Chamber를 이용한 비정상 농도장에서의 SMPS 측정 변화에 대한 연구

Abstract

오늘날 나노입자의 인체 유해성 문제가 대두되고 있고, 이에 따라 생활가전이나 각종 사무 기기 등에 대한 입자 발생량을 측정이 중요해지고 있다. 이들의 입자 발생량을 측정하기 위해서는 챔버(chamber)를 이용한다. 또한 입자의 분포와 수농도를 측정하기 위한 장비로는 SMPS(Scanning Mobility Particle Sizer)가 있다. SMPS는 나노입자 및 에어로졸의 분포를 측정하는 대표적인 장비다. 입자의 전기적인 이동도를 이용하여 그에 상응한 입자의 크기를 분리하는 DMA (Differential Mobility Analyzer)와 입자의 수농도를 측정하는 CPC(Condensation Particle Counter)로 구성되어 있다. 작동조건에 따라서 입자의 크기 분포의 범위는 결정되고,측정시간은 수분이내이다. SMPS를 이용한 입자 분포의 측정시, 측정하고자 하는 입자나 에어로졸의 농도는 측정하는 시간동안에는 일정해야 한다. 만약 측정하는 동안에 입자나 에어로졸의 농도가 변화한다면 정확하지 못한 결과를 얻게 될 것이다. 본 연구에서는 농도가 변화하는 환경에서의 SMPS 측정 특성을 비교 관찰하였다. 입자의 농도 분포를 알고 있는 상태에서 농도를 시간에 따라서 변화시켰을 때, SMPS 측정결과의 변화를 살펴보았다. 정상상태에서 초기 입자의 분포를 측정하고 챔버를 이용하여 시간에 따라서 농도를 인위적으로 변화시켰다. 이 때 농도 변화는 식(1)과 같다. 여기서 N0는 초기농도, α는 농도의 감소 정도를 나타내는 파라미터이고 t는 시간이다. 정상상태에서의 초기 입자의 기하하적평균 입경이 농도를 변화시켰을 때, SMPS에서 측정되는 결과를 SMPS 프로그램을 이용한 예측된 이론값과 실험결과를 Fig.1에서 나타내었다. 예측된 이론값과 실험치가 비교적 잘 일치하고 있음을 볼 수 있다.