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미세입자 크기분포 실시간 측정장치

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-02-29 (월) 10:43 조회 : 2258

본 발명은 유입된 미세입자의 농도를 측정하는 복수 개의 개수 농도측정기, 및 상기 개수 농도측정기에서 출력된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기분포를 산출하는 데이터 처리장치를 포함하고, 상기 복수 개의 개수 농도측정기 중 적어도 어느 하나 이상에는 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부가 전단에 형성되도록 구성되어, 일반 대기 환경과 같은 고농도 지역뿐만 아니라 클린룸과 같은 저농도 지역에서 대기 중 부유 입자상 물질의 크기분포를 실시간으로 측정 가능한 미세입자 크기분포 실시간 측정장치에 관한 것이다.

 

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기술분야


본 발명은 농도측정장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다채널의 개수 농도측정기와 광학측정장치를 이용하여 대기 중 미세입자를 크기별로 실시간 측정할 수 있는 미세입자 크기분포 실시간 측정장치에 관한 것이다.

 

배경기술


현대 도시인들의 생활은 대부분 지하철, 지하상가, 공공건물, 작업장 및 사무실 등의 각종 실내 환경에서 이루어지고 있으나, 실내공기는 환기에 의한 자연 희석율이 부족하여 오염된 공기가 실내에 계속적으로 순환되고 있다.
실내공기오염의 중요성은 인간이 실내에서 생활하는 시간이 하루 중 90% 이상을 차지하고 있으며, 실내공기 질은 실외와 달리 쉽게 정화되지 않아 쾌적한 실내 환경의 저해요인이 될 뿐만 아니라 재실자들의 건강까지도 위협하기 때문이다.
따라서, 실내 공기질 관리를 위하여 입자상 물질에 대한 실시간 모니터링 기술이 필요하다.
또한, 반도체 제조, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 및 PDP(Plasma Display Panel) 등 평판 디스플레이(Flat Display) 제조, 의화학, 생물, 유전 등의 다양한 분야에서 공정 및 생산성에 영향을 주는 입자의 발생을 최소화시키기 위해 클린룸을 사용하고 있다.
따라서, 클린룸 관리를 위해 나노입자의 제어와 나노입자에 대한 실시간 모니터링이 필요하다.
현재 나노입자의 크기분포 측정에는 주사이동입자측정기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS)가 사용되고 있다.

SMPS는 중화기(Neutralizer), 미분형 이동분석기(Differential Mobility Analyzer, DMA), 응축핵 계수기(Condensation Nucleus Counter, CNC)로 구성되어 있다.
나노입자는 중화기에 의하여 양극하전(Bipolar charging)된 후, 미분형 이동분석기(DMA)에 공급된다.
미분형 이동분석기(DMA)는 하전된 입자의 전기적 이동성을 이용하여 입자의 크기별 분리를 하고, 분리된 입자의 개수농도는 응축핵 계수기(CNC)에서 측정된다.
따라서, 주사이동입자측정기(SMPS)는 나노입자의 크기와 각 입경별 개수농도 데이터를 합산함으로써 나노입자의 크기분포를 구할 수 있다.

그러나 주사이동입자측정기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS)는 중화기를 이용한 나노입자 양극하전시, 대부분의 입자가 중화성능을 갖기 때문에 나노입자의 개수농도가 1,000 개/cc이하인 저농도에서는 사용할 수 없는 문제가 있다.

 

문제점


본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 개수 농도측정기를 다채널로 구성하고 광학측정장치를 이용하여 대기중 미세입자를 크기별로 실시간 측정할 수 있는 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.


해결과제


상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징은 유입된 미세입자의 개수 농도를 측정하는 복수의 개수 농도측정기 및 상기 개수 농도측정기에서 측정된 정보에 의하여 유입된 미세입자 크기 분포를 산출하는 데이터 처리 장치를 포함하고, 상기 복수의 개수 농도측정기 중 적어도 어느 하나 이상에는 통과되는 미세입자의 크기를 조절하는 미세입자 조절부가 전단에 형성되도록 구성된다.
이때 미세입자 조절부는 200~500 메쉬 스크린으로 구성되고, 미세입자가 0.1~3.0 cm/s의 속도로 유입되도록 구성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징은 유입되는 미세입자의 크기가 상이한 복수 개의 개수 농도측정기와, 상기 개수 농도측정기와 별개로 미세입자의 개수 농도를 측정하는 광학측정장치, 및 상기 개수 농도측정기에서 측정된 나노 단위의 미세입자 정보와 상기 광학측정장치에서 측정된 마이크로 단위의 미세입자 정보를 가공하여 전체 유입된 미세입자 크기 분포를 산출하는 데이터 처리장치를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징은 미세입자 조절부가 장착된 복수 개의 개수 농도측정기 및 광학측정장치에 각각 미세입자를 포함하는 에어로졸을 유입하고 미세입자의 농도를 실시간으로 측정하는 농도 측정단계와, 상기 각 개수 농도측정기에서 측정된 개수 농도의 차에 의하여 10nm 이상 0.3㎛ 미만의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하고, 상기 광학측정장치에서 0.3㎛ 이상의 미세입자에 대한 크기 분포 정보를 산출하여, 전체 미세입자의 크기 구간별 분포를 측정하는 크기 분포 산출단계, 및 산출된 미세입자의 크기분포를 디스플레이하는 표시단계를 포함한다.


효과


본 발명을 이용하면 일반 대기 환경과 같은 고농도 지역뿐만 아니라 클린룸과 같은 저농도 지역에서도 대기 중 미세입자의 크기분포가 실시간으로 측정가능하다.
또한, 나노입자에서 마이크론 입자까지 넓은 범위의 대기중 부유 입자상 물질의 크기분포를 측정할 수 있는 장점이 있다.

 

본고는 한국표준과학연구원 추민철, 김대성의 발표자료를 요약한 것이다.


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