WO2021125448A1 - 라돈 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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WO2021125448A1
WO2021125448A1 PCT/KR2020/003687 KR2020003687W WO2021125448A1 WO 2021125448 A1 WO2021125448 A1 WO 2021125448A1 KR 2020003687 W KR2020003687 W KR 2020003687W WO 2021125448 A1 WO2021125448 A1 WO 2021125448A1
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WO
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radon
probe
housing
measurement method
unit
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Application number
PCT/KR2020/003687
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English (en)
French (fr)
Inventor
김상인
임현근
윤은정
Original Assignee
주식회사 아림사이언스
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/178—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector for measuring specific activity in the presence of other radioactive substances, e.g. natural, in the air or in liquids such as rain water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/02—Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids
    • G01T7/04—Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids by filtration

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method, and more particularly, to a radon measuring apparatus and method.
  • Radon-222 (Rn-222) is a natural radioactive gas with a half-life of 3.8 days. Radon is a decay product of radium-226 (Ra-226, half-life 1600 years), a member of the uranium-238 decay chain. Uranium and radium are natural and persistent sources of radon in earth and stone. Because radon gas is emitted from the earth's crust, it is present in the air outside and in the air of all homes, including workplaces. There is a large variation in radon concentration in indoor air, mainly due to factors that affect the pressure difference between indoors and outdoors, such as local geology, ventilation rate, building heating, and weather conditions.
  • Radon is inert, so almost all of the inhaled amount is exhaled.
  • radon-222 decays into a series of short-lived radionuclides, which are deposited in the respiratory tract when their progeny, polonium and bismuth (Po-218, Po-214, Bi-214) are inhaled.
  • Airborne radon progeny form an aerosol complex in two steps. After radon gas decays, newly formed radionuclides (Po-218, Pb-214, Bi-214) react rapidly ( ⁇ 1 second) with trace gases or aerosols and form swarms to form particles with a size of about 1 nm. These particles are called 'unattached particles'.
  • Non-attached particles are again attached to existing aerosol particles in the air within 1 to 100 seconds to form ‘attached particles’.
  • the probability that the progeny of radon-222 will adhere to the aerosol particles is said to be about 40% (ICRP Publication 115, 2011).
  • These non-adherent and adherent particles adhere to the respiratory tract.
  • Adhered radon progeny decay before being eliminated from the lungs, mainly due to their short half-life (less than 30 minutes). Of the short-lived radon progeny, polonium-218 and polonium-214 both emit alpha particles, which dominate lung dose and consequent lung cancer risk.
  • Thoron (Rn-220) gas is a decay product of radium-224 (Ra-224) and is part of the thorium-232 (Th-232) decay chain. Thoron has a short half-life (56 seconds) and alpha decays through polonium-216 (half-life 0.14 seconds), lead-212 (10.6 hours), bismuth-212 (61 minutes), and then polonium-212 (0.000001 seconds or less) to lead -208 is finally generated. Because of the short half-life of thoron, it is not as easy to escape from the point of origin as radon. Consequently, the most common source of indoor thoron exposure is building materials.
  • thoron and offspring Like radon, doses from inhalation of thoron and offspring are alpha particles from the decay of offspring. Due to the short half-life of thoron, the radioactivity of thoron gas can be different even in one room, so the concentration of thoron gas cannot be used for dose assessment in a room.
  • Methods for measuring the concentration of radon in the air include a passive measurement method using adsorption activated carbon and an active measurement method using a flash cell, ion chamber, PIN diode, etc.
  • the scintillation cell (ZnS:Ag) detector has an advantage in that it has very high measurement sensitivity and can analyze nuclide, but has a disadvantage in that it is expensive and short-lived due to deterioration of fluorescent materials.
  • the PIN diode meter measures radon proportionally by changing the amount of charge by colliding the polonium ions generated through the alpha decay of radon on the surface of the diode according to the internal electric field. It has the advantage of being able to distinguish between radon-222 and radon-220, analyzing radon progeny, and having high durability, but the disadvantage is that it has low measurement sensitivity and is sensitive to humidity.
  • Embodiments of the present invention are to provide a radon measuring device and method.
  • a radon measuring apparatus includes: a housing having two spaces separated from each other, and having a through-hole formed so that each space communicates with the outside; a probe unit disposed in opposite directions inside the housing and having first and second probe bars disposed in the respective spaces; a control unit disposed inside the housing and connected to the probe unit; and a switching unit for intermittent electrical connection between the first and second probe rods.
  • control unit is accommodated therein to electrically shield the control unit, and a shielding portion having a communication hole to communicate with the outside; further comprising, the housing, one side is coupled to the shielding portion, the other side is a second a first housing having one through-hole formed therein and having the first probe rod disposed therein; and a second housing disposed symmetrically with the first housing based on the shielding part, one side coupled to the shielding part, the other side having a second through-hole formed therein, and the second probe rod disposed therein; have.
  • each of the first and second filter units is a fine filter having a size of a pore through which radon progeny nuclide passes according to a user's selection, and the fine filter Any one of the ultrafine filters that have smaller pores and allow radon to pass through can be fitted.
  • the method further includes a transceiver for receiving a measurement method according to whether the first and second filter units are equipped with fine and ultra-fine filters from an external device, wherein the control unit is configured to measure the radon concentration according to the received measurement method.
  • the measurement method may be set as any one of a measurement method, a second measurement method for respectively measuring the radon concentration and the sum concentration of radon and progeny, and a third measurement method for measuring the summed concentration.
  • the control unit controls the switching unit so that the first and second probe rods are electrically connected, and if the set measurement method is the second measurement method , it is possible to control the switching unit so that the first and second probes are electrically insulated.
  • control unit may determine whether there is an error based on a difference between the first concentration value calculated through the first probe bar and the second concentration value calculated through the second probe bar, and the set measurement method.
  • the difference between the first and second concentration values when the difference between the first and second concentration values is greater than the first set value and the set measuring method is one of the first and third measuring methods, and the first and second The difference between the concentration values may be less than the second set value and the set measuring method may be one of the second measuring methods.
  • the support for supporting the probe may further include.
  • one side of the support part is disposed at the end at which the first through-hole of the first housing is formed, and the other side protrudes into the first housing, and the end of the first probe bar is located at the central portion of the other protruding side.
  • a first support part having a fixing groove to be inserted; and a second support part having an annular shape, a through hole through which the second probe rod passes, and a support body part supporting an inner wall of the second housing.
  • a radon measurement method comprising: receiving a measurement method; and electrical connection of first and second probe rods respectively disposed inside the first and second housings disposed on both sides of the shielding part for accommodating the control unit therein and electrically shielding the control unit according to the received measurement method It may include the step of cracking down.
  • Embodiments of the present invention make it possible to accurately and in real time measure the concentration of radon and progeny of radon in the air.
  • Embodiments of the present invention make it possible to accurately and accurately measure the concentration of radon and radon progeny without being influenced by the outside.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a radon measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the radon measuring device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the radon measuring device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing that noise is removed from the signal of the radon measuring device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a radon measuring device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the support shown in FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the support shown in FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a flowchart of a radon measurement method according to an embodiment of the present invention.
  • the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on a Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a radon measuring device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the radon measuring device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a block diagram showing the radon measuring device shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a graph showing that noise is removed from the signal of the radon measuring device shown in FIG. 1 .
  • the radon measuring device 100 includes a housing 110 , a probe unit 120 , a control unit 130 , a shield unit 140 , a first filter unit 150 , and a second filter unit. 160 , and a transceiver 170 .
  • the housing 110 may have two spaces formed therein.
  • the housing 110 may include first and second housings 111 and 112 disposed to be spaced apart from each other.
  • the first and second housings 111 and 112 may correspond to each other and may be the same or similar to each other.
  • the first housing 111 among the first and second housings 111 and 112 will be described in detail.
  • the first housing 111 may be formed such that one side is opened, and a space may be formed therein.
  • the first housing 111 may have at least one first through hole 111a on its outer surface.
  • the first through-hole 111a may be disposed only at the end of the first housing 111 .
  • the plate forming the first through hole 111a may serve as a lid covering the opening of the first housing 111 .
  • the shape of the first housing 111 may vary.
  • the first housing 111 may have a cylindrical shape or a polygonal column shape.
  • the first housing 111 may include a conductive material.
  • the first housing 111 may be made of, include, or coated with metal, conductive plating plastic, or the like.
  • the second housing 112 may correspond to the first housing 111 and may include a second through hole 112a.
  • the controller 130 may apply a bias voltage to the first and second housings 111 and 112 . It is preferable that the bias voltages applied to the first and second housings 111 and 112 have the same magnitude.
  • the probe unit 120 may detect an electrical signal of an alpha particle of radon.
  • the probe unit 120 may be electrically connected to the control unit 130 .
  • the probe unit 120 and the control unit 130 may be directly connected to each other. In this case, electrical resistance can be minimized and the influence of noise can be reduced compared to the case where the probe unit 120 is connected to the control unit 130 through other members. Accordingly, when the signal sensed by the probe unit 120 is transmitted to the controller 130 , the signal loss of the probe unit 120 may be minimized.
  • the probe unit 120 may include an insulating material. Such an insulating material may separate the probe unit 120 into two or more conductors.
  • the probe unit 120 may include one probe rod connected to the control unit 130 .
  • One probe rod may be one in which first and second probe rods 121 and 122 to be described later are integrally formed.
  • the probe unit 120 may include first and second probe rods 121 and 122 respectively connected to the control unit 130 .
  • the first and second probe rods 121 and 122 may have any one of a structure electrically connected to each other, an insulated structure, and a structure in which electrical connection and insulation can be selected.
  • the first and second probe rods 121 and 122 are insulated from each other, the first and second probe rods 121 and 122 are insulated by the substrate of the control unit 130 or the first and second probe rods 121, 122) may be insulated from each other by placing a separate insulator between them.
  • the first and second probe rods 121 and 122 may be selectively switched on/off by a switch or the like in the above insulating structure. .
  • the first and second probe rods 121 and 122 are assumed to be in an insulated state by the switching unit 190 or separated without the switching unit 190 .
  • the first and second probe rods 121 and 122 may be disposed in the inner space of the first and second housings 111 and 112, respectively. At this time, it is preferable that the first probe rod 121 and the first housing 111 are electrically insulated from each other, and the second probe rod 122 and the second housing 112 are electrically insulated from each other.
  • the control unit 130 may be connected to the probe unit 120 .
  • the control unit 130 may be disposed between the first and second housings 111 and 112 .
  • the control unit 130 may be formed in the form of a circuit board.
  • the control unit 130 may include various elements.
  • the control unit 130 may include a probe signal receiving module 131 for receiving a signal measured by the probe unit 120 , and a noise removing module 133 for removing noise from the received signal.
  • the control unit 130 may further include an operation module 135 that operates on the removed noise signal.
  • the probe signal receiving module 131 may be a wire such as a wire, and may further include an amplifier for amplifying a signal.
  • the probe signal receiving module 131 may be the noise removing module 133 itself.
  • the noise removal module 133 may include a differential circuit (not shown) that removes noise by inverting-non-inverting differentially canceling the input signal.
  • the noise removal module 133 accumulates the signal from which the noise is removed through the differential circuit for a predetermined time (eg, approximately 5 to 10 minutes) and then removes a signal that is not continuously repeated from the input signal. It may include a removal circuit (not shown).
  • the noise removal circuit may determine that the input signal is higher than the average value of the accumulated signal by a predetermined level or more and remove it as noise. That is, as shown in FIG. 4 , when a signal having an abnormally abruptly rising peak value is included among the input signals, and it is determined that the signal is larger than the average value of the accumulated signals, it can be determined as noise and removed.
  • the calculation module 135 may calculate each numerical value based on the signal from which the noise has been removed by the noise removal module 133 as described above. For example, the calculation module 135 may determine the level of radon in the air, the level of radon progeny, or the presence or absence of the signal based on the signal from which the noise has been removed.
  • the radon measuring apparatus 100 may further include a switching unit 190 for electrically turning on/off the first and second probe rods 11 and 112 .
  • the switching unit 190 may electrically connect or block the first and second probe rods 121 and 122 according to an instruction of the control unit 130 .
  • the shielding part 140 may be disposed between the first and second housings 111 and 112 to couple the first and second housings 111 and 112 .
  • a thread is formed on the outer surface of each of the first and second housings 111 and 112
  • a corresponding thread is formed on the inner surface of the shielding part 140
  • the shielding unit 140 may be coupled to each other.
  • a screw thread is formed on the outer surface of the shielding unit 140
  • a screw thread is formed on the inner surface of the first and second housings 111 and 112 , so that they can be coupled to each other.
  • the shielding unit 140 may have a space formed therein.
  • the control unit 130 may be disposed in a space formed inside the shielding unit 140 .
  • the shielding unit 140 may have a hole through which the first and second probe rods 121 and 122 are inserted. The inner surface of the hole may not contact the first and second probe rods 121 and 122 .
  • a separate insulating member is disposed between the hole and the first probe bar 121 and between the hole and the second probe bar 122 so that the first and second probe bars 121 and 122 and the shielding part 140 are separated. Electrical connection to each other can be prevented.
  • the shielding part 140 is preferably formed of a conductive material or coated with a conductive material for noise shielding.
  • the shielding part 140 may be formed of the same conductive material as the first and second housings 111 and 112 .
  • the control unit 130 may transmit power applied from a power supply unit (not shown) to the first and second housings 111 and 112 . It is preferable that each of the signal lines to which the control unit 130 and the power source are connected, and the connecting members connecting the power source and the first and second housings 111 and 112 to each other are insulated from the shielding unit 140 .
  • the control unit 130 may be disposed inside the shielding unit 140 to shield the control unit 130 from outside noise.
  • the shielding part 140 may be provided with a communication hole 141 formed on the side surface through which the internal air passes to the outside.
  • the communication hole 141 may transfer heat generated by the control unit 130 or the like to the outside. At this time, it is preferable that the communication hole 141 is sufficiently small. This is because, as the communication hole 141 is smaller, it is possible to further prevent external electrical noise from being transmitted to the controller 130 .
  • the power source of the radon measuring device 100 may be an external power source disposed outside the shielding unit 140 .
  • the shielding unit 140 may include a connection hole through which the control unit 130 and external power may pass into the shielding unit 140 .
  • a cable for connecting an external device (including an external power source) and the controller 130 may be inserted into the connection hole.
  • control unit 130 Although all of the components of the control unit 130 are illustrated as being disposed inside the housing 110 in the present embodiment, the present invention is not limited thereto. For example, some of the components of the control unit 130 may be disposed inside the housing 110 and the rest may be disposed outside the shielding unit 140 . For example, only the probe signal receiving module 131 may be disposed inside the shielding unit 140 , and the rest may be disposed outside the shielding unit 140 .
  • the first and second filter units 150 and 160 may be disposed inside the housing 110 .
  • the first filter unit 150 may be disposed inside at least one of the first and second housings 111 and 112 .
  • the first filter unit 150 is disposed inside the first housing 111 and the second filter unit 160 is disposed inside the second housing 112 .
  • the first filter unit 150 may be formed in a mesh shape. In this case, the first filter unit 150 may remove large-sized dust in the air. As a result, the probe unit 120 can prevent malfunction or noise caused by large-sized dust.
  • the first filter unit 150 is preferably disposed on the open side of the first housing 111 . It is preferable that the first filter unit 150 includes a fine filter having a pore size through which radon and progeny of radon pass. Accordingly, radon and progeny of radon may exist inside the first housing 111 in which the first filter unit 150 is disposed.
  • the second filter unit 160 may have a smaller void than that of the first filter unit 150 .
  • the second filter unit 160 may include an ultrafine filter (such as a HEPA filter) capable of removing aerosols.
  • the second filter unit 160 removes the progeny of radon adsorbed to the aerosol so that radon is present in the housing 110 and the progeny of radon does not exist.
  • the first and second filter units 150 and 160 have different filters, one of which has a larger void than the other, and the first and second filter units 150 and 160 are identical to each other. It may be formed as a filter.
  • the first and second filter units 150 and 160 may be fine filters having a pore size through which progeny of radon can pass.
  • the first and second filter units 150 and 160 may be ultrafine filters through which radon progeny nuclides cannot pass.
  • the first and second filter units 150 and 160 may be replaced in various combinations according to the measuring method of the radon measuring apparatus 100 .
  • the radon measuring apparatus 100 capable of providing various measurement methods may include a switching unit 190 to intermittently intermittently the first and second probe rods 121 and 122 .
  • the first and second probe rods 121 and 122 may be interrupted by the switching unit 190 .
  • Various measurement methods may be implemented according to a combination according to the types of filters disposed in the first and second filter units 150 and 160 .
  • the first measurement method can precisely and/or accurately measure only the radon concentration.
  • the first measurement method may be implemented when the first and second filter units 150 and 160 are ultrafine filters, and the first and second housings 111 and 112 are electrically connected by the switching unit 190 . .
  • the first and second filter units 150 and 160 are provided with ultra-fine filters, so that only radon can pass inside the first and second housings 111 and 112 .
  • the diameter is the diameter of the first and second housings 111 and 112, and the length is equal to the sum of the lengths of the first and second housings 111 and 112, respectively.
  • Measuring radon in a cylindrical chamber can be matched.
  • an ionization chamber having a hollow cylinder shape with one side open is often used. If the volume of the ionization chamber is increased, a large number of fissionable materials can be disposed, so that the concentration of the material can be precisely measured.
  • the diameter of the chamber In order to allow radon to enter the closed end while increasing the length of the chamber, the diameter of the chamber must be increased. As the diameter of the chamber increases, a higher bias voltage must be applied to the chamber. This is because the voltage is changed between the probe and the chamber in the ionized path according to nuclear fission.
  • the first and second housings 111 and 112 may correspond to hollow cylindrical chambers with both sides open. That is, since it is not necessary to increase the diameter of the cylinder in correspondence with the length while increasing the volume by increasing the length of the cylinder, a high bias voltage is not required. In addition, since the diameter (cross-sectional area) of the cylinder does not increase, it may be advantageous for miniaturization and portability.
  • the second measurement method may simultaneously measure the radon concentration and the concentration of radon progeny.
  • the first filter unit 150 is a fine filter
  • the second filter unit 160 is an ultrafine filter
  • the first and second probe rods 121 and 122 are insulated by the switching unit 190 . It can be implemented if
  • the controller 130 measures the concentration of radon and radon progeny through the first probe rod 121 disposed inside the first housing 111 through which radon and radon progeny can pass (hereinafter, 'sum concentration'). can do.
  • the control unit 130 may measure the radon concentration through the second probe rod 122 disposed inside the second housing 112 through which only radon can pass.
  • the radon concentration according to the first measurement method may have higher precision or accuracy than the radon concentration according to the second measurement method.
  • the third measurement method can precisely measure the combined concentration of radon and progeny of radon.
  • the third measurement method may be implemented when the first and second filter units 150 and 160 are fine filters, and the first and second housings 111 and 112 are electrically connected by the switching unit 190 . Since the basic principle corresponds to the first measurement method, a detailed description thereof will be omitted.
  • the measurement method and specific filter mounting are not limited to these examples.
  • a fine filter may not be installed.
  • the transceiver 170 may be connected to the controller 130 to transmit a signal processed by the controller 130 to an external device or transmit a signal of the external device to the controller 130 .
  • the transceiver 170 may connect the external device and the controller 130 by wire or wirelessly.
  • External devices include a smart phone, a portable terminal, a mobile terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP) terminal, a telematics terminal, and a navigation device.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • a navigation device personal computer
  • notebook computer slate PC (Slate PC), tablet PC (Tablet PC), ultrabook (ultrabook)
  • wearable device wearable Device, for example, watch-type terminal (Smartwatch) ), glass-type terminal (Smart Glass), HMD (Head Mounted Display), etc.
  • Wibro terminal IPTV (Internet Protocol Television) terminal, smart TV, digital broadcasting terminal, AVN (Audio Video Navigation) terminal, A It may be various devices such as /V (Audio/Video) system, flexible terminal, and the like.
  • the control unit 130 sets one of the first to third measurement methods according to the control signal of the external device received from the transceiver 170 , and operates the switching unit 190 according to the set measurement method to operate the first and second measurement methods. 2 It is possible to intercept the probe rods (121, 122).
  • the transceiver 170 has been described as sending and receiving signals with an external device, it provides a function of an input module of a user interface that receives a user's input and/or an output module that provides information to the user, or an input and output module without a sending/receiving function. can only function as In this case, the input/output module itself may be interpreted as an external device.
  • the control unit 130 may further include a pressure sensor module 134 .
  • the pressure sensor module 134 may transmit the measured pressure to the controller 130 , and the calculation module 135 may correct the concentration calculated based on the pressure measured by the pressure sensor module 134 .
  • the calculation module 135 may correct the concentration according to the pressure by determining a correction factor from 0.9 to 1.1 based on the pressure measured by the pressure sensor module 134 and multiplying this correction factor by the calculated concentration. have.
  • the controller 130 may further include various sensors in addition to the pressure sensor module 134 to correct measurement errors caused by external environmental factors such as temperature, humidity, and vibration.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a radon measuring device according to another embodiment of the present invention.
  • 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the support shown in FIG. 5 .
  • 7 is a perspective view showing the support shown in FIG. 5 .
  • the radon measuring apparatus 100-1 includes a housing 110-1, a probe unit 120-1, a control unit 130-1, a shielding unit 140-1, and a transceiver unit. (not shown) and a support unit 180 - 1 may be included.
  • the housing 110-1, the probe unit 120-1, the control unit 130-1, the shielding unit 140-1, and the transceiver unit are the same as or similar to those described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the support unit 180 - 1 may support the probe unit 120 - 1 .
  • the support unit 180 - 1 may prevent the probe unit 120 - 1 from shaking inside the housing 110 - 1 .
  • the support portion 180 - 1 may be disposed between the center of the probe portion 120 - 1 in the longitudinal direction of the probe portion 120 - 1 and/or the end of the housing 110 - 1 .
  • the support portion 180 - 1 as described above may include an insulating material to electrically insulate the probe portion 120 - 1 and the housing 110 - 1 .
  • the support unit 180 - 1 may include rubber, silicone, or the like.
  • the support portion 180-1 as described above is disposed inside the first housing 111-1, the first support portion 181-1 and the second housing 112-1 for supporting the first probe rod 121-1. It may include at least one of the second support portion 182-1 disposed therein to support the second probe rod 122-1.
  • the first support portion 181-1 may be disposed at an end of the first housing 111-1.
  • the first support portion 181-1 may protrude from the portion of the first housing 111-1 in which the first through-hole 111a-1 is formed to the inner surface of the first housing 111-1.
  • a fixing groove into which the end of the first probe rod 121-1 is inserted may be formed in the central portion of the first support portion 181-1.
  • the groove of the first probe bar 121-1 may have a shape corresponding to the end of the first support part 181-1.
  • the first support part '181-1' which is another embodiment of the first support part disposed at the end of the first housing 111-1, has one side at the end of the first housing 111-1. is disposed, and the other side protrudes toward the inner surface of the first housing 111-1, and a concave fixing groove 181-3 may be formed in the central portion of the other protruding side.
  • the fixing grooves 181-3 may have a tapered or round shape.
  • the other end of the first probe bar 121-1 is in close contact with the fixing groove 181-3, so that the first probe bar 121-1 can be fixed without shaking.
  • the first support portion '181-1' is preferably made of an elastic material.
  • the left and right lengths and grooves of the first support part '181-1' are arranged such that the fixing groove 181-3 is pushed to the first probe bar 121-1 and contracted to the left (based on the drawing). desirable. Accordingly, the first probe rod 121-1 may be more closely supported by the first support portion '181-1'.
  • the second support part 182-1 may include a second support body part 182a-1 formed in an annular shape.
  • a through hole 182b-1 through which the second probe rod 122-1 is inserted may be formed in the second support body portion 182a-1.
  • the second probe rod 122-1 is fixed through a through hole 182b-1 fitted in close contact and a second support body portion 182a-1 supporting the inner wall of the second housing 112-1 and is fixed to vibration. may not be shaken.
  • An air movement hole 182c-1 through which air moves may be formed in the second support body portion 182a-1.
  • a plurality of air movement holes 182c-1 may be provided, and the plurality of air movement holes 182c-1 may be arranged to be spaced apart from each other.
  • the shape of the support portion 180-1 as described above is not limited to the above, and all shapes disposed between the housing 110-1 and the probe portion 120-1 to support the probe portion 120-1 may be used. may include For example, the support unit 180 - 1 may be formed in a column shape or a ring shape.
  • the support part 180-1 When the support part 180-1 is disposed as described above, less noise may be generated in the probe part 120-1.
  • the probe part 120-1 when the probe part 120-1 is formed in the form of a cantilever as shown in FIG. 1, when the probe part 120-1 shakes, it is between the probe part 120-1 and the housing 110-1. The potential of the electric field is different, and thus a microcurrent may be generated in the probe unit 120 - 1 . In this case, the signal measured by the probe unit 120-1 may not be accurate because the minute current acts as noise in the signal measured by the probe unit 120-1.
  • the support unit 180-1 when the support unit 180-1 is disposed as described above, since the probe unit 120-1 does not shake, the probe unit 120-1 can accurately measure a signal. Therefore, the radon measuring apparatus 100-1 may perform accurate measurement.
  • FIGS. 1 to 7 are flowchart of a radon measurement method according to an embodiment of the present invention. Reference is made to FIGS. 1 to 7 .
  • the user may determine the filter types (fine filter, ultra-fine filter) of the first and second filter units 150 and 160 according to the concentration to be measured among the radon concentration, the progeny concentration, and the sum concentration.
  • the user may transmit the determined measurement method to the radon measurement apparatus 100 through an external device.
  • the transceiver 170 may receive a measurement method signal from an external device (S310).
  • the controller 130 may operate the switching unit 190 according to the received measurement method signal to turn on/off the electrical connection of the first and second probe rods 121 and 122 (S320). For example, when the measurement method signal is the above-described first or third measurement method, the switching unit 190 may electrically connect the first and second probe rods 121 and 122 . When the measurement method signal is the second measurement method described above, the switching unit 190 may insulate the first and second probe rods 121 and 122 .
  • the user may arrange the radon measuring device 100 inside the building to measure radon.
  • the first and second housings 111 and 112 may be disposed parallel to the floor of the building.
  • Air inside the building may be diffused into the first and second housings 111 and 112 through the first and second through holes 111 and 112 .
  • radon in the air may be diffused together with the air into the first and second housings 111 and 112 .
  • Radon is a substance with a half-life of 3.8 days, and radon can form progeny after decay. These progeny nuclides may be adsorbed to moisture or the like in the air to form aerosol particles. Aerosol particles become larger in size than radon.
  • radon and its progeny may be introduced into the first housing 111 through the first filter unit 150 which is a fine filter having a large pore size.
  • the second filter unit 160 which is an ultrafine filter with a small pore, can pass only radon among radon and its progeny. Accordingly, only radon may be introduced into the second housing 112 .
  • the first probe 121 may measure the combined concentration of radon and radon nuclides, and the second probe 122 is radon concentration can be measured.
  • a bias voltage may be formed in the first and second housings 111 and 112 through the shielding unit 140 connected to the control unit 130 .
  • An electric field may be formed as a bias voltage between the first probe rod 121 and the first housing 111 and between the second probe rod 122 and the second housing 112 .
  • Such an electric field may range from approximately tens of volts to several hundreds of volts.
  • the probe rods 121 and 122 may generate an electrical signal by varying the voltage or the current (S330).
  • the probe signal receiving module 131 may receive an electrical signal of a voltage or current variation of the first and second probe rods 121 and 122 (S335).
  • the probe signal receiving module 131 may amplify the received electrical signal.
  • the noise removal module 133 may remove noise from the received electrical signal (S340).
  • the calculation module 135 may calculate the respective concentrations or the summed concentrations of radon and/or progeny based on the noise-removed electrical signal ( S345 ).
  • the controller 130 may calculate the concentration of the progeny from the radon concentration and the summed concentration.
  • the controller 130 may compare the first concentration value through the first probe rod 121 with the second concentration value through the second probe rod 122 ( S350 ).
  • the controller 130 may determine whether there is an error by comparing the measurement method with whether the difference between the first and second concentration values exceeds a preset value ( S360 ). For example, when the first or third measurement method is set and the difference between the first concentration value and the second concentration value is greater than the first preset value, it may be determined that the measurement method is set incorrectly. As another example, when the second measurement method is set, and the difference between the first and second concentration values is smaller than the second preset value, it may be determined that the measurement method is set incorrectly. In this case, the controller 130 may transmit an error to an external device through the transceiver 170 .
  • the first set value is preferably smaller than the second set value. This is because the second set value, which is an error value range used to determine whether different concentrations are measured, should be greater than the first set value, which is an error value used to determine whether the first and second concentration values are the same.
  • the shielding unit 140 may block the generation of noise in the control unit 130 . That is, the shielding unit 140 electromagnetically shields all or some modules of the control unit 130 to block the control unit 130 from being affected by static electricity, surge voltage, radio waves, etc. generated from the outside. .
  • the radon measuring apparatus 100 can measure radon and radon grandchildren in the air through a simple structure.
  • the radon measuring apparatus 100 may block the control unit 130 from external electromagnetic waves to prevent the control unit 130 from malfunctioning.
  • the radon measuring device 100 may check the radioactive material in real time. In addition, the radon measuring apparatus 100 may separately measure the concentration of radon and grandchildren of radon generated during nuclear fission of radon.
  • the present invention may be implemented in hardware or software. Implementation The present invention can also be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. That is, it may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer.
  • the computer readable medium includes any type of medium in which data that can be read by a computer system is stored.
  • Computer-readable media may include computer storage media and communication storage media.
  • Computer storage media includes all storable media implemented as any method or technology for information storage, such as computer readable instructions, data structures, program modules, and other data, and includes volatile/nonvolatile/hybrid memory. Whether or not, it is not limited to whether the detachable / non-separable type.
  • Communication storage media includes a modulated data signal or transmission mechanism, such as a carrier wave, any information delivery media, and the like.
  • a modulated data signal or transmission mechanism such as a carrier wave, any information delivery media, and the like.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
  • radon measuring device 110,110-1 housing
  • first filter unit 160 second filter unit
  • transceiver unit 180-1 support unit

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Abstract

본 발명의 라돈 측정 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 라돈 측정 장치는, 서로 구분되는 두 개의 공간을 구비하며, 각 공간과 외부가 연통하도록 관통홀이 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 서로 반대 방향으로 배치되며, 상기 각 공간에 배치되는 제1 및 제2 탐침봉을 구비하는 탐침부와, 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 탐침부에 연결되는 제어부; 및 상기 제1 및 제2 탐침봉의 전기적 연결을 단속하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

Description

라돈 측정 장치 및 그 방법
본 발명의 실시예들은 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 라돈 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
라돈-222(Rn-222)는 천연 방사성 가스로서 반감기는 3.8일이다. 라돈은 우라늄-238 붕괴연쇄의 구성원인 라듐-226(Ra-226, 반감기 1600년)의 붕괴생성물이다. 우라늄과 라듐은 토석에 천연으로 존재하며 지속되는 라돈의 원천이다. 라돈 가스는 지각에서 방출되므로 옥외 공기 및 작업장을 포함한 모든 가옥 내 공기에 존재한다. 실내 공기 중 라돈 농도에는 큰 편차가 있는데 주로 지역 지질과 환기율, 건물난방, 기상조건처럼 실내외 압력차에 영향을 미치는 인자들 때문이다.
라돈은 불활성이므로 흡입한 양 거의 전부가 날숨으로 나온다. 그러나 라돈-222는 단수명 방사성핵종 시리즈로 붕괴하는데 이들 자손핵종인 폴로늄과 비스무트(Po-218, Po-214, Bi-214)를 흡입하면 호흡기내에 침적된다. 공기 중 라돈자손은 두 단계로 에어로졸 결합물을 형성한다. 라돈가스가 붕괴한 후 새로 형성된 방사성 핵종(Po-218, Pb-214, Bi-214)이 미량 가스나 에어로졸과 빠르게(<1초) 반응하고 무리를 형성하여 약 1 nm 크기 입자를 만든다. 이러한 입자들을 ‘미부착입자(unattached particle)’라 부른다. 미부착입자는 다시 1~100초 사이에 공기 중 기존 에어로졸 입자에 부착하여 ‘부착입자(attached particle)’를 만든다. 이때 라돈-222의 자손핵종이 에어로졸 입자에 부착될 확률은 약 40% 정도 된다고 한다(ICRP 간행물115, 2011). 이러한 미부착입자와 부착입자들은 호흡기도에 부착된다. 부착된 라돈자손핵종은 짧은 반감기(30분 미만)로 인해 주로 폐에서 제거되기 전에 붕괴한다. 단수명 라돈자손핵종 중 폴로늄-218과 폴로늄-214 둘은 알파입자를 방출하는데 이것이 폐 선량과 이로 인한 폐암위험을 지배한다.
토론(Thoron, Rn-220) 가스는 라듐-224(Ra-224)의 붕괴생성물이고 토륨-232(Th-232) 붕괴연쇄의 일부이다. 토론은 짧은 반감기(56초)를 가지며 알파붕괴해서 폴로늄-216(반감기 0.14초), 납-212(10.6시간), 비스무트-212(61분), 그리고 폴로늄-212(0.000001초 이하)를 거쳐 납-208을 최종 생성시킨다. 토론의 짧은 반감기 때문에 생성된 지점으로부터 탈출이 라돈처럼 용이하지 않다. 결과적으로 실내 토론피폭의 가장 흔한 선원은 건축재이다. 라돈처럼 토론과 자손 흡입으로 인한 선량은 자손의 붕괴에서 나오는 알파입자이다. 토론의 반감기가 짧아 토론 가스 방사능은 한 방에서도 다를 수 있어 공간의 선량평가에 토론 가스 농도를 이용할 수 없다.
공기 중에 존재하는 라돈의 농도를 측정하는 방법으로는 흡착활성탄을 이용하는 수동측정법과, 섬광셀, 이온챔버, PIN다이오드 등을 이용하는 능동측정법이 있다.
능동측정법 중에서 섬광셀(ZnS:Ag) 검출기는 측정감도가 매우 높고 핵종분석이 가능하다는 것이 장점이지만 가격이 높고 형광물질의 열화로 인한 짧은 내구성이 단점이다.
PIN다이오드 측정기는 라돈의 알파붕괴를 통해 생성된 폴로늄 이온을 내부 전기장에 따라 다이오드 표면에 충돌시켜 전하량 변화를 통해 라돈을 비례 측정한다. 라돈-222와 라돈-220을 구별과 라돈자손핵종 분석이 가능하고 내구성이 크다는 것이 장점이나 측정감도가 낮고 습도에 민감하다는 것이 단점이다.
본 발명의 실시예들은 라돈 측정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 장치는, 서로 구분되는 두 개의 공간을 구비하며, 각 공간과 외부가 연통하도록 관통홀이 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 서로 반대 방향으로 배치되며, 상기 각 공간에 배치되는 제1 및 제2 탐침봉을 구비하는 탐침부; 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 탐침부에 연결되는 제어부; 및 상기 제1 및 제2 탐침봉의 전기적 연결을 단속하는 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부가 내부에 수납되어 상기 제어부를 전기적으로 차폐하고, 외부로 연통되는 연통홀이 형성되는 차폐부;를 더 포함하고, 상기 하우징은, 일측은 상기 차폐부와 결합하고, 타측은 제1 관통홀이 형성되고, 내부에 상기 제1 탐침봉이 배치되는 제1 하우징; 및 상기 차폐부를 기준으로 상기 제1 하우징과 대칭으로 배치되며, 일측은 상기 차폐부와 결합하고 타측은 제2 관통홀이 형성되고 내부에 상기 제2 탐침봉이 배치되는 제2 하우징;을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 관통홀에 배치되는 제1 필터부; 및 상기 제2 관통홀에 배치되는 제2 필터부를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 필터부 각각은 사용자의 선택에 따라, 라돈 자손핵종이 통과하는 공극의 크기를 가지는 미세 필터 및 상기 미세 필터 보다 공극의 크기가 작고 라돈이 통과할 수 있는 초미세 필터 중 어느 하나를 장착할 수 있다.
또한, 외부 장치로부터 상기 제1 및 제2 필터부의 미세 및 초미세 필터 장착 여부에 따른 측정 방식을 수신하는 송수신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수신한 측정 방식에 따라 라돈 농도를 측정하는 제1 측정 방식, 라돈 농도와 라돈 및 자손 핵종의 합산 농도를 각각 측정하는 제2 측정 방식, 및 상기 합산 농도를 측정하는 제3 측정 방식 중 어느 한 측정 방식으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 설정된 측정 방식이 제1 및 제3 측정 방식 중 어느 하나이면, 상기 제1 및 제2 탐침봉이 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 설정된 측정 방식이 제2 측정 방식이면, 상기 제1 및 제2 탐침봉이 전기적으로 절연되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1 탐침봉을 통해 산출한 제1 농도값과 상기 제2 탐침봉을 통해 산출한 제2 농도값의 차이, 및 상기 설정된 측정 방식을 기초로 에러 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 에러인 경우는, 상기 제1 및 제2 농도값의 차이가 제1 설정값 보다 크고 상기 설정된 측정 방식이 상기 제1 및 제3 측정 방식 중 하나인 경우, 및 상기 제1 및 제2 농도값의 차이가 제2 설정값 보다 작고 상기 설정된 측정 방식이 상기 제2 측정 방식 중 하나인 경우 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 탐침부를 지지하는 지지부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 일측은 상기 제1 하우징의 제1 관통홀이 형성된 끝단에 배치되고, 타측은 상기 제1 하우징의 내부로 돌출되어, 상기 돌출된 타측의 중앙 부분에 상기 제1 탐침봉의 끝단이 삽입되는 고정 홈이 형성된 제1 지지부; 및 환형 형상으로, 상기 제2 탐침봉이 관통하는 관통홀을 구비하고, 상기 제2 하우징의 내벽을 지지하는 지지바디부를 구비하는 제2 지지부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법은, 측정 방식을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 측정 방식에 따라, 제어부를 내부에 수납하고, 상기 제어부를 전기적으로 차폐하는 차폐부의 양측에 배치되는 제1 및 제2 하우징의 내부에 각각 배치되는 제1 및 제2 탐침봉의 전기적 연결을 단속하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 공기 중의 라돈 및 라돈의 자손핵종의 농도를 정확하면서 실시간으로 측정하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예들은 외부의 영향을 받지 않으면서 정밀하면서 정확하게 라돈 및 라돈의 자손핵종의 농도를 측정하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 라돈 측정 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 라돈 측정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 라돈 측정 장치의 신호에서 노이즈를 제거한 것을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라돈 측정 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 지지부의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 지지부의 다른 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 네트워크 상의 제1 구성요소와 제2 구성요소가 연결되어 있거나 접속되어 있다는 것은, 유선 또는 무선으로 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 데이터를 주고 받을 수 있음을 의미한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 장치를 보여주는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 라돈 측정 장치를 보여주는 단면도, 도 3은 도 1에 도시된 라돈 측정 장치를 보여주는 블록도, 및 도 4는 도 1에 도시된 라돈 측정 장치의 신호에서 노이즈를 제거한 것을 보여주는 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 라돈 측정 장치(100)는 하우징(110), 탐침부(120), 제어부(130), 차폐부(140), 제1 필터부(150), 제2 필터부(160), 및 송수신부(170)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 내부에 두개의 공간이 형성될 수 있다. 이때, 하우징(110)은 서로 이격되도록 배치되는 제1 및 제2 하우징(111, 112)을 구비할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(111, 112)은 서로 대응하여, 서로 동일 또는 유사할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 제1 및 제2 하우징(111, 112) 중 제1 하우징(111)을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 하우징(111)은 일측이 개구되도록 형성될 수 있으며, 내부에 공간을 형성할 수 있다. 제1 하우징(111)은 외면에 제1 관통홀(111a)을 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 특히 이러한 제1 관통홀(111a)은 제1 하우징(111)의 끝단에만 배치될 수 있다. 제1 관통홀(111a)형성하는 판은 제1 하우징(111)의 개구를 덮는 뚜껑 기능을 수행할 수 있다.
제1 하우징(111)의 형상은 다양할 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(111)은 원기둥 형상 또는 다각형 기둥 형상일 수 있다.
제1 하우징(111)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(111)은 금속, 전도성도금플라스틱 등으로 구성되거나, 이들을 포함하거나, 이들이 외부에 코팅되어 있을 수 있다.
제2 하우징(112)은 제1 하우징(111)과 대응되며, 제2 관통홀(112a)을 구비할 수 있다.
제어부(130)는 바이어스 전압을 제1 및 제2 하우징(111, 112)에 인가되도록 할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(111, 112)에 인가되는 바이어스 전압은 동일한 크기인 것이 바람직하다.
탐침부(120)는 라돈의 알파입자의 전기적 신호를 검출할 수 있다. 탐침부(120)는 제어부(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 탐침부(120)와 제어부(130)는 서로 직접 연결될 수 있다. 이 경우, 탐침부(120)가 제어부(130)에 다른 부재를 통하여 연결되는 경우보다 전기적 저항을 최소화하고, 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 탐침부(120)에서 감지된 신호가 제어부(130)로 전달될 때 탐침부(120)의 신호 손실을 최소화할 수 있다. 탐침부(120)는 절연성 물질을 구비할 수 있다. 이러한 절연성 물질은 탐침부(120)를 2 이상의 전도체로 분리할 수 있다.
일 실시예로, 탐침부(120)는 제어부(130)에 연결되는 하나의 탐침봉을 구비할 수 있다. 하나의 탐침봉은 후술하는 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)이 일체로 형성된 것일 수 있다.
다른 실시예로, 탐침부(120)는 제어부(130)에 각각 연결되는 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 구비할 수 있다. 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 서로 전기적으로 연결된 구조, 절연된 구조, 및 전기적 연결과 절연을 선택할 수 있는 구조 중 어느 하나일 수 있다.
제1 및 제2 탐침봉(121, 122)이 서로 절연인 구조인 경우, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 제어부(130)의 기판 등에 의해 절연되거나 제1 및 제2 탐침봉(121, 122) 사이에 별도의 절연체가 배치되어 서로 절연될 수 있다.
제1 및 제2 탐침봉(121, 122)이 선택적 도통 구조인 경우, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 위 절연 구조에 스위치 등에 의해 선택적인 전기적 단속(on/off)이 될 수 있다.
이하, 특별한 언급이 없으면, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 스위칭부(190)에 의해 절연 상태이거나, 스위칭부(190) 없이 분리된 상태로 가정하고 설명하기로 한다.
제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 각각 제1 및 제2 하우징(111, 112)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 이때, 제1 탐침봉(121)과 제1 하우징(111)은 서로 전기적으로 절연이고, 제2 탐침봉(122)과 제2 하우징(112)은 서로 전기적으로 절연인 것이 바람직하다.
제어부(130)는 탐침부(120)와 연결될 수 있다. 제어부(130)는 제1 및 제2 하우징(111, 112) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제어부(130)는 회로기판 형태로 형성될 수 있다. 제어부(130)는 다양한 소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어부(130)는 탐침부(120)에서 측정된 신호를 수신하는 탐침 신호 수신 모듈(131), 수신한 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 모듈(133)을 구비할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제거된 노이즈 신호에서 연산하는 연산 모듈(135)을 더 구비할 수 있다.
탐침 신호 수신 모듈(131)은 전선과 같은 와이어일 수 있으며, 신호를 증폭하는 증폭기를 더 구비할 수 있다. 탐침 신호 수신 모듈(131)은 노이즈 제거 모듈(133) 그 자체일 수 있다.
노이즈 제거 모듈(133)은 입력신호를 반전-비반전 차동 소거하여 노이즈를 제거하는 차동회로(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 노이즈 제거 모듈(133)은 상기 차동회로를 거쳐 노이즈를 제거한 신호를 일정 시간(예를 들면, 대략 5분 내지 10분) 동안 누적시킨 후 입력된 신호에서 계속 반복되지 않는 신호를 제거하는 노이즈 제거회로(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 노이즈 제거회로는 입력된 신호가 누적된 신호의 평균치보다 일정 크기 이상의 높은 신호가 발생하면 노이즈로 판별하여 이를 제거할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 입력된 신호 중 비이상적으로 갑자기 피크치가 올라가는 신호 등이 포함된 경우, 누적된 신호의 평균치보다 일정 크기 이상으로 판단되면 이를 노이즈로 판단하여 제거할 수 있다.
연산 모듈(135)은 상기와 같은 노이즈 제거 모듈(133)에서 노이즈가 제거된 신호를 근거로 각 수치를 산출할 수 있다. 예를 들면, 연산 모듈(135)은 노이즈가 제거된 신호를 근거로 라돈의 공기 중 수치, 라돈의 자손핵종의 수치 또는 존재 유무를 판별할 수 있다.
라돈 측정 장치(100)는 제1 및 제2 탐침봉(11, 112)을 전기적으로 온/오프 시키는 스위칭부(190)를 더 포함할 수 있다. 스위칭부(190)는 제어부(130)의 지시에 따라 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 전기적으로 연결하거나, 차단할 수 있다.
차폐부(140)는 제1 및 제2 하우징(111, 112) 사이에 배치되어 제1 및 제2 하우징(111, 112)을 결합할 수 있다. 이러한 경우 제1 및 제2 하우징(111, 112) 각각의 외면에는 나사산이 형성되고, 차폐부(140)의 내면에는 이에 대응되는 나사산이 형성되어, 제1 및 제2 하우징(111, 112)과 차폐부(140)는 서로 결합할 수 있다. 다른 실시예로써 차폐부(140)의 외면에 나사산이 형성되고, 제1 및 제2 하우징(111, 112)의 내면에 나사산이 형성되어 서로 결합하는 것도 가능하다.
차폐부(140)는 내부에 공간이 형성될 수 있다. 차폐부(140) 내부에 형성된 공간에 제어부(130)가 배치될 수 있다. 이때, 차폐부(140)는 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)이 관통하여 삽입되는 홀이 형성될 수 있다. 이러한 홀의 내면은 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)과 접촉하지 않을 수 있다. 다른 실시예로써 이러한 홀과 제1 탐침봉(121) 사이 및 홀과 제2 탐침봉(122) 사이에는 별도의 절연부재가 배치되어 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)과 차폐부(140)가 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
차폐부(140)는 노이즈 차폐를 위해 전도성 물질로 형성되거나, 전도성 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 차폐부(140)는 제1 및 제2 하우징(111, 112)과 동일한 전도성 물질로 형성될 수 있다.
제어부(130)는 전원부(미도시)에서 인가된 전원을 제1 및 제2 하우징(111, 112)에 전달할 수 있다. 제어부(130)와 전원부가 연결되는 신호선, 및 전원부와 제1 및 제2 하우징(111, 112)를 연결하는 연결부재 각각은 차폐부(140)와 절연되는 것이 바람직하다. 차폐부(140) 내부에 제어부(130)가 배치되어, 제어부(130)를 외부와 노이즈 차폐시킬 수 있다.
차폐부(140)는 옆면에 형성되어 내부 공기가 외부로 통하는 연통홀(141)을 구비할 수 있다. 연통홀(141)은 제어부(130) 등에서 발생하는 열을 외부로 전달할 수 있다. 이 때, 연통홀(141)은 충분히 작은 것이 바람직하다. 연통홀(141)이 작을 수록, 외부의 전기적 노이즈가 제어부(130)로 전달되는 것을 더 방지할 수 있기 때문이다.
라돈 측정 장치(100)의 전원은 차폐부(140)의 외부에 배치된 외부 전원일 수 있다. 이 때, 차폐부(140)는 제어부(130)와 외부전원이 차폐부(140) 내부로 통과할 수 있는 연결홀을 구비할 수 있다. 이러한 연결홀에 외부 장치(외부 전원 포함)와 제어부(130) 등을 연결하는 케이블이 삽입될 수 있다.
본 실시예에서 제어부(130)의 구성요소 모두가 하우징(110) 내부에 배치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제어부(130)의 구성 중 일부는 하우징(110) 내부에 배치되고 나머지는 차폐부(140) 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 탐침 신호 수신 모듈(131)만 차폐부(140) 내부에 배치되고 나머지는 차폐부(140) 외부에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 필터부(150, 160)는 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 필터부(150)는 제1 및 제2 하우징(111, 112) 중 적어도 하나의 내부에 배치될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 제1 필터부(150)가 제1 하우징(111) 내부에 배치되고, 제2 필터부(160)가 제2 하우징(112) 내부에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 필터부(150)는 메쉬 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 필터부(150)는 공기 중에 큰 사이즈의 먼지를 제거할 수 있다. 이로 인하여 탐침부(120)는 큰 사이즈의 먼지로 인한 오작동 또는 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 필터부(150)는 제1 하우징(111)의 개구된 측에 배치되는 것이 바람직하다. 제1 필터부(150)는 라돈 및 라돈의 자손핵종은 통과하는 공극의 크기를 가지는 미세 필터를 구비하는 것이 바람직하다. 이에, 라돈 및 라돈의 자손핵종은 제1 필터부(150)가 배치된 제1 하우징(111)의 내부에 존재할 수 있다.
제2 필터부(160)는 제1 필터부(150)의 공극보다 더 작은 공극을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 필터부(160)는 에어로졸을 제거할 수 있는 초미세 필터(헤파 필터 등)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 필터부(160)는 에어로졸에 흡착하는 라돈의 자손핵종을 제거함으로써 하우징(110) 내부에 라돈은 존재하고, 라돈의 자손핵종은 존재하지 않게 될 수 있다.
제1 및 제2 필터부(150, 160)는 앞서 설명한 것과 같이 한 쪽이 다른 쪽 보다 더 큰 공극을 가지는 서로 다른 필터를 구비하는 이외에, 제1 및 제2 필터부(150, 160)는 동일한 필터로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 필터부(150, 160)는 라돈의 자손핵종이 통과할 수 있는 공극 크기를 가지는 미세 필터일 수 있다. 또 다른 실시예로, 제1 및 제2 필터부(150, 160)는 라돈의 자손핵종이 통과할 수 없는 초미세 필터일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 필터부(150, 160)는 라돈 측정 장치(100)의 측정 방식에 따라, 여러 조합으로 교체될 수 있다. 여러 측정 방식을 제공할 수 있는 라돈 측정 장치(100)는 스위칭부(190)를 구비하여, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 서로 단속시킬 수 있다. 측정 방식에 대한 아래의 설명에서, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)은 스위칭부(190)에 의해 단속될 수 있다.
제1 및 제2 필터부(150, 160)에 배치되는 필터의 종류에 따른 조합에 따라, 다양한 측정 방식이 구현될 수 있다.
제1 측정 방식은 라돈 농도만을 정밀 및/또는 정확하게 측정할 수 있다. 제1 측정 방식은 제1 및 제2 필터부(150, 160)가 초미세 필터이고, 제1 및 제2 하우징(111, 112)이 스위칭부(190)에 의해 도통된 경우에 구현될 수 있다.
제1 및 제2 필터부(150, 160)가 초미세 필터를 구비하여, 제1 및 제2 하우징(111, 112) 내부에는 라돈만 통과할 수 있다. 이 경우, 지름이 제1 및 제2 하우징(111, 112)의 지름이고, 길이가 제1 및 제2 하우징(111, 112) 각각의 길이의 합과 같은 원기둥 형상의 챔버에서 라돈을 측정하는 것과 대응될 수 있다.
물질의 핵분열에 따른 공기의 이온화 정도로 핵분열하는 물질의 농도를 측정하기 위해, 일측이 개방된 속 빈 원기둥 형상의 이온화 챔버가 많이 사용된다. 이러한 이온화 챔버의 부피를 늘이면, 핵분열하는 물질을 많이 배치될 수 있어, 해당 물질의 농도를 정밀하게 측정할 수 있다.
챔버의 부피를 늘이기 위해, 일정 규격의 이온화 챔버에서 챔버의 길이(높이)만 더 길게 하면, 챔버의 개방단의 반대 측인 폐쇄단까지 라돈이 진입하기 어려워, 챔버의 부피를 크게 하는 의미가 없다. 즉, 원통형 챔버의 길이와 지름의 비율이 정상적인 농도 측정 시의 길이/지름 비율 보다 매우 크면, 라돈의 핵분열을 측정할 수 없는 데드 존(dead zone)이 발생하게 된다.
챔버의 길이를 길게 하면서 라돈이 폐쇄단까지 진입되도록 하려면, 챔버의 지름을 늘려야 한다. 챔버의 지름이 커지면, 챔버에 더 높은 바이어스 전압을 공급해야 한다. 그래야, 핵분열에 따른 이온화된 경로로 내부의 탐침부와 챔버 사이에 전압이 변경되기 때문이다.
본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 하우징(111, 112)은 양측이 개방된 속 빈 원통형 챔버에 대응될 수 있다. 즉, 원통의 길이를 길게 하여 부피를 늘리면서, 원통의 지름을 길이에 대응하여 크게 할 필요가 없기 때문에, 높은 바이어스 전압을 필요로 하지 않는다. 또한 원통의 지름(단면적)이 커지지 않아, 소형화 및 휴대성에 유리할 수 있다.
제2 측정 방식은 라돈 농도와 라돈의 자손핵종의 농도를 동시에 측정할 수 있다. 제2 측정 방식은 제1 필터부(150)가 미세 필터이고, 제2 필터부(160)가 초미세 필터이고, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)이 스위칭부(190)에 의해 절연된 경우에 구현될 수 있다.
제어부(130)는 라돈 및 라돈 자손핵종이 통과할 수 있는 제1 하우징(111) 내부에 배치된 제1 탐침봉(121)을 통해 라돈 및 라돈 자손핵종의 농도(이하, '합산 농도')를 측정할 수 있다. 제어부(130)는 라돈만 통과할 수 있는 제2 하우징(112) 내부에 배치된 제2 탐침봉(122)을 통해 라돈 농도를 측정할 수 있다. 제1 측정 방식에 따른 라돈 농도는 제2 측정 방식에 따른 라돈 농도 보다 정밀도나 정확성이 더 높을 수 있다.
제3 측정 방식은 라돈 및 라돈의 자손핵종의 합산 농도를 정밀하게 측정할 수 있다. 제3 측정 방식은 제1 및 제2 필터부(150, 160)가 미세 필터이고, 제1 및 제2 하우징(111, 112)이 스위칭부(190)에 의해 도통된 경우에 구현될 수 있다. 기본 원리는 제1 측정 방식과 대응되므로, 자세한 설명은 생략한다.
측정 방식 및 특정 필터 장착은 본 례들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 합산 농도를 측정할 때, 미세 필터도 장착하지 않을 수 있다.
송수신부(170)는 제어부(130)와 연결되어 제어부(130)에서 처리된 신호를 외부 장치로 전달하거나 외부 장치의 신호를 제어부(130)로 전송할 수 있다. 이때, 송수신부(170)는 외부 장치와 제어부(130)를 유선 또는 무선으로 연결할 수 있다.
외부 장치는 스마트 폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, 텔레매틱스(Telematics) 단말기, 내비게이션(Navigation) 단말기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 슬레이트 PC(Slate PC), 태블릿 PC(Tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(Wearable Device, 예를 들어, 워치형 단말기(Smartwatch), 글래스형 단말기(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display) 등 포함), 와이브로(Wibro) 단말기, IPTV(Internet Protocol Television) 단말기, 스마트 TV, 디지털방송용 단말기, AVN(Audio Video Navigation) 단말기, A/V(Audio/Video) 시스템, 플렉시블 단말기(Flexible Terminal) 등과 같은 다양한 장치일 수 있다.
제어부(130)는 송수신부(170)로부터 수신한 외부 장치의 제어 신호에 따라, 제1 내지 제3 측정 방식 중 하나로 설정하고, 설정된 측정 방식에 따라 스위칭부(190)를 조작하여 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 단속할 수 있다.
송수신부(170)는 외부 장치와 신호를 주고 받는 것으로 기술하였지만, 사용자의 입력을 받는 유저 인터페이스의 입력 모듈 및/또는 사용자에게 정보를 제공하는 출력 모듈의 기능을 제공하거나 송수신 기능 없이 입력 및 출력 모듈로서만 기능할 수 있다. 이때 입/출력 모듈은 그 자체로 외부 장치로 해석될 수 있다.
제어부(130)는 압력 센서 모듈(134)을 더 구비할 수 있다. 이러한 경우 압력 센서 모듈(134)은 측정된 압력을 제어부(130)로 전송할 수 있으며, 연산 모듈(135)은 압력 센서 모듈(134)에서 측정된 압력을 근거로 산출된 농도를 보정할 수 있다. 예를 들면, 연산 모듈(135)은 압력 센서 모듈(134)에서 측정된 압력을 근거로 보정인자를 0.9 내지 1.1에서 결정하고 이러한 보정인자를 산출된 농도에 곱함으로써 압력에 따른 농도를 보정할 수 있다. 제어부(130)는 압력 센서 모듈(134) 이외에 다양한 센서를 더 구비하여, 온도, 습도, 진동 등의 외부 환경 요소에 의한 측정 오차를 보정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라돈 측정 장치를 보여주는 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 지지부의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다. 도 7은 도 5에 도시된 지지부의 보여주는 사시도이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 라돈 측정 장치(100-1)는 하우징(110-1), 탐침부(120-1), 제어부(130-1), 차폐부(140-1), 송수신부(미도시) 및 지지부(180-1)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(110-1), 탐침부(120-1), 제어부(130-1), 차폐부(140-1), 및 상기 송수신부는 상기에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략 한다.
지지부(180-1)는 탐침부(120-1)를 지지할 수 있다. 이때, 지지부(180-1)는 탐침부(120-1)가 하우징(110-1) 내부에서 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 특히 이러한 경우 지지부(180-1)는 탐침부(120-1)의 길이 방향 중 탐침부(120-1)의 중앙 및/또는 하우징(110-1)의 끝단 사이에 배치될 수 있다. 상기와 같은 지지부(180-1)는 탐침부(120-1)와 하우징(110-1)을 전기적으로 절연하도록 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 지지부(180-1)는 고무, 실리콘 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 지지부(180-1)는 제1 하우징(111-1) 내부에 배치되어 제1 탐침봉(121-1)을 지지하는 제1 지지부(181-1) 및 제2 하우징(112-1) 내부에 배치되어 제2 탐침봉(122-1)을 지지하는 제2 지지부(182-1) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 지지부(181-1)는 제1 하우징(111-1)의 끝단에 배치될 수 있다. 이때, 제1 지지부(181-1)는 제1 관통홀(111a-1)이 형성된 제1 하우징(111-1) 부분으로부터 제1 하우징(111-1) 내면으로 돌출될 수 있다. 이러한 제1 지지부(181-1)는 중앙 부분에 제1 탐침봉(121-1)의 끝단이 삽입되는 고정 홈이 형성될 수 있다. 제1 탐침봉(121-1)의 홈은 제1 지지부(181-1)의 끝단과 대응되는 형상일 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 하우징(111-1)의 끝단에 배치되는 제1 지지부의 다른 실시예인 제1 지지부'(181-1')는 일측은 제1 하우징(111-1)의 끝단에 배치되고, 타측은 제1 하우징(111-1)의 내면으로 돌출되며, 돌출된 타측의 중앙 부분에 오목한 고정 홈(181-3)이 형성될 수 있다. 고정 홈(181-3)은 테이퍼 또는 라운드 형상일 수 있다. 고정 홈(181-3)에 제1 탐침봉(121-1)의 타단이 밀착되어, 제1 탐침봉(121-1)이 흔들림 없이 고정될 수 있다.
제1 지지부'(181-1')는 탄성 재질인 것이 바람직하다. 그리고, 제1 지지부'(181-1')는 고정 홈(181-3)이 제1 탐침봉(121-1)에 밀려 좌측(도면 기준)으로 수축될 수 있도록, 좌우 길이 및 홈이 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 탐침봉(121-1)이 제1 지지부'(181-1')에 더 밀착 지지될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 지지부(182-1)는 환형으로 형성되는 제2 지지바디부(182a-1)를 포함할 수 있다. 제2 지지바디부(182a-1)에는 제2 탐침봉(122-1)이 삽입되어 관통하는 관통홀(182b-1)이 형성될 수 있다. 제2 탐침봉(122-1)은 밀착되어 끼워진 관통홀(182b-1) 및 제2 하우징(112-1)의 내벽을 지지하는 제2 지지바디부(182a-1)를 통해, 고정되어 진동에 흔들리지 않을 수 있다.
제2 지지바디부(182a-1)에는 공기가 이동하는 공기이동홀(182c-1)이 형성될 수 있다. 이러한 경우 공기이동홀(182c-1)은 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 공기이동홀(182c-1)은 서로 이격되도록 배열될 수 있다.
상기와 같은 지지부(180-1)의 형상은 상기에 한정되는 것은 아니며, 탐침부(120-1)를 지지하도록 하우징(110-1)과 탐침부(120-1) 사이에 배치되는 모든 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 지지부(180-1)는 기둥 형태로 형성되거나 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같이 지지부(180-1)가 배치되는 경우 탐침부(120-1)에서는 노이즈가 적게 발생할 수 있다. 구체적으로 탐침부(120-1)가 도 1에 도시된 바와 같이 외팔보(cantilever) 형태로 형성되는 경우 탐침부(120-1)가 흔들리면 탐침부(120-1)와 하우징(110-1) 사이의 전계의 전위가 상이해지고 이로 인하여 탐침부(120-1)에 미세전류가 발생할 수 있다. 이러한 경우 탐침부(120-1)에서 측정하는 신호에는 이러한 미세전류가 노이즈로 작용함으로써 탐침부(120-1)에서 측정된 신호는 정확하지 않을 수 있다.
그러나 상기와 같이 지지부(180-1)가 배치되는 경우 탐침부(120-1)가 흔들리지 않음으로써 탐침부(120-1)는 정확한 신호를 측정하는 것이 가능하다. 따라서 라돈 측정 장치(100-1)는 정확한 측정을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법의 순서도이다. 도 1 내지 도 7을 참조한다.
우선 사용자는 라돈 농도, 자손핵종 농도, 및 합산 농도 중 측정하고자 하는 농도에 따라, 제1 및 제2 필터부(150, 160)의 필터 종류(미세 필터, 초미세 필터)를 결정할 수 있다. 그리고, 사용자는 외부 장치를 통해 라돈 측정 장치(100)에 결정된 측정 방식을 전송할 수 있다.
송수신부(170)를 외부 장치로부터 측정 방식 신호를 수신할 수 있다(S310).
제어부(130)는 수신한 측정 방식 신호에 따라 스위칭부(190)를 조작하여, 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)의 전기적 연결을 온/오프할 수 있다(S320). 예를 들어, 측정 방식 신호가 상술한 제1 또는 제3 측정 방식인 경우, 스위칭부(190)는 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 전기적으로 연결할 수 있다. 측정 방식 신호가 상술한 제2 측정 방식인 경우, 스위칭부(190)는 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)을 절연시킬 수 있다.
한편, 사용자는 라돈을 측정하기 위하여 라돈 측정 장치(100)를 건물 내부에 배치할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(111, 112)은 건물 바닥에 평행하게 배치될 수 있다.
건물 내부의 공기가 제1 및 제2 관통홀(111, 112)을 통하여 제1 및 제2 하우징(111, 112) 내부로 확산될 수 있다. 이러한 경우 공기 중의 라돈은 제1 및 제2 하우징(111, 112) 내부로 공기와 함께 확산될 수 있다.
라돈은 반감기가 3.8일의 물질로서, 라돈은 붕괴된 후 자손핵종을 형성할 수 있다. 이러한 자손핵종은 공기의 수분 등에 흡착되어, 에어로졸 입자화될 수 있다. 에어로졸 입자는 라돈 보다 그 크기가 커지게 된다.
예를 들어, 앞서 언급한 제2 측정 방식인 경우, 라돈과 그 자손핵종은 공극이 큰 미세 필터인 제1 필터부(150)를 통과하여 제1 하우징(111)으로 유입될 수 있다. 공극이 작은 초미세 필터인 제2 필터부(160)는 라돈과 그 자손핵종 중 라돈만 통과시킬 수 있다. 따라서, 제2 하우징(112)에는 라돈만 유입될 수 있다.
공기가 제1 하우징(111) 내부 및 제2 하우징(112) 내부로 삽입되는 경우, 제1 탐침봉(121)은 라돈과 라돈핵종의 합산 농도를 측정할 수 있으며, 제2 탐침봉(122)은 라돈의 농도를 측정할 수 있다.
구체적으로 제어부(130)를 통하여 전원이 인가되면, 제어부(130)에 연결된 차폐부(140)를 통하여 제1 및 제2 하우징(111, 112)에 바이어스 전압이 형성될 수 있다. 제1 탐침봉(121)과 제1 하우징(111) 사이, 및 제2 탐침봉(122)과 제2 하우징(112) 사이는 바이어스 전압으로 전계가 형성될 수 있다. 이러한 전계는 대략 수십 볼트에서 수백 볼트의 범위일 수 있다.
상기와 같이 전계가 형성되고 라돈 또는 라돈의 손자핵종이 붕괴되면, 알파붕괴 시 발생하는 이온입자가 전계의 의해 가속되어 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)으로 이동하고 이로 인하여 제1 및 제2 탐침봉(121, 122) 각각 전압이 변동되거나 전류가 변동됨으로써 전기신호가 발생할 수 있다(S330).
이러한 전기신호는 제어부(130)로 전송되며, 제어부(130)는 이러한 전기신호에서 노이즈를 제거하여 라돈 및 라돈의 손자핵종의 농도를 측정할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 탐침 신호 수신 모듈(131)은 제1 및 제2 탐침봉(121, 122)의 전압 또는 전류 변동의 전기 신호를 수신할 수 있다(S335). 탐침 신호 수신 모듈(131)은 수신한 전기 신호를 증폭할 수 있다. 노이즈 제거 모듈(133)은 수신한 전기 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다(S340).
연산 모듈(135)은 노이즈가 제거된 전기 신호를 근거로 라돈 및/또는 자손핵종의 각각의 농도 또는 합산 농도를 구할 수 있다(S345).
제2 측정 방식의 경우, 제어부(130)는 라돈 농도와 합산 농도로부터 자손핵종의 농도를 산출할 수 있다.
제어부(130)는 제1 탐침봉(121)을 통한 제1 농도값과, 제2 탐침봉(122)을 통한 제2 농도값을 비교할 수 있다(S350).
제어부(130)는 제1 및 제2 농도값의 차이가 기설정된 값을 초과하는지 여부와 측정 방식을 비교하여, 에러 여부를 판단할 수 있다(S360). 예를 들어, 제1 또는 제3 측정 방식으로 설정되어 있는데, 제1 농도값과 제2 농도값의 차이가 기설정된 제1 설정값 보다 큰 경우, 측정 방식이 잘 못 설정된 것으로 판단할 수 있다. 다른 예로, 제2 측정 방식으로 설정되어 있는데, 제1 및 제2 농도값의 차이가 기설정된 제2 설정값 보다 작은 경우, 역시 측정 방식이 잘 못 설정된 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 송수신부(170)를 통해, 외부 장치로 에러를 송신할 수 있다.
제1 설정값은 제2 설정값 보다 작은 것이 바람직하다. 서로 다른 농도를 측정하는 지 여부를 판단하는데 사용되는 오차값 범위인 제2 설정값은 제1 및 제2 농도값의 동일 여부 판단에 사용되는 오차값인 제1 설정값 보다 커야 하기 때문이다.
한편, 상기와 같은 작업이 진행되는 동안 차폐부(140)는 제어부(130)에 노이즈가 발생하는 것을 차단할 수 있다. 즉, 차폐부(140)는 제어부(130) 전부 또는 제어부(130) 중 일부 모듈을 전자기 차폐하여, 외부에서 발생하는 정전기, 서지 전압, 전파 등에 의해 제어부(130)가 영향을 받는 것을 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 라돈 측정 장치(100)는 간단한 구조를 통하여 공기 중에 라돈 및 라돈의 손자핵종을 측정하는 것이 가능하다. 또한, 라돈 측정 장치(100)는 제어부(130)를 외부 전자기로부터 차단하여 제어부(130)가 오작동하는 것을 방지할 수 있다.
라돈 측정 장치(100)는 실시간으로 방사성물질을 확인할 수 있다. 또한, 라돈 측정 장치(100)는 라돈 뿐만 아니라 라돈이 핵분열하면서 발생하는 라돈의 손자핵종의 농도를 별도로 측정할 수 있다.
상기 본 발명은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 상기 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 즉, 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터가 읽을 수 있는 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및 기타 데이터 등 정보 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로서 구현된 모든 저장 가능한 매체를 포함하는 것으로, 휘발성/비휘발성/하이브리드형 메모리 여부, 분리형/비분리형 여부 등에 한정되지 않는다. 통신 저장 매체 는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호 또는 전송 메커니즘, 임의의 정보 전달 매체 등을 포함한다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
<부호의 설명>
100,100-1: 라돈 측정 장치 110,110-1: 하우징
111,111-1: 제1하우징 112,112-1: 및 제2하우징
120,120-1: 탐침부 121,121-1: 제1탐침부
122,122-1: 제2탐침부 130,130-1: 제어부
130: 제어부 140,140-1: 차폐부
150: 제1필터부 160: 제2필터부
170: 송수신부 180-1: 지지부
181-1: 제1지지부 182-1: 제2지지부

Claims (10)

  1. 서로 구분되는 두 개의 공간을 구비하며, 각 공간과 외부가 연통하도록 관통홀이 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 서로 반대 방향으로 배치되며, 상기 각 공간에 배치되는 제1 및 제2 탐침봉을 구비하는 탐침부;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 탐침부에 연결되는 제어부; 및
    상기 제1 및 제2 탐침봉의 전기적 연결을 단속하는 스위칭부를 포함하는 라돈 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 내부에 수납되어 상기 제어부를 전기적으로 차폐하고, 외부로 연통되는 연통홀이 형성되는 차폐부;를 더 포함하고,
    상기 하우징은,
    일측은 상기 차폐부와 결합하고, 타측은 제1 관통홀이 형성되고, 내부에 상기 제1 탐침봉이 배치되는 제1 하우징; 및
    상기 차폐부를 기준으로 상기 제1 하우징과 대칭으로 배치되며, 일측은 상기 차폐부와 결합하고 타측은 제2 관통홀이 형성되고 내부에 상기 제2 탐침봉이 배치되는 제2 하우징;을 구비하는, 라돈 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 관통홀에 배치되는 제1 필터부; 및
    상기 제2 관통홀에 배치되는 제2 필터부를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 필터부 각각은 사용자의 선택에 따라, 라돈 자손핵종이 통과하는 공극의 크기를 가지는 미세 필터 및 상기 미세 필터 보다 공극의 크기가 작고 라돈이 통과할 수 있는 초미세 필터 중 어느 하나를 장착하는, 라돈 측정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    외부 장치로부터 상기 제1 및 제2 필터부의 미세 및 초미세 필터 장착 여부에 따른 측정 방식을 수신하는 송수신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수신한 측정 방식에 따라 라돈 농도를 측정하는 제1 측정 방식, 라돈 농도와 라돈 및 자손 핵종의 합산 농도를 각각 측정하는 제2 측정 방식, 및 상기 합산 농도를 측정하는 제3 측정 방식 중 어느 한 측정 방식으로 설정하는, 라돈 측정 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 설정된 측정 방식이 제1 및 제3 측정 방식 중 어느 하나이면, 상기 제1 및 제2 탐침봉이 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고,
    상기 설정된 측정 방식이 제2 측정 방식이면, 상기 제1 및 제2 탐침봉이 전기적으로 절연되도록 상기 스위칭부를 제어하는, 라돈 측정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 탐침봉을 통해 산출한 제1 농도값과 상기 제2 탐침봉을 통해 산출한 제2 농도값의 차이, 및 상기 설정된 측정 방식을 기초로 에러 여부를 판단하는, 라돈 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에러인 경우는,
    상기 제1 및 제2 농도값의 차이가 제1 설정값 보다 크고 상기 설정된 측정 방식이 상기 제1 및 제3 측정 방식 중 하나인 경우, 및
    상기 제1 및 제2 농도값의 차이가 제2 설정값 보다 작고 상기 설정된 측정 방식이 상기 제2 측정 방식 중 하나인 경우 중 어느 하나인, 라돈 측정 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 탐침부를 지지하는 지지부;를 더 포함하는 라돈 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지부는
    일측은 상기 제1 하우징의 제1 관통홀이 형성된 끝단에 배치되고, 타측은 상기 제1 하우징의 내부로 돌출되어, 상기 돌출된 타측의 중앙 부분에 상기 제1 탐침봉의 끝단이 삽입되는 고정 홈이 형성된 제1 지지부; 및
    환형 형상으로, 상기 제2 탐침봉이 관통하는 관통홀을 구비하고, 상기 제2 하우징의 내벽을 지지하는 지지바디부를 구비하는 제2 지지부 중 적어도 하나를 포함하는, 라돈 측정 장치.
  10. 측정 방식을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 측정 방식에 따라, 제어부를 내부에 수납하고, 상기 제어부를 전기적으로 차폐하는 차폐부의 양측에 배치되는 제1 및 제2 하우징의 내부에 각각 배치되는 제1 및 제2 탐침봉의 전기적 연결을 단속하는 단계를 포함하는 라돈 측정 방법.
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