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저비용 센서를 이용한 청정 실험실 실시간 감시

Real-time monitoring of cleanroom laboratories using low cost sensors
지질학회지 제55권 제1호, 2019.2, 141-148 (8 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2019.55.1.141
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초록
공기여과장치(air filtration system)는 부유 먼지에 의하여 오염되기 쉬운 자연 또는 인공 시료의 미량 성분을 분석하는 실험실에 필수적이다. 일반적으로 공기여과장치는 실험실에 먼지가 제거된 공기를 공급하기 위하여 HEPA (high efficiency particulate air) 또는 ULPA (ultra-low penetration air)필터를 최종 필터로 갖는 다단식 공기 필터를 사용한다. 그러나 이러한 필터를 사용하는 것이 목표하는 공기 청정도를 보증하지는 않으며, 특히 국내 대기 미세먼지 농도의 잠재적 증가 가능성을 고려할 때 실험실 공기 입자 농도에 대한 주기적인 감시가 요구된다. 본 보고에서는 저비용 센서 모듈(sensor module)과 웹 기반 데이터 로거(data logger)를 사용하여 공기 중 입자 농도를 실시간으로 측정하는 장치(PaMo)를 개발하였다. 이 장치는 추가로 온도 및 습도 센서를 갖추었다. 두 기의 PaMo는 빙하시료 내 미량 성분 분석을 목적으로 하는 극지연구소내 두 청정 실험실에 각각 설치되었고, 2018년 3월 29일부터 6월 24일까지 >0.3 μm 입자 농도와 온도, 상대 습도를 측정하였다. 실시간 모니터링 결과 비록 실내 공기의 입자 농도는 실외 공기에 비례하여 증가하였으나 두 실험실에 설치된 공기여과 장치는 각 실험실에 요구되는 청청도를 달성 및 유지하였다. PaMo는 실외 공기 이외의 실내 먼지 기원 추적, 필터 교체시기에 대한 정보 제공, 공기여과장치의 오류 알람에 활용 가능하다. 본 보고는 PaMo가 공기여과장치를 운영하는 실험실에서 값비싼 입자 계수기를 대신하는 간편하고 효과적인 대안이 된다고 제안한다.

An air filtration system (AFS) is necessary for laboratories that analyze trace components in natural or artificial samples liable to be contaminated by airborne particulates. In general, an AFS employs multi-stage air filters with a HEPA (high efficiency particulate air) or an ULPA (ultra-low penetration air) filter as the final filter to supply particle-free air to a laboratory. However, using these filters does not guarantee the desired cleanliness of air, and routine assessment of the particle levels in laboratory air is required especially given the potential increase in atmospheric fine particles in Korea. In this context, we have developed a real-time particle monitor (PaMo) using a low cost sensor module and a web based data logger. A temperature and humidity sensor was also included in the PaMo. Two PaMo units have been installed in two cleanroom laboratories for ice core research at the Korea Polar Research Institute. The number of particles larger than 0.3 μm, temperature and relative humidity were monitored from 29th March to 24th June 2018. This real-time monitoring proved that, although the particle concentrations in the room air increased with that in the outdoor air, the AFSs were able to achieve and maintain the cleanliness required for each laboratory. The PaMo will be able to identify particle sources other than the outdoor air, provide a guideline for when to replace filters and notify unexpected AFS failure. We suggest that the PaMo is an easy and effective alternative to expensive particle counters for laboratories that operate AFS.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 재료 및 방법
3. 결과 및 토의
4. 결론
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