KR20210012259A - 미세먼지 측정 장치 및 방법 - Google Patents
미세먼지 측정 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210012259A KR20210012259A KR1020190089673A KR20190089673A KR20210012259A KR 20210012259 A KR20210012259 A KR 20210012259A KR 1020190089673 A KR1020190089673 A KR 1020190089673A KR 20190089673 A KR20190089673 A KR 20190089673A KR 20210012259 A KR20210012259 A KR 20210012259A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fine dust
- light
- detection unit
- wavelength
- concentration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 title description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 203
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 118
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 84
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- 206010006451 bronchitis Diseases 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 208000030533 eye disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
- G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
- G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
-
- G01N15/075—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N2015/0096—Investigating consistence of powders, dustability, dustiness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N2015/0277—Average size only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N2015/0693—Investigating concentration of particle suspensions by optical means, e.g. by integrated nephelometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4707—Forward scatter; Low angle scatter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4709—Backscatter
Abstract
일 양상에 따른 미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자를 포함한 공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 유입된 공기에 서로 다른 파장의 광을 조사하는 둘 이상의 광원과, 상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란 및 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정하는 패턴 측정부와, 상기 파장별 산란 패턴으로부터 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
미세먼지 측정 기술과 관련된다.
눈에 보이지 않는 아주 작은 물질이 대기 중에 오랫동안 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질을 미세먼지라 한다. 미세먼지는 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소될 때 또는 제조업, 자동차 매연 등의 배출가스 등에서 나온다.
최근 미세먼지가 환경문제와 건강을 위협하는 요소로 대두 되고 있다. 장기 간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병에 노출될 수 있다. 특히 직경 2.5㎛ 이하의 초미세먼지는 인체 내 기관 지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지, 폐 등에 붙어 각종 질환을 유발한다.
따라서 사용자 주변의 공기의 질을 측정할 수 있는 소형 측정기를 활용하여 개인이나 가정의 실내 공기의 질을 손쉽게 측정할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다
광의 산란 패턴을 분석하여 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 미세먼지 측정 장치는, 미세먼지 입자를 포함한 공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 유입된 공기에 서로 다른 파장의 광을 조사하는 둘 이상의 광원과, 상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란 및 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정하는 패턴 측정부와, 상기 파장별 산란 패턴으로부터 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다.
상기 둘 이상의 광원은, 근적외선 대역의 제1 광을 조사하는 제1 광원과, 자외선 대역 또는 가시광선 대역의 제2 광을 조사하는 제2 광원을 포함할 수 있다.
상기 패턴 측정부는, 상기 후방 산란된 광을 검출하는 제1 검출부와, 상기 전방 산란된 광을 검출하는 제2 검출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 둘 이상의 파장의 광을 검출할 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 둘 이상의 광원은 상기 제1 검출부의 중심부에 위치할 수 있다.
상기 제2 검출부는 상기 공기를 투과한 광이 나가는 아웃렛(outlet)을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성할 수 있다.
상기 프로세서는, 미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고할 수 있다.
미세먼지 측정 장치는 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
다른 양상에 따른 미세먼지 측정 방법은, 미세먼지 입자를 포함한 공기가 유입되면, 상기 유입된 공기에 서로 다른 파장의 둘 이상의 광을 조사하는 단계와, 상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란 및 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정하는 단계와, 상기 파장별 산란 패턴으로부터 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 단계는, 파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다.
상기 서로 다른 파장의 둘 이상의 광은, 근적외선 대역의 제1 광과, 자외선 대역 또는 가시광선 대역의 제2 광을 포함할 수 있다.
상기 파장별 산란 패턴을 측정하는 단계는, 제1 검출부를 이용하여 후방 산란된 둘 이상의 파장의 광을 검출하는 단계와, 제2 검출부를 이용하여 전방 산란된 둘 이상의 파장의 광을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치될 수 있다.
미세먼지 측정 방법은, 상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
미세먼지 측정 방법은, 미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따른 미세먼지 측정 장치는, 제1 파장 대역의 제1 광을 미세먼지 입자를 포함한 공기에 조사하는 제1 광원과, 제2 파장 대역의 제2 광을 상기 미세먼지 입자를 포함한 공기에 조사하는 제2 광원과, 상기 미세먼지 입자에 의해 후방 산란된 제1 광과 제2 광을 검출하여 파장별 후방 산란 패턴을 측정하는 제1 검출부와, 상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 제1 광과 제2 광을 검출하여 파장별 전방 산란 패턴을 측정하는 제2 검출부와, 상기 파장별 후방 산란 패턴 및 상기 파장별 전방 산란 패턴을 기반으로 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 파장별 후방 산란 패턴 및 상기 파장별 전방 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다.
상기 제1 파장 대역은 근적외선 대역이고, 상기 제2 파장 대역은 자외선 대역 또는 가시광선 대역일 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은, 와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 제2 검출부는 상기 공기를 투과한 광이 나가는 아웃렛(outlet)을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성할 수 있다.
상기 프로세서는, 미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고할 수 있다.
광의 후방 산란 패턴 및 전방 산란 패턴을 측정 및 분석하여 미세먼지의 크기 및 농도를 판단함으로써, 미세먼지 측정의 정확도를 향상시키고 장치의 소형화가 가능하다.
도 1은 미세먼지 측정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 미세먼지 측정 장치의 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 레일리 산란과 미 산란을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 측정된 파장별 산란 패턴의 예시도이다.
도 5는 미세먼지 측정 장치의 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 미세먼지 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 미세먼지 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 미세먼지 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 미세먼지 측정 장치의 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 레일리 산란과 미 산란을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 측정된 파장별 산란 패턴의 예시도이다.
도 5는 미세먼지 측정 장치의 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 미세먼지 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 미세먼지 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 미세먼지 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
한편, 각 단계들에 있어, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 수행될 수 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다. 각 구성부는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 미세먼지 측정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 2는 미세먼지 측정 장치의 구조의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 3은 레일리 산란과 미 산란을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 일 실시예에 따라 측정된 파장별 산란 패턴의 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 미세먼지 측정 장치(100)는 공기 유입부(110), 광원부(120), 패턴 측정부(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
공기 유입부(110)는 인렛(inlet)과 아웃렛(outlet)을 포함하며, 미세먼지 입자를 포함한 공기를 인렛을 통하여 유입시켜 아웃렛을 통하여 유출시킬 수 있다. 공기 유입부(110)는 미세먼지가 공기 유입부(110)의 표면에 흡착되는 것을 방지하기 위해 공기 유입부(110)의 내부에 코팅처리(예컨대, 하이드로포빅 코팅)가 이루어질 수 있다. 또한, 공기 유입부(110)는 탈/부착 가능한 형태로 미세먼지 측정 장치(100) 내에 구비될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 공기 유입부(110)는 투명 윈도우(transparent window) 형태, 투명 관 형태 등으로 구현될 수 있다.
광원부(120)는 공기 유입부(110)에 유입된 공기에 서로 다른 파장의 2 이상의 광을 조사할 수 있다. 이를 위해 광원부(120)는 서로 다른 파장 대역의 파장을 갖는 광을 조사하는 2 이상의 광원을 포함할 수 있다. 이때 서로 다른 파장 대역은 다양한 크기의 미세먼지 입자를 측정할 수 있도록 충분한 간격으로 떨어져 있을 수 있으며, 근적외선 대역, 가시광선 대역, 자외선 대역일 수 있다. 예를 들어, 광원부(120)가 2개의 광원(제1 광원, 제2 광원)을 포함하는 경우, 제1 광원은 근적외선 대역의 파장을 갖는 제1 광을 조사하고, 제2 광원은 자외선 또는 가시광선 대역의 파장을 갖는 제2 광을 조사할 수 있다. 이때 제1 광은 0.405ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있고, 제2 광은 0.85ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다.
광원부(120)의 각 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode) 등으로 형성될 수 있으나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 광원은 반드시 단일의 발광체로 구성될 필요는 없으며, 다수의 발광체의 집합으로 구성될 수도 있다. 각 광원이 다수의 발광체의 집합으로 구성되는 경우, 다수의 발광체는 서로 다른 파장의 광을 조사할 수도 있고, 모두 동일한 파장의 광을 조사할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광원부(120)는 특정 파장의 광을 선택하기 위한 필터(예컨대, 클린업 필터(clean up filter), 밴드패스 필터(bandpass filter) 등) 및/또는 광원부(120)에서 조사된 광의 방향을 조절할 수 있는 광학 요소(예컨대 반사거울 등) 등을 더 포함할 수 있다.
패턴 측정부(130)는 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 광과 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정할 수 있다.
입자에 의한 광 산란은 광의 파장과 입자의 크기에 따라 변할 수 있다. 보다 구체적으로 입자의 크기가 광의 파장보다 훨씬 더 작으면 레일리 산란(Rayleigh scattering)이 일어나며, 입자의 크기가 광의 파장과 유사하거나 크면 미 산란(Mie scattering)이 일어날 수 있다.
도 3을 참조하면, 미 산란은 좌측과 같이 비등방성 산란이 발생하고, 레일리 산란은 우측과 같이 등방성 산란이 발생할 수 있다. 즉, 레일리 산란의 경우 여러 방향으로 산란되는 특징이 있고, 미 산란의 경우는 광의 진행 방향으로 산란이 잘되는 특징이 있으며 입자의 크기가 클수록 이러한 특징은 뚜렷하게 나타날 수 있다. 레일리 산란의 경우 산란광의 강도는 파장의 4제곱에 반비례할 수 있으며, 따라서 파장이 짧을수록 산란이 크게 일어날 수 있다. 미 산란의 경우 산란광의 강도는 파장의 4제곱에 반비례하지 않으며, 등방성이 깨져 특정 방향으로 산란이 강하게 일어날 수 있다.
예컨대, 2개의 파장의 광을 상대적으로 크기가 큰 입자들의 농도가 높은 공기에 조사하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 파장 모두에서 비등방성의 미 산란이 발생하며, 특정 위치에 집중되는 패턴이 발생한다는 것을 알 수 있다.
이러한 파장과 입자의 크기에 따라 등방성 산란인 레일리 산란과 비등방성 산란인 미 산란이 발생하므로, 후술하는 바와 같이 이러한 산란 패턴을 분석함으로써 산란을 일으키는 입자의 크기를 추정하는 것이 가능하다.
패턴 측정부(130)는 미세먼지 입자에 의해 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 후방 산란 패턴을 측정하는 제1 검출부(131)와 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 광을 검출하여 파장별 전방 산란 패턴을 측정하는 제2 검출부(132)를 포함할 수 있다. 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132) 각각은 2 이상의 파장의 광을 검출할 수 있다. 이를 위해 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132) 각각은 멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자로 구현되거나, 와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자로 구현된 멀티스펙트럼(multispectral) 센서로 구현될 수 있다. 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)는 각각 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 이미지 센서(전자 결합 소자(charge-coupled device, CCD) 이미지 센서, 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 이미지 센서 등) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 검출부(131)와 제2 검출부(132)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 검출부(131)의 중심부에 광원부(120)가 배치되며, 제2 검출부(132)의 중심부에는 투과된 광이 나가는 아웃렛(outlet)이 형성될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따르면, 제1 검출부(131)와 제2 검출부(132)에 광원부(120)에 의한 직접 조사가 이루어지지 않도록 광원부(120), 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)은 배플(baffle) 등과 같은 구조물을 포함할 수 있다.
광원부(120)의 광원의 개수와, 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)에서 검출할 수 있는 파장의 개수는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 예컨대, 광원부(120)의 광원은 2개이나, 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)에서 검출할 수 있는 파장은 3개일 수 있다. 즉, 광원부(120)의 광원이 특정 파장이 아닌 특정 파장대의 광을 조사하는 경우, 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)는 이 특정 파장대에 속하는 파장들을 구분하여 검출하는 것이 가능하다.
프로세서(140)는 미세먼지 측정 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
프로세서(140)는 공기 유입부(110)에 공기가 유입되면 광원부(120)를 제어하여 공기 유입부(110)의 공기에 서로 다른 파장의 2 이상의 광을 동시 또는 순차적으로 조사할 수 있다. 광원부(120)의 각 광원의 방출 시간, 구동 순서, 전류의 세기 및 펄스 지속 시간 등의 광원 구동 조건이 미리 설정될 수 있다. 프로세서(140)는 이러한 광원 구동 조건을 참조하여, 광원부(120)의 각 광원의 구동을 제어할 수 있다.
프로세서(140)는 패턴 측정부(130)에서 측정된 파장별 산란 패턴(파장별 후방 산란 패턴, 파장별 전방 산란 패턴)을 분석하여 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다. 이때 프로세서(140)는 파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세먼지 추정 모델을 이용할 수 있다. 미세먼지 추정 모델은 사전에 다양한 크기의 미세먼지 입자가 다양한 농도로 혼합된 공기를 대상으로 한 실험을 통해 획득될 수 있다.
프로세서(140)는 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 출력 수단을 통해 사용자에게 제공하거나, 이들을 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하여 출력 수단을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
프로세서(140)는 미세먼지 농도가 소정의 임계값을 초과하면 경고 신호를 생성하여 출력 수단을 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 예컨대, 특정 크기의 미세먼지 입자의 농도가 소정의 임계값을 초과하거나, 미세먼지 입자의 전체 농도가 소정의 임계값을 초과하는 경우 경고 신호를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다.
이하, 미세먼지 추정 모델을 획득하는 방법을 보다 상세히 설명한다.
예컨대, 5개의 상이한 크기의 입자들에 대한 농도를 판단하기 위하여, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 구조의 미세먼지 측정 장치를 사용하여, 5개의 상이한 크기의 입자가 다양한 농도로 혼합된 공기를 대상으로 2개의 파장에 대한 파장별 산란 패턴을 획득할 수 있다. 예컨대, PM1, PM2, PM3, PM4, PM5 크기의 입자들이 각각 C1, C2, C3, C4, C5의 농도로 혼합된 공기를 대상으로, 파장별 산란 패턴(제1 파장에 대한 후방 산란 패턴 및 전방 산란 패턴과, 제2 파장에 대한 후방 산란 패턴 및 전방 산란 패턴)을 획득할 수 있다. 이렇게 획득된 파장별 산란 패턴을 입자의 크기과 크기별 농도에 매핑하여 저장해둘 수 있다. 그 다음 PM1, PM2, PM3, PM4, PM5 크기의 입자들의 농도를 각각 변경하여 파장별 산란 패턴의 측정하는 것을 반복하여, 5개의 상이한 크기의 입자들이 다양한 농도로 혼합된 공기에 대응하는 파장별 산란 패턴을 획득할 수 있다.
입자들의 크기와 크기별 농도, 및 그들에 대응하는 파장별 산란 패턴을 학습하여, 파장별 산란 패턴을 입력으로 하는 5개의 상이한 크기의 입자들에 대한 크기별 농도를 판단할 수 있는 미세먼지 추정 모델을 획득할 수 있다. 이때, 학습 알고리즘으로 회귀 분석 또는 기계 학습 등을 이용할 수 있다.
앞선 설명에서 5개의 상이한 크기의 입자들에 대한 농도를 판단하기 위한 미세먼지 추정 모델을 생성하는 예로 설명하였으나 이는 일 실시예일뿐이다. 미세먼지 추정 모델을 이용하여 판단할 수 있는 입자들의 크기의 개수에는 특별한 제한이 없다.
도 5는 미세먼지 측정 장치의 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 광원부(120)가 제1 검출부(131)의 외부에 배치되며, 제2 검출부(132)는 광원부(120)에서 조사되어 공기를 투과한 광에 영향을 받지 않는 위치에 배치될 수 있다. 이때, 제1 검출부(131)와 제2 검출부(132)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 제1 검출부(131)와 제2 검출부(132)에 광원부(120)에 의한 직접 조사가 이루어지지 않도록 광원부(120), 제1 검출부(131) 및 제2 검출부(132)은 배플(baffle) 등과 같은 구조물을 포함할 수 있다.
도 6은 미세먼지 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 미세 먼지 측정 장치(600)는 공기 유입부(110), 광원부(120), 패턴 측정부(130), 프로세서(140), 입력부(610), 저장부(620), 통신부(630) 및 출력부(640)를 포함할 수 있다. 여기서 공기 유입부(110), 광원부(120), 패턴 측정부(130), 프로세서(140)는 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
입력부(610)는 사용자로부터 다양한 조작신호를 입력 받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입력부(610)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(touch pad), 조그 휠(Jog wheel), 조그 스위치(Jog switch), H/W 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치 스크린이라 부를 수 있다.
저장부(620)는 미세 먼지 측정 장치(600)의 동작을 위한 프로그램 또는 명령들을 저장할 수 있고, 미세 먼지 측정 장치(600)에 입력되는 데이터 및 미세 먼지 측정 장치(600)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다.
저장부(620)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 미세 먼지 측정 장치(600)는 인터넷 상에서 저장부(620)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 운영할 수도 있다.
통신부(630)는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 통신부(630)는 미세 먼지 측정 장치(600)에 입력되는 데이터, 미세 먼지 측정 장치(600)에 저장된 데이터 및 미세 먼지 측정 장치(600)에서 처리된 데이터 등을 외부 장치로 전송하거나, 외부 장치로부터 미세먼지 입자 크기 및 농도 판단에 도움이 되는 다양한 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 외부 장치는 미세 먼지 측정 장치(600)에 입력되는 데이터, 미세 먼지 측정 장치(600)에 저장된 데이터 및 미세 먼지 측정 장치(600)에서 처리된 데이터 등을 사용하는 의료 장비, 결과물을 출력하기 위한 프린트 또는 디스플레이 장치일 수 있다. 이외에도 외부 장치는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
통신부(630)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 이용하여 외부 장치와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
출력부(640)는 미세 먼지 측정 장치(600)에 입력되는 데이터, 미세 먼지 측정 장치(600)에 저장된 데이터 및 미세 먼지 측정 장치(600)에서 처리된 데이터 등을 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 출력부(640)는 미세 먼지 측정 장치(600)에 입력되는 데이터, 미세 먼지 측정 장치(600)에 저장된 데이터 및 미세 먼지 측정 장치(600)에서 처리된 데이터 등을 청각적 방법, 시각적 방법 및 촉각적 방법 중 적어도 하나의 방법으로 출력할 수 있다. 이를 위해 출력부(640)는 디스플레이, 스피커, 진동기 등을 포함할 수 있다.
도 7은 미세먼지 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7의 미세먼지 측정 방법은 도 1 또는 도 6의 미세먼지 측정 장치(100, 600)에 의해 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자를 포함한 공기가 공기 유입부에 유입되면, 유입된 공기에 서로 다른 파장의 둘 이상의 광을 조사할 수 있다(710). 이때 서로 다른 파장의 둘 이상의 광은 서로 다른 파장 대역의 파장을 갖는 광일 수 있다. 서로 다른 파장 대역은 다양한 크기의 미세먼지 입자를 측정할 수 있도록 충분한 간격으로 떨어져 있을 수 있으며, 근적외선 대역, 가시광선 대역, 자외선 대역일 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 측정 장치는 근적외선 대역의 파장을 갖는 제1 광과 자외선 또는 가시광선 대역의 파장을 갖는 제2 광을 유입된 공기에 조사할 수 있다. 이때 제1 광은 0.405ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있고, 제2 광은 0.85ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다.
미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 광과 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정할 수 있다(720). 예컨대, 미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자에 의해 후방 산란된 제1 광 및 제2 광을 검출하여 파장별 후방 산란 패턴을 측정하고, 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 제1 광 및 제2 광을 검출하여 파장별 전방 산란 패턴을 측정할 수 있다.
미세먼지 측정 장치는 측정된 파장별 산란 패턴(파장별 후방 산란 패턴, 파장별 전방 산란 패턴)을 분석하여 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다(730). 이때 미세먼지 측정 장치는 파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세먼지 추정 모델을 이용할 수 있다. 미세먼지 추정 모델은 사전에 다양한 크기의 미세먼지 입자가 다양한 농도로 혼합된 공기를 대상으로 한 실험을 통해 획득될 수 있다.
입자에 의한 광 산란은 광의 파장과 입자의 크기에 따라 변할 수 있다. 보다 구체적으로 입자의 크기가 광의 파장보다 훨씬 더 작으면 레일리 산란(Rayleigh scattering)이 일어나며, 입자의 크기가 광의 파장과 유사하거나 크면 미 산란(Mie scattering)이 일어날 수 있다.
도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 미 산란은 좌측과 같이 비등방성 산란이 발생하고, 레일리 산란은 우측과 같이 등방성 산란이 발생할 수 있다. 즉, 레일리 산란의 경우 여러 방향으로 산란되는 특징이 있고, 미 산란의 경우는 광의 진행 방향으로 산란이 잘되는 특징이 있으며 입자의 크기가 클수록 이러한 특징은 뚜렷하게 나타날 수 있다. 레일리 산란의 경우 산란광의 강도는 파장의 4제곱에 반비례할 수 있으며, 따라서 파장이 짧을수록 산란이 크게 일어날 수 있다. 미 산란의 경우 산란광의 강도는 파장의 4제곱에 반비례하지 않으며, 등방성이 깨져 특정 방향으로 산란이 강하게 일어날 수 있다.
이러한 파장과 입자의 크기에 따라 등방성 산란인 레일리 산란과 비등방성 산란인 미 산란이 발생하므로, 이러한 산란 패턴을 분석함으로써 산란을 일으키는 입자의 크기를 추정하는 것이 가능하다.
도 8은 미세먼지 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8의 미세먼지 측정 방법은 도 1 또는 도 6의 미세먼지 측정 장치(100, 600)에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자를 포함한 공기가 공기 유입부에 유입되면, 유입된 공기에 서로 다른 파장의 둘 이상의 광을 조사할 수 있다(810). 이때 서로 다른 파장의 둘 이상의 광은 서로 다른 파장 대역의 파장을 갖는 광일 수 있다. 서로 다른 파장 대역은 다양한 크기의 미세먼지 입자를 측정할 수 있도록 충분한 간격으로 떨어져 있을 수 있으며, 근적외선 대역, 가시광선 대역, 자외선 대역일 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 측정 장치는 근적외선 대역의 파장을 갖는 제1 광과 자외선 또는 가시광선 대역의 파장을 갖는 제2 광을 유입된 공기에 조사할 수 있다. 이때 제1 광은 0.405ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있고, 제2 광은 0.85ㅅm의 파장을 갖는 광일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다.
미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 광과 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정할 수 있다(820). 예컨대, 미세먼지 측정 장치는 미세먼지 입자에 의해 후방 산란된 제1 광 및 제2 광을 검출하여 파장별 후방 산란 패턴을 측정하고, 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 제1 광 및 제2 광을 검출하여 파장별 전방 산란 패턴을 측정할 수 있다.
미세먼지 측정 장치는 측정된 파장별 산란 패턴(파장별 후방 산란 패턴, 파장별 전방 산란 패턴)을 분석하여 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단할 수 있다(830). 이때 미세먼지 측정 장치는 파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세먼지 추정 모델을 이용할 수 있다. 미세먼지 추정 모델은 사전에 다양한 크기의 미세먼지 입자가 다양한 농도로 혼합된 공기를 대상으로 한 실험을 통해 획득될 수 있다.
미세먼지 측정 장치는 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다(840).
미세먼지 측정 장치는 미세먼지 농도가 소정의 임계값을 초과하면 사용자에게 경고할 수 있다(580). 예컨대, 미세먼지 측정 장치는 특정 크기의 미세먼지 입자의 농도가 소정의 임계값을 초과하거나, 미세먼지 입자의 전체 농도가 소정의 임계값을 초과하는 경우 경고 신호를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다.
이상의 기술적 내용은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
100, 600: 미세먼지 측정 장치
110: 공기 유입부
120: 광원부
130: 패턴 측정부
140: 프로세서
610: 입력부
620: 저장부
630: 통신부
640: 출력부
110: 공기 유입부
120: 광원부
130: 패턴 측정부
140: 프로세서
610: 입력부
620: 저장부
630: 통신부
640: 출력부
Claims (31)
- 미세먼지 입자를 포함한 공기가 유입되는 공기 유입부;
상기 유입된 공기에 서로 다른 파장의 광을 조사하는 둘 이상의 광원;
상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란 및 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정하는 패턴 측정부; 및
상기 파장별 산란 패턴으로부터 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 프로세서; 를 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 둘 이상의 광원은,
근적외선 대역의 제1 광을 조사하는 제1 광원; 및
자외선 대역 또는 가시광선 대역의 제2 광을 조사하는 제2 광원; 을 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 패턴 측정부는,
상기 후방 산란된 광을 검출하는 제1 검출부; 및
상기 전방 산란된 광을 검출하는 제2 검출부; 를 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
둘 이상의 파장의 광을 검출하는,
미세먼지 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자로 구현되는,
미세먼지 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자로 구현되는,
미세먼지 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치되는,
미세먼지 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 둘 이상의 광원은 상기 제1 검출부의 중심부에 위치하는,
미세먼지 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제2 검출부는 상기 공기를 투과한 광이 나가는 아웃렛(outlet)을 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고하는,
미세먼지 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 디스플레이하는 디스플레이부; 를 더 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 미세먼지 입자를 포함한 공기가 유입되면, 상기 유입된 공기에 서로 다른 파장의 둘 이상의 광을 조사하는 단계;
상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란 및 후방 산란된 광을 검출하여 파장별 산란 패턴을 측정하는 단계; 및
상기 파장별 산란 패턴으로부터 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 단계; 를 포함하는,
미세먼지 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 단계는,
파장별 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는,
미세먼지 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 서로 다른 파장의 둘 이상의 광은,
근적외선 대역의 제1 광과, 자외선 대역 또는 가시광선 대역의 제2 광을 포함하는,
미세먼지 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 파장별 산란 패턴을 측정하는 단계는,
제1 검출부를 이용하여 후방 산란된 둘 이상의 파장의 광을 검출하는 단계; 및
제2 검출부를 이용하여 전방 산란된 둘 이상의 파장의 광을 검출하는 단계; 를 포함하는,
미세먼지 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자로 구현되는,
미세먼지 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자로 구현되는,
미세먼지 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치되는,
미세먼지 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계; 를 더 포함하는,
미세먼지 측정 방법. - 제14항에 있어서,
미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고하는 단계; 를 더 포함하는,
미세먼지 측정 방법. - 제1 파장 대역의 제1 광을 미세먼지 입자를 포함한 공기에 조사하는 제1 광원;
제2 파장 대역의 제2 광을 상기 미세먼지 입자를 포함한 공기에 조사하는 제2 광원;
상기 미세먼지 입자에 의해 후방 산란된 제1 광과 제2 광을 검출하여 파장별 후방 산란 패턴을 측정하는 제1 검출부;
상기 미세먼지 입자에 의해 전방 산란된 제1 광과 제2 광을 검출하여 파장별 전방 산란 패턴을 측정하는 제2 검출부; 및
상기 파장별 후방 산란 패턴 및 상기 파장별 전방 산란 패턴을 기반으로 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는 프로세서; 를 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 파장별 후방 산란 패턴 및 상기 파장별 전방 산란 패턴에 대응하는 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 정의한 미세 먼지 추정 모델을 이용하여 상기 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 판단하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 제1 파장 대역은 근적외선 대역이고,
상기 제2 파장 대역은 자외선 대역 또는 가시광선 대역인,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
멀티스펙트럼(multispectral) 또는 하이퍼스펙트럼(hyperspectral) 수광 소자를 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부 각각은,
와이드 밴드갭(wide band gap) 물질의 수광 소자를 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부는 마주보도록 배치되는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 제2 검출부는 상기 공기를 투과한 광이 나가는 아웃렛(outlet)을 포함하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 판단된 미세먼지 입자의 크기 및 농도를 기반으로 입자 크기별 농도를 나타내는 히스토그램을 생성하는,
미세먼지 측정 장치. - 제23항에 있어서,
상기 프로세서는,
미세먼지 입자의 농도가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고하는,
미세먼지 측정 장치.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089673A KR20210012259A (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 미세먼지 측정 장치 및 방법 |
| US16/819,643 US11193871B2 (en) | 2019-07-24 | 2020-03-16 | Apparatus and method for measuring particulate matter |
| EP20171459.9A EP3770579B1 (en) | 2019-07-24 | 2020-04-27 | Apparatus and method for measuring particulate matter |
| CN202010701755.XA CN112284986A (zh) | 2019-07-24 | 2020-07-20 | 用于测量微粒物质的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089673A KR20210012259A (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 미세먼지 측정 장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210012259A true KR20210012259A (ko) | 2021-02-03 |
Family
ID=70464950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190089673A KR20210012259A (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 미세먼지 측정 장치 및 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11193871B2 (ko) |
| EP (1) | EP3770579B1 (ko) |
| KR (1) | KR20210012259A (ko) |
| CN (1) | CN112284986A (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116038649B (zh) * | 2023-03-28 | 2023-06-27 | 浙江大学 | 一种检测流化床制粒过程中多质量指标的机器人及方法 |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786261A (en) * | 1971-10-12 | 1974-01-15 | Coulter Electronics | Optical scanning device |
| DE4414166C1 (de) * | 1994-04-22 | 1995-12-07 | Lorenz Mesgeraetebau | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Lichtstreuung an Partikeln |
| GB9818351D0 (en) | 1998-08-22 | 1998-10-14 | Malvern Instr Ltd | Improvements relating to the measurement of particle size distribution |
| GB2340936B (en) * | 1998-08-22 | 2003-08-13 | Malvern Instr Ltd | Improvements relating to the measurement of particle size distribution |
| JP3622696B2 (ja) | 2001-07-17 | 2005-02-23 | 株式会社島津製作所 | 浮遊粒子状物質の測定方法および測定装置 |
| CA2883638C (en) * | 2004-11-12 | 2017-06-20 | Xtralis Technologies Ltd | Particle detector, system and method |
| JP5112312B2 (ja) * | 2005-07-15 | 2013-01-09 | バイオヴィジラント システムズ インコーポレイテッド | 病原体及び微粒子検出システム並びに検出法 |
| JP5546454B2 (ja) | 2007-08-15 | 2014-07-09 | マルベルン インスツルメンツ リミテッド | 広幅分光計 |
| CN104718444B (zh) * | 2012-10-15 | 2017-09-08 | 索尼公司 | 微粒测量装置 |
| KR20150062675A (ko) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 서울바이오시스 주식회사 | 휴대용 공기 품질 판단 장치 |
| EP3029648A1 (de) * | 2014-12-01 | 2016-06-08 | Siemens Schweiz AG | Streulichtrauchmelder mit zwei zweifarbigen Leuchtdioden und einem gemeinsamen Photosensor oder mit einer zweifarbigen Leuchtdiode und mit zwei Photosensoren jeweils in einer Vorwärts- und Rückwärtsstreulichtanordnung |
| ES2721929T3 (es) | 2014-12-01 | 2019-08-06 | Siemens Schweiz Ag | Detector de humo de luz dispersa con un diodo emisor de luz de dos colores |
| EP3029647B1 (de) * | 2014-12-04 | 2017-05-31 | Siemens Schweiz AG | Offener Streulichtrauchmelder, insbesondere mit einer Sidelooker-LED |
| CN104807738B (zh) * | 2015-03-24 | 2017-05-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单气溶胶粒子形状实时检测装置 |
| EP3088863A1 (en) | 2015-05-01 | 2016-11-02 | Malvern Instruments Limited | Improvements relating to particle characterisation |
| WO2017011626A1 (en) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | Becton, Dickinson And Company | System and method for adjusting cytometer measurements |
| EP3131073A1 (de) * | 2015-08-13 | 2017-02-15 | Siemens Schweiz AG | Rauchdetektionseinheit mit leuchtdiode und photoempfänger, und mit einem in der leuchtdiode angeordneten led-chip und photosensor zur bestimmung eines alterungsgrads und/oder eines lichtstromkompensationswerts, sowie eine leuchtdiode |
| KR20170042076A (ko) | 2015-10-08 | 2017-04-18 | 엄종현 | 사용자 기기로부터 획득된 영상 데이터로부터 미세 먼지를 측정하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체 |
| US10073006B2 (en) | 2016-04-15 | 2018-09-11 | Viavi Solutions Inc. | Brillouin and rayleigh distributed sensor |
| KR101825161B1 (ko) | 2016-04-26 | 2018-02-06 | (주)미디어에버 | 미세 먼지 및 미생물 검출 장치 |
| KR20170136885A (ko) | 2016-06-02 | 2017-12-12 | 광전자 주식회사 | 소형화된 광학식 미세 먼지 센서 |
| KR102637410B1 (ko) | 2016-06-16 | 2024-02-16 | 엘지전자 주식회사 | 먼지 측정 장치 및 방법 |
| KR101853104B1 (ko) | 2016-09-30 | 2018-04-27 | 주식회사동일기연 | 광학식 초미세먼지 측정 센서 |
| KR20180067188A (ko) | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아 | 먼지 센서 |
| KR20180076195A (ko) | 2016-12-27 | 2018-07-05 | (재)한국나노기술원 | 초미세먼지 측정장치 |
| KR101997729B1 (ko) | 2017-08-30 | 2019-07-08 | 한국광기술원 | 미세먼지 측정 및 저감을 위한 장치 및 방법 |
| WO2019108731A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Xinova, LLC | Dynamic light scattering for particle size distribution measurement |
| US10142030B1 (en) * | 2017-12-07 | 2018-11-27 | Booz Allen Hamilton Inc. | M-ARY frequency presence modulation communication system and method |
| KR102531994B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2023-05-15 | 삼성전자주식회사 | 생체 성분 측정 장치 및 방법 |
| PL3521810T3 (pl) * | 2018-01-31 | 2020-05-18 | Sick Engineering Gmbh | Analizator do oznaczania pyłu drobnego |
| CN209027957U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-06-25 | 哈尔滨理工大学 | 双波长多角度透射式空气颗粒测量装置 |
-
2019
- 2019-07-24 KR KR1020190089673A patent/KR20210012259A/ko not_active Application Discontinuation
-
2020
- 2020-03-16 US US16/819,643 patent/US11193871B2/en active Active
- 2020-04-27 EP EP20171459.9A patent/EP3770579B1/en active Active
- 2020-07-20 CN CN202010701755.XA patent/CN112284986A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11193871B2 (en) | 2021-12-07 |
| US20210025802A1 (en) | 2021-01-28 |
| EP3770579B1 (en) | 2022-03-09 |
| EP3770579A1 (en) | 2021-01-27 |
| CN112284986A (zh) | 2021-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4351676B2 (ja) | 空中浮遊病原体検出システム | |
| JP5259838B2 (ja) | 光センサ出力信号の変動を用いた、粒子評価のためのシステム | |
| US9664607B2 (en) | Portable apparatus for estimating air quality and methods of operating the same | |
| DK2706515T3 (en) | Apparatus and method for detecting light scattering signals | |
| KR102422161B1 (ko) | 다중 스펙트럼 센서 기반 비상 상태 감지기 | |
| US10871452B2 (en) | Systems and methods for chamberless smoke detection and indoor air quality monitoring | |
| WO2018222980A1 (en) | Low energy ultrafine particle detector | |
| US8149401B2 (en) | System and method for distinguishing particles in a transient fluid | |
| US20140268144A1 (en) | Multiple particle sensors in a particle counter | |
| KR20210012259A (ko) | 미세먼지 측정 장치 및 방법 | |
| US20160327467A1 (en) | Method and apparatus for detecting particulate matter | |
| JP2013542441A (ja) | ナノ粒子検出器 | |
| US20130119281A1 (en) | Photoelectric detector with mos gas sensor | |
| Steffens et al. | Non-stationary VFD evaluation kit: Dataset and metrics to fuel video-based fire detection development | |
| WO2019108731A1 (en) | Dynamic light scattering for particle size distribution measurement | |
| US11112363B2 (en) | Apparatus and method for measuring particulate matter | |
| US10436699B2 (en) | Analyzing system and analyzing apparatus | |
| TW201621295A (zh) | 顆粒計數器 | |
| ES2928763T3 (es) | Sistema de detección auxiliar portátil | |
| US9562862B2 (en) | Optical and chemical analytical systems and methods | |
| JP6749011B2 (ja) | 粒径測定システムおよび粒径測定方法 | |
| AU2023201469A1 (en) | Crystalline Particle Detection | |
| EP3382367A1 (en) | Fanless airborne pollutant sensing | |
| JPH07294415A (ja) | 粒子検出方法及び粒子検出装置とこれを用いた空調装置 | |
| Sousa | Single micro particle wide range sizing and speed by light scattering |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |