KR20210158122A - 스모그 챔버용 열배출 장치 - Google Patents

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KR20210158122A
KR20210158122A KR1020200076503A KR20200076503A KR20210158122A KR 20210158122 A KR20210158122 A KR 20210158122A KR 1020200076503 A KR1020200076503 A KR 1020200076503A KR 20200076503 A KR20200076503 A KR 20200076503A KR 20210158122 A KR20210158122 A KR 20210158122A
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smog
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김진영
진현철
서지훈
김재영
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은, 챔버룸; 상기 챔버룸의 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 제1펌프; 및 상기 챔버룸의 다른 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 제2펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치를 제공한다.

Description

스모그 챔버용 열배출 장치{Heat Release Apparatus for Smog Chamber}
본 발명은 스모그 챔버용 열배출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스모그챔버룸 내부의 열을 효과적으로 배출·냉각시켜 온도가 습도 조건 및 광화학 반응 또는 암반응 과정에 미치는 영향을 최소화하고, 스모그챔버 연구 결과의 정확성을 증대시키기 위한 스모그 챔버용 열배출 장치에 관한 것이다.
최근 국내외의 산업 및 경제활동의 부산물로 발생하는 여러 입자상·기체상 대기오염물질들에 의한 환경·보건 이슈가 지속적으로 제기되고 있다. 대표적으로 입자의 입경이 2.5 μm 이하인 초미세먼지(PM2.5)나 오존(O3)과 같은 주요 대기오염물질들은 인체의 폐포까지 침투하여 호흡기 및 심혈관 질환을 유발하고, 시정 장애를 일으켜 우리의 생활환경과 교통, 경제에 직·간접적인 악영향을 미칠 뿐 아니라, 지구복사강제력에 대한 직·간접적 효과를 통해 기후변화에도 영향을 미치는 주요 요인으로 알려져 있다.
인구와 산업이 밀집된 대도시 지역의 이러한 초미세먼지 및 오존 오염은 대기 중에 인위적·자연적으로 배출된 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 다양한 휘발성 유기화합물(VOCs)과 같은 전구물질들이 태양광에 의해 라디칼과 반응하여 생성되는 2차 생성에 많은 부분 기인하므로, 자동차 및 제조업 공정에서의 연소에 의해 직접 배출되는 1차 오염물질과는 달리 그 생성 기작과 발생 과정이 다양한 대기화학 및 기상 조건에 따라 매우 복잡한 특징을 지닌다.
따라서, 대도시 지역의 효과적인 2차 대기오염물질 저감 정책 수립을 위해서는 도시지역 측정·분석 자료에 기반하여 가능한 전구물질을 선택하고, 여러 농도, 온도, 습도 및 광도 조건 하에서 전구물질로부터의 2차 대기오염물질 생성 기작을 밝히는 것이 중요하다. 대기 중 전구물질의 농도나 온·습도와 같은 기상인자는 열린 시스템에서 제어가 불가능하므로, 다양한 조건에서의 2차 대기오염물질 생성 기작을 연구하기 위해서는 스모그챔버와 같은 닫힌 시스템에서의 실험 연구가 필수적이다.
일반적으로 스모그챔버는 대기오염물질의 광화학적 변환과정 및 2차 생성을 연구하는데 사용되는 설비로, 물질의 반응이 진행되는 반응 백(bag), 광화학 반응에 필요한 빛을 공급하는 광원 장치(UV 램프) 및 기타 유틸리티로 구성되어 있다. 이 중 UV 램프는 스모그챔버의 핵심 설비중 하나로, 이를 켜거나 끄는 방법으로 광화학 반응 조건과 암반응 조건을 만드는 역할을 한다.
그러나, 광화학 반응 조건에서는 UV 램프로부터 방출된 열로 인해 스모그챔버 내부의 온도가 함께 올라가며, 이러한 열이 실험 초기조건에서 설정한 온도 및 습도 조건을 변화시켜 실험조건의 통제와 정확한 결과의 도출을 어렵게 하였다.
특히, 실험 중 UV 램프를 끈 암반응 조건에서도 스모그챔버 내부의 잔열로 인해 습도 조건과 화학반응에 계속 영향을 미칠 뿐 아니라, 반응 백 내부의 생성물질을 분석하기 위한 샘플링 과정에도 악영향을 미쳐, 분석 결과의 정확성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하였다.
등록공보 제10-1607911호(2016.4.1.)
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 스모그챔버룸 내부의 열을 효과적으로 배출·냉각시켜 온도가 습도 조건 및 광화학 반응 또는 암반응 과정에 미치는 영향을 최소화하고, 스모그챔버 연구 결과의 정확성을 증대시키기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 스모그챔버의 열 배출 및 냉각 과정에서 스모그챔버 외부로부터 내부로 유입되는 기체상·입자상 물질을 최소화하여, 실험 과정과 결과에서 오염을 일으키지 않으면서도 효과적으로 UV 램프로부터 발생되는 열을 배출할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 스모그챔버 내부의 열을 냉각시키는 과정에서 UV 램프에서 방사된 자외선이 외부로 노출되어 실험자의 건강상 문제를 일으키지 않도록 스모그챔버 내·외부가 차단된 열 배출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치는 챔버룸; 상기 챔버룸의 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 제1펌프; 및 상기 챔버룸의 다른 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 제2펌프를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 챔버룸은, 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 상기 제1펌프가 연결될 수 있는 제1연결배관; 및 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 상기 제2펌프가 연결될 수 있는 제2연결배관을 구비한다.
바람직하게는, 상기 챔버룸은, 상기 챔버룸의 내부에서 UV 반응을 가능하게 하는 UV 램프를 구비할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 챔버룸은, 내부에서 물질의 반응을 진행되게 하는 반응 백을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 챔버룸은 내부가 UV 반응을 촉진하도록 내벽이 거울구조일 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면,상기 챔버룸은 스모그 챔버룸이다.
또한, 상기 제1펌프는, 동력을 제공하는 모터를 구비하고 상기 챔버룸 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 배출부재를 포함한다.
또한, 상기 제2펌프는, 동력을 제공하는 모터를 구비하고 상기 챔버룸 외부의 기체를 상기 챔버룸의 내부로 유입 가능하게 하는 유입부재를 포함한다.
본 발명은, 스모그 챔버 하단에 설치된 송풍기가 스모그챔버 외부로부터 차가운 공기를 스모그챔버 내 반응 백 외부로 공급하였으며, 스모그챔버 상단에 설치된 송풍기가 내부의 가열된 공기를 스모그챔버 외부로 효과적으로 배출시키는 효과를 가진다.
이는 스모그챔버룸 내부에서 반응 백 외부의 열을 효과적으로 배출해서 실험에서의 습도 조건 및 광화학 반응 또는 암반응 과정에서 열이 미치는 영향을 최소화시키고, 결과적으로 스모그챔버 연구 결과의 정확성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 송풍기를 사용한 열 배출 시스템은 스모그챔버 내부와 외부를 차단하여 광원으로부터의 UV 노출을 방지한다. 이는 UV 램프로 광화학반응을 진행할 때 발생하는 열을 실시간으로 배출시켜서 열이 광화학반응에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있으며, 동시에 UV 램프에서 발생되는 자외선이 실험자에게 미치지 않아 보다 안전하게 실험을 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치의 단면도.
도 3a는 본 발명의 제1펌프를 측면에서 바라본 단면도.
도 3b는 본 발명의 제1펌프를 측면에서 바라본 사진.
도 4a는 본 발명의 제1펌프를 상부에서 바라본 단면도.
도 4b는 본 발명의 제1펌프를 상부에서 바라본 사진.
도 5a는 본 발명의 제2펌프를 측면에서 바라본 단면도.
도 5b는 본 발명의 제2펌프를 측면에서 바라본 사진.
도 6a는 본 발명의 제2펌프를 상부에서 바라본 단면도.
도 6b는 본 발명의 제2펌프를 상부에서 바라본 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
도 1은 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치(100)의 단면도이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치(100)에 대하여 서술한다.
본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치(100)는, 챔버룸(10), 제1펌프(20) 및 제2펌프(30)를 포함한다.
챔버룸(10)은 일례로, 스모그 챔버룸일 수 있다.
스모그 챔버룸은 내부에서 대기오염물질의 광화학적 변환과정 및 2차 생성이 이루어진다.
또한, 내부에, 후술하는 바와 같이 물질의 반응이 진행되는 반응 백(18), 광화학 반응에 필요한 빛을 공급하는 광원 장치(UV Lamp) 및 기타 유틸리티가 구비될 수 있다. 이 중 UV(Ultraviolet Ray, 자외선) 램프(17b)는 스모그 챔버룸의 핵심 설비중 하나로, 이를 켜거나 끄는 방법으로 광화학 반응 조건과 암반응 조건을 만드는 역할을 할 수 있다.
챔버룸(10)은 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 제1펌프(20)가 연결될 수 있는 제1연결배관(13) 및 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 제2펌프(30)가 연결될 수 있는 제2연결배관(16)을 구비할 수 있다.
또한, 챔버룸(10)은 내부를 제어할 수 있는 도어(17a), 챔버룸(10) 내부에서 UV 반응을 가능하게 하는 UV 램프(17b), 및 물질의 반응이 진행되는 반응 백(18, bag)을 구비할 수 있다.
도어(17a)는 챔버룸(10)에 개폐 가능하도록 설치될 수 있다.
도면에서 명백히 도시되지는 않았지만, 도어(17a)는 일례로, 회동형 구조 또는 슬라이딩 형 구조로 이루어질 수 있다.
도어(17a)의 개폐량에 따라 내부로 공급되는 공기량이 제어되어 내부를 제어할 수 있다.
UV 램프(17b)는 챔버룸(10) 내부에서 UV 반응을 가능하게 할 수 있다. 일례로, UV 램프(17b)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 챔버룸(10) 내부의 양쪽 벽면에 설치될 수 있으며, 복수의 램프가 서로 이격되도록 배치되는 구조일 수 있다.
또한, 챔버룸(10) 내부는 효과적인 UV 반응을 촉진하도록 내벽이 알루미늄 재질의 거울구조일 수 있다.
반응 백(18)은 챔버룸(10) 내부에 설치되어 물질의 반응이 실질적으로 진행되는 공간이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 일례로, 육방체 형상일 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제1펌프(20)를 측면에서 바라본 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제1펌프(20)를 측면에서 바라본 사진이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 제1펌프(20)를 상부에서 바라본 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 제1펌프(20)를 상부에서 바라본 사진이다.
이하, 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 제1펌프(20)에 대하여 서술한다.
제1펌프(20)는, 챔버룸(10)의 일 측에 설치되어, 내부의 기체를 외부로 배출시킨다. 일례로, 챔버룸(10)의 내부의 기체는, 가열된 공기일 수 있다.
제1펌프(20)는 챔버룸(10) 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 배출부재(23)를 포함할 수 있다.
배출부재(23)는 동력을 제공하는 모터(23a)와 모터(23a)에 의해 회전하여 바람을 일으키는 날개를 구비할 수 있다. 배출부재(23)는 일례로, 송풍기일 수 있다.
도 2, 도 3a 및 도 4a에는 챔버룸(10) 내부의 기체가 챔버룸(10)의 외부로 배출되는 예가 도시된다.
제1펌프(20)는, 제1연결배관(13)에 의해 챔버룸(10)의 일 측에 설치될 수 있는데, 예를 들면, 제1펌프(20)는, 챔버룸(10)의 상단에 설치될 수 있다.
제1연결배관(13)은 제1펌프(20)를 챔버룸(10)의 상단에 설치 가능하게 하고, 또한 제1연결배관(13)은 내부에 유동 공간을 구비하여, 챔버룸(10)의 내부에서 발생된 기체를 외부와 연통하여, 제1펌프(20)를 통하여 외부로 배출 가능하게 한다.
제1연결배관(13)은 도 3a 및 3b에 도시되는 바와 같이, 곡관의 구조일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1펌프(20)는, 제1펌프(20)를 챔버룸(10)에 고정 가능하게 하는 고정판(27a)을 더 포함할 수 있다. 또한, 고정판(27a)은 고정판(27a)이 흔들리는 것을 방지하도록 고정판(27a)과 챔버룸(10) 사이에 배치되는 고무판(27b)을 구비할 수 있다.
또한, 제1펌프(20)에는 챔버룸(10) 내부의 고온의 기체가 유출되는 출구(26)가 구비될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제2펌프(30)를 측면에서 바라본 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 제2펌프(30)를 측면에서 바라본 사진이다. 또한, 도 6a는 본 발명의 제2펌프(30)를 상부에서 바라본 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제2펌프(30)를 상부에서 바라본 사진이다.
이하, 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 제2펌프(30)에 대하여 서술한다.
제2펌프(30)는, 챔버룸(10)의 다른 일 측에 설치되어, 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 한다.
제2펌프(30)는 챔버룸(10) 외부의 기체를 챔버룸(10)의 내부로 유입 가능하게 하는 유입부재(33)를 포함할 수 있다.
유입부재(33)는 동력을 제공하는 모터(33a)와 모터(33a)에 의해 회전하여 바람을 일으키는 날개를 구비할 수 있다. 유입부재(33)는 일례로, 송풍기일 수 있다.
도 2, 도 5a 및 도 6a에는 챔버룸(10) 외부의 기체가 챔버룸(10)의 내부로 유입되는 예가 도시된다.
제2펌프(30)는, 제2연결배관(16)에 의해 챔버룸(10)의 일 측에 설치될 수 있는데, 예를 들면, 제2펌프(30)는, 챔버룸(10)의 하단에 설치될 수 있다.
제2연결배관(16)은 제2펌프(30)를 챔버룸(10)의 하단에 설치 가능하게 하고, 또한 제2연결배관(16)은 내부에 유동 공간을 구비하여, 외부의 기체를 챔버룸(10)의 내부와 연통 가능하게 하여, 제2펌프(30)를 통하여 외부로 배출 가능하게 한다.
제2연결배관(16)은 도 6a 및 6b에 도시되는 바와 같이, 얇은 직육면체 형상의 관 구조일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2펌프(30)는, 제2펌프(30)를 챔버룸(10)에 고정 가능하게 하는 고정판(37a)을 더 포함할 수 있다. 또한, 고정판(37a)은 고정판(37a)이 흔들리는 것을 방지하도록 고정판(37a)과 챔버룸(10) 사이에 배치되는 고무판(37b)을 구비할 수 있다.
또한, 제2펌프(30)에는 챔버룸(10) 내부로 외부의 기체를 유입 가능하게 하는 입구(36)가 구비될 수 있다.
스모그챔버 실험의 중요한 통제변인으로는 입자상 물질 및 가스상 불순물 유무, 온도, 습도 등이 있다. 본 발명의 스모그 챔버용 열배출 장치(100)는 UV 램프(17b)를 이용한 광반응을 진행할 때 반응백 외부의 고온의 공기가 실험조건인 습도 및 온도에 영향을 준다고 판단하였고, 제1 및 제2펌프(20, 30)가 이용되며, 이에 대해서는 전술하였다.
이상에서 설명한 스모그 챔버용 열배출 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100:스모그 챔버용 열배출 장치
10:챔버룸 13:제1연결배관 16:제2연결배관
17a:도어 17b:UV 램프 18:반응 백
20:제1펌프 23:배출부재 23a:모터
26:출구 27a:고정판 27b:고무판
30:제2펌프 33:유입부재 33a:모터
36:입구 37a:고정판 37b:고무판

Claims (8)

  1. 챔버룸;
    상기 챔버룸의 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 제1펌프; 및
    상기 챔버룸의 다른 일 측에 설치되어, 상기 챔버룸의 외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 제2펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버룸은,
    내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 상기 제1펌프가 연결될 수 있는 제1연결배관; 및
    외부의 기체를 내부로 흡입 가능하게 하는 상기 제2펌프가 연결될 수 있는 제2연결배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버룸은,
    상기 챔버룸의 내부에서 UV 반응을 가능하게 하는 UV 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 챔버룸은,
    내부에서 물질의 반응을 진행되게 하는 반응 백을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 챔버룸은 내부가 UV 반응을 촉진하도록 내벽이 거울구조인 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버룸은 스모그 챔버룸인 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1펌프는,
    동력을 제공하는 모터를 구비하고 상기 챔버룸 내부의 기체를 외부로 배출 가능하게 하는 배출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2펌프는,
    동력을 제공하는 모터를 구비하고 상기 챔버룸 외부의 기체를 상기 챔버룸의 내부로 유입 가능하게 하는 유입부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스모그 챔버용 열배출 장치.
KR1020200076503A 2020-06-23 2020-06-23 스모그 챔버용 열배출 장치 KR20210158122A (ko)

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KR101607911B1 (ko) 2015-02-16 2016-04-01 문운하 자가 대류형 열배출이 가능한 옥내용 수배전반 장치

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