KR20200068162A - 기상시료의 유해인자 포집장치 - Google Patents

기상시료의 유해인자 포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포집용액의 무동력 이송을 구현하면서 기상시료와의 접촉을 유지시킴으로서, 별도의 에너지원 없이 유해인자의 액상화 포집이 가능하고, 휴대가 용이한 콤팩트 구조의 기상시료의 유해인자 포집장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 유해인자를 포함한 기상시료가 유입되는 제1 유입구 및 유해인자가 분리된 기상시료를 배출시키는 제1 유출구가 마련되는 상부기판; 기상시료 내 유해인자를 포집하기 위한 포집용액이 유입되는 제2 유입구 및 기상시료 내 유해인자를 포집한 포집용액을 배출시키는 제2 유출구가 마련되는 하부기판; 및 상기 상부기판과 상기 하부기판의 결합 영역에 배치되어, 상기 제1 유입구와 상기 제1 유출구 사이를 통과하는 기상시료와 상기 제2 유입구와 상기 제2 유출구 사이를 통과하는 포집용액을 서로 접촉시키는 포집공간을 제공하되, 상기 제2 유입구에서 상기 제2 유출구로 향하는 포집용액의 표면장력을 점차적으로 증대시켜, 포집공간을 통과하는 포집용액의 이송력을 제공하는 복수의 채널이 구비된 포집부를 포함하는 특징을 개시한다.

Description

기상시료의 유해인자 포집장치{DEVICE FOR SAMPLING NOXIOUS FACTORS IN THE AIR}
본 발명은 기상시료의 유해인자 포집장치에 관한 것으로, 상세하게는 공기 중에 포함된 유해인자를 포집용액에 포집시키는 기상시료의 유해인자 포집장치에 관한 것이다.
환경 문제가 대두되고 있는 최근 공기 중 포함된 유해물질에 대한 분석이 활발히 이루어지고 있다.
외부 공기 중에는 미세 먼지를 포함한 다양한 종류의 생물학적 유해인자를 포함하며, 특히, 발전소, 제철소, 소각로 등의 각종 산업 현장에서 배출되는 배기가스에는 SOx, NOx, HCL, 휘발성 유기화합물(VOCs), 악취 등의 가스 상 물질, 미세분진, 중금속 등의 다양한 종류의 입자상 유해인자를 함유하고 있다.
종래의 공기 내 포함된 유해물질을 포집하는 방법은, 튜브나 관 형태의 이송라인 상에 필터를 배치하고, 상기 필터를 향해 유해인자가 포함된 기상시료를 통과시킴으로서 필터에 유해인자를 직접 걸려내는 집진방식을 취하고 있다.
그러나 현미경이나 시료 분석 장비를 이용하여 실질적으로 유해인자를 분석하기 위해서는, 종래의 필터에 걸러진 유해인자를 다시 포집용액에 용해시키는 액상화 과정을 재차 거처야 했다.
또한 종래 포집장치는 필터, 필터가 설치되는 이송관, 및 이송관을 향해 분석 대상인 기상시료를 송풍시키는 송풍유닛 등을 필요로 하고, 이와 별도로 필터에 걸러진 유해인자를 분석하기 위한 별도의 포집용액을 준비해야 하기 때문에, 사용자가 휴대할 수 있을 정도의 작은 크기의 장치를 구현하기가 곤란하였다.
대한민국 등록특허 제10-1118184호(공고일자 2012.03.16.)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 포집용액의 무동력 이송을 구현하면서 기상시료와의 접촉을 유지시킴으로서, 별도의 에너지원 없이 유해인자의 액상화 포집이 가능하고, 휴대가 용이한 콤팩트 구조의 기상시료의 유해인자 포집장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 유해인자를 포함한 기상시료가 유입되는 제1 유입구 및 유해인자가 분리된 기상시료를 배출시키는 제1 유출구가 마련되는 상부기판; 기상시료에 포함된 유해인자를 포집하기 위한 포집용액이 유입되는 제2 유입구 및 유해인자를 포집한 포집용액을 배출시키는 제2 유출구가 마련되는 하부기판; 및 상기 상부기판과 상기 하부기판의 결합 영역에 배치되어, 상기 제1 유입구와 상기 제1 유출구 사이를 통과하는 기상시료와 상기 제2 유입구와 상기 제2 유출구 사이를 통과하는 포집용액을 서로 접촉시키는 포집공간을 제공하되, 상기 제2 유입구에서 상기 제2 유출구로 향하는 포집용액의 표면장력을 점차적으로 증대시켜 포집용액의 이송력을 제공하는 복수의 채널이 구비된 포집부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지게 형성될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 친수성이 커지도록 표면 처리될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 소수성이 작아지도록 표면 처리될 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 채널은, 상기 제2 유입구 측으로 갈수록 소수성이 커지도록 표면 처리되고, 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 친수성이 커지도록 표면 처리될 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 복수의 채널은, 상기 하부기판의 상면에 폭 방향으로 나란히 배열될 수 있고, 이때 상기 하부기판에는, 상기 제2 유입구로 유입된 포집용액이 상기 복수의 채널로 분기되도록, 상기 하부기판의 일측 상면에 배치되어 상기 제2 유입구와 상기 채널의 일단을 연결하는 공급용 메인채널; 및 상기 복수의 채널을 통과한 포집용액을 모아서 상기 제2 유출구로 배출되도록, 상기 하부기판의 타측 상면에 배치되어 상기 채널의 타단과 상기 제2 유출구를 연결하는 회수용 메인채널을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치에 있어서, 상기 복수의 채널은, 상기 하부기판의 상면에 방사상으로 배열될 수 있고, 이때 상기 하부기판에는, 상기 제2 유입구로 유입된 포집용액이 상기 복수의 채널로 분기되도록, 상기 하부기판의 가장자리 상면에 배치되어 상기 제2 유입구와 상기 채널의 반경방향 외측단을 연결하는 공급용 메인채널; 및 상기 복수의 채널을 통과한 포집용액을 모아서 상기 제2 유출구로 배출되도록, 상기 하부기판의 중심부 상면에 배치되어 상기 채널의 반경방향 내측단과 상기 제2 유출구를 연결하는 회수용 메인채널을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이상과 같이 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 별도의 동력이 없이도 포집용액의 지속적인 이송을 유지할 수 있기 때문에, 유지비용이 크게 절감될 뿐만 아니라, 사용자가 휴대하기 알맞은 소형화가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 기상시료에 포함된 유해인자를 포집용액에 직접 포집하는 방식을 구현함으로서, 제2 유출구로 배출되는 포집용액(시료)에 별도의 전처리 과정을 수행할 필요 없이 시료분석을 바로 수행할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 미세 구조의 채널을 형성하는 경우 적은 용량의 기상시료라 하더라도 유해인자를 포집하는 포집용액(시료)의 고농도화가 가능하고, 포집용액과 채널 간의 큰 접촉각을 형성할 수 있기 때문에, 포집용액과 기상시료 간의 접촉면적을 크게 향상시킬 수 있고, 이로서 포집효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포집장치의 분리 단면도(a) 및 결합 단면도(b)이다.
도 2는 도 1(b)의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하부기판의 평면 예시도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대하여 보인 확대 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리된 채널을 보이는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부기판의 평면 예시도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포집장치의 분리 단면도(a) 및 결합 단면도(b)이고, 도 2는 도 1(b)의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하부기판의 평면 예시도이며, 도 4는 도 2의 A부분을 확대하여 보인 개략도이다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 기상시료의 유해인자는 공기 중에 포함된 생물학적 유해인자를 포함하며, 예를 들어 각종 바이러스, 세균 등의 다양한 종류의 입자성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 입자성 유해인자는 장소에 따라 다양한 종류의 것이 해당될 수 있다.
또한 포집용액은 증류수뿐만 아니라, 기상시료와 접촉된 상태에서 기상시료 내 포함된 유해인자를 효과적으로 포집할 수 있는 다양한 종류의 포집용액에서 선택될 수 있다.
이상과 같이 기상시료 내 포함된 유해인자를 포집하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 포집장치는, 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 포함한다.
상부기판(100)은 포집장치의 상부에 배치되는 것으로, 제1 유입구(101) 및 제1 유출구(102)를 포함할 수 있다.
상기 제1 유입구(101)는 유해인자를 포함한 기상시료가 유입될 수 있다.
상기 제1 유출구(102)는 유해인자가 분리된 기상시료가 배출될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 유입구(101)는 상부기판(100)의 일측에 구비될 수 있고, 상기 제1 유출구(102)는 상부기판(100)의 타측에 구비될 수 있다.
상기 상부기판(100)은 후술되는 하부기판(200)과 결합됨으로서 내부에 포집공간을 형성하며, 상기 제1 유입구(101)를 통해 유해인자가 포함된 기상시료가 내부 포집공간으로 유입되는 것을 허용하고, 상기 제1 유출구(102)를 통해 유해인자가 분리된 기상시료가 외부로 배출되는 것을 허용한다.
상기 상부기판(100)의 제1 유입구(101) 또는 제1 유출구(102)에는 기상시료를 일정 압력으로 유입시키거나 배출시키기 위한 송풍유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 송풍유닛을 이용함으로서 상기 제1 유입구(101)와 상기 제1 유출구(102)의 사이를 통과하는 기상시료의 이송 속도를 일정하게 설정하거나 조정할 수 있다.
상기 상부기판(100)은 외부에서 내부 포집공간을 육안으로 확인할 수 있도록 투명성 재질로 이루어질 수 있다.
하부기판(200)은 포집장치의 하부에 배치되는 것으로, 제2 유입구(201) 및 제2 유출구(202)를 포함할 수 있다.
상기 제2 유입구(201)는 기상시료 내 유해인자를 포집하기 위한 포집용액이 유입될 수 있다.
상기 제2 유출구(202)는 기상시료 내 유해인자를 포집한 포집용액이 배출될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제2 유입구(201)는 하부기판(200)의 일측에 하방으로 구비될 수 있고, 상기 제2 유출구(202)는 하부기판(200)의 타측에 하방으로 구비될 수 있다.
또는 도시된 바와 달리, 상기 제2 유입구(201)는 하부기판(200)의 일측에 상방으로 구비될 수 있고, 상기 제2 유출구(202)는 하부기판(200)의 타측에 하방으로 구비될 수 있다.
결국 제2 유입구(201) 보다 높은 위치에 배치된 용기(미도시)에 수용되어 있던 포집용액은 제2 유입구(201)를 통해 자연스레 공급 이송될 수 있고, 내부에 채워졌던 포집용액은 다시 제2 유출구(202)를 통해 낙하되면서 자연스레 외부로 배출될 수 있다.
또한 상기 제2 유입구(201)에는 포집용액이 수용되는 용기가 직접 연결될 수 있고, 상기 용기와 연결되는 제2 유입구(201) 라인 상에는 이송되는 포집용액의 용량을 조정하는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
또한 상기 제2 유출구(202)에는 시료분석용 필름지 혹은 용기가 결합될 수 있다. 결국 제2 유출구(202)를 통해 배출되는 포집용액은 기상시료 내 유해인자가 포집된 포집용액으로, 시료 전처리 과정을 거치지 않고 현미경 등의 시료 분석기를 이용하여 바로 시료 분석을 수행할 수 있다.
상기 상부기판(100)과 상기 하부기판(200)은 상하방향에서 서로 대향하여 결합됨으로서, 내부 결합 영역에는 기상시료에 포함된 유해인자를 포집할 수 있는 공간, 즉 포집부(250)가 마련된다.
즉, 상기 상부기판(100)과 상기 하부기판(200)의 결합 영역에 배치되는 포집부(250)는, 상기 제1 유입구(101)와 상기 제1 유출구(102) 사이를 통과하는 기상시료의 이동공간과, 상기 제2 유입구(201)와 상기 제2 유출구(202) 사이를 통과하는 포집용액의 이동공간을 공유한다. 결국 포집용액에 유해인자가 포함된 기상시료를 접촉시킴에 따라 기상시료에 포함된 유해인자가 포집용액에 포집될 수 있는 공간을 제공한다.
도시되진 않았지만, 상부기판(100)과 하부기판(200)은 일체로 고정 결합된 것일 수 있고, 별도의 체결부재를 이용하여 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 체결부재를 이용하여 탈착 구조를 만족하는 경우에는 상부기판(100)과 하부기판(200)은 서로 분리하여, 내부 이물질 등을 청소하는 등의 관리가 수월할 수 있다.
상기 포집부(250)에는 하나 이상의 채널(251)을 포함할 수 있다.
결국 채널(251)은 상기 제1 유입구(101)와 상기 제1 유출구(102) 사이를 통과하는 기상시료와, 상기 제2 유입구(201)와 상기 제2 유출구(202) 사이를 통과하는 포집용액을 서로 접촉시키는 포집공간을 제공한다.
상기 채널(251)은 하부기판(200)에 설치될 수 있고, 상부기판(100)에 설치될 수도 있으며, 혹은 채널(251)의 하단 일부는 하부기판(200)에 형성되고 나머지 상단 일부는 상부기판(100)에 형성될 수도 있다.
실시예에 의하면, 상기 복수의 채널(251)은 하부기판(200)의 상면에 설치된다.
도시된 실시예와 달리, 채널(251)을 상부기판(100)의 하면에 형성하는 경우에는, 상부기판(100)과 하부기판(200)의 결합과정에서 밀착되는 부분 즉, 채널(251)의 하측 끝단과 하부기판(200)의 상면 사이에는 포집용액의 기밀을 확보하기 위한 별도의 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
또한 도시된 실시예와 달리, 채널(251)의 하단 일부는 하부기판(200)에 형성되고 나머지 상단 일부는 상부기판(100)에 형성되는 경우에도, 상부기판(100)과 하부기판(200)의 결합과정에서 밀착되는 부분 즉, 상부기판(100)에 결합된 채널(251)의 하측 끝단과 하부기판(200)에 결합된 채널(251)의 상측 끝단 사이에는 포집용액의 기밀을 확보하기 위한 별도의 실링부재가 개재될 수 있다.
실시예에 따른 채널(251)은 상기 제1 유입구(101)와 상기 제1 유출구(102) 사이를 통과하는 기상시료와, 상기 제2 유입구(201)와 상기 제2 유출구(202) 사이를 통과하는 포집용액을 서로 접촉시키는 포집공간을 제공하되, 상기 제2 유입구(201)와 상기 제2 유출구(202)를 연결하도록 배치된다.
이때 채널(251)에는 제2 유입구(201)로 유입된 포집용액이 상기 제2 유출구(202) 측으로 흐를 수 있도록 하는 무동력 이송수단을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 채널(251)은 제2 유입구(201)와 연결되는 일측에서 제2 유출구(202)와 연결되는 타측으로 갈수록 포집용액의 표면장력을 점차적으로 증대시키는 무동력 이송수단이 구비될 수 있다.
일예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 채널(251)은 제2 유입구(201)와 연결되는 일측(도면에서 좌측)에서 제2 유출구(202)와 연결되는 타측(도면에서 우측)으로 갈수록, 단면적(d1>d2)이 점차적으로 작아지게 형성될 수 있다.
이러한 채널(251)의 단면적 감소는 채널(251)의 폭이 축소된 경우일 수 있고, 폭 방향에 수직한 채널(251)의 깊이가 축소된 경우일 수도 있다.
이와 같이 포집용액이 이송되는 채널(251)의 통로가 점차적으로 축소됨에 따라, 채널(251)의 내벽과 포집용액 간의 인력(부착력) 및 포집용액 간 인력(액체 입자간)의 상호작용으로 표면장력이 점차적으로 증대된다. 결국 도면에서 우측으로 갈수록 점차적으로 증대되는 모세관 현상에 따라, 포집용액은 도면 좌측에서 도면 우측으로 미세 이동된다.
다른 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 채널(251)은 제2 유입구(201)와 연결되는 일측(도면에서 좌측)에서 제2 유출구(202)와 연결되는 타측(도면에서 우측)으로 길수록, 친수성이 커지도록 표면 처리된 것일 수 있다.
즉, 도면 좌측에서 우측으로 갈수록 친수성이 점차적으로 커지기 때문에, 해당 채널(251)을 이동하는 포집용액의 표면 장력을 더욱 증대시킬 수 있다.
친수성 표면층을 제조하는 방법으로는 채널(251)의 표면을 플라즈마 처리함으로서, 친수성을 갖는 코팅층을 제조할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 우측으로 갈수록 플라즈마 처리 횟수를 증가시킴으로서, 좌측에서 우측으로 갈수록 친수성이 커지는 코팅층을 획득할 수 있다.
이와 반대로, 채널(251)은 제2 유입구(201)와 연결되는 일측(도면에서 좌측)에서 제2 유출구(202)와 연결되는 타측(도면에서 우측)으로 길수록, 소수성이 작아지도록 표면 처리된 것일 수도 있다.
즉, 도 5의 좌측에서 우측으로 갈수록 소수성이 점차적으로 작아지기 때문에, 해당 채널(251)을 이동하는 포집용액의 표면 장력을 증대시킬 수 있다.
소수성 표면층을 제조하는 방법으로는 채널(251)의 표면을 수소화규소 화합물(Silane)에 노출시킴으로서, 소수성을 갖는 코팅층을 제조할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 좌측으로 갈수록 수소화규소 화합물에 노출되는 횟수를 증가시킴으로서, 좌측에서 우측으로 갈수록 소수성이 작아지는 코팅층을 획득할 수 있다.
또 다른 예로, 채널(251)은 제2 유입구(201)와 연결되는 일측(도면에서 좌측)으로 갈수록 소수성이 커지도록 표면 처리되고, 제2 유출구(202)와 연결되는 타측(도면에서 우측)으로 갈수록 친수성이 커지도록 표면 처리될 수도 있다.
예를 들어, 도 5의 좌측으로 갈수록 수소화규소 화합물에 노출되는 횟수를 증가시키고, 우측으로 갈수록 플라즈마 처리 횟수를 증가시킴으로서, 좌측으로 갈수록 강 소수성의 표면 코팅층을 획득하고, 우측으로 갈수록 강 친수성의 표면 코팅층을 획득할 수 있다.
상기와 같이 포집용액과 접촉되는 채널(251)의 표면층을 제2 유입구(201) 측으로 갈수록 상대적으로 강 소수성을 띄게 하거나, 혹은 제2 유출구(202) 측으로 갈수록 상대적으로 강 친수성을 띄게 하거나, 혹은 구조적으로 제2 유출구(202) 측으로 갈수록 단면적이 작아지게 형성함으로서, 결과적으로 제2 유출구(202) 측으로 갈수록 포집용액(액체)과 채널(251) 내벽 간의 표면장력(부착력)을 점차적으로 증대시키게 되고, 이로서 채널(251) 내부를 통과하는 포집용액이 지속적으로 이동될 수 있는 이송력을 제공할 수 있다.
한편 복수의 채널(251)은 상기 하부기판(200)의 상부 표면 물리적 또는 화학적 처리를 통해 형성되는 마이크로미터 스케일의 요철 혹은 그루브(groove) 형태로 구성될 수 있다.
상기 마이크로미터 스케일의 채널(251)을 형성하는 방법은 샌드 블라스트, 샌드 페이퍼 작업, 숏 블라스트, 플라즈마 에칭, 방전 처리, 레이저 처리, 산 또는 염기 에칭 중의 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 미세 구조의 채널(251)을 형성함으로서, 기상시료의 유해인자를 포집하는 포집용액(포집시료)의 고농도화가 가능하고, 이로써 포집시료에 별도의 전처리 과정을 수행할 필요 없이 제2 유출구(202)를 통해 배출되는 포집용액(시료)에 대한 시료 분석을 바로 수행할 수도 있다.
또한 미세 구조의 채널(251)을 형성함으로서, 채널(251)을 통과하는 포집용액과 채널(251) 간의 큰 접촉각을 형성할 수 있기 때문에, 포집용액과 기상시료 간의 접촉면적을 크게 향상시킬 수 있다. 결국 포집효율을 높일 수 있다. 흔히 마이크로미터 수준의 미세 채널(251)인 경우 90도 이상의 접촉각이 형성될 수 있다.
또한 미세 구조의 채널(251)을 형성함으로서, 전술한 바와 같이 채널(251)을 통과하는 포집용액의 모세관 현상을 증대시킬 수 있다.
또한 미세 구조의 채널(251)을 형성함으로서, 포집장치를 극단적으로 소형화할 수도 있다.
한편 실시예에 따른 채널(251)은 기본적으로 하나 이상의 복수로 구성됨으로서, 포집용액과 기상시료의 접촉면적을 높일 수 있고, 기상시료에 포함된 유해인자를 포집한 고농도의 포집용액(시료)을 획득할 수 있다.
다시 도 1 및 도2를 참조하면, 실시예에 따른 포집장치는 사각 형상으로 형성된 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 보이는 것으로, 이 경우 제2 유입구(201)는 하부기판(200) 일측에 배치되고, 제2 유출구(202)는 하부기판(200)의 타측에 배치될 수 있다.
이때 복수의 채널(251)은 하부기판(200) 상면에 폭 방향으로 나란히 배열될 수 있다.
이 경우 실시예에 따른 하부기판(200)에는, 제2 유입구(201)를 통해 내부로 유입된 포집용액을 복수의 채널(251)로 균등하게 공급시키기 위한 공급용 메인채널(210), 및 복수의 채널(251)을 통과한 포집용액을 일괄 회수하기 위한 회수용 메인채널(220)을 포함할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 공급용 메인채널(210)은 제2 유입구(201)로 유입된 포집용액이 상기 폭 방향으로 나란히 배치된 복수의 채널(251)로 균등 분기되도록, 하부기판(200)의 일측 상면에 폭 방향으로 연장되게 배치되어 제2 유입구(201)와 각 채널(251)의 일단을 연결하도록 구성된다.
또한 실시예에 따른 회수용 메인채널(220)은 복수의 채널(251)을 통과한 포집용액을 모아서 제2 유출구(202)로 배출할 수 있도록, 하부기판(200)의 타측 상면에 폭 방향으로 연장되게 배치되어 각 채널(251)의 타단과 제2 유출구(202)를 연결하도록 구성된다.
이로 인해 제2 유입구(201)를 통해 유입된 포집용액은 일측에 배치된 공급용 메인채널(210)에 먼저 채워진 다음 각 채널(251)을 향해 균등하게 공급되고, 이후 각 채널(251)을 통과하면서 유해인자를 포집하고, 이후 타측에 배치된 회수용 메인채널(220)에 일괄 채워진 다음 제2 유출구(202)를 통해 외부로 배출된다.
한편 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 하부기판(300)의 평면 예시도이다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 포집장치는 원형 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 제2 유입구(301)는 원형 형상의 하부기판(300) 가장자리 일측에 하나 이상으로 배치될 수 있고, 제2 유출구(302)는 원형 형상의 하부기판(300) 중심부에 배치될 수 있다.
이때 복수의 채널(351)은 하부기판(300)의 상면에 방사상으로 배열될 수 있다.
이 경우 다른 실시예에 따른 공급용 메인채널(310)은 제2 유입구(301)로 유입된 포집용액이 상기 방사상 배치된 복수의 채널(351)로 균등 분기되도록, 하부기판(300)의 가장자리 상면에 원호 형상으로 배치되어 제2 유입구(301)와 각 채널(351)의 반경방향 외측단을 연결하도록 구성된다.
또한 다른 실시예에 따른 회수용 메인채널(320)은 복수의 채널(351)을 통과한 포집용액을 모아서 제2 유출구(302)로 배출할 수 있도록, 상기 하부기판(300)의 상면 중심부에 배치되어 각 채널(351)의 반경방향 내측단과 제2 유출구(302)를 연결하도록 구성된다.
이로 인해 제2 유입구(301)를 통해 유입된 포집용액은 가장자리에 배치된 공급용 메인채널(310)에 먼저 채워진 다음 방사상으로 배치된 각 채널(351)을 향해 균등하게 공급되고, 이후 각 채널(351)을 통과하면서 유해인자를 포집하고, 이후 중심부에 배치된 회수용 메인채널(320)에 채워진 다음 중심부에 배치된 제2 유출구(302)를 통해 외부로 배출된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 별도의 동력이 없이도 포집용액의 지속적인 이송을 유지할 수 있기 때문에, 유지비용이 크게 절감될 뿐만 아니라, 사용자가 휴대하기 알맞은 소형화가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 기상시료에 포함된 유해인자를 포집용액에 직접적으로 포집함으로서, 제2 유출구(202,302)로 배출되는 포집용액(시료)에 별도의 전처리 과정을 수행할 필요 없이 포집용액(시료)에 대한 시료 분석을 바로 수행할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 미세 구조의 채널(251,351)을 형성하는 경우, 적은 용량의 기상시료라 하더라도 유해인자를 포집하는 포집용액(포집시료)의 고농도화가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 기상시료의 유해인자 포집장치는, 미세 구조의 채널(251,351)을 형성하는 경우, 채널(251,351)을 통과하는 포집용액과 채널(251,351) 간의 큰 접촉각을 형성할 수 있기 때문에, 포집용액과 기상시료 간의 접촉면적을 크게 향상시킬 수 있고, 이로서 포집효율을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 상부기판 101: 제1 유입구
102: 제1 유출구 200: 하부기판
201,301: 제2 유입구 202,302: 제2 유출구
210,310: 공급용 메인채널 220,320: 회수용 메인채널
250: 포집부 251,351: 채널

Claims (7)

  1. 유해인자를 포함한 기상시료가 유입되는 제1 유입구 및 유해인자가 분리된 기상시료를 배출시키는 제1 유출구가 마련되는 상부기판;
    기상시료에 포함된 유해인자를 포집하기 위한 포집용액이 유입되는 제2 유입구 및 유해인자를 포집한 포집용액을 배출시키는 제2 유출구가 마련되는 하부기판; 및
    상기 상부기판과 상기 하부기판의 결합 영역에 배치되어, 상기 제1 유입구와 상기 제1 유출구 사이를 통과하는 기상시료와 상기 제2 유입구와 상기 제2 유출구 사이를 통과하는 포집용액을 서로 접촉시키는 포집공간을 제공하되, 상기 제2 유입구에서 상기 제2 유출구로 향하는 포집용액의 표면장력을 점차적으로 증대시켜 포집용액의 이송력을 제공하는 복수의 채널이 구비된 포집부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지게 형성된 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 친수성이 커지도록 표면 처리된 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 제2 유입구 측에서 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 소수성이 작아지도록 표면 처리된 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 제2 유입구 측으로 갈수록 소수성이 커지도록 표면 처리되고, 상기 제2 유출구 측으로 갈수록 친수성이 커지도록 표면 처리된 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 채널은, 상기 하부기판의 상면에 폭 방향으로 나란히 배열되고,
    상기 하부기판에는,
    상기 제2 유입구로 유입된 포집용액이 상기 복수의 채널로 분기되도록, 상기 하부기판의 일측 상면에 배치되어 상기 제2 유입구와 상기 채널의 일단을 연결하는 공급용 메인채널; 및
    상기 복수의 채널을 통과한 포집용액을 모아서 상기 제2 유출구로 배출되도록, 상기 하부기판의 타측 상면에 배치되어 상기 채널의 타단과 상기 제2 유출구를 연결하는 회수용 메인채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 채널은, 상기 하부기판의 상면에 방사상으로 배열되고,
    상기 하부기판에는,
    상기 제2 유입구로 유입된 포집용액이 상기 복수의 채널로 분기되도록, 상기 하부기판의 가장자리 상면에 배치되어 상기 제2 유입구와 상기 채널의 반경방향 외측단을 연결하는 공급용 메인채널; 및
    상기 복수의 채널을 통과한 포집용액을 모아서 상기 제2 유출구로 배출되도록, 상기 하부기판의 중심부 상면에 배치되어 상기 채널의 반경방향 내측단과 상기 제2 유출구를 연결하는 회수용 메인채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상시료의 유해인자 포집장치.
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