KR20190023340A - 1차 미세먼지 발생 시스템 - Google Patents

1차 미세먼지 발생 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20190023340A
KR20190023340A KR1020170108910A KR20170108910A KR20190023340A KR 20190023340 A KR20190023340 A KR 20190023340A KR 1020170108910 A KR1020170108910 A KR 1020170108910A KR 20170108910 A KR20170108910 A KR 20170108910A KR 20190023340 A KR20190023340 A KR 20190023340A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
primary
fine dust
generator
primary fine
pollutant
Prior art date
Application number
KR1020170108910A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101964731B1 (ko
Inventor
이규홍
허용주
Original Assignee
한국화학연구원
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 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020170108910A priority Critical patent/KR101964731B1/ko
Publication of KR20190023340A publication Critical patent/KR20190023340A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101964731B1 publication Critical patent/KR101964731B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4845—Toxicology, e.g. by detection of alcohol, drug or toxic products

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

본 발명은 1차 미세먼지 발생 시스템에 관한 것으로, 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시킬 수 있도록 함으로써, 대기 중에서 미세먼지를 포집하지 않더라도 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 인공적으로 모사할 수 있고, 이를 이용하여 미세먼지에 대한 흡입 독성 시험 등을 수행할 수 있고, 이를 통해 미세먼지의 인체 위해성 연구를 다양한 방식으로 수행할 수 있도록 하며, 1차 미세먼지의 성분을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 종류의 1차 미세먼지를 발생시킬 수 있고, 이를 통해 다양한 방식의 시험을 수행할 수 있도록 하는 1차 미세먼지 발생 시스템을 제공한다.

Description

1차 미세먼지 발생 시스템{Primary Particulate Matter Generating System}
본 발명은 1차 미세먼지 발생 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시킬 수 있도록 함으로써, 대기 중에서 미세먼지를 포집하지 않더라도 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 인공적으로 모사할 수 있고, 이를 이용하여 미세먼지에 대한 흡입 독성 시험 등을 수행할 수 있고, 이를 통해 미세먼지의 인체 위해성 연구를 다양한 방식으로 수행할 수 있도록 하며, 1차 미세먼지의 성분을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 종류의 1차 미세먼지를 발생시킬 수 있고, 이를 통해 다양한 방식의 시험을 수행할 수 있도록 하는 1차 미세먼지 발생 시스템에 관한 것이다.
먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데, 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다.
이처럼 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어감으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수도 있다.
대기 중에 존재하는 미세먼지의 성분은 대기 오염 물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등)와, 석탄, 석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.
이러한 미세먼지는 공장의 굴뚝, 건설 현장, 자동차 배기가스 등의 발생원에서부터 에어로졸 상태의 미세먼지로 나오는 경우와, 발생원에서부터 가스 등의 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학 반응을 일으켜 미세먼지가 되는 경우로 나누어질 수 있다. 발생원으로부터 나오는 에어로졸 상태의 미세먼지를 1차 미세먼지로 분류하고, 발생원으로부터 나오는 물질이 공기 중에서 화학 반응을 통해 형성되는 미세먼지를 2차 미세먼지로 분류할 수 있다.
대기 중에는 이러한 1차 미세먼지와 2차 미세먼지가 다양하게 혼합된 상태로 존재하며, 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지의 비중은 지역이나 환경 조건 등에 따라 다양하게 나타난다.
최근에는 산업 발달 등의 영향에 따라 대기중의 미세먼지가 급격히 증가하고 있는데, 이러한 경향에 따라 전세계적으로 미세먼지에 대한 관심과 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그러나, 미세먼지에 대한 연구는 아직 초보 수준에 불과하며, 특히, 미세먼지의 인체 위해성에 대한 연구는 아직까지 신뢰할만한 연구 결과가 매우 미미한 수준이다.
일반적으로 미세먼지의 인체 위해성 연구는 미세먼지에 대한 흡입 독성 시험의 방식으로 이루어지는데, 이때, 실험 동물을 대상으로 하는 흡입 독성 시험을 수행하기 위해서는 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 노출 챔버에 안정적으로 공급할 수 있어야 하며, 이는 흡입 독성 시험을 수행하기 위한 가장 기본적인 시험 조건이라 할 수 있다.
그러나, 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 포집하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 대형 장비를 이용하여 대기 중의 미세먼지를 포집한다고 하더라도 그 포집량은 매우 소량에 불과하며 흡입 독성 시험에 필요한 양을 충족하기에는 턱없이 부족한 실정이다.
또한, 대기 중의 미세먼지 성분은 1차 미세먼지와 2차 미세먼지로 나눌 수 있으며, 각각의 성분 및 혼합 비율은 지역이나 계절, 기상 조건 등에 따라 상이하게 나타나는데, 대기 중에서 포집한 미세먼지를 이용한 흡입 독성 시험은 미세먼지 성분에 대한 다양한 시험 조건을 만들 수 없어 시험 결과의 정확도 및 신뢰도가 현저히 저하된다.
이러한 어려움으로 인해 흡입 독성 시험을 통한 미세먼지의 인체 위해성 연구가 활발하게 진행되지 못하고 있는 실정이다.
국내등록특허 제10-1105322호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시킬 수 있도록 함으로써, 대기 중에서 미세먼지를 포집하지 않더라도 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 인공적으로 모사할 수 있고, 이를 이용하여 미세먼지에 대한 흡입 독성 시험 등을 수행할 수 있고, 이를 통해 미세먼지의 인체 위해성 연구를 다양한 방식으로 수행할 수 있도록 하는 1차 미세먼지 발생 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 1차 미세먼지의 성분을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 종류의 1차 미세먼지를 발생시킬 수 있고, 이를 통해 다양한 방식의 시험을 수행할 수 있도록 하는 1차 미세먼지 발생 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 대기중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시키는 1차 미세먼지 발생 시스템으로서, 상기 1차 미세먼지의 오염원이 되는 1차 오염원 물질을 공급하는 1차 오염원 발생기; 및 상기 1차 오염원 발생기로부터 1차 오염원 물질을 공급받고, 공급된 1차 오염원 물질을 가열하여 1차 미세먼지로 생성시키는 1차 미세먼지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템을 제공한다.
이때, 상기 1차 오염원 발생기는 각각 서로 다른 종류의 1차 오염원 물질을 공급하도록 다수개 구비되며, 다수개의 상기 1차 오염원 발생기는 각각 연결 배관을 통해 상기 1차 미세먼지 생성기에 연결될 수 있다.
또한, 상기 연결 배관에는 상기 1차 미세먼지 생성기로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 유량 제어기가 장착될 수 있다.
또한, 상기 1차 미세먼지 생성기로부터 생성된 1차 미세먼지를 공급받아 혼합하는 1차 미세먼지 믹싱 챔버를 더 포함하고, 다수개의 상기 1차 오염원 발생기 중 적어도 어느 하나는 1차 오염원 물질이 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버로 직접 공급되도록 별도의 바이패스 배관을 통해 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버에 연결될 수 있다.
또한, 상기 바이패스 배관에는 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 별도의 유량 제어기가 장착될 수 있다.
또한, 상기 1차 미세먼지 생성기와 상기 유량 제어기의 동작 상태를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버에서 혼합 생성되는 1차 미세먼지에 대한 1차 오염원 물질의 혼합 비율을 조절할 수 있도록 상기 1차 미세먼지 생성기 또는 유량 제어기의 동작 상태를 제어할 수 있다.
또한, 다수개의 상기 1차 오염원 발생기 중 어느 하나가 선택적으로 작동하는 경우, 상기 제어부는 선택 작동하는 1차 오염원 발생기의 종류에 따라 상기 1차 미세먼지 생성기를 각각 서로 다른 가열 온도를 갖도록 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 1차 미세먼지 생성기는, 상기 1차 오염원 발생기에서 공급된 1차 오염원 물질이 내부 공간으로 유입되어 흘러가도록 중공관 형태로 형성되는 코어 유동관; 및 상기 코어 유동관의 외부에 배치되어 상기 코어 유동관 내부 공간을 가열하는 가열 히터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 복수개 배치되고, 다수개의 가열 히터 중 적어도 하나 이상이 선택적으로 작동하도록 동작 제어될 수 있다.
또한, 상기 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 복수개 배치되고, 다수개의 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 가열 온도가 점점 낮아지도록 동작 제어될 수 있다.
본 발명에 의하면, 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시킬 수 있도록 함으로써, 대기 중에서 미세먼지를 포집하지 않더라도 실제 대기 중에 존재하는 미세먼지를 인공적으로 모사할 수 있고, 이를 이용하여 미세먼지에 대한 흡입 독성 시험 등을 수행할 수 있고, 이를 통해 미세먼지의 인체 위해성 연구를 다양한 방식으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 1차 미세먼지의 성분을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 종류의 1차 미세먼지를 발생시킬 수 있고, 이를 통해 다양한 방식의 시험을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 생성기의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템(10)은 대기 중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시키는 장치로서, 1차 오염원 발생기(100)와, 1차 미세먼지 생성기(200)를 포함하여 구성된다.
대기 중에 존재하는 미세먼지는 배경 기술에서 설명한 바와 같이 1차 미세먼지와 2차 미세먼지가 혼합된 형태로 존재하며, 1차 미세먼지는 건설현장, 공장 굴뚝 등과 같이 먼지 발생원으로부터 직접적으로 에어로졸 상태의 미세먼지로 생성되는 것을 의미하고, 2차 미세먼지는 먼지 발생원으로부터 발생된 가스 등의 물질이 대기 중에서 새로운 반응 물질과 화학 반응하여 미세먼지로 생성되는 것을 의미한다.
1차 오염원 발생기(100)는 1차 미세먼지의 오염원이 되는 1차 오염원 물질을 공급하며, 1차 미세먼지 생성기(200)는 1차 오염원 발생기(100)로부터 1차 오염원 물질을 공급받고, 공급된 1차 오염원 물질을 가열하여 1차 미세먼지로 생성시킨다.
1차 미세먼지의 오염원이 되는 1차 오염원 물질은 매우 다양한 물질이 포함될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 오염원 발생기(100)는 각각 서로 다른 종류의 1차 오염원 물질을 공급하도록 다수개 구비될 수 있다.
이러한 1차 오염원 발생기(100)는 예를 들면, 탄소 입자 발생기를 포함할 수 있다. 이러한 탄소 입자는 자동차의 배기가스 또는 발전소 등에서 화석 연료를 태우는 경우에 발생하는 미세 먼지로서, 1차 오염원 발생기(100)의 하나로 탄소 입자를 발생시킬 수 있는 탄소 입자 발생기가 적용될 수 있다. 탄소 입자 발생기는 챔버 내부에 탄소봉을 배치하고, 탄소봉에 전극을 가하면 식각(consume)이 이루어지며 에어로졸 형태로 탄소 입자가 발생하며, 전극의 세기에 따라 탄소 에어로졸의 양을 컨트롤 할 수 있다.
이러한 1차 오염원 발생기(100)를 통해 탄소 입자가 발생하여 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되면, 1차 미세먼지 생성기(200)에서 적정 가열온도로 가열되어 OC(Organic Carbon) 및 EC(Elementary Carbon)를 생성한다. 이때, 1차 미세먼지 생성기(200)의 가열온도에 따라 OC 및 EC의 생성 비율이 조절될 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 OC 및 EC의 성분 비율을 적절히 조절하여 사용할 수 있다.
또한, 1차 오염원 발생기(100)는 예를 들면, 휘발성유기화합물(VOCs: Volatile Organic Compounds)을 공급하는 장치를 포함할 수 있다. 휘발성유기화합물은 상온 상태에서도 쉽게 기화하는데, 기화되는 휘발성유기화합물은 1차 오염원 물질이 아니라 2차 오염원 물질이 되므로, 여기에서는 휘발성유기화합물을 액상 상태로 1차 미세먼지 생성기(200)에 공급하는 형태로 구성되거나 또는 휘발성유기화합물을 액상 미립자 상태로 1차 미세먼지 생성기(200)에 공급하는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 1차 오염원 발생기(100)를 통해 액상 상태의 휘발성유기화합물이 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되면, 액상 상태의 휘발성유기화합물은 1차 미세먼지 생성기(200)에서 가열되어 증발하고, 증발 이후 응축 현상에 의해 액체 에어로졸 상태로 변화하여 1차 미세먼지로 생성된다.
또한, 1차 오염원 발생기(100)는 예를 들면, 바이오매스(biomass)를 공급하는 장치를 포함할 수 있다. 바이오매스는 생물 연료로서 에너지원으로 사용할 수 있는 식물이나 동물 등을 의미하는 것으로, 대표적으로 나무껍질, 톱밥, 나무 조각 등의 목재 폐기물을 압축한 목재 펠릿 등을 예로들 수 있다. 이러한 바이오매스를 공급하는 1차 오염원 발생기(100)는 예를 들어, 목재 펠릿을 별도의 피딩(feeding) 수단(예를 들면, 콘베이어, 호퍼 등)을 통해 원료 상태 그대로 1차 미세먼지 생성기(200)에 공급하는 형태로 구성되거나 또는 목재 펠릿을 분쇄한 형태로 부유시켜 1차 미세먼지 생성기(200)에 공급하는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 1차 오염원 발생기(100)를 통해 바이오매스가 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되면, 바이오매스는 1차 미세먼지 생성기(200)에서 가열되어 쉽게 연소하게 되며, 연소 과정에서 1차 미세먼지를 생성하게 된다.
또한, 1차 미세먼지는 건설 현장이나 도로 등에서 흙 등의 미세 입자가 날리는 등의 원인에 의해 발생하기도 하므로, 이를 모사할 수 있도록 1차 오염원 발생기(100)는 단순 미세 입자 발생기가 적용될 수도 있다. 미세 입자 발생기는 나노 크기의 입자들을 에어로졸 상태로 발생시킬 수 있는 다양한 종류가 현재 개발되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이러한 미세 입자 발생기로부터 발생된 1차 오염원 물질은 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되어 새로운 형태의 1차 미세먼지로 생성될 수도 있으나 이 경우에는 미세 입자 발생기로부터 발생된 1차 오염원 물질 자체가 1차 미세먼지로서 기능할 수 있으므로, 후술하는 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 직접 공급되도록 할 수도 있다.
이상에서 살펴본 1차 오염원 발생기 이외에도 1차 오염원 물질을 공급할 수 있는 다양한 1차 오염원 발생기가 구비될 수 있으며, 이러한 다수개의 1차 오염원 발생기(100)는 각각 연결 배관(P1)을 통해 1차 미세먼지 생성기(200)에 연결되고, 1차 오염원 발생기(100)에서 공급되는 1차 오염원 물질은 각각의 연결 배관(P1)을 통해 1차 미세먼지 생성기(200)에 공급된다. 이때, 연결 배관(P1)에는 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 각각 유량 제어기(FV)가 장착될 수 있다.
각각의 유량 제어기(FV)는 별도의 제어부(40)를 통해 동작 제어될 수 있으며, 제어부(40)를 통한 유량 제어기(FV)의 동작 제어에 의해 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있고, 이를 통해 1차 미세먼지의 생성량을 조절할 수 있음은 물론 다수개의 1차 오염원 발생기(100)에서 공급되는 서로 다른 종류의 1차 오염원 물질의 공급 비율을 사용자의 필요에 따라 조절할 수 있다.
또한, 다수개의 1차 오염원 발생기(100)는 어느 하나가 선택적으로 작동할 수도 있고, 다수개가 동시에 모두 작동할 수도 있으며, 이러한 작동 방식을 통해 어느 하나의 1차 오염원 물질만 공급하여 해당 오염원 물질을 기초로한 1차 미세먼지만을 생성하거나 또는 다수개의 1차 오염원 물질을 모두 공급하여 다수개의 오염원 물질이 혼합된 형태의 1차 미세먼지를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 발생 시스템(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 1차 미세먼지 생성기(200)로부터 생성된 1차 미세먼지를 공급받아 혼합하는 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)를 더 포함할 수 있다.
이를 통해 다수개의 1차 오염원 발생기(100)로부터 다수개의 1차 오염원 물질이 공급되어 1차 미세먼지 생성기(200)를 통해 생성된 1차 미세먼지는 믹싱 챔버(300)에서 더욱 균일하게 혼합된 상태로 생성 공급될 수 있다.
이때, 다수개의 1차 오염원 발생기(100) 중 적어도 어느 하나는 1차 오염원 물질이 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)로 직접 공급되도록 별도의 바이패스 배관(P11)을 통해 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 연결될 수 있다.
예를 들면, 1차 오염원 발생기(100) 중 어느 하나가 전술한 바와 같이 단순히 미세 입자를 발생시키는 미세 입자 발생기로 적용된 경우, 미세 입자 발생기로 적용된 1차 오염원 발생기(100)는 별도의 바이패스 배관(P11)을 통해 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 직접 연결되고, 미세 입자 발생기에서 발생된 미세 입자들은 1차 미세먼지 생성기(200)를 거치지 않고 바이패스 배관(P11)을 통해 직접 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 공급되어 다른 1차 미세먼지들과 혼합될 수 있다.
이때, 바이패스 배관(P11)에는 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 유량 제어기(FV)가 장착될 수 있으며, 이 또한 제어부(40)에 의해 동작 제어될 수 있다.
한편, 제어부(40)는 각 배관(P1,P11)에 장착된 유량 제어기(FV)를 동작 제어할 수 있을 뿐만 아니라 1차 미세먼지 생성기(200) 또한 동작 제어할 수 있으며, 유량 제어기(FV) 및 1차 미세먼지 생성기(200)를 동작 제어함으로써, 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에서 혼합 생성되는 1차 미세먼지에 대한 1차 오염원 물질의 혼합 비율을 조절할 수 있다.
또한, 다수개의 1차 오염원 발생기(100) 중 어느 하나가 선택적으로 작동하는 경우, 제어부(40)는 선택 작동하는 1차 오염원 발생기(100)의 종류에 따라 1차 미세먼지 생성기(200)를 각각 서로 다른 가열온도를 갖도록 동작 제어할 수 있다.
예를 들면, 1차 오염원 발생기(100) 중 탄소 입자 발생기만 작동하는 경우, 탄소 입자가 OC 및 EC 입자 상태로 변화하도록 상대적으로 높은 가열온도를 갖도록 1차 미세먼지 생성기(200)가 동작 제어되고, 1차 오염원 발생기(100) 중 휘발성유기화합물 공급 장치만 작동하는 경우, 휘발성유기화합물을 증발시킨 이후 응축되도록 상대적으로 낮은 가열온도를 갖도록 1차 미세먼지 생성기(200)가 동작 제어되며, 1차 오염원 발생기(100) 중 바이오매스 공급 장치만 작동하는 경우, 바이오매스가 연소할 수 있는 정도의 가열온도를 갖도록 1차 미세먼지 생성기(200)가 동작 제어된다.
한편, 1차 오염원 발생기(100)로부터 공급된 1차 오염원 물질은 1차 미세먼지 생성기(200)로 공급되어 1차 미세먼지로 생성된 후 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 공급되어 혼합되고, 1차 오염원 발생기(100) 중 일부에서 공급된 1차 오염원 물질은 바이패스 배관(P11)을 통해 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에 공급되어 혼합된다. 이때, 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에서 다수개 종류의 1차 오염원 물질로부터 생성된 1차 미세먼지가 균일한 분포로 고르게 혼합될 수 있도록 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)에는 내부 공간에서 1차 미세먼지가 혼합 확산되도록 내부 공간의 공기를 확산 유동시키는 공기 확산 유동 수단(310)이 구비될 수 있다.
이러한 공기 확산 유동 수단(310)은 도 2에 도시된 바와 같이 1차 미세먼지 믹싱 챔버(300)의 상부 및 하부에 장착되어 회전하는 확산팬의 형태로 구성될 수도 있는 등 다양한 구조로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 생성기의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1차 미세먼지 생성기(200)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 1차 오염원 발생기(100)에서 공급된 1차 오염원 물질이 내부 공간으로 유입되어 흘러가도록 중공관 형태로 형성되는 코어 유동관(210)과, 코어 유동관(210)의 외부에 배치되어 코어 유동관(210) 내부 공간을 가열하는 가열 히터(220)를 포함하여 구성된다.
이때, 코어 유동관(210)은 일측 방향으로 길게 형성되거나 또는 공간 효율을 위해 지그재그 형태로 형성될 수도 있는 등 그 형상은 다양하게 변경 가능하며, 가열 히터(220)에 의한 고열에도 손상되지 않도록 석영관 형태로 형성될 수 있다. 가열 히터(220)는 코어 유동관(210)의 전체 구간에 대해 외부를 감싸며 가열하도록 구성될 수 있다. 제어부(40)는 가열 히터(220)의 작동 상태를 제어하여 가열 온도를 적절하게 조절할 수 있다.
한편, 가열 히터(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 코어 유동관(210)의 길이 방향을 따라, 즉, 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 복수개 배치되는 형태로 구성될 수 있으며, 복수개의 가열 히터(220) 중 적어도 하나 이상이 선택적으로 작동하도록 동작 제어될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 가열 히터(220)가 3개 구비된 경우, 코어 유동관(210)을 흘러가는 1차 오염원 물질을 상대적으로 오랜 시간 동안 가열해야 하는 경우, 가열 히터(220) 3개를 모두 작동시키고, 상대적으로 짧은 시간 동안 가열해야 하는 경우에는 가열 히터(220)를 1개 또는 2개만 작동시켜 가열 시간을 조절할 수 있다.
또한, 공장의 굴뚝과 같이 1차 오염원 물질이 통과하는 과정에서 점차 가열 온도가 낮아지는 과정을 통해 1차 미세먼지가 생성되기도 하는데, 이러한 경우를 모사할 수 있도록 복수개의 가열 히터(220)는 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 가열 온도가 점점 낮아지도록 동작 제어될 수도 있다.
아울러, 휘발성유기화합물과 같이 코어 유동관(210) 내부에서 증발한 후 다시 응축되어야 하는 경우, 복수개의 가열 히터(220) 중 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 제일 먼저 위치하는 가열 히터(220)만 작동하고 이후 나머지 가열 히터(220)는 작동 중단된 상태로 동작 제어될 수 있으며, 이를 통해 코어 유동관(210) 내부에서 가열 히터(220)가 작동하는 구간에서 증발 현상이 일어나고 이후 가열 히터(220)가 작동하지 않는 구간에서 응축 현상이 일어나며, 이를 통해 1차 미세먼지가 생성된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 1차 오염원 발생기
200: 1차 미세먼지 생성기
210: 코어 유동관 220: 가열 히터
300: 1차 미세먼지 믹싱 챔버
310: 공기 확산 유동 수단
FV: 유량 제어기

Claims (10)

  1. 대기중에 존재하는 1차 미세먼지와 2차 미세먼지 중 1차 미세먼지를 인공적으로 발생시키는 1차 미세먼지 발생 시스템으로서,
    상기 1차 미세먼지의 오염원이 되는 1차 오염원 물질을 공급하는 1차 오염원 발생기; 및
    상기 1차 오염원 발생기로부터 1차 오염원 물질을 공급받고, 공급된 1차 오염원 물질을 가열하여 1차 미세먼지로 생성시키는 1차 미세먼지 생성기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 오염원 발생기는 각각 서로 다른 종류의 1차 오염원 물질을 공급하도록 다수개 구비되며, 다수개의 상기 1차 오염원 발생기는 각각 연결 배관을 통해 상기 1차 미세먼지 생성기에 연결되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결 배관에는 상기 1차 미세먼지 생성기로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 유량 제어기가 장착되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 미세먼지 생성기로부터 생성된 1차 미세먼지를 공급받아 혼합하는 1차 미세먼지 믹싱 챔버를 더 포함하고,
    다수개의 상기 1차 오염원 발생기 중 적어도 어느 하나는 1차 오염원 물질이 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버로 직접 공급되도록 별도의 바이패스 배관을 통해 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에는 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버로 공급되는 1차 오염원 물질의 공급량을 조절할 수 있도록 별도의 유량 제어기가 장착되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 1차 미세먼지 생성기와 상기 유량 제어기의 동작 상태를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 1차 미세먼지 믹싱 챔버에서 혼합 생성되는 1차 미세먼지에 대한 1차 오염원 물질의 혼합 비율을 조절할 수 있도록 상기 1차 미세먼지 생성기 또는 유량 제어기의 동작 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    다수개의 상기 1차 오염원 발생기 중 어느 하나가 선택적으로 작동하는 경우, 상기 제어부는 선택 작동하는 1차 오염원 발생기의 종류에 따라 상기 1차 미세먼지 생성기를 각각 서로 다른 가열 온도를 갖도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 미세먼지 생성기는
    상기 1차 오염원 발생기에서 공급된 1차 오염원 물질이 내부 공간으로 유입되어 흘러가도록 중공관 형태로 형성되는 코어 유동관; 및
    상기 코어 유동관의 외부에 배치되어 상기 코어 유동관 내부 공간을 가열하는 가열 히터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 복수개 배치되고, 다수개의 가열 히터 중 적어도 하나 이상이 선택적으로 작동하도록 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 복수개 배치되고, 다수개의 가열 히터는 상기 1차 오염원 물질의 유동 방향을 따라 가열 온도가 점점 낮아지도록 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 1차 미세먼지 발생 시스템.
KR1020170108910A 2017-08-28 2017-08-28 1차 미세먼지 발생 시스템 KR101964731B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170108910A KR101964731B1 (ko) 2017-08-28 2017-08-28 1차 미세먼지 발생 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170108910A KR101964731B1 (ko) 2017-08-28 2017-08-28 1차 미세먼지 발생 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190023340A true KR20190023340A (ko) 2019-03-08
KR101964731B1 KR101964731B1 (ko) 2019-04-02

Family

ID=65800558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170108910A KR101964731B1 (ko) 2017-08-28 2017-08-28 1차 미세먼지 발생 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101964731B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102218466B1 (ko) * 2020-11-24 2021-02-22 한국건설기술연구원 레인지후드 성능시험용 인공 미세먼지 입자 분사장치, 및 이를 이용한 인공 미세먼지 입자 분사방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668784B1 (ko) * 2006-02-06 2007-01-12 연세대학교 산학협력단 미립자 발생장치
JP3998190B2 (ja) * 2002-12-02 2007-10-24 株式会社堀場製作所 燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物の分析方法および分析装置
US20090064995A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 Activaero Gmbh Inhalation device
KR101105322B1 (ko) 2009-03-11 2012-01-18 한국과학기술원 에어로졸상 입자 발생장치, 발생방법 및 이를 이용한 에어로졸상 입자의 검출시스템
KR101758813B1 (ko) * 2016-02-24 2017-07-26 주식회사 그린솔루스 다중 믹싱챔버를 구비한 환경위해성 평가용 독성물질 혼합장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3998190B2 (ja) * 2002-12-02 2007-10-24 株式会社堀場製作所 燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物の分析方法および分析装置
KR100668784B1 (ko) * 2006-02-06 2007-01-12 연세대학교 산학협력단 미립자 발생장치
US20090064995A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 Activaero Gmbh Inhalation device
KR101105322B1 (ko) 2009-03-11 2012-01-18 한국과학기술원 에어로졸상 입자 발생장치, 발생방법 및 이를 이용한 에어로졸상 입자의 검출시스템
KR101758813B1 (ko) * 2016-02-24 2017-07-26 주식회사 그린솔루스 다중 믹싱챔버를 구비한 환경위해성 평가용 독성물질 혼합장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102218466B1 (ko) * 2020-11-24 2021-02-22 한국건설기술연구원 레인지후드 성능시험용 인공 미세먼지 입자 분사장치, 및 이를 이용한 인공 미세먼지 입자 분사방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101964731B1 (ko) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Deactivation of V2O5-WO3-TiO2 SCR catalyst at biomass fired power plants: Elucidation of mechanisms by lab-and pilot-scale experiments
Shanthakumar et al. Flue gas conditioning for reducing suspended particulate matter from thermal power stations
US6726888B2 (en) Method to decrease emissions of nitrogen oxide and mercury
US7837962B2 (en) Method and apparatus for removing mercury and particulates from combustion exhaust gas
Tissari Fine particle emissions from residential wood combustion (Puun pienpolton pienhiukkaspäästöt)
MX2008003980A (es) Metodo y aparato para remover mercurio de gas de escape de combustion.
KR101946301B1 (ko) 복합 미세먼지 발생 시스템
US7854910B1 (en) Air preheater design that controls mercury emissions in exhaust gases and method of operation of the same
Ribeiro et al. Characteristics of ash and particle emissions during bubbling fluidised bed combustion of three types of residual forest biomass
Huang et al. Fine particulate-bound arsenic and selenium from coal-fired power plants: Formation, removal and bioaccessibility
KR101964731B1 (ko) 1차 미세먼지 발생 시스템
CN103728432B (zh) 燃煤烟气汞均、异相反应形态转化机理装置及利用该装置检测汞形态的方法
Wang et al. Sulfur enrichment in particulate matter generated from a lab-scale pressurized fluidized bed combustor
Ryfa et al. Experimental and numerical investigation of mercury removal from flue gas by sorbent polymer composite
Niu et al. Mercury release during thermal treatment of two coal gangues and two coal slimes under N2 and in air
Torvela Measurement of atmospheric emissions
CN104034850A (zh) 一种气态单质汞的氧化剂和吸附剂的性能评价装置
KR101946302B1 (ko) 2차 미세먼지 발생 시스템
Singh et al. Atmospheric emissions from thermal (coal-fired) power plants and associated environmental impacts
Liu et al. Effects of bed material size distribution, operating conditions and agglomeration phenomenon on heavy metal emission in fluidized bed combustion process
Zhao et al. Size distributions, microstructures, and elemental compositions of PM2. 5 from two coal-fired fluidized-bed boilers equipped with fabric filters
Axt et al. Investigation of Ultrafine Particulate Matter Formation during Combustion of Biomass and Lignite
Suhonen Novel electrical particle emission reduction methods for small-scale biomass combustion
Lee et al. Performance of copper chloride-impregnated sorbents on mercury vapor control in an entrained-flow reactor system
CN203881744U (zh) 一种气态单质汞的氧化剂和吸附剂的性能评价装置

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