WO2022265183A1 - 대기 중의 유해 물질 검출 장치 - Google Patents

대기 중의 유해 물질 검출 장치 Download PDF

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WO2022265183A1
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optical fiber
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sensor unit
reference light
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방영운
김건우
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위아비 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for detecting harmful substances in the air, and more particularly, to a small-sized harmful substance detection apparatus capable of effectively detecting harmful substances such as viruses or harmful gases distributed in the air in a space to be inspected.
  • a harmful substance detection device is a device that determines whether a harmful substance such as a virus or harmful gas exists in a specific space. Detection of harmful substances mainly uses an optical method. Harmful substances such as viruses have unique specific wavelength bands and spectra according to the molecular structure of each substance, like human fingerprints, so these optical characteristics are to be detected.
  • the detection of harmful substances is a method of attaching a reflector in a specific space and comparing and analyzing the characteristics of the light irradiated from the light source and returned through the reflector and the characteristics of the initially irradiated light to determine the presence or absence of harmful substances in the space through which the light has passed. made up of
  • a method of attaching a plurality of reflectors in a specific space is sometimes used.
  • a technical problem to be achieved by the present invention is to provide a small-sized harmful substance detection device capable of effectively detecting harmful substances such as viruses or harmful gases distributed in the air in a space to be inspected.
  • a small-sized harmful substance detection device capable of effectively detecting harmful substances such as viruses or harmful gases distributed in the air in a space to be inspected.
  • air purifier that removes harmful substances according to the detection result of the present device, air cleaning in an office, hospital room, classroom, etc. having a limited space is automatically performed.
  • an embodiment of the present invention is an apparatus for detecting harmful substances in the air distributed in a space to be inspected, comprising: a light source unit for irradiating reference light; a sensor unit connected to the light source unit through a first optical fiber, receiving the reference light, and guiding the reference light to pass through the space to be inspected; a reflector disposed to face the sensor unit with the space to be inspected interposed therebetween, and reflecting the reference light passing through the space to be inspected toward the sensor unit; a spectrometer connected to the sensor unit through a second optical fiber, receiving reflected light reflected from the reflector and received by the sensor unit through the second optical fiber, and dispersing the received reflected light; and an analyzer configured to compare characteristics of the spectral reflected light and characteristics of the reference light to detect harmful substances in the air.
  • the light source unit may include a light emitting unit radiating the reference light toward an opening of one end of the first optical fiber; and a condensing lens disposed between the light emitting unit and the opening of the first end of the optical fiber, and condensing the reference light into the opening of the first end of the optical fiber.
  • the sensor unit is optically connected to an opening at the other end of the first optical fiber, and the opening at the other end of the first optical fiber is opened in a direction opposite to the reflector to emit the reference light, and the emitted reference light is provided in the sensor unit. It can be reflected and collimated by a concave reflector.
  • the reflected light received by the sensor unit may be reflected by the concave reflector and focused into an opening of one end of the second optical fiber.
  • the first optical fibers are provided in plurality, the sensor unit is connected to the other end of the plurality of first optical fibers, the sensor unit is connected to one end of the second optical fiber, and the plurality of first optical fibers is connected to the other end of the plurality of first optical fibers.
  • the other end connected to the sensor unit may be disposed to surround one end of the second optical fiber.
  • One end of the second optical fiber may be disposed on a central axis of a concave reflector provided in the sensor unit.
  • a light pipe accommodating and integrating the plurality of first optical fibers and the second optical fibers therein may be included.
  • the splitting unit may include a first optical member that reflects and parallelizes the reflected light emitted from the other end of the second optical fiber; a diffraction grating that disperses and reflects the light reflected from the first optical member by wavelength; and a second optical member condensing the light reflected from the diffraction grating toward the analysis unit.
  • a wavelength of light condensed by the analyzer through the second optical member may be selected according to rotation of the diffraction grating.
  • the reflector may be a retro-reflector.
  • the light source unit and the splitter are optically connected through a third optical fiber, the splitter receives and splits the reference light through the third optical fiber, transfers the split reference light to the analyzer, and the analyzer splits the reference light.
  • the characteristics of the reference light may be collected from the reference light.
  • a housing accommodating the light source unit, the sensor unit, the reflector unit, and the spectrometer unit therein, having the inspection target space formed therein, and fixing the reflector unit at a position facing the sensor unit with the inspection target space interposed therebetween; can include
  • An air inlet and an air outlet may be formed in the housing, and the air inlet and air outlet may be connected to each other through the space to be inspected.
  • the communication unit may further include a communication unit for transmitting a driving control signal to an air purifier previously provided in the inspection target space or a space adjacent to the inspection target space according to a detection result of the harmful substance.
  • the light emitting unit is made of a light emitting diode or a laser light source
  • the light source unit can be made small. Therefore, the harmful substance detection device can be made compact.
  • the reference light since the reference light travels between the sensor unit and the reflector facing each other with the space to be inspected interposed therebetween, the spectrum of the reference light more accurately reflects the characteristics of harmful substances distributed in the space to be inspected. can do.
  • the reflector since the reflector is made of a retro-reflector, light incident to the reflector may be reflected in the direction of the incident path. Accordingly, the reference light reflected by the concave reflector in the sensor unit, reaching the reflector, and being reflected may be received by the concave reflector with high probability.
  • the other ends of the plurality of first optical fibers are arranged to surround one end of the second optical fiber in a state where one end of the second optical fiber is located at the center of the concave reflector, in the first optical fiber
  • the emitted reference light is concave It can be incident on the reflector in an even distribution.
  • the reflected light incident on the concave reflector is guided to the opening of the second optical fiber end with high probability. It can be.
  • the harmful substance detection device since each component of the harmful substance detection device including the reflector is accommodated in the housing according to an embodiment of the present invention, the harmful substance detection device can have a compact size.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a harmful substance detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a light source unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a diagram for explaining a light pipe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a harmful substance detection device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a harmful substance detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the harmful substance detection device may include a light source unit 100 , a sensor unit 200 , a reflector 300 , a spectrometer 400 and an analysis unit 500 .
  • the light source unit 100 may emit reference light and may include a circuit unit 110 , a light emitting unit 120 , and a condensing lens 130 .
  • the light emitting unit 120 is a light source for emitting reference light and may be mounted on the circuit unit 110 .
  • the light emitting unit 120 may emit reference light toward an opening at one end of the first optical fiber LF1.
  • the light emitting unit 120 may be a light emitting diode (LED) or a laser light source.
  • LED light emitting diode
  • the light source unit 100 may have a smaller size than a conventional analysis device using a light source of 100W or more.
  • the condensing lens 130 may condense the reference light emitted from the light emitting unit 120 and guide it to one end of the first optical fiber LF1.
  • the condensing lens 130 may be a convex lens.
  • the first optical fiber LF1 is a member capable of transmitting light and may be formed in the shape of a tube with openings formed at one end and the other end.
  • the first optical fiber LF1 may optically connect the light source unit 100 and the sensor unit 200.
  • one end of the first optical fiber LF1 may be connected to the light source unit 100 and the other end may be connected to the sensor unit 200 .
  • a plurality of such first optical fibers LF1 may be provided.
  • the first optical fiber LF1 may be embedded in the light pipe LP together with the second optical fiber LF2 described later.
  • the light pipe LP may accommodate and integrate the first and second optical fibers LF1 and LF2 therein. 1 shows that the light pipe LP connects the light source unit 100 and the sensor unit 200.
  • the sensor unit 200 may receive the reference light through the first optical fiber LF1.
  • the reference light may be emitted from the other end of the first optical fiber LF1 and directed to the concave reflector 210 provided in the sensor unit 200 .
  • the opening at the other end of the first optical fiber LF1 may be opened in a direction opposite to the direction in which the reflector 300 is located. That is, the reference light may be emitted in a direction opposite to the direction in which the reflector 300 is located.
  • the concave reflector 210 may reflect the incident reference light toward the space to be inspected. That is, the concave reflector 210 may guide the reference light to pass through the space to be inspected. At this time, the air required to detect harmful substances, that is, the air, is distributed in the space to be inspected.
  • the concave reflector 210 may parallelize an optical path of the reference light when reflecting the reference light.
  • the reference light emitted from the other end of the first optical fiber LF1 may be scattered toward the concave reflector 210 .
  • the concave reflector 210 may parallelize the scattered reference light in the process of reflecting the reference light. That is, the concave reflector 210 may function as a kind of collimator.
  • the reflector 300 may be provided at a position facing the sensor unit 200 with the space to be inspected interposed therebetween.
  • the reflector 300 may be disposed at a position facing the concave surface of the concave reflector 210 .
  • the reference light may reach the reflector 300 after being reflected by the concave reflector 210 and passing through the space to be inspected.
  • the reflector 300 may reflect the reference light that has passed through the space to be inspected and reached the reflector 300 .
  • the reference light reflected by the reflector 300 may be directed toward the concave reflector 210 again.
  • the reflector 300 may have a structure that increases the probability that the reference light reflected by the reflector 300 is incident on the concave reflector 210 .
  • the reflector 300 may be formed of a retro-reflector.
  • the reference light reflected by the reflector 300 and incident on the concave reflector 210 may include information about harmful substances distributed in the space to be inspected.
  • the inspection light may collide with the harmful substance and be scattered.
  • the characteristics of the harmful substance may be reflected in the spectrum of the reference light.
  • the reference light since the scattered reference light is reflected by the reflector 300 and passes through the space to be inspected again, the reference light travels back and forth between the sensor unit 200 and the reflector 300 . According to this, the spectrum of the reference light can more accurately reflect the characteristics of the harmful substance.
  • reflected light light reflected by the reflector 300 and received by the sensor unit 200
  • reflected light light reflected by the reflector 300 and received by the sensor unit 200
  • the reflected light may be reflected and condensed by the concave reflector 210 and guided to an opening formed at one end of the second optical fiber LF2.
  • the second optical fiber LF2 is a member capable of transmitting light like the first optical fiber LF1, and may be formed in the shape of a tube with openings formed at one end and the other end.
  • the second optical fiber LF2 may optically connect the sensor unit 200 and the spectroscopic unit 400 .
  • the second optical fiber LF2 may have one end connected to the sensor unit 200 and the other end connected to the spectrometer 400 .
  • the second optical fiber LF2 may transfer the reflected light to the spectrometer 400 .
  • the spectrometer 400 may split the reflected light to analyze the spectrum of the reflected light.
  • the spectrometer 400 may include a first optical member 410 , a diffraction grating 420 and a second optical member 430 .
  • the first optical member 410 may reflect the reflected light, and the reflected light may be parallelized while being reflected by the first optical member 410 .
  • the first optical member 410 may be a concave mirror.
  • the reflected light reflected by the first optical member 410 may be incident on the diffraction grating 420 .
  • the diffraction grating 420 may disperse and reflect the light reflected from the first optical member 410 by wavelength. Then, light reflected from the diffraction grating 420 may be incident to the second optical member 430 .
  • the second optical member 430 may reflect the incident light toward the analyzer 500, and the light may be condensed during the reflection process.
  • the diffraction grating 420 may rotate.
  • the path for each wavelength of light guided to the analysis unit 500 is different (for example, L1 and L2), The wavelength of light can be selected.
  • the analyzer 500 may analyze characteristics of each wavelength of the reflected light by analyzing the incident light.
  • the analysis unit 500 may compare the characteristics of the reflected light incident on the analysis unit 500 with the characteristics of the reference light to determine whether or not harmful substances are present in the air.
  • the characteristics of the reference light may be pre-stored in the analyzer 500 .
  • the harmful substance detection device may further include a third optical fiber connecting the light source unit 100 and the spectrometer 400 .
  • the reference light may be directly transmitted to the spectrometer 400 through the third optical fiber.
  • the reference light may be split by the spectrometer 400 and transmitted to the analyzer 500 .
  • the analyzer 500 may directly collect characteristics of the reference light from the spectral reference light.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a light source unit 100 according to another embodiment of the present invention.
  • the light source unit 100 of FIG. 2 has a structure in which the condensing lens 130 is omitted from the light source unit 100 of FIG. 1 .
  • the light emitting unit 120 may be directly connected to the first optical fiber LF1 to emit reference light into the first optical fiber LF1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a light pipe LP according to an embodiment of the present invention.
  • the light pipe LP may accommodate the first optical fiber LF1 and the second optical fiber LF2 therein.
  • a plurality of first optical fibers LF1 are provided.
  • the other ends of the plurality of first optical fibers LF1 may be arranged to surround one end of the second optical fibers LF2. That is, one end of the second optical fiber LF2 may be located at the center of the other ends of the plurality of first optical fibers LF1.
  • the sensor unit 200 is connected to the other end of the first optical fiber LF1 and one end of the second optical fiber LF2.
  • the second optical fiber LF2 when one end of the second optical fiber LF2 is positioned on the central axis of the concave reflector 210, the other ends of the plurality of first optical fibers LF1 are disposed to surround the central axis of the concave reflector 210, The reference light emitted from the first optical fiber LF1 may be uniformly incident on the concave reflector 210 .
  • one end of the second optical fiber LF2 may be positioned at a focal point of reflected light reflected and condensed by the concave reflector 210 . According to this, the condensed reflected light can be guided toward the inside of the second optical fiber LF2 with high probability.
  • the light pipe LP may contain a single first optical fiber LF1 and a single second optical fiber LF2 therein.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a harmful substance detection device according to another embodiment of the present invention.
  • the housing 600 may accommodate the light source unit 100 , the sensor unit 200 , the reflector 300 and the spectrometer 400 therein.
  • the space to be inspected may be formed inside the housing 600 .
  • the air (A) to be inspected may be introduced into or discharged from the space to be inspected through the air inlet 610 and the air outlet 620 formed in the housing 600 .
  • the reflector 300 may be fixed through the housing 600 at a position facing the sensor unit 200 with the space to be inspected interposed therebetween.
  • the harmful substance detection device can be made in a small size and is easy to transport.
  • the harmful substance detection device described above may communicate with a separately provided air purifier (not shown).
  • an air purifier may be previously provided in a space to be inspected or a space adjacent to the space to be inspected.
  • the harmful substance detection device may include a communication unit (not shown) for transmitting a driving control signal to the air purifier according to the detection result of the harmful substance. According to this, air purification in a space to be inspected or a space adjacent to the space to be inspected may be automatically performed when a harmful substance is detected.
  • the harmful substance detection device of the present invention can effectively detect harmful substances such as viruses or harmful gases distributed in the air in the space to be inspected, is small in size, and operates an air purifier that removes harmful substances according to the detection result of the harmful substances. Therefore, it is possible to efficiently purify air in offices, hospital rooms, classrooms, etc. having limited space, and thus has high industrial applicability.

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Abstract

본 발명의 일실시예는 검사 대상 공간에 분포하는 대기 중의 유해 물질을 검출하기 위한 장치로서, 기준광을 조사하는 광원부; 제1 광 파이버를 통해 상기 광원부와 연결되어 상기 기준광을 전달받고, 상기 기준광이 상기 검사 대상 공간을 통과하도록 가이드하는 센서부; 상기 검사 대상 공간을 사이에 두고 상기 센서부에 대향하여 배치되며, 상기 검사 대상 공간을 통과한 상기 기준광을 상기 센서부를 향해 반사하는 반사부; 제2 광 파이버를 통해 상기 센서부와 연결되며, 상기 반사부로부터 반사되어 상기 센서부에 수광된 반사광을 상기 제2 광 파이버를 통해 전달받고, 전달받은 상기 반사광을 분광시키는 분광부; 및 분광된 상기 반사광의 특성과 상기 기준광의 특성을 비교하여 상기 대기 중의 유해 물질을 검출하는 분석부를 포함하는 대기 중의 유해 물질 검출 장치를 제공한다.

Description

대기 중의 유해 물질 검출 장치
본 발명은 대기 중의 유해 물질 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상 공간 내의 대기에 분포하는 바이러스나 유해 가스와 같은 유해 물질을 효과적으로 검출할 수 있으면서도 소형인 유해 물질 검출 장치에 관한 것이다.
유해 물질 검출 장치는 특정 공간 내의 바이러스나 유해 가스와 같은 유해 물질 존재 여부를 판단하는 장치이다. 유해 물질의 검출은 주로 광학적인 방식을 이용한다. 바이러스와 같은 유해 물질은 인간의 지문처럼 각 물질의 분자 구조에 따른 고유한 특정 파장대와 스펙트럼을 가지고 있으므로 이러한 광학적 특징을 검출해 내는 것이다.
일 예로, 유해 물질의 검출은 특정 공간 내에 반사판을 부착하고, 광원에서 조사되어 반사판을 거쳐 돌아온 광의 특성과 최초 조사된 광의 특성을 비교분석하여 광이 지나온 공간 내의 유해 물질의 존재 여부를 판단하는 방식으로 이루어진다. 또한, 유해 물질의 검출율을 높이기 위해 특정 공간 내에 다수의 반사판을 부착하는 방식이 이용되기도 한다.
한편, 현재 사용되는 유해 물질 검출 장치는 과거에 비해서는 사이즈가 축소되었으나, 여전히 차량에 기기를 싣고 다녀야 할 만큼 크기가 큰 문제점이 있다. 특히 종래의 유해 물질 검출 장치는 100W 이상의 광원을 사용하여 광원 자체의 크기 또한 매우 크다
이에, 컴팩트한 구성으로 이루어져 일반적인 병원이나 사무실 또는 교실과 같은 제한적인 크기의 공간에서도 편리하게 사용할 수 있는 소형의 유해 물질 검출 장치의 개발이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 검사 대상 공간 내의 대기에 분포하는 바이러스나 유해 가스와 같은 유해 물질을 효과적으로 검출할 수 있으면서도 소형인 유해 물질 검출 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 장치의 검출 결과에 따라 유해 물질을 제거하는 공기 정화기를 동작시킴으로써 제한적인 공간을 갖는 사무실, 병실, 교실 등에서의 공기 청정은 자동으로 이루어진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 검사 대상 공간에 분포하는 대기 중의 유해 물질을 검출하기 위한 장치로서, 기준광을 조사하는 광원부; 제1 광 파이버를 통해 상기 광원부와 연결되어 상기 기준광을 전달받고, 상기 기준광이 상기 검사 대상 공간을 통과하도록 가이드하는 센서부; 상기 검사 대상 공간을 사이에 두고 상기 센서부에 대향하여 배치되며, 상기 검사 대상 공간을 통과한 상기 기준광을 상기 센서부를 향해 반사하는 반사부; 제2 광 파이버를 통해 상기 센서부와 연결되며, 상기 반사부로부터 반사되어 상기 센서부에 수광된 반사광을 상기 제2 광 파이버를 통해 전달받고, 전달받은 상기 반사광을 분광시키는 분광부; 및 분광된 상기 반사광의 특성과 상기 기준광의 특성을 비교하여 상기 대기 중의 유해 물질을 검출하는 분석부를 포함하는 대기 중의 유해 물질 검출 장치를 제공한다.
상기 광원부는, 상기 제1 광 파이버 일단의 개구를 향해 상기 기준광을 조사하는 발광 유닛; 및 상기 발광 유닛과 상기 제1 광 파이버 일단의 개구 사이에 위치하며, 상기 기준광을 상기 제1 광 파이버 일단의 개구로 집광시키는 집광 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 상기 제1 광 파이버 타단의 개구와 광학적으로 연결되며, 상기 제1 광 파이버 타단의 개구는 상기 반사부의 반대방향으로 개방되어 상기 기준광을 방출하고, 방출된 상기 기준광은 상기 센서부에 구비된 오목 반사경에 반사되어 평행화 될 수 있다.
상기 센서부에 수광된 상기 반사광은 상기 오목 반사경에 반사되어 상기 제2 광 파이버 일단의 개구로 집광될 수 있다.
상기 제1 광 파이버는 복수로 구비되고, 상기 센서부는 상기 복수의 제1 광 파이버의 타단과 연결되고, 상기 센서부는 상기 제2 광 파이버의 일단과 연결되고, 상기 복수의 제1 광 파이버는 상기 센서부와 연결된 타단이 상기 제2 광 파이버의 일단을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 제2 광 파이버의 일단은 상기 센서부에 구비된 오목 반사경의 중심축 상에 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1 광 파이버와 상기 제2 광 파이버를 내부에 수용하여 일체화시키는 광 파이프를 포함할 수 있다.
상기 분광부는 상기 제2 광 파이버의 타단으로부터 방출된 상기 반사광을 반사하여 평행화 시키는 제1 광학부재; 상기 제1 광학부재로부터 반사된 광을 파장별로 분산시켜 반사하는 회절격자; 및 상기 회절격자로부터 반사된 광을 상기 분석부를 향해 집광시키는 제2 광학부재를 포함할 수 있다.
상기 제2 광학부재를 통해 상기 분석부에 집광되는 광의 파장은 상기 회절격자의 회전에 따라 선택될 수 있다.
상기 반사부는 레트로 리플렉터(Retro-reflector)일 수 있다.
상기 광원부와 상기 분광부는 제3 광 파이버를 통해 광학적으로 연결되고, 상기 분광부는 상기 제3 광 파이버를 통해 상기 기준광을 전달받아 분광시키고, 분광된 상기 기준광을 상기 분석부로 전달하고, 상기 분석부는 분광된 상기 기준광으로부터 상기 기준광의 특성을 수집할 수 있다.
상기 광원부, 센서부, 반사부 및 분광부를 내부에 수용하고, 상기 검사 대상 공간이 내부에 형성되고, 상기 검사 대상 공간을 사이에 두고 상기 센서부와 마주보는 위치에 상기 반사부를 고정시키는 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징에 공기 흡입구와 공기 배출구가 형성되고, 상기 공기 흡입구와 공기 배출구는 상기 검사 대상 공간을 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 유해 물질의 검출 결과에 따라 상기 검사 대상 공간 또는 상기 검사 대상 공간과 인접한 공간에 미리 마련된 공기 정화기에 구동 제어 신호를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광 유닛은 발광다이오드 또는 레이저 광원으로 이루어지므로, 광원부는 소형으로 이루어질 수 있다. 따라서, 유해 물질 검출 장치는 소형으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기준광은 검사 대상 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 센서부와 반사부의 사이를 왕복하므로, 기준광의 스펙트럼이 검사 대상 공간에 분포하는 유해 물질의 특성을 보다 정확히 반영할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 반사부는 레트로 리플렉터(Retro-reflector)로 이루어지므로, 반사부에 입사된 광은 입사된 경로 방향으로 반사될 수 있다. 따라서 센서부 내 오목 반사경에서 반사되고 반사부에 도달 및 반사된 기준광은 높은 확률로 오목 반사경에 수광될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 제1 광 파이버의 타단은 제2 광 파이버의 일단이 오목 반사경의 중심에 위치한 상태에서 제2 광 파이버 일단을 둘러싸도록 배치되므로, 제1 광 파이버에서 방출된 기준광은 오목 반사경에 고른 분포로 입사될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 광 파이버의 일단은 오목 반사경에서 반사 및 집광된 반사광의 초점에 위치하므로, 오목 반사경에 입사한 반사광은 높은 확률로 제2 광 파이버 일단의 개구로 가이드될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 반사부를 포함하는 유해 물질 검출 장치의 각 구성이 하우징 내에 수용되므로, 유해 물질 검출 장치는 소형의 사이즈를 가질 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유해 물질 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 파이프를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해 물질 검출 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유해 물질 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 유해 물질 검출 장치는 광원부(100), 센서부(200), 반사부(300), 분광부(400) 및 분석부(500)를 포함할 수 있다.
광원부(100)는 기준광을 조사할 수 있으며 회로부(110), 발광 유닛(120), 및 집광 렌즈(130)를 포함할 수 있다.
발광 유닛(120)은 기준광을 조사하는 광원으로, 회로부(110)에 실장될 수 있다. 발광 유닛(120)은 제1 광 파이버(LF1) 일단의 개구를 향해 기준광을 조사할 수 있다.
이러한 발광 유닛(120)은 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED) 또는 레이저 광원일 수 있다. 발광 유닛(120)이 발광다이오드 또는 레이저 광원일 경우, 광원부(100)는 100W 이상의 광원을 사용하는 종래의 분석 장치에 비해 소형의 사이즈를 가질 수 있다.
그리고, 집광 렌즈(130)는 발광 유닛(120)에서 조사된 기준광을 집광하여 제1 광 파이버(LF1)의 일단으로 가이드할 수 있다. 일 예로, 집광 렌즈(130)는 볼록 렌즈일 수 있다.
이때 제1 광 파이버(LF1)는 광을 전송할 수 있는 부재로, 일단과 타단에 개구가 형성된 관의 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 제1 광 파이버(LF1)는 광원부(100)와 센서부(200)를 광학적으로 연결할 수 있다. 일 예로, 제1 광 파이버(LF1)는 일단이 광원부(100)와 연결되고 타단이 센서부(200)와 연결될 수 있다. 이러한 제1 광 파이버(LF1)는 복수가 구비될 수 있다.
한편, 제1 광 파이버(LF1)는 후술하는 제2 광 파이버(LF2)와 함께 광 파이프(LP)에 내장될 수 있다. 일 예로, 광 파이프(LP)는 제1 광 파이버(LF1)와 제2 광 파이버(LF2)를 내부에 수용하여 일체화 시킬 수 있다. 도 1에서는 광 파이프(LP)가 광원부(100)와 센서부(200)를 연결하는 것으로 도시하였다.
센서부(200)는 제1 광 파이버(LF1)를 통해 기준광을 전달받을 수 있다.
그리고 기준광은 제1 광 파이버(LF1)의 타단에서 방출되어 센서부(200)에 구비된 오목 반사경(210)으로 향할 수 있다. 이때, 제1 광 파이버(LF1) 타단의 개구는 반사부(300)가 위치한 방향의 반대방향을 향해 개방될 수 있다. 즉, 기준광은 반사부(300)가 위치한 방향의 반대방향을 향해 방출될 수 있다.
그리고 오목 반사경(210)은 입사된 기준광을 검사 대상 공간을 향해 반사할 수 있다. 즉, 오목 반사경(210)은 기준광을 가이드하여 검사 대상 공간을 통과하도록 할 수 있다. 이때, 검사 대상 공간에는 유해 물질의 검출이 필요한 공기, 즉 대기가 분포한 상태이다.
또한, 오목 반사경(210)은 기준광을 반사할 시, 기준광의 광로를 평행화 시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 광 파이버(LF1)의 타단에서 방출된 기준광은 오목 반사경(210)을 향하며 산광될 수 있다. 그리고 오목 반사경(210)은 기준광을 반사하는 과정에서 산광된 기준광을 평행화시킬 수 있다. 즉, 오목 반사경(210)은 일종의 콜리메이터(collimator)로서 기능할 수 있다.
한편, 반사부(300)는 검사 대상 공간을 사이에 두고 센서부(200)와 대향하는 위치에 구비될 수 있다.
구체적으로 반사부(300)는 오목 반사경(210)의 오목한 면과 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 그리고 기준광은 오목 반사경(210)에서 반사되어 검사 대상 공간을 통과한 후 반사부(300)에 도달할 수 있다. 그리고 반사부(300)는 검사 대상 공간을 통과하여 반사부(300)에 도달한 기준광을 반사할 수 있다.
그리고, 반사부(300)에서 반사된 기준광은 다시 오목 반사경(210)을 향할 수 있다. 이때, 반사부(300)는 반사부(300)에서 반사된 기준광이 오목 반사경(210)에 입사될 확률을 높이는 구조로 이루어질 수 있다. 일 예로, 반사부(300)는 레트로 리플렉터(Retro-reflector)로 이루어질 수 있다.
이때 반사부(300)에서 반사되어 오목 반사경(210)에 입사된 기준광은 검사 대상 공간 내 분포한 유해 물질에 대한 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로 검사 대상 공간 내에 유해 물질이 존재하는 경우, 검사광은 유해 물질과 충돌하여 산란될 수 있다. 이 과정에서 유해 물질의 특성이 기준광의 스펙트럼에 반영될 수 있다.
또한, 산란된 기준광은 반사부(300)에서 반사되어 다시 검사 대상 공간을 통과하게 되므로, 기준광은 센서부(200)와 반사부(300)의 사이를 왕복하게 된다. 이에 따르면, 기준광의 스펙트럼은 유해 물질의 특성을 보다 정확히 반영할 수 있다.
이하에서는 반사부(300)에서 반사되어 센서부(200)에 수광된 광을 반사광이라 칭하기로 한다.
그리고, 반사광은 오목 반사경(210)에서 반사 및 집광되어 제2 광 파이버(LF2)의 일단에 형성된 개구로 가이드될 수 있다.
이때 제2 광 파이버(LF2)는 제1 광 파이버(LF1)와 마찬가지로 광을 전송할 수 있는 부재로, 일단과 타단에 개구가 형성된 관의 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제2 광 파이버(LF2)는 센서부(200)와 분광부(400)를 광학적으로 연결할 수 있다. 일 예로, 제2 광 파이버(LF2)는 일단이 센서부(200)와 연결되고 타단이 분광부(400)와 연결될 수 있다. 그리고 제2 광 파이버(LF2)는 반사광을 분광부(400)로 전달할 수 있다.
한편, 분광부(400)는 반사광의 스펙트럼을 분석하기 위해 반사광을 분광시킬 수 있다.
일 예로, 분광부(400)는 제1 광학부재(410), 회절격자(420) 및 제2 광학부재(430)를 포함할 수 있다.
제1 광학부재(410)는 반사광을 반사할 수 있으며, 반사광은 제1 광학부재(410)에서 반사되는 과정에서 평행화될 수 있다. 일 예로, 제1 광학부재(410)는 오목거울일 수 있다.
그리고 제1 광학부재(410)에서 반사된 반사광은 회절격자(420)에 입사할 수 있다. 그리고 회절격자(420)는 제1 광학부재(410)로부터 반사된 광을 파장별로 분산하여 반사할 수 있다. 그리고, 회절격자(420)에서 반사된 광은 제2 광학부재(430)에 입사될 수 있다.
그리고, 제2 광학부재(430)는 입사된 광을 분석부(500)를 향해 반사할 수 있으며, 반사되는 과정에서 광은 집광될 수 있다.
이때, 회절격자(420)는 회전할 수 있다. 회절격자(420)의 회전 각도에 따라 분석부(500)로 가이드되는 광의 파장별 경로가 달라지므로(예컨대 L1과 L2), 회절격자(420)의 회전각에 따라 분석부(500)에 입사되는 광의 파장이 선택될 수 있다. 그리고, 분석부(500)는 입사된 광을 분석함으로써 반사광의 파장별 특성을 분석할 수 있다.
그리고 분석부(500)는 분석부(500)에 입사된 반사광의 특성과 기준광의 특성을 비교하여 대기 중의 유해 물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 기준광의 특성은 분석부(500)에 미리 저장된 상태일 수 있다.
한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 유해 물질 검출 장치는 광원부(100)와 분광부(400)를 연결하는 제3 광 파이버를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 기준광은 제3 광 파이버를 통해 분광부(400)로 직접 전달될 수 있다. 그리고, 기준광은 분광부(400)에서 분광되어 분석부(500)로 전달될 수 있다. 그리고, 분석부(500)는 분광된 기준광으로부터 기준광의 특성을 직접 수집할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 광원부(100)는 도 1의 광원부(100)에서 집광 렌즈(130)가 생략된 구조이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광 유닛(120)은 제1 광 파이버(LF1)와 직접적으로 연결되어 제1 광 파이버(LF1)의 내부로 기준광을 조사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 파이프(LP)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 광 파이프(LP)는 제1 광 파이버(LF1)와 제2 광 파이버(LF2)를 내부에 수용할 수 있다. 여기서 제1 광 파이버(LF1)는 복수가 구비된 상태이다.
그리고, 복수의 제1 광 파이버(LF1)의 타단은 제2 광 파이버(LF2) 일단의 주변을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 광 파이버(LF2)의 일단은 복수의 제1 광 파이버(LF1)의 타단들의 중심에 위치할 수 있다.
도 1의 실시예를 다시 참조하면, 센서부(200)는 제1 광 파이버(LF1)의 타단 및 제2 광 파이버(LF2)의 일단과 연결된 상태이다.
이때 제2 광 파이버(LF2)의 일단이 오목 반사경(210)의 중심축 상에 위치하는 경우, 복수의 제1 광 파이버(LF1)의 타단은 오목 반사경(210)의 중심축을 둘러싸도록 배치되므로, 제1 광 파이버(LF1)에서 방출된 기준광이 오목 반사경(210)에 고른 분포로 입사될 수 있다.
또한, 제2 광 파이버(LF2)의 일단은 오목 반사경(210)에서 반사 및 집광된 반사광의 초점에 위치할 수 있다. 이에 따르면, 집광된 반사광은 높은 확률로 제2 광 파이버(LF2) 내부를 향해 가이드될 수 있다.
한편 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 광 파이프(LP)가 단일의 제1 광 파이버(LF1)와 제2 광 파이버(LF2)를 내부에 수용할 수도 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해 물질 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(600)은 광원부(100), 센서부(200), 반사부(300) 및 분광부(400)를 내부에 수용할 수 있다.
또한, 검사 대상 공간은 하우징(600)의 내부에 형성될 수 있다. 일 예로, 검사 대상인 대기(A)는 하우징(600)에 형성된 공기 흡입구(610)와 공기 배출구(620)를 통해 검사 대상 공간에 유입되거나 배출될 수 있다.
또한, 반사부(300)는 검사 대상 공간을 사이에 두고 센서부(200)와 마주보는 위치에 하우징(600)을 통해 고정될 수 있다.
도 4의 실시예에 따르면, 하우징(600)이 반사판을 포함하는 유해 물질 검출 장치의 각 구성을 내부에 수용하게 되므로, 유해 물질 검출 장치는 소형의 사이즈로 이루어질 수 있으며 운반이 간편하다.
한편, 이상에서 설명한 유해 물질 검출 장치는 별도로 마련된 공기 정화기(미도시)와 통신할 수 있다. 일 예로, 공기 정화기는 검사 대상 공간 또는 검사 대상 공간과 인접한 공간에 미리 마련될 수 있다.
그리고, 유해 물질 검출 장치는 유해 물질의 검출 결과에 따라 공기 정화기에 구동 제어 신호를 전송하는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 검사 대상 공간 또는 검사 대상 공간과 인접한 공간의 공기정화는 유해 물질의 검출 시 자동으로 이루어질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
발명의 실시를 위한 형태는 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 함께 설명되었다.
본 발명의 유해 물질 검출 장치는 검사 대상 공간 내의 대기에 분포하는 바이러스나 유해 가스와 같은 유해 물질을 효과적으로 검출할 수 있으면서도 크기가 작고, 유해 물질의 검출 결과에 따라 유해 물질을 제거하는 공기 정화기를 동작시키므로 제한적인 공간을 갖는 사무실, 병실, 교실 등에서의 효율적인 공기 청정이 가능한 바, 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (14)

  1. 검사 대상 공간에 분포하는 대기 중의 유해 물질을 검출하기 위한 장치로서,
    기준광을 조사하는 광원부;
    제1 광 파이버를 통해 상기 광원부와 연결되어 상기 기준광을 전달받고, 상기 기준광이 상기 검사 대상 공간을 통과하도록 가이드하는 센서부;
    상기 검사 대상 공간을 사이에 두고 상기 센서부에 대향하여 배치되며, 상기 검사 대상 공간을 통과한 상기 기준광을 상기 센서부를 향해 반사하는 반사부;
    제2 광 파이버를 통해 상기 센서부와 연결되며, 상기 반사부로부터 반사되어 상기 센서부에 수광된 반사광을 상기 제2 광 파이버를 통해 전달받고, 전달받은 상기 반사광을 분광시키는 분광부; 및
    분광된 상기 반사광의 특성과 상기 기준광의 특성을 비교하여 상기 대기 중의 유해 물질을 검출하는 분석부를 포함하는 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 제1 광 파이버 일단의 개구를 향해 상기 기준광을 조사하는 발광 유닛; 및
    상기 발광 유닛과 상기 제1 광 파이버 일단의 개구 사이에 위치하며, 상기 기준광을 상기 제1 광 파이버 일단의 개구로 집광시키는 집광 렌즈를 포함하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 제1 광 파이버 타단의 개구와 광학적으로 연결되며,
    상기 제1 광 파이버 타단의 개구는 상기 반사부의 반대방향으로 개방되어 상기 기준광을 방출하고,
    방출된 상기 기준광은 상기 센서부에 구비된 오목 반사경에 반사되어 평행화 되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서부에 수광된 상기 반사광은 상기 오목 반사경에 반사되어 상기 제2 광 파이버 일단의 개구로 집광되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 파이버는 복수로 구비되고,
    상기 센서부는 상기 복수의 제1 광 파이버의 타단과 연결되고,
    상기 센서부는 상기 제2 광 파이버의 일단과 연결되고,
    상기 복수의 제1 광 파이버는 상기 센서부와 연결된 타단이 상기 제2 광 파이버의 일단을 둘러싸도록 배치되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광 파이버의 일단은 상기 센서부에 구비된 오목 반사경의 중심축 상에 배치되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제1 광 파이버와 상기 제2 광 파이버를 내부에 수용하여 일체화시키는 광 파이프를 포함하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분광부는
    상기 제2 광 파이버의 타단으로부터 방출된 상기 반사광을 반사하여 평행화 시키는 제1 광학부재;
    상기 제1 광학부재로부터 반사된 광을 파장별로 분산시켜 반사하는 회절격자; 및
    상기 회절격자로부터 반사된 광을 상기 분석부를 향해 집광시키는 제2 광학부재를 포함하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 광학부재를 통해 상기 분석부에 집광되는 광의 파장은 상기 회절격자의 회전에 따라 선택되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사부는 레트로 리플렉터(Retro-reflector)인 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 분광부는 제3 광 파이버를 통해 광학적으로 연결되고,
    상기 분광부는 상기 제3 광 파이버를 통해 상기 기준광을 전달받아 분광시키고, 분광된 상기 기준광을 상기 분석부로 전달하고,
    상기 분석부는 분광된 상기 기준광으로부터 상기 기준광의 특성을 수집하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원부, 센서부, 반사부 및 분광부를 내부에 수용하고,
    상기 검사 대상 공간이 내부에 형성되고,
    상기 검사 대상 공간을 사이에 두고 상기 센서부와 마주보는 위치에 상기 반사부를 고정시키는 하우징을 더 포함하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징에는 공기 흡입구와 공기 배출구가 형성되고,
    상기 공기 흡입구와 공기 배출구는 상기 검사 대상 공간을 통해 서로 연결되는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 유해 물질의 검출 결과에 따라 상기 검사 대상 공간 또는 상기 검사 대상 공간과 인접한 공간에 미리 마련된 공기 정화기에 구동 제어 신호를 전송하는 통신부를 더 포함하는 것인 대기 중의 유해 물질 검출 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120007363A (ko) * 2010-07-14 2012-01-20 주식회사 녹색기술연구소 차등흡수분광법을 이용한 대기오염물질 원격 측정장치 및 측정방법
KR101736107B1 (ko) * 2015-08-05 2017-05-16 길마기술 주식회사 대기 중 가스를 검출하는 차등 흡수 분광법을 위한 방향성 제어장치
KR20180072585A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 목원대학교 산학협력단 대기 물질의 거리별 농도를 계측하는 광원격 계측기의 송수신 시스템
KR101874960B1 (ko) * 2017-07-03 2018-07-05 (주)시정 LED 광원과 Long Path Open Cell 방식을 적용한 시정계
WO2020160880A1 (fr) * 2019-02-07 2020-08-13 IFP Energies Nouvelles Procede pour la mesure de la concentration en especes gazeuses dans un biogaz

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101326237B1 (ko) * 2012-01-10 2013-11-11 주식회사 스펙트로 헤이지 상태에서 자외선 다축-차등흡수분광을 사용한 대기 에어로졸 원격 감지 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120007363A (ko) * 2010-07-14 2012-01-20 주식회사 녹색기술연구소 차등흡수분광법을 이용한 대기오염물질 원격 측정장치 및 측정방법
KR101736107B1 (ko) * 2015-08-05 2017-05-16 길마기술 주식회사 대기 중 가스를 검출하는 차등 흡수 분광법을 위한 방향성 제어장치
KR20180072585A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 목원대학교 산학협력단 대기 물질의 거리별 농도를 계측하는 광원격 계측기의 송수신 시스템
KR101874960B1 (ko) * 2017-07-03 2018-07-05 (주)시정 LED 광원과 Long Path Open Cell 방식을 적용한 시정계
WO2020160880A1 (fr) * 2019-02-07 2020-08-13 IFP Energies Nouvelles Procede pour la mesure de la concentration en especes gazeuses dans un biogaz

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