KR101269275B1

KR101269275B1 - Measurement Sensor of Nano-Particles in Air

Info

Publication number: KR101269275B1
Application number: KR1020110029729A
Authority: KR
Inventors: 권용택; 최정석; 윤진욱; 황정호; 이상구; 현준호; 조윤행
Original assignee: 연세대학교 산학협력단; (주)에이치시티
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-05-29
Also published as: KR20120111309A

Abstract

본 발명은 대기 나노 입자 측정 센서에 관한 것으로, 대기 중에 부유하는 나노 입자를 임팩터 모듈을 통해 크기별로 선별 흡입하여 사용자의 필요에 따라 일정 직경 이하의 나노 입자에 대한 수 농도를 측정할 수 있고, 대기 중에 부유하는 나노 입자를 흡입하여 단극으로 하전시키고 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 의해 발생되는 전압 변화를 검출하는 방식으로 나노 입자의 농도를 측정함으로써, 나노 입자의 수 농도 측정에 대한 정확성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 고가의 대형 장비 구조가 아니라 소형으로 컴팩트하게 제작할 수 있어서, 휴대성이 우수하여 소규모 연구실 등에서 널리 사용될 수 있는 대기 나노 입자 측정 센서를 제공한다.The present invention relates to a sensor for measuring the atmospheric nanoparticles, by selectively sucking the nanoparticles suspended in the air by size through the impactor module to measure the water concentration of the nanoparticles of a certain diameter or less according to the user's needs, By measuring the concentration of nanoparticles by inhaling nanoparticles suspended in the nanoparticles and charging them to a single pole and detecting voltage changes caused by the flow of nanoparticles charged to a single pole, the accuracy of the measurement of the number concentration of nanoparticles can be further improved. The present invention provides an atmospheric nanoparticle measuring sensor that can be improved and can be manufactured in a compact and compact form, rather than an expensive large equipment structure, and thus can be widely used in a small laboratory.

Description

대기 나노 입자 측정 센서{Measurement Sensor of Nano-Particles in Air}Measurement Sensor of Nano-Particles in Air

본 발명은 대기 나노 입자 측정 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는 대기 중에 부유하는 나노 입자를 임팩터 모듈을 통해 크기별로 선별 흡입하여 사용자의 필요에 따라 일정 직경 이하의 나노 입자에 대한 수 농도를 측정할 수 있고, 대기 중에 부유하는 나노 입자를 흡입하여 단극으로 하전시키고 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 의해 발생되는 전압 변화를 검출하는 방식으로 나노 입자의 농도를 측정함으로써, 나노 입자의 수 농도 측정에 대한 정확성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 고가의 대형 장비 구조가 아니라 소형으로 컴팩트하게 제작할 수 있어서, 휴대성이 우수하여 소규모 연구실 등에서 널리 사용될 수 있는 대기 나노 입자 측정 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to atmospheric nanoparticle measurement sensor. In more detail, the nanoparticles suspended in the air can be selectively sucked by size through the impactor module to measure the water concentration of the nanoparticles having a predetermined diameter or less according to the needs of the user, and by sucking the nanoparticles suspended in the air. By measuring the concentration of nanoparticles in a manner that detects the voltage change caused by the flow of nanoparticles charged with monopolar and monopolarly charged nanoparticles, it is possible to further improve the accuracy of the nanoparticle number concentration measurement, The present invention relates to an atmospheric nanoparticle measuring sensor that can be manufactured in a small size and compact size, and is widely used in a small laboratory due to its excellent portability.

일반적으로 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 작업 설비 내에 오염 입자가 발생하게 되면, 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있으므로, 고도의 청결 상태가 유지될 수 있도록 클린룸과 같은 청정 설비 내에서 공정이 진행되고 있으며 이러한 설비에서는 오염 입자에 대한 실시간 감시 또한 매우 엄격하게 이루어지고 있다.In general, nano-level high precision processes such as semiconductor processes and LCD processes can lead to fatal product defects if contaminants are generated in the work facility. Therefore, in a clean facility such as a clean room, a high level of cleanliness can be maintained. The process is underway and real-time monitoring of contaminated particles is also very strict at these facilities.

따라서, 이러한 설비에서는 설비 내의 오염 입자 측정을 위한 별도의 입자 측정 센서가 사용되고 있으며, 이러한 입자 측정 센서를 통해 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 입자 분포 상태가 측정되고 있다.Therefore, a separate particle measuring sensor for measuring contaminant particles in the facility is used in such a facility, and the particle distribution state of a specific chamber in the facility is measured in real time through the particle measuring sensor.

이러한 입자 측정 센서는 임의의 측정 챔버 내의 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수 등을 측정하는 것으로, 클린룸 설비 이외에도 대기 오염 입자의 분포 상태를 측정하거나 실험실 등에서 특정 입자의 분포 상태를 측정하기 위해 사용되는 등 매우 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.The particle measuring sensor measures the distribution state of particles in an arbitrary measurement chamber, that is, the size and number of particles, and the like to measure the distribution state of air pollutant particles in addition to clean room equipment or to measure the distribution state of specific particles in a laboratory or the like. It is widely used in a variety of fields, such as used for.

특히, 최근에는 대기 오염 입자로서 나노 입자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 나노 입자는 대기 중에서 대기 화학 반응을 통해 초미세 입자를 생성시키고, 2차 오염 물질의 원인인 오존을 발생시킨다. 또한, 자동차에서 배출되는 나노 미세 입자는 다량의 발암 성분을 포함하고 있으며, 호흡시 기도나 점막에 걸러지지 않고 폐포 깊숙이 박히거나 뇌로 이동할 수도 있는 등 체내 축적이 잘되어 다양한 형태로 사람의 건강을 위협하고 있다.In particular, recently, studies on nanoparticles as air pollutants have been actively conducted. Nanoparticles generate ultrafine particles through atmospheric chemical reactions in the atmosphere and generate ozone, which is a cause of secondary pollutants. In addition, the nano-particles emitted from automobiles contain a large amount of carcinogenic components, and they can accumulate deep in the alveoli or move to the brain without being trapped by the airways or mucous membranes when breathing, and thus threaten human health in various forms. Doing.

따라서, 특정 공간이나 대기 중에 부유하는 나노 입자의 농도를 측정하여 환경 연구 등에 널리 사용되고 있는데, 아직까지 미세 입자인 나노 입자에 대한 수 농도를 정확하게 측정하는 센서들에 대한 연구가 미미한 상태이며, 현재 개발되어진 나노 입자 측정 센서들은 그 정확도가 현저히 떨어지거나 고가의 대형 설비의 형태로 개발되어 있어서, 휴대성이 없어 일반적으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, it is widely used in environmental research by measuring the concentration of nanoparticles suspended in a specific space or air, but research on sensors that accurately measure the water concentration of nanoparticles, which are fine particles, has been incomplete. The nanoparticle measuring sensors have been developed in the form of large-scale and expensive equipments that have significantly reduced accuracy, and are not widely used due to their lack of portability.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 대기 중에 부유하는 나노 입자를 임팩터 모듈을 통해 크기별로 선별 흡입하여 사용자의 필요에 따라 일정 직경 이하의 나노 입자에 대한 수 농도를 측정할 수 있는 대기 나노 입자 측정 센서를 제공하는 것이다.The present invention is invented to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to selectively suck the nanoparticles suspended in the air by size through the impactor module for the number of nanoparticles of a certain diameter or less according to the user's needs It is to provide an atmospheric nanoparticle measuring sensor that can measure the concentration.

본 발명의 다른 목적은 대기 중에 부유하는 나노 입자를 흡입하여 단극으로 하전시키고 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 의해 발생되는 전압 변화를 검출하는 방식으로 나노 입자의 농도를 측정함으로써, 나노 입자의 수 농도 측정에 대한 정확성을 더욱 향상시킬 수 있는 대기 나노 입자 측정 센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to determine the number of nanoparticles by measuring the concentration of nanoparticles in such a way as to suck up nanoparticles suspended in the atmosphere to charge to a single pole and to detect a voltage change caused by the flow of nanoparticles charged to a single pole. It is to provide an atmospheric nanoparticle measuring sensor that can further improve the accuracy of the concentration measurement.

본 발명의 또 다른 목적은 고가의 대형 장비 구조가 아니라 소형으로 컴팩트하게 제작할 수 있어서, 휴대성이 우수하여 소규모 연구실 등에서 널리 사용될 수 있는 대기 나노 입자 측정 센서를 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide an atmospheric nanoparticle measuring sensor that can be manufactured in a small size and compact, and is widely used in a small laboratory because it can be manufactured in a small size and compact, rather than an expensive large equipment structure.

본 발명은, 대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입 선별되어 통과하도록 형성되는 임팩터 모듈; 상기 임팩터 모듈로부터 나노 입자가 유입되도록 상기 임팩터 모듈에 연통되게 결합되는 유입부; 상기 유입부를 통해 유입된 나노 입자를 단극으로 하전시켜 통과시키는 하전부; 상기 하전부에 의해 단극으로 하전된 나노 입자가 통과할 수 있도록 형성되며, 상기 나노 입자가 통과하며 발생되는 전압 변화를 감지하여 나노 입자의 수 농도를 검출하는 검출부; 및 대기 중에 부유하는 나노 입자가 상기 임팩터 모듈로 흡입되어 상기 유입부, 하전부 및 검출부를 통과하며 유동하도록 상기 검출부의 후단에 연통 장착되는 흡입 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서를 제공한다.The present invention, an impactor module is formed so that the nanoparticles suspended in the air is screened by suction; An inlet coupled to communicate with the impactor module such that nanoparticles are introduced from the impactor module; A charging unit for charging and passing the nanoparticles introduced through the inlet to a single electrode; A detector configured to pass through the nanoparticles charged to the single pole by the charged portion, and detect a number concentration of the nanoparticles by sensing a voltage change generated by the nanoparticles passing therethrough; And a suction pump communicating with the rear end of the detector such that the nanoparticles suspended in the air are sucked into the impactor module and flow through the inlet, the charge, and the detector. to provide.

이때, 상기 임팩터 모듈은 대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입되며 크기에 따라 선별되어 일정 직경 이하의 나노 입자만 통과하도록 형성되는 적어도 하나 이상의 포집 모듈; 및 상기 포집 모듈과 연통되도록 상기 포집 모듈의 하단에 밀봉 결합되며 일측에는 상기 유입부와 연결되도록 흡입 포트가 형성되는 연결 블록을 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the impactor module is at least one collection module is formed so that the nanoparticles suspended in the air is sucked and is selected according to the size to pass only the nanoparticles of a predetermined diameter or less; And a connection block sealingly coupled to a lower end of the collection module so as to communicate with the collection module and having a suction port formed at one side thereof to be connected to the inlet.

또한, 상기 포집 모듈은 나노 입자가 흡입되어 중심부로 가이드되며 통과하도록 노즐홀이 형성되는 노즐 블록; 및 상기 노즐 블록의 하단에 결합되며 중심부에 나노 입자를 포집할 수 있는 포집판이 형성되고 상기 포집판의 주변 둘레에는 나노 입자가 통과할 수 있는 입자 유동홀이 형성되는 임팩트 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the collection module may include a nozzle block in which a nozzle hole is formed so that nanoparticles are sucked in and guided to a center portion thereof; And an impact plate coupled to a lower end of the nozzle block to form a collecting plate capable of collecting nanoparticles in a central portion thereof, and a particle flow hole through which a nanoparticle passes through the periphery of the collecting plate. have.

한편, 상기 하전부는 상기 유입부를 통해 유입된 나노 입자가 통과하도록 상기 유입부 및 상기 검출부와 연통되게 형성되는 믹싱 챔버; 및 이온 발생 전극을 통해 이온을 발생시켜 나노 입자와 부착되도록 상기 믹싱 챔버에 확산시키는 이온 발생기를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the charging unit is a mixing chamber is formed in communication with the inlet and the detection unit so that the nanoparticles introduced through the inlet; And an ion generator generating ions through the ion generating electrode and diffusing the mixing chamber to attach with the nanoparticles.

또한, 상기 검출부는 상기 하전부를 통과하며 단극으로 하전된 나노 입자가 사이 공간으로 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 계측 전극판; 및 상기 2개의 계측 전극판 사이의 전압을 측정하는 전압계를 포함하여 구성될 수 있다.The detection unit may include two measurement electrode plates disposed to be spaced apart from each other so that the nanoparticles charged through a single pole may pass through the charged portion into the interspace; And a voltmeter for measuring a voltage between the two measurement electrode plates.

한편, 상기 하전부에서 발생된 이온이 상기 검출부로 유입되지 않도록 상기 하전부와 상기 검출부 사이에 별도의 이온 제거부가 형성될 수 있다.Meanwhile, a separate ion removing part may be formed between the charged part and the detection part so that ions generated in the charged part do not flow into the detection part.

이때, 상기 이온 제거부는 상기 하전부에서 발생된 이온이 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 트랩 전극판을 포함하고, 상기 2개의 트랩 전극판에는 이온이 전기력에 의해 부착될 수 있도록 미세 전압이 생성될 수 있다.
In this case, the ion removing unit includes two trap electrode plates spaced apart from each other to allow ions generated from the charged portion to pass therethrough, and the two trap electrode plates have a minute voltage so that ions can be attached by electric force. Can be generated.

본 발명에 의하면, 대기 중에 부유하는 나노 입자를 임팩터 모듈을 통해 크기별로 선별 흡입하여 사용자의 필요에 따라 일정 직경 이하의 나노 입자에 대한 수 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the nanoparticles suspended in the air are selectively sucked by size through the impactor module, thereby measuring the water concentration of the nanoparticles having a predetermined diameter or less according to the needs of the user.

또한, 대기 중에 부유하는 나노 입자를 흡입하여 단극으로 하전시키고 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 의해 발생되는 전압 변화를 검출하는 방식으로 나노 입자의 농도를 측정함으로써, 나노 입자의 수 농도 측정에 대한 정확성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by measuring the concentration of nanoparticles by measuring the concentration of nanoparticles in such a way that by sucking the nanoparticles suspended in the atmosphere to charge to a single pole and detects the voltage change caused by the flow of nanoparticles charged to a single pole. This has the effect of further improving accuracy.

또한, 고가의 대형 장비 구조가 아니라 소형으로 컴팩트하게 제작할 수 있어서, 휴대성이 우수하여 소규모 연구실 등에서 널리 사용될 수 있어 그 활용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, it can be manufactured in a compact and compact, not expensive large equipment structure, it is excellent in portability and can be widely used in small labs, etc., there is an effect that can improve the utilization.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 구성을 개념적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 하전부 및 이온 제거부에 대한 작동 원리를 개념적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 검출부에 대한 작동 원리를 개념적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 임팩터 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 임팩터 모듈에 대한 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a view conceptually showing the configuration of an atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a view conceptually illustrating the operating principle of the charged portion and the ion removing portion of the atmospheric nano-particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention,
3 is a view conceptually showing the operating principle of the detection unit of the atmospheric nano-particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the impactor module of the atmospheric nano-particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view schematically illustrating an internal structure of an impact module of an atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 구성을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 하전부 및 이온 제거부에 대한 작동 원리를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 검출부에 대한 작동 원리를 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a view conceptually showing the configuration of the atmospheric nano-particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a charge and ion removal unit of the atmospheric nano-particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention 3 is a diagram conceptually illustrating an operating principle, and FIG. 3 conceptually illustrates an operating principle of a detection unit of an atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서는 대기 중에 부유하는 나노 입자를 흡입하여 단극으로 하전시키고, 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 의해 발생되는 전압 변화를 통해 나노 입자의 수 농도를 측정하는 방식으로 구성되어 더욱 정확하게 나노 입자의 농도를 측정할 수 있는 장치로서, 임팩터 모듈(100), 유입부(200), 하전부(300), 검출부(500) 및 흡입 펌프(600)를 포함하여 구성된다.Atmospheric nanoparticle measurement sensor according to an embodiment of the present invention by inhaling the nanoparticles suspended in the air charged to a single pole, the number concentration of the nanoparticles through the voltage change generated by the flow of nanoparticles charged to the single pole A device configured to measure the concentration of nanoparticles more precisely, including an impactor module 100, an inlet 200, a charge 300, a detector 500 and a suction pump 600. It is configured by.

임팩터 모듈(100)은 대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입 선별되어 통과하도록 형성되는데, 후술하는 흡입 펌프(600)의 흡입 압력을 통해 나노 입자를 흡입하며, 내부에 형성된 노즐 구조를 통해 나노 입자가 유동 관성력 차이에 따라 선별되어 통과하도록 구성된다. 예를 들면, 임팩터 모듈(100)로 흡입되는 나노 입자 중 일정 크기, 예를 들어 500nm 이상의 나노 입자는 임팩터 모듈(100)의 내부에 포집되고 그 이하의 나노 입자만 통과하도록 구성된다. 이러한 임팩터 모듈(100)에 대한 상세한 설명은 후술한다.The impactor module 100 is formed so that the nanoparticles suspended in the air are suction-selected and passed. The nanoparticles are sucked through the suction pressure of the suction pump 600 to be described later, and the nanoparticles flow through the nozzle structure formed therein. It is configured to pass through according to the difference of inertia force. For example, nanoparticles of a predetermined size, for example, 500 nm or more of the nanoparticles sucked into the impactor module 100 are collected inside the impactor module 100 and are configured to pass only the nanoparticles below. Detailed description of the impact module 100 will be described later.

흡입 펌프(600)는 대기 중에 부유하는 나노 입자가 임팩터 모듈(100)로 흡입되어 유입부(200), 하전부(300) 및 검출부(500)를 계속 통과하며 유동할 수 있도록 흡입 압력을 제공하는데, 나노 입자의 흐름을 따라 가장 후방에 위치하는 검출부(500)의 후단에 연통되게 장착될 수 있다. 이러한 흡입 펌프(600)는 나노 입자의 흡입 및 내부 흐름을 유도하기 위한 것으로, 다양한 형태가 사용될 수 있으며, 흡입 압력 또한 임팩터 모듈(100)의 형상과 대응하여 특정 크기의 나노 입자를 선별할 수 있도록 다양하게 변경할 수 있다.The suction pump 600 provides suction pressure so that the nanoparticles suspended in the air may be sucked into the impactor module 100 to continue to flow through the inlet 200, the charged part 300, and the detector 500. , And may be mounted in communication with the rear end of the detection unit 500 located at the rearmost portion along the flow of the nanoparticles. The suction pump 600 is to induce the suction and the internal flow of the nanoparticles, various forms can be used, the suction pressure can also select the nanoparticles of a particular size corresponding to the shape of the impactor module 100 You can make various changes.

유입부(200)는 임팩터 모듈(100)을 통과한 나노 입자가 유입되도록 임팩터 모듈(100)에 연통되게 결합된다. 즉, 임팩터 모듈(100)을 통해 특정 크기 이하의 나노 입자가 선별되어 통과한 후, 유입부(200)로 유입되어 흡입 펌프(600)의 흡입 압력에 의해 하전부(300) 및 검출부(500)로 계속하여 유동하도록 구성된다. 이러한 유입부(200)는 단순한 중공 파이프 형태로 형성될 수 있다.Inlet 200 is coupled to communicate with the impactor module 100 so that nanoparticles passing through the impactor module 100 is introduced. That is, the nanoparticles having a specific size or less pass through the impactor module 100, and then enter the inlet 200 and are charged by the suction pressure of the suction pump 600 and the charging unit 300 and the detection unit 500. To continue to flow. The inlet 200 may be formed in the form of a simple hollow pipe.

하전부(300)는 유입부(200)를 통해 유입된 나노 입자를 단극으로 하전시켜 통과시킬 수 있도록 형성되는데, 나노 입자를 단극으로 하전시키는 방식은 본 발명의 일 실시예에 따라 나노 입자의 단극 하전에 유리한 확산 하전(Diffusion Charge) 방식이 적용되도록 구성되는 것이 바람직하다.The charging unit 300 is formed to charge and pass the nanoparticles introduced through the inlet 200 to a single pole, the method of charging the nanoparticles to a single pole is a monopole of nanoparticles according to an embodiment of the present invention. It is preferable that the favorable diffusion charge (Diffusion Charge) method is configured to be applied.

좀 더 자세히 살펴보면, 나노 입자는 대기 중에서 매우 불균등하게 하전된 상태로 존재하며, 이러한 상태로 유입부(200)로 유입된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 유입부(200)로 유입된 나노 입자(P)는 각각 중성으로 하전된 입자(P3), +극으로 하전된 입자(P1), -극으로 하전된 입자(P2)가 서로 공존하는 형태로 유동하며, 이 상태로 하전부(300)로 유입된다.Looking in more detail, the nanoparticles are present in a very unevenly charged state in the atmosphere, and enters the inlet 200 in this state. That is, as shown in FIG. 1, the nanoparticles P introduced into the inlet 200 are neutrally charged particles P3, positively charged particles P1, and negatively-charged particles ( P2) flows in the form of coexistence with each other, and flows into the charging unit 300 in this state.

하전부(300)는 이와 같이 불균등하게 하전된 나노 입자(P)들을 모두 하나의 단극으로 하전시키며, 이와 같이 단극으로 하전된 나노 입자들이 검출부(500)에서 검출될 수 있도록 구성된다.The charging unit 300 charges all of the unevenly charged nanoparticles P to one monopole, and is configured such that the nanoparticles charged to the monopole can be detected by the detector 500.

하전부(300)에 의해 나노 입자들이 모두 단극으로 하전되도록 하는 방식은 본 발명의 일 실시예에 따라 확산 하전 방식이 적용되는데, 확산 하전 방식은 내부 공간에 이온(Q)을 발생 확산시킴으로써, 이온(Q)이 나노 입자들에 부착되도록 하는 방식이며, 이는 나노 입자에 대한 단극 하전에 매우 유리한 방식이다.In the method in which the nanoparticles are all charged to a single pole by the charging unit 300, a diffusion charging method is applied according to an embodiment of the present invention. The diffusion charging method generates and diffuses ions (Q) in an internal space. It is a way to allow (Q) to adhere to the nanoparticles, which is a very advantageous way of monopolar charging for the nanoparticles.

이러한 확산 하전 방식을 위해 하전부(300)는 믹싱 챔버(310)와 이온 발생기(320)를 포함하여 구성된다. 믹싱 챔버(310)는 유입부(200)를 통과한 나노 입자(P)가 유입되도록 유입부(200)와 연통되게 형성되고, 또한, 나노 입자가 믹싱 챔버(310)에서 이온(Q)과 부착되어 단극 하전된 상태로 검출부(500)로 유동하도록 검출부(500)와 연통되게 형성된다. 이온 발생기(320)는 이온 발생 전극(321)을 통해 이온(Q)을 발생시켜 믹싱 챔버(310)에 확산시키도록 믹싱 챔버(310)와 연통되게 형성되며, 이온 발생기(320)는 믹싱 챔버(310)에 더 많은 이온을 제공할 수 있도록 믹싱 챔버(310)의 양측에 각각 연통되게 장착될 수 있다. 이러한 이온 발생기(320)는 탄소 섬유(Carbon Fiber)로 이루어진 카본 브러쉬와 같은 이온 발생 전극(321)에 고전압을 인가하면 이온 발생 전극(321)에서 다량의 이온(Q)이 생성되는 방식으로 구성된다.The charging unit 300 includes a mixing chamber 310 and an ion generator 320 for the diffusion charging method. The mixing chamber 310 is formed in communication with the inlet 200 so that the nanoparticles P passing through the inlet 200 are introduced, and the nanoparticles are attached to the ions Q in the mixing chamber 310. And is in communication with the detector 500 to flow to the detector 500 in a unipolar charged state. The ion generator 320 is formed in communication with the mixing chamber 310 to generate ions (Q) through the ion generating electrode 321 to diffuse into the mixing chamber 310, the ion generator 320 is a mixing chamber ( In order to provide more ions to the 310 may be mounted in communication with each side of the mixing chamber 310, respectively. The ion generator 320 is configured in such a manner that when a high voltage is applied to an ion generating electrode 321 such as a carbon brush made of carbon fiber, a large amount of ions Q are generated at the ion generating electrode 321. .

도 2에는 이러한 확산 하전 방식의 동작 원리가 개념적으로 도시되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 믹싱 챔버(310)에 중성으로 하전된 입자(P3)가 유입되고, 이러한 믹싱 챔버(310)에 이온 발생기(320)의 이온 발생 전극(312)에 의해 생성된 다량의 이온(Q)이 공급 확산된다. 믹싱 챔버(310)에서는 중성으로 하전된 입자(P3)와 이온(Q)이 인력에 의해 상호 결합되며, 이에 따라 중성으로 하전된 입자(P3)는 이온(Q)의 극성과 동일한 극성을 갖는 단극 하전 입자(P1)로 변경된다. 이때, 믹싱 챔버(310)에는 충분한 이온이 공급 확산되므로 중성으로 하전된 입자(P3)는 모두 이온(Q)과 결합하며 단극 하전 입자(P1)로 변경된다.2 illustrates the operation principle of the diffusion charging method, and as shown in FIG. 2, neutrally charged particles P3 flow into the mixing chamber 310, and the ion generator enters the mixing chamber 310. A large amount of ions Q generated by the ion generating electrode 312 of 320 is supplied and diffused. In the mixing chamber 310, the neutrally charged particles P3 and the ions Q are mutually coupled by attraction, so that the neutrally charged particles P3 have the same polarity as the polarity of the ions Q. Changed to charged particles P1. At this time, since sufficient ions are supplied and diffused into the mixing chamber 310, all of the neutrally charged particles P3 are combined with the ions Q and are changed to monopolar charged particles P1.

이때, 이온(Q)은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 +극 이온, 즉 양이온으로 생성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 입자는 +극으로 하전되고, 이와 같이 +극성의 단극 하전 입자(P1)가 믹싱 챔버(310)로부터 배출되어 검출부(500)로 유입된다. At this time, the ion (Q) is preferably generated as a positive electrode, that is, a cation, as shown in Figure 1 according to an embodiment of the present invention, and thus the particles are charged to the positive electrode, as described above The monopolar charged particles P1 are discharged from the mixing chamber 310 and introduced into the detector 500.

도 2에는 개념적인 설명의 편의를 위해 믹싱 챔버(310)에 중성으로 하전된 입자(P3)만 유입되는 것으로 도시되었으나, 실제 믹싱 챔버(310)에는 전술한 바와 같이 중성으로 하전된 입자(P3) 이외에도 +극으로 하전된 입자(P1) 및 -극으로 하전된 입자(P2) 또한 유입될 수 있다. 이 경우, +극으로 하전된 입자(P1)에는 이온 전하의 특성상 양이온이 부착되지 않지만 그 자체로 +극성을 나타내고, -극으로 하전된 입자(P2)에는 이온 전하의 특성상 양이온이 더욱 쉽게 부착되어 중성으로 하전된 입자(P3)로 변화되고, 이후 중성으로 하전된 입자(P3)에 양이온이 부착된 원리와 마찬가지로 양이온이 부착되어 +극성의 단극 하전 입자(P1)으로 변화된다. 즉, +극으로 하전된 입자(P1)는 이온이 부착되지 않더라도 그 자체로 +극성의 단극 하전 입자이며, -극으로 하전된 입자(P2)는 양이온이 적어도 2개 이상 부착되어 +극성의 단극 하전 입자(P1)로 변화된다.In FIG. 2, only neutrally charged particles P3 are introduced into the mixing chamber 310 for convenience of conceptual description, but the neutrally charged particles P3 are actually introduced into the mixing chamber 310 as described above. In addition, the positively charged particles P1 and the negatively-charged particles P2 may also be introduced. In this case, the positively charged particles (P1) do not have a cation attached due to the nature of the ionic charge, but exhibit positive polarity per se, and the positively charged cations are more easily attached to the negatively charged particles (P2). It is changed into neutrally charged particles (P3), and then cations are attached to the positively polarized particles (P1) in the same manner as the cations are attached to the neutrally charged particles (P3). That is, the positively charged particles P1 are themselves + polar monopolar charged particles even if they are not attached to ions, and the positively charged particles P2 are positively polarized due to the attachment of at least two cations. Changed into charged particles P1.

한편, 하전부(300)와 검출부(500) 사이에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 이온 제거부(400)가 구비되어 단극 하전 입자(P1)와 함께 믹싱 챔버(310)로부터 검출부(500)로 유입되는 이온(Q)을 포집하도록 구성되는 것이 바람직한데, 이에 대한 설명은 후술한다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2, a separate ion removing unit 400 is provided between the charging unit 300 and the detection unit 500 to detect the unit from the mixing chamber 310 together with the monopolar charged particles P1. It is preferable to be configured to capture the ions (Q) flowing into the 500, a description thereof will be described later.

검출부(500)는 하전부(300)에 의해 단극으로 하전된 나노 입자(P1)가 통과할 수 있도록 형성되며, 나노 입자(P1)가 통과하며 발생되는 전압 변화를 감지하여 나노 입자의 수 농도를 검출하도록 구성된다.The detector 500 is formed to allow the nanoparticles P1 charged to the single pole to pass through the charge unit 300, and detects the voltage change generated by the nanoparticles P1 to pass through the nanoparticles P1. And to detect.

이러한 검출부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 하전부(300)를 통해 단극으로 하전된 나노 입자(P1)가 사이 공간으로 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 계측 전극판(510)과, 2개의 계측 전극판(510) 사이의 전압을 측정하는 전압계(520)를 포함하여 구성된다. 즉, 2개의 계측 전극판(510)은 별도의 전원에 연결되어 상호 간에 미세 전류가 흐르도록 구성되며, 이러한 2개의 계측 전극판(510) 사이 공간으로 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 단극으로 하전된 나노 입자(P1)가 통과하게 되면, 단극으로 하전된 나노 입자(P1)에 의해 2개의 계측 전극판(510) 사이에 흐르는 미세 전류가 변화하게 된다. 이와 같이 미세 전류가 변화하게 되면, 2개의 계측 전극판(510) 사이의 전압 또한 변화하게 되므로, 이러한 전압 변화를 전압계(520)를 통해 측정함으로써, 나노 입자의 배출량을 검출하게 된다. 이때, 단극으로 하전된 나노 입자(P1)가 2개의 계측 전극판(510) 사이를 더 많이 통과하면 할수록 2개의 계측 전극판(510) 사이의 전압 변화량이 더욱 증가하게 된다. 즉, 통과하는 나노 입자의 농도와 전압 변화량이 서로 비례하는 관계에 있기 때문에, 전압 변화량을 측정함으로써, 나노 입자의 농도를 검출할 수 있게 된다.As illustrated in FIG. 3, the detector 500 includes two measurement electrode plates 510 disposed to be spaced apart from each other so that the nanoparticles P1 charged to a single pole through the charge unit 300 may pass through the interspace. And a voltmeter 520 for measuring the voltage between the two measurement electrode plates 510. That is, the two measuring electrode plates 510 are connected to separate power sources so that a minute current flows between each other, and a single electrode as shown in FIGS. 1 and 3 is a space between the two measuring electrode plates 510. When the charged nanoparticles P1 pass, the microcurrent flowing between the two measurement electrode plates 510 is changed by the nanoparticles P1 charged to a single pole. When the microcurrent changes as described above, the voltage between the two measurement electrode plates 510 also changes, and thus, the voltage change is measured through the voltmeter 520 to detect the emission of the nanoparticles. At this time, as the nanoparticles P1 charged to the single pole pass more between the two measurement electrode plates 510, the amount of voltage change between the two measurement electrode plates 510 increases. That is, since the concentration of the nanoparticles passing through and the amount of voltage change are in proportion to each other, the concentration of the nanoparticles can be detected by measuring the amount of voltage change.

이때, 전압계(520)를 통해 측정된 전압 변화는 매우 미세하기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 증폭기(530)를 통해 전압 변화량 데이터를 증폭시키고, 증폭된 데이터를 별도의 연산부(550)를 통해 나노 입자에 대한 농도를 산출하여 이를 다시 나노 입자에 대한 수 농도로 환산하며, 환산한 나노 입자의 수 농도를 별도의 디스플레이부(540)를 통해 출력하도록 구성될 수 있다. 이때, 연산부(550)는 전압 변화량에 따른 나노 입자의 농도와 나노 입자에 대한 수 농도의 상호 관계를 데이터 베이스화한 데이터를 통해 환산하거나 이론적인 수식에 의해 환산하는 방식으로 연산 작업을 수행할 수 있을 것이다.At this time, since the voltage change measured by the voltmeter 520 is very minute, as shown in FIG. 3, the voltage change data is amplified by the separate amplifier 530, and the amplified data is calculated by the separate calculation unit 550. Calculate the concentration of the nanoparticles through the converted back to the water concentration for the nanoparticles, it can be configured to output the converted concentration of the nanoparticles through a separate display unit 540. In this case, the calculation unit 550 may perform a calculation operation by converting the correlation between the concentration of the nanoparticles according to the voltage change amount and the number concentration of the nanoparticles through the data obtained by the database or by the theoretical formula. will be.

이와 같이 검출부(500)는 2개의 계측 전극판(510) 사이를 통과하는 단극으로 하전된 나노 입자(P1)에 의한 전압 변화를 측정하는 방식으로 나노 입자의 수 농도를 검출하는데, 이 경우 2개의 계측 전극판(510) 사이를 단극으로 하전된 나노 입자(P1) 이외에 전기적 극성을 갖는 다른 이온들이 통과하게 되면, 이러한 이온들에 의해 2개의 계측 전극판(510) 사이에서 발생하는 전압 변화에 영향을 미치게 되므로, 정확한 나노 입자의 수 농도를 검출할 수 없다. As such, the detection unit 500 detects the number concentration of the nanoparticles by measuring a voltage change by the nanoparticles P1 charged with a single pole passing between the two measurement electrode plates 510. If other ions having an electrical polarity pass through the measurement electrode plate 510 in addition to the nanoparticles P1 charged as a single pole, the ions affect the voltage change generated between the two measurement electrode plates 510. As a result, the exact concentration of the nanoparticles cannot be detected.

따라서, 검출부(500)의 검출 정확성을 더욱 향상하기 위해 전술한 바와 같이 하전부(300)와 검출부(500) 사이에는 하전부(300)에서 발생된 이온(Q)이 검출부(500)로 유입되지 않도록 별도의 이온 제거부(400)가 구비되는 것이 바람직하다.Therefore, in order to further improve the detection accuracy of the detector 500, as described above, ions Q generated in the charged unit 300 do not flow into the detector 500 between the charged unit 300 and the detector 500. It is preferable that a separate ion removing unit 400 is provided.

이온 제거부(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하전부(300)에서 발생된 이온(Q) 및 단극으로 하전된 나노 입자(P1)가 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 트랩 전극판(410)을 포함하여 구성되고, 2개의 트랩 전극판(410)에는 각각 미세 전압이 생성되어 2개의 트랩 전극판(410)을 사이 공간을 통과하는 이온(Q)이 전기력에 의해 부착될 수 있도록 구성된다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the ion removing unit 400 is spaced apart from each other so that the ions Q generated in the charging unit 300 and the nanoparticles P1 charged to the monopole may pass therethrough. Two trap electrode plates 410, and two trap electrode plates 410 are each formed with a minute voltage so that the ions Q passing through the space between the two trap electrode plates 410 by electric force. It is configured to be attachable.

즉, 하전부(300)의 믹싱 챔버(310)에는 나노 입자가 모두 단극으로 하전될 수 있도록 이온 발생기(320)로부터 충분한 양의 이온(Q)이 공급 확산되고, 이중 일부만 나노 입자에 결합되어 나노 입자를 단극으로 하전시키고 나머지는 믹싱 챔버(310)의 출구를 통해 단극으로 하전된 나노 입자(P1)와 함께 검출부(500)를 향해 유동하게 된다. 이와 같이 검출부(500)를 향해 유동하는 이온(Q)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 이온 제거부(400)의 2개의 트랩 전극판(410) 사이 공간을 통과하게 되는데, 이때 2개의 트랩 전극판(410)에는 미세 전압이 생성되어 전기 극성을 가지므로, 이온(Q)이 통과하며 2개의 트랩 전극판(410)에 전기력에 의해 부착되게 된다.That is, a sufficient amount of ions Q are supplied and diffused from the ion generator 320 to the mixing chamber 310 of the charging unit 300 so that all of the nanoparticles are monopolarly charged. The particles are charged to the unipolar electrode and the remainder flows toward the detector 500 together with the nanoparticles P1 charged to the unipolar electrode through the outlet of the mixing chamber 310. As such, the ions Q flowing toward the detector 500 pass through a space between two trap electrode plates 410 of the ion remover 400, as shown in FIGS. 1 and 2. Since a minute voltage is generated in the trap electrode plate 410 to have electrical polarity, ions Q pass through and are attached to the two trap electrode plates 410 by electric force.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 이온 발생기(320)로부터 +극성을 갖는 양이온이 믹싱 챔버(310)로 공급 확산되는 경우, 양이온 중 일부는 나노 입자와 결합되어 나노 입자가 양극으로 하전되고, 나머지는 믹싱 챔버(310)의 출구를 통해 검출부(500)를 향해 유동한다. 이때, 이온 제거부(400)의 2개의 트랩 전극판(410)은 각각 양이온을 전기력에 의해 끌어당길 수 있도록 -극성을 갖는 형태로 미세 전압이 생성된다. 즉, 각각 별도의 전원에 연결되어 -극성을 갖도록 형성된다. For example, when a positive polarity is supplied and diffused from the ion generator 320 to the mixing chamber 310 as shown in FIG. 1, some of the cations are combined with the nanoparticles so that the nanoparticles are charged to the anode. The remaining flows toward the detector 500 through the outlet of the mixing chamber 310. In this case, the two trap electrode plates 410 of the ion removing unit 400 are each generated with a fine voltage in the form of -polar so as to attract positive ions by the electric force. That is, each is connected to a separate power source is formed to have a polarity.

이때, 2개의 트랩 전극판(410)에 생성되는 미세 전압은 단지 이온(Q)에만 영향을 미칠 수 있는 정도의 크기로 생성된다. 즉, 2개의 트랩 전극판(410) 사이 공간으로는 단극으로 하전된 나노 입자(P1)와 이온(Q)이 함께 흘러가므로, 2개의 트랩 전극판(410)에 의해 작용하는 전기력에 의한 인력은 단극으로 하전된 나노 입자(P1) 및 이온(Q)에 모두 동시에 작용하게 된다. 이때, 이온(Q)을 끌어당겨 부착시키는데 필요한 전기력의 크기가 단극으로 하전된 나노 입자(P1)를 끌어당겨 부착시키는 데 필요한 전기력의 크기보다 상대적으로 작으므로, 따라서, 2개의 트랩 전극판(410)에 의해 작용하는 전기력은 단극으로 하전된 나노 입자(P1)는 통과시키고 이온(Q)만을 끌어당겨 부착시킬 수 있는 정도의 크기로 생성되는 것이 바람직하다.
At this time, the minute voltages generated in the two trap electrode plates 410 are generated to such an extent that only ions Q can be affected. That is, since the nanoparticles P1 and ions Q charged to the monopole flow together in the space between the two trap electrode plates 410, the attraction force due to the electric force acting by the two trap electrode plates 410 Both nanoparticles (P1) and ions (Q) charged to a single pole will act simultaneously. At this time, since the magnitude of the electric force required to attract and attach the ions Q is relatively smaller than the magnitude of the electric force required to attract and attach the charged nanoparticles P1 to the monopole, thus, the two trap electrode plates 410. The electric force acting by) is preferably generated to a size such that the nanoparticles (P1) charged with a single pole can pass through and attract and attach only ions (Q).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 임팩터 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서의 임팩터 모듈에 대한 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.4 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of an impactor module of an atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an impactor module of an atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. The cross-sectional view schematically showing the internal structure for.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 임팩터 모듈(100)은 적어도 하나 이상의 포집 모듈(130)과, 포집 모듈(130)과 연통 결합되는 연결 블록(140)을 포함하여 구성될 수 있는데, 여기에서 설명하는 임팩터 모듈(100)은 예시적인 것으로 이와 달리 다양한 형태로 변경 가능하다.As shown in FIGS. 4 and 5, the impactor module 100 may include at least one collection module 130 and a connection block 140 in communication with the collection module 130. The impact module 100 to be described is illustrative and can be changed in various forms.

포집 모듈(130)은 대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입되며 크기에 따라 선별되어 일정 직경 이하의 나노 입자만 통과하도록 형성되는데, 적어도 하나 이상 구비되며, 상하 방향으로 순차적으로 밀봉 결합되어 각각의 포집 모듈(130)이 나노 입자를 크기에 따라 포집하며 일정 직경 이하의 나노 입자만 통과할 수 있도록 형성된다. The collecting module 130 is formed so that the nanoparticles suspended in the air are sucked and sorted according to size to pass only the nanoparticles having a predetermined diameter or less, and are provided with at least one, and are sequentially sealed to each other in the vertical direction. The 130 collects the nanoparticles according to size and is formed so that only nanoparticles having a predetermined diameter or less may pass therethrough.

각각의 포집 모듈(130)은 노즐 블록(110)과 노즐 블록(110)의 하단에 결합되는 임팩트 플레이트(120)로 구성될 수 있다. 노즐 블록(110)에는 내부 공간으로 유입된 입자가 중심부로 가이드되며 통과하도록 중심부를 향해 경사진 면을 이루는 형태의 노즐홀(111)이 형성된다. 임팩트 플레이트(120)에는 노즐 블록(110)의 노즐홀(111)과 동일 직선상에 위치하도록 입자를 포집할 수 있는 포집판(121)이 중심부에 형성되고, 포집판(121)의 주변 둘레에는 나노 입자 및 공기가 통과할 수 있는 입자 유동홀(122)이 형성된다.Each collection module 130 may be composed of a nozzle block 110 and an impact plate 120 coupled to the bottom of the nozzle block 110. The nozzle block 110 is formed with a nozzle hole 111 having a shape inclined toward the center portion so that the particles introduced into the inner space are guided to the center portion. In the impact plate 120, a collecting plate 121 capable of collecting particles so as to be located on the same straight line as the nozzle hole 111 of the nozzle block 110 is formed at the center thereof, and around the periphery of the collecting plate 121. Particle flow holes 122 through which nanoparticles and air can pass are formed.

연결 블록(140)은 포집 모듈(130)과 연통되도록 포집 모듈(130)의 하단에 밀봉 결합되고, 일측에는 유입부(200)와 연결되도록 흡입 포트(141)가 형성된다.The connection block 140 is sealingly coupled to the lower end of the collecting module 130 so as to communicate with the collecting module 130, and a suction port 141 is formed at one side to be connected to the inlet 200.

이러한 구조에 따라 포집 모듈(130) 및 연결 블록(140)의 내부 공간은 노즐홀(111) 및 입자 유동홀(122)을 통해 모두 상호 연통되므로, 흡입 펌프(600)에 의한 흡입 압력이 발생하면, 이러한 흡입 압력은 연결 블록(140) 및 포집 모듈(130)까지 전달되어 대기 중의 나노 입자가 노즐 블록(110)의 노즐홀(111) 및 임팩트 플레이트(120)의 입자 유동홀(122)를 통해 흡입 선별되어 유동하며, 흡입 포트(141)를 통해 유입부(200)로 유입된다.According to this structure, since the internal spaces of the collecting module 130 and the connection block 140 are all communicated with each other through the nozzle hole 111 and the particle flow hole 122, when the suction pressure generated by the suction pump 600 occurs, In addition, the suction pressure is transmitted to the connection block 140 and the collection module 130 so that the nanoparticles in the atmosphere may pass through the nozzle hole 111 of the nozzle block 110 and the particle flow hole 122 of the impact plate 120. The suction is sorted and flows, and is introduced into the inlet 200 through the suction port 141.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이 노즐홀(111)을 통해 유입된 나노 입자 중 상대적으로 직경이 큰 입자는 유동 관성력이 커서 하단에 위치한 임팩트 플레이트(120)의 포집판(121)에 포집되고, 상대적으로 직격이 작은 입자는 유동 관성력이 작아서 임팩트 플레이트(120)의 입자 유동홀(122)을 통과하여 하부로 유동하게 된다. 이후, 마찬가지 형태로 직경이 작은 입자만 입자 유동홀(122)을 통과하는 방식으로 순차적으로 선별되며 일정 직경 이하의 입자만 연결 블록(140)의 흡입 포트(141)를 통해 유입부(200)로 유입되게 된다.In this case, as shown in FIG. 5, particles having a relatively large diameter among the nanoparticles introduced through the nozzle hole 111 are collected in the collecting plate 121 of the impact plate 120 located at the bottom due to the large flow inertia. Relatively small particles have a small flow inertia force and flow downward through the particle flow hole 122 of the impact plate 120. Thereafter, only particles having a small diameter in the same manner are sequentially selected in a manner that passes through the particle flow hole 122, and only particles having a predetermined diameter or less to the inlet 200 through the suction port 141 of the connection block 140. It will flow in.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 나노 입자 측정 센서는 이러한 임팩터 모듈(100)을 통해 측정하고자 하는 특정 크기의 나노 입자에 대해서만 선별하여 나노 입자의 수 농도를 검출할 수 있다.
Therefore, the atmospheric nanoparticle measuring sensor according to an embodiment of the present invention may detect the number concentration of nanoparticles by selecting only nanoparticles of a specific size to be measured through the impact module 100.

이상에서 설명한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 입자 측정 센서는 대기 중에 부유하는 나노 입자가 임팩터 모듈(100)을 통해 특정 크기만 선별되어 유입부(200)로 유입되고, 이후 하전부(300)를 통해 단극으로 하전되며, 단극으로 하전된 나노 입자의 유동에 따른 전압 변화를 검출부(500)에 의해 검출하는 방식으로 나노 입자의 수 농도를 검출할 수 있다. According to the structure described above, in the air particle measuring sensor according to the exemplary embodiment of the present invention, the nanoparticles suspended in the air are selected by the impactor module 100 and are introduced into the inlet part 200, and then the charged part. The concentration of the nanoparticles may be detected by detecting the voltage change according to the flow of the nanoparticles charged to the unipolar electrode 300 through the detection unit 500.

이때, 하전부(300)는 나노 입자의 단극 하전에 유리한 방식인 확산 하전 방식을 통해 나노 입자를 하전하도록 구성되며, 검출부(500)에는 확산 하전 방식의 하전부(300)에서 발생한 이온(Q)들이 유입되지 못하도록 하전부(300)와 검출부(500) 사이에는 별도의 이온 제거부(400)가 구비된다.At this time, the charging unit 300 is configured to charge the nanoparticles through the diffusion charging method, which is an advantageous method of unipolar charging of the nanoparticles, the detection unit 500 generated ions (Q) generated in the charging unit 300 of the diffusion charging method. A separate ion removing unit 400 is provided between the charging unit 300 and the detection unit 500 to prevent the inflow.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 입자 측정 센서는 대기 중에 부유하는 나노 입자에 대한 수 농도를 그 크기별로 선별하여 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
Therefore, the atmospheric particle measuring sensor according to an embodiment of the present invention can detect the water concentration of nanoparticles suspended in the air by their size to detect more accurately.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 임팩터 모듈 110: 노즐 블록
120: 임팩트 플레이트 130: 포집 모듈
140: 연결 블록 200: 유입부
300: 하전부 310: 믹싱 챔버
320: 이온 발생기 400: 이온 제거부
410: 트랩 전극판 500: 검출부
510: 계측 전극판 520: 전압계100: impactor module 110: nozzle block
120: impact plate 130: capture module
140: connection block 200: inlet
300: charged portion 310: mixing chamber
320: ion generator 400: ion removal unit
410: trap electrode plate 500: detection unit
510: measuring electrode plate 520: voltmeter

Claims

대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입 선별되어 통과하도록 형성되는 임팩터 모듈;
상기 임팩터 모듈로부터 나노 입자가 유입되도록 상기 임팩터 모듈에 연통되게 결합되는 유입부;
상기 유입부를 통해 유입된 나노 입자를 단극으로 하전시켜 통과시키는 하전부;
상기 하전부에 의해 단극으로 하전된 나노 입자가 통과할 수 있도록 형성되며, 상기 나노 입자가 통과하며 발생되는 전압 변화를 감지하여 나노 입자의 수 농도를 검출하는 검출부; 및
대기 중에 부유하는 나노 입자가 상기 임팩터 모듈로 흡입되어 상기 유입부, 하전부 및 검출부를 통과하며 유동하도록 상기 검출부의 후단에 연통 장착되는 흡입 펌프
를 포함하고, 상기 검출부는
상기 하전부를 통과하며 단극으로 하전된 나노 입자가 사이 공간으로 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 계측 전극판; 및
상기 2개의 계측 전극판 사이의 전압을 측정하는 전압계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
An impactor module formed to suck and sort nanoparticles suspended in the air;
An inlet coupled to communicate with the impactor module such that nanoparticles are introduced from the impactor module;
A charging unit for charging and passing the nanoparticles introduced through the inlet to a single electrode;
A detector configured to pass through the nanoparticles charged to the single pole by the charged portion, and detect a number concentration of the nanoparticles by sensing a voltage change generated by the nanoparticles passing therethrough; And
Inhalation pump which is in communication with the rear end of the detection unit so that the nanoparticles suspended in the air is sucked into the impactor module and flows through the inlet, charge and detection unit
Includes, the detection unit
Two measurement electrode plates disposed to be spaced apart from each other so that the nanoparticles charged through the charge portion and passed through the monopolar pole may pass through the interspace; And
Voltmeter for measuring the voltage between the two measurement electrode plate
Atmospheric nanoparticle measurement sensor comprising a.

제 1 항에 있어서,
상기 임팩터 모듈은
대기 중에 부유하는 나노 입자가 흡입되며 크기에 따라 선별되어 일정 직경 이하의 나노 입자만 통과하도록 형성되는 적어도 하나 이상의 포집 모듈; 및
상기 포집 모듈과 연통되도록 상기 포집 모듈의 하단에 밀봉 결합되며 일측에는 상기 유입부와 연결되도록 흡입 포트가 형성되는 연결 블록
을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
The method of claim 1,
The impactor module
At least one collection module which sucks nanoparticles suspended in the atmosphere and is selected according to size to pass only nanoparticles having a predetermined diameter or less; And
A connection block sealingly coupled to a lower end of the collecting module so as to communicate with the collecting module and having a suction port formed at one side thereof to be connected to the inlet;
Atmospheric nanoparticle measurement sensor comprising a.

제 2 항에 있어서,
상기 포집 모듈은
나노 입자가 흡입되어 중심부로 가이드되며 통과하도록 노즐홀이 형성되는 노즐 블록; 및
상기 노즐 블록의 하단에 결합되며 중심부에 나노 입자를 포집할 수 있는 포집판이 형성되고 상기 포집판의 주변 둘레에는 나노 입자가 통과할 수 있는 입자 유동홀이 형성되는 임팩트 플레이트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
3. The method of claim 2,
The collection module
A nozzle block in which the nanoparticles are sucked and guided to the center portion and a nozzle hole is formed to pass through the nanoparticles; And
Impact plate is coupled to the lower end of the nozzle block and a collecting plate for collecting nanoparticles in the center and a particle flow hole through which the nanoparticles can pass through the periphery of the collecting plate is formed.
Atmospheric nanoparticle measurement sensor comprising a.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전부는
상기 유입부를 통해 유입된 나노 입자가 통과하도록 상기 유입부 및 상기 검출부와 연통되게 형성되는 믹싱 챔버; 및
이온 발생 전극을 통해 이온을 발생시켜 나노 입자와 부착되도록 상기 믹싱 챔버에 확산시키는 이온 발생기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The charge portion
A mixing chamber configured to communicate with the inlet and the detection unit so that the nanoparticles introduced through the inlet may pass; And
An ion generator that generates ions through an ion generating electrode and diffuses them into the mixing chamber so that they adhere to the nanoparticles.
Atmospheric nanoparticle measurement sensor comprising a.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전부에서 발생된 이온이 상기 검출부로 유입되지 않도록 상기 하전부와 상기 검출부 사이에 별도의 이온 제거부가 형성되는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Atmospheric nanoparticles measuring sensor, characterized in that a separate ion removal portion is formed between the charge portion and the detection unit so that ions generated in the charge portion does not flow into the detection unit.

제 6 항에 있어서,
상기 이온 제거부는 상기 하전부에서 발생된 이온이 통과할 수 있도록 상호 이격되게 배치되는 2개의 트랩 전극판을 포함하고, 상기 2개의 트랩 전극판에는 이온이 전기력에 의해 부착될 수 있도록 미세 전압이 생성되는 것을 특징으로 하는 대기 나노 입자 측정 센서.
The method according to claim 6,
The ion removing unit includes two trap electrode plates spaced apart from each other to allow ions generated from the charged portion to pass therethrough, and the two trap electrode plates generate minute voltages so that ions can be attached by electric force. Atmospheric nanoparticle measurement sensor, characterized in that.