measuring fine dust and ultrafine dust according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 미세 먼지 및 초미세먼지의 채취 및 측정 시스템(100)은 제1 분립 장치(102), 제2 분립 장치(104), 농도 측정 장치(106), 채취 장치(108), 유량 제어 장치(110), 및 주 제어 장치(112)를 포함한다. 한편, 상기 미세 먼지 및 초미세먼지의 채취 및 측정 시스템(100)은 상기 제1 분립 장치(102) 상부에 빗물이 유입되는 것을 방지하기 위한 빗물 유입 방지 장치(114)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 분립 장치(102) 내지 상기 유량 제어 장치(110) 내에는 미세 먼지가 이동하는 튜브(116)가 형성된다.Referring to FIG. 1, the collection and
상기 제1 분립 장치(102)는 외부의 먼지를 흡입하여 예를 들어, PM 10(Particle Matters 10㎛) 이상의 먼지를 걸러낸다. 즉, 상기 제1 분립 장치(102)는 직경이 10㎛ 이상의 먼지를 걸러낸다. 따라서, 직경이 10㎛ 미만의 먼지들이 상기 제1 분립 장치(102)의 하부로 내려가게 된다.The
여기서, 상기 제1 분립 장치(102)의 하부에 형성된 튜브(116)에는 히팅부(미도시)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅부(미도시)는 상기 제1 분립 장치(102)의 하부에 형성된 튜브(116)의 외곽을 히팅 코일로 감싸서 형성할 수 있다. 이때, 상기 튜브(116) 내의 습도가 기 설정된 습도를 초과하는 경우, 상기 히팅부(미도시)를 동작시켜 상기 튜브(116) 내의 습도를 낮출 수 있게 된다. 여기서는 상기 히팅부(미도시)가 상기 제1 분립 장치(102)의 하부에 형성되는 것으로 설명하였으나, 상기 히팅부(미도시)가 형성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.Here, a heating unit (not shown) may be formed in the
상기 제2 분립 장치(104)는 상기 제1 분립 장치(102)의 하부에서 상기 제1 분립 장치(102)와 연결되어 형성되며, 예를 들어 PM 2.5(Particle Matters 2.5㎛) 이상의 먼지를 걸러낸다. 즉, 상기 제2 분립 장치(104)는 직경이 2.5㎛ 이상의 먼지를 걸러낸다. 따라서, 직경이 2.5㎛ 미만의 먼지들이 상기 제2 분립 장치(104)의 하부로 내려가게 된다.The
여기서, 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104)는 선택적으로 사용이 가능하다. 예를 들어, 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104)를 모두 사용할 수도 있고, 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104) 중 어느 하나만을 사용할 수도 있다. Here, the
상기 농도 측정 장치(106)는 상기 제2 분립 장치(104)의 하부에서 상기 제2 분립 장치(104)와 연결되어 형성된다. 상기 농도 측정 장치(106)는 상기 제2 분립 장치(104)를 통과한 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정한 후, 측정한 미세 먼지 농도 데이터를 상기 주 제어 장치(112)로 전송한다. 이 경우, 미세 먼지의 채취 및 농도 측정을 동시에 그리고 실시간으로 수행할 수 있게 된다.The concentration measuring
상기 농도 측정 장치(106)로는 예를 들어, 광학식 측정 장치를 이용할 수 있다. 상기 광학식 측정 장치는 빛을 발생시킨 후 상기 농도 측정 장치(106) 내의 튜브(116)를 통과하는 미세 먼지에 의해 산란되는 빛의 세기를 측정함으로써, 미세 먼지의 농도를 측정하게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.As the concentration measuring
상기 광학식 측정 장치는 빛을 이용하여 미세 먼지에 의해 산란되는 빛의 세기를 측정하는 방식이므로 채취되는 시료(즉, 미세 먼지)에 손상 및 영향을 주지 않게 된다. 그러나, 상기 광학식 측정 장치는 미세 먼지에 의해 산란되는 빛의 세기를 측정하기 때문에 측정 장소에 존재하는 미세 먼지의 조성, 성질 및 형태 등에 따라 빛의 산란 정도 및 반사 각도가 틀려 오차가 생길 수 있게 된다.Since the optical measuring device measures the intensity of light scattered by the fine dust using light, the optical measuring device does not damage or affect the sample (ie, fine dust) to be collected. However, since the optical measuring device measures the intensity of light scattered by the fine dust, the scattering degree and the reflection angle of the light may be different according to the composition, the nature, and the shape of the fine dust existing at the measurement location, thereby causing an error. .
예를 들어, 측정 장소의 미세 먼지 내에 탄소 등과 같이 산란성이 떨어지는 원소가 많이 포함되어 있는 경우, 미세 먼지의 농도 측정에 오차가 생기게 된다. 즉, 미세 먼지 내에 탄소 등과 같이 산란성이 떨어지는 원소가 많이 포함되어 있으면, 해당 원소들이 빛을 흡수하기 때문에 미세 먼지에 의해 산란되는 빛의 양이 줄어들어 미세 먼지 농도 데이터에 오차가 발생하게 된다.For example, when a large amount of elements having low scattering properties, such as carbon, are contained in the fine dust at the measurement site, an error occurs in measuring the concentration of the fine dust. That is, when a lot of elements having low scattering properties, such as carbon, are contained in the fine dust, since the elements absorb light, the amount of light scattered by the fine dust is reduced, thereby causing an error in the fine dust concentration data.
본 발명의 실시예에서는 이러한 미세 먼지 농도 데이터의 오차를 보정해주는데, 상기 채취 장치(108)에서 채취한 시료를 이용하여 상기 미세 먼지 농도 데이터의 오차를 보정해준다. 이 경우, 미세 먼지의 농도를 측정한 장소 및 환경과 동일한 장소 및 환경에서 채취한 시료를 통해 보정을 해 줄 수 있게 된다. 즉, 상기 미세 먼지 채취 및 측정 시스템(100)은 미세 먼지의 채취 및 미세 먼지의 농도 측정을 함께 수행하게 된다. 이 경우, 미세 먼지 농도 데이터의 오차를 정밀하게 보정하여 정확한 데이터를 산출 할 수 있게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.In an embodiment of the present invention, the error of the fine dust concentration data is corrected, and the error of the fine dust concentration data is corrected using the sample collected by the
상기 채취 장치(108)는 상기 농도 측정 장치(106)의 하부에서 상기 농도 측정 장치(106)와 연결되어 형성된다. 상기 채취 장치(108)는 상기 농도 측정 장치(106) 내의 튜브(116)를 통과한 미세 먼지를 채취한다. The
구체적으로, 상기 채취 장치(108)는 상기 농도 측정 장치(106)의 하부에 형성되는 채취 필터 홀더(108-1) 및 상기 채취 필터 홀더(108-1) 내에서 상기 튜브(116)를 통과하는 미세 먼지를 채취하는 채취 필터(108-2)를 포함한다. 상기 채취 장치(108)는 상기 채취 필터(108-2)를 제1 매거진(미도시)에서 상기 채취 필터 홀더(108-1)로 이송시킨 후, 상기 채취 필터 홀더(108-1)에서 제2 매거진(미도시)으로 이송시키는 별도의 장치들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 매거진(미도시)은 미세 먼지를 채취하기 전의 채취 필터를 수납하는 기기이고, 상기 제2 매거진(미도시)은 미세 먼지를 채취한 후의 채취 필터를 수납하는 기기이다. 그 이외의 상기 채취 장치(108)에 대한 자세한 설명은 본 발명의 범위를 벗어나므로 생략하기로 한다.Specifically, the
상기 유량 제어 장치(110)는 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 구체적으로, 미세 먼지의 정확한 농도 측정 및 균일한 미세 먼지의 채취를 위해서는 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104)의 분립 성능을 일정하게 유지하여야 한다. 이때, 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104)의 분립 성능을 일정하게 유지하려면, 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 일정하게 유지하여야 한다. The
즉, 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 일정하게 유지시켜야 상기 제1 분립 장치(102) 및 상기 제2 분립 장치(104)에서 분립되는 미세 먼지의 크기를 일정하게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 상기 유량 제어 장치(110)는 상기 미세 먼지 채취 및 측정 시스템(100) 내외의 온도, 습도, 및 압력 등을 참조하여 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 예를 들어 16.7 L/Min 으로 일정하게 유지시켜 준다.That is, the air flow rate in the
상기 유량 제어 장치(110)는 상기 유량 제어 장치(110) 내에 설치되는 진공 펌프(미도시)를 통해 외부의 공기를 흡입하는데, 이때 흡입된 공기가 상기 튜브(116)를 통해 상기 제1 분립 장치(102) 내지 상기 채취 장치(108)를 거치게 된다. 이때, 상기 유량 제어 장치(110)는 상기 채취 장치(108)를 통과한 공기(즉, 채취 필터를 통해 미세 먼지가 채취되어 깨끗하게 된 공기)를 상기 농도 측정 장치(106)로 공급한다. 상기 농도 측정 장치(106)로 공급되는 공기는 예를 들어, 상기 농도 측정 장치(106) 내의 렌즈를 세척하는 용도로 사용된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.The
상기 농도 측정 장치(106)로 공급되는 공기는 상기 유량 제어 장치(110)와 상기 농도 측정 장치(106)를 연결하며 형성되는 공기 공급관(118)을 통해 이동한다. 상기 공기 공급관(118) 내에는 제습 장치(119) 및 보호 필터(120)가 형성될 수 있는데, 상기 제습 장치(119)는 상기 공기 공급관(118)을 통해 상기 농도 측정 장치(106)로 이동하는 공기 중의 습도를 낮추어 주는 역할을 한다. The air supplied to the
만약, 상기 공기 공급관(118)을 통해 이동하는 공기 중의 습도를 낮추어 주지 않으면, 상기 농도 측정 장치(106)로 공급되는 공기 중의 물 분자가 광학 측정에 영향을 미쳐 상기 농도 측정 장치(106)의 측정치에 오차가 발생하게 된다. 따라서, 상기 제습 장치(119)를 통해 상기 공기 공급관(118)을 통해 상기 농도 측정 장치(106)로 이동하는 공기 중의 습도를 낮추어 준다. 상기 제습 장치(119)를 통한 제습 방법으로는 예를 들어, 히팅 코일 또는 제습제 등 다양한 방법을 사용할 수 있다.If the humidity in the air moving through the
그리고, 상기 보호 필터(120)는 상기 공기 공급관(118)을 통해 상기 농도 측정 장치(106)로 이동하는 공기 중에 포함된 미세 먼지를 걸러주는 역할을 한다.The
예를 들어, 상기 채취 장치(108) 내에 채취 필터(108-2)가 장착되어 있지 않은 경우, 상기 채취 장치(108)를 통과한 공기에는 미세 먼지가 포함되게 되고, 그로 인해 상기 유량 제어 장치(110)에서 상기 농도 측정 장치(106)로 공급되는 공기에도 미세 먼지가 포함되게 된다. 따라서, 상기 보호 필터(120)를 통해 상기 농도 측정 장치(106)로 공급되는 공기에 포함된 미세 먼지를 걸러내 주어 상기 농도 측정 장치(106)로 깨끗한 공기가 공급되도록 한다.For example, when the collecting filter 108-2 is not installed in the
상기 주 제어 장치(112)는 상기 농도 측정 장치(106)가 실시간으로 측정하는 미세 먼지의 농도값을 메모리(미도시)에 저장한다. 상기 농도 측정 장치(106)는 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정할 수 있기 때문에, 상기 메모리(미도시)에는 미세 먼지의 농도값이 예를 들어, 초(sec) 단위로 저장될 수 있다.The
상기 주 제어 장치(112)는 상기 농도 측정 장치(106)가 측정한 미세 먼지 농도의 오차를 보정해준다. 앞에서 살펴본 바와 같이, 상기 농도 측정 장치(106)가 측정한 미세 먼지의 농도값에는 오차가 발생하게 된다. 따라서, 상기 주 제어 장치(112)가 상기 미세 먼지 농도의 오차를 보정해준다. 이때, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 채취 장치(108)에서 채취한 시료를 이용하여 상기 미세 먼지 농도의 오차를 보정한다.The
예를 들어, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 농도 측정 장치(106)를 통해 측정한 미세 먼지 농도의 하루 평균값(이하, '실시간 일일 농도')을 계산한다. 그리고, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 채취 장치(108)에서 채취한 미세 먼지 농도의 하루 평균값(이하, '중량 일일 농도')을 계산한다. 여기서, 미세 먼지를 채취하기 전의 채취 필터(108-2)의 무게 및 미세 먼지를 채취한 후의 채취 필터(108-2)의 무게 차이가 상기 중량 일일 농도가 된다.For example, the
상기 주 제어 장치(112)는 상기 실시간 일일 농도와 상기 중량 일일 농도를 비교하여 보정 계수를 결정한다. 그 후, 상기 농도 측정 장치(106)를 통해 측정한 실시간 미세 먼지 농도값에 상기 보정 계수를 곱하여 미세 먼지 농도의 오차를 보정해준다. 이때, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 보정 계수 이외에 미세 먼지 채취 및 측정 시스템 내의 습도, 온도, 압력 등에 의한 오차를 반영하여 미세 먼지 농도값을 보정할 수 있다. 이 경우, 동일한 시스템 내에서 동일한 장소에서 채취한 시료를 이용하여 오차를 보정하기 때문에, 측정 장소의 미세 먼지 성질을 반영할 수 있어 오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.The
예를 들어, 상기 주 제어 장치(112)가 2010.10.3일에 2010.10.1의 중량 일일 농도를 입력받았다고 가정한다(앞에서 살펴본 바와 같이, 중량 일일 농도를 획득하기 까지는 약 2일 정도의 시간이 소요된다). 이때, 상기 주 제어 장치(112)는 2010.10.1 부터 10.3일 까지의 실시간 일일 농도를 저장하게 된다.For example, suppose that the
여기서, 상기 주 제어 장치(112)는 2010.10.1의 실시간 일일 농도와 중량 일일 농도를 비교하여 1차 보정 계수를 결정한다. 이때, 상기 1차 보정 계수는 상기 실시간 일일 농도와 상기 중량 일일 농도의 차이가 된다. 상기 1차 보정 계수가 결정되면, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 2010.10.1 부터 10.3일 까지의 실시간 일일 농도에 상기 1차 보정 계수를 곱하여 미세 먼지 농도의 오차를 보정하여 저장한다. 그러면, 2010.10.1 부터 10.3일 까지의 실시간 일일 농도가 보정되어 저장되게 된다.Here, the
그리고, 2010.10.4일에 2010.10.2의 중량 일일 농도가 입력되면, 상기 주 제어 장치(112)는 2010.10.2의 중량 일일 농도와 상기 보정된 실시간 일일 농도를 비교하여 2차 보정 계수를 결정한다. 상기 2차 보정 계수가 결정되면, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 2010.10.1 부터 10.4일 까지의 실시간 일일 농도(여기서, 2010.10.1 부터 10.3일 까지는 1차 보정 계수를 통해 보정된 실시간 일일 농도임)에 상기 2차 보정 계수를 곱하여 미세 먼지 농도의 오차를 보정하여 저장한다. 그러면, 2010.10.1 부터 10.4일 까지의 실시간 일일 농도가 다시 보정되어 저장되게 된다.When the weight daily concentration of 2010.10.2 is input on day 2010.10.4, the
이와 같은 과정을 반복하여 미세 먼지 농도의 오차를 보정하게 되면, 어느 시점에서는 중량 일일 농도와 실시간 일일 농도 간의 오차가 매우 작아지게 된다. 이 경우, 상기 농도 측정 장치(106)를 통해 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값이 상당한 신뢰성을 갖게 되기 때문에, 상기 채취 장치(108)를 통해 별도의 시료 채취를 수행하지 않아도 해당 장소에서의 미세 먼지의 농도를 확인할 수 있게 된다.When the error of the fine dust concentration is corrected by repeating the above process, the error between the weight daily concentration and the real-time daily concentration becomes very small at some point. In this case, since the concentration value of the fine dust measured in real time through the
또한, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 일정하게 유지하도록 상기 유량 제어 장치(110)를 제어한다. 이때, 상기 주 제어 장치(112)는 상기 튜브(116) 내의 온도, 압력, 및 습도 등을 고려하여 상기 튜브(116) 내의 공기 유량을 일정하게 유지하도록 상기 유량 제어 장치(110)를 제어할 수 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에 의하면, 미세 먼지의 채취와 미세 먼지의 농도 측정이 하나의 시스템 내에서 이루어진다. 이 경우, 채취 시료에 손상을 주지 않게 되고, 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정할 수 있게 된다. 그리고, 동일한 시스템 및 장소에서 채취한 시료를 이용하여 미세 먼지의 농도값을 보정하기 때문에 해당 장소에서의 미세 먼지 성질을 반영할 수 있어 미세 먼지 농도의 오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.
According to an embodiment of the present invention, fine dust collection and fine dust concentration measurement are made in one system. In this case, the collected sample is not damaged and the concentration of the fine dust can be measured in real time. In addition, since the concentration value of the fine dust is corrected by using the samples collected in the same system and the place, the fine dust property at the corresponding place can be reflected, thereby reducing the error of the fine dust concentration significantly.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 여기서는 농도 측정 장치의 일 실시예로 광학식 측정 장치를 나타내었다.2 is a view showing the configuration of a concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, the optical measuring device is shown as an example of the concentration measuring device.
도 1 및 도 2를 참조하면, 농도 측정 장치(106)는 발광 소자(202), 제1 집광 렌즈(204), 광학 챔버(206), 라이트 스토퍼(208), 제2 집광 렌즈(210), 및 수광 소자(212)를 포함한다. 여기서, 상기 각 구성 요소들은 상기 광학 챔버(206) 내에 설치되게 된다.1 and 2, the
상기 발광 소자(202)는 전기적 에너지를 빛 에너지로 변환하여 빛을 발생시키는 소자이다. 상기 발광 소자(202)로는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode)를 사용할 수 있다.The
상기 제1 집광 렌즈(204)는 상기 발광 소자(202)가 발생시킨 빛을 집광시켜 상기 광학 챔버(206)를 통해 진행하도록 한다. The
상기 광학 챔버(206)는 상기 발광 소자(202)에서 발생시킨 빛이 이동하는 통로이다. 상기 광학 챔버(206)는 상기 튜브(116)를 관통하며 형성된다. 이때, 상기 튜브(116)의 상단은 상기 제2 분립 장치(104)에 연결되고, 상기 튜브(116)의 하단은 상기 채취 장치(108)와 연결된다.The
상기 라이트 스토퍼(208)는 상기 광학 챔버(206) 내에서 상기 발광 소자(202)의 반대 편에 설치된다. 이때, 상기 라이트 스토퍼(208)는 상기 제2 집광 렌즈(210)의 전면에 부착되어 상기 광학 챔버(206)의 중앙 부분에 설치된다. 상기 라이트 스토퍼(208)는 빛을 흡수하기 때문에, 상기 라이트 스토퍼(208)에 접촉하는 빛은 상기 광학 챔버(206)를 통해 더 이상 진행하지 못하게 된다.The
상기 제2 집광 렌즈(210)는 상기 라이트 스토퍼(208)의 후방에 설치되며, 상기 광학 챔버(206)를 통해 진행하는 빛 중 상기 라이트 스토퍼(208)를 벗어나는 빛을 집광시키는 역할을 한다. 상기 수광 소자(212)는 상기 제2 집광 렌즈(210)가 집광시킨 빛을 수납한다.The
여기서, 상기 튜브(116)와 상기 광학 챔버(206)가 교차하는 부분에 미세 먼지가 없는 경우, 상기 발광 소자(202)에서 발생한 빛은 상기 광학 챔버(206)를 통해 진행하다가 상기 라이트 스토퍼(208)에 모두 흡수된다. 따라서, 이 경우에는 상기 수광 소자(212)에 수납되는 빛이 없게 된다.Here, when there is no fine dust at the intersection of the
반면에, 상기 튜브(116)와 상기 광학 챔버(206)가 교차하는 부분에 미세 먼지가 있는 경우, 상기 발광 소자(202)에서 발생한 빛이 상기 미세 먼지에 의해 산란되기 때문에, 상기 라이트 스토퍼(208)를 벗어나 상기 라이트 스토퍼(208)의 후방으로 진행하는 빛이 생기게 된다. 이때, 상기 라이트 스토퍼(208)의 후방으로 진행하는 빛은 상기 제2 집광 렌즈(210)에 의해 집광되어 상기 수광 소자(212)에 수납되게 된다.On the other hand, when there is fine dust at the intersection of the
상기 농도 측정 장치(106)는 상기 수광 소자(212)에 수납된 빛의 세기를 측정하여 미세 먼지의 농도를 측정할 수 있으며, 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지 농도값을 상기 주 제어 장치(112)로 전송한다. 이러한 측정 방식에 의하면, 시료(미세 먼지)에 손상을 주지 않고 미세 먼지의 농도값을 실시간으로 측정할 수 있게 된다.The
한편, 상기 광학 챔버(206)는 상기 공기 공급관(118)과 연결되어 있다. 여기서, 상기 유량 제어 장치(110)로부터 상기 공기 공급관(118)을 통해 상기 광학 챔버(206) 내로 클린 에어(Clean Air)가 공급되게 된다. 이때, 상기 유량 제어 장치(110)에서 공급되는 공기는 상기 제습 장치(119)를 통해 제습되고 상기 보호 필터(120)를 통해 미세 먼지가 제거되어 상기 광학 챔버(206) 내로 공급되게 된다.The
상기 클린 에어는 상기 광학 챔버(206) 내로 미세 먼지가 유입되지 않도록 한다. 만약, 미세 먼지가 상기 광학 챔버(206) 내로 유입되면, 미세 먼지 농도 측정에 오차가 발생할 수 있고, 제1 집광 렌즈(204)를 더럽힐 수 있기 때문에, 상기 클린 에어를 계속적으로 공급하여 상기 미세 먼지가 상기 광학 챔버(206) 내로 유입되지 않도록 한다. 그리고, 상기 클린 에어는 상기 제1 집광 렌즈(204)를 세정하는 역할을 한다. 이 경우, 상기 클린 에어를 통해 미세 먼지 농도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
The clean air prevents fine dust from entering the
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
102 : 제1 분립 장치 104 : 제2 분립 장치
106 : 농도 측정 장치 108 : 채취 장치
108-1 : 채취 필터 홀더 108-2 : 채취 필터
110 : 유량 제어 장치 112 : 주 제어 장치
114 : 빗물 유입 방지 장치 116 : 튜브
118 : 공기 공급관 119 : 제습 장치
120 : 보호 필터
202 : 발광 소자 204 : 제1 집광 렌즈
206 : 광학 챔버 208 : 라이트 스토퍼
210 : 제2 집광 렌즈 212 : 수광 소자102: first separation device 104: second separation device
106: concentration measuring device 108: collecting device
108-1: Harvesting Filter Holder 108-2: Harvesting Filter
110: flow control device 112: main control device
114: rainwater ingress prevention device 116: tube
118: air supply pipe 119: dehumidifier
120: protection filter
202
206: optical chamber 208: light stopper
210: second condensing lens 212: light receiving element
Claims (12)
상기 분립 장치의 하부에서 상기 분립 장치와 연결되어 형성되고, 상기 분립 장치를 통과한 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정하여 전송하는 농도 측정 장치;
상기 농도 측정 장치의 하부에서 상기 농도 측정 장치와 연결되어 형성되고, 상기 농도 측정 장치를 통과한 미세 먼지를 채취하는 채취 장치; 및
상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값을 저장하고, 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값과 상기 채취 장치를 통해 채취한 미세 먼지의 농도값을 비교하여 상기 실시간으로 측정한 미세 먼지의 농도값을 보정하는 주 제어 장치를 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
At least one granulation device that filters outside dust by a predetermined size by sucking outside dust;
A concentration measuring device which is formed at a lower portion of the separating device in connection with the separating device and measures and transmits the concentration of the fine dust passing through the separating device in real time;
A collecting device which is formed under the concentration measuring device in connection with the concentration measuring device and collects the fine dust passing through the concentration measuring device; And
The concentration value of the fine dust measured in real time, the concentration value of the fine dust measured in real time and the concentration value of the fine dust collected by the sampling device by comparing the concentration value of the fine dust measured in real time Including the main control unit to calibrate, fine dust and ultra-fine dust collection and measurement system.
상기 농도 측정 장치는,
광학식 측정 방식으로 상기 미세 먼지의 농도를 실시간으로 측정하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 1,
The concentration measuring device,
A system for collecting and measuring fine dust and ultra fine dust, which measures the concentration of the fine dust in real time by an optical measuring method.
상기 농도 측정 장치는,
빛을 발생시키는 발광 소자;
상기 발광 소자가 발생시킨 빛을 집광시키는 제1 집광 렌즈;
상기 분립 장치와 연결되어 형성되고, 상기 발광 소자가 발생시킨 빛이 진행하는 광학 챔버;
상기 광학 챔버 내에서 상기 광학 챔버가 상기 분립 장치와 연결되는 부분의 후방에 설치되며, 상기 광학 챔버를 진행하는 빛을 흡수하여 차단시키는 라이트 스토퍼;
상기 광학 챔버 내에서 상기 라이트 스토퍼 후방에 설치되며, 상기 미세 먼지에 의해 산란되어 상기 라이트 스토퍼에 의해 차단되지 않은 빛을 집광시키는 제2 집광 렌즈; 및
상기 제2 집광 렌즈에 의해 집광된 빛을 수납하는 수광 소자를 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 2,
The concentration measuring device,
Light emitting device for generating light;
A first condenser lens for condensing light generated by the light emitting element;
An optical chamber formed in connection with the separating device and configured to receive light generated by the light emitting device;
A light stopper installed at a rear of a portion of the optical chamber in which the optical chamber is connected to the separation device, and configured to absorb and block light traveling through the optical chamber;
A second condensing lens installed in the optical chamber behind the light stopper and condensing light scattered by the fine dust and not blocked by the light stopper; And
And a light receiving element for receiving the light collected by the second condensing lens.
상기 농도 측정 장치는,
상기 수광 소자가 수납한 빛의 세기를 측정하여 상기 미세 먼지의 농도를 실시간으로 계산한 후 상기 주 제어 장치로 전송하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 3,
The concentration measuring device,
And collecting and measuring the fine dust and the ultra fine dust by measuring the intensity of light received by the light receiving element, calculating the concentration of the fine dust in real time, and transmitting the calculated value to the main control device.
상기 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은,
상기 채취 장치의 하부에서 상기 채취 장치와 연결되어 형성되고, 상기 채취 장치를 통과한 공기를 상기 농도 측정 장치로 공급하는 유량 제어 장치를 더 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 2,
The fine dust and ultra-fine dust collecting and measuring system,
And a flow rate control device which is formed at a lower portion of the collecting device and connected to the collecting device and supplies air passing through the collecting device to the concentration measuring device.
상기 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은,
상기 유량 제어 장치 및 상기 농도 측정 장치를 연결하며 형성되는 공기 공급관; 및
상기 공기 공급관을 통해 상기 유량 제어 장치에서 상기 농도 측정 장치로 공급되는 공기를 제습하는 제습 장치를 더 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 5,
The fine dust and ultra-fine dust collecting and measuring system,
An air supply pipe connecting the flow control device and the concentration measurement device; And
And a dehumidifying device for dehumidifying air supplied from the flow rate control device to the concentration measuring device via the air supply pipe.
상기 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은,
상기 공기 공급관을 통해 상기 유량 제어 장치에서 상기 농도 측정 장치로 공급되는 공기 내에 포함된 미세 먼지를 걸러주는 보호 필터를 더 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 6,
The fine dust and ultra-fine dust collecting and measuring system,
And a protective filter for filtering the fine dust contained in the air supplied from the flow rate control device to the concentration measuring device through the air supply pipe.
상기 주 제어 장치는,
상기 농도 측정 장치를 통해 측정한 미세 먼지 농도의 하루 평균값 및 상기 채취 장치에서 채취한 미세 먼지 농도의 하루 평균값의 차이를 보정 계수로 결정한 후, 상기 농도 측정 장치를 통해 측정한 실시간 미세 먼지 농도값에 상기 보정 계수를 곱하여 미세 먼지 농도를 보정하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 1,
The main control device,
The difference between the daily average value of the fine dust concentration measured by the concentration measuring device and the daily average value of the fine dust concentration collected by the sampling device is determined as a correction factor, and then the real time fine dust concentration value measured by the concentration measuring device. And collect and measure fine dust and ultra fine dust by multiplying the correction coefficients to correct fine dust concentration.
상기 주 제어 장치는,
상기 보정 계수 이외에 상기 미세 먼지 채취 및 측정 시스템 내의 습도, 온도, 압력 중 어느 하나 이상에 의한 오차를 반영하여 상기 미세 먼지 농도를 보정하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 8,
The main control device,
And collecting and measuring the fine dust and ultra fine dust by reflecting an error due to any one or more of humidity, temperature, and pressure in the fine dust collecting and measuring system in addition to the correction coefficient.
상기 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은,
외부의 미세 먼지를 흡입하여 제1 기준 크기 이상의 미세 먼지를 걸러내는 제1 분립 장치; 및
상기 제1 분립 장치의 하부에서 상기 제1 분립 장치와 연결되어 형성되고, 상기 제1 기준 크기 보다 작은 제2 기준 크기 이상의 미세 먼지를 걸러내는 제2 분립 장치를 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 1,
The fine dust and ultra-fine dust collecting and measuring system,
A first granulation device that sucks external fine dust to filter out fine dust equal to or greater than a first reference size; And
A fine dust and ultra-fine dust formed in a lower portion of the first separating device, the second separating device being connected to the first separating device and filtering fine dust having a second reference size smaller than the first reference size; Collection and measurement system.
상기 제1 기준 크기는 10㎛ 이고, 상기 제2 기준 크기는 2.5㎛ 인, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 10,
And the first reference size is 10 μm and the second reference size is 2.5 μm.
상기 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템은,
상기 제1 분립 장치 또는 상기 제2 분립 장치의 하부에 형성되는 히팅부를 더 포함하는, 미세 먼지 및 초미세 먼지의 채취 및 측정 시스템.
The method of claim 10,
The fine dust and ultra-fine dust collecting and measuring system,
Further comprising a heating unit formed in the lower portion of the first separation device or the second separation device, fine dust and ultra-fine dust collection and measurement system.
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