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광산란방식을 이용한 미세먼지 실시간 모니터링 장치 개발 및 성능평가
Development and Performance Evaluation of a Real-time PM Monitor based on Optical Scattering Method 원문보기

Particle and aerosol research = 한국입자에어로졸학회지, v.14 no.4, 2018년, pp.107 - 119  

강두수 (센트리 부설연구소) ,  오정은 (센트리 부설연구소) ,  이상열 (센트리 부설연구소) ,  신희준 (센트리 부설연구소) ,  봉하경 (센트리 부설연구소) ,  김대성 (에어리스)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we have developed a real-time monitoring device for measuring PM10 and PM2.5 of ambient aerosol particles. The real-time PM monitor (SENTRY Dust Monitor) uses the optical scattering method and has 16 channels in particle size. The laboratory and field tests were carried out to evaluat...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 데이터 처리 및 컨트롤 보드는 다채널의 입자 분리 및 시스템 전반의 처리로직을 포함하는 기능을 완벽하게 지원해 주어야 하며, 메인보드에서 처리속도를 향상시키고, 데이터저장 기능을 추가로 고려하여 설계 제작하였다. RTC(Real time clock) 기능 및 RTC 전용 배터리를 적용하여 설계하고, 시간과 C-Factor 등을 고려한 조절기능을 반영하여 측정값의 오차를 감소시킴으로써 개발제품의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 개발하였으며 본 연구에서는 이들 로직을 재검토하여 측정기의 성능이 향상되도록 보완하였다.
  • 현재 도시대기 측정소에 설치된 측정기는 국가에서 관리하는 측정기기로 미세먼지 대기오염공정시험 기준인 베타선법의 미세먼지 측정기가 설치되어 있다. 따라서 본 연구에서는 서울시에 위치한 종로구 대기 측정소에 본 연구에서 개발한 미세먼지 측정기를 설치하고 일정기간 이상 데이터를 수집하여, 측정망 자료와 측정데이터를 비교/분석하여 성능을 검증하였다. Fig.
  • 본 연구에서는 광학계측기의 기본 원리, 구조적 특성과 반사각 등의 광학적 특성뿐만 아니라 측정 입자의 크기와 농도 등 특성을 고려하여 미세먼지 실시간 측정기기를 개발하였다.
  • 본 연구에서는 반광, 유광, 무광 등 다양한 아노다이징의 종류와 다양한 색에 의한 노이즈 측정을 통해 노이즈를 최소화할 수 있는 암실 제조기술 방안을 연구하였으며, 제품개발에 반영하였다. 연구 결과, 무광의 검은색 아노다이징이 노이즈를 최소화하는 것으로 나타나 최종 개발품에 적용하였다.
  • 테스트를 통해 본 연구에서 개발한 미세먼지 측정기와 Grimm사 측정기의 비교 테스트 결과를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 입경 분리 해상도의 영향을 확인해 보고자, 8채널 측정기와 16채널 측정기를 제작하여 각각 Grimm사 측정기(16채널)와 성능평가를 통해 성능 신뢰도를 확인하였다. Table 2는 8채널과 16채널의 입경분리 구간을 나타낸 것으로, 8채널의 분리구간을 세분화하여 16채널로 분리하였다.
  • 본 연구에서는 입자에 의해 산란된 빛 이외의 잔여 빛을 모두 광제거부(Light Trap)에서 소거할 수 있도록 하여 노이즈를 제거할 수 있는 방안을 검토하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중량농도법은 무엇인가 중량농도법은 가장 전통적인 부유분진 측정방법으로써, 대기 중에 부유하는 입자상물질을 등속 샘플링을 통해 필터에 일정시간 동안 포집한 뒤, 샘플링 공기의 체적과 포집된 입자의 질량을 측정함으로서 입자농도(㎍/m3)를 구하는 방식이다(Hinds, 1999). 중량농도법은 측정값이 정확하고 측정원리가 간단하여 대학이나 연구소에서 흔히 사용하는 방식이지만 여러 가지 단점이 있다.
베타붕괴 현상에 대해 설명하라 베타선 측정법의 측정 원리는 다음과 같다. 방사성 원자핵이 붕괴하여 원소의 원자번호가 바뀌어지고 전자나 양전자를 방출하는 현상을 베타붕괴라 한다. 베타붕괴에 의해 발산되는 전자들이 다른 물질과 부딪칠 때, 충돌되는 물질의 내부에 있는 외곽 궤도전자 및 원자핵과의 산란을 통해, 발산되었던 전자가 그 에너지를 일부 잃어버리게 된다.
중량농도법의 단점은 무엇인가? 중량농도법은 측정값이 정확하고 측정원리가 간단하여 대학이나 연구소에서 흔히 사용하는 방식이지만 여러 가지 단점이 있다. 부유 분진의 농도에 따라 다르긴 하지만 하루에 필터를 1, 2회 정도밖에 얻을 수 없어 시간대별 농도를 구하기 힘들고, 필터 사용 전/후의 처리 및 입자 포집 후 질량측정 등 번거로움이 많다. 그리고 실시간 측정이 불가능하다.
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참고문헌 (7)

  1. 한국환경산업기술원, 2015년 대기환경이슈 분석 및 적시기술 동향보고서(초미세먼지, 석면, 라돈, 고병원성바이러스) 

  2. Dempsey, J. C., and Polinshuk, P. (1966). Radioisotopes for Aerospace, Part 2, Plenum Press, New York. 

  3. Hinds, W. C. (1999). Aerosol technology, Second Edition, John Wiley & Sons, New York. 

  4. Kim, D. S., Cho, Y. K., and Yoon, Y. H. (2014). Development of a Real-time Monitoring Device for Measuring Particulate Matter., Particle and Aerosol Research, 10, 1-8. 

  5. Kwon, J. T., Minai-Tehrani, A., Hwang, S. K., Kim, J. E., Shin, J. Y., Yu, K. N., Chang, S. H., Kim, D. S., Kwon, Y. T., Choi, I. J., Cheong, Y. H., Kim, J. S., and Cho, M. H. (2012). Acute Pulmonary Toxicity and Body Distribution of Inhaled Metallic Silver Nanoparticles, Toxicological Research, 28, 25-31. 

  6. Park, S. S., Kim, Y. J., Lee, K. W., Chun, K. J., Lee, J. Y., Lim, Y. S., and Han, J. S. (2001). Development of an Automatic Beta Gauge Particulate Sampler with Filter Cassette Mechanism, Aerosol Science and Technology, 35, 844-851. 

  7. Wedding, J. B., and Weigand, M. A. (1993). An Automatic Particle Sampler with Beta Gauging, Journal of Air & Waste Management Association, 43, 475-479. 

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