KR20160101493A - 실내 공기질 모니터링 시스템 - Google Patents

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KR20160101493A
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Abstract

본 발명은 실시간으로 측정 가능한 실내 공기의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 터널, 가정집, 다중이용시설 등 실내 환경 중 공기 시료를 채취 할 수 있는 시료 유입부(Sampling Inlet), 공기 중 수분을 제거할 수 있는 가열(heating)부, 다중 채널 매니폴드, 각 채널에서 가스분석 장치로 연결되는 유로, 가스분석 장치로 들어가기 전 2차 수분흡수를 위한 가열(heating)부, 매니폴드 후단의 실리카겔(Silica-gel)관, 실리카겔관에 부가적으로 설치되는 가열(heating)부, 포집된 시료를 외부로 배출하는 블로워를 포함하며, 분석장치로는 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 산화질소(NOx), 미세먼지, 오존(O3) 및 납(Pb) 중에서 선택되는 하나 이상의 오염원을 분석할 수 있도록 구성된다.

Description

실내 공기질 모니터링 시스템 {INDOOR AIR QUALITY MONITORING SYSTEM}
본 발명은 실시간으로 측정 가능한 실내 공기 모니터링시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 지하철 역사, 가정집, 다중이용시설 등 실내 환경 중 오염물질의 모니터링 시스템에 대한 것이다.
산업이 급속하게 발달함에 따라 도시로의 급격한 인구 집중은 환경문제, 교통문제등을 포함하는 도시화가 발생하게 되었다. 이러한 문제점 등을 해소하기 위해 도시에는 지하철을 건설함으로써. 이러한 교통 문제를 해결하는 가장 효과적인 해결 수단으로 이용하고 있으며, 이렇게 지하철로의 출퇴근 및 여행은 대중교통수단으로서 시민들에게 편의를 제공할 뿐 아니라, 많은 쇼핑 시설 등의 편의 시설이 입점을 하고 있어 다수의 시민들이 모이는 장소로서 그 기능이 확대되고 있으며, 이러한 장점으로 인하여 지하철과 같은 실내환경은 점차 거미줄과 같이 개통 구간이 확대되고 복합화 되고 있는 실정에 있다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고, 지하철 등 실내 환경에는 지하철 운행과 관련하여 실내공기 오염 물질, 소음, 진동 등이 필연적으로 발생되어 지하철을 이용하는 수많은 시민들 및 역무원 및 편의시설의 종사자들의 건강에 매우 밀접하게 영향을 미치고 있다.
특히, 지하철 역사, 터널, 쇼핑센터 내의 공기 오염물질의 경우에는 그 무엇보다도 문제점이 심각한 수준인데, 그 특별한 이유는 지하철 공사구간의 인공 구조물에 의한 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 과산화질소(NOx) 및 지하 터널 내와 철로변의 산재되어 있는 복합적인 비산 먼지 등이 인체에 유해한 치명적인 대기 오염물질을 필수 불가결적으로 포함하기 때문이다.
따라서 대한민국 등록 특허공보 제10-1203500호에는 지하 실내 공기질 모니터링 방법 및 지하 실내 공기질을 제어하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 실내 변수를 측정하는 실내센서와, 실외 변수를 측정하는 실외센서를 포함하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서에 의한 변수들을 입력변수로 하는 실내 공기질 함수 모듈과, 실외 센서에 의한 측정값을 입력변수로 포함하는 실외 오염도 함수를 포함하며, 실내 공기질 함수값이 제1 공기질 기준범위에 따라 운전 모드신호를 출력하는 제어부와, 상기 운전모드신호에 따라 실외 공기를 정화하여 실내로 유입시키는 환기모드 또는 실내 공기를 흡입하여 정화한 후 실내로 순환시키는 순환모드로 동작되는 순환모드로 동작되는 공기 조화부를 포함하는 것을 특징으로 이용하고 있다.
도 1은 종래 유비쿼터스센터네트워크(USN) 시범역사를 준비하기 위한 지하철 터널 내에 설치 가능한 모니터링 시스템(a) 및 시스템 안에 위치되어 있는 측정장비(b)의 예시를 나타낸다.
그러나 종래 센서 측정방식은 비분산 적외선분석법(NDIR, Non-Dispersive InfraRed), 화학발광법 등 실내 공기질 공정 시험방법에 준하는 측정 분석방법에 비하여 측정감도 및 정확도가 다소 떨어지는 문제점이 있고, 또한 지하 터널의 수분 등에 따른 측정오차가 매우 변동적이여서 이를 현실적으로 보정해야 만 정확한 측정값을 구할 수 있는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 극복하기 위하여, 대기환경 측정 기준에 맞는 자외선 형광법, 비분산 적외선 분석법(NDIR, Non-Dispersive InfraRed), 화학발광법, 베타선 흡수법, 공기포집법, 자외선 광도법, 원자 흡광 광도법등을 이용한 측정분석 모듈을 활용하여 측정치에 대한 정확성의 향상과 본 측정분석 모듈이 수분에 취약한 점을 고려한 가열(heating)부를 적용하여 지하 환경에서의 높은 습도로 인한 수분 함량을 제어하여 효율적인 시료 채취와 분석이 가능한 실내 공기질 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공기유입부와 그 후단의 수분제거부 및 입자상 물질 제거부, 상기 입자상 물질 제거부와 연결된 다중 매니폴드 및 상기 매니폴드와 일측면으로 연결된 분석장치, 상기 매니폴드의 후단에 위치한 블로워를 포함하여 구성되는 실내 공기의 모니터링 시스템에 있어서, 상기 수분제거부는 공기가 이동하는 관로의 외곽을 히팅 코일이 감싸고 있고 투명한 파이렉스로 구성되며, 상기 입자상 물질 제거부는 공기가 이동하는 관로에 필터가 있고, 그 관로는 투명한 파이렉스 재질로 구성되며, 상기 제거부는 유입부와 그 후단의 다중 매니폴드와 스크류 타입으로 연결 및 분리 가능하게 구성되고, 상기 매니폴드는 유입된 공기를 분석장치로 분배하기 위하여 복수개의 분석장치와 공기유통관으로 연결되고, 내부를 점검할 수 있도록 투명한 파이렉스 재질로 만들어지며, 상기 분석장치는 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 산화질소(NOx), 미세먼지, 오존(O3) 및 납(Pb) 중에서 선택되는 하나 이상의 오염원을 분석할 수 있으면서, 상기 아황산가스는 자외선형광법, 상기 일산화탄소, 이산화탄소는 비분산 적외선분석법(NDIR), 상기 산화질소는 화학발광법, 상기 미세먼지는 베타선흡수법, 상기 오존은 자외선광도법, 납은 원자흡광 광도법으로 측정되는 것을 특징으로 하는 실내 공기질 모니터링 시스템을 제공한다.
상기 분석 장치의 측정결과를 모니터링하는 표시부가 포함될 수 있다.
상기 다중 매니폴드와 분석장치 사이에 제2 수분제거부가 위치할 수 있다.
본 발명의 실내 공기질 모니터링 시스템은 측정치에 대한 정확성의 향상과 본 측정분석 모듈이 수분에 취약한 점을 고려한 가열(heating)부를 적용하여 지하 환경에서의 높은 습도로 인한 수분 함량을 제어하여 효율적인 시료 채취와 분석이 가능한 이점이 있다.
도 1은 기존의 유비쿼터스센터네트워크(USN) 시범역사 구축을 위한 모니터링 시스템 설치(a) 및 측정장비(b)의 예시를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내 공기질 통합 모니터링 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 실시간 측정이 가능하면서, 수분 등 장애요인에 의한 측정오차를 최소화할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하는 목적을 두고 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 실시간 실내환경 모니터링 시스템은, 공기유입부와 그 후단의 수분제거부 및 입자상 물질 제거부, 상기 입자상 물질 제거부와 연결된 다중 매니폴드 및 상기 매니폴드와 일측면으로 연결된 분석장치, 상기 매니폴드의 후단에 위치한 블로워를 포함하여 구성되며, 상기 수분제거부는 공기가 이동하는 관로의 외곽을 히팅 코일이 감싸고 있고 투명한 파이렉스로 구성되며, 상기 입자상 물질 제거부는 공기가 이동하는 관로에 필터가 있고, 그 관로는 투명한 파이렉스 재질로 구성되며,
상기 제거부는 유입부와 그 후단의 다중 매니폴드와 스크류 타입으로 연결 및 분리 가능하게 구성되고, 상기 매니폴드는 유입된 공기를 분석장치로 분배하기 위하여 복수개의 분석장치와 공기유통관으로 연결되고, 내부를 점검할 수 있도록 투명한 파이렉스 재질로 만들어지며,
상기 분석장치는 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 산화질소(NOx), 미세먼지, 오존(O3) 및 납(Pb) 중에서 선택되는 하나 이상의 오염원을 분석할 수 있으면서, 상기 아황산가스는 자외선형광법, 상기 일산화탄소, 이산화탄소는 비분산 적외선분석법(NDIR), 상기 산화질소(NOx)는 화학발광법, 상기 미세먼지는 베타선흡수법, 상기 오존은 자외선광도법, 납은 원자흡광 광도법으로 측정되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내 공기질 통합 모니터링 시스템을 나타내는 구성도이다.
도면 2를 참조하면, 통합 모니터링 시스템(10)은 공기유입부(20)와 그 후단의 수분제거부(30) 및 입자상 물질 제거부(40), 상기 입자상 물질 제거부(40)와 연결된 다중 매니폴드(50) 및 상기 매니폴드(50)와 일측면으로 연결된 분석장치(60), 상기 매니폴드(50)의 후단에 위치한 블로워(70)를 포함하여 구성된다. 공기유입부(20)를 통하여 모니터링 시스템(10)으로 유입된 실내 공기는 수분제거부(30)에서 우선적으로 수분이 제거된다. 이를 위하여, 공기가 유동하는 관로의 외곽 부분을 전기에 의해 열이 발생하는 히팅 코일(30a)이 감싸고 있고, 이러한 히팅 코일(30a)에 의해 발생된 열로 그 관로를 통과하는 공기 중 수분이 증발된다.
이때, 히팅 코일(30a)의 가열 정도는 연결된 통상적인 온도 센서(미도시)에 의해 측정되고, 별도의 제어기(61)에 의해 온도가 조절된다.
실내환경에 존재하는 수분은 측정 장치의 부식과 밀접한 관련이 있어, 본 발명에서와 같이 분석장치(60)로 유입되기 이전에 수분을 사전에 제거하는 단계는 측정의 신뢰성 확보에 큰 영향을 미치게 된다. 수분 외에도 입자상 물질도 정밀한 분석장치(60)에 오작동을 불러일으키는 원인이 될 수 있어, 수분과 입자상 물질을 함께 제어하는 것이 측정의 신뢰성을 확보하는데 중요한 요인이 된다. 이를 위하여, 본 발명에서는 수분제거부(30)의 후단에 입자상 물질을 제거하는 트랩이 위치하며, 상기 트랩은 공기가 이동하는 관로의 내부에 필터를 구성하여 공기 중 입자상 물질을 제거하게 된다.
본 발명에서 상기 수분제거부(30)와 입자상 물질 제거부(40)는 투명하면서 열에 강한 재질인 파이렉스로 구성되고, 전단에 위치한 공기유입부(20)와 후단에 위치한 다중 매니폴드(50)와 분리 가능하게 구성된다. 분리방안에 있어서는 통상의 스크류 타입이 이용될 수 있으며, 이러한 분리 가능한 연결구조로 인해 필터를 점검하고 교체 가능할 수 있도록 만들어진다.
상기 수분제거부(30)와 입자상 물질 제거부(40)를 통과하면서 유입 공기 중 존재하는 수분 및 입자상 물질이 제거된 공기는, 복수개의 분석장치(60)로 공급되어 공기 중 존재하는 오염물질의 농도를 분석하기 위하여, 다중 매니폴드(50)로부터 유입된다.
상기 매니폴드(50)는 유입된 공기를 분석장치(60)로 분배하기 위하여 복수개의 분석장치(60)와 공기유통관(80)으로 연결되고, 내부를 점검할 수 있도록 투명한 파이렉스 재질로 만들어진다. 본 발명에서 구성한 매니폴드(50)의 개수는 분석장치(60)의 수와 동일하게 구성되며, 만약 분석장치(60)가 도 2와 같이 비분산 적외선분석법(NDIR, Non-Dispersive InfraRed, 62a, 62b), 화학발광법(62c) 3개이면 매니폴드(50)의 수도 3개가 된다.
또한 본 발명에서와 같이 매니폴드(50)는 투명하면서 강한 압력과 열에 견딜 수 있는 파이렉스로 구성되어, 내부를 용이하게 점검할 수 있으며, 가열부의 열에 의해서도 크랙이 발생하지 않는 장점을 가지고 있다.
상기의 다중 매니폴드(50)를 통과한 공기는 분석장치(60)로 유입되어 공기 중 존재하는 오염물질의 농도가 실시간으로 측정된다.
본 발명에서는 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 산화질소(NOx), 미세먼지, 오존(O3) 및 납(Pb) 중에서 선택되는 하나 이상의 오염원을 분석할 수 있다.
상기 아황산가스는 자외선형광법, 상기 일산화탄소, 이산화탄소는 비분산적외선분석법(NDIR), 상기 산화질소는 화학발광법, 상기 미세먼지는 베타선흡수법, 상기 오존은 자외선광도법, 납은 원자흡광 광도법으로 측정될 수 있다. 이와 같이 상기 분석장치(60)에 의해 측정된 측정결과는 표시부(90)에 의해 모니터링이 가능하다.
또한 본 발명의 실내 공기질 모니터링 시스템(10)은 다중 매니폴드(50)와 분석장치(60) 사이에 제2 수분제거부(미도시)가 추가로 위치할 수 있다. 이는 수분제거부(30)에서 제거되지 못한 잔류 수분을 완전히 제거하여 측정 장치의 부식을 방지하기 위함이다.
10: 실내 공기 모니터링 시스템
20: 공기유입부
30: 수분제거부
30a: 히팅코일
40: 입자상 물질 제거부
50: 매니폴드
60: 분석장치
61: 제어부
62a. 62b: 비분산 적외선분석법
62c: 화학발광법
70: 블로워
80: 공기유통관
90: 표시부

Claims (3)

  1. 공기유입부와 그 후단의 수분제거부 및 입자상 물질 제거부, 상기 입자상 물질 제거부와 연결된 다중 매니폴드 및 상기 매니폴드와 일측면으로 연결된 분석장치, 상기 매니폴드의 후단에 위치한 블로워를 포함하여 구성되는 실내 공기의 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 수분제거부는 공기가 이동하는 관로의 외곽을 히팅 코일이 감싸고 있고 투명한 파이렉스로 구성되며,
    상기 입자상 물질 제거부는 공기가 이동하는 관로에 필터가 있고, 그 관로는 투명한 파이렉스 재질로 구성되며,
    상기 제거부는 유입부와 그 후단의 다중 매니폴드와 스크류 타입으로 연결 및 분리 가능하게 구성되고,
    상기 매니폴드는 유입된 공기를 분석장치로 분배하기 위하여 복수개의 분석장치와 공기유통관으로 연결되고, 내부를 점검할 수 있도록 투명한 파이렉스 재질로 만들어지며,
    상기 분석장치는 아황산가스(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 산화질소(NOx), 미세먼지, 오존(O3) 및 납(Pb) 중에서 선택되는 하나 이상의 오염원을 분석할 수 있으면서, 상기 아황산가스는 자외선형광법, 상기 일산화탄소, 이산화탄소는 비분산 적외선분석법(NDIR), 상기 산화질소는 화학발광법, 상기 미세먼지는 베타선흡수법, 상기 오존은 자외선광도법, 납은 원자흡광 광도법으로 측정되는 것을 특징으로 하는 실내 공기질 모니터링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분석 장치의 측정결과를 모니터링하는 표시부가 포함되는 것을 특징으로 하는 실내 공기질 모니터링 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다중 매니폴드와 분석장치 사이에 제2 수분제거부가 위치하는 것을 특징으로 하는 실내 공기질 모니터링 시스템.
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