KR101903276B1 - 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법 - Google Patents

오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법 Download PDF

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Abstract

이상 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 서술하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 메인유로, 바이패스유로, 메인측정부, 서브측정부, 여과기, 밸브부, 설정변환부 및 동작제어부를 포함하며, 상기 설정변환부에서 산출된 보정 데이터에 의해 상기 메인측정부의 붕소 농도 측정 데이터의 스케일이 일정 주기마다 보정될 수 있다. 이에 따라, 누적 오차로 인한 측정 데이터의 왜곡이 방지되어, 고정밀 및 고신뢰성의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법이 제공될 수 있다.

Description

오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법{BORON CONCENTRATIONS MEASURING SYSTEM FOR CORRECTING ERROR AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로 냉각수 내의 정밀한 붕소 농도의 측정을 위해, 오차가 보정된 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법에 관한 것이다.
경수로형 원자력 발전소에서는 핵연료의 연소에 따른 장기적인 반응도 조절을 위하여 원자로 냉각재에 천연붕산수를 첨가한다. 붕산의 농도에 따라 임계도가 달라지기 때문에 붕산수의 붕산 농도를 정확하게 측정하는 것은 원전의 안전 운전을 위해 매우 중요하다.
안전하고 연속적인 원전 사용을 위해, 종래의 경수로 원자력 발전에서는 중성자 흡수방식에 의해 원자로 냉각재 내의 붕소농도를 측정하는 보로노미터(Boronometer)를 사용하고 있다.
보로노미터(Boronometer)는 0ppm으로부터 5000ppm까지의 붕소 농도를 측정하는 장비로써, 화학체적제어계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)의 유출계통에 설치되어 원자로 냉각재 계통으로부터 유출된 냉각재 내의 붕소 농도를 실시간으로 측정할 수 있다.
그러나, 종래의 보로노미터(Boronometer)는 오차범위가 작은 수준에서는 검출이 어려운 단점이 있으며, 장비의 가동 시간에 따라 붕소 농도 측정 데이터에 오차가 누적되어 결과 데이터가 보정되는 현상이 발생된다.
이에 따라, 대한민국 등록특허 제10-1178707(발명의 명칭: 누적 편차합 관리도를 이용한 붕소희석 사고 경보 시스템 및 그 방법, 특허권자: 한국수력원자력 주식회사)에서는 연속적으로 중성자 계수율을 측정하고 평균값과의 편차누적합을 이용하여 선형 경향패턴을 가지는 중성자 계수율의 증가를 조기에 감지할 수 있는 누적 편차합 관리도를 이용한 붕소희석 사고 경보 시스템 및 그 방법을 개시하고 있다.
그러나, 누적 편차합 관리도를 이용한 종래의 보로노미터 오차 보정 시스템은 중성자 계수율 측정 시 설비의 중단이 요구되며, 이에 따른 장비의 분해 작업이 요구된다. 따라서, 시간 및 비용이 소모되는 단점이 발생하고, 방사선 차폐 시설이 추가로 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1178707
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고정밀의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 고효율의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 기술적 과제는, 고신뢰성의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 기술적 과제는, 고안전성의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 기술적 과제는, 저비용의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 메인측정부, 서브측정부 및 설정변환부를 포함한다. 상기 메인측정부는 측정시료가 통과되는 메인유로 상에 위치된다. 또한, 상기 메인측정부는 중성자 계측 방법으로 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 실시간으로 측정한다. 상기 서브측정부는 바이패스유로 상에 위치된다. 이때, 상기 바이패스유로는 상기 메인유로로부터 분기되어 형성된다. 상기 서브측정부는 상기 바이패스유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 일정 주기마다 측정한다. 상기 설정변환부는 상기 메인측정부 및 상기 서브측정부로부터 측정된 상기 붕소 농도 데이터를 비교하여, 상기 메인측정부의 스케일을 조절한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 여과기 및 밸브부를 더 포함할 수 있다. 상기 여과기는 상기 바이패스유로 상에 상기 서브측정부와 직렬 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 여과기는 상기 서브측정부의 산물인 배출시료를 여과할 수 있다. 상기 밸브부는 상기 측정시료들의 주입량을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 동작제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 동작제어부는 상기 서브측정부, 상기 밸브부 및 상기 설정변환부의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 서브측정부는 반응부, 주입부, 전원부, 전류 측정기, pH 측정기 및 분석부를 포함할 수 있다. 상기 반응부는 반응조 및 전극부를 포함할 수 있다. 상기 반응조는 외부로부터 유입되는 측정시료를 수용할 수 있다. 상기 전극부는 상기 반응조에 적어도 어느 일부분이 수용될 수 있다. 상기 전극부는 산화전극 및 환원전극을 포함할 수 있다. 상기 주입부는 제1 물질, 제2 물질 및 제3 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 물질은 수소 이온을 해리시키는 조절하는 전해질일 수 있다. 상기 제2 물질은 표준산화전위가 0.8V 이하이일 수 있다. 상기 제2 물질은 상기 산화전극과 반응하여 침전물을 생성하는 전해질일 수 있다. 상기 제3 물질은 상기 반응조 내에서 화학 반응에 참여하지 않는 전해질일 수 있다. 상기 전원부는 상기 전극부에 전류를 공급하여, 상기 측정시료 및 제1 내지 제3 물질이 혼합된 제2 혼합시료의 전기분해를 제어할 수 있다. 상기 전류 측정기는 상기 제2 혼합시료의 전기분해 시 전류량을 측정할 수 있다. 상기 pH 측정기는 상기 수조 내에 상기 측정시료의 수소 이온의 농도를 측정할 수 있다. 상기 분석부는 상기 전류 측정기 및 상기 pH 측정기로부터 측정된 데이터들을 분석하여, 상기 측정시료 내에 붕소 이온의 농도를 도출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 메인유로로 주입되는 상기 측정 시료의 양은 50ml 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 산화전극은 은(Ag), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 산화전극이 은(Ag)일 경우, 상기 제2 물질은 브로민화나트륨(NaBr), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화칼슘(CaCl2), 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화칼슘(CaS), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 또는 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 상기 산화전극이 구리(Cu)일 경우, 상기 제2 물질은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 또는 탄산암모늄((NH4)2CO3) 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 산화전극이 아연(Zn)일 경우, 상기 제2 물질은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화암모늄((NH4)2S), 황화마그네슘(MgS), 황화바륨(BaS), 또는 황화칼슘(CaS) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 제1 물질은 D-만니톨(d-mannitol), 솔비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 에리스리톨(erythritol), 또는 아이소말트(isomalt) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 전원부의 음극은 상기 산화전극과 연결될 수 있으며, 상기 전원부의 양극은 상기 전류측정기와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 pH 측정기는 pH Meter 또는 지시약 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템에서는 상기 전류 측정기에 의한 전류측정범위가 10mA 이상으로부터 50mA 미만일 경우, 상기 pH 측정기로 상기 pH Meter가 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템에서는 상기 전류 측정기에 의한 전류측정범위가 50mA 이상일 경우, 상기 pH 측정기로 상기 지시약이 사용될 수 있으며, 상기 측정시료 내 수소 이온의 농도에 따른 상기 지시약의 색 변화를 분석하는 분광기를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 붕소 농도 측정 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 붕소 농도 측정 방법은 메인유로에 측정시료를 주입하는 단계, 특정 주기일 경우, 상기 측정시료의 적어도 어느 일부가 바이패스유로로 유입되는 단계, 메인측정부에서 상기 메인유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 중성자 계측 방법에 의해 측정하는 단계, 서브측정부에서 상기 바이패스유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 측정하는 단계, 상기 메인측정부 및 상기 서브측정부로부터 측정된 상기 붕소 농도 데이터를 비교하여 보정 데이터를 산출하는 단계 및 산출된 상기 보정 데이터만큼 상기 메인측정부의 스케일을 보정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 붕소 농도 측정 방법 중 상기 보정 데이터를 산출하는 단계에서, 상기 보정 데이터는 데이터 보간법에 의해 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 붕소 농도 측정 방법 중 상기 서브측정부에서 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 측정하는 단계에서는, 상기 서브측정부 내 산화전극 및 환원전극을 포함한 전극부의 적어도 어느 일부분이 수용된 반응조에 측정시료를 투입하는 단계, 수소 이온을 해리시키는 전해질인 제1 물질을 주입부로부터 상기 측정시료가 유입된 상기 반응조에 주입하여 제1 혼합시료를 제조하는 단계, 표준전극전위가 0.8V 이하이며, 상기 산화전극과 반응하여 침전물을 생성하는 전해질인 제2 물질 및 상기 반응조 내에서 화학 반응에 참여하지 않는 전해질인 제3 물질을 상기 주입부로부터 상기 제1 혼합시료에 주입하여 제2 혼합시료를 제조하는 단계, 전원부에 의해 전류가 공급되어 상기 제2 혼합시료가 전기분해되는 단계, 상기 전기분해 시, pH 측정기로 상기 제2 혼합시료의 시간 별 수소 이온의 농도를 측정하는 단계, 상기 전기분해 시, 전류 측정기로 상기 제2 혼합시료의 시간 별 전류량을 측정하는 단계, 상기 수소 이온의 농도를 측정하는 단계 및 상기 전류량을 측정하는 단계에서 측정된 각각의 농도 데이터 및 전류 데이터들을 분석부로 전송하는 단계 및 수신된 상기 농도 데이터 및 상기 전류 데이터들을 바탕으로, 상기 분석부에서 붕소의 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 붕소 농도 측정 방법 중 상기 분석부에서 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 산출하는 단계는, 상기 pH 측정기로부터 측정된 상기 농도 데이터들을 그래프화 하여, 상기 그래프의 변곡이 일어나는 적정 시점을 추출하는 단계, 상기 전류 측정기로부터 측정된 상기 전류 데이터들을 그래프화 하여, 상기 적정 시점까지 측정된 상기 전류량들을 추출하는 단계, 추출된 상기 적정 시점 및 상기 전류량들을 적분하여, 전기분해 된 상기 제2 혼합시료의 전하량을 산출하는 단계, 상기 전하량을 페러데이 상수로 나누어 자유전자의 몰(mole) 수를 산출하는 단계 및 상기 자유전자의 몰(mole) 수를 상기 붕소 농도와 대응시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 메인측정부의 실시간으로 가동에 의해 측정시료 내 실시간 붕소 농도 측정이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 서브측정부 및 설정변환부에 의해 상기 메인측정부의 장시간 가동 시 발생되는 누적 오차에 대한 붕소 농도 측정 데이터의 왜곡을 방지함으로써 고신뢰성의 붕소 농도 측정이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 완전 반응되는 화학 반응식으로 측정시료 내 붕소 농도를 측정하는 상기 서브측정부의 전기량 적정법에 의해, 고정밀의 붕소 농도 측정이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 종래의 보로노미터 설비의 활용이 가능함으로, 저비용의 붕소 농도 측정이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 상기 측정시료의 붕소 농도 측정 시, 상기 측정시료를 외부로 추출하지 않아 방사성 폐기물에 의한 오염이 차단됨으로써, 저비용 및 고안전성의 붕소 농도 측정이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 구성들을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 중 서브측정부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 붕소 농도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 붕소 농도 측정 방법 중 서브측정부에서 붕소 농도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 붕소 농도 측정 방법 중 분석부에 의한 붕소 농도 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가 '연결된다', '결합된다' 라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 구성들을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)의 유출계통에 설치될 수 있다. 여기서, 상기 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)은 운행중인 원자로로 유입된 측정시료를 탈염기 설비(Demineralizer)를 이용하여 정화하는 설비일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)에 의해 정화된 상기 측정시료는 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 유입된 상기 측정시료 내의 붕산 농도를 산출할 수 있다.
상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 메인유로(1000) 및 바이패스유로(2000)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 밸브부(3000), 설정변환부(4000) 및 동작제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 메인유로(1000)는 앞서 상술된 바와 같이, 상기 유출계통의 유출 배관과 연결될 수 있다. 이에 따라, 앞서 상술한 바와 같이, 상기 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)으로부터 정화된 상기 측정시료가 통과될 수 있다.
상기 메인유로(1000) 상에는 메인측정부(1100)가 배치될 수 있다. 따라서, 상기 측정시료가 상기 메인유로(1000)를 통해 상기 메인측정부(1100)로 유입될 수 있다.
상기 메인측정부(1100)는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 측정할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 메인측정부(1100)는 중성자 계측 방법을 이용하여 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 측정할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 메인측정부(1100)는 종래 기술인 보로노미터 설비일 수 있다. 중성자 계측 방법을 이용하여 붕소의 농도를 측정하는 방식의 보로노미터는 당업자에게 널리 알려진 기술임으로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 메인측정부(1100)로부터 측정된 붕소 농도 데이터는 후술될 상기 설정변환부(4000)에 의해 일정 주기마다 스케일 값이 조정될 수 있다. 이는 상기 설정변환부(4000) 의 설명 시 보다 구체적으로 설명하겠다.
상기 메인측정부(1100)의 붕소 농도의 측정이 완료될 경우, 상기 메인측정부(1100)로부터 배출되는 배출시료는 상기 메인유로(1000)를 따라 상기 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)으로 재유입될 수 있다. 다시 말해, 상기 측정시료가 상기 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System) 및 상기 메인측정부(1100)를 순환함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 상기 측정시료의 별도 채취 없이 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 실시간으로 측정할 수 있다.
상기 바이패스유로(2000)는 상기 메인유로(1000)로부터 분기되어 상기 메인유로(1000)를 우회하는 유로일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 바이패스유로(2000)는 제1 분기점(A)에서 상기 메인유로(1000)로부터 분기되며, 제2 분기점(B)에서 상기 메인유로(1000)와 다시 병합될 수 있다.
후술될 상기 동작제어부(미도시)에 의해, 상기 바이패스유로(2000)에는 상기 메인유로(1000)를 통과하는 상기 측정시료의 적어도 일부가 유입될 수 있다.
보다 구체적으로 상술하면, 상기 동작제어부(6000)는 후술될 제1 밸브(3100)를 개방할 수 있다. 이에 따라, 상기 메인유로(1000)를 통과하는 상기 측정시료의 적어도 어느 일부가 상기 제1 분기점(A)에서 상기 바이패스유로(2000)로 유입될 수 있다. 이때, 상기 바이패스유로(2000)로 유입되는 상기 측정시료의 양은 1㎖ 이상으로부터 1L 미만일 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 측정시료의 양은 50㎖일 수 있다. 이에 따라, 상기 바이패스유로(2000) 상에 위치되는 후술될 상기 서브측정부(2100)가 상기 측정시료 내 붕소 농도를 신속하게 측정할 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 바이패스유로(2000) 상에는 상기 서브측정부(2100) 및 여과기(2500)가 배치될 수 있다.
상기 서브측정부(2100)는 상기 동작제어부(미도시)에 의해 일정 주기로 동작될 수 있다.
상기 서브측정부(2100)는 상기 바이패스유로(2000)를 통해 주입된 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 측정할 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 서브측정부(2100)는 전기량 적정법을 이용하여 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 측정할 수 있다. 이때, 상기 서브측정부(2100)로부터 측정된 붕소 농도 데이터는 후술될 상기 설정변환부(4000)로 전송될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 중 상기 서브측정부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 서브측정부(2100)는 반응부(100), 주입부(200), 전원부(300), 전류 측정기(400), pH 측정기(500) 및 분석부(600)를 포함할 수 있다.
상기 반응부(100)는 전기분해 및 화학 반응이 발생되는 공간일 수 있다. 상기 반응부(100)는 반응조(110) 및 전극부(150)를 포함할 수 있다.
상기 반응조(110)는 외부 또는 후술될 상기 주입부(200)로부터 유입되는 상기 측정시료, 전해물질 및 이들의 결합으로 생성된 침전물(235) 중 적어도 어느 하나를 수용할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 반응조(110)는 후술될 제2 혼합시료 및 상기 침전물(235)을 수용할 수 있다. 이때, 상기 제2 혼합시료는 상기 반응조(110)로 유입된 상기 측정시료 및 상기 주입부(200)로부터 주입된 상기 후술될 제1 내지 제3 물질(210, 230, 250)들이 혼합된 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 침전물(235)은 후술될 산화전극(151) 및 상기 제2 물질(230)의 반응으로부터 생성된 물질일 수 있다. 상기 침전물(235)은 후술될 상기 주입부(200)에서 보다 상세히 설명하겠다.
상기 전극부(150)는 상기 전원부(300) 및 상기 전류 측정기(400)와 연결되어 회로(C)를 구성할 수 있다. 이에 따라, 상기 전원부(300)로부터 발생된 전류가 상기 회로(C)를 통해, 상기 전극부(150)에 공급될 수 있다.
상기 전극부(150)는 상기 반응조(110) 내부에 적어도 어느 일부가 수용될 수 있다. 이때, 상기 전극부(150)는 상기 반응조(110) 내부에 수용된 상기 제2 혼합시료에 적어도 어느 일부분이 침지(浸漬)될 수 있다. 이에 따라, 상기 전원부(300)로부터 침지(浸漬)된 상기 전극부(150)에 전류가 공급될 경우, 상기 제2 혼합시료는 전기분해를 시작할 수 있다.
상기 전극부(150)는 산화전극(151) 및 환원전극(155)을 포함할 수 있다. 상기 산화전극(151)은 음극일 수 있다. 이에 따라, 상기 전원부(300)로부터 전원이 공급될 경우, 상기 산화전극(151)에서는 산화 반응이 일어날 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 산화전극(151)은 상기 자유전자(e-)를 방출하고 이온화 될 수 있다. 방출된 상기 자유전자(e-)는 상기 회로(C)를 따라 후술될 상기 환원전극(155)으로 전달될 수 있다. 이때, 방출된 상기 자유전자(e-)의 수는 후술될 수산화 이온(OH-)의 수와 동일할 수 있다.
반면, 앞서 상술된 바와 같이, 이온화 된 상기 산화전극(151)의 금속 양이온은 후술될 상기 제2 물질(230)과 반응하여 상기 침전물(235)을 형성할 수 있다.
상기 산화전극(151)은 표준전극전위가 0.8V 이하인 금속일 수 있다. 다시 말해, 상기 산화전극(151)은 환원력이 좋은 금속일 수 있다.
하기 [표 1]은 표준전극전위가 0.8V 이하인 일부 금속들의 반쪽반응식을 기재한 표준전극전위표이다. [표 1]을 참조하면, 상기 산화전극(151)은 은(Ag), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
반쪽반응식 E0(V)
Ag+(aq) + e- →Ag(s) 0.8
Cu2 +(aq) + 2e- →Cu(s) 0.34
Sn2 +(aq) + 2e- →Sn(s) 0.15
2H+(aq) + 2e- →H2(g) 0
Pb2 +(aq) + 2e- →Pb -0.13
Zn2 +(aq) + 2e- →Zn(s) -0.76
Al3 +(aq) + 3e- →Al(s) -1.66
실시 예에 따르면, 상기 산화전극(151)은 은(Ag)일 수 있다. 이에 따라, 전기분해 시, 상기 산화전극(151)인 은(Ag)은 상기 자유전자(e-) 및 은 이온(Ag+)으로 분리될 수 있다(하기 화학식 1. 참조). 이때, 분리된 상기 자유전자(e-)는 상기 회로(C)를 따라 후술될 상기 환원전극(155)으로 이동될 수 있다.
Figure 112017023449341-pat00001
반면, 상기 은 이온(Ag+)은 상기 제2 혼합시료 내부에 존재하는 브롬 이온(Br-)과 반응하여 브로민화은(AgBr)의 침전물을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 브롬 이온(Br-)은 상기 제2 물질(230)의 실시 예인 브로민화나트륨(NaBr)의 음이온일 수 있다.
상기 산화전극(151) 및 상기 제2 물질(230)의 반응은 후술될 상기 주입부(200)의 설명 시 보다 구체적으로 설명하겠다.
상기 환원전극(155)은 양극일 수 있다. 또한, 상기 환원전극(155)은 물(H2O)과의 반응성이 낮은 물질일 수 있다. 다시 말하면, 상기 환원전극(155)은 물(H2O)에 잘 용해되지 않는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 환원전극(155)은 탄소(C), 백금(Pt), 티타늄(Ti) 또는 (Ir) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
후술될 상기 전원부(300)에 의해 상기 전극부(150)에 전류가 공급될 경우, 상기 환원전극(155)에서는 환원 반응이 일어날 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 전원부(300)의 전류 공급 시, 상기 환원전극(155)은 상기 산화전극(151)으로부터 방출된 상기 자유전자(e-)를 전달 받을 수 있다. 전달된 상기 자유전자(e-)는 상기 환원전극(155) 주위에 분포된 물 분자(H2O)와 결합하여 환원 반응을 수행할 수 있다(하기 화학식 2. 참조)
Figure 112017023449341-pat00002
상기 환원 반응의 생성물로는 수소 기체(H2) 및 상기 수산화 이온(OH-)이 발생될 수 있다. 상기 수산화 이온(OH-)은 상기 측정시료 및 후술될 상기 제1 물질(210)의 반응에 의해 해리된 수소 이온(H+)과 중화 반응을 수행할 수 있다. 이때, 상기 수산화 이온(OH-) 및 완전 해리된 상기 수소 이온(H+)은 완전 반응될 수 있다. 따라서, 상기 제2 혼합시료의 완전중화 시, 상기 수산화 이온(OH-)의 양은 완전 해리된 상기 수소 이온(H+)의 양과 동일할 수 있다.
상기 주입부(200)는 상기 제1 물질(210), 상기 제2 물질(230) 및 상기 제3 물질(250)을 수용할 수 있다.
상기 주입부(200)는 상기 반응조(110)의 적어도 어느 일부분과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 주입부(200)에 수용된 상기 제1 내지 제3 물질(210, 230, 250)들이 상기 반응조(110)로 주입될 수 있다.
상기 제1 물질(210)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 반응조(110) 내에 주입될 경우, 상기 측정시료와 화학적으로 반응할 수 있다. 상기 화학 반응에 의해, 상기 측정시료로부터 상기 수소 이온(H+)이 해리될 수 있다.
다시 말하면, 상기 제1 물질(210)은 상기 측정시료로부터 상기 수소 이온(H+)의 이온화를 돕는 물질일 수 있다. 이때, 상기 반응조(110)로 주입되는 상기 제1 물질(210)의 농도는 상기 측정시료의 농도 대비 적어도 2배 이상으로부터 10배 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 측정시료는 상기 제1 물질(210)로부터 상기 수산화기(OH-)를 충분히 공급받을 수 있다. 따라서, 상기 수소 이온(H+)은 재결합되지 않고 상기 측정시료로부터 완전해리 될 수 있다.
이때, 해리된 상기 수소 이온(H+)의 생성비는 상기 측정시료의 반응비와 동일할 수 있다. 따라서, 상기 측정시료 내의 상기 붕소(B) 농도는 상기 수소 이온(H+)의 농도에 대응될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 해리된 상기 수소 이온(H+)은 상기 환원전극(155)의 환원 반응으로 생성된 상기 수산화 이온(OH-)과 완전 반응을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 혼합시료가 중화될 수 있다.
따라서, 상기 서브측정부(2100)는 상기 수소 이온(H+)이 완전중화되는 시점에서의 상기 수산화 이온(OH-)의 반응 농도를 산출함으로써, 상기 붕소(B)의 농도를 확인할 수 있다. 상기 수산화 이온(OH-)의 농도를 산출하는 과정은 후술될 상기 분석부(600)에서 보다 자세히 설명하겠다.
상기 제1 물질(210)은 D-만니톨(d-Mannitol), 솔비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 에리스리톨(erythritol), 또는 아이소말트(isomalt) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질(210)은 D-만니톨(d-Mannitol)일 수 있다.
상기 제2 물질(230)은 전해질일 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 혼합시료 내에서 이온 상태로 존재할 수 있다.
상기 제2 물질(230)의 음이온(-)은 상기 반응조(110) 내에서 상기 산화전극(151)의 양이온(+)과 결합될 수 있다. 다시 말하면, 앞서 상술된 바와 같이, 상기 제2 물질(230)은 상기 산화전극(151)과 반응하여 상기 침전물(235)을 생성할 수 있다.
일반적으로, 산화전극 및 환원전극을 이용한 종래의 전기분해의 경우, 상기 산화전극으로부터 방출된 자유전자(e-)는 상기 환원전극으로 이동하여, 이온화 된 상기 산화전극의 양이온(+)과 재결합된다. 이에 따라, 종래의 환원전극의 표면에서는 이물질이 석출되었다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 붕소 농도 시스템은 상기 서브측정부(2100)에 의해 상기 반응조(110) 내부에 상기 제2 물질(230)을 주입함으로써, 상기 자유전자(e-)가 상기 금속 양이온과 재결합하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 자유전자(e-)의 전량(全量)이 상기 환원전극(155)의 환원 반응에 참여함으로, 전기량 적정 분석을 통해 상기 자유전자(e-)의 수를 산출하여 상기 수산화 이온(OH-)의 생성 농도를 도출할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 산화전극(151)이 은(Ag)일 경우, 상기 제2 물질(230)은 브로민화나트륨(NaBr)일 수 있다. 상기 브로민화나트륨(NaBr)은 상기 제2 혼합시료 상에서 나트륨 이온(Na+) 및 브롬 이온(Br-)으로 분해될 수 있다.
음이온인 상기 브롬 이온(Br-)은 상기 은 이온(Ag+)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 침전물인 브로민화은(AgBr)이 생성될 수 있다(하기 화학식 3. 참조).
Figure 112017023449341-pat00003
반면, 양이온인 나트륨 이온(Na+)은 상기 제2 혼합시료 내부에서 안정화 상태를 유지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 나트륨 이온(Na+)은 이온 상태를 유지하면서, 상기 제2 혼합시료 내부의 다른 이온들과 반응하지 않을 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 제2 물질(230)은 상기 산화전극(151)과 결합하여 상기 침전물(235)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 물질(230)의 종류는 상기 산화전극(151)의 종류에 의해 달라질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 산화전극(151)이 은(Ag)일 경우, 상기 제2 물질(230)은 브로민화나트륨(NaBr), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화칼슘(CaCl2), 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화칼슘(CaS), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 또는 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 산화전극(151)이 구리(Cu)일 경우, 상기 제2 물질(230)은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 또는 탄산암모늄((NH4)2CO3) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 산화전극(151)이 아연(Zn)일 경우, 상기 제2 물질(230)은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화암모늄((NH4)2S), 황화마그네슘(MgS), 황화바륨(BaS), 또는 황화칼슘(CaS) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 제3 물질(250)은 상기 제2 혼합시료 내에서 발생되는 이온 불균형을 해소하기 위한 물질일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제3 물질(250)은 전해질일 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 물질(250)은 상기 반응조(110) 내에 주입될 경우, 상기 제2 혼합시료 내에서 완전히 이온화 될 수 있다.
이온화 된 상기 제3 물질(250)은 상기 제2 혼합시료 내에서 안정 상태(stable state)로 존재할 수 있다. 이에 따라, 상기 산화전극(151)의 양이온(+) 및 상기 제2 물질(230)의 음이온(-)의 결합에 의해 상기 제2 혼합시료 내에 존재하는 음이온(-)이 감소될 경우, 안정 상태인 상기 제3 물질(250)의 음이온에 의해 이온 불균형이 해소될 수 있다. 따라서, 갑작스러운 전기분해의 중단이 예방될 수 있다.
상기 이온 불균형 발생을 방지하기 위한 종래 기술로는 염다리(solt bridge)를 이용한 방법이 있다. 그러나, 상기 염다리(solt bridge)를 이용한 이온 교류 방법은 산화전극 및 환원전극을 각각 수용하는 복수개의 반응조가 요구됨으로써, 장비의 규격이 커지고, 비용이 증가되는 단점이 발생할 수 있다.
무엇보다도, 이온들이 상기 염다리(solt bridge)를 통과할 경우, 상기 이온들의 이동 속도가 저하될 수 있다. 이에 따라, 붕소(B)의 농도 측정 시 장시간이 소요됨으로, 원자로 내의 실시간 붕소(B) 농도 측정이 부적합할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 붕소 농도 시스템의 상기 서브측정부(2100)는 앞서 상술된 바와 같이, 상기 제2 혼합시료 내에서 안정 상태(stable state)로 완전이온화(complete ionization)되는 상기 제3 물질(250)을 투입함으로써, 상기 제2 혼합시료 내부의 이온 불균형을 방지하여 의도치 않은 전기분해의 중단을 예방할 수 있다.
또한, 상기 제3 물질(250)으로부터 이온화 된 양이온 및 음이온들이 상기 전극부(150)가 공통 수용된 상기 반응조(110) 내부를 자유롭게 이동함으로써, 전류 흐름이 원활하여 실시간 붕소(B) 농도 측정에 적합할 수 있다.
상기 전원부(300)는 상기 회로(C)를 통해 상기 제2 혼합시료에 전류를 공급하는 장치일 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 혼합시료는 상기 전원부(300)에 의해 전기분해될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 전원부(300)에 의해 상기 산화전극(151)에 전원이 공급될 경우, 음극인 상기 산화전극(151)에서는 산화 반응이 발생할 수 있다.
또한, 상기 전원부(300)에 의해 상기 환원전극(155)에 전원이 공급될 경우, 양극인 상기 환원전극(155)에서는 환원 반응이 발생할 수 있다. 이때, 상기 산화 반응 및 상기 환원 반응은 동시에 진행될 수 있다.
상기 전원부(300)는 전기 절연(electric isolation) 기능을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 전원부(300)에 전원이 공급되었을 경우, 상기 산화전극(151) 및 상기 환원전극(155) 사이에 발생되는 전기장의 간섭이 최소화 될 수 있다.
상기 전원부(300)는 Power Supply, 배터리 또는 후술될 상기 pH 측정기(500)와 결합된 형태인 배터리 구동 pH 미터 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 전원부(300)는 배터리 일 수 있다.
상기 전류 측정기(400)는 상기 전원부(300)로부터 공급된 전류량(i)을 실시간으로 측정할 수 있다. 상기 전류 측정기(400)로부터 측정된 상기 전류 데이터들은 상기 분석부(600)로 전송될 수 있다.
상기 전류 측정기(400)는 상기 제2 혼합시료의 중화 시점인 적정 시점(t)에서의 전하량(Q)를 파악하기 위한 장치일 수 있다. 상기 전하량(Q)의 산출 방법은 후술될 상기 분석부(600)에서 보다 구체적으로 설명하겠다.
상기 전류 측정기(400)의 전류측정범위는 10mA 이상으로부터 50mA 미만일 수 있다. 상기 전류 측정기(400)의 전류측정범위에 따라 후술될 상기 pH 측정기(500)의 종류가 달라질 수 있다. 이는 상기 pH 측정기(500)의 설명 시 보다 자세하게 설명하겠다.
상기 pH 측정기(500)는 상기 제2 혼합시료 내부에 적어도 어느 일부분이 침지될 수 있다. 이에 따라, 상기 pH 측정기(500)는 상기 제2 혼합시료 내의 pH 농도 변화를 실시간으로 측정할 수 있다. 이때, 상기 pH 측정기(500)로부터 측정된 농도 데이터들은 앞서 상술된 상기 전류 측정기(400)와 마찬가지로, 상기 분석부(600)에 전송될 수 있다.
상기 pH 측정기(500)는 상기 제2 혼합시료의 중화 시점인 적정 시점(t)를 도출하기 위해 사용될 수 있다. 상기 적정 시점(t)의 도출 방법은 후술될 상기 분석부(600)에서 보다 구체적으로 설명하겠다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 pH 측정기(500)의 종류는 상기 전류 측정기(400)의 전류측정범위에 따라 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전류측정범위가 10mA 이상으로부터 50mA 미만일 경우, 상기 pH 측정기(500)는 pH Meter가 사용될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 전류측정범위가 50mA 이상일 경우, 상기 pH 측정기(500)로 지시약이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 지시약은 bromothymol blue, methyl red, phenol red 또는 o-cresol red 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 pH 측정기(500)로 상기 지시약이 사용될 경우, 상기 pH 측정기(500)는 상기 지시약의 색 변화를 분석하는 분광기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분광기는 UV-vis spectrophotometer 또는 Raman spectroscopic의 방법으로 실시간 모니터링 및 측정이 가능할 수 있다.
상기 pH 측정기(500)는 앞서 상술된 상기 전원부(300)와 같이, 전기 절연(electric isolation) 기능을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 pH 측정기(500)의 데이터 측정 시, 상기 데이터들이 상기 산화전극(151) 및 상기 환원전극(155)으로부터 발생되는 전기장의 간섭에 의해 보정되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분석부(600)는 상기 전류 측정기(400) 및 상기 pH 측정기(500)로부터 전송된 데이터들을 바탕으로, 상기 제2 혼합시료의 중화 시점에서의 전기량 적정(Coulometric Titration) 분석을 수행할 수 있다.
다시 말하면, 상기 분석부(600)는 상기 제2 혼합시료가 완전중화 된 상기 적정 시점(t)에서의 전기분해에 의해 발생되는 전하량(Q)을 산출함으로써, 외부로부터 유입된 상기 측정시료 내의 붕소(B)의 양을 산출할 수 있다.
상기 분석부(600)는 제1 산출부(610), 제2 산출부(630), 제3 산출부(650) 및 제4 산출부(670)를 포함할 수 있다.
상기 제1 산출부(610)는 상기 전류 측정기(400)로부터 전송된 상기 전류 데이터 및 상기 pH 측정기(500)로부터 전송된 상기 농도 데이터를 그래프화 할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 산출부(610)는 상기 전류 데이터 및 상기 농도 데이터를 각각 pH 그래프 및 전류 그래프로 변형할 수 있다.
이후, 상기 제1 산출부(610)는 상기 pH 그래프로부터 상기 제2 혼합시료가 완전중화되는 상기 적정 시점(t)를 도출할 수 있다. 보다 구체적으로 상술하면, 상기 적정 시점(t)은 상기 pH 그래프의 변곡이 일어나는 시점과 일치할 수 있다. 따라서, 상기 제1 산출부(610)는 상기 pH 그래프의 2차 미분을 통해 변곡점을 추출하여, 상기 적정 시점(t)을 도출할 수 있다.
상기 제2 산출부(630)에서는 상기 전류 그래프 및 상기 적정 시점(t)를 바탕으로, 상기 적정 시점(t) 동안 발생된 전하량(Q)를 산출할 수 있다.
상기 전하량(Q)는 상기 전류 그래프를 바탕으로, 상기 적정 시점(t) 동안 발생한 전류량(i)를 곱하거나 또는 적분하여 산출할 수 있다(하기 수학식 1. 참조)
Figure 112017023449341-pat00004
Q; 전하량(C)
i; 전류량(A)
t; 적정 시점(t)
실시 예에 따르면, 상기 서브측정부(2100)에서는 상기 환원 반응 시 상기 환원전극(155) 표면에 석출되는 물질이 비(非)존재하며, 상기 제2 혼합시료 내의 안정화 된 이온 분포에 의해 상기 전류 그래프가 상수 그래프 형태를 유지할 수 있다. 따라서, 상기 제2 산출부(630)는 상기 적정 시점(t) 및 상기 전류량(i)를 곱하여 상기 전하량(Q)를 산출할 수 있다.
상기 제3 산출부(650)에서는 상기 전하량(Q)을 바탕으로 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수는 상기 전하량(Q)을 페러데이 상수(F, Faraday Constant)로 나눔으로써 산출될 수 있다(하기 수학식 2. 참조).
Figure 112017023449341-pat00005
[e-]; 자유 전자(mole)
Q; 전하량
F; 페러데이 상수
상기 제4 산출부(670)는 산출된 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수를 바탕으로, 상기 측정시료 내의 상기 붕소(B)의 농도를 도출할 수 있다.
보다 구체적으로 상술하면, 상기 적정 시점(t)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 측정시료와 상기 제1 물질(210)의 반응으로 완전해리되는 상기 수소 이온(H+) 및 상기 환원전극(155)의 환원 반응 시 발생하는 상기 수산화 이온(OH-)이 완전중화되는 시점일 수 있다. 따라서, 상기 적정 시점(t) 동안 발생된 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수는 상기 화학식 2.를 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 환원전극(155)의 환원 반응 시 생성된 상기 수산화 이온(OH-)의 농도 및 상기 수산화 이온(OH-)과 완전반응하는 상기 수소 이온(H+)의 농도와 대응될 수 있다.
이때, 상기 수소 이온(H+)은 상기 측정시료의 반응비와 동일한 계수비로 완전해리 될 수 있다. 따라서, 결과적으로, 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수는 상기 붕소(B)의 농도로 변환될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 여과기(2500)는 상기 서브측정부(2100)와 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브측정부(2100)의 산물인 상기 배출시료가 여과될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 여과기(2500)는 상기 제2 혼합시료 내 미반응 이온들 및 상기 침전물(235)들을 제거할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 혼합시료 내 상기 제1 내지 제3 물질(210, 230, 250) 및 상기 침전물(235)들이 여과된 상기 배출시료는 상기 바이패스유로(2000)를 따라 상기 메인유로(1000)로 유입될 수 있다. 이때, 상기 배출시료의 유입을 돕기 위해 펌프 등의 구성이 더 포함될 수 있다.
종래의 보로노미터의 경우, 염기 성분이 제거되지 않은 상기 배출시료를 시스템 외부로 배출시킴으로, 별도의 방사성 폐기물 처리를 실시해야 했다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 경우, 상기 여과기(2500)에 의해 여과된 상기 배출시료를 다시 상기 메인유로(1000)로 주입함으로써, 상기 배출시료가 외부로 배출되지 않아 친환경 및 고안전성의 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템이 제공될 수 있다.
상기 밸브부(3000)는 특정 구성들로 유입되는 상기 측정시료의 유입량을 조절할 수 있다. 상기 밸브부(3000)는 상기 동작제어부(미도시)에 의해 개폐가 자동으로 조절될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 밸브부(3000)는 제1 밸브(3100), 제2 밸브(3300) 및 제3 밸브(3500)를 포함할 수 있다. 상기 제1 밸브(3100)는 일단이 상기 제1 분기점(A)과 연결되고, 타단이 상기 서브측정부(2100)와 연결되는 상기 바이패스유로(2000) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 동작제어부(미도시)에 의해 상기 서브측정부(2100)의 측정 주기가 조절될 수 있다.
상기 제2 밸브(3300)는 일단이 상기 여과기(2500)와 연결되고, 타단이 상기 제2 분기점(B)과 연결된 상기 바이패스유로(2000) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 메인유로(1000)로 유입되는 상기 배출시료의 양을 조절할 수 있다.
상기 제3 밸브(3500)는 상기 반응조(110)와 상기 주입부(200)를 연결하는 연결로드 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 반응조(110)로 투입되는 제1 내지 제3 물질(210, 230, 250)들의 주입량을 조절할 수 있다.
상기 설정변환부(4000)는 상기 메인측정부(1100)의 스케일을 조정할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 설정변환부(4000)는 상기 메인측정부(1100) 및 상기 서브측정부(2100)로부터 측정된 상기 붕소 농도 데이터를 비교하여, 보정 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 상기 보정 데이터는 데이터 보간법에 의해 산출될 수 있다.
이후, 상기 설정변환부(4000)는 산출된 상기 보정 데이터만큼 상기 메인측정부(1100)의 스케일을 조정할 수 있다.
스케일이 조정된 상기 결과 데이터는 원자로 운전부로 전송될 수 있다. 이에 따라, 원자로 운전부에서는 보정된 상기 붕소 농도 측정 데이터를 바탕으로 원자로에 투입할 측정시료의 양을 조절하여, 상기 원자로의 출력을 제어할 수 있다.
중성자 계측 방법을 사용하는 종래의 보로노미터의 경우, 장기 사용 시 측정오차가 누적되어 붕소 농도 측정 데이터가 왜곡되는 현상이 발생되어, 신뢰도 높은 붕소 농도의 측정이 어려웠다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 상기 설정변환부(4000)에 의해 상기 메인측정부(1100)로부터 측정되는 상기 붕소 농도의 데이터 스케일을 일정 주기마다 보정할 수 있다. 이에 따라, 누적 오차로 인해 발생되는 측정 데이터의 왜곡을 방지함으로, 고정밀한 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템이 제공될 수 있다.
상기 동작제어부(미도시)는 앞서 상술된 바와 같이, 특정 주기마다 상기 서브측정부(2100), 상기 밸브부(3000) 및 상기 설정변환부(4000)의 동작을 제어할 수 있다.
상시의 경우, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 상기 밸브부(3000)는 폐쇄되고, 상기 서브측정부(2100) 및 상기 설정변환부(4000)는 정지된 상태일 수 있다. 이에 따라, 상기 측정시료는 상기 메인유로(1000)로 따라 상기 메인측정부(1100)로 모두 유입될 수 있다. 따라서, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 상시의 경우 상기 메인측정부(1100)에 의한 붕소 농도 측정만이 실시간으로 진행될 수 있다.
반면, 특정 주기의 경우, 상기 동작제어부(미도시)에 의해 상기 붕소 농도 시스템의 상기 밸브부(3000)는 개방되고, 상기 서브측정부(2100) 및 상기 설정변환부(4000)는 작동될 수 있다. 이에 따라, 상기 측정시료의 적어도 어느 일부는 상기 제1 분기점(A)에서 상기 바이패스유로(2000)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 특정 주기의 경우 상기 메인측정부(1100) 및 상기 서브측정부(2100)에 의한 붕소 농도 측정이 동시에 진행될 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 구성들을 설명하였다. 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템은 메인유로, 바이패스유로, 메인측정부, 서브측정부, 여과기, 밸브부, 오차보정부, 설정변환부 및 동작제어부를 포함함으로써, 화학 및 체적 제어 계통(CVCS; Chemical & Volume Control System)으로부터 유입된 측정시료 내 정밀한 붕소(B) 농도 측정이 가능할 수 있다.
이하에서는, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 붕소 농도 측정 방법이 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 특정 주기에서의 붕소 농도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 메인유로(1000)에 상기 측정시료가 주입될 수 있다(S1000).
상시의 경우(S2000), 상기 메인유로(1000)를 통과하는 상기 측정 시료는 상기 메인측정부(1100)에서 중성자 계측 방법에 의해 붕소 농도가 측정될 수 있다(S3000). 측정된 상기 측정시료 내 붕소 농도 데이터는 원자로 운전부로 전송될 수 있다(S3500). 이에 따라, 원자로 운전부에서는 측정시료의 투입량을 조절하여 원자로의 출력을 제어할 수 있다.
특정 주기의 경우(S2000), 상기 메인유로(1000)를 통과하는 상기 측정시료는 상기 제1 분기점(A)에서 상기 측정시료의 적어도 어느 일부가 상기 바이패스유로(2000)로 유입될 수 있다(S4000).
상기 측정시료가 상기 메인유로(1000)를 따라, 상기 메인측정부(1100)에 주입될 경우(S5000), 상기 메인측정부(1100)는 중성자 계측 방법에 의해 상기 측정시료 내 농도를 측정할 수 있다(S5100).
상기 측정시료가 상기 바이패스유로(2000)를 따라, 상기 서브측정부(2100)에 주입될 경우(S5000), 상기 서브측정부(2100)는 전기량 적정법에 의해 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 측정할 수 있다(S5500).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템의 서브측정부에서 붕소 농도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 서브측정부(2000) 내 상기 반응조(110)에 상기 측정시료를 투입할 수 있다(S5510). 이때, 상기 측정시료는 상기 산화전극(151) 및 상기 환원전극(155)의 적어도 어느 일부가 침지될 때까지 투입될 수 있다.
이후, 상기 제1 물질(210)을 상기 측정시료가 수용된 상기 반응조(110) 내부에 주입하여, 제1 혼합시료를 제조할 수 있다(S5520). 상기 제1 물질(210)은 상기 제1 혼합시료 내에서 상기 측정시료와 반응하여, 상기 수소 이온(H+)을 해리시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 물질(210)은 상기 반응조(110)에 과량 주입될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 반응조(110)에 주입되는 상기 제1 물질(210)의 몰 농도(M)는 상기 측정시료의 몰 농도(M)의 2배 이상으로부터 10배 이하의 값 중 적어도 어느 한 값일 수 있다. 이에 따라, 상기 측정시료 및 상기 제1 물질(210)의 반응 시, 상기 수소 이온(H+)이 완전해리 될 수 있다.
이후, 상기 제1 혼합시료 내부에 상기 제2 물질(230) 및 상기 제3 물질(250)들을 주입하여, 제2 혼합시료를 제조할 수 있다(S5530). 상기 제2 물질(230) 및 상기 제3 물질(250)은 상기 제1 혼합시료 내에서 해리될 수 있다.
상기 전원부(300)로부터 상기 회로(C)에 전류가 공급될 수 있다. 상기 전원부(300)로부터 전류가 공급되면, 상기 제2 혼합시료에서는 전기분해가 실시될 수 있다(S5540).
상기 전기분해가 진행되는 동안, 상기 pH 측정기(500)를 동작시켜, 상기 제2 혼합시료의 시간 별 상기 수소 이온(H+)의 농도를 측정할 수 있다(S5550).
또한, 상기 pH 측정기(500)의 측정과 동시에, 상기 전류 측정기(400)를 동작시켜, 상기 제2 혼합시료의 시간 별 전류량(i)을 측정할 수 있다(S5560).
일정 시점이 지난 뒤, 상기 전원부(300)의 전원이 차단될 수 있다. 이후, 상기 전류 측정기(400) 및 상기 pH 측정기(500)로부터 측정된 데이터들이 상기 분석부(600)에 전송될 수 있다(S5570).
상기 분석부(600)는 수신된 상기 농도 데이터 및 상기 전류 데이터들을 바탕으로, 붕소의 농도를 산출할 수 있다(S5580).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 붕소 농도 측정 방법 중 분석부에 의한 붕소 농도 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 분석부(600)는 상기 전류 측정기(400)로부터 측정된 시간별 전류 데이터 및 상기 pH 측정기(500)로부터 측정된 시간별 상기 수소 이온(H+)의 농도 데이터를 그래프화 할 수 있다(S5581). 이때, 상기 pH 그래프는 pH 농도가 산성에서 중성을 거쳐 염기성으로 변화하는 중화 적정 그래프 형태를 나타낼 수 있다.
이후, 상기 pH 그래프로부터 상기 적정 시점(t)을 추출할 수 있다(S5582). 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 적정 시점(t)은 변곡이 일어나는 지점으로써, 상기 pH 그래프의 2차 미분을 통해 추출될 수 있다.
상기 적정 시점(t)이 추출되면, 상기 전류 그래프로부터 상기 적정 시점(t) 동안 측정된 상기 전류량(i)을 곱하거나 또는 적분하여, 상기 전하량(Q)을 산출할 수 있다(S5583).
산출된 상기 전하량(Q)은 다시 페러데이 상수(F)로 나누어 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수를 산출할 수 있다(S5584).
상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 수산화 이온(OH-), 상기 수소 이온(H+)의 농도 및 상기 측정시료의 농도와 대응될 수 있다. 따라서, 상기 자유전자(e-)의 몰(mole) 수를 상기 측정시료 내 상기 붕소(B)의 농도로 변환할 수 있다(S5585).
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 메인측정부(1100) 및 상기 서브측정부(2100)로부터 측정된 상기 붕소 농도 데이터를 비교하여 보정 데이터를 산출할 수 있다(S6000).
산출된 상기 보정 데이터만큼 상기 메인측정부의 스케일을 보정할 수 있다(S7000).
스케일이 보정된 상기 붕소 농도 데이터는 원자로 운전부로 전송될 수 있다(S8000).
이후, 상기 서브측정부로부터 배출된 상기 배출시료가 상기 여과기(2500)로 유입되어, 미반응 이온들 및 상기 침전물(235)이 여과될 수 있다(S9000).
이상 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법을 서술하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법은 메인유로, 바이패스유로, 메인측정부, 서브측정부, 여과기, 밸브부, 설정변환부 및 동작제어부를 포함하며, 상기 설정변환부에서 산출된 보정 데이터에 의해 상기 메인측정부의 붕소 농도 측정 데이터의 스케일이 일정 주기마다 보정될 수 있다. 이에 따라, 누적 오차로 인한 측정 데이터의 왜곡이 방지되어, 고정밀 및 고신뢰성의 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템 및 이를 이용한 붕소 농도 측정 방법이 제공될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000; 메인유로
1100; 메인측정부
2000; 바이패스유로
2100; 서브측정부
100; 반응부
110; 반응조
150; 전극부
151; 산화전극
155; 환원전극
200; 주입부
210; 제1 물질
230; 제2 물질
235; 침전물
250; 제3 물질
300; 전원부
400; 전류 측정기
500; pH 측정기
600; 분석부
610; 제1 산출부
630; 제2 산출부
650; 제3 산출부
670; 제4 산출부
2500; 여과기
3000; 밸브부
3100; 제1 밸브
3300; 제2 밸브
3500; 제3 밸브
4000; 설정변환부

Claims (16)

  1. 측정시료가 통과되는 메인유로 상에 위치되며, 중성자 계측 방법으로 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 실시간으로 측정하는 메인측정부;
    상기 메인유로로부터 분기되어 형성되는 바이패스유로 상에 위치되며, 상기 바이패스유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 일정 주기마다 측정하는 서브측정부; 및
    상기 메인측정부 및 상기 서브측정부로부터 측정된 붕소 농도 데이터를 비교하여, 상기 메인측정부의 스케일을 조절하는 설정변환부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바이패스유로 상에 상기 서브측정부와 직렬 배치되며, 상기 서브측정부의 산물인 배출시료를 여과하는 여과기; 및
    상기 측정시료들의 주입량을 조절하는 밸브부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 서브측정부, 상기 밸브부 및 상기 설정변환부의 동작을 제어하는 동작제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 서브측정부는
    일정 주기마다 상기 바이패스유로를 통해 주입되는 상기 측정시료를 수용하는 반응조 및 상기 반응조에 적어도 어느 일부분이 수용되고, 산화전극 및 환원전극을 포함하는 전극부를 포함하는 반응부;
    수소 이온을 해리시키는 조절하는 전해질인 제1 물질, 표준산화전위가 0.8V 이하이며 상기 산화전극과 반응하여 침전물을 생성하는 전해질인 제2 물질 및 상기 반응조 내에서 화학 반응에 참여하지 않는 전해질인 제3 물질을 상기 반응조에 주입시키는 주입부;
    상기 전극부에 전류를 공급하여, 상기 측정시료 및 제1 내지 제3 물질이 혼합된 제2 혼합시료의 전기분해를 제어하는 전원부;
    상기 제2 혼합시료의 전기분해 시 전류량을 측정하는 전류 측정기;
    상기 반응조에 수용된 상기 측정시료 내 수소 이온의 농도를 측정하는 pH 측정기; 및
    상기 전류 측정기 및 상기 pH 측정기로부터 측정된 데이터들을 분석하여, 상기 제2 혼합시료 내에 붕소의 농도를 도출하는 분석부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 메인유로로 주입되는 상기 측정시료의 양은 50ml 이하인 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 산화전극은 은(Ag), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 산화전극이 은(Ag)일 경우, 상기 제2 물질은 브로민화나트륨(NaBr), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화칼슘(CaCl2), 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화칼슘(CaS), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 또는 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나이고,
    상기 산화전극이 구리(Cu)일 경우, 상기 제2 물질은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 또는 탄산암모늄((NH4)2CO3) 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 산화전극이 아연(Zn)일 경우, 상기 제2 물질은 황화나트륨(Na2S), 황화칼륨(K2S), 황화암모늄((NH4)2S), 황화마그네슘(MgS), 황화바륨(BaS), 또는 황화칼슘(CaS) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 물질은 D-만니톨(d-mannitol), 솔비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 에리스리톨(erythritol), 또는 아이소말트(isomalt) 중 적어도 어느 하나인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 전원부의 음극은 상기 산화전극과 연결되며, 상기 전원부의 양극은 상기 전류측정기와 연결되는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 pH 측정기는 pH Meter 또는 지시약 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전류 측정기에 의한 전류측정범위가 10mA 이상으로부터 50mA 미만일 경우, 상기 pH 측정기로 상기 pH Meter가 사용되는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 전류 측정기에 의한 전류측정범위가 50mA 이상일 경우, 상기 pH 측정기로 상기 지시약이 사용되며,
    상기 측정시료 내 수소 이온의 농도에 따른 상기 지시약의 색 변화를 분석하는 분광기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정형 붕소 농도 측정 시스템.
  13. 메인유로에 측정시료를 주입하는 단계;
    특정 주기일 경우, 상기 측정시료의 적어도 어느 일부가 바이패스유로로 유입되는 단계;
    메인측정부에서 상기 메인유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 중성자 계측 방법에 의해 측정하는 단계;
    서브측정부에서 상기 바이패스유로를 통과하는 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 측정하는 단계;
    상기 메인측정부 및 상기 서브측정부로부터 측정된 붕소 농도 데이터를 비교하여 보정 데이터를 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 보정 데이터만큼 상기 메인측정부의 스케일을 보정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 붕소 농도 측정 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 보정 데이터를 산출하는 단계에서,
    상기 보정 데이터는 데이터 보간법에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 붕소 농도 측정 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 서브측정부에서 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 전기량 적정법에 의해 측정하는 단계에서는,
    상기 서브측정부 내 산화전극 및 환원전극을 포함한 전극부의 적어도 어느 일부분이 수용된 반응조에 상기 바이패스유로로부터 유입된 상기 측정시료를 투입하는 단계;
    수소 이온을 해리시키는 전해질인 제1 물질을 주입부로부터 상기 측정시료가 유입된 상기 반응조에 주입하여 제1 혼합시료를 제조하는 단계;
    표준전극전위가 0.8V 이하이며, 상기 산화전극과 반응하여 침전물을 생성하는 전해질인 제2 물질 및 상기 반응조 내에서 화학 반응에 참여하지 않는 전해질인 제3 물질을 상기 주입부로부터 상기 제1 혼합시료에 혼합하여 제2 혼합시료를 제조하는 단계;
    전원부에 의해 전류가 공급되어 상기 제2 혼합시료가 전기분해되는 단계;
    상기 전기분해 시, pH 측정기로 상기 제2 혼합시료의 시간 별 수소 이온의 농도를 측정하는 단계;
    상기 전기분해 시, 전류 측정기로, 상기 제2 혼합시료의 시간 별 전류량을 측정하는 단계;
    상기 수소 이온의 농도를 측정하는 단계 및 상기 전류량을 측정하는 단계에서 측정된 각각의 농도 데이터 및 전류 데이터들을 분석부로 전송하는 단계; 및
    전송된 상기 농도 데이터 및 전류 데이터들을 가공하여 상기 분석부에서 붕소 농도를 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 붕소 농도 측정 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 분석부에서 상기 측정시료 내 붕소의 농도를 산출하는 단계는,
    상기 pH 측정기로부터 측정된 상기 농도 데이터들을 그래프화 하여, 상기 그래프의 변곡이 일어나는 적정 시점을 추출하는 단계;
    상기 전류 측정기로부터 측정된 상기 전류 데이터들을 그래프화 하여, 상기 적정 시점까지 측정된 상기 전류량들을 추출하는 단계;
    추출된 상기 적정 시점 및 상기 전류량들을 적분하여, 전기분해 된 상기 제2 혼합시료의 전하량을 산출하는 단계;
    상기 전하량을 페러데이 상수로 나누어 자유전자의 몰(mole) 수를 산출하는 단계; 및
    상기 자유전자의 몰(mole) 수를 상기 붕소 농도와 대응시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 붕소 농도 측정 방법.
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