KR20190041823A - 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치 - Google Patents

다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치 Download PDF

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KR20190041823A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 외부와 구획되며 기체 및 에어로졸 입자의 수용 공간을 구비하는 윈드터널, 상기 윈드터널의 내부로 상기 에어로졸 입자를 분사시키기 위한 분사구, 및 상기 윈드터널의 내부에 구비되어 상기 유입된 에어로졸 입자가 균일한 분포로 확산되도록 다단 구조로 배치되며 회전속도가 가변 가능한 복수의 확산팬을 포함한다.

Description

다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치{APPARATUS FOR DIFFUSION OF AEROSOL PARTICLES USING MULTI-STAGE FANS}
본 발명은 에어로졸 입자 확산 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어로졸 입자를 풍동 내에서 넓은 단면적에 걸쳐 균일한 농도로 확산시키기 위한 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치에 관한 것이다.
종래에는 시험 장치인 풍동 내에 무동력 팬 또는 배플(baffle)을 설치하여 국부적으로 난류를 생성함으로써 풍동 내부로 주입된 에어로졸 입자를 분산시켜왔다.
그러나, 이와 같은 방법에 의해서는 에어로졸 입자가 확산되는 범위가 좁은 편이며 풍동 내에서 넓은 단면적에 걸쳐서 균일한 농도를 가지도록 분산시키지 못하는 단점이 존재한다. 이를 보완하기 위해, 풍동의 길이를 길게 구현하여 난류 유동이 충분히 발달하도록 유도함으로써 에어로졸 입자를 분산시키기도 하지만 긴 풍동을 설치하기 위한 공간을 필요로 하는 또 다른 단점이 존재한다.
이에 따라, 풍동의 길이 조절 없이 에어로졸 입자를 분산시키기 위한 실험장치 및 실험방법이 필요한 실정이다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1040444호(발명의 명칭: 서브마이크론 입자의 실시간 크기분포 측정을 위한다중채널형 확산하전기 및 이를 이용한 서브마이크론입자의 실시간 크기분포 측정방법, 공고일자: 2011년 6월 9일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 풍동 내 구비된 다단 구조를 가지는 팬의 회전 속도를 조절함으로써 에어로졸 입자가 균일한 농도를 가지며 확산되도록 하기 위한 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 외부와 구획되며 기체 및 에어로졸 입자의 수용 공간을 구비하는 윈드터널, 상기 윈드터널의 내부로 상기 에어로졸 입자를 분사시키기 위한 분사구, 및 상기 윈드터널의 내부에 구비되어 상기 유입된 에어로졸 입자가 균일한 분포로 확산되도록 다단 구조로 배치되며 회전속도가 가변 가능한 복수의 확산팬을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수의 확산팬은 동력팬일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수의 확산팬은 상기 다단 구조 내 전단에 단일 배치되는 제1 확산팬, 상기 제1 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 복수의 팬을 포함하는 제2 확산팬, 상기 제2 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 제2 확산팬보다 많은 개수의 팬을 포함하는 제3 확산팬, 및 상기 제3 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 차례대로 배치되며, 각각 상기 제3 확산팬보다 많은 개수의 팬을 포함하는 제4 확산팬 내지 제n 확산팬을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제4 확산팬 내지 제n 확산팬은 상기 제3 확산팬의 후방으로부터 멀어질수록 더 많은 개수의 팬을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다단 구조 내 제n 단에 배치된 팬의 개수는 n2(n은 1 이상의 자연수)개일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 확산팬 내지 상기 제n 확산팬 간의 이격된 거리는 서로 동일한 거리로서 80 mm 내지 100 mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이격된 거리는 90 mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수의 확산팬은 각 팬에 대한 일변의 길이가 180 mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수의 확산팬의 회전에 따라 발생하는 기류의 속도는 상기 윈드터널의 내부의 유속보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 확산팬의 회전속도는 상기 복수의 확산팬의 회전속도 중 가장 크고, 상기 제2 확산팬의 회전속도는 상기 제1 확산팬의 회전속도의 절반일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3 확산팬의 회전속도는 상기 제1 확산팬의 회전속도와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 상기 윈드터널의 전방에 배치되며 외부로부터 기체가 유입되는 유입구, 및 상기 유입구를 통해 유입된 기체를 필터링하는 기체필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 상기 윈드터널의 후방에 배치되며 상기 복수의 확산팬을 통해 확산된 상기 에어로졸 입자의 개수에 따른 수농도를 측정하기 위한 측정부를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 풍동 내 구비된 다단 구조를 가지는 동력 팬의 회전 속도를 조절함으로써 에어로졸 입자가 균일한 농도를 가지며 확산되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 풍동 내에서 입자가 균일하게 확산되는 영역을 넓게 구현 가능하여 보다 큰 영역의 시험 구역을 확보할 수 있고, 더 나아가 에어로졸 입자 수농도의 측정실험 및 평가에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 3단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 2b는 도 2a를 전방에서 바라본 개략도이다.
도 3은 3단 구조의 팬을 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, n단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 4b는 도 4a를 전방에서 바라본 개략도이다.
도 5는 n단 구조의 팬을 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 사용하여 에어로졸 입자의 수농도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 1개의 무동력 팬을 사용하여 에어로졸 입자의 수농도 분포를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 3단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이고, 도 2b는 도 2a를 전방에서 바라본 개략도이고, 도 3은 3단 구조의 팬을 구체적으로 도시한 사시도이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, n단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이고, 도 4b는 도 4a를 전방에서 바라본 개략도이고, 도 5는 n단 구조의 팬을 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 윈드터널(110), 분사구(120), 복수의 확산팬(130)을 포함한다.
윈드터널(110)은 터널 내에 바람을 일으켜 입자를 포함하는 기체 또는 입자의 흐름을 실험하기 위한 풍동 실험실로서, 외부와 구획되어 내부 공간을 구비할 수 있다. 즉, 윈드터널(110)은 기체 및 에어로졸 입자의 수용 공간인 내부 공간을 구비할 수 있다.
일반적으로, 윈드터널(110)은 소정의 길이를 가지는 관 형태로 형성되는데, 내부에서 난류 유동이 충분히 발달할 수 있도록 관의 길이를 길게 구현하여 기체 또는 입자를 분산시킨다. 그러나, 길이가 긴 윈드터널(110)을 설치하기 위한 공간을 확보해야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 윈드터널(110)의 길이에 상관없이 즉, 공간의 제약을 받지 않고 터널 내부에서 난류 유동을 효과적으로 발생시키는 구조의 팬을 사용하여 입자를 골고루 분산시킬 수 있다.
분사구(120)는 윈드터널(110)의 내부로 에어로졸 입자를 분사시킨다.
본 실시예에서는, 폭이 좁은 관 형태의 분사구(120)를 사용하지만, 이에 한정되지 않고 윈드터널(110)의 내부로 입자를 분사시킬 수 있는 다양한 형태의 분사구(120)를 채택하여 사용할 수 있다.
분사구(120)는 에어로졸 입자를 유동 방향 또는 유동 방향과 반대 방향으로 윈드터널(110)의 내부의 자유류를 향해 고르게 분사시킬 수 있다. 이를 위해, 분사구(120)의 끝단은 윈드터널(110) 내 유동 방향과 동일한 방향 또는 반대 방향으로 절곡되거나 휘어질 수 있다.
복수의 확산팬(130)은 윈드터널(110)의 내부에 구비되어 분사구(120)를 통해 유입된 에어로졸 입자가 골고루 분산되도록 난류 유동을 발생시키는 부재로서, 다단 구조로 배치된다. 참고로, 복수의 확산팬(130)은 동력팬으로 구현될 수 있다.
복수의 확산팬(130)은 송풍팬과 같은 형태로 팬마다 복수의 날개를 구비할 수 있다. 이때, 복수의 날개가 회전하는 방향은 모든 확산팬에 대하여 같거나 또는 각 단에 배치된 확산팬마다 상이할 수 있다.
일 실시예로, 홀수 단에 배치된 확산팬의 날개는 시계 방향으로 회전할 수 있고, 짝수 단에 배치된 확산팬의 날개는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 윈드터널(110) 내 와류 현상이 발생되면서 기체 또는 입자 특히 에어로졸 입자가 넓은 분포로 확산되는 것을 가속시킬 수 있다. 다른 실시예로, 홀수 단에 배치된 확산팬의 날개는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 짝수 단에 배치된 확산팬의 날개는 시계 방향으로 회전할 수도 있다.
복수의 날개가 회전하는 방향은 전술한 바 이외에도, 각 단별로 여러 가지 조합에 따라 상이할 수 있다.
이하에서는, 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치의 다양한 실시예를 설명하고자 한다. 즉, 도 2a, 도 2b, 도 3을 참조하여 3단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하고, 도 4a, 도 4b, 도 5를 참조하여 n단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 복수의 확산팬(130)은 3단 구조의 확산팬으로서, 제1 확산팬(132), 제2 확산팬(134) 및 제3 확산팬(136)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 확산팬(132)은 3단 구조 내 전단에 배치되는 확산팬으로 단일 배치될 수 있다. 즉, 제1 확산팬(132)은 하나의 확산팬으로 구현되어 3단 구조 중 가장 앞쪽에 배치될 수 있다.
제2 확산팬(134)은 제1 확산팬(132)의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 확산팬으로 복수의 팬을 포함할 수 있다. 즉, 제2 확산팬(134)은 복수의 확산팬(130)으로 구현되어 3단 구조 중 1단에 배치된 확산팬의 뒤쪽에 배치될 수 있다.
제3 확산팬(136)은 제2 확산팬(134)의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 확산팬으로 복수의 팬을 포함할 수 있다. 즉, 제3 확산팬(136)은 복수의 확산팬(130)으로 구현되어 3단 구조 중 2단에 배치된 확산팬의 뒤쪽에 배치될 수 있다. 이때, 제3 확산팬(136)은 제2 확산팬(134)보다 많은 개수의 확산팬을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 확산팬(130)은 단이 늘어남에 따라 비례하여 그 개수가 증가할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 제1 단에 배치된 확산팬의 개수는 1개일 수 있고, 제2 단에 배치된 확산팬의 개수는 4개일 수 있고, 제3 단에 배치된 확산팬의 개수는 9개일 수 있다. 즉, 확산팬의 개수는 후단으로 갈수록 n2(n은 각 단을 의미하며, 1 이상의 자연수) 형태로 지수승 비례하여 증가할 수 있다. 이에 따라, 윈드터널(110) 내 에어로졸 입자가 터널 후방을 향해 넓은 분포를 가지며 확산되도록 할 수 있다.
한편, 도 2a를 참조하면, 복수의 확산팬(130) 간의 이격된 거리 즉, 제1 확산팬(132)과 제2 확산팬(134) 간의 이격거리 및 제2 확산팬(134)과 제3 확산팬(136) 간의 이격거리는 서로 동일할 수 있다.
예컨대, 상기 이격된 거리는 80 mm 내지 100 mm 일 수 있으며, 본 실시예에서는 90 mm로 구현되는 것이 바람직하다.
복수의 확산팬(130)은 각 팬에 대한 일변의 길이가 동일한 정사각 형태로 구현될 수 있다.
이때, 상기 일변의 길이는 180 mm로 구현될 수 있다. 여기서, 복수의 확산팬(130)이 전술한 바와 같이 3단 구조의 후단으로 갈수록 n2(n은 각 단을 의미하며, 1 이상의 자연수) 형태로 지수승 비례하는 경우, 제1 확산팬(132)의 길이는 180 mm로 구현될 수 있고, 제2 확산팬(134)의 길이는 360 mm로 구현될 수 있고, 제3 확산팬(136)의 길이는 540 mm로 구현될 수 있다.
참고로, 복수의 확산팬(130) 간의 이격거리 및 각 팬에 대한 일변의 길이는 전술한 수치에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
복수의 확산팬(130)은 각 단마다 상이한 속도로 회전할 수 있다. 다시 말해, 각 단별로 배치된 복수의 확산팬(130)이 회전하는 속도는 서로 다를 수 있다.
이때, 윈드터널(110)의 내부에서는 복수의 확산팬(130)의 회전에 따라 기류가 발생하는데, 발생되는 기류의 속도가 윈드터널(110)의 내부 유속보다 크게 설정될 수 있다. 참고로, 상기 기류의 속도 및 상기 내부 유속의 단위는 모두 m/s이다.
구체적으로, 제1 확산팬(132)의 회전속도는 복수의 확산팬(130)의 회전속도 중 가장 클 수 있고, 제2 확산팬(134)의 회전속도는 제1 확산팬(132)의 회전속도의 절반속도일 수 있고, 제3 확산팬(136)의 회전속도는 제1 확산팬(132)의 회전속도와 동일한 속도일 수 있다.
즉, 제1 단에서 제1 확산팬(132)의 회전속도를 최대로 함으로써 난류 생성을 통해 에어로졸 입자를 1차적으로 확산시키며, 제2 단에서 제2 확산팬(134)의 회전속도를 제1 확산팬(132)의 절반의 회전속도를 통한 차압 작용으로 인해 에어로졸 입자가 제1 단에서보다 넓게 확산되도록 유도할 수 있다. 뒤이어, 제3 단에서는 제3 확산팬(136)의 회전속도를 제1 확산팬(132)의 회전속도와 동일한 속도로 구현하여 에어로졸 입자를 확산시키는 작용을 통해 확산 영역에 대하여 입자가 보다 균일하게 확산될 수 있다.
이에 따라, 윈드터널(110) 내 에어로졸 입자가 터널 후방을 향해 넓은 분포를 가지며 확산되도록 할 수 있다.
다른 예로, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 확산팬(130)은 n단 구조의 확산팬으로서, 제1 확산팬(132), 제2 확산팬(134), 제3 확산팬(136) 및 제4 확산팬(138) 내지 제n 확산팬(138)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 확산팬(132)은 3단 구조 내 전단에 배치되는 확산팬으로 단일 배치될 수 있다. 즉, 제1 확산팬(132)은 하나의 확산팬으로 구현되어 3단 구조 중 가장 앞쪽에 배치될 수 있다.
제2 확산팬(134)은 제1 확산팬(132)의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 확산팬으로 복수의 팬을 포함할 수 있다. 즉, 제2 확산팬(134)은 복수의 확산팬(130)으로 구현되어 3단 구조 중 1단에 배치된 확산팬의 뒤쪽에 배치될 수 있다.
제3 확산팬(136)은 제2 확산팬(134)의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 확산팬으로 복수의 팬을 포함할 수 있다. 즉, 제3 확산팬(136)은 복수의 확산팬(130)으로 구현되어 3단 구조 중 2단에 배치된 확산팬의 뒤쪽에 배치될 수 있다. 이때, 제3 확산팬(136)은 제2 확산팬(134)보다 많은 개수의 확산팬을 포함할 수 있다.
제4 확산팬(138) 내지 제n 확산팬(138)은 제3 확산팬(136)의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 차례대로 배치되는 확산팬으로 각각 복수의 팬을 포함할 수 있다. 즉, 제4 확산팬(138) 내지 제n 확산팬(138)은 각각 복수의 확산팬(130)으로 구현되어 n단 구조 중 3단에 배치된 확산팬의 뒤쪽에 순서대로 배치될 수 있다.
이때, 제4 확산팬(138) 내지 제n 확산팬(138)은 제3 확산팬(136)보다 많은 개수의 확산팬을 포함할 수 있다. 다시 말해, 제4 확산팬(138) 내지 제n 확산팬(138)은 제3 확산팬(136)의 후방으로부터 점점 멀어질수록 더 많은 개수의 팬을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 확산팬(130)은 단이 늘어남에 따라 비례하여 그 개수가 증가할 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 제1 단에 배치된 확산팬의 개수는 1개일 수 있고, 제2 단에 배치된 확산팬의 개수는 4개일 수 있고, 제3 단에 배치된 확산팬의 개수는 9개일 수 있으며, 제n 단에 배치된 확산팬의 개수는 n2개일 수 있다. 즉, 확산팬의 개수는 후단으로 갈수록 n2(n은 각 단을 의미하며, 1 이상의 자연수) 형태로 지수승 비례하여 증가할 수 있다. 이에 따라, 윈드터널(110) 내 에어로졸 입자가 터널 후방을 향해 넓은 분포를 가지며 확산되도록 할 수 있다.
한편, 도 4b를 참조하면, 복수의 확산팬(130) 간의 이격된 거리 즉, 제1 확산팬(132)과 제2 확산팬(134) 간의 이격거리, 제2 확산팬(134)과 제3 확산팬(136) 간의 이격거리 및 제(n-1) 확산팬과 제n 확산팬(138) 간의 이격거리는 서로 동일할 수 있다.
예컨대, 상기 이격된 거리는 80 mm 내지 100 mm 일 수 있으며, 본 실시예에서는 90 mm로 구현되는 것이 바람직하다.
복수의 확산팬(130)은 각 팬에 대한 일변의 길이가 동일한 정사각 형태로 구현될 수 있다.
이때, 상기 일변의 길이는 180 mm로 구현될 수 있다. 여기서, 복수의 확산팬(130)이 전술한 바와 같이 n단 구조의 후단으로 갈수록 n2(n은 각 단을 의미하며, 1 이상의 자연수) 형태로 지수승 비례하는 경우, 제1 확산팬(132)의 길이는 180 mm로 구현될 수 있고, 제2 확산팬(134)의 길이는 360 mm로 구현될 수 있고, 제3 확산팬(136)의 길이는 540 mm로 구현될 수 있으며, 제n 확산팬(138)의 길이는 180n mm로 구현될 수 있다.
참고로, 복수의 확산팬(130) 간의 이격거리 및 각 팬에 대한 일변의 길이는 전술한 수치에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
복수의 확산팬(130)은 각 단마다 상이한 속도로 회전할 수 있다. 다시 말해, 각 단별로 배치된 복수의 확산팬(130)이 회전하는 속도는 서로 다를 수 있다.
이때, 윈드터널(110)의 내부에서는 복수의 확산팬(130)의 회전에 따라 기류가 발생하는데, 발생되는 기류의 속도가 윈드터널(110)의 내부 유속보다 크게 설정될 수 있다. 참고로, 상기 기류의 속도 및 상기 내부 유속의 단위는 모두 m/s이다.
이에 따라, 윈드터널(110) 내 에어로졸 입자가 터널 후방을 향해 넓은 분포를 가지며 확산되도록 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치는 유입구(140), 기체필터(150) 및 측정부(160)를 더 포함할 수 있다.
유입구(140)는 윈드터널(110)의 전방에 배치되며 외부로부터 기체가 유입될 수 있다.
기체필터(150)는 유입구(140)를 통해 유입된 기체를 필터링하는 부재로서, 본 실시예에서는 HEPA 필터를 사용하였다.
측정부(160)는 윈드터널(110)의 후방에 배치되며 복수의 확산팬(130)을 통해 확산된 에어로졸 입자의 개수에 따른 수농도를 측정할 수 있다.
즉, 측정부(160)는 복수의 확산팬(130)을 통해 확산된 에어로졸 입자의 분포 영역의 임의 구간을 스캔하여, 입자의 개수에 따른 수농도를 측정하기 위한 센서로 구현될 수 있다. 예컨대, 윈드터널(110)의 벽면 길이(L)가 600 mm이면서 복수의 확산팬(130)이 3단 구조로 구현되는 경우, 에어로졸 입자의 분포 영역에 대한 스캔 구간은 400 mm x 400 mm 로 이루어진 입체공간으로 형성될 수 있다.
이때, 측정부(160)는 에어로졸 입자 확산 장치에 장착된 형태로 구현되어 입자의 수농도를 측정할 수 있지만, 에어로졸 입자 확산 장치와 유선 또는 무선의 형태로 연결되어 입자의 수농도를 측정할 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치를 사용하여 에어로졸 입자의 수농도 분포를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 1개의 무동력 팬을 사용하여 에어로졸 입자의 수농도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 다단 구조를 가지는 다수의 동력 확산팬을 이용하여 윈드터널(110)의 내부에서 에어로졸 입자를 확산시키는 경우, 입자의 개수에 따른 수농도는 매우 균일하며 일정한 분포를 보였다.
반면에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 1개의 무동력 확산팬을 이용하여 윈드터널의 내부에서 에어로졸 입자를 확산시키는 경우, 입자의 개수에 따른 수농도는 매우 비균일하며 불규칙적인 분포를 보였다.
이를 통해, 본 발명에서 제안하는 다단 구조의 동력 확산팬이 구비된 에어로졸 입자 확산 장치를 사용하는 경우, 보다 넓은 영역에 걸쳐 에어로졸 입자의 개수에 따른 수농도가 매우 균일하게 분산됨을 확인할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 윈드터널
120 : 분사구
130 : 복수의 확산팬
132 : 제1 확산팬
134 : 제2 확산팬
136 : 제3 확산팬
138 : 제4 확산팬 내지 제n 확산팬
140 : 유입구
150 : 기체필터

Claims (13)

  1. 외부와 구획되며 기체 및 에어로졸 입자의 수용 공간을 구비하는 윈드터널;
    상기 윈드터널의 내부로 상기 에어로졸 입자를 분사시키기 위한 분사구; 및
    상기 윈드터널의 내부에 구비되어 상기 유입된 에어로졸 입자가 균일한 분포로 확산되도록 다단 구조로 배치되며 회전속도가 가변 가능한 복수의 확산팬
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 확산팬은 동력팬인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 확산팬은
    상기 다단 구조 내 전단에 단일 배치되는 제1 확산팬;
    상기 제1 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 복수의 팬을 포함하는 제2 확산팬;
    상기 제2 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 제2 확산팬보다 많은 개수의 팬을 포함하는 제3 확산팬; 및
    상기 제3 확산팬의 후방으로부터 소정 거리만큼 이격되어 차례대로 배치되며, 각각 상기 제3 확산팬보다 많은 개수의 팬을 포함하는 제4 확산팬 내지 제n 확산팬
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 확산팬 내지 제n 확산팬은
    상기 제3 확산팬의 후방으로부터 멀어질수록 더 많은 개수의 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다단 구조 내 제n 단에 배치된 팬의 개수는 n2(n은 1 이상의 자연수)개인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 확산팬 내지 상기 제n 확산팬 간의 이격된 거리는 서로 동일한 거리로서 80 mm 내지 100 mm 인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이격된 거리는 90 mm 인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 확산팬은
    각 팬에 대한 일변의 길이가 180 mm 인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 확산팬의 회전에 따라 발생하는 기류의 속도는 상기 윈드터널의 내부의 유속보다 큰 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 확산팬의 회전속도는 상기 복수의 확산팬의 회전속도 중 가장 크고,
    상기 제2 확산팬의 회전속도는 상기 제1 확산팬의 회전속도의 절반인 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 확산팬의 회전속도는 상기 제1 확산팬의 회전속도와 동일한 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 윈드터널의 전방에 배치되며 외부로부터 기체가 유입되는 유입구; 및
    상기 유입구를 통해 유입된 기체를 필터링하는 기체필터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 윈드터널의 후방에 배치되며 상기 복수의 확산팬을 통해 확산된 상기 에어로졸 입자의 개수에 따른 수농도를 측정하기 위한 측정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 구조의 팬을 이용한 에어로졸 입자 확산 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200138523A (ko) * 2019-05-30 2020-12-10 이수빈 미세먼지 전구체 저감장치
KR102198320B1 (ko) * 2019-07-31 2021-01-05 국방과학연구소 챔버와 윈드터널이 통합된 에어로졸 평가장치
KR102198319B1 (ko) * 2019-07-31 2021-01-05 국방과학연구소 이동식 야외 에어로졸 평가장치
KR102563666B1 (ko) * 2023-03-20 2023-08-04 국방과학연구소 입자 침투율 평가 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4568190A (en) * 1984-02-06 1986-02-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electrooptical system and technique for direct quantitative measurement of the mass concentration of monodisperse aerosols
US6408704B1 (en) * 1999-02-01 2002-06-25 Klaus Willeke Aerodynamic particle size analysis method and apparatus
JP2005083649A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Sharp Corp 微小粒子拡散装置
KR20130080698A (ko) * 2012-01-05 2013-07-15 국방과학연구소 자연대류형 에어로졸 시험 장치 및 그 시험방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4568190A (en) * 1984-02-06 1986-02-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electrooptical system and technique for direct quantitative measurement of the mass concentration of monodisperse aerosols
US6408704B1 (en) * 1999-02-01 2002-06-25 Klaus Willeke Aerodynamic particle size analysis method and apparatus
JP2005083649A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Sharp Corp 微小粒子拡散装置
KR20130080698A (ko) * 2012-01-05 2013-07-15 국방과학연구소 자연대류형 에어로졸 시험 장치 및 그 시험방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200138523A (ko) * 2019-05-30 2020-12-10 이수빈 미세먼지 전구체 저감장치
KR102198320B1 (ko) * 2019-07-31 2021-01-05 국방과학연구소 챔버와 윈드터널이 통합된 에어로졸 평가장치
KR102198319B1 (ko) * 2019-07-31 2021-01-05 국방과학연구소 이동식 야외 에어로졸 평가장치
KR102563666B1 (ko) * 2023-03-20 2023-08-04 국방과학연구소 입자 침투율 평가 장치

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