KR102604844B1 - Particle Properties Observation Device using Aerosol Chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 또는 액체 상태의 에어로졸(입자)를 에어로졸 챔버에 주입하여 이 입자의 성장 특성을 관측하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치에 관한 것으로,
원기둥의 양끝에 반구형 돔이 결합되어 이루어지며 입자가 저장되는 에어로졸 챔버(10); 대기 중의 공기를 채집하여 에어로졸 챔버(10)에 주입하는 에어로졸 채집기(11); 에어로졸 쳄버(10)로 주입되는 공기 중의 습기를 제거할 수 있도록 에어로졸 채집기(11)와 에어로졸 챔버(10) 사이에 구비되는 건조기(12); 입자상의 에어로졸을 발생시켜 에어로졸 챔버(10)의 내부로 주입하는 에어로졸 발생기(13); 에어로졸 챔버(10)의 사용 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내부를 클리닝하기 위해 공기를 주입하는 공기주입기(14); 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 교반시켜 에어로졸의 수농도를 균질화시키는 교반기(15); 에어로졸 챔버(10)의 반구형 돔에 설치된 챔버 도어(16); 여러 종류의 관측장비(20)에 구비된 파이프가 설치되어 에어로졸 챔버(10)의 내부와 각 관측장비(20)를 연결해주도록 에어로졸 챔버(10)에 설치되는 관측장비 주입구 플랜지(17); 에어로졸 챔버(10)의 중앙을 향해 설치되며 관측장비 주입구 플랜지(17)가 연결되는 흡입구 파이프(18); 각 관측장비에 연결되어 자료를 수집 및 분석하는 컴퓨터(30) 및 모니터(35); 에어로졸 챔버(10)를 지지하도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결된 챔버 지지대(19); 실험 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 배출하거나 물 세척 이후 오염수를 배수할 수 있도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결된 공기배출 및 배수장치(40); 그리고 배출 및 배수관(41)을 통해 공기배출 및 배수장치(40)에 연결되는 진공펌프(45);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a particle characteristic observation device using an aerosol chamber that injects solid or liquid aerosol (particles) into the aerosol chamber and observes the growth characteristics of the particles,
An aerosol chamber (10) consisting of a hemispherical dome joined to both ends of a cylinder and storing particles; An aerosol collector (11) that collects air in the atmosphere and injects it into the aerosol chamber (10); A dryer (12) provided between the aerosol collector (11) and the aerosol chamber (10) to remove moisture in the air injected into the aerosol chamber (10); An aerosol generator (13) that generates particulate aerosol and injects it into the aerosol chamber (10); An air injector (14) for injecting air to clean the inside of the aerosol chamber (10) before and after use of the aerosol chamber (10); A stirrer (15) that stirs the air in the aerosol chamber (10) to homogenize the water concentration of the aerosol; A chamber door (16) installed on the hemispherical dome of the aerosol chamber (10); An observation equipment inlet flange (17) installed in the aerosol chamber (10) so that pipes provided in various types of observation equipment (20) are installed to connect the interior of the aerosol chamber (10) and each observation equipment (20); An inlet pipe (18) installed toward the center of the aerosol chamber (10) and connected to the observation equipment inlet flange (17); A computer (30) and monitor (35) connected to each observation equipment to collect and analyze data; A chamber support 19 connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to support the aerosol chamber 10; An air discharge and drainage device 40 connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to discharge the air in the aerosol chamber 10 before and after the experiment or to drain contaminated water after water washing; And a vacuum pump (45) connected to the air discharge and drainage device (40) through the discharge and drain pipe (41).
Description
본 발명은 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 또는 액체 상태의 에어로졸(입자)를 에어로졸 챔버에 주입하여 이 입자의 성장 특성을 관측하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for observing particle characteristics using an aerosol chamber. More specifically, the present invention relates to a device for observing particle characteristics using an aerosol chamber, which injects solid or liquid aerosol (particles) into an aerosol chamber and observes the growth characteristics of the particles. It is about observation devices.
일반적으로 대기 중에 있는 입자들은 자연적 또는 인위적 에어로졸의 형태로 존재하며, 대기 중에 부유하면서 구름의 응결핵 또는 빙정핵의 역할로 포화된 공기 중 수증기를 물방울(수적)로 응결하는데 도움을 주거나 수증기가 얼음 결정이 되는데 도와주는 요소로써 강우를 발생시킨다. In general, particles in the atmosphere exist in the form of natural or artificial aerosols, and while floating in the atmosphere, they act as cloud condensation nuclei or ice crystal nuclei, helping to condense water vapor in the saturated air into water droplets or water vapor forming ice crystals. Rainfall is a contributing factor to this.
이 입자들은 크기, 농도, 화학 조성, 형태 등에 따라 성장 특성이 다르게 나타난다. 이러한 입자의 성장 특성은 인위적으로 입자를 성장시켜 강우를 유발시키는 인공강우(설), 우박이 형성되기 이전에 강우를 유발시키는 우박 억제, 안개 소산 등을 포함하는 기상조절 실험에 매우 중요한 정보이다. These particles have different growth characteristics depending on size, concentration, chemical composition, and shape. The growth characteristics of these particles are very important information for weather control experiments, including artificial rainfall (snow), which causes rainfall by artificially growing particles, hail suppression, which causes rainfall before hail is formed, and fog dissipation.
그러나 이러한 정보들은 에어로졸 챔버와 같이 특수한 장치 없이 얻기 위해서는 많은 제약 조건들이 있다. 즉, 대기 중 에어로졸은 여러 물질들과 혼재되어 있어 개별적인 성장 특성의 파악이 어렵고 습한 대기 상태에서 성질이 쉽게 변하며 매 순간 이동하기 때문에 동일한 에어로졸에 대한 특성을 지속적으로 관찰하기 어렵다. However, there are many limitations in obtaining this information without special devices such as aerosol chambers. In other words, aerosols in the atmosphere are mixed with various substances, so it is difficult to determine their individual growth characteristics, and since their properties easily change in humid atmospheric conditions and move at every moment, it is difficult to continuously observe the characteristics of the same aerosol.
또한 동일한 관측 환경에 대한 재현성과 정확도 및 정밀도 높은 관측으로 기상 조건과 에어로졸의 상호작용에 따른 입자의 성장 메커니즘의 이해가 요구된다.In addition, an understanding of the particle growth mechanism due to the interaction between meteorological conditions and aerosol is required through high-reproducibility, accuracy, and precision observations in the same observation environment.
한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.Meanwhile, as a result of researching prior art related to the present invention, a number of patent documents were searched, some of which are introduced as follows.
특허문헌 1은 구름씨를 구성하는 에어로졸이 수용되고 구름 생성 및 관측을 위한 기상환경을 구현하는 구름챔버와, 에어로졸이 수용되는 에어로졸저장공간이 형성된 에어로졸챔버와, 에어로졸의 발생과 희석을 위한 연소반응유닛을 포함하고, 에어로졸은 에어로졸챔버와 구름챔버 사이의 압력 차 또는 에어로공급모듈에 의해 구름챔버에 공급되어, 구름씨를 구성하는 에어로졸을 살포하여 구름을 관측하는 것과 같은 방식의 실험을 지상에서 안정되게 구현하기 위한 구름챔버와 에어로졸챔버를 구비하는 구름 물리 실험 시스템을 개시하고 있다.Patent Document 1 includes a cloud chamber that accommodates aerosols constituting cloud seeds and implements a meteorological environment for cloud generation and observation, an aerosol chamber in which an aerosol storage space is formed to accommodate aerosols, and a combustion reaction unit for generation and dilution of aerosols. The aerosol is supplied to the cloud chamber by the pressure difference between the aerosol chamber and the cloud chamber or by the aero supply module, so that an experiment similar to observing clouds by spraying aerosols that make up cloud seeds can be stably implemented on the ground. A cloud physics experiment system equipped with a cloud chamber and an aerosol chamber is being disclosed.
특허문헌 2는 구름씨를 구성하는 에어로졸이 수용되고 구름 생성 및 관측을 위한 기상환경을 구현하는 구름챔버와, 에어로졸이 수용되는 에어로졸저장공간이 형성된 에어로졸챔버 및 에어로졸의 발생과 희석을 위한 연소반응유닛을 포함하고, 에어로졸은 에어로졸챔버와 구름챔버 사이의 압력 차 또는 에어로공급모듈에 의해 구름챔버에 공급되며, 연소반응유닛은 외부 공기를 가속시켜 공급하는 풍동팬과, 풍동팬을 통해 가속된 외부 공기를 연소시키는 연소반응모듈 및 연소반응모듈에서 배출되는 외부 공기로 에어로졸을 생성하여 에어로졸챔버에 공급하는 희석모듈을 포함하고, 희석모듈은 배기덕트에서 이동되는 외부 공기의 일부가 유입되는 희석기노즐 및 희석기노즐로 유입된 외부 공기를 이용하여 에어로졸을 생성하여 에어로졸챔버에 공급하는 에어로졸희석기를 포함하는 구름챔버와 에어로졸챔버를 구비하는 구름 물리 실험 시스템을 개시하고 있다.Patent Document 2 includes a cloud chamber that accommodates aerosols constituting cloud seeds and implements a meteorological environment for cloud generation and observation, an aerosol chamber in which an aerosol storage space is formed to accommodate aerosols, and a combustion reaction unit for generation and dilution of aerosols. The aerosol is supplied to the cloud chamber by the pressure difference between the aerosol chamber and the cloud chamber or by the aero supply module, and the combustion reaction unit has a wind tunnel fan that accelerates and supplies external air, and external air accelerated through the wind tunnel fan. It includes a combustion reaction module that combusts and a dilution module that generates aerosol with external air discharged from the combustion reaction module and supplies it to the aerosol chamber. The dilution module includes a diluter nozzle and a diluter into which a portion of the external air moving from the exhaust duct is introduced. A cloud physics experiment system including an aerosol chamber and a cloud chamber including an aerosol diluter that generates an aerosol using external air introduced through a nozzle and supplies it to the aerosol chamber is disclosed.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결 및 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 고체 또는 액체 상태의 에어로졸(입자)를 에어로졸 챔버에 주입하여 이 입자의 성장 특성을 관측하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve and supplement the problems of the prior art described above, and observe particle characteristics using an aerosol chamber in which solid or liquid aerosol (particles) are injected into the aerosol chamber and the growth characteristics of the particles are observed. The purpose is to provide a device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치는, 원기둥의 양끝에 반구형 돔이 결합되어 이루어지며 입자가 저장되는 에어로졸 챔버; 대기 중의 공기를 채집하여 에어로졸 챔버에 주입하는 에어로졸 채집기; 에어로졸 쳄버로 주입되는 공기 중의 습기를 제거할 수 있도록 에어로졸 채집기와 에어로졸 챔버 사이에 구비되는 건조기; 입자상의 에어로졸을 발생시켜 에어로졸 챔버의 내부로 주입하는 에어로졸 발생기; 에어로졸 챔버의 사용 전과 후에 에어로졸 챔버 내부를 클리닝하기 위해 공기를 주입하는 공기주입기; 에어로졸 챔버 내의 공기를 교반시켜 에어로졸의 수농도를 균질화시키는 교반기; 에어로졸 챔버의 반구형 돔에 설치된 챔버 도어; 여러 종류의 관측장비에 구비된 파이프가 설치되어 에어로졸 챔버의 내부와 각 관측장비를 연결해주도록 에어로졸 챔버에 설치되는 관측장비 주입구 플랜지; 에어로졸 챔버의 중앙을 향해 설치되며 관측장비 주입구 플랜지가 연결되는 흡입구 파이프; 각 관측장비에 연결되어 자료를 수집 및 분석하는 컴퓨터 및 모니터; 에어로졸 챔버를 지지하도록 에어로졸 챔버의 하부에 연결된 챔버 지지대; 실험 전과 후에 에어로졸 챔버 내의 공기를 배출하거나 물 세척 이후 오염수를 배수할 수 있도록 에어로졸 챔버의 하부에 연결된 공기배출 및 배수장치; 그리고 배출 및 배수관을 통해 공기배출 및 배수장치에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A particle characteristic observation device using an aerosol chamber of the present invention to achieve the above object includes an aerosol chamber in which particles are stored and which is formed by combining a hemispherical dome at both ends of a cylinder; An aerosol collector that collects air in the atmosphere and injects it into an aerosol chamber; A dryer provided between the aerosol collector and the aerosol chamber to remove moisture in the air injected into the aerosol chamber; An aerosol generator that generates particulate aerosol and injects it into the aerosol chamber; An air injector that injects air to clean the inside of the aerosol chamber before and after use of the aerosol chamber; A stirrer that agitates the air in the aerosol chamber to homogenize the water concentration of the aerosol; A chamber door installed in the hemispherical dome of the aerosol chamber; An observation equipment inlet flange installed in the aerosol chamber so that pipes provided in various types of observation equipment are installed to connect the interior of the aerosol chamber and each observation equipment; An inlet pipe installed toward the center of the aerosol chamber and connected to the observation equipment inlet flange; Computers and monitors connected to each observation device to collect and analyze data; a chamber support connected to the lower part of the aerosol chamber to support the aerosol chamber; An air discharge and drainage device connected to the bottom of the aerosol chamber to discharge the air in the aerosol chamber before and after the experiment or to drain contaminated water after water washing; And a vacuum pump connected to the air discharge and drainage device through a discharge and drain pipe.
또한 본 발명에 따르면, 상기 에어로졸 채집기와 건조기, 에어로졸 발생기, 공기주입기 및 교반기는 에어로졸 챔버의 상부측에 구비되고, 상기 관측장비 주입구 플랜지는 흡입구 파이프가 경사지게 배치되도록 에어로졸 챔버의 측상부에 설치되며, 상기 공기배출 및 배수장치와 진공펌프는 에어로졸 챔버의 하부에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the aerosol collector, dryer, aerosol generator, air injector, and stirrer are provided on the upper side of the aerosol chamber, and the observation equipment inlet flange is installed on the upper side of the aerosol chamber so that the inlet pipe is disposed at an angle, The air discharge and drainage device and vacuum pump are characterized in that they are provided at the lower part of the aerosol chamber.
또한 본 발명에 따르면, 상기 관측장비는 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 과포화도를 조절하여 입자가 응결되어 크기가 커지는(성장) 특성을 관측하는 구름응결핵계수기(CCNC)와, 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 임의의 저온 환경에서 입자가 응고되어 크기가 커지는(성장) 특성을 관측하는 빙정핵계수기(INC)와, 에어로졸 챔버 내에 위치한 에어로졸의 크기별 수농도를 광학적으로 측정하여 기록하는 광학입자계수기(OPC)와, 에어로졸 챔버 내에서 에어로졸의 총 수농도를 관측하는 구름입자계수기(CPC) 및 구름입자계수기(CPC)에서 코팅해서 관측한 에어로졸에 포함된 나노입자에 대하여 수~수십개의 빈 간격으로 입자 크기 마다의 수농도를 관측하는 나노입자계수기(SMPS)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the observation equipment includes a cloud condensation nucleation counter (CCNC) that has its own chamber and monitors the characteristics of particles condensing and increasing in size by controlling supersaturation through water vapor and temperature control, and its own chamber. It is equipped with an ice nuclei counter (INC) that observes the characteristics of particles coagulating and increasing in size (growth) in a random low-temperature environment through water vapor and temperature control, and optically measures and records the number concentration of aerosols by size located in the aerosol chamber. An optical particle counter (OPC) that measures the total number of aerosols in an aerosol chamber, a cloud particle counter (CPC) that observes the total number concentration of aerosols in an aerosol chamber, and several to dozens of nanoparticles contained in aerosols observed by coating in a cloud particle counter (CPC). It is characterized by including a nanoparticle counter (SMPS) that observes the number concentration of each particle size at intervals of .
또한 본 발명에 따르면. 각 관측장비의 배출구 파이프에는 배출공기를 정화하는 미세필터가 구비되고, 미세필터는 5㎛ 이상의 입자를 걸러주는 1차필터와 5㎚ 이상의 입자를 걸러주는 2차필터의 이중구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.Also according to the present invention. The outlet pipe of each observation equipment is equipped with a fine filter to purify the discharged air, and the fine filter is characterized by a dual structure of a primary filter that filters out particles larger than 5㎛ and a secondary filter that filters out particles larger than 5㎚. do.
또한 본 발명에 따르면, 상기 진공펌프의 배출구에는 공기정화를 위한 미세필터 및 오염수 정화를 위한 여과기가 구비된 것을 특징으로 한다. Additionally, according to the present invention, the outlet of the vacuum pump is equipped with a fine filter for air purification and a filter for purifying contaminated water.
본 발명의 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치는 대기 중의 에어로졸 또는 고체 또는 액체 상태의 에어로졸(입자)를 에어로졸 챔버에 주입하여 이 입자의 성장 특성을 관측함으로써 기상 조절 실험의 정확도를 개선할 수 있게 되는 효과가 있다.The particle characteristic observation device using the aerosol chamber of the present invention can improve the accuracy of weather control experiments by injecting atmospheric aerosol or solid or liquid aerosol (particles) into the aerosol chamber and observing the growth characteristics of these particles. There is an effect.
또한 본 발명의 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치에 따르면, 에어로졸 챔버에 대한 클리닝을 통해 주입할 에어로졸 농도의 1/100 미만 수준의 미량으로 배경 에어로졸을 제거함으로써 입자의 특성 관측과 분석의 유효성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the particle characteristic observation device using the aerosol chamber of the present invention, the effectiveness of particle characteristic observation and analysis is improved by cleaning the aerosol chamber to remove background aerosol in a trace amount of less than 1/100 of the aerosol concentration to be injected. There is an effect that can be increased.
또한 본 발명의 에어로졸 챔버를 이용한 입자 특성 관측 장치에 따르면, 에어로졸 챔버로부터 배출되는 물을 여과기로 걸러주고 가스는 미세필터로 걸러주게 되므로 환경 오염이 최소화되는 효과가 있다.In addition, according to the particle characteristic observation device using an aerosol chamber of the present invention, water discharged from the aerosol chamber is filtered through a filter and gas is filtered through a fine filter, thereby minimizing environmental pollution.
또한 본 발명의 에어로졸 챔버를 이용한 입자 특성 관측 장치에 따르면, 관측장치의 배출구를 통해 배출되는 가스를 미세필터로 걸러줌으로써 환경 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the particle characteristic observation device using an aerosol chamber of the present invention, there is an effect of preventing environmental pollution by filtering the gas discharged through the outlet of the observation device through a fine filter.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치가 도시된 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치의 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치의 측면도.1 is a block diagram showing a particle characteristic observation device using an aerosol chamber according to the present invention.
Figure 2 is a front view of a particle characteristic observation device using an aerosol chamber according to the present invention;
Figure 3 is a side view of a particle characteristic observation device using an aerosol chamber according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a particle characteristic observation device using the aerosol chamber of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.The terms used in the present invention are terms defined in consideration of the functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so the definitions of these terms are defined in accordance with the technical details of the present invention. It should be interpreted as a concept.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.In addition, the embodiments of the present invention do not limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and are included in the claims. This is an embodiment that includes components that can be replaced as equivalents in the components.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Additionally, optional terms in the examples below are used to distinguish one component from another component, and the components are not limited by the terms.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Accordingly, when describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치의 측면도이다.To explain a preferred embodiment of the present invention, Figure 1 is a configuration diagram showing a particle characteristic observation device utilizing an aerosol chamber according to the present invention, and Figure 2 is a particle characteristic observation device utilizing an aerosol chamber according to the present invention. is a front view, and Figure 3 is a side view of the particle characteristic observation device using an aerosol chamber according to the present invention.
본 발명에 따른 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치는, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 에어로졸이 저장되는 에어로졸 챔버(10)와 에어로졸을 관측하는 관측장비(20), 관측결과가 저장되고 저장된 결과를 분석하기 위한 컴퓨터(30) 및 모니터(35)로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 3, the particle characteristics observation device using an aerosol chamber according to the present invention includes an aerosol chamber 10 in which aerosols are stored, an observation device 20 for observing aerosols, and observation results are stored. It consists of a computer 30 and a monitor 35 for analyzing the stored results.
에어로졸 챔버(10)는 원기둥의 양끝에 반구형 돔이 결합되어 이루어지는 것으로, 에어로졸 입자가 저장된다. 이러한 에어로졸 챔버(10)는 수 m3~수십 m3의 크기를 가질 수 있으며, 수십 hPa의 저기압부터 평기압(1000 hPa) 이상의 고기압을 버틸 수 있는 구조로 형성된다. 그리고 에어로졸 챔버(10)의 본체는 전도성이 매우 낮고 녹이 슬지 않아야 하므로 스테인레스 스틸로 제작된다. The aerosol chamber 10 is formed by combining hemispherical domes at both ends of a cylinder, and stores aerosol particles. This aerosol chamber 10 may have a size of several m 3 to tens of m 3 and is formed in a structure that can withstand low pressure of several tens of hPa to high pressure of more than normal pressure (1000 hPa). And the main body of the aerosol chamber 10 is made of stainless steel because it has very low conductivity and must not rust.
이때, 에어로졸 챔버(10)의 상단에는 에어로졸 채집기(Natural aerosol, 11)와 건조기(Dryer, 12), 에어로졸 발생기(Aerosol generator, 13), 공기주입기(Air Pump. 14), 교반기(Agitator, 15)가 설치된다.At this time, at the top of the aerosol chamber 10, there is an aerosol collector (Natural aerosol, 11), a dryer (12), an aerosol generator (13), an air injector (Air Pump. 14), and an agitator (Agitator, 15). ) is installed.
상기 에어로졸 채집기(11)는 대기 중의 공기(Aerosol)를 채집하여 에어로졸 챔버(10)에 주입하는 것으로, 에어로졸 챔버(10) 시설 외부의 실제 대기로부터 공기를 채집하여 에어로졸 챔버(10)의 내부로 주입하게 된다.The aerosol collector 11 collects air (aerosol) in the atmosphere and injects it into the aerosol chamber 10. It collects air from the actual atmosphere outside the aerosol chamber 10 facility and injects it into the inside of the aerosol chamber 10. It is injected.
상기 건조기(D, 12)는 에어로졸 채집기(11)로부터 에어로졸 쳄버(10)로 주입되는 공기(Aerosol) 중의 습기를 제거할 수 있도록 에어로졸 채집기(11)와 에어로졸 챔버(10) 사이에 구비되는 것으로, 가열 방식 또는 실리카겔 튜브 등의 형태로 공기의 수증기를 제습하는 기능을 포함한다.The dryer (D, 12) is provided between the aerosol collector (11) and the aerosol chamber (10) to remove moisture in the air (Aerosol) injected from the aerosol collector (11) into the aerosol chamber (10). This includes the function of dehumidifying water vapor in the air in the form of a heating method or silica gel tube.
상기 에어로졸 발생기(13)는 입자상의 에어로졸을 발생시켜 에어로졸 챔버(10)의 내부로 주입하는 것으로, 에어로졸의 주입속도와 주입량을 조절하여 에어로졸 챔버(10) 내의 에어로졸 농도를 조절할 수 있는 기능을 구비한다.The aerosol generator 13 generates particulate aerosol and injects it into the inside of the aerosol chamber 10, and has the function of controlling the aerosol concentration in the aerosol chamber 10 by adjusting the injection speed and amount of the aerosol. .
상기 공기주입기(AP. 14)는 에어로졸 챔버(10)의 사용 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내부를 클리닝하기 위해 공기를 주입하는 장치로, 미세필터가 이중으로 장착되어 있디. 따라서 비교적 큰 입자(예: 5㎛ 이상)를 1차적으로 걸러준 후 2차적으로 비교적 작은 입자(예: 5㎚ 이상)를 걸러줌으로써, 깨끗한 공기를 주입할 수 있게 된다.The air injector (AP. 14) is a device that injects air to clean the inside of the aerosol chamber 10 before and after use of the aerosol chamber 10, and is equipped with a double fine filter. Therefore, by first filtering relatively large particles (e.g., 5㎛ or larger) and then secondarily filtering relatively small particles (e.g., 5㎚ or larger), clean air can be injected.
이때, 상기 에어로졸 채집기(11), 에어로졸 발생기(13), 공기주입기(14)의 배출구 파이프는 전도성이 매우 낮은 스테인레스 스틸 파이프를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is desirable to use stainless steel pipes with very low conductivity as the outlet pipes of the aerosol collector 11, aerosol generator 13, and air injector 14.
상기 교반기(A, 15)는 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 교반시켜 에어로졸의 수농도를 균질화시키는 장치이다. 에어로졸 채집기(11)에 의해 주입된 공기에는 수증기를 포함한 습윤한 공기가 포함되어 있을 수 있기 때문에, 부식이 발생되지 않는 재질로 형성되어 일정한 속도로 공기를 교반한다. 즉, 교반기(15)는 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 교반하여 에어로졸 챔버(10) 내의 에어로졸의 수농도(단위 부피당 입자 개수)가 균질해지도록 만들게 되며, 오랜 시간 동안 에어로졸을 방치할 경우 비교적 크고 무거운 에어로졸의 경우 챔버 내부 바닥에 침적될 수 있으므로 적절한 속도를 유지하며 입자를 부유하게 만들게 된다.The stirrer (A, 15) is a device that homogenizes the water concentration of aerosol by stirring the air in the aerosol chamber (10). Since the air injected by the aerosol collector 11 may contain moist air including water vapor, it is made of a material that does not cause corrosion and the air is stirred at a constant speed. That is, the stirrer 15 stirs the air in the aerosol chamber 10 to make the water concentration (number of particles per unit volume) of the aerosol in the aerosol chamber 10 homogeneous. When the aerosol is left for a long time, it becomes relatively large. In the case of heavy aerosols, they can settle on the floor inside the chamber, making the particles float while maintaining an appropriate speed.
그리고 에어로졸 챔버(10)의 측부에는 에어로졸 챔버(10)를 개폐할 수 있는 챔버도어(16)와, 관측장비(20)를 연결하여 내부의 에어로졸을 흡입할 수 있도록 관측장비 주입구 플랜지(17)가 설치된다.And on the side of the aerosol chamber 10, there is a chamber door 16 that can open and close the aerosol chamber 10, and an observation equipment inlet flange 17 to connect the observation equipment 20 and inhale the aerosol inside. It is installed.
상기 챔버 도어(16)는 에어로졸 챔버(10)의 일측 반구형 돔에 설치되는 것으로, 관측장비의 점검 및 에어로졸 챔버(10) 내의 이물질(에어로졸) 세척을 위하여 에어로졸 챔버(10)를 개폐하게 된다.The chamber door 16 is installed on one hemispherical dome of the aerosol chamber 10, and opens and closes the aerosol chamber 10 to inspect observation equipment and clean foreign substances (aerosols) in the aerosol chamber 10.
상기 관측장비 주입구 플랜지(17)는 에어로졸 챔버(10)에 설치되는 것으로, 여러 종류의 관측장비(20)에 구비된 파이프가 설치되어 에어로졸 챔버(10)의 내부와 각 관측장비(20)를 연결해주게 된다. 따라서, 여러 종류의 관측장비(20)를 통해 에어로졸 챔버(10) 내의 입자(에어로졸) 특성을 관측할 수 있게 된다.The observation equipment inlet flange 17 is installed in the aerosol chamber 10, and pipes provided in various types of observation equipment 20 are installed to connect the inside of the aerosol chamber 10 and each observation equipment 20. I will do it. Therefore, it is possible to observe particle (aerosol) characteristics within the aerosol chamber 10 through various types of observation equipment 20.
흡입구 파이프(18)는 에어로졸 샘플을 흡입하기 위하여 관측장비 주입구 플랜지(17)에 연결되는 것으로, 에어로졸 챔버(10)의 중앙을 향하도록 파이프가 길게 뻗어 있는 구조로 이루어진다. 이때 에어로졸 챔버(10) 내에서 샘플링된 에어로졸은 균질한 농도를 관측한다고 가정할 수 있으므로, 교반기(15)의 교반을 방해하지 않는 선에서 적당한 길이를 가지게 된다. 흡입구 파이프(18) 역시 전도성이 매우 낮은 스테인레스 스틸 파이프를 사용하는 것이 바람직하다.The inlet pipe 18 is connected to the observation equipment inlet flange 17 in order to inhale an aerosol sample, and has a structure in which the pipe extends long toward the center of the aerosol chamber 10. At this time, since it can be assumed that the aerosol sampled within the aerosol chamber 10 observes a homogeneous concentration, it has an appropriate length that does not interfere with the stirring of the stirrer 15. It is also desirable to use a stainless steel pipe with very low conductivity as the inlet pipe 18.
그리고 에어로졸 챔버(10)의 하부에는 챔버 지지대(19)와 공기배출 및 배수장치(40) 및 진공펌프(Vacuum Pump, 45)가 설치된다. And at the lower part of the aerosol chamber 10, a chamber support 19, an air discharge and drainage device 40, and a vacuum pump (Vacuum Pump, 45) are installed.
상기 챔버 지지대(19)는 에어로졸 챔버(10)를 지지하도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결된 것으로, 일정 간격을 두고 2개가 설치된다. 그리고 상기 공기배출 및 배수장치(40)는 실험 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 배출하거나 물 세척 이후 오염수를 배수할 수 있도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결되는 것이다.The chamber support 19 is connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to support the aerosol chamber 10, and two chamber supports are installed at regular intervals. And the air discharge and drainage device 40 is connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to discharge the air in the aerosol chamber 10 before and after the experiment or to drain contaminated water after water washing.
상기 진공펌프(VP, 45)는 배출 및 배수관(41)을 통해 공기배출 및 배수장치(40)에 연결되는 것으로, 에어로졸 챔버(10)를 클리닝하는 과정에서 상부의 공기 주입기(14)와 동시에 작동하거나 오염수 배수를 위해 개별적으로 작동한다. 이때, 진공펌프(45)의 배출구에는 공기정화를 위한 미세필터 및 오염수 정화를 위한 여과기가 구비될 수 있다. 따라서 진공펌프(45)는 공기를 배출할 때에는 미세필터가 장착된 파이프를 통해 외부로 정화된 공기를 배출시킬 수 있고, 오염수를 배출할 때는 여과기가 장착된 파이프를 통해 정화된 물을 배수할 수 있게 된다.The vacuum pump (VP, 45) is connected to the air discharge and drainage device 40 through the discharge and drain pipe 41, and operates simultaneously with the upper air injector 14 in the process of cleaning the aerosol chamber 10. or operates individually to drain contaminated water. At this time, the outlet of the vacuum pump 45 may be equipped with a fine filter for air purification and a filter for purifying contaminated water. Therefore, when discharging air, the vacuum pump 45 can discharge purified air to the outside through a pipe equipped with a fine filter, and when discharging contaminated water, it can discharge purified water through a pipe equipped with a filter. It becomes possible.
다시 말해서, 상기 에어로졸 채집기(11)와 건조기(12), 에어로졸 발생기(13), 공기주입기(14) 및 교반기(15)는 에어로졸 챔버(10)의 상부측에 구비되고, 상기 관측장비 주입구 플랜지(17)는 흡입구 파이프(18)가 경사지게 배치되도록 에어로졸 챔버(10)의 측상부에 설치되며, 상기 공기배출 및 배수장치(40)와 진공펌프(45)는 에어로졸 챔버(10)의 하부에 구비된다.In other words, the aerosol collector 11, dryer 12, aerosol generator 13, air injector 14, and stirrer 15 are provided on the upper side of the aerosol chamber 10, and the observation equipment inlet flange (17) is installed on the upper side of the aerosol chamber (10) so that the inlet pipe (18) is disposed at an angle, and the air discharge and drainage device (40) and vacuum pump (45) are provided at the lower part of the aerosol chamber (10). do.
한편, 상기 관측장비(20)로는 구름응결핵계수기(Cloud Condensation Nuclei Counter, 21)와, 빙정핵계수기(Ice Nuclei Counter, 22), 광학입자계수기(Optical Particle Counter, 23), 구름입자계수기(Cloud Particle Counter, 24) 및 나노입자계수기(Scanning Mobility Particle Sizer, 25) 등을 사용한다.Meanwhile, the observation equipment 20 includes a Cloud Condensation Nuclei Counter (21), an Ice Nuclei Counter (22), an Optical Particle Counter (23), and a Cloud Particle Counter (Cloud Particle Counter). Counter, 24) and nanoparticle counter (Scanning Mobility Particle Sizer, 25) are used.
상기 구름응결핵계수기(CCNC. 21)는 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 과포화도를 조절하여 입자가 응결되어 크기가 커지는 특성을 관측하는 장비이고, 빙정핵계수기(INC, 22)는 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 임의의 저온 환경에서 입자가 응고되어 크기가 커지는 특성을 관측하는 장비이며, 광학입자계수기(OPC. 23)는 에어로졸 챔버(10) 내에 위치한 에어로졸의 크기별 수농도를 광학적으로 측정하여 기록하는 장비이다. The cloud condensation nucleus counter (CCNC. 21) is equipped with its own chamber and controls supersaturation through water vapor and temperature control to observe the characteristics of particles condensing and increasing in size, and the ice crystal nuclei counter (INC. 22) has its own chamber. It is an equipment that observes the characteristics of particles coagulating and increasing in size in a random low-temperature environment through water vapor and temperature control. The optical particle counter (OPC. 23) measures the number concentration of aerosols by size located in the aerosol chamber (10). It is a device that measures and records optically.
그리고 구름입자계수기(CPC, 24))는 에어로졸 챔버(10) 내에서 에어로졸의 총 수농도를 관측하는 장비이고, 나노입자계수기(SMPS, 25)는 구름입자계수기(24)에서 코팅해서 관측한 에어로졸에 포함된 나노입자에 대하여 수~수십개의 빈 간격으로 입자 크기 마다의 수농도를 관측하는 장비이다.And the cloud particle counter (CPC, 24) is a device that observes the total number concentration of aerosols in the aerosol chamber (10), and the nanoparticle counter (SMPS, 25) is a device that measures aerosols observed by coating in the cloud particle counter (24). This is an equipment that observes the number concentration of nanoparticles included in each particle size at intervals of several to dozens.
이때, 상기 구름입자계수기(CPC, 24))는 2개가 구비되어, 하나는 컴퓨터(30)에 연결되고 다른 하나는 나노입자계수기(25)에 연결되는 것이 바람직하다. 그리고 각 관측장비(20)의 배출구 파이프에는 배출공기를 정화하는 미세필터(26)가 구비되고, 미세필터(26)는 5㎛ 이상의 입자를 걸러주는 1차필터와 5㎚ 이상의 입자를 걸러주는 2차필터의 이중구조로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that two cloud particle counters (CPC, 24) are provided, one connected to the computer 30 and the other connected to the nanoparticle counter 25. In addition, the outlet pipe of each observation equipment 20 is equipped with a fine filter 26 to purify the discharged air, and the fine filter 26 is a primary filter that filters out particles larger than 5㎛ and a second filter that filters particles larger than 5㎚. It is desirable to have a dual structure of a tea filter.
상기 컴퓨터(30)는 각 관측장비(20)에 연결되어 자료를 수집 및 분석하는 것이고, 모니터(35)는 수집 및 분석된 자료를 화면으로 표출하는 장치이다.The computer 30 is connected to each observation equipment 20 to collect and analyze data, and the monitor 35 is a device that displays the collected and analyzed data on a screen.
상기와 같이 구성된 본 발명의 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치는 입자상 물질 주입 실험과 야외 에어로졸 채집 실험 및 이 둘을 포함하는 복합 에어로졸 실험 등의 3가지 실험 방법을 통해 주입되거나 채집된 물질(에어로졸)에 포함된 입자의 특성을 관찰한다.The particle characteristic observation device utilizing the aerosol chamber of the present invention configured as described above is capable of measuring the injected or collected material (aerosol ) Observe the characteristics of the particles included.
<입자상 물질 주입 실험><Particulate matter injection experiment>
입자상 물질 주입 실험은 염화칼슘, 염화나트륨, 요오드화은, 이산화타이타늄 등의 입자상 물질을 에어로졸 챔버에 주입한 후 입자의 특성을 관측하는 실험으로, 인공강우(설)와 같은 기상조절에 유용한 정보를 제공한다,The particulate material injection experiment is an experiment that observes the characteristics of particles after injecting particulate materials such as calcium chloride, sodium chloride, silver iodide, and titanium dioxide into an aerosol chamber. It provides useful information for weather control such as artificial rainfall.
이러한 입자상 물질 주입 실험은 에어로졸 챔버 클리닝 단계와 입자상 물질주입 단계, 특성 관측 단계 및 에어로졸 챔버 클리닝 단계로 이루어진다. This particulate matter injection experiment consists of an aerosol chamber cleaning step, a particulate material injection step, a characteristic observation step, and an aerosol chamber cleaning step.
실험 전후에 실시하는 에어로졸 챔버 클리닝 단계는 에어로졸 챔버의 배경 에어로졸을 제거하는 단계로, 배경 에어로졸이 주입할 입자상 물질 농도의 100분의 1 미만 수준이 되도록 한다. 즉, 공기주입기(14)와 공기배출 및 배수장치(40) 이외에 모든 밸브는 잠김 상태로 유지하고, 공기주입기(14)와 진공펌프(45)를 이용하여 미세필터를 거친 깨끗한 공기의 주입과 배출을 반복함으로써 에어로졸 챔버(10)를 클리닝한다. The aerosol chamber cleaning step performed before and after the experiment is to remove the background aerosol of the aerosol chamber so that the background aerosol is less than 1/100th of the particulate matter concentration to be injected. That is, all valves other than the air injector 14 and the air discharge and drainage device 40 are kept in a locked state, and clean air that has passed through a fine filter is injected and discharged using the air injector 14 and the vacuum pump 45. Clean the aerosol chamber 10 by repeating.
이때, 공기주입기(14)에서는 이중으로 구성된 미세필터를 이용하여 5㎛ 이상의 비교적 큰 입자를 1차적으로 거른 후, 5㎚ 이상의 비교적 작은 입자를 걸러줌으로써 에어로졸 챔버(10)에 깨끗한 공기를 주입한다.At this time, the air injector 14 first filters relatively large particles of 5㎛ or larger using a double fine filter, and then filters relatively small particles of 5㎚ or larger, thereby injecting clean air into the aerosol chamber 10.
입자상 물질 주입 단계는 염화칼슘, 염화나트륨, 요오드화은, 이산화타이타늄 등의 입자상 물질을 에어로졸 챔버(10)에 주입하는 단계로, 모든 밸브를 잠근 후 에어로졸 발생기(13)를 통해 입자상 물질을 주입한다. 이때, 실험 설정에 따라 에어로졸 발생기(13)의 주입속도와 주입량을 조절하여 에어로졸 농도를 조절하고, 주입 시간 또한 실험 설정에 따라 달리한다. 그리고 주입 종료 후에는 에어로졸 발생기(13)의 밸브가 잠기고, 에어로졸 챔버(10)의 상부에 구비된 교반기(15)를 이용하여 에어로졸 챔버(10)의 내부를 균질화한다.The particulate matter injection step is a step of injecting particulate matter such as calcium chloride, sodium chloride, silver iodide, and titanium dioxide into the aerosol chamber 10. After closing all valves, particulate matter is injected through the aerosol generator 13. At this time, the aerosol concentration is adjusted by adjusting the injection speed and injection amount of the aerosol generator 13 according to the experimental settings, and the injection time is also varied according to the experimental settings. After the injection is completed, the valve of the aerosol generator 13 is closed, and the interior of the aerosol chamber 10 is homogenized using the stirrer 15 provided at the top of the aerosol chamber 10.
특성 관측 단계는 관측장비 주입구 플랜지(17)에 연결된 관측장비(20)의 주입구 파이프에 구비된 밸브를 개방하여 입자의 특성 관측을 수행하는 단계로, 구름응결핵계수기(21)와, 빙정핵계수기(22), 광학입자계수기(23), 구름입자계수기(24)) 및 나노입자계수기(25) 등을 통해 특성을 관측한다. 여기서, 구름응결핵계수기(21)는 과포화도를 조절하여 입자가 응결되어 크기가 커지는 특성을 관측하고, 빙정핵계수기(22)는 임의의 저온 환경에서 입자가 응고되어 크기가 커지는 특성을 관측하며, 광학입자계수기(23) 에어로졸 챔버(10) 내에 위치한 에어로졸의 크기별 수농도를 광학적으로 측정하여 기록한다. 그리고, 구름입자계수기(24))는 하는 에어로졸 챔버(10) 내에서 에어로졸의 총 수농도를 관측하고, 나노입자계수기(SMPS, 25)는 구름입자계수기(24)에서 코팅해서 관측한 에어로졸에 포함된 나노입자에 대하여 수~수십개의 빈 간격으로 입자 크기 마다의 수농도를 관측한다.The characteristic observation step is a step of performing particle characteristic observation by opening the valve provided in the inlet pipe of the observation equipment 20 connected to the observation equipment inlet flange 17, and the cloud condensation nucleus counter 21 and the ice nuclei counter ( 22), optical particle counter (23), cloud particle counter (24)), and nanoparticle counter (25), etc. are used to observe the characteristics. Here, the cloud condensation nuclei counter 21 controls the degree of supersaturation to observe the characteristics of particles condensing and increasing in size, and the ice crystal nucleus counter 22 observes the characteristics of particles condensing and increasing in size in an arbitrary low temperature environment, and optical The particle counter (23) optically measures and records the number concentration of each size of aerosol located in the aerosol chamber (10). In addition, the cloud particle counter (24) observes the total number concentration of aerosols in the aerosol chamber (10), and the nanoparticle counter (SMPS, 25) is included in the aerosols observed by coating in the cloud particle counter (24). For nanoparticles, the number concentration of each particle size is observed at intervals of several to dozens of bins.
따라서, 임의의 과포화도 환경을 만들었을 때 과포화도별로 입자가 응결되어 크기가 커지는(성장) 특성이나, 임의의 저온 환경을 만들었을 때 온도별로 입자가 응고되어 크기가 커지는(성장) 특성을 관측할 수 있게 된다. 또한 입자의 크기별 수농도를 통해 입자의 크기별 단위 부피당 개수 농도로 입자마다 이 특성이 다름을 관측할 수 있다. 또한 물질별 총 수농도 대비 응결핵 또는 빙정핵으로 성장한 입자의 수농도 비율을 통해 입자 성장 효율 특성을 계산하여 상호 비교할 수 있게 된다. 이러한 특성들은 수치모의와 수치해석 등 다양한 연구 분야를 포함하여 기상조절 실험과 실험의 효율 개선을 위한 신물질 개발 등에 유용한 정보로 활용된다.Therefore, when a random supersaturation environment is created, particles congeal and increase in size (growth) depending on the degree of supersaturation, or when a random low-temperature environment is created, particles coagulate and increase in size (growth) depending on temperature can be observed. There will be. In addition, it is possible to observe that this characteristic is different for each particle through the number concentration per unit volume by particle size. In addition, particle growth efficiency characteristics can be calculated and compared through the ratio of the number concentration of particles grown as condensation nuclei or ice crystal nuclei to the total number concentration for each material. These characteristics are used as useful information in various research fields such as numerical simulation and numerical analysis, as well as in weather control experiments and the development of new materials to improve the efficiency of experiments.
그리고 주입구 파이프로 흡입되는 에어로졸 샘플은 관측장비(20)에서 관측 이후, 각 관측장비(20) 각각에 연결된 배출구 파이프를 통해 배출되며, 배출시 미세필터를 거쳐 밖으로 배출됨으로써 환경에 영향을 미치지 않도록 한다. 이때, 각 관측장비(20)에서 관측한 자료는 컴퓨터(30)를 통해 자동 수집되며, 표출시스템에서 이들의 자료들을 모니터(35)에 표출하게 된다.In addition, the aerosol sample inhaled through the inlet pipe is discharged through the outlet pipe connected to each observation device 20 after observation by the observation device 20, and is discharged outside through a fine filter to prevent it from affecting the environment. . At this time, the data observed from each observation device 20 is automatically collected through the computer 30, and the display system displays these data on the monitor 35.
<야외 에어로졸 채집 실험><Outdoor aerosol collection experiment>
야외 에어로졸 채집 실험은 야외의 대기 중 공기를 에어로졸 채집기(11)를 이용하여 일정시간 동안 채집하여 에어로졸 챔버(10)에 주입한 후 입자의 특성을 관측할 수 있는 실험으로, 에어로졸 챔버 클리닝 단계와 야외 공기 채집 및 주입 단계, 특성 관측 단계 및 에어로졸 챔버 클리닝 단계로 이루어진다.The outdoor aerosol collection experiment is an experiment in which air in the outdoor atmosphere is collected for a certain period of time using an aerosol collector (11), injected into the aerosol chamber (10), and then the characteristics of the particles are observed. The aerosol chamber cleaning step and It consists of an outdoor air collection and injection stage, a characteristic observation stage, and an aerosol chamber cleaning stage.
야외 에어로졸 채집 실험은 에어로졸 발생기(13)에서 입자상 물질을 주입하는 대신 에어로졸 채집기(11)을 이용하여 공기를 에어로졸 챔버(10)에 주입하는 것을 제외하면 상기한 입자상 물질 주입 실험과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. The outdoor aerosol collection experiment is the same as the above-described particulate matter injection experiment except that air is injected into the aerosol chamber 10 using the aerosol collector 11 instead of injecting particulate matter from the aerosol generator 13. Detailed explanations are omitted.
다만, 야외에서 채집된 공기는 야외의 기상 상태에 따라 습도가 높을 수 있으므로, 건조기(12)을 이용하여 건조시킬 수 있다. 그리고 야외 공기를 일정시간 빠르게 채집하여 해당 시각에 관측된 에어로졸의 특성을 에어로졸 챔버에서 일정시간 동일한 특성을 유지시킬 수 있다.However, since air collected outdoors may have high humidity depending on outdoor weather conditions, it can be dried using a dryer 12. In addition, by quickly collecting outdoor air for a certain period of time, the characteristics of the aerosol observed at that time can be maintained in the aerosol chamber for a certain period of time.
<복합 에어로졸 실험><Complex aerosol experiment>
복합 에어로졸 실험은 야외 에어로졸 채집 실험과 입자상 물질 주입 실험을 모두 포함하는 실험으로, 에어로졸 챔버 클리닝 단계와 야외 공기 채집 및 주입 단계, 입자상 물질 주입 단계, 특성 관측 단계 및 에어로졸 챔버 클리닝 단계로 이루어진다. 즉, 야외 공기를 채집하여 에어로졸 챔버에 주입시키고, 이후 입자상 물질을 주입힘으로써, 실제 대기와 유사한 배경 에어로졸 농도에 인위적인 특정 에어로졸 농도를 증가시켜 입자의 특성을 관찰할 수 있게 된다.The complex aerosol experiment is an experiment that includes both an outdoor aerosol collection experiment and a particulate matter injection experiment. It consists of an aerosol chamber cleaning stage, an outdoor air collection and injection stage, a particulate matter injection stage, a characteristic observation stage, and an aerosol chamber cleaning stage. That is, by collecting outdoor air and injecting it into an aerosol chamber, and then injecting particulate matter, it is possible to observe the characteristics of particles by artificially increasing the specific aerosol concentration to the background aerosol concentration similar to the actual atmosphere.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the present invention has been described and illustrated in relation to several embodiments to illustrate the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as described, and is within the scope of the technical idea described in the description of the invention. Those skilled in the art will be able to understand that many changes and modifications can be made to the present invention without departing from the above. Accordingly, all such appropriate changes, modifications and equivalents shall be considered to fall within the scope of the present invention.
10...에어로졸 챔버(Aerosol Chamber)
11...에어로졸 채집기
12...건조기(Dryer)
13...에어로졸 발생기(AG, Aerosol Generator)
14...공기주입기(AP, Air Pump)
15...교반기(A, Agitator)
16...챔버 도어(Chamber Door)
17...관측장비 주입구 플랜지
18...흡입구 파이프
19...지지대
20...관측장비
21...구름응결핵계수기(CCNC, Cloud Condensation Nuclei Counter)
22...빙정핵계수기(INC, Ice Nuclei Counter)
23...광학입자계수기(OPC, Optical Particle Counter)
24...구름입자계수기(CPC, Cloud Particle Counter)
25...나노입자계수기(SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer)
26...미세필터
30...컴퓨터(Computer)
35...모니터(Monitor)
40...공기배출 및 배수장치
41...배출 및 배수관
45...진공 펌프(VP, Vacuum Pump)10...Aerosol Chamber
11...Aerosol collector
12...Dryer
13...Aerosol Generator (AG)
14...Air injector (AP, Air Pump)
15...Agitator (A, Agitator)
16...Chamber Door
17...Observation equipment inlet flange
18...Inlet pipe
19...Support
20...Observation equipment
21...Cloud Condensation Nuclei Counter (CCNC)
22...Ice Nuclei Counter (INC)
23...Optical Particle Counter (OPC)
24...Cloud Particle Counter (CPC)
25... Nanoparticle Counter (SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer)
26...fine filter
30...Computer
35...Monitor
40...Air discharge and drainage device
41...Discharge and drain pipe
45...Vacuum Pump (VP)
Claims (6)
대기 중의 공기를 채집하여 에어로졸 챔버(10)에 주입하는 에어로졸 채집기(11);
에어로졸 쳄버(10)로 주입되는 공기 중의 습기를 제거할 수 있도록 에어로졸 채집기(11)와 에어로졸 챔버(10) 사이에 구비되는 건조기(12);
입자상의 에어로졸을 발생시켜 에어로졸 챔버(10)의 내부로 주입하는 에어로졸 발생기(13);
에어로졸 챔버(10)의 사용 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내부를 클리닝하기 위해 공기를 주입하는 공기주입기(14);
에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 교반시켜 에어로졸의 수농도를 균질화시키는 교반기(15);
에어로졸 챔버(10)의 반구형 돔에 설치된 챔버 도어(16);
여러 종류의 관측장비(20)에 구비된 파이프가 설치되어 에어로졸 챔버(10)의 내부와 각 관측장비(20)를 연결해주도록 에어로졸 챔버(10)에 설치되는 관측장비 주입구 플랜지(17);
에어로졸 챔버(10)의 중앙을 향해 설치되며 관측장비 주입구 플랜지(17)가 연결되는 흡입구 파이프(18);
각 관측장비(20)에 연결되어 자료를 수집 및 분석하는 컴퓨터(30) 및 모니터(35);
에어로졸 챔버(10)를 지지하도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결된 챔버 지지대(19);
실험 전과 후에 에어로졸 챔버(10) 내의 공기를 배출하거나 물 세척 이후 오염수를 배수할 수 있도록 에어로졸 챔버(10)의 하부에 연결된 공기배출 및 배수장치(40);
그리고 배출 및 배수관(41)을 통해 공기배출 및 배수장치(40)에 연결되는 진공펌프(45);를 포함하며,
상기 에어로졸 채집기(11)와 건조기(12), 에어로졸 발생기(13), 공기주입기(14) 및 교반기(15)는 에어로졸 챔버(10)의 상부측에 구비되고,
상기 관측장비 주입구 플랜지(17)는 흡입구 파이프(18)가 경사지게 배치되도록 에어로졸 챔버(10)의 측상부에 설치되며,
상기 공기배출 및 배수장치(40)와 진공펌프(45)는 에어로졸 챔버(10)의 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치.
An aerosol chamber (10) consisting of a hemispherical dome joined to both ends of a cylinder and storing particles;
An aerosol collector (11) that collects air in the atmosphere and injects it into the aerosol chamber (10);
A dryer (12) provided between the aerosol collector (11) and the aerosol chamber (10) to remove moisture in the air injected into the aerosol chamber (10);
An aerosol generator (13) that generates particulate aerosol and injects it into the aerosol chamber (10);
An air injector (14) for injecting air to clean the inside of the aerosol chamber (10) before and after use of the aerosol chamber (10);
A stirrer (15) that stirs the air in the aerosol chamber (10) to homogenize the water concentration of the aerosol;
A chamber door (16) installed on the hemispherical dome of the aerosol chamber (10);
An observation equipment inlet flange (17) installed in the aerosol chamber (10) so that pipes provided in various types of observation equipment (20) are installed to connect the interior of the aerosol chamber (10) and each observation equipment (20);
An inlet pipe (18) installed toward the center of the aerosol chamber (10) and connected to the observation equipment inlet flange (17);
A computer (30) and monitor (35) connected to each observation equipment (20) to collect and analyze data;
A chamber support 19 connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to support the aerosol chamber 10;
An air discharge and drainage device 40 connected to the lower part of the aerosol chamber 10 to discharge the air in the aerosol chamber 10 before and after the experiment or to drain contaminated water after water washing;
And a vacuum pump (45) connected to the air discharge and drainage device (40) through the discharge and drain pipe (41),
The aerosol collector 11, dryer 12, aerosol generator 13, air injector 14, and stirrer 15 are provided on the upper side of the aerosol chamber 10,
The observation equipment inlet flange 17 is installed on the upper side of the aerosol chamber 10 so that the inlet pipe 18 is disposed at an angle,
A particle characteristic observation device using an aerosol chamber, characterized in that the air discharge and drainage device (40) and the vacuum pump (45) are provided at the lower part of the aerosol chamber (10).
에어로졸 관측 목적에 따라 에어로졸 발생기를 통해 에어로졸 챔버에 다양한 입자를 주입하여 에어로졸 입자를 관측하는 입자상 물질 주입 실험과 에어로졸 채집기를 이용하여 야외 공기를 에어로졸 챔버에 주입하여 에어로졸 입자를 관측하는 야외 에어로졸 채집 실험 및 다양한 입자와 야외 공기를 동시에 에어로졸 챔버에 주입하여 에어로졸 입자를 관측하는 복합 에어로졸 실험을 수행하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치.
According to paragraph 1,
Depending on the purpose of aerosol observation, a particulate matter injection experiment in which aerosol particles are observed by injecting various particles into an aerosol chamber through an aerosol generator, an outdoor aerosol collection experiment in which aerosol particles are observed by injecting outdoor air into an aerosol chamber using an aerosol collector, and A particle characteristics observation device using an aerosol chamber, characterized in that it performs a complex aerosol experiment to observe aerosol particles by simultaneously injecting various particles and outdoor air into the aerosol chamber.
상기 관측장비(20)는 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 과포화도를 조절하여 입자가 응결되어 크기가 커지는 특성을 관측하는 구름응결핵계수기(CCNC. 21)와, 자체 챔버를 구비하고 수증기와 온도 조절을 통해 임의의 저온 환경에서 입자가 응고되어 크기가 커지는 특성을 관측하는 빙정핵계수기(INC, 22)와, 에어로졸 챔버(10) 내에 위치한 에어로졸의 크기별 수농도를 광학적으로 측정하여 기록하는 광학입자계수기(OPC. 23)와, 에어로졸 챔버(10) 내에서 에어로졸의 총 수농도를 관측하는 구름입자계수기(CPC, 24)) 및 구름입자계수기(24)에서 코팅해서 관측한 에어로졸에 포함된 나노입자에 대하여 수~수십개의 빈 간격으로 입자 크기 마다의 수농도를 관측하는 나노입자계수기(SMPS, 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치.
According to paragraph 1,
The observation equipment 20 is equipped with a cloud condensation nucleus counter (CCNC. 21) that has its own chamber and monitors the characteristics of particles condensing and increasing in size by controlling the degree of supersaturation through water vapor and temperature control, and a cloud condensation nucleus counter (CCNC. 21) that has its own chamber and monitors water vapor and An ice nuclei counter (INC, 22) that observes the characteristics of particles coagulating and increasing in size in a random low-temperature environment through temperature control, and an optical device that optically measures and records the number concentration of aerosols by size located in the aerosol chamber (10). A particle counter (OPC. 23), a cloud particle counter (CPC, 24) that observes the total number concentration of aerosols in the aerosol chamber (10), and nano particles contained in aerosols observed by coating in the cloud particle counter (24). A particle characteristic observation device using an aerosol chamber, characterized in that it includes a nanoparticle counter (SMPS, 25) that observes the number concentration of each particle size at intervals of several to dozens of particles.
각 관측장비(20)의 배출구 파이프에는 배출공기를 정화하는 미세필터(26)가 구비되고, 미세필터(26)는 5㎛ 이상의 입자를 걸러주는 1차필터와 5㎚ 이상의 입자를 걸러주는 2차필터의 이중구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치.
According to clause 4,
The outlet pipe of each observation equipment 20 is equipped with a fine filter 26 to purify the discharged air, and the fine filter 26 is a primary filter that filters out particles larger than 5㎛ and a secondary filter that filters particles larger than 5㎚. A particle characteristic observation device using an aerosol chamber characterized by a dual filter structure.
상기 진공펌프(45)의 배출구에는 공기정화를 위한 미세필터 및 오염수 정화를 위한 여과기가 구비된 것을 특징으로 하는 에어로졸 챔버를 활용한 입자 특성 관측 장치.
According to paragraph 1,
A particle characteristic observation device using an aerosol chamber, characterized in that the outlet of the vacuum pump (45) is equipped with a fine filter for air purification and a filter for purifying contaminated water.
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