KR20160123762A - 항온항습챔버를 구비한 미세먼지 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신뢰성이 높으면서, 실시간 측정이 가능하도록 베타레이와 중량측정을 동시에 실시하고, 여름철 및 겨울철의 다양한 환경에서 일정한 온도와 습도로 공기의 유량을 보정할 수 있도록, 공기가 유입되는 유입구 및 배출되는 배출구가 있는 챔버, 상기 챔버의 하단에는 가열 수단 및 냉각 수단이 함께 구성되고, 상기 챔버의 유입구에는 이온하전장치가 위치하며,
상기 챔버의 후단에는 베타레이 측정기가 연결되며, 베타레이 측정기의 후단에는 중량측정기가 위치하여 구성되는 것을 포함하는 미세먼지 측정기를 요지로 하고 있다.
상기 챔버의 후단에는 베타레이 측정기가 연결되며, 베타레이 측정기의 후단에는 중량측정기가 위치하여 구성되는 것을 포함하는 미세먼지 측정기를 요지로 하고 있다.
Description
본 발명은 미세먼지 측정기에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 항온 항습 장치를 구비하여 미세먼지 측정시 발생 가능한 오차를 최소화하면서, 베타레이와 중량측정을 동시에 할 수 있는 고응답성의 신뢰성 높은 미세먼지 측정기술에 대한 것이다.
최근 우리 사회는 중국발 미세먼지의 위협에 직면해 있으며, 이와 관련하여 미세먼지의 측정에 상당한 관심을 기울여 왔다. 미세먼지는 PM(입자의 직경) 10 마이크로미터를 중심으로 구성되어 있으며, 특히 PM 2.5 마이크로미터 이하의 경우, 인체의 폐포 침투가 극히 용이하여 보건학적 영향이 상당히 큰 것으로 알려져 있다. 이러한 미세먼지의 측정을 위한 종래의 기술을 살펴보면 필터에 공기 중 미세먼지를 여과시켜 포집된 미세먼지의 중량을 측정하는 중량측정방법이 주요 측정기술로 이용되어 왔으나, 중량측정기술의 경우 필터에 공기 중 미세먼지를 여과시킨 후 중량을 측정하기까지 적어도 1시간 이상이 소요되는 문제점이 있어왔다.
특히, PM 2.5 마이크로미터의 입경이 극히 작은 입자상 물질의 경우에는 포집시간이 적어도 5~6 시간 이상이 소요되어 미세먼지의 농도 측정까지 많은 시간이 소요되어왔다. 이러한 단점을 개선하기 위하여, 필터에 포집된 미세먼지에 베타선을 통과시켜, 미세먼지의 통과시에 발생하는 베타선의 변화량을 통해 미세먼지의 중량농도를 측정하는 베타레이 측정기술이 이용되었다.
그러나, 베타레이 측정기술은 실시간 측정이 가능하다는 장점은 있으나, 수분 등 여러 가지 방해물질로 인한 측정 오차 등이 문제가 되어, 중량측정 대비 상대적으로 측정의 정확성이 미흡하였다. 또한, 전처리 과정에서도 미세먼지는 온도와 습도에 많은 영향을 받게 되나, 습도에만 제한되어 기술개발이 이루어져 왔다.
일례로 한국공개특허 제2011-0093237호의 경우, 공기질 및 분진입자 측정기의 수분 제거장치에 대한 것을 나타내고 있으며, 동 기술은 히팅 코일과 흡습제를 이용하여 수분을 제거하는 것에 중점을 두고 있고, 온도의 조정을 위한 부분에는 기술구성을 두고 있지 않다. 초미세먼지의 측정은 여름철 30℃의 고온에서부터 겨울철 영하 10℃의 저온 환경과 건조한 날씨 및 강우량이 높을 때의 다습한 환경에서도 이루어진다.
따라서, 이러한 다양한 환경조건에서 초미세먼지의 측정에 큰 영향을 줄 수 있는 온도와 습도의 영향을 최소화할 수 있어야만 초미세먼지의 농도 측정이 정확하게 이루어질 수 있다.
그러나, 상기에서와 같이, 종래의 기술은 수분제거장치를 통한 항습에만 제한되어 있고, 그 방법에 있어서도 가열에만 의존하는바, 온도의 영향을 최소화할 수 있는 기술의 필요성이 증대되어 왔다.
상기와 같은 항온, 항습을 동시에 달성하기 위하여, 본 발명은 가열수단 및 냉각수단, 이온하전장치가 구비된 챔버, 상기 챔버의 후단에 베타레이 측정기 및 중량측정기가 함께 구비된 미세먼지 측정기를 요지로 하고 있으며, 이를 통해, 다양한 범위의 온도 및 습도 조건에서도 실시간 측정이 가능하면서 미세먼지 측정의 신뢰성이 높은 분석기술을 개발하는데 목적을 두고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 미세먼지 측정기는 공기가 유입되는 유입구 및 배출되는 배출구가 있는 챔버, 상기 챔버의 하단에는 가열 수단, 냉각 수단이 함께 구성되고, 상기 챔버의 유입구에는 베타레이 측정기가 위치하며, 그 후단에 이온하전장치가 위치하고, 상기 챔버의 후단에는 중량측정기가 위치하도록 구성된다.
또한, 상기 가열수단 및 냉각수단은 열전박막소자이고, 상기 열전박막소자는 가열 소자와 냉각 소자가 상호 교대로 구성된다. 특히, 상기 챔버에는 실시간 온도 및 습도를 측정할 수 있는 센서가 포함되고, 중량측정기는 공기 중 존재하는 입자상물질을 필터로 여과하여 입자상 물질의 무게를 측정하며, 베타레이 측정기는 베타선의 흡수량을 통해 미세먼지의 농도를 측정한다.
상기와 같은 기술구성으로 인해, 본 발명은 베타레이에 의해 실시간 측정이 가능하면서, 중량측정에 의해 신뢰성 높은 미세먼지 측정결과가 확보될 수 있다.
또한, 여름철 및 겨울철의 다양한 실내외 환경에서 유입된 공기를 짧은 시간내에 일정한 온도 및 습도로 조정할 수 있는 기능을 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 항온항습챔버를 구비한 미세먼지 측정 장치의 전체 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 항온항습챔버의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 항온항습챔버의 구조를 나타낸다.
본 발명은 미세먼지 측정기에 대한 것이다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.
이하에서는 도 1을 통해, 본 발명의 전체적인 구성을 기재하였다. 펌프(미도시)를 통해 유입된 공기는 베타레이 측정기(10)를 통과하고, 이후에 항온항습챔버(20)를 통해 온도 25℃, 습도 20%의 조건을 유지하게 되며, 이렇게 항온항습이 이루어진 포집 공기는 중량측정기(30)로 유입되어 공기 중 입자상 물질이 필터에 여과되어 중량이 측정된다.
이때, 항온항습챔버(20)의 전단에는 온도 및 습도를 측정할 수 있는 센서(40)가 위치하고, 이러한 센서(40)에 의해 측정된 결과에 따라 열전소자의 가열 및 냉각 정도가 중앙처리장치(50)에 의해 결정된다.
겨울철 유입되는 공기의 온도가 낮을 때는 열전소자의 가열 기능을 이용해서 유입되는 공기의 온도를 올리고, 여름철 공기의 온도가 높을 때는 열전소자의 냉각 기능을 이용해서 유입되는 공기의 온도를 낮추게 된다. 중앙처리장치는 이와 같은 열전소자의 가열 및 냉각의 정도를 기준 온도 및 습도에 맞추어 조정하게 된다.
도 2는 항온항습챔버의 구성을 나타낸 것으로, 공기가 유입되는 유입구(100)를 가지고, 유입구를 통해 유입된 공기는 공기 중 입자상 물질을 음이온으로 하전시키는 음이전 하전기(200)를 통과하게 된다.
상기 음이온 하전기(200)를 통과한 공기 중 입자상 물질은 음이온으로 하전되어 - 극을 가지고, 동일한 극성을 가진 항온항습챔버의 표면에 의해 항온항습챔버의 표면에 부착되지 않아, 항온항습챔버의 표면에서 공기 중 입자상 물질의 감소가 최소화된다. 상기와 같이, 음이온 하전기(200)에 의해 하전된 입자상 물질을 포함한 공기는 후단의 가열 및 냉각 영역(300)을 통과하면서, 온도 및 습도가 일정하게 유지된다. 상기의 가열 및 냉각 영역(300)은 열전소자에 의해 구성되며, 가열과 냉각 영역이 교대로 배치된다.
본 발명에서 이용되는 열전소자는 통상의 구성이 사용될 수 있으며, 전기가 가해졌을 때, 한쪽 면은 가열되고 반대쪽 면은 냉각되게 구성되며, 복수 개의 열전소자가 배열되고, 이 경우 가열되는 면의 옆에는 냉각되는 면이 위치하고, 냉각되는 면의 옆에는 가열되는 면이 위치되게 구성된다. 상기 열전소자 중 냉각되는 면의 상부에는 전도성 고분자 흡습소재가 위치하여, 공기 중 수분을 흡수하여 수분의 양을 일정하게 조정하는 역할을 담당하고 있다. 이렇게 가열 및 냉각 영역을 통과한 공기는 유출구(400)를 통해 유출되도록 구성된다.
이하에서는 본 발명의 항온항습 챔버를 구비한 미세먼지 측정장치에 대한 실시예를 기재하였다.
<
실시예
>
여름철 및 겨울철의 다양한 온도와 습도 조건에서 실내외 환경중 공기가 펌프를 통해 항온항습챔버로 유입되고, 항온항습챔버로 유입된 공기는 사용자가 원하는 조건의 온도와 습도로 일정하게 조정된다.
이를 위하여, 항온항습챔버의 전단에 온도 및 습도를 측정할 수 있는 센서가 위치할 수 있고, 이러한 센서에 의해 측정된 결과에 따라 열전소자의 가열 및 냉각 정도가 중앙처리장치에 의해 결정된다. 항온항습챔버에서는 유입구를 통해 공기가 유입되며, 유입된 공기는 음이온 하전기를 통해 음이온으로 하전된다. 이때, 항온항습챔버의 표면도 음이온으로 하전되어, 공기 중 입자상 물질과 항온항습챔버의 표면은 동일한 극성을 지니게 되어, 공기 중 미세한 입자상 물질이 항온항습챔버의 표면에 부착되는 것이 방지된다.
이후 음이온으로 하전된 입자상 물질은 후단의 열전소자로 구성된 가열 및 냉각 영역을 통과하면서, 온도 및 습도가 일정하게 유지된다. 상기 열전소자 중 냉각되는 면의 상부에는 전도성 고분자 흡습소재가 위치하여, 공기 중 수분을 흡수하여 수분의 양을 일정하게 조정하는 역할을 담당하고 있고, 이렇게 가열 및 냉각 영역을 통과한 공기는 유출구를 통해 베타레이 측정기로 연결된다.
베타레이 측정기에 의해 공기 중 미세먼지가 실시간으로 측정된 이후, 유입된 공기는 베타레이 측정기의 후단에 위치한 중량측정기로 유입되어 공기 중 입자상 물질이 필터에 여과되어 중량이 측정된다.
10: 베타레이 측정기 20: 항온항습챔버
30: 중량측정기 40: 센서
50: 중앙처리장치
100: 유입구 200: 음이온 하전기
300: 가열 및 냉각 영역 400: 유출구
30: 중량측정기 40: 센서
50: 중앙처리장치
100: 유입구 200: 음이온 하전기
300: 가열 및 냉각 영역 400: 유출구
Claims (5)
- 공기가 유입되는 유입구 및 배출되는 배출구가 있는 챔버,
상기 챔버의 하단에는 가열 수단 및 냉각 수단이 함께 구성되고,
상기 챔버의 유입구에는 베타레이 측정기가 위치하며,
그 후단에 이온하전장치가 위치하고,
상기 챔버의 후단에는 중량측정기가 위치하여 구성되는 것을 포함하는 미세먼지 측정기.
- 청구항 1에 있어서, 상기 가열수단 및 냉각수단은 열전박막소자인 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정기.
- 청구항 2에 있어서, 상기 열전박막소자는 가열 소자와 냉각 소자가 상호 교대로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정기.
- 청구항 1에 있어서, 실시간 온도 및 습도를 측정할 수 있는 센서가 포함되어 구성되는 미세먼지 측정기.
- 청구항 1에 있어서, 상기 중량측정기는 공기 중 존재하는 입자상물질을 필터로 여과하여 입자상 물질의 무게를 측정하는 것인 미세먼지 측정기.
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