KR20230080045A - 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법 및 장치가 개시된다. 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법은 수분이 제거된 건조 공기로부터 제로 가스를 생성하는 단계; 제로 가스를 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계; 대기질 관측 장치에 서로 다른 표준 가스들을 주입하는 단계; 대기질 관측 장치에 수분이 제거된 대기 시료를 주입하는 단계; 및 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 측정된 대기의 일산화탄소 측정 값, 및 상기 서로 다른 표준 가스들에 대한 분석 값에 기초하여 상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 기술에 관한 것이다.
일상 생활 및 환경 정책 수립에 있어서 대기질 성분의 측정 자료 및 분석은 핵심적인 역할을 한다. 그러나 대기질 성분을 측정하는 장치들엔 대부분 장치 자체가 갖는 표류오차(drift)가 있어서 실제 대기질 성분을 정확하게 측정하고 분석하는 것을 어렵게 한다. 현재 상용화된 비분산적외선 측정법을 이용한 측정 방식은 장치 운영자가 장치의 적절한 가동을 위해 표준 가스 실린더, 제로 가스 공급기, 표준 가스 희석기를 주기적으로 작동해야 하는 번거로움이 있는 실정이다.
일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법은, 수분이 제거된 건조 공기로부터 제로 가스를 생성하는 단계; 상기 제로 가스를 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계; 상기 대기질 관측 장치에 서로 다른 표준 가스들을 주입하는 단계; 상기 대기질 관측 장치에 수분이 제거된 대기 시료를 주입하는 단계; 및 상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 측정된 대기의 일산화탄소 측정 값, 및 상기 서로 다른 표준 가스들에 대한 분석 값에 기초하여 상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제로 가스를 생성하는 단계는, 금속 촉매제를 이용하여 상기 수분이 제거된 건조 공기에서 일산화탄소를 제거하는 것에 의해 상기 제로 가스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법은, 기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 상기 대기질 관측 장치의 영점을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 시각 이후에 상기 제로 가스, 상기 표준 가스들 및 상기 대기 시료가 순차적으로 상기 대기질 관측 장치에 주입될 수 있다.
상기 서로 다른 표준 가스들을 주입하는 단계는, 설정된 농도 범위 내의 어느 농도 값을 가지는 서로 다른 표준 가스들을 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대기 시료를 주입하는 단계는, 냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기를 상기 대기 시료로서 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계는, 상기 대기 시료와 상기 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정하는 단계; 상기 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정하는 단계; 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하는 단계; 및 상기 회귀선 방정식에 기초하여 상기 일산화탄소 측정값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계는, 상기 일산화탄소 측정 값과 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균 간의 차이에 기초하여 1차 보정 값을 결정하는 단계; 및 상기 회귀선 방정식을 이용하여 상기 1차 보정 값으로부터 최초적으로 보정된 일산화탄소 측정 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치는, 수분이 제거된 건조 공기로부터 제로 가스를 생성하는 제로 가스 생성부; 상기 제로 가스, 서로 다른 표준 가스들 및 수분이 제거된 대기 시료가 주입되는 멀티 포지션 밸브; 상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 대기의 일산화탄소를 측정하는 일산화탄소 측정부; 및 상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 측정된 대기의 일산화탄소 측정 값, 및 상기 서로 다른 표준 가스들에 대한 분석 값에 기초하여 상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 데이터 보정부를 포함할 수 있다.
상기 제로 가스 생성부는, 금속 촉매제; 수분이 제거된 일반 대기를 압축한 실린더와 연결된 제1 스테인리스관; 및 상기 멀티 포지션 밸브와 연결된 제2 스테인리스관을 포함할 수 있다.
상기 일산화탄소 측정부는, 기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 상기 대기질 관측 장치의 영점을 설정하고, 상기 기준 시각 이후에 상기 제로 가스, 상기 표준 가스들 및 상기 대기 시료가 순차적으로 상기 대기질 관측 장치에 주입될 수 있다.
상기 데이터 보정부는 상기 대기 시료와 상기 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정하고, 상기 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정하고, 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하고, 및 상기 회귀선 방정식에 기초하여 상기 일산화탄소 측정값을 보정할 수 있다. 표준 가스 인증 값은 정확하게 측정된 기준이 되는 값으로서, 목적하는 값에 대응한다.
상기 데이터 보정부는 상기 일산화탄소 측정 값과 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균 간의 차이에 기초하여 1차 보정 값을 결정하고, 상기 회귀선 방정식을 이용하여 상기 1차 보정 값으로부터 최초적으로 보정된 일산화탄소 측정 값을 결정할 수 있다.
상기 멀티 포지션 밸브의 제2 포트에는 상기 제로 가스 주입부가 연결되어 상기 제로 가스가 주입되고, 상기 멀티 포지션 밸브의 제3 포트 내지 제6포트에는 상기 표준 가스 주입부가 연결되어 서로 다른 농도의 상기 표준 가스가 주입되고, 및 상기 멀티 포지션 밸브의 제1 포트에는 상기 대기 시료 주입부가 연결되어 상기 대기 시료가 주입될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 대기질 관측 값의 데이터 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 대기질 관측 값의 데이터 보정을 설명하기 위한 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
기존에 상용화된 비분산적외선 측정법을 이용한 대기질 측정 방법은 장치 운영자가 매번 정해진 시간마다 금속 촉매제를 통과한 일산화탄소 제로 가스와 스판 가스를 차례로 장치에 유입해야 하는 등의 불편이 있었다.
본 발명은 이러한 비분산적외선 측정법을 이용한 일산화탄소 측정을 정확하게 하기 위해 주기적으로 금속촉매제를 통과한 일산화탄소 제로 가스와 다양한 농도의 표준 가스들을 자동적으로 주입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 주기적으로 주입되는 일산화탄소 제로 가스와 표준 가스들의 측정값을 관측값 보정에 적용함에 있어서 빠르고 일관되게 적용하기 위해 알고리즘을 개발하는 데에 그 목적이 있다.
대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치(100)는 제로 가스 생성부(110), 표준 가스 주입부(120), 대기 시료 주입부(130), 멀티 포지션 밸브(140), 일산화탄소 측정부(150), 데이터 보정부(160)를 포함할 수 있다.
제로 가스 생성부(110)는 제로 가스를 생성하고. 생성한 제로 가스를 멀티 포지션 밸브(140)에 주입할 수 있다. 제로 가스는 스테인리스관을 잘라 그 안에 금속 촉매제(Sofnocat)을 채우고 양 옆으로 유리 솜을 충전한 뒤, 관의 한 쪽 끝에 리듀서를 이용하여 다른 스테인리스 관을 연결한 뒤, 관의 다른 한 쪽 끝에는 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더에 연결되어 생성될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 관의 외경은 1인치 일 수 있고, 잘린 길이는 약 30cm일 수 있으며, 리듀서의 줄어드는 외경은 1인치에서 1/8인치일 수 있고, 연결되는 다른 스테인리스 관의 외경은 1/8 인치일 수 있다. 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더에 연결되지 않은 제로 가스 생성부(110)의 다른 한 쪽 끝은 멀티포지션 밸브(140)의 한 통로에 연결되어 멀티 포지션 밸브(140)에 제로 가스를 주입할 수 있다.
표준 가스 주입부(120)는 멀티 포지션 밸브(140)에 서로 다른 표준 가스들을 주입할 수 있다. 비분산적외선 측정법은 공기중 일산화탄소가 관측셀과 참조셀을 지날 때 장치 내부에서 발생된 적외선의 흡수 량을 비교하여 대기 중 농도로 환산한다. 장치를 운영할 때, 장치 자체에서 발생되는 열, 실험실 온도 등에 따라 측정값이 달라지므로 이를 보정할 수 있는 표준 가스를 주기적으로 측정하여 정확한 일산화탄소 농도를 산출할 필요가 있다. 비분산적외선 측정법은 다양한 표준 가스를 분석하였을 때 표준 가스 농도와 측정값이 비선형 관계에 있어 1개의 표준 가스를 주입하여 보정하기보다 3개 이상의 다양한 농도의 서로 다른 표준 가스들을 차례로 분석하여 농도를 환산하는 검정 곡선을 이용하는 방법이 더 정확하다. 예를 들어, 표준 가스 주입부(120)는 멀티 포지션 밸브(140)에 100 내지 500pbb 이내의 서로 다른 다양한 농도의 표준 가스들을 주입할 수 있다.
대기 시료 주입부(130)는 멀티 포지션 밸브(140)에 대기 시료를 주입할 수 있다. 대기 시료 주입부(130) 내의 대기 시료는 냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기일 수 있다.
멀티 포지션 밸브(140)는 여러 개의 통로를 가진 밸브로, 제로 가스 생성부(110), 표준 가스 주입부(120), 대기 시료 주입부(130)로부터 제로가스, 표준 가스, 대기 시료를 주입 받을 수 있다. 예를 들어, 멀티 포지션 밸브(140)는 통로가 6개인 멀티 포지션 밸브일 수 있다.
MFC(145)(Mass flow controller)(145)는 유량 조절 장치일 수 있다. MFC(145)는 멀티 포지션 밸브(140)를 지나 일산화탄소 측정부(150)로 유입되는 대기 시료, 제로 가스, 표준 가스가 일정한 양으로 흐를 수 있도록 조절할 수 있다.
일산화탄소 측정부(150)는 기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 대기질 관측 장치의 영점을 설정할 수 있다. 또한 기준 시각 이후에 데이터 처리 장치(100)에 주입되는 제로 가스, 표준 가스들 및 대기 시료를 순차적으로 분석하여 일산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 기준 시각에 따라 제로 가스는 매일 05시, 11시, 17시, 23시 마다 20분씩 데이터 처리 장치(100)에 주입될 수 있다. 예를 들어, 영점은 매일 11시에 주입되는 제로 가스 값을 기준으로 재설정될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치(100)에는 매일 11시 21분부터 제로 가스, 서로 다른 농도를 갖는 표준 가스들 4 종류가 주입될 수 있고, 그 후에 대기 시료가 다시 주입되면 일산화탄소 측정부(150)는 이를 순차적으로 분석하여 일산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
데이터 보정부(160)는 일산화탄소 측정부(150)에서 측정된 일산화탄소 측정 값을 보정할 수 있다. 데이터 보정부(160)는 대기 시료와 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정할 수 있다. 데이터 보정부(160)는 그 후 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정한 뒤 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하고, 결정된 회귀선 방정식에 기초하여 일산화탄소 측정값을 보정할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치는 제로 가스 생성부(210), 표준 가스(220), 대기 시료(230), 멀티 포지션 밸브(240), 일산화탄소 측정부(250), 데이터 보정부(260)를 포함할 수 있다.
제로 가스 생성부(210)는 제로 가스를 생성하고. 생성한 제로 가스를 멀티 포지션 밸브(240)에 주입할 수 있다. 제로 가스는 스테인리스관을 잘라 그 안에 금속 촉매제(Sofnocat)을 채우고 양 옆으로 유리솜을 충전한 뒤, 관의 한 쪽 끝에 리듀서를 이용하여 다른 스테인리스 관을 연결한 뒤, 관의 다른 한 쪽 끝에는 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더에 연결되어 생성될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 관의 외경은 1인치(inch)일 수 있고, 잘린 길이는 약 30cm일 수 있으며, 리듀서의 줄어드는 외경은 1인치에서 1/8인치일 수 있고, 연결되는 다른 스테인리스 관의 외경은 1/8 인치일 수 있다. 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더에 연결되지 않은 제로 가스 생성부(210)의 다른 한 쪽 끝은 멀티포지션 밸브(240)의 한 통로에 연결되어 멀티 포지션 밸브(240)에 제로 가스를 주입할 수 있다.
표준 가스(220)는 서로 다른 농도의 표준 가스들을 포함할 수 있다. 표준 가스(220)는 멀티 포지션 밸브(240)에 주입될 수 있다. 예를 들어, 표준 가스(220)는 100 내지 500pbb 이내의 서로 다른 다양한 농도의 표준 가스들 로서 멀티 포지션 밸브(240)에 주입될 수 있다.
대기 시료(230)는 멀티 포지션 밸브(240)에 주입될 수 있다. 대기 시료(230)는 냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기일 수 있다.
멀티 포지션 밸브(240)는 여러 개의 통로를 가진 밸브로, 제로 가스 생성부(210), 표준 가스(220), 대기 시료(230)를 주입 받을 수 있다. 예를 들어, 멀티 포지션 밸브(240)는 통로가 6개인 멀티 포지션 밸브일 수 있다. 멀티 포지션 밸브(240)의 제2 포트에는 제로 가스 생성부(210)가 연결되어 제로 가스가 주입될 수 있고, 멀티 포지션 밸브(240)의 제3 포트 내지 제6포트에는 표준 가스(220)가 연결되어 서로 다른 농도의 표준 가스가 주입될 수 있고, 멀티 포지션 밸브의 제1 포트에는 대기 시료(230)가 연결되어 대기 시료가 주입될 수 있다.
MFC(245)는 유량 조절 장치일 수 있다. MFC(245)는 멀티 포지션 밸브(240)를 지나 일산화탄소 측정부(250)로 유입되는 대기 시료, 제로 가스, 표준 가스가 일정한 양으로 흐를 수 있도록 조절할 수 있다.
일산화탄소 측정부(250)는 기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 대기질 관측 장치의 영점을 설정할 수 있다. 또한 기준 시각 이후에 데이터 처리 장치에 주입되는 제로 가스, 표준 가스들 및 대기 시료를 순차적으로 분석하여 일산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 기준 시각에 따라 제로 가스는 매일 05시, 11시, 17시, 23시 마다 20분씩 데이터 처리 장치에 주입될 수 있다. 예를 들어, 영점은 매일 11시에 주입되는 제로 가스 값을 기준으로 재설정될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치에는 매일 11시 21분부터 제로 가스, 서로 다른 농도를 갖는 표준 가스들 4 종류가 주입될 수 있고, 그 후에 대기 시료가 다시 주입되면 일산화탄소 측정부(250)는 이를 순차적으로 분석하여 일산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
데이터 수집 PC(260)는 일산화탄소 측정부(250)로부터 일산화탄소 측정값에 관한 데이터를 수집할 수 있다. 그리고 차후에 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치의 운용에 있어서 수집된 데이터를 활용하여 장치의 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다.
데이터 보정부(270)는 일산화탄소 측정부(250)에서 측정되고, 데이터 수집 PC(260)에서 수집된 일산화탄소 측정 값을 보정할 수 있다. 데이터 보정부(270)는 대기 시료와 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정할 수 있다. 데이터 보정부(270)는 그 후 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정한 뒤 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하고, 결정된 회귀선 방정식에 기초하여 일산화탄소 측정값을 보정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 단계(310)에서 제로 가스가 생성될 수 있다. 제로 가스는 스테인리스관을 잘라 그 안에 금속 촉매제를 채우고 양 옆으로 유리 솜을 충전한 뒤, 관의 한 쪽 끝에 리듀서(reducer)를 이용하여 다른 스테인리스 관을 연결한 뒤, 관의 다른 한 쪽 끝에는 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더를 연결하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 관의 외경은 1인치 일 수 있고, 잘린 길이는 약 30cm일 수 있으며, 리듀서의 줄어드는 외경은 1인치에서 1/8인치일 수 있고, 연결되는 다른 스테인리스 관의 외경은 1/8 인치일 수 있다.
단계(320)에서 제로가스가 대기질 관측 장비에 주입될 수 있다. 수분이 없는 일반 대기를 압축한 실린더에 연결되지 않은 제로 가스 생성부의 다른 한 쪽 끝이 멀티포지션 밸브의 한 통로에 연결되어 멀티 포지션 밸브에 제로 가스가 주입될 수 있다.
단계(330)에서 대기질 관측 장비에 서로 다른 표준 가스들이 주입될 수 있다. 비분산적외선 측정법에 있어서, 1개의 표준 가스를 주입하여 보정하기보다 3개 이상의 다양한 농도의 서로 다른 표준 가스들을 차례로 분석하여 농도를 환산하는 검정 곡선을 이용하는 방법이 더 정확하므로 단계(330)에서 서로 다른 농도의 표준 가스 들이 주입될 수 있다. 예를 들어, 표준 가스의 농도는100 내지 500pbb 이내의 범위일 수 있다.
단계(340)에서 대기질 관측 장비에 서로 다른 복수의 농도의 표준 가스들이 주입될 수 있다. 예를 들어, 표준 가스는 멀티 포지션 밸브의 제2 내지 제5 통로에 연결되어 주입될 수 있다.
단계(350)에서 대기질 관측 장비에 대기 시료가 주입될 수 있다. 대기 시료는 냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기일 수 있다.
단계(360)에서 일산화탄소 측정 값이 보정될 수 있다. 일산화탄소 측정 값의 보정은 기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 대기질 관측 장치의 영점을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 기준 시각 이후 데이터 처리 장치에 주입되는 제로 가스, 표준 가스들 및 대기 시료를 순차적으로 분석함으로써, 일산화탄소 농도가 측정될 수 있다. 이후 데이터 보정부에서 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균이 결정되면 이들에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 따라 회귀선 방정식이 결정되고, 결정된 회귀선 방정식에 기초하여 일산화탄소 측정값을 보정하는 단계가 포함될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 대기질 관측 값의 데이터 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서 (a)는 데이터 보정을 수행하기 이전의 대기질 관측 값(예: CO 농도)에 대한 데이터를 나타내는 그래프이고, (b)는 대기질 관측 값에 대한 데이터에 본 발명에서 제안된 데이터 보정 처리를 적용한 결과를 나타내는 그래프이다.
(a)를 참조하면, 비교 대상 장치인 대기질 관측 장치에서의 측정값(410)과 기준 장치에서의 측정값(420)과의 차이를 확인할 수 있다.
(b)를 참조하면, 비교 대상 장치인 대기질 관측 장치에서의 일산화탄소 농도 측정값과 기준 장치에서의 일산화탄소 농도 측정값의 차이가 (a)에 비해 줄어든 것을 확인할 수 있다. 기준 장치는 2021-10-20 보정 이후 실험기간 동안 보정하지 않은 것이다. (b)에서 기준 장치와 비교 대상 장치에서의 차이 값은 평균 -29.6ppb 일수 있으며, 차이 값의 주요 분포는 -44.8ppb 내지 -4.8ppb의 범위내에 있을 수 있다.
10월 21일 11시부터 10월 25일 11시까지 매일 11시에 제로 가스와 서로 다른 4개의 농도의 표준 가스를 분석하고, 21일 11시에 주입된 일산화탄소 제로 가스 분석 값을 기반으로 영점을 설정한 뒤 순차적으로 서로 다른 농도의 표준 가스를 주입하여 분석하였다. 분석 결과를 기반으로 회귀선 방정식을 결정하고, 결정된 회귀선 방정식에 기초하여 일산화탄소 측정값을 보정하였다. 결정된 회귀선 방정식의 기울기는 예를 들어, 1.0034일 수 있고, 두 측정값의 차이 값 평균은 -5.6ppb이며 차이 값의 주요 분포 범위는 -23ppb 내지는 12ppb일 수 있다.
10월 22일 11시부터 10월 23일 11시까지 위와 같은 방법으로 보정한 결과로 회귀선 방정식의 기울기는 예를 들어, 0.9869일 수 있고, 차이 값 평균은 1.6ppb이며 차이 값의 주요 분포 범위는 -19ppb 내지는 21ppb일 수 있다. 이 때 차이 값이 예를 들어 ±20ppb 이상인 경우는 대기중 CO 농도가 짧은 시간 급격히 변할 때 나타날 수 있으며, 기준 장치와 비교 대상 장치의 측정자료의 시간 차이에 의한 차이가 나타날 수 있다.
10월 23일과 10월 24일에는 11시 00분부터 20분까지 주입된 제로가스 측정값으로 비교 대상 장치의 영점을 설정하지 않았다. 따라서 시간이 지날수록 장비 자체의 고유한 오차인 표류 오차가 발생할 수 있다. 그러나 주기적으로, 예를 들어 매 6시간 주입된 제로가스와 1일 1회 주입된 서로 다른 4가지 농도의 표준 가스 측정값으로 자료를 후처리하여 기준장비와 유사한 수준의 자료를 산출할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 또는 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 방법에 있어서,
수분이 제거된 건조 공기로부터 제로 가스를 생성하는 단계;
상기 제로 가스를 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계;
상기 대기질 관측 장치에 서로 다른 표준 가스들을 주입하는 단계;
상기 대기질 관측 장치에 수분이 제거된 대기 시료를 주입하는 단계; 및
상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 측정된 대기의 일산화탄소 측정 값, 및 상기 서로 다른 표준 가스들에 대한 분석 값에 기초하여 상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계를 포함하는,
데이터 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제로 가스를 생성하는 단계는,
금속 촉매제를 이용하여 상기 수분이 제거된 건조 공기에서 일산화탄소를 제거하는 것에 의해 상기 제로 가스를 생성하는 단계를 포함하는,
데이터 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 상기 대기질 관측 장치의 영점을 설정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 기준 시각 이후에 상기 제로 가스, 상기 표준 가스들 및 상기 대기 시료가 순차적으로 상기 대기질 관측 장치에 주입되는,
데이터 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 서로 다른 표준 가스들을 주입하는 단계는,
설정된 농도 범위 내의 농도 값을 가지는 서로 다른 표준 가스들을 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계를 포함하는
데이터 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 대기 시료를 주입하는 단계는,
냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기를 상기 대기 시료로서 상기 대기질 관측 장치에 주입하는 단계를 포함하는
데이터 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계는,
상기 대기 시료와 상기 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정하는 단계;
상기 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정하는 단계;
상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하는 단계; 및
상기 회귀선 방정식에 기초하여 상기 일산화탄소 측정값을 보정하는 단계
를 포함하는 데이터 처리 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 단계는,
상기 일산화탄소 측정 값과 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균 간의 차이에 기초하여 1차 보정 값을 결정하는 단계; 및
상기 회귀선 방정식을 이용하여 상기 1차 보정 값으로부터 최초적으로 보정된 일산화탄소 측정 값을 결정하는 단계
를 포함하는 데이터 처리 방법.
- 대기질 관측 장치를 위한 데이터 처리 장치에 있어서,
수분이 제거된 건조 공기로부터 제로 가스를 생성하는 제로 가스 생성부;
상기 제로 가스, 서로 다른 표준 가스들 및 수분이 제거된 대기 시료가 주입되는 멀티 포지션 밸브;
상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 대기의 일산화탄소를 측정하는 일산화탄소 측정부; 및
상기 주입된 대기 시료 및 상기 제로 가스에 기초하여 측정된 대기의 일산화탄소 측정 값, 및 상기 서로 다른 표준 가스들에 대한 분석 값에 기초하여 상기 일산화탄소 측정 값을 보정하는 데이터 보정부를 포함하는,
데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제로 가스 생성부는,
금속 촉매제;
수분이 제거된 일반 대기를 압축한 실린더와 연결된 제1 스테인리스관; 및
상기 멀티 포지션 밸브와 연결된 제2 스테인리스관을 포함하는
데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 일산화탄소 측정부는,
기준 시각에 주입되는 제로 가스에 기초하여 상기 대기질 관측 장치의 영점을 설정하고,
상기 기준 시각 이후에 상기 제로 가스, 상기 표준 가스들 및 상기 대기 시료가 순차적으로 상기 대기질 관측 장치에 주입되는
데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 데이터 보정부는
상기 대기 시료와 상기 제로 가스에 기초하여 일산화탄소 측정 값을 결정하고, 상기 제로 가스에 대한 분석값 평균, 및 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균을 결정하고, 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균과 표준 가스 인증 값의 상관 관계에 기초하여 회귀선 방정식을 결정하고, 및
상기 회귀선 방정식에 기초하여 상기 일산화탄소 측정값을 보정하는
데이터 처리 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 데이터 보정부는
상기 일산화탄소 측정 값과 상기 표준 가스들 각각에 대한 분석값 평균 간의 차이에 기초하여 1차 보정 값을 결정하고,
상기 회귀선 방정식을 이용하여 상기 1차 보정 값으로부터 최초적으로 보정된 일산화탄소 측정 값을 결정하는
데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 멀티 포지션 밸브의 제2 포트에는 상기 제로 가스 주입부가 연결되어 상기 제로 가스가 주입되고,
상기 멀티 포지션 밸브의 제3 포트 내지 제6포트에는 상기 표준 가스 주입부가 연결되어 서로 다른 농도의 상기 표준 가스가 주입되고, 및
상기 멀티 포지션 밸브의 제1 포트에는 상기 대기 시료 주입부가 연결되어 상기 대기 시료가 주입되는
데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 멀티 포지션 밸브에는 설정된 농도 범위 내의 농도 값을 가지는 서로 다른 표준 가스들이 주입되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
냉각 제습 장치를 통과하여 대기 중 수분이 동결 제거된 건조 공기가 상기 대기 시료로서 상기 멀티 포지션 밸브에 주입되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
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