KR101759176B1 - Method for detecting chemical substances using impedance analysis - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체식 가스센서를 이용한 화학물질 검출방법에 관한 것으로, 전극부(110) 및 상기 전극부(110)에 전기적으로 접속되는 감지부(120)를 포함하여 구성되는 반도체식 가스센서(100)를 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법에 있어서, (I) 상기 반도체식 가스센서(100)를 준비하는 단계; (II) 상기 대상가스(target gas)를 상기 감지부(120)에 흡착시키는 단계; (III) 상기 전극부(110)에 전원을 인가하는 단계; (IV) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하는 단계; (V) 상기 임피던스의 실수부 및 허수부가 도출되는 단계; (VI) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제2기준데이터(420)와, 상기 (V)단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 전원은 교류전원인 것을 특징으로 하는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a chemical substance detection method using a semiconductor type gas sensor and includes a semiconductor type gas sensor 100 including an electrode unit 110 and a sensing unit 120 electrically connected to the electrode unit 110 A method for determining the type and concentration of a target gas using (I) a step of preparing the semiconductor gas sensor 100; (II) adsorbing the target gas to the sensing unit 120; (III) applying power to the electrode unit 110; (IV) measuring an impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed; (V) deriving a real part and an imaginary part of the impedance; (VI) second reference data 420 recording the relationship between the real part and the imaginary part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas, And determining the type and concentration of the target gas in relation to the real part and the imaginary part of the impedance derived in the step (V), wherein the power source is an alternating current source, and a method for determining the type and concentration of the target gas.

Description

임피던스 분석을 이용하는 화학물질 검출방법{Method for detecting chemical substances using impedance analysis}[0001] The present invention relates to a method of detecting a chemical substance using impedance analysis,

본 발명은 화학물질 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체식 가스센서를 이용한 화학물질 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical substance detection method, and more particularly, to a chemical substance detection method using a semiconductor type gas sensor.

산업사회가 고도화됨에 따라 생산현장에서부터 일반가정에 이르기까지 각종 가스의 사용이 폭증하고 그 종류도 날로 다양해지고 있다. 또한 생산과정에서 여러 종류의 가스가 발생되고 있어 보다 효율적인 가스활용 문제와 이에 따른 안전관리가 심각한 해결문제로 대두되고 있다.As the industrial society has advanced, the use of various gases from production sites to general households has been increasing and various kinds of them have been diversified day by day. In addition, since various kinds of gas are generated in the production process, more efficient use of gas and safety management are becoming serious problem.

특히 유독성의 폭발성 가스를 포함하여 직·간접적으로 피해를 줄 수 있는 가스들은 사전에 이를 검지하여 대처하는 것이 무엇보다 중요하다. 자동차엔진의 연소제어, 가전제품의 지능화, 생산공정의 자동화, 보일러 등의 연소기구에 대한 배기가스 성분분석, 대기오염관리 등에 있어서 가스센서는 없어서는 안될 핵심요소이다.Especially, it is important to detect the gases that can directly or indirectly damage, including toxic explosive gas, beforehand. Gas sensors are an indispensable element in the combustion control of automobile engines, the intelligentization of appliances, the automation of production processes, the analysis of exhaust gas components for combustion devices such as boilers, and the management of air pollution.

이러한 가스센서는 빠른 응답속도, 안정성, 고감도, 재현성, 선택성, 경제성 등 기대되는 성능과 목적이 충족되어야 하며, 이와 같은 조건들을 만족하는 소자를 얻기 위해 그 제조와 응용기술이 다각도로 연구되고 있다.These gas sensors must satisfy the expected performance and objectives such as fast response speed, stability, high sensitivity, reproducibility, selectivity, economical efficiency, and their manufacturing and application technologies are being studied in various ways in order to obtain devices satisfying these conditions.

가스를 검지하는 가스센서는 가연성가스를 연소시켜 상승한 온도에 따라 증가한 백금선의 전기저항을 측정하는 접촉연소방식, 전해액 내에 설치된 전극에 전압을 인가하여 가스를 산화시켰을 때 흐르는 전류를 측정하는 전기화학방식, 가스에 의한 열전도가 일어날 때 서미스터의 저항값을 측정하는 열전도율법, 공기 및 대상가스 간의 굴절률 차이에 의한 간섭 무늬를 이용하는 광간섭법, 가스를 액체 또는 고체에 반응시켜 발색시키고 착색 정도를 광학적으로 측정하는 반응착색법, 가스를 적당한 용액에 흡수시켜 그 용액의 전기전도도를 측정하는 용액도전율법, 고체전해질의 외부에 대상가스를 접촉시켜 고체전해질 내부와 외부의 산소분압차에 의한 기전력을 이용하는 고체전해질법, 금속산화물에 가스를 흡착시키면 금속산화물의 전기전도도가 변화하는 현상을 이용하는 반도체방식 등이 있다.The gas sensor for detecting the gas includes a contact combustion system for measuring the electrical resistance of the platinum wire which is increased in accordance with the temperature rise by burning the combustible gas, an electrochemical method for measuring the current flowing when the gas is oxidized by applying a voltage to the electrode provided in the electrolyte solution , A thermal conductivity method for measuring the resistance of a thermistor when gas conduction occurs, an optical interference method using interference fringes due to differences in the refractive index between the air and the target gas, a method of color development by reacting gas with a liquid or solid, A solid solution type which utilizes the electromotive force due to the difference in oxygen partial pressure inside and outside the solid electrolyte by bringing the object gas into contact with the outside of the solid electrolyte by a reaction solution coloring method in which the gas is absorbed into an appropriate solution and the electric conductivity of the solution is measured; Electrolyte method, when the gas is adsorbed to the metal oxide, the electric conductivity of the metal oxide Using a phenomenon in which there is a change such as a semiconductor system.

그러나 접촉연소방식은 감도가 작고 촉매의 산화능력 저하를 사전에 검지하기 어렵다는 점, 전기화학방식은 고가이며 수명이 짧다는 점, 열전도율법은 감도가 작다는 점, 광간섭법은 정밀도 높은 광학측정장치가 필요하여 고가라는 점, 반응착색법은 프로판(C3H8) 등의 가연성가스의 검출이 불가능하다는 점, 용액도전율법은 대부분 이산화황(SO2) 또는 이산화탄소(CO2)의 검출에 한정된다는 점, 고체전해질법은 산소 분압차가 큰 경우 대상가스의 검출이 어렵다는 점에서 문제가 있다.However, the contact combustion method has a problem that the sensitivity is low and it is difficult to detect the deterioration of the oxidizing ability of the catalyst in advance, the electrochemical method is expensive and the life is short, the thermal conductivity method is low in sensitivity, (C 3 H 8 ). The solution conductivity method is mostly limited to the detection of sulfur dioxide (SO 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ). The solid electrolyte method has a problem in that it is difficult to detect the target gas when the oxygen partial pressure difference is large.

한편, 반도체식 가스센서는 오존(O3), 이산화질소(NO2), 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs), 암모니아(NH3), 메탄(CH4), 에탄올(C2H5OH), 프로판(C3H8), 이소부탄(C4H10) 등의 가스를 감지할 수 있으며 가스센서의 주류를 이루고 있다. 이러한 반도체식 가스센서는 소자의 형태에 따라 소결형, 후막형 및 박막형으로 구분할 수 있다.On the other hand, the semiconductor type gas sensor is ozone (O 3), nitrogen dioxide (NO 2), hydrogen (H 2), carbon dioxide (CO 2), volatile organic compounds (Volatile Organic Compounds, VOCs), ammonia (NH 3), methane ( CH 4 ), ethanol (C 2 H 5 OH), propane (C 3 H 8 ), and isobutane (C 4 H 10 ). Such a semiconductor type gas sensor can be classified into a sintered type, a thick film type, and a thin film type according to the device type.

소결형은 금속산화물에 증감제 및 바인더를 혼합한 후 성형 및 열처리 공정으로 제조하고, 후막형은 금속산화물분말을 바인더와 혼합하여 만든 페이스트를 스크린인쇄 등을 이용하여 기판 상에 도포하는 방식으로 제조하며, 박막형은 스퍼터링(sputtering), 진공증착법 등으로 제조된다.The sintered mold is manufactured by mixing the sensitizer and the binder with the metal oxide, and then molding and heat-treating the paste. The thick film is formed by applying the paste prepared by mixing the metal oxide powder with the binder onto the substrate by screen printing or the like And the thin film type is manufactured by sputtering, vacuum deposition or the like.

또한 반도체식 가스센서는 주로 금속산화물을 가열하여 구동시키기 때문에 반도체식 가스센서를 금속산화물의 가열방식에 따라 직접가열형과 간접가열형으로 구분할 수도 있다. 그리고 대부분의 반도체식 가스센서는 가열한 금속산화물을 대상가스(target gas)와 접촉시켜 금속산화물의 전기전도도가 변화하는 특성을 이용하므로, 융점이 높고 전기전도도가 큰 금속산화물을 감지물질로 주로 사용한다.Further, since the semiconductor type gas sensor mainly drives the metal oxide by heating, the semiconductor type gas sensor may be divided into a direct heating type and an indirect heating type according to the heating method of the metal oxide. Most of the semiconductor type gas sensors use metal oxides which have a high melting point and a high electric conductivity as a sensing material because they utilize the property of changing the electric conductivity of the metal oxide by bringing the heated metal oxide into contact with the target gas do.

이와 같은 금속산화물은 n형반도체 또는 p형반도체일 수 있다.Such a metal oxide may be an n-type semiconductor or a p-type semiconductor.

n형반도체에 산화성가스가 흡착하면, 산화성가스의 전자친화도가 n형반도체의 일함수보다 크므로, n형반도체의 전도대에 있던 전자가 흡착된 산화성가스로 이동하여 흡착된 산화성가스는 음이온이 된다. 이때 n형반도체의 전도대는 벌크에서 표면까지 위로 만곡하게 되고, n형반도체의 벌크에서 표면까지 포텐셜장벽이 생겨 n형반도체의 벌크에 있는 전자는 n형반도체의 표면으로 이동할 수 없게 된다. 결국 n형반도체의 저항은 산화성가스가 흡착되기 전보다 증가한 것이므로 이러한 저항의 변화를 이용하여 반도체식 가스센서를 제조할 수 있다.When the oxidizing gas is adsorbed to the n-type semiconductor, since the electron affinity of the oxidizing gas is larger than the work function of the n-type semiconductor, electrons in the conduction band of the n-type semiconductor migrate to the adsorbed oxidizing gas, do. At this time, the conduction band of the n-type semiconductor curves upward from the bulk to the surface, and a potential barrier is formed from the bulk of the n-type semiconductor to the surface, so that the electrons in the bulk of the n-type semiconductor can not move to the surface of the n- As a result, since the resistance of the n-type semiconductor is higher than that before the oxidizing gas is adsorbed, the semiconductor type gas sensor can be manufactured by using such a change in resistance.

n형반도체에 환원성가스가 흡착하면, 환원성가스의 전자친화도가 n형반도체의 일함수보다 작으므로, 흡착된 환원성가스의 전자가 n형반도체쪽으로 이동하여 흡착된 환원성가스는 양이온이 된다. 이때는 n형반도체의 전도대가 벌크에서 표면까지 아래로 만곡하여, n형반도체의 벌크에서 표면까지 전자의 이동을 방해하는 포텐셜장벽은 생기지 않는다. 결국 n형반도체의 저항은 환원성가스가 흡착되기 전보다 감소한 것이므로 이러한 저항의 변화를 이용하여 반도체식 가스센서를 제조할 수도 있다.When the reducing gas is adsorbed to the n-type semiconductor, the electron affinity of the reducing gas is smaller than the work function of the n-type semiconductor, so that the electrons of the adsorbed reducing gas migrate toward the n-type semiconductor and the adsorbed reducing gas becomes the cation. At this time, the conduction band of the n-type semiconductor curves down from the bulk to the surface, and there is no potential barrier to obstruct the movement of electrons from the bulk to the surface of the n-type semiconductor. As a result, since the resistance of the n-type semiconductor is reduced before the reducing gas is adsorbed, a semiconductor type gas sensor can be manufactured by using such a change in resistance.

한편, p형반도체에 산화성가스가 흡착하면 p형반도체의 가전자대에 있던 전자가 흡착된 산화성가스로 이동하여 흡착된 산화성가스는 음이온이 된다. 이때 p형반도체의 가전자대는 벌크에서 표면까지 위로 만곡하게 되나, 전자가 낮은 에너지 값을 가질수록 안정한 반면 정공은 높은 에너지 값을 가질수록 안정하므로, p형반도체의 벌크에서 표면까지 정공의 이동을 방해하는 포텐셜장벽은 생기지 않는다. 결국 p형반도체의 저항은 산화성가스가 흡착되기 전보다 감소한 것이므로 이러한 저항의 변화를 이용하여 반도체식 가스센서를 제조할 수 있다.On the other hand, when the oxidizing gas is adsorbed to the p-type semiconductor, the electrons in the valence band of the p-type semiconductor migrate to the adsorbed oxidizing gas and the adsorbed oxidizing gas becomes the negative ion. In this case, the valence band of the p-type semiconductor is curved upward from the bulk to the surface, while the electron is stable with low energy value, while the hole is stable with high energy value. No potential barrier is created. As a result, since the resistance of the p-type semiconductor is reduced before the oxidizing gas is adsorbed, the semiconductor type gas sensor can be manufactured by using such a change in resistance.

p형반도체에 환원성가스가 흡착하면, 흡착된 환원성가스의 전자가 p형반도체쪽으로 이동하여 흡착된 환원성가스는 양이온이 된다. 이때는 p형반도체의 가전자대가 벌크에서 표면까지 아래로 만곡하여 p형반도체의 벌크에서 표면까지 포텐셜장벽이 생기므로, p형반도체의 벌크에 있는 정공은 p형반도체의 표면으로 이동할 수 없게 된다. 결국 p형반도체의 저항은 환원성가스가 흡착되기 전보다 증가한 것이므로 이러한 저항의 변화를 이용하여 반도체식 가스센서를 제조할 수도 있다.When a reducing gas is adsorbed to the p-type semiconductor, electrons of the adsorbed reducing gas migrate toward the p-type semiconductor, and the adsorbed reducing gas becomes a cation. In this case, since the valence band of the p-type semiconductor is curved downward from the bulk to the surface to form a potential barrier from the bulk to the surface of the p-type semiconductor, holes in the bulk of the p-type semiconductor can not move to the surface of the p-type semiconductor. As a result, since the resistance of the p-type semiconductor is higher than that before the adsorption of the reducing gas, the semiconductor type gas sensor can be manufactured by using the change in resistance.

그러나 현실적으로 p형반도체를 이용한 반도체식 가스센서는 낮은 감도로 인하여 연구 및 개발이 초기 단계에 머물러 있고, 대부분 n형반도체를 이용한 반도체식 가스센서가 많은데, FIS, SGXSENSORTECH, SENTECH KOREA 등의 회사에서 반도체식 가스센서를 제조하고 있다.However, in reality, semiconductor type gas sensors using p-type semiconductors are in the early stage of research and development due to low sensitivity, and there are many semiconductor type gas sensors using n type semiconductors. FIS, SGXSENSORTECH, SENTECH KOREA, Gas sensors are manufactured.

대한민국 등록특허 10-0355891호(발명의 명칭 : 폭발성가스 검지용 후막형 반도체가스센서어레이 및 그 제조방법, 이하 종래기술1이라 한다.)에서는 백금페이스트를 이용해서 알루미나기판의 앞면에다 실크스크린프린팅하여 다수의 전극을 형성하고, 상기 알루미나기판의 뒷면에는 상기 전극이 위치한 부분에 걸쳐 형성된 꼬인구조를 갖는 히터를 형성하되 상기 다수의 전극 상에 각각 상이한 감지물질을 형성하도록 구성된 다종의 폭발성가스 검지용 후막형 반도체가스센서어레이에 있어서, 상기 감지물질은 SnO2+Pt, SnO2+Au, SnO2+Pd, SnO2+Pt+Pd, SnO2+CuO, SnO2+La2O3, SnO2+Sc2O3, SnO2+TiO2, SnO2+WO3, SnO2+ZnO이고, 이들 중 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 산화구리(CuO), 산화란탄(La2O3), 산화스칸듐(Sc2O3), 산화티탄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화아연(ZnO) 각각은 0.1 내지 5wt%의 양으로 함유되며, 각 전극에는 은페이스트를 이용하여 핀이 고정되도록 구성되어 있음을 특징으로 하는 다종의 폭발성가스 검지용 후막형 반도체가스센서어레이가 개시되어 있다.In Korean Patent No. 10-0355891 entitled "Thick Film Semiconductor Gas Sensor Array for Detecting Explosive Gas," hereinafter referred to as "Prior Art 1"), silk screen printing was performed on the front surface of an alumina substrate using platinum paste A plurality of electrodes are formed on the back surface of the alumina substrate, and a heater having a twisted structure formed on a portion where the electrodes are disposed is formed on the back surface of the alumina substrate. Various kinds of explosive gas detection thick films in the semiconductor gas sensor array, the sensing material is SnO 2 + Pt, SnO 2 + Au, SnO 2 + Pd, SnO 2 + Pt + Pd, SnO 2 + CuO, SnO 2 + La 2 O 3, SnO 2 + Sc 2 O 3, SnO 2 + TiO 2, SnO 2 + WO 3, SnO 2 + ZnO , and those of the platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), copper oxide (CuO), lanthanum (La oxide 2 O 3), scandium oxide (Sc 2 O 3), titanium (TiO 2), tungsten oxide (WO 3), zinc oxide (ZnO) oxide Each are contained in an amount of 0.1 to 5wt%, each electrode has the variety of explosive gas detection thick film-type semiconductor gas sensor array for using the paste, characterized in that it is configured such that the pin is secured is disclosed.

대한민국 등록특허 10-0643682호(발명의 명칭 : 반도체식 가스센서 및 그 제조방법, 이하 종래기술2라 한다.)에서는 상하부에 절연층이 형성되며, 상면의 중앙영역에 소정 깊이의 마이크로 채널이 식각 형성된 실리콘 기판, 상기 마이크로 채널에 패턴 형성되며 감지물질이 적층되는 성장판, 상기 성장판에 적층된 감지물질이 수직 성장하여 상기 마이크로 채널의 상층에 브릿지 형태로 형성되는 감지막, 및 상기 상부 및 하부 절연층 상에 각각 패턴 형성되는 감지전극과 히터전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서가 개시되어 있다.An insulating layer is formed on the upper and lower portions of a semiconductor gas sensor and a manufacturing method thereof, hereinafter referred to as " semiconductor type gas sensor ", Korean Patent No. 10-0643682 A sensing layer formed on the microchannel, the sensing layer being formed on the microchannel, the sensing layer being formed on the microchannel, the sensing layer stacked on the sensing layer, Wherein the sensing electrode and the heater electrode are pattern-formed on the substrate and the heater electrode, respectively.

또한 근래에는 p형반도체를 이용한 반도체식 가스센서도 연구되고 있는데, 대한민국 등록특허 10-1505081호(발명의 명칭 : 산화몰리브덴을 이용한 휘발성염기질소가스센서 및 그 제조방법, 이하 종래기술3이라 한다.)에서는 가스감응층이 분무열분해법에 의한 산화몰리브덴(MoO3)분말로부터 형성되고, 상기 가스 감응층은 그 두께가 0.1마이크로미터이하인 얇은 판상이 적층된 박판 구조이며, 에탄올가스감도 대비 트리메틸아민가스감도가 50배이상인 것을 특징으로 하는 휘발성염기질소가스센서가 개시되어 있다.In recent years, semiconductor type gas sensors using p-type semiconductors have also been studied. Korean Patent Registration No. 10-1505081 entitled Volatile Nitrogen Gas Sensor Using Molybdenum Oxide and Method for Manufacturing the Same, hereinafter referred to as Prior Art 3. ), The gas sensing layer is formed from molybdenum oxide (MoO 3 ) powder by a spray pyrolysis method, and the gas sensing layer is a thin plate structure in which a thin plate-like structure having a thickness of 0.1 micrometer or less is laminated, and a trimethylamine gas And the sensitivity is 50 times or more.

대한민국 등록특허 10-1550356호(발명의 명칭 : 팔라듐이 첨가된 산화코발트나노구조체를 이용한 메틸벤젠가스센서 및 그 제조방법, 이하 종래기술4라 한다.)에서는 가스감응층이 팔라듐(Pd)이 0at%보다 크고 1.7at%이하의 첨가량으로 첨가된 산화코발트(Co3O4)나노구조체로 이루어지며, 상기 나노구조체는 판상의 일차입자가 모여 구형의 중공입자를 이룬 나노중공계층구조이거나, 또는 난황구조(Pd-loaded Co3O4 yolk shell spheres)인 것을 특징으로 하는 메틸벤젠가스감지용가스센서가 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1550356 (Methylbenzene gas sensor using palladium-added cobalt oxide nanostructure and its production method, hereinafter referred to as "Prior Art 4"), palladium (Pd) (Co 3 O 4 ) nanostructure added at an addition amount of not less than 1% and not more than 1.7 at%, and the nanostructure is a nano-hollow hierarchical structure in which the plate primary particles are gathered to form spherical hollow particles, Structure Pd-loaded Co 3 O 4 yolk shell spheres.

그리고 반도체식 가스센서의 구동방법에 관해서도 연구되고 있는데, 대한민국 등록특허 10-0209249호(발명의 명칭 : 가스검출방법, 이하 종래기술 5라 한다.)에서는 반도체가스센서소자와, 센서소자의 온도를 조절하기 위한 가열조절수단과, 상기 센서소자의 전기저항을 평가하여 환기장치를 제어하는 중앙제어수단을 사용하여 차량 또는 실외의 가스를 검출하기 위한 방법에 있어서, 센서소자 활성막의 정상(normal)온도보다 소정온도 상승/하강된 상한/하한온도를 미리 세팅하여 두고, 정상온도에서 상기 상한/하한 설정온도까지 증가/감소, 정상온도, 상기 하한/상한 설정온도까지 감소/증가, 정상온도로 되돌리는 온도사이클을 반복하여 센서소자의 온도를 조절하고, 정상공기일 때의 상기 온도사이클에 대한 센서저항값의 히스테리시스사이즈를 검출하여 기준값으로 기억해두고, 매 단일 온도사이클마다의 센서저항값의 히스테리시스사이즈를 상기 기준값과 비교하여 그 차이에 의해 오염된 가스의 감지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 가스감지방법이 개시되어 있다.A method of driving a semiconductor type gas sensor has also been studied. In Korean Patent No. 10-0209249 (entitled "Gas Detection Method, hereinafter referred to as Prior Art 5"), a semiconductor gas sensor element and a sensor element And a central control means for controlling the ventilation device by evaluating the electrical resistance of the sensor element, the method comprising the steps of: measuring a normal temperature of the sensor element active film The upper limit / lower limit temperature is increased / decreased from the normal temperature to the upper limit / lower limit set temperature, the normal temperature is decreased / increased to the lower limit / upper limit set temperature, The temperature of the sensor element is adjusted by repeating the temperature cycle and the hysteresis size of the sensor resistance value with respect to the temperature cycle in the case of normal air is detected Remember with a reference value, there is disclosed a gas detection method, characterized in that for determining whether or not detection of the contaminated gas by a difference by comparing the size of the hysteresis of the sensor resistance of the sheets of each single temperature cycle and the reference value.

대한민국 등록특허 10-0355891호Korean Patent No. 10-0355891 대한민국 등록특허 10-0643682호Korean Patent No. 10-0643682 대한민국 등록특허 10-1505081호Korean Patent No. 10-1505081 대한민국 등록특허 10-1550356호Korean Patent No. 10-1550356 대한민국 등록특허 10-0209249호Korean Patent No. 10-0209249

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 반도체식 가스센서 또는 종래의 반도체식 가스센서를 이용한 가스검출방법이 선택성이 결여되어 있거나, 선택성을 부여하기 위해 금속산화물을 특정한 촉매로 도핑하거나 복잡하게 회로를 구성하며 여러 가지 제반 데이터나 복잡한 공정을 필요로 한다는 제1문제점을 해결하려 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas detection method using a conventional semiconductor type gas sensor or a conventional semiconductor type gas sensor in which lack of selectivity or doping of a metal oxide with a specific catalyst, And it is intended to solve the first problem that various kinds of data and complicated processes are required.

종래기술2는 반도체식 가스센서의 감도에만 초점을 맞추고 있으므로 선택성을 고려하지 않은 것으로 보인다. 그리고 종래기술3은 휘발성염기질소가스에 대한 선택성이 있으나, 분해속도조절제 등을 첨가하여 분무열분해를 해야한다는 점, 종래기술4는 메틸벤젠가스에 대한 선택성이 있으나 산화코발트(Co3O4)에 팔라듐(Pd)을 첨가하여 나노구조체를 형성해야 한다는 점에서 반도체식 가스센서의 제조공정이 복잡하다는 문제가 있다.Prior art 2 seems to have not considered selectivity because it only focuses on the sensitivity of semiconductor gas sensors. And the prior art 3 is that, in the prior art 4 is but cobalt oxide selectivities to methyl benzene gas (Co 3 O 4) the need to spray pyrolysis by the addition of, degradation rate adjusting agent such as, but is selective for the volatile basic nitrogen There is a problem that the manufacturing process of the semiconductor type gas sensor is complicated because palladium (Pd) is added to form a nanostructure.

또한 반도체식 가스센서의 선택성 문제는 오래전부터 대두되어 온 문제이지만, 종래기술3 및 종래기술4는 대상가스(target gas)를 한정하고 있어 더 많은 종류의 다양한 가스를 판별하지는 못하므로 상기 선택성 문제를 해결하는 획기적인 방안이 될 수 없다.In addition, although the problem of selectivity of the semiconductor type gas sensor has been a problem for a long time, the conventional technologies 3 and 4 limit the target gas and thus can not discriminate more various kinds of gases. It can not be a breakthrough solution.

종래기술1은 여러 종류의 가스를 감지하는 방법이라 할 수는 있겠으나, 결국 각 대상가스(target gas)를 감지할 수 있는 가스센서를 여러 개 모아놓은 가스센서어레이에 불과하여, 감지방법이 복잡하고, 각 가스센서가 서로의 감도에 영향을 주어 가스검출에 오류가 생길 수 있다.Conventional technique 1 may be a method of sensing various types of gas, but it is merely a gas sensor array that collects a plurality of gas sensors capable of detecting target gases (target gases) And each of the gas sensors affects the sensitivity of each other, thereby causing an error in gas detection.

종래기술5는 금속산화물이 산화성가스에 대하여는 저온에서 감도가 좋고, 환원성가스에 대하여는 고온에서 감도가 좋다는 점을 이용한 것이나, 센서소자의 온도를 주기적으로 변화시켜야 한다는 점에서 감지방법이 번거롭고 장시간을 요한다.The prior art 5 uses the fact that the sensitivity of the metal oxide oxidizing gas is good at a low temperature and the sensitivity of the reducing gas at a high temperature is good. However, since the temperature of the sensor element must be changed periodically, the sensing method is troublesome and requires a long time .

또한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 반도체식 가스센서 또는 종래의 반도체식 가스센서를 이용한 가스검출방법이 대상가스(target)의 농도를 판별하기 어렵다는 제2문제점을 해결하려 하는 것이다.It is another object of the present invention to solve the second problem that it is difficult to determine the concentration of a target gas by using a conventional semiconductor type gas sensor or a conventional gas type gas type sensor.

종래기술1 내지 종래기술4는 대상가스(target)의 농도를 판별하는 수단이 없고, 종래기술5는 센서소자의 온도를 변화시키면서 센서소자의 저항의 변화를 측정하여 센서소자의 온도변화에 따른 센서소자의 저항변화를 기록하고 있는 기준값과 비교함으로써 대상가스(target)의 농도를 판별할 수 있음을 개시하고 있으나, 전술한 바와 같이 센서소자의 온도를 주기적으로 변화시켜야 한다는 점에서 판별방법이 번거롭고 장시간을 요한다.In the prior arts 1 to 4, there is no means for discriminating the concentration of the target gas. In the conventional technique 5, the change of the resistance of the sensor element is measured while changing the temperature of the sensor element, It has been disclosed that the concentration of the target gas can be discriminated by comparing the resistance change of the device with the recorded reference value. However, since the temperature of the sensor device must be periodically changed as described above, the determination method is troublesome, .

그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 기술된 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-described problems, and other problems that are not described can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows.

전극부(110) 및 상기 전극부(110)에 전기적으로 접속되는 감지부(120)를 포함하여 구성되는 반도체식 가스센서(100)를 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법에 있어서, (I) 상기 반도체식 가스센서(100)를 준비하는 단계; (II) 상기 대상가스(target gas)를 상기 감지부(120)에 흡착시키는 단계; (III) 상기 전극부(110)에 전원을 인가하는 단계; (IV) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하는 단계; (V) 상기 임피던스의 실수부 및 허수부가 도출되는 단계; (VI) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제2기준데이터(420)와, 상기 (V)단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 전원은 교류전원인 것을 특징으로 하는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법이 제공된다.And a sensing unit 120 electrically connected to the electrode unit 110 to determine the type and concentration of the target gas using the semiconductor gas sensor 100. [ A method comprising: (I) preparing the semiconductor gas sensor (100); (II) adsorbing the target gas to the sensing unit 120; (III) applying power to the electrode unit 110; (IV) measuring an impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed; (V) deriving a real part and an imaginary part of the impedance; (VI) second reference data 420 recording the relationship between the real part and the imaginary part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas, And determining the type and concentration of the target gas in relation to the real part and the imaginary part of the impedance derived in the step (V), wherein the power source is an alternating current source, a method for determining the type and concentration of the target gas is provided.

상기 (VI)단계 이후에, (VII) 상기 (VI)단계에서 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 수학식 1에 의하여 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답이 산출되는 단계; (VIII) 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제1기준데이터(410)와 상기 (VII)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 단계가 더 수행될 수 있다.If the type and concentration of the target gas are not determined in the step (VI), the target gas may be detected by the equation (1) Calculating a frequency response of the real part of the complex permittivity of the part (120); (VIII) a first reference data 410 recording the frequency response of the real part of the complex permittivity by the concentration of the target gas and a second reference data 410 representing the frequency of the real part of the complex permittivity calculated in the step (VII) And determining the type and concentration of the target gas in response to the response.

본 발명은 대상가스(target)가 흡착된 감지부의 임피던스를 측정하여 대상가스(target)가 흡착된 감지부의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하는 방법 및 상기 임피던스의 실수부와 허수부를 도출하는 방법 중 하나 이상을 이용하여 대상가스(target)의 종류 및 농도를 판별할 수 있다는 제1효과, 전극부에 교류를 인가하여 대상가스(target)가 흡착된 감지부의 임피던스를 측정하는 것만으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별할 수 있으므로 측정방법이 간편하여 경제성이 있다는 제2효과를 갖는다. 또한 본 발명의 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법을 사용하는 반도체식 가스센서는 종래의 반도체식 가스센서가 갖는 장점을 모두 가지므로, 대상가스(target gas)에 대하여 일반적으로 감도가 크다는 제3효과, 응답이 빠르다는 제4효과, 가격이 저렴하다는 제5효과, 검출회로가 간단하다는 제6효과, 금속산화물의 안정성으로 인하여 수명이 길다는 제7효과, 제작공정이 단순하여 생산비가 절감되고 양산성이 확보된다는 제8효과를 갖는다.A method for measuring a frequency response of a real portion of a complex permittivity of a sensing portion to which a target gas is adsorbed by measuring an impedance of a sensing portion to which a target gas is adsorbed and a method of calculating a real part and an imaginary part of the impedance A first effect that the type and concentration of a target gas can be determined by using one or more of the methods can be determined by measuring the impedance of the sensing part to which a target gas is adsorbed by applying alternating current to the electrode part, It is possible to determine the type and concentration of the target gas, so that it has a second effect that the measurement method is simple and economical. In addition, since the semiconductor type gas sensor using the method of determining the type and concentration of the target gas of the present invention has all the advantages of the conventional semiconductor type gas sensor, The fifth effect that the price is low, the sixth effect that the detection circuit is simple, the seventh effect that the life of the metal oxide is long due to the stability of the metal oxide, the manufacturing process is simple So that the production cost is reduced and the mass productivity is secured.

도 1은 본 발명인 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법의 일실시예를 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명인 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법의 일실시예를 나타내는 순서도.
도 3은 반도체식 가스센서의 일실시예를 나타내는 정면도.
도 4는 반도체식 가스센서의 일실시예를 나타내는 정면도.
도 5는 제1기준데이터의 일실시예로서, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 6은 제2기준데이터의 일실시예로서, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 7은 제2기준데이터의 일실시예로서, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 8은 제2기준데이터의 일실시예로서, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 9는 반도체식 가스센서의 일실시예를 나타내는 사시도.
도 10은 일실시예로서, 반도체식 가스센서의 감지부에 대한 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지.
도 11은 대상가스(target gas)가 흡착되기 전의 임피던스의 실수부에 대한 대상가스(target gas)가 흡착된 후의 임피던스의 실수부의 비를 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 12는 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부의 복소유전율의 허수부에 대한 주파수 응답을 대상가스(target gas)의 농도별로 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명의 반도체식 가스센서 모듈의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 14는 본 발명의 반도체식 가스센서 정보제공 시스템의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 15는 본 발명의 반도체식 가스센서기기제어시스템의 일실시예를 나타내는 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow chart showing one embodiment of a method for discriminating the kind and concentration of a target gas according to the present invention. Fig.
FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of a method for determining the type and concentration of a target gas of the present invention. FIG.
3 is a front view showing an embodiment of a semiconductor type gas sensor.
4 is a front view showing an embodiment of a semiconductor type gas sensor.
FIG. 5 is a graph showing a frequency response of a real part of a complex permittivity of a sensing part to which a target gas is adsorbed, according to a concentration of a target gas, according to an embodiment of the first reference data. FIG.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a real part and an imaginary part of an impedance of a sensing part to which a target gas is adsorbed, according to a concentration of a target gas (target gas), according to an embodiment of the second reference data.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a real part and an imaginary part of an impedance of a sensing part to which a target gas is adsorbed by the concentration of a target gas (target gas), according to an embodiment of the second reference data.
8 is a graph showing a relationship between a real part and an imaginary part of an impedance of a sensing part to which a target gas is adsorbed, according to a concentration of a target gas (target gas), according to an embodiment of the second reference data.
9 is a perspective view showing an embodiment of a semiconductor type gas sensor.
10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a sensing portion of a semiconductor type gas sensor, according to an embodiment.
11 is a graph showing the ratio of the real part of the impedance after the target gas is adsorbed to the real part of the impedance before the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas.
12 is a graph showing a frequency response of an imaginary part of a complex permittivity of a sensing part to which a target gas is adsorbed, according to a concentration of a target gas.
13 is a block diagram showing an embodiment of the semiconductor type gas sensor module of the present invention.
14 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor gas sensor information providing system according to the present invention;
15 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor gas sensor device control system of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면이 참조되어 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명되는 실시예에 한정되어 이해되어서는 안 된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 실시예의 명확한 설명을 위해, 첨부된 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략된다. 그리고 본 명세서 전체에서 유사한 부분에는 유사한 도면 부호가 붙는다.For clarity of explanation of the embodiments of the present invention, parts that are not related to the description in the accompanying drawings are omitted. Like parts throughout the specification are labeled with like reference numerals.

본 명세서에서 사용되는 용어는 다양한 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 제1구성요소가 제2구성요소에 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 표현될 때, 이는 상기 제1구성요소가 상기 제2구성요소에 "직접적으로 연결"되거나 또는 제3구성요소를 통해 "간접적으로 연결"될 수 있다는 것을 의미한다. 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현들을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하지, 하나 또는 그 이상의 다른, 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성이 배제된다는 것을 의미하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing various embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. When the first component is said to be "connected (connected, contacted)" to a second component, this means that the first component is "directly connected" to the second component, Quot; indirectly "through < / RTI > The singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms " comprises "or" having ", when used in this specification, mean that there are features, numbers, steps, But does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

본 발명의 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다.The method for determining the type and concentration of the target gas of the present invention will be described in detail below.

첫째, 반도체식 가스센서(100)를 준비한다. 반도체식 가스센서(100)의 필수적인 구성요소는 전극부(110) 및 감지부(120)이고, 감지부(120)는 전극부(110)에 전기적으로 접속된다.First, the semiconductor type gas sensor 100 is prepared. An essential component of the semiconductor type gas sensor 100 is the electrode unit 110 and the sensing unit 120 and the sensing unit 120 is electrically connected to the electrode unit 110.

전극부(110)는 전원을 인가할 제1전극(111) 및 제2전극(112)을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다.The electrode unit 110 includes a first electrode 111 and a second electrode 112 for applying power, but is not limited thereto.

감지부(120)는 금속산화물을 포함하고, 상기 금속산화물은 n형반도체 또는 p형반도체일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.The sensing unit 120 may include a metal oxide, and the metal oxide may be an n-type semiconductor or a p-type semiconductor, but is not limited thereto.

상기 금속산화물이 n형반도체인 경우, 상기 금속산화물은 산화주석IV(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 삼산화텅스텐(WO3), 산화철III(Fe2O3), 또는 산화인듐(In2O3)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.If the metal oxide is n type semiconductor, wherein the metal oxide is tin oxide IV (SnO 2), titanium dioxide (TiO 2), zinc (ZnO), antimony trioxide of tungsten (WO 3), iron III (Fe 2 O 3) oxide , Or indium oxide (In 2 O 3 ), but the present invention is not limited thereto.

상기 금속산화물이 p형반도체인 경우, 상기 금속산화물은 산화니켈II(NiO), 산화구리II(CuO), 사산화삼코발트(Co3O4) 또는 산화크로뮴III(Cr2O3)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.When the metal oxide is a p-type semiconductor, the metal oxide may be NiO, CuO, Co 3 O 4 , or Cr 2 O 3 , But is not limited thereto.

전극부(110)를 통하여 감지부(120)에 전원을 인가할 것이기 때문에, 감지부(120)가 n형반도체 또는 p형반도체일 경우, 감지부(120)의 전기전도도를 높이기 위해 감지부(120)를 가열할 필요가 있을 수 있다.When the sensing unit 120 is an n-type semiconductor or a p-type semiconductor, the sensing unit 120 may be electrically connected to the sensing unit 120 through the electrode unit 110, 120 may need to be heated.

따라서 반도체식 가스센서(100)는 감지부(120)를 가열하는 가열부(130)를 포함할 수 있으며, 상기 가열부(130), 전극부(110) 및 감지부(120)가 설치되는 기판(140)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 반도체식 가스센서(100)는 도 3 또는 도 4와 같을 수 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다. 반도체식 가스센서(100)에 대한 더욱 상세한 설명은 반도체식 가스센서 모듈을 설명할 때 상술하기로 한다.Therefore, the semiconductor type gas sensor 100 may include a heating unit 130 for heating the sensing unit 120, and may include a substrate 130 on which the heating unit 130, the electrode unit 110, and the sensing unit 120 are mounted. But it is not limited thereto. The semiconductor type gas sensor 100 may be as shown in FIG. 3 or 4, but is not limited thereto. A more detailed description of the semiconductor type gas sensor 100 will be described later when describing the semiconductor type gas sensor module.

반도체식 가스센서(100)가 가열부(130)를 포함하는 경우, 반도체식 가스센서(100)를 준비하고 다음 단계를 수행하기 전에, 감지부(120)를 소정의 온도로 가열하는 단계를 수행할 수 있으나, 가열하는 단계를 필수단계로 포함시키는 것은 아니다.When the semiconductor type gas sensor 100 includes the heating unit 130, the step of preparing the semiconductor type gas sensor 100 and heating the sensing unit 120 to a predetermined temperature is performed before performing the next step However, the heating step is not included as an essential step.

상기 소정의 온도는 대상가스(target gas)의 종류, 감지부(120)를 구성하는 금속산화물 등의 물질의 종류 및 양, 반도체식 가스센서(100)를 구성하는 감지부(120) 등의 형태, 반도체식 가스센서(100)의 감도, 반도체식 가스센서(100)의 선택성에 따라 정하는 것이나, 상기 온도를 결정하는 요소나 상기 온도를 한정하는 것은 아니다.The predetermined temperature may be a type of a target gas, a type and an amount of a substance such as a metal oxide constituting the sensing part 120, a shape of the sensing part 120 constituting the semiconductor type gas sensor 100, The sensitivity of the semiconductor-type gas sensor 100, and the selectivity of the semiconductor-type gas sensor 100, but does not limit the factors determining the temperature or the temperature.

대상가스(target gas)를 검출함에 있어서, 상기 온도의 범위, 즉 작동온도의 범위를 정한 경우, 그러한 작동온도보다 낮게 설정하여 대상가스(target gas)를 검출하려 한다면 감지부(120)의 활성이 떨어질 수 있고, 작동온도보다 높게 설정하여 대상가스(target gas)를 검출하려 한다면 대상가스(target gas)의 탈착과 재흡착이 신속하게 이루어져 반도체식 가스센서(100)의 감도가 떨어질 수 있음을 유념해야 한다.When the target gas is detected by setting the range of the temperature, that is, the range of the operating temperature, to be lower than the operating temperature to detect the target gas, And the target gas is detected by setting the temperature higher than the operating temperature, the target gas may be quickly desorbed and re-adsorbed, which may deteriorate the sensitivity of the semiconductor gas sensor 100 Should be.

둘째, 대상가스(target gas)를 감지부(120)에 흡착시킨다. 대상가스(target gas)는 산화성가스 또는 환원성가스가 될 수 있으나, 특별히 한정하지 않는다. 또한 대상가스(target gas)를 감지부(120)에 흡착시킬 때는, 대상가스(target gas)가 감지부(120)에 흡착되기 전에 감지부(120)가 공기 외의 기체와 접촉되지 않아야 한다. 왜냐하면 감지부(120)가 공기 외의 기체와 접촉되지 않은 상태에서 대상가스(target gas)를 감지부(120)에 흡착시켜 얻은 결과를 기준데이터로 삼아서, 임의의 대상가스(target gas)를 검출할 때 임의의 대상가스(target gas)를 상기 기준데이터와 대비하는 방식을 이용할 것이기 때문이다.Second, the target gas is adsorbed to the sensing unit 120. The target gas may be an oxidizing gas or a reducing gas, but is not particularly limited. Also, when the target gas is adsorbed to the sensing unit 120, the sensing unit 120 should not contact the gas other than the air before the target gas is adsorbed to the sensing unit 120. This is because the target gas is adsorbed to the sensing unit 120 in a state in which the sensing unit 120 is not in contact with a gas other than air and is used as reference data to detect an arbitrary target gas Since it will use a method of comparing an arbitrary target gas with the reference data.

셋째, 전극부(110)에 전원을 인가한다. 전원은 주파수를 조절할 수 있고, 사인파 또는 코사인파 형태의 파형을 가지는 교류전원을 인가한다. 상기 주파수는 교류주파수를 의미하며, 이하 같다. 상기 교류전원은 교류전압원 또는 교류전류원일 수 있으나, 한정하지 않는다. 전극부(110)에 교류전압을 인가한 경우, 대상가스(target)가 흡착된 감지부(120)에 상기 교류전압이 걸리게 되고, 전극부(110)에 교류전류를 인가한 경우, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)에 상기 교류전류가 통하게 된다.Third, power is applied to the electrode unit 110. The power source can regulate the frequency and applies an alternating current power having a sinusoidal wave or a cosine wave. The frequency means an alternating frequency, and the following are the same. The AC power source may be an AC voltage source or an AC current source, but is not limited thereto. When the AC voltage is applied to the electrode unit 110, the AC voltage is applied to the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed. When AC current is applied to the electrode unit 110, the AC current passes through the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed.

넷째, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정한다. 소자에 교류를 인가하였을 때, 소자는 상기 교류에 대한 저항처럼 인식될 수 있고, 임피던스는 그 저항처럼 인식되는 값으로 가상적인 개념이다. 임피던스는 복소수이므로 실수부와 허수부로 나눌 수 있고, 임피던스의 허수부를 리액턴스라고도 한다. 임피던스의 역수를 어드미턴스라고 하며, 어드미턴스의 실수부는 컨덕턴스, 어드미턴스의 허수부는 서셉턴스라고 한다. 임피던스의 측정방식은 여러 가지가 있으나, 임피던스측정기를 이용하는 것이 간편하다. 임피던스측정기는 임피던스를 측정하여 임피던스의 크기, 임피던스의 위상, 임피던스의 실수부, 리액턴스, 어드미턴스의 크기, 어드미턴스의 위상, 컨덕턴스 및 서셉턴스 중 하나 이상의 파라미터로 출력한다.Fourth, the impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed is measured. When an AC is applied to a device, the device can be recognized as a resistance to the AC, and the impedance is a virtual concept as a value recognized as the resistance. Since the impedance is a complex number, it can be divided into a real part and an imaginary part, and the imaginary part of an impedance is also called a reactance. The reciprocal of the impedance is called admittance. The real part of the admittance is the conductance, and the imaginary part of the admittance is the susceptance. Although there are various methods of measuring the impedance, it is easy to use an impedance meter. The impedance meter measures the impedance and outputs it as at least one of the magnitude of the impedance, the phase of the impedance, the real part of the impedance, the reactance, the magnitude of the admittance, the phase of the admittance, the conductance and the susceptance.

다섯째, 임피던스의 실수부 및 허수부를 도출한다. 임피던스측정기를 컴퓨터에 연결하여 컴퓨터에서 측정된 임피던스의 실수부 및 허수부를 확인하거나, 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 그래프로 확인할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 임피던스가 잘 측정되지 않는 경우, 기존의 다양한 반도체식 가스센서(100)처럼 작동온도를 높여주거나, 감지부(120)에 촉매를 포함시키거나, 감지부(120)를 이루는 주 금속산화물 외에 보조 금속산화물을 포함시킬 수 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다.Fifth, the real part and the imaginary part of the impedance are derived. The impedance meter may be connected to a computer to determine the real and imaginary parts of the impedance measured by the computer, or to graphically verify the relationship between the real and imaginary parts of the impedance. If the impedance is not well measured, the operating temperature may be increased as in the case of various conventional semiconductor type gas sensors 100, the catalyst may be included in the sensing portion 120, or the auxiliary metal Oxides may be included, but other methods are not excluded.

여섯째, 기준데이터를 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정한다. 기준데이터를 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 방법은 (가) 제1기준데이터(410)를 이용하는 방법 및 (나) 제2기준데이터(420)를 이용하는 방법 두 가지가 있다. 이러한 두 가지 방법에 대하여 이하 상술하기로 한다(도 1 및 도 2 참조).Sixth, the type and concentration of the target gas are determined by using the reference data. There are two methods for determining the type and concentration of the target gas using the reference data are (a) using the first reference data 410 and (b) using the second reference data 420 have. These two methods will be described in detail below (see Figs. 1 and 2).

(가) 제1기준데이터(410)를 이용하는 방법(A) Method using the first reference data 410

(가-1) 다음 수학식 1에 의하여 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출한다. 상기 주파수 응답은 인가되는 교류에 대한 교류주파수 응답을 의미하며, 이하 같다.(-1) The frequency response of the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed is calculated by the following equation (1). The frequency response means an AC frequency response to an applied AC, and is equal to the following.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017040946522-pat00001
Figure 112017040946522-pat00001

대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부를 구하기 위한 수학식 1에서, 임피던스의 실수부 및 허수부는 전 단계에서 도출된 값을 대입하면 되고, 교류전원의 각주파수는 다음 수학식 2에 의하여 계산된 값을 대입하면 된다.In the equation (1) for obtaining the real part of the complex dielectric constant of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed, the real part and the imaginary part of the impedance can be obtained by substituting the value derived in the previous step, Is calculated by substituting the value calculated by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112017040946522-pat00002
Figure 112017040946522-pat00002

교류전원의 주파수를 변경시켜 가면서, 수학식 1을 이용하여, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출할 수 있다.The frequency response to the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed can be calculated using Equation 1 while changing the frequency of the AC power.

(가-2) 제1기준데이터(410)와 상기 (가-1)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정한다. 상기 제1기준데이터(410)는 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 기준데이터를 말하고, 이하 같다.(-2) Determines the type and concentration of the target gas in comparison with the frequency response of the first reference data 410 and the real part of the complex dielectric constant calculated in the (-1) step. The first reference data 410 refers to reference data in which the frequency response of the real part of the complex permittivity of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed is recorded for each concentration of the target gas , Below.

도 5는 제1기준데이터(410)의 예시를 나타낸다. 제1기준데이터(410)와 (가-1)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하는 방법은 (가-1)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답 곡선과 가장 근접한 주파수 응답곡선을 제1기준데이터(410)에서 찾은 다음, 제1기준데이터(410)의 주파수 응답곡선의 피크(peak)값의

Figure 112017040946522-pat00003
에 상응하는 주파수범위에서, 제1기준데이터(410)의 주파수곡선의 피크(peak)값과 (가-1)단계에서 산출된 주파수 응답곡선의 피크(peak)값의 차가 특정값 x이하가 될 때, 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 방법이 있을 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.FIG. 5 shows an example of first reference data 410. The method for comparing the frequency response of the first reference data 410 and the real part of the complex permittivity calculated in step (-1) includes calculating a frequency response curve for the real part of the complex permittivity calculated in step And the peak value of the frequency response curve of the first reference data 410 is obtained from the first reference data 410,
Figure 112017040946522-pat00003
The difference between the peak value of the frequency curve of the first reference data 410 and the peak value of the frequency response curve calculated at the (-1) -th step is equal to or less than the specified value x There is a method of determining the type and concentration of the target gas, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 어떤 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하였을 때, 그 주파수 응답곡선이 도 5의 톨루엔(toluene, C7H8)에 근접하고, 그 주파수 응답곡선이 105Hz에서 1×10-6의 피크(peak)값을 기록하며, 도 5에 예시된 제1기준데이터(410)의 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm에 관한 주파수 응답곡선에 있어서 상기 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm에 관한 주파수 응답곡선의 피크(peak)값의

Figure 112017040946522-pat00004
에 상응하는 주파수범위에 상기 105Hz 가 포함되고 상기 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm에 관한 주파수 응답곡선의 피크(peak)값과 상기 1×10-6의 차이가 상기 특정값 x이하인 경우, 그 대상가스(target gas)는 0.5ppm의 톨루엔(toluene, C7H8) 임을 확정할 수 있다. 참고로 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 허수부는 다음 수학식 3에 의하여 구할 수 있고, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 허수부에 대한 주파수 응답은 도 12에 예시되어 있다.For example, when a target gas has a frequency response to the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas has been adsorbed, the frequency response curve thereof is shown in toluene (C 7 H 8 And a peak value of 1 × 10 -6 at 10 5 Hz is recorded on the frequency response curve thereof. The peak value of the first reference data 410 shown in FIG. 5 is recorded in toluene (C 7 H 8 ) Of 0.5 ppm, the peak value of the frequency response curve for 0.5 ppm of toluene (toluene, C 7 H 8 )
Figure 112017040946522-pat00004
In the frequency range corresponding to 10 5 Hz is contained in the above toluene (toluene, C 7 H 8) peak (peak) of the frequency response curve of the value of 0.5ppm and the particular value of the difference between 1 × 10 -6 x , It can be determined that the target gas is 0.5 ppm toluene (C 7 H 8 ). The imaginary part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed can be obtained by the following equation 3 and the imaginary part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed The frequency response for the imaginary part is illustrated in FIG.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017040946522-pat00005
Figure 112017040946522-pat00005

도 12를 살펴보면, 대상가스(target gas)를 종류 및 농도별로 곡선을 구분하기가 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 복소유전율의 허수부에 대한 주파수 응답보다는 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 기준데이터로 하는 것이 바람직하다. 또한 도 11은 대상가스(target gas)가 흡착되지 않은 감지부(120)의 임피던스의 실수부에 대한 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부의 비를 대상가스(target gas)의 농도별로 도시한 예인데, 톨루엔(toluene, C7H8)에 대하여는 그 종류 및 농도가 구분되나, 일산화탄소(CO) 및 벤젠(benzene, C6H6 대하여는 그 종류 및 농도의 구분이 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 도 11과 같은 데이터 역시 기준데이터로 하기에는 무리가 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that it is not easy to distinguish the target gas by type and concentration. Therefore, it is preferable to use the frequency response for the real part of the complex permittivity as the reference data rather than the frequency response for the imaginary part of the complex permittivity. 11 shows the ratio of the real part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed to the real part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is not adsorbed, (CO) and benzene (benzene, C 6 H 6 ) are classified according to the type and concentration of toluene (C 7 H 8 ), while the types and concentrations of toluene Therefore, it is difficult to set the data as shown in FIG. 11 as the reference data.

(가-3) 그런데 (가-2)단계에서 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 제2기준데이터(420)와 전 단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정할 수 있다. 상기 제2기준데이터(420)는 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 기준데이터를 말하고, 이하 같다.(A-3) However, the type and concentration of the target gas may not be determined in the (A-2) step. In this case, the type and concentration of the target gas can be determined by comparing the second reference data 420 with the real part and the imaginary part of the impedance derived from the previous step. The second reference data 420 refers to reference data that records the relationship between the real part and the imaginary part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas, The same shall apply hereinafter.

도 6, 도 7 및 도 8은 제2기준데이터(420)의 예시를 나타낸다. 제2기준데이터(420)와 전 단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하는 방법은 전 단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부 순서쌍을 제2기준데이터(420)의 복소평면 상에 나타내고, 제2기준데이터(420)에 기록되어 있는 곡선 중 상기 순서쌍에 해당하는 점에 가장 가까운 곡선과의 최단거리가 특정값 y이하가 될 때, 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 방법이 있을 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.FIGS. 6, 7 and 8 illustrate examples of the second reference data 420. FIG. The method of comparing the second reference data 420 with the real part and the imaginary part of the impedance derived in the previous step is a method in which the real part and the imaginary part ordered pair of the impedance derived in the previous step are arranged on the complex plane of the second reference data 420 And determines the type and concentration of the target gas when the shortest distance between the curved line recorded in the second reference data 420 and the curve closest to the point corresponding to the ordered pair is less than or equal to a specified value y However, the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 제1기준데이터(410)로부터 대상가스(target gas)의 종류를 확정하지 못하고 농도도 확정하지 못한 경우, 제2기준데이터(420)로부터 대상가스(target gas)의 종류 및 농도 모두를 확정할 수 있다.For example, if the type of the target gas can not be determined and the concentration can not be determined from the first reference data 410, the type and concentration of the target gas Can be confirmed.

또 다른 예로 제1기준데이터(410)로부터 대상가스(target gas)가 일산화탄소(CO)임을 확정하였지만 그 농도를 확정하지 못한 경우, 도출된 임피던스의 실수부가 500kΩ이고 허수부가 250kΩ이며, 도 6의 제2기준데이터(420)에서 순서쌍(500kΩ, 250kΩ)에 해당하는 점과 가장 가까운 점이 일산화탄소(CO) 4ppm에 관한 곡선 위에 있고, 상기 순서쌍(500kΩ, 250kΩ)에 해당하는 점 및 일산화탄소(CO) 4ppm에 관한 곡선 위에 있는 상기 순서쌍(500kΩ, 250kΩ)에 해당하는 점과 가장 가까운 점 간의 거리가 상기 특정값 y이하라면, 대상가스(target gas)인 일산화탄소(CO)의 농도가 4ppm임을 확정할 수 있다.As another example, if it is determined that the target gas is carbon monoxide (CO) from the first reference data 410, but the concentration can not be determined, the real part of the derived impedance is 500 k? And the imaginary part is 250 k? The point closest to the point corresponding to the ordered pair (500 k OMEGA, 250 k OMEGA) in the 2 reference data 420 is on the curve with respect to 4 ppm carbon monoxide (CO), and corresponds to the ordered pair (500 k OMEGA, 250 k OMEGA) It is possible to determine that the concentration of carbon monoxide (CO) as the target gas is 4 ppm if the distance between the point corresponding to the ordered pair (500 k ?, 250 k?) On the curve of?

즉, 상기 (가) 제1기준데이터(410)를 이용하는 방법은 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420)를 종합적으로 참조하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하되, 제1기준데이터(410)를 먼저 참조하는 방법인 것이다.That is, the method (a) using the first reference data 410 determines the type and concentration of the target gas by collectively referring to the first reference data 410 and the second reference data 420, The first reference data 410 is referred to first.

(나) 제2기준데이터(420)를 이용하는 방법(B) a method using the second reference data 420

(나-1) 제2기준데이터(420)와 전 단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정한다. 제2기준데이터(420)와 전 단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하는 방법은 (가-3)단계에서 전술한 바와 같다. 예를 들어, 도출된 임피던스의 실수부가 250kΩ이고 허수부가 125kΩ이며, 도 8의 제2기준데이터(420)에서 순서쌍(250kΩ, 125kΩ)에 해당하는 점과 가장 가까운 점이 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm에 관한 곡선 위에 있고, 상기 순서쌍(250kΩ, 125kΩ)에 해당하는 점 및 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm에 관한 곡선 위에 있는 상기 순서쌍(250kΩ, 125kΩ)에 해당하는 점과 가장 가까운 점 간의 거리가 상기 특정값 y이하라면, 대상가스(target gas)는 톨루엔(toluene, C7H8) 0.5ppm임을 확정할 수 있다.(-1) The type and concentration of the target gas are determined by comparing the second reference data 420 with the real part and the imaginary part of the impedance derived in the previous step. The method of comparing the second reference data 420 with the real part and the imaginary part of the impedance derived in the previous step is as described in step (A-3). For example, the real number of the derived impedance addition 250kΩ and the imaginary part 125kΩ and, Figure 8 a second reference data 420 from the ordered pair (250kΩ, 125kΩ) the point and the nearest point of toluene (toluene, to the C 7 of the H 8 ) And a point corresponding to the ordered pair (250 k ?, 125 k?) And a point corresponding to the ordered pair (250 k ?, 125 k?) On a curve with respect to 0.5 ppm toluene (C 7 H 8 ) If the distance between adjacent points is less than the specific value y, it can be determined that the target gas is 0.5 ppm of toluene (C 7 H 8 ).

(나-2) 그런데 (나-1)단계에서 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 수학식 1에 의하여 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출한다. 이에 대한 설명은 (가-1)단계에서 전술한 바와 같다.(B-2) However, the type and concentration of the target gas may not be determined in step (B-1). In this case, the frequency response of the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed is calculated by Equation (1). The explanation for this is as described above in the (A-1) step.

(나-3) 제1기준데이터(410)와 (나-2)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정한다. 제1기준데이터(410)와 (나-2)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하는 방법은 (가-2)단계에서 전술한 바와 같다.(B-3) The type and concentration of the target gas are determined by comparing the frequency response of the real part of the complex dielectric constant calculated in the first reference data 410 and the (B-2) step. The method of comparing the frequency response of the real part of the complex permittivity calculated in the first reference data 410 and the (B-2) step is as described above in step (-2).

예를 들어, 제2기준데이터(420)로부터 대상가스(target gas)의 종류를 확정하지 못하고 농도도 확정하지 못한 경우, 제1기준데이터(410)로부터 대상가스(target gas)의 종류 및 농도 모두를 확정할 수 있다.For example, when the type of the target gas can not be determined and the concentration can not be determined from the second reference data 420, the type and the concentration of the target gas from the first reference data 410 Can be confirmed.

또 다른 예로, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정한 결과, 임피던스의 실수부는 500kΩ이고 허수부는 250kΩ이어서, 도 6 및 도 7의 제2기준데이터(420)로부터 대상가스(target gas)가 일산화탄소(CO) 4ppm 또는 벤젠(benzene, C6H6) 2ppm 중의 어느 하나 임을 알아냈다면, 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 수학식 1을 이용하여 산출한 다음, 도 5의 제1기준데이터(410)와 대비함으로써, 상기 일산화탄소(CO) 4ppm 또는 벤젠(benzene, C6H6) 2ppm 중에서 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정할 수 있다.As another example, as a result of measuring the impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed, the real part of the impedance is 500 kΩ and the imaginary part is 250 kΩ. Thus, from the second reference data 420 of FIGS. If it is found that the target gas is one of 4 ppm of carbon monoxide (CO) or 2 ppm of benzene (C 6 H 6 ), the complex permittivity of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed The frequency response of the real part is calculated using Equation 1 and then compared with the first reference data 410 of FIG. 5 to determine whether the target CO 2 concentration is 4 ppm or benzene (C 6 H 6 ) The type and concentration of the target gas can be determined.

즉, 상기 (나) 제2기준데이터(420)를 이용하는 방법은 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420)를 종합적으로 참조하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하되, 제2기준데이터(420)를 먼저 참조하는 방법인 것이다.That is, in the method using the second reference data 420, the type and concentration of the target gas are discriminated by collectively referencing the first reference data 410 and the second reference data 420, And the second reference data 420 are referred to first.

그리고 바람직하게는, 제1기준데이터(410)로부터 대상가스(target gas)의 종류를 확정한 후, 제2기준데이터(420)로부터 대상가스(target gas)의 농도를 확정하는 것을 제안한다.It is preferable that the concentration of the target gas is determined from the second reference data 420 after the type of the target gas is determined from the first reference data 410.

도 5의 제1기준데이터(410)를 살펴보면, 일산화탄소(CO), 벤젠(benzene, C6H6) 및 톨루엔(toluene, C7H8) 간 대상가스(target gas)의 종류는 명확히 구분되나, 각 대상가스(target gas)의 농도는 명확히 구분되지 않으며, 도 6 내지 도 8에서 제2기준데이터(420)를 살펴보면, 일단 대상가스(target gas)의 종류가 먼저 확정되면, 그 종류가 확정된 대상가스(target gas)의 농도를 확정하는 것은 도 5의 제1기준데이터(410)를 이용하여 대상가스(target gas)의 농도를 확정하는 것보다 수월하기 때문이다.Referring to the first reference data 410 of FIG. 5, the types of target gas between carbon monoxide (CO), benzene (C 6 H 6 ), and toluene (C 7 H 8 ) The concentration of each target gas is not clearly distinguished. Referring to FIGS. 6 to 8, in the second reference data 420, once the type of the target gas is determined, It is easier to determine the concentration of the target gas than to determine the concentration of the target gas using the first reference data 410 of FIG.

그러나 도 5 내지 도 8은 어디까지나 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420)의 예시일 뿐이고, 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420)는 그래프가 아니라 표로 나타낼 수도 있으며, 상기에서 제1기준데이터(410)에서 대상가스(target gas)의 종류를 확정하고 제2기준데이터(420)에서 대상가스(target gas)의 농도를 확정하는 것을 제안한 것은 일산화탄소(CO), 벤젠(benzene, C6H6) 및 톨루엔(toluene, C7H8)의 검출에 사용될 수 있는 방법을 제안한 것일 뿐 다른 대상가스(target gas)를 검출할 때는 또 다른 방법이 제안될 수 있음을 명확히 한다.5 to 8 are merely examples of the first reference data 410 and the second reference data 420, and the first reference data 410 and the second reference data 420 are represented by a table instead of a graph It is also possible to determine the type of the target gas in the first reference data 410 and the concentration of the target gas in the second reference data 420 in the above, , Benzene (C 6 H 6 ), and toluene (toluene, C 7 H 8 ), but another method may be proposed to detect other target gases .

본 발명의 반도체식 가스센서 모듈은 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 기능을 구비하며, 반도체식 가스센서(100), 임피던스 측정부(200), 저장부(400) 및 프로세서부(300)를 포함하여 이루어진다(도 13 참조). 이하, 반도체식 가스센서 모듈을 이루는 각 구성요소별로 상술하기로 한다.The semiconductor gas sensor module of the present invention has a function of determining the type and concentration of a target gas and includes a semiconductor gas sensor 100, an impedance measuring unit 200, a storage unit 400, (See FIG. 13). Hereinafter, each component constituting the semiconductor type gas sensor module will be described in detail.

반도체식 가스센서(100)는 전극부(110) 및 감지부(120)를 포함하여 구성되고, 상기 감지부(120)에는 대상가스(target gas)가 흡착되며, 감지부(120)는 전극부(110)에 인가되는 전원에 대하여 임피던스 소자로서 기능한다(도 3 및 도 4 참조).The semiconductor type gas sensor 100 includes an electrode unit 110 and a sensing unit 120. A target gas is adsorbed to the sensing unit 120. The sensing unit 120 includes a sensing unit 120, And functions as an impedance element with respect to a power source applied to the power source 110 (see Figs. 3 and 4).

전극부(110)는 전원을 인가할 제1전극(111) 및 제2전극(112)을 포함할 수 있으나, 구현하고자 하는 회로구성에 따라 3개이상의 전극을 포함할 수도 있다. 전극부(110)에는 교류전원이 인가되며, 교류전원은 교류전압원 또는 교류전류원일 수 있다. 또한 전극부(110)는 깍지형전극(Inter Digital Electrode, IDE)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 참고로 상기 깍지형전극은 용어가 명확히 정의된 것은 아니고, 맞물림전극, 교번전극 등으로 불리기도 한다.The electrode unit 110 may include a first electrode 111 and a second electrode 112 for applying power, but may include three or more electrodes depending on a circuit configuration to be implemented. An AC power source is applied to the electrode unit 110, and the AC power source may be an AC voltage source or an AC current source. In addition, the electrode unit 110 may include an interdigital electrode (IDE), but is not limited thereto. For reference, the term " interdigital electrode " is not clearly defined but may be referred to as an interdigitated electrode, an alternating electrode, or the like.

대상가스(target gas)가 감지부(120)에 흡착되면 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하여, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답 및 임피던스의 실수부와 허수부 간 관계 중 하나 이상을 이용함으로써, 대상가스의 종류 및 농도를 확정하게 되므로, 감지부(120)는 대상가스가(target gas)가 흡착되었을 때 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답이 대상가스(target gas)의 종류 및 농도별로 그 차이가 뚜렷하거나, 임피던스의 실수부와 허수부 간 관계가 대상가스(target gas)의 종류 및 농도별로 그 차이가 뚜렷할 필요가 있다.When the target gas is adsorbed to the sensing unit 120, the impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed is measured and the impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed is measured Since the type and concentration of the target gas are determined by using at least one of the frequency response and the impedance between the real part and the imaginary part of the real part of the complex dielectric constant, the sensing part 120 detects the target gas, The frequency response to the real part of the complex permittivity is different depending on the type and concentration of the target gas or the relation between the real part and the imaginary part of the impedance is the kind of the target gas It is necessary that the difference differs depending on the concentration.

이에 부합하기 위하여, 감지부(120)는 금속산화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고 감지부(120)는 상기 금속산화물과 다른 종류의 금속산화물을 미량 포함할 수도 있는데, 이는 감지부(120)의 안정성을 증가시키고, 모물질의 입자 성장을 억제함으로써 모물질의 비표면적을 증가시켜 반도체식 가스센서(100)의 감도를 증가시키기 위한 것이나, 필수적인 것은 아니다.In order to accommodate this, the sensing unit 120 may include, but is not limited to, a metal oxide. The sensing unit 120 may include a small amount of metal oxide other than the metal oxide. This increases the stability of the sensing unit 120 and increases the specific surface area of the parent material by suppressing grain growth of the parent material. To increase the sensitivity of the semiconductor type gas sensor 100, but is not essential.

또한 교류전원이 인가된다는 측면에서 감지부(120)는 n형반도체 또는 p형반도체를 포함한다고도 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 금속산화물이 바로 n형반도체 또는 p형반도체일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.In addition, the sense unit 120 may include an n-type semiconductor or a p-type semiconductor in view of application of an AC power source, but the present invention is not limited thereto. The metal oxide may be an n-type semiconductor or a p-type semiconductor, but is not limited thereto.

상기 금속산화물이 n형반도체인 경우, 상기 금속산화물은 산화주석IV(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 삼산화텅스텐(WO3), 산화철III(Fe2O3), 또는 산화인듐(In2O3)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.If the metal oxide is n type semiconductor, wherein the metal oxide is tin oxide IV (SnO 2), titanium dioxide (TiO 2), zinc (ZnO), antimony trioxide of tungsten (WO 3), iron III (Fe 2 O 3) oxide , Or indium oxide (In 2 O 3 ), but the present invention is not limited thereto.

상기 금속산화물이 p형반도체인 경우, 상기 금속산화물은 산화니켈II(NiO), 산화구리II(CuO), 사산화삼코발트(Co3O4) 또는 산화크로뮴III(Cr2O3)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.When the metal oxide is a p-type semiconductor, the metal oxide may be NiO, CuO, Co 3 O 4 , or Cr 2 O 3 , But is not limited thereto.

또한 감지부(120)는 대상가스(target gas)에 대한 선택성을 증가시키는 금속촉매를 포함할 수 있는데, 상기 금속촉매는 대상가스(target gas)의 종류, 작동온도, 감지부(120)를 구성하는 물질의 종류 등을 고려하여 정하여야 하며, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 니켈(Ni), 루테늄(Ru) 또는 인듐(In)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The sensing unit 120 may include a metal catalyst that increases the selectivity to a target gas. The metal catalyst may include a target gas type, an operating temperature, a sensing unit 120, And may be platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), nickel (Ni), ruthenium (Ru), or indium (In) no.

전극부(110)를 통하여 감지부(120)에 교류전원을 인가할 것이기 때문에, 감지부(120)가 n형반도체 또는 p형반도체일 경우, 감지부(120)의 전기전도도를 높이기 위해 감지부(120)를 가열할 필요가 있을 수 있다. 따라서 반도체식 가스센서(100)는 감지부(120)를 소정의 온도로 가열하는 기능을 구비하는 가열부(130)를 포함할 수 있으나, 가열부(130)가 필수구성요소라는 의미는 아니다.When the sensing unit 120 is an n-type semiconductor or a p-type semiconductor, the sensing unit 120 may be configured to apply an AC power to the sensing unit 120 through the electrode unit 110. In order to increase the electrical conductivity of the sensing unit 120, Lt; RTI ID = 0.0 > 120 < / RTI > Therefore, the semiconductor type gas sensor 100 may include a heating unit 130 having a function of heating the sensing unit 120 to a predetermined temperature, but it does not mean that the heating unit 130 is an essential component.

상기 가열부(130)는 가열부(130)에 전원을 인가하여 가열부(130)가 저항역할을 함으로써 그 저항의 발열로 감지부(120)를 가열할 수 있고, 상기 전원이 인가되는 전극패드 및 상기 저항역할을 할 미소히터전극으로 구성될 수 있으나, 다른 형태를 배제하는 것은 아니다.The heating unit 130 applies power to the heating unit 130 so that the heating unit 130 acts as a resistance so that the sensing unit 120 can be heated by the heat of the resistance. And a minute heater electrode serving as the resistor, but does not exclude other forms.

또한 상기 소정의 온도는 대상가스(target gas)의 종류, 감지부(120)를 구성하는 금속산화물 등의 물질의 종류 및 양, 반도체식 가스센서(100)를 구성하는 감지부(120) 등의 형태, 반도체식 가스센서(100)의 감도, 반도체식 가스센서(100)의 선택성에 따라 정하는 것이나, 상기 온도를 결정하는 요소나 상기 온도를 한정하는 것은 아니다. 대상가스(target gas)를 검출함에 있어서, 상기 온도의 범위, 즉 작동온도의 범위를 정한 경우, 그러한 작동온도보다 낮게 설정하여 대상가스(target gas)를 검출하려 한다면 감지부(120)의 활성이 떨어질 수 있고, 작동온도보다 높게 설정하여 대상가스(target gas)를 검출하려 한다면 대상가스(target gas)의 탈착과 재흡착이 신속하게 이루어져 반도체식 가스센서(100)의 감도가 떨어질 수 있음을 유념해야 한다.The predetermined temperature may be a temperature or a temperature of the sensing unit 120 constituting the semiconductor type gas sensor 100 or the like such as the type of target gas, the type and amount of a substance such as a metal oxide constituting the sensing unit 120, The sensitivity of the semiconductor type gas sensor 100, and the selectivity of the semiconductor type gas sensor 100, but does not limit the temperature determining element or the temperature. When the target gas is detected by setting the range of the temperature, that is, the range of the operating temperature, to be lower than the operating temperature to detect the target gas, And the target gas is detected by setting the temperature higher than the operating temperature, the target gas may be quickly desorbed and re-adsorbed, which may deteriorate the sensitivity of the semiconductor gas sensor 100 Should be.

반도체식 가스센서(100)는 전극부(110) 및 감지부(120)가 설치되는 기판(140)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 만약 반도체식 가스센서(100)가 가열부(130)까지 포함한다면, 전극부(110), 감지부(120) 및 가열부(130)가 기판(140)에 설치될 것이고, 그러한 반도체식 가스센서(100)의 형태는 다양할 수 있다.The semiconductor type gas sensor 100 may include a substrate 140 on which the electrode unit 110 and the sensing unit 120 are installed, but the present invention is not limited thereto. If the semiconductor type gas sensor 100 includes the heating unit 130, the electrode unit 110, the sensing unit 120, and the heating unit 130 may be mounted on the substrate 140, The shape of the substrate 100 may vary.

도 3은 반도체식 가스센서(100)의 일실시예를 나타내는 정면도로서, 도 3에 도시된 반도체식 가스센서(100)는 기판(140)의 하면에 가열부(130)가 부착되어 있고, 기판(140)의 상면에 전극부(110) 및 감지부(120)가 부착되어 있으며, 감지부(120)는 후막 또는 박막인 형태이다. 이러한 형태는 감지부(120)를 구성할 물질을 슬러리 상태로 준비하여, 상기 슬러리를 전극부(110) 및 가열부(130)가 패턴형성된 기판(140) 위에 프린팅(printing), 브러싱(brushing), 블레이드코팅(blade coating) 또는 디스펜싱(dispensing)하여 감지부(120)를 형성함으로써 제조될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.3 is a front view showing one embodiment of the semiconductor type gas sensor 100. In the semiconductor type gas sensor 100 shown in Fig. 3, a heating part 130 is attached to a lower surface of a substrate 140, The electrode unit 110 and the sensing unit 120 are attached to the upper surface of the sensing unit 140 and the sensing unit 120 is thick or thin. Such a configuration may be achieved by preparing a material constituting the sensing unit 120 in a slurry state and printing the slurry on the substrate 140 on which the electrode unit 110 and the heating unit 130 are patterned, , Blade coating or dispensing to form the sensing portion 120, but is not limited thereto.

도 4는 반도체식 가스센서(100)의 또 다른 일실시예를 나타내는 정면도로서, 도 4에 도시된 반도체식 가스센서(100)는 기판(140)의 하면에 가열부(130)가 부착되어 있으나, 정면에서 보았을 때, 기판(140)의 하면 전면에 부착되어 있지는 않다. 그리고 도 4에 도시된 반도체식 가스센서(100)는 기판(140)의 상면에 전극부(110)가 부착되어 있고, 감지부(120)는 전극부(110) 상에서 나노와이어 형태로 형성되어 있으며, 상기 나노와이어는 브릿지형태로 연결되어 제1전극(111) 및 제2전극(112)의 사이에서 임피던스 소자로 기능하게 된다.FIG. 4 is a front view showing another embodiment of the semiconductor type gas sensor 100. In the semiconductor type gas sensor 100 shown in FIG. 4, the heating part 130 is attached to the lower surface of the substrate 140 And is not attached to the entire lower surface of the substrate 140 when viewed from the front. 4, an electrode unit 110 is attached to an upper surface of a substrate 140, and a sensing unit 120 is formed in the form of a nanowire on an electrode unit 110 The nanowires are connected in a bridge shape to function as an impedance element between the first electrode 111 and the second electrode 112.

그리고 상기 나노와이어는 전기방전법, 레이저증착법, 기상합성법, 열화학기상증착법 또는 플라즈마화학기상증착법에 의하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The nanowire may be formed by an electric discharge method, a laser deposition method, a vapor phase synthesis method, a thermochemical vapor deposition method, or a plasma chemical vapor deposition method, but is not limited thereto.

또한 도 4의 반도체식 가스센서(100)는 도 4의 반도체식 가스센서(100)는 전극부(110)와 감지부(120) 사이에 금속층이 존재하여, 그러한 금속층을 성장판으로 하여 나노와이어가 형성될 수도 있다. 이때의 금속층은 감지부(120) 및 전극부(110)와의 접착성을 구비해야 한다. 그러나 도 3 및 도 4의 반도체식 가스센서(100)는 어디까지나 일실시예일 뿐이며, 본 발명의 반도체식 가스센서 모듈의 구성요소인 반도체식 가스센서(100)를 어떠한 형태로든 한정하겠다는 의미가 아니다.In the semiconductor type gas sensor 100 of FIG. 4, a metal layer is present between the electrode part 110 and the sensing part 120, and the metal layer is used as a growth plate, . At this time, the metal layer should have adhesiveness with the sensing portion 120 and the electrode portion 110. However, the semiconductor type gas sensor 100 of FIGS. 3 and 4 is only an embodiment, and does not mean that the semiconductor type gas sensor 100, which is a component of the semiconductor type gas sensor module of the present invention, .

또한 도 4의 반도체식 가스센서(100)가 도 3의 반도체식 가스센서(100)보다 대상가스(target gas)와의 접촉면적이 넓어 감도가 좋을 것으로 예상되나, 반도체식 가스센서(100)는 감도보다 선택성이 중요한 문제로 작용하므로, 도 4의 형태가 도 3의 형태보다 가스센서로서 우수한 것은 아니라는 것을 밝혀둔다.The semiconductor type gas sensor 100 of FIG. 4 is expected to be more sensitive because it has a larger contact area with a target gas than the semiconductor type gas sensor 100 of FIG. 3, It is found that the shape of FIG. 4 is not superior to the shape of FIG. 3 as a gas sensor.

임피던스 측정부(200)는 전극부(110)에 교류전원이 인가되는 경우에 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하여 임피던스 신호를 생성하는 기능을 구비한다. 상기 임피던스 신호는 임피던스의 실수부 및 허수부에 관한 것으로 전압아날로그신호 또는 전류아날로그신호일 수 있고, 이러한 임피던스 신호는 디지털신호로 변환되어 기준데이터와 대비될 필요가 있는데, 이러한 변환 기능은 임피던스측정기가 구비할 수도 있고, 프로세서부(300)가 구비할 수도 있다.The impedance measuring unit 200 has a function of generating an impedance signal by measuring the impedance of the sensing unit 120 to which a target gas is adsorbed when AC power is applied to the electrode unit 110. The impedance signal may be a voltage analog signal or a current analog signal relating to the real part and the imaginary part of the impedance. The impedance signal needs to be converted into a digital signal to be compared with the reference data. Or the processor unit 300 may be provided.

프로세서부(300)는 임피던스 측정부(200)로부터 수신된 임피던스 신호를 처리하고, 처리결과를 제1기준데이터(410) 및 상기 제2기준데이터(420) 중 하나 이상과 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 생성하는 기능을 구비한다.The processor unit 300 processes the impedance signal received from the impedance measuring unit 200 and compares the processing result with at least one of the first reference data 410 and the second reference data 420, gas) and the concentration of the gas.

프로세서부(300)가 임피던스 신호를 처리한다는 것은 임피던스 신호가 미약하다면 임피던스 신호를 증폭하고, 임피던스 신호가 전압아날로그신호 또는 전류아날로그신호라면 디지털신호로 변환하며, 임피던스 신호로부터 임피던스의 실수부 및 허수부를 도출한다는 의미이다.The processor unit 300 processes the impedance signal by amplifying the impedance signal if the impedance signal is weak and converting the impedance signal into a digital signal if the impedance signal is a voltage analog signal or a current analog signal. The real and imaginary parts of the impedance It means to derive.

그리고 상기 처리결과는 임피던스의 실수부, 임피던스의 허수부, 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계, 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다.The processing result includes the frequency response of the real part of the impedance, the imaginary part of the impedance, the real part of the impedance and the imaginary part, and the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed But is not limited thereto.

프로세서부(300)는 임피던스 신호로부터 임피던스의 실수부 및 허수부를 도출한 다음, 수학식 1로부터 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하여 제1기준데이터(410)와 대비하는 방법으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하고, 상기 제1기준데이터(410)와 대비하는 방법에 의하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 임피던스 신호로부터 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정할 수 있다.The processor unit 300 derives the real part and the imaginary part of the impedance from the impedance signal and then calculates the frequency response for the real part of the complex permittivity from the equation 1 and compares the real part and the imaginary part of the impedance with the first reference data 410, the type and the concentration of the target gas are determined and the type and concentration of the target gas are determined by the method of comparing with the first reference data 410. In this case, The type and concentration of the target gas can be determined by comparing the first and second reference data with the second reference data 420.

또는 프로세서부(300)는 임피던스 신호로부터 임피던스의 실수부 및 허수부를 도출하여 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하고, 상기 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법에 의하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 수학식 1로부터 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하여 제1기준데이터(410)와 대비하는 방법으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정할 수도 있다.Alternatively, the processor unit 300 determines the type and concentration of the target gas by deriving the real part and the imaginary part of the impedance from the impedance signal and comparing the second reference data 420 with the second reference data 420, From the equation (1), the frequency response of the real part of the complex permittivity is calculated and compared with the first reference data 410 and the contrast The type and concentration of the target gas may be determined.

저장부(400)는 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420)가 기록되는 부분으로, 프로세서부(300) 내에 있을 수도 있고, 밖에 있을 수도 있으며, HDD 또는 FLASH MEMORY 중 하나 이상이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The storage unit 400 may store the first reference data 410 and the second reference data 420 in the processor unit 300 or may be outside the HDD or the FLASH MEMORY. But is not limited thereto.

본 발명의 반도체식 가스센서 정보제공 시스템은 전술한 반도체식 가스센서 모듈 및 정보제공부(500)를 포함하여 이루어진다(도 14 참조).The semiconductor gas sensor information providing system of the present invention includes the above-described semiconductor gas sensor module and the information provider 500 (see FIG. 14).

정보제공부(500)는 프로세서부(300)로부터 수신된 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 사용자에게 제공한다. 정보제공부(500)는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 사용자에게 시각적, 청각적 또는 촉각적으로 제공한다.The information providing unit 500 provides information on the type and concentration of the target gas received from the processor unit 300 to the user. The information providing unit 500 provides information about the type and concentration of the target gas to the user visually, audibly or tactually.

상기 정보를 사용자에게 시각적으로 제공한다는 것은 경광등이나 그래픽인터페이스(TFT-LCD, PDP, OLED, LED 등)를 통하여 상기 정보를 제공할 수 있고, 상기 정보를 사용자에게 청각적으로 제공한다는 것은 스피커와 같은 사운드인터페이스를 통하여 상기 정보를 제공할 수 있으며, 상기 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공한다는 것은 바이브레이터(vibrator)를 통하여 상기 정보를 제공할 수 있다는 의미이나, 상기 정보를 제공하는 어떠한 인터페이스도 한정하지 않는다.Providing the information visually to the user can provide the information through a beacon or a graphical interface (TFT-LCD, PDP, OLED, LED, etc.) Providing the information through a sound interface and tactually providing the information to a user means providing the information through a vibrator, but does not limit any interface that provides the information .

본 발명의 반도체식 가스센서기기제어시스템은 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 활용하는 대상기기를 제어하는 기능을 가지며, 전술한 반도체식 가스센서 모듈 및 구동부(600)를 포함하여 이루어진다(도 15 참조).The semiconductor gas sensor device control system of the present invention includes a semiconductor gas sensor module and a driving unit 600 having the function of controlling a target device utilizing information on the type and concentration of a target gas (See Fig. 15).

반도체식 가스센서기기제어시스템에서 프로세서부(300)는 전술한 바와 같이, 임피던스 측정부(200)로부터 수신된 임피던스 신호를 처리하고, 처리결과를 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420) 중 하나 이상과 대비하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 생성하는 기능을 구비하며, 추가적으로 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 제어신호로 변환하는 기능을 구비한다.In the semiconductor gas sensor device control system, the processor unit 300 processes the impedance signal received from the impedance measuring unit 200 and outputs the process result as the first reference data 410 and the second reference data 420), and further includes a function of converting information about the type and concentration of the target gas into a control signal Respectively.

그리고 구동부(600)는 프로세서부(300)로부터 수신된 제어신호를 처리하여 대상기기를 구동하는 기능을 구비한다. 대상기기는 환풍기, 에어컨, 산소공급기 또는 가스밸브가 될 수 있고, 구동부(600)는 상기 제어신호를 처리하여 환풍기를 동작시키거나, 에어컨을 동작시킬 수 있고, 산소공급기를 동작시켜 대상가스(target gas)를 완전연소시킬 수 있으며, 가스밸브의 개폐를 조절할 수 있으나, 대상기기나 대상기기의 구동방법을 제한하는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법에 관한 실시예를 상술하기로 한다.The driving unit 600 has a function of processing the control signal received from the processor unit 300 to drive the target device. The target device may be a ventilator, an air conditioner, an oxygen supplier, or a gas valve, and the driving unit 600 may process the control signal to operate the ventilator or operate the air conditioner, gas can be completely burned and the opening and closing of the gas valve can be controlled, but the driving method of the target device or the target device is not limited. Hereinafter, embodiments of a method for determining the type and concentration of the target gas of the present invention will be described in detail.

[실시예 1 - 일산화탄소(CO)의 감지 및 일산화탄소(CO)의 농도 판별]Example 1 - Detection of carbon monoxide (CO) and determination of the concentration of carbon monoxide (CO)

<반도체식 가스센서(100)의 제조>&Lt; Production of semiconductor gas sensor 100 >

대상가스(target gas)를 검출하기 위하여 먼저 반도체식 가스센서(100)를 제조하였다. 상면에 전극부(110)로서 깍지형전극(Inter Digital Electrode, IDE)이, 하면에 가열부(130)로서 히터전극이 형성된 실리콘(Si)기판(140)을 준비하였다(도 9 참조).In order to detect the target gas, the semiconductor type gas sensor 100 was first manufactured. (Si) substrate 140 having an interdigital electrode (IDE) as the electrode unit 110 and a heater electrode as the heating unit 130 on the lower surface was prepared on the upper surface (see FIG. 9).

상기 실리콘(Si)기판(140)은 상업용 제품으로 13밀리미터×8밀리미터×0.67밀리미터 크기이고, 깍지형전극(Inter Digital Electrode, IDE)의 평행한 부분 간 간격은 0.5밀리미터이며, (001)방향성을 가지고, n형이다.The silicon (Si) substrate 140 is a commercial product of 13 millimeters by 8 millimeters by 0.67 millimeters in size, the spacing between parallel portions of the Inter Digital Electrode (IDE) is 0.5 millimeters, and the (001) It has n type.

그리고 깍지형전극(Inter Digital Electrode, IDE)은 백금(Pt)전극이며, 히터전극은 니켈-크로뮴(Ni-Cr)전극이다. 감지부(120)를 형성하기 전 실리콘(Si)기판(140)의 오염물질을 제거하기 위하여 아세톤(acetone, C3H6O) 및 메탄올(methanol, CH3OH)용액을 이용한 세척과정과 300도에서의 열처리 과정을 거쳤다.The interdigital electrode (IDE) is a platinum (Pt) electrode, and the heater electrode is a nickel-chromium (Ni-Cr) electrode. A cleaning process using acetone (C 3 H 6 O) and a methanol (CH 3 OH) solution and a cleaning process using a cleaning solution 300 to remove contaminants from the silicon (Si) substrate 140 before forming the sensing part 120 The heat treatment process in Fig.

그 다음, 전극부(110) 상에 열증착법(thermal deposition)을 이용하여 금(Au)을 3나노미터 두께로 증착하였다. 열화학기상증착장치는 수평튜브로를 이용하였고, 금(Au)이 증착된 실리콘(Si)기판(140) 및 산화주석II(SnO)분말을 열화학기상증착장치의 알루미나보트에 설치하였으며, 금(Au)이 증착된 실리콘(Si)기판(140)은 알루미나보트내에서 산화주석II(SnO)분말 아래 쪽으로 3센티미터 부근에 위치시켰다.Next, gold (Au) was deposited to a thickness of 3 nanometers on the electrode portion 110 by thermal deposition. The thermochemical vapor deposition apparatus used was a horizontal tube furnace, and a silicon (Si) substrate 140 and a tin oxide II (SnO) powder on which gold (Au) was deposited were installed in an alumina boat of a thermochemical vapor deposition apparatus. ) Deposited silicon (Si) substrate 140 was located about 3 centimeters below the tin oxide II (SnO) powder in the alumina boat.

그리고 상기 산화주석II(SnO)분말에는 10wt%의 이산화타이타늄(TiO2) 및 촉매로서 1wt%의 팔라듐(Pd)이 포함되도록 하였다.The tin oxide II (SnO 2) powder contained 10 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ) and 1 wt% of palladium (Pd) as a catalyst.

대기압 하에서 아르곤(Ar)가스 800sccm을 수평튜브로 내에 주입하였고, 950도의 온도로 90분을 유지하여, 금(Au)의 액화 및 산화주석II(SnO)분말의 기화를 거쳐, 금(Au) 위에 산화주석IV(SnO2)나노와이어를 성장시켰다.Under the atmospheric pressure, 800 sccm of argon (Ar) gas was injected into the horizontal tube furnace and maintained at a temperature of 950 ° C. for 90 minutes to liquefy the gold (Au) and vaporize the tin oxide II (SnO 2) Tin oxide IV (SnO 2 ) nanowires were grown.

도 10은 이와 같은 산화주석IV(SnO2)나노와이어로 이루어진 감지부(120)를 나타내는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지이다. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)은 Hitachi의 S-4300을 사용하였다.10 is a Scanning Electron Microscope (SEM) image showing the sensing unit 120 composed of tin oxide IV (SnO 2 ) nanowires. Scanning Electron Microscope (SEM) was a Hitachi S-4300.

<반도체식 가스센서 모듈의 구성><Configuration of Semiconductor Gas Sensor Module>

상기에서 제조한 반도체식 가스센서(100)를 이용하여 반도체식 가스센서 모듈을 구성하였다.A semiconductor type gas sensor module is constructed using the semiconductor type gas sensor 100 manufactured as described above.

10리터의 챔버 내에 상기에서 제조한 반도체식 가스센서(100)를 장착하였고, 대상가스(target gas)의 고른 확산을 위해 챔버 내의 상단부에 팬(fan)을 설치하였다. 챔버 외부에 진공펌프를 설치하여 챔버와 연결하였고, 챔버 외부에 교류전원부를 설치하여 반도체식 가스센서(100)의 전극부(110)와 연결하였으며, 애질런트(AGILENT)사의 임피던스측정기를 반도체식 가스센서(100)의 감지부(120)와 연결하였다.The semiconductor gas sensor 100 manufactured as described above was mounted in a 10-liter chamber and a fan was installed at the upper end of the chamber for uniform diffusion of the target gas. A vacuum pump is provided outside the chamber and connected to the chamber and an AC power source is provided outside the chamber to connect to the electrode unit 110 of the semiconductor type gas sensor 100. An impedance meter of AGILENT Co., (Not shown).

또한 임피던스측정기를 컴퓨터와 연결하였으며, 컴퓨터는 감지부(120)의 임피던스의 실수부, 허수부 및 복소유전율의 실수부가 표시되고 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답이 도시되도록 프로그램하였고, 제1기준데이터(410) 및 제2기준데이터(420) 중 하나 이상을 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별할 수 있도록 프로그램하였다.In addition, the impedance meter is connected to the computer, and the computer displays the real part, the imaginary part, and the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 so that the frequency response to the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 is shown. And programmed to determine the type and concentration of the target gas using one or more of the first reference data 410 and the second reference data 420.

제1기준데이터(410)는 도 5에 도시된 제1기준데이터를 사용하였고, 제2기준데이터(420)는 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 제2기준데이터를 사용하였다.The first reference data 410 used the first reference data shown in FIG. 5, and the second reference data 420 used the second reference data shown in FIGS. 6, 7, and 8.

<일산화탄소(CO)의 감지 및 일산화탄소(CO)의 농도 판별>&Lt; Detection of carbon monoxide (CO) and determination of concentration of carbon monoxide (CO)

작동온도를 250도로 맞추고, 일산화탄소(CO) 0.5ppm을 상기 챔버 내로 주입한 다음, 전극부(110)에 교류전압을 인가하여 일산화탄소(CO)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하였다.The operation temperature was adjusted to 250 ° C., 0.5 ppm of carbon monoxide (CO) was injected into the chamber, and an AC voltage was applied to the electrode unit 110 to measure the impedance of the sensing unit 120 to which carbon monoxide (CO) was adsorbed.

그 다음, 진공펌프를 이용하여 챔버 내부의 오염공기를 배출시키고, 공기 중의 상태와 동일한 조건을 맞추기 위하여 80%질소(N2)/20%산소(O2)가스를 챔버 내로 주입하였다.Then, the contaminated air inside the chamber was discharged using a vacuum pump, and 80% nitrogen (N 2 ) / 20% oxygen (O 2 ) gas was injected into the chamber to meet the same conditions as in the air.

그 다음, 일산화탄소(CO) 1ppm을 챔버 내로 주입하고, 전극부(110)에 교류전압을 인가한 다음, 일산화탄소(CO)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하였다. 일산화탄소(CO) 2ppm 및 4ppm에 대해서도 같은 방식으로 실험을 진행하였다.Then, 1 ppm of carbon monoxide (CO) was injected into the chamber, an AC voltage was applied to the electrode unit 110, and then the impedance of the sensing unit 120 to which carbon monoxide (CO) was adsorbed was measured. Experiments were conducted in the same manner for 2 ppm and 4 ppm carbon monoxide (CO).

그 결과, 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답 곡선은 제1기준데이터(410)와 유사하게 그려졌고, 각 농도에 따른 복소유전율의 실수부의 피크(peak)값은 표 1을 통하여 나타내었다.As a result, the frequency response curve for the real part of the complex permittivity is plotted similarly to the first reference data 410, and the peak value of the real part of the complex permittivity according to each concentration is shown in Table 1.

Figure 112017040946522-pat00006
Figure 112017040946522-pat00006

표 1과 제1기준데이터(410)를 대비한 결과, 일산화탄소(CO)의 존재를 확인할 수 있었다. 그러나 제1기준데이터(410)로부터 일산화탄소(CO)의 각 농도는 확정하기 어려웠고, 제2기준데이터(420)를 통해서 일산화탄소(CO)의 각 농도를 확정할 수 있었다.As a result of comparing Table 1 with the first reference data 410, the presence of carbon monoxide (CO) was confirmed. However, each concentration of carbon monoxide (CO) was difficult to determine from the first reference data 410, and each concentration of carbon monoxide (CO) could be determined through the second reference data 420.

[실시예 2 - 벤젠(benzene, C6H6)의 감지 및 벤젠(benzene, C6H6)의 농도 판별]Example 2 - benzene (benzene, C 6 H 6) Detection of benzene and determine the concentration of (benzene, C 6 H 6) ]

벤젠(benzene, C6H6)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답 곡선은 제1기준데이터(410)와 유사하게 그려졌고, 각 농도에 따른 복소유전율의 실수부의 피크(peak)값은 표 2를 통하여 나타내었다.Benzene (C 6 H 6 ) was used instead of benzene (benzene, C 6 H 6 ). The frequency response curve for the real part of the complex permittivity is plotted similarly to the first reference data 410 and the peak value of the real part of the complex permittivity according to each concentration is shown in Table 2.

Figure 112017040946522-pat00007
Figure 112017040946522-pat00007

표 2와 제1기준데이터(410)를 대비한 결과, 벤젠(benzene, C6H6)의 존재를 확인할 수 있었다. 그러나 제1기준데이터(410)로부터 벤젠(benzene, C6H6)의 각 농도는 확정하기 어려웠고, 제2기준데이터(420)를 통해서 벤젠(benzene, C6H6)의 각 농도를 확정할 수 있었다.As a result of comparing Table 2 with the first reference data 410, the presence of benzene (C 6 H 6 ) was confirmed. However Claim be determined for each concentration of the first reference data 410, benzene (benzene, C 6 H 6), benzene (benzene, C 6 H 6) for each concentration it is difficult to establish, through the second reference data 420 from the I could.

[실시예 3 - 톨루엔(toluene, C7H8)의 감지 및 톨루엔(toluene, C7H8)의 농도 판별]Example 3 - Toluene (toluene, C 7 H 8) and toluene detected in the determination of the concentration (toluene, C 7 H 8) ]

톨루엔(toluene, C7H8) 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답 곡선은 제1기준데이터(410)와 유사하게 그려졌고, 각 농도에 따른 복소유전율의 실수부의 피크(peak)값은 표 3을 통하여 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that toluene (C 7 H 8 ) was used. The frequency response curve for the real part of the complex permittivity is plotted similarly to the first reference data 410 and the peak value of the real part of the complex permittivity according to each concentration is shown in Table 3.

Figure 112017040946522-pat00008
Figure 112017040946522-pat00008

표 3과 제1기준데이터(410)를 대비한 결과, 톨루엔(toluene, C7H8)의 존재를 확인할 수 있었다. 그러나 제1기준데이터(410)로부터 톨루엔(toluene, C7H8)의 각 농도는 확정하기 어려웠고, 제2기준데이터(420)를 통해서 톨루엔(toluene, C7H8)의 각 농도를 확정할 수 있었다.As a result of comparing Table 3 with the first reference data 410, the presence of toluene (C 7 H 8 ) was confirmed. However Claim be determined for each concentration of the first reference data (410) toluene (toluene, C 7 H 8), each concentration, the second reference toluene (toluene, C 7 H 8) through a data (420) was difficult to ascertain from the I could.

본 발명은 도면에 도시된 실시예가 참조되어 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Therefore, the true scope of the present invention should be defined by the appended claims.

100 : 반도체식 가스센서
110 : 전극부
111 : 제1전극
112 : 제2전극
120 : 감지부
130 : 가열부
140 : 기판
200 : 임피던스 측정부
300 : 프로세서부
400 : 저장부
410 : 제1기준데이터
420 : 제2기준데이터
500 : 정보제공부
600 : 구동부100: Semiconductor gas sensor
110:
111: first electrode
112: second electrode
120:
130:
140: substrate
200: Impedance measuring unit
300:
400:
410: first reference data
420: second reference data
500: Information provision
600:

Claims (15)

전극부(110) 및 상기 전극부(110)에 전기적으로 접속되는 감지부(120)를 포함하여 구성되는 반도체식 가스센서(100)를 이용하여 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법에 있어서,
(I) 상기 반도체식 가스센서(100)를 준비하는 단계;
(II) 상기 대상가스(target gas)를 상기 감지부(120)에 흡착시키는 단계;
(III) 상기 전극부(110)에 전원을 인가하는 단계;
(IV) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하는 단계;
(V) 상기 임피던스의 실수부 및 허수부가 도출되는 단계;
(VI) 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제2기준데이터(420)와, 상기 (V)단계에서 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 대비하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 단계;
를 포함하여 이루어지고,
상기 전원은 교류전원인 것을 특징으로 하는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법.
And a sensing unit 120 electrically connected to the electrode unit 110 to determine the type and concentration of the target gas using the semiconductor gas sensor 100. [ In the method,
(I) preparing the semiconductor gas sensor (100);
(II) adsorbing the target gas to the sensing unit 120;
(III) applying power to the electrode unit 110;
(IV) measuring an impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed;
(V) deriving a real part and an imaginary part of the impedance;
(VI) second reference data 420 recording the relationship between the real part and the imaginary part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas, Determining the type and concentration of the target gas in relation to the real part and the imaginary part of the impedance derived in the step (V);
, &Lt; / RTI &gt;
Wherein the power source is an alternating current source.
청구항 1에 있어서,
상기 (VI)단계 이후에,
(VII) 상기 (VI)단계에서 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 하기 수학식 1에 의하여 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답이 산출되는 단계;
(VIII) 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제1기준데이터(410)와 상기 (VII)단계에서 산출된 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 대비하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 단계;
를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법.
[수학식 1]
Figure 112017040946522-pat00009

The method according to claim 1,
After the step (VI)
(VII) If the type and concentration of the target gas are not determined in the step (VI), the complex permittivity of the sensing unit 120, to which the target gas is adsorbed, Calculating a frequency response of the real part of the frequency domain;
(VIII) a first reference data 410 recording the frequency response of the real part of the complex permittivity by the concentration of the target gas and a second reference data 410 representing the frequency of the real part of the complex permittivity calculated in the step (VII) Determining the type and concentration of the target gas in response to the response;
Wherein the method further comprises the step of determining the type and concentration of the target gas.
[Equation 1]
Figure 112017040946522-pat00009

 청구항 1에 있어서,
상기 (I)단계 및 상기 (II)단계 사이에, 상기 감지부(120)를 소정의 온도로 가열하는 단계;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 방법.
The method according to claim 1,
Heating the sensing unit 120 to a predetermined temperature between steps (I) and (II);
And determining the type and concentration of the target gas.
대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 판별하는 반도체식 가스센서 모듈에 있어서,
전극부(110), 및
상기 대상가스(target gas)가 흡착되며 상기 전극부(110)에 인가되는 전원에 대하여 임피던스 소자로서 기능하는 감지부(120),
를 포함하여 구성되는 반도체식 가스센서(100);
상기 전극부(110)에 상기 전원이 인가되는 경우에 상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스를 측정하여 임피던스 신호를 생성하는 기능을 구비하는 임피던스 측정부(200);
상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제1기준데이터(410), 및
상기 대상가스(target gas)가 흡착된 감지부(120)의 임피던스의 실수부 및 허수부의 관계를 상기 대상가스(target gas)의 농도별로 기록하고 있는 제2기준데이터(420),
가 기록되는 저장부(400);
상기 임피던스 측정부(200)로부터 상기 임피던스 신호를 수신하여 상기 임피던스의 실수부 및 허수부를 도출한 다음, 상기 도출된 임피던스의 실수부 및 허수부를 상기 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법으로 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 프로세서부(300);
를 포함하여 이루어지고,
상기 전원은 교류전원인 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
A semiconductor gas sensor module for discriminating the type and concentration of a target gas,
The electrode portion 110, and
A sensing unit 120 which functions as an impedance element to a power source to which the target gas is adsorbed and is applied to the electrode unit 110,
(100);
An impedance measuring unit 200 having a function of measuring an impedance of the sensing unit 120 to which the target gas is adsorbed when the power is applied to the electrode unit 110 to generate an impedance signal;
The first reference data 410 recording the frequency response of the real part of the complex permittivity of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas,
Second reference data 420 recording the relationship between the real part and the imaginary part of the impedance of the sensing part 120 to which the target gas is adsorbed by the concentration of the target gas,
A storage unit 400 for storing the data;
Receiving the impedance signal from the impedance measuring unit 200 to derive a real part and an imaginary part of the impedance and then comparing the real part and the imaginary part of the derived impedance with the second reference data 420, A processor unit 300 for determining the type and concentration of the target gas;
, &Lt; / RTI &gt;
Wherein the power source causes an alternating current.
청구항 4에 있어서,
상기 프로세서부(300)는 상기 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법에 의하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 하기 수학식 1로부터 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하여 상기 제1기준데이터(410)와 대비하는 방법으로 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
[수학식 1]
Figure 112017040946522-pat00010

The method of claim 4,
If the type and concentration of the target gas are not determined by the method of comparing the second reference data 420 with the second reference data 420, the processor unit 300 may calculate Equation 1 for the real part of the complex permittivity, Wherein the type and concentration of the target gas are determined by calculating a frequency response and comparing the first reference data with the first reference data.
[Equation 1]
Figure 112017040946522-pat00010

 청구항 4에 있어서,
상기 반도체식 가스센서(100)는 상기 감지부(120)를 소정의 온도로 가열하는 기능을 구비하는 가열부(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the semiconductor type gas sensor (100) further comprises a heating unit (130) having a function of heating the sensing unit (120) to a predetermined temperature.
청구항 4에 있어서,
상기 반도체식 가스센서(100)는 상기 전극부(110) 및 상기 감지부(120)가 설치되는 기판(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the semiconductor type gas sensor (100) further comprises a substrate (140) on which the electrode unit (110) and the sensing unit (120) are installed.
청구항 4에 있어서,
상기 감지부(120)는 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the sensing unit (120) comprises a metal oxide.
청구항 4에 있어서,
상기 감지부(120)는 n형반도체 또는 p형반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the sensing unit (120) comprises an n-type semiconductor or a p-type semiconductor.
청구항 4에 있어서,
상기 감지부(120)는 상기 대상가스(target gas)에 대한 선택성을 증가시키는 금속촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the sensing unit (120) comprises a metal catalyst for increasing the selectivity to the target gas.
청구항 4에 있어서,
상기 감지부(120)는 열화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the sensing unit (120) is formed by thermal chemical vapor deposition (CVD).
청구항 4에 있어서,
상기 전극부(110)는 깍지형전극(Inter Digital Electrode, IDE)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the electrode unit (110) comprises an interdigital electrode (IDE).
청구항 4에 있어서,
상기 전극부(110)는 제1전극(111) 및 제2전극(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 모듈.
The method of claim 4,
Wherein the electrode unit (110) includes a first electrode (111) and a second electrode (112).
청구항 4의 반도체식 가스센서 모듈; 및
상기 프로세서부(300)로부터 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 수신하여 사용자에게 제공하는 정보제공부(500);
를 포함하여 이루어지고,
상기 정보제공부(500)는 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도에 관한 정보를 사용자에게 시각적, 청각적 또는 촉각적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 정보제공 시스템.
The semiconductor gas sensor module of claim 4; And
An information providing unit (500) for receiving information on the type and concentration of the target gas from the processor unit (300) and providing the information to a user;
, &Lt; / RTI &gt;
Wherein the information providing unit (500) provides the information about the type and concentration of the target gas to the user visually, audibly or tactually.
청구항 14에 있어서,
상기 프로세서부(300)는 상기 제2기준데이터(420)와 대비하는 방법에 의하여 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도가 확정되지 않은 경우, 하기 수학식 1로부터 복소유전율의 실수부에 대한 주파수 응답을 산출하여 상기 제1기준데이터(410)와 대비하는 방법으로 상기 대상가스(target gas)의 종류 및 농도를 확정하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스센서 정보제공 시스템.
[수학식 1]
Figure 112017040946522-pat00011

15. The method of claim 14,
If the type and concentration of the target gas are not determined by the method of comparing the second reference data 420 with the second reference data 420, the processor unit 300 may calculate Equation 1 for the real part of the complex permittivity, And determines the type and concentration of the target gas by calculating a frequency response and comparing the frequency response with the first reference data (410).
[Equation 1]
Figure 112017040946522-pat00011
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