KR101927444B1 - 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치는 태양 전지, 태양 전지의 광 투과층 상에 마련되고 타겟 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하는 필름 및 태양 전지의 출력을 기초로 공기 중에 포함된 타겟 성분의 존재 여부를 측정하는 측정 모듈을 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하는 필름을 구비한 태양 전지의 출력을 기초로 공기 중에 포함된 특정 성분의 존재 여부 또는 농도를 별도의 외부 전원 없이 측정하는 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치에 관한 것이다.
가스 누출은 뇌졸중, 심장실환, 천식과 같은 심각한 질병을 유발하고, 또는 대형 사고로 이어질 수 있기 때문에 가스 누출 여부 또는 가스 농도를 알고자 하는 수요가 증가하고 있다. 이를 위해 최근에는 질량분석 방법, 광학적 방법, 전기 저항적 방법, 전기 화학적 방법 등을 이용한 가스 센서들이 사용되고 있다.
질량분석 방법 및 광학적 방법을 이용한 가스 센서는 정확한 값을 측정할 수 있지만 고가이며 부피가 매우 커서 가정용 또는 휴대용으로 사용하기에는 한계가 있다.
또한 전기 저항식 방법 및 전기 화학식 방법을 이용한 가스 센서는 소형으로 제작이 가능하지만 필수적으로 전력을 필요로 하기 때문에 소비 전력을 줄이기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예에서 해결하고자 하는 과제는 가스를 측정함에 있어서 구조가 간단하여 휴대성이 좋으면서 제조 비용이 적고, 소비 전력을 필요로 하지 않는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치는 제1 태양 전지, 상기 제1 태양 전지의 광 투과층 상에 마련되고, 타겟 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하는 필름 및 상기 필름을 통해 투과한 광이 상기 광 투과층 상에 도달한 경우의 상기 제1 태양 전지의 출력을 기초로 공기 중에 포함된 상기 타겟 성분의 존재 여부를 측정하는 측정 모듈을 포함한다.
이때 상기 물질은 타겟 성분과 반응하여 색이 변하는 TMPD(N, N, N', N′'-tetramethyl-p-phenylenediamine), Rhodium complex 및 Bromophenol blue 중 적어도 하나일 수 있고, 이때 상기 타겟 성분은 NO2, CO, NH3, H2S 중 적어도 하나일 수 있다.
또한 상기 필름은 IPA(isopropyl alcohol)에 상기 TMPD를 녹인 용액을 PDMS(polydimethylsiloxane)에 스프레이 코팅하여 제조될 수 있다.
더하여 상기 필름은 일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성될 수 있다.
아울러 상기 측정 모듈은 광 투과층 상에 상기 물질을 포함하지 않는 필름이 마련된 제2 태양 전지, 상기 제1 태양 전지의 제1 출력 및 상기 제2 태양 전지의 제2 출력을 입력 받아 상기 제1 출력 및 상기 제2 출력의 차이에 비례하는 출력 신호를 출력하는 차동 증폭기 및 상기 출력 신호를 기초로 상기 타겟 성분의 존재 여부 또는 농도를 나타내는 표시부를 포함할 수 있다.
이때 상기 측정 모듈은 제3 태양 전지를 더 포함하고, 상기 차동 증폭기는 상기 제3 태양 전지에 의해 구동되며, 상기 표시부는 LED일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질이 코팅된 필름을 투과하는 광량에 따라 변화하는 태양 전지의 출력을 기초로 가스의 농도를 측정할 수 있으면서, 각 구성이 태양 전지가 스스로 생산한 전력에 의해 작동되기 때문에 별도의 외부 전력 없이 구동시킬 수 있다.
또한 고분자 필름 및 얇은 판 형태의 태양 전지만으로 구성되기 때문에 휴대성이 좋으면서 제조 비용이 적다. 따라서 다른 기기에 붙이는 형태로서 다른 기기들과 쉽게 호환이 가능하다.
더불어 LED, 백열등, 형광등, 태양광 등의 광원을 이용할 수 있는 가정이나 사무실에 설치하여 간편하게 가스 누출 여부를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 NO2와 반응하여 푸른색으로 변하는 TMPD가 코팅된 필름의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성된 필름의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 가스가 없는 환경 및 가스가 노출된 환경 각각에서, 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 광의 파장에 따른 광의 투과량을 도시한 그래프이다.
도 5는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지의 출력 전류 변화량을 도시한 그래프이다.
도 6a는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지를 이용한 가스 측정 장치의 감도를 도시한 그래프이다.
도 6b는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지의 출력 전류 변화량의 기울기를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치의 구성 중 측정 모듈의 회로도를 포함하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치를 실제 구현한 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 NO2와 반응하여 푸른색으로 변하는 TMPD가 코팅된 필름의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성된 필름의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 가스가 없는 환경 및 가스가 노출된 환경 각각에서, 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 광의 파장에 따른 광의 투과량을 도시한 그래프이다.
도 5는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지의 출력 전류 변화량을 도시한 그래프이다.
도 6a는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지를 이용한 가스 측정 장치의 감도를 도시한 그래프이다.
도 6b는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지의 출력 전류 변화량의 기울기를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치의 구성 중 측정 모듈의 회로도를 포함하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치를 실제 구현한 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한 어떤 구성 요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성 요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성 요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치(10)의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치(10)는 태양 전지(110), 필름(120) 및 측정 모듈(200)을 포함한다.
태양 전지(110)는 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치이다. 태양 전지(110)는 실리콘 반도체를 사용하는 방식과 화합물 반도체를 사용하는 방식이 있으나, 본 발명에서는 어느 한 방식에 한정되지 않고 외부 전력 없이 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있는 태양 전지(110)를 모두 사용할 수 있다.
이때 태양 전지(110)는 빛 에너지를 받아들이기 위해 빛을 투과시키는 구성인 광 투과층을 구비한다. 이러한 광 투과층의 최외면은 일반적으로 커버 유리가 감싸고 있다. 본 발명의 명세서에서는 태양 전지(110)에서 빛을 투과시키는 역할을 하는 구성을 광 투과층으로 칭하며, 협소하게는 커버 유리를 의미할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
필름(120)은 태양 전지(110)의 광 투과층 상에 마련된다. 이때 필름(120)은 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하고 있다. 따라서 공기 중에 특정 성분이 존재하는 경우 필름(120)에 포함된 물질은 공기 중의 특정 성분과 반응하여 필름(120)의 색이 변하게 된다. 따라서 필름(120)의 변색에 의해 필름(120)을 투과하는 광량이 달라지게 되므로, 태양 전지(110)의 광 투과층이 흡수하는 빛 에너지도 달라지게 된다. 이에 따라 태양 전지(110)가 생성하는 전기 에너지도 달라지게 된다.
즉, 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하는 필름(120)에 의해 태양 전지(110)가 출력하는 전기 에너지가 변한다는 원리에 기초하여, 공기 중 특정 성분의 존재 여부, 또는 특정 성분의 농도를 측정할 수 있게 된다.
한편 특정 성분을 감지하기 위한 물질의 예시로서, 공기 중에 포함된 NO2(nitrogen dioxide)와 산화/환원 반응하여 푸른색으로 변하는 TMPD(N, N, N', N′'-tetramethyl-p-phenylenediamine)(111)를 사용할 수 있다. 본 발명의 명세서는 TMPD(111)라는 물질을 예시로서 후술하지만, 이러한 물질이 TMPD(111)에 한정되지 않으며 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 다양한 물질을 본 발명의 실시예로서 사용할 수 있다.
이때 필름(120)은 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 전체적으로 함유하거나, 또는 필름(120)에 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질이 코팅되어 있을 수 있다. 예를 들어,
도 2는 NO2와 반응하여 푸른색으로 변하는 TMPD(111)가 코팅된 필름(120)의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 우선 SU-8을 실리콘 웨이퍼(Si) 위에 스핀 코팅한다(S210). 이후, SU-8에 패터닝을 통해 필름(120)의 모양이 될 틀을 형성한다(S220). 다음으로, 패터닝된 모양대로 몰딩하여 필름(120)을 형성한다(S230). 이후, IPA(isopropyl alcohol)에 TMPD(111)를 녹인 용액을 형성된 필름(120)에 스프레이 코팅한다(S240). 이때 필름(120)은 태양 전지(110)에 투과되는 빛을 방해하지 않기 위해 투명한 PDMS(polydimethylsiloxane)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 도 2에 도시된 S210 내지 S230 단계는 일반적인 필름을 제조하기 위해 공지된 예시일 뿐으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름(120)을 제조하기 위한 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때 S220 단계에서 도 2에 도시된 모양과 같이 SU-8에 복수의 이격된 홈을 갖도록 패터닝을 하였다면, S230 단계에서 필름(120)은 일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성된다.
도 3a 및 도 3b는 일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성된 필름(120)의 단면도로서, 도 3a에 도시된 함몰부의 종횡비(지름 대 깊이의 비율)는 1:1이며, 도 3b에 도시된 함몰부의 종횡비는 1:3이다. 이에 따라, 공기 중의 특정 물질과 반응하는 필름(120)의 표면적을 증가시켜 센싱 감도를 증가시킬 수 있다. 이때 함몰부는 공기 중에 포함된 타겟 성분과의 반응 면적을 넓히기 위해 제작된 마이크로 포스트 구조 또는 나노 구조일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 가스가 없는 환경 및 가스가 노출된 환경 각각에서, 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 광의 파장에 따른 광의 투과량을 측정한 그래프를 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 1 및 1-1은 PDMS로 제조된 필름으로 함몰부가 없으며, 2 및 2-1은 PDMS로 제조된 필름으로 종횡비 1:1의 함몰부를 갖으며, 3 및 3-1은 PDMS로 제조된 필름으로 종횡비 1:3의 함몰부를 갖는다. 도 4a에서 실험된 모든 필름은 TMPD(111)가 코팅되어 있지 않은 상태이다.
이때 1, 2, 3의 필름은 공기 중에 NO2가 포함되지 않은 환경에서 광의 투과량을 측정하였고, 1-1, 2-1, 3-1의 필름은 NO2 20ppm에 30분 동안 노출 시킨 뒤 광의 투과량을 측정하였다.
여기서, 도 4a에서 실험된 모든 필름은 TMPD(111)가 코팅되어 있지 않기 때문에 공기 중에 NO2가 존재하는지 여부와는 상관없이 광의 파장에 따른 광의 투과량이 동일함을 확인할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 4 및 4-1은 PDMS로 제조된 필름으로 함몰부가 없으며, 5 및 5-1은 PDMS로 제조된 필름으로 종횡비 1:1의 함몰부를 갖으며, 6 및 6-1은 PDMS로 제조된 필름으로 종횡비 1:3의 함몰부를 갖는다. 도 4b에서 실험된 모든 필름은 TMPD(111)가 코팅되어 있는 상태이다.
이때 4, 5, 6의 필름은 공기 중에 NO2가 포함되지 않은 환경에서 광의 투과량을 측정하였고, 4-1, 5-1, 6-1의 필름은 NO2 20ppm에 30분동안 노출 시킨 뒤 광의 투과량을 측정하였다.
여기서, 도 4b에서 실험된 모든 필름은 TMPD(111)가 코팅되어 있기 때문에 공기 중에 NO2가 존재하는지 여부에 따라 광의 파장에 따른 광의 투과량이 다르고, 함몰부가 존재하는 필름의 경우 함몰부가 존재하지 않는 필름에 비하여 광의 투과량 차이가 크므로 공기 중의 NO2를 감지할 수 있는 감도가 더 큼을 확인할 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b에서는 NO2를 타겟 성분으로 하여 실험하였지만, 이에 한정되지 않으며, CO, NH3, H2S 등의 다양한 유해 가스를 타겟 성분으로 하여 타겟 성분의 존재 여부 및 농도를 측정할 수 있다.
도 5는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지(110)의 출력 전류 변화량을 도시한 그래프이고, 도 6a는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치(10)의 감도를 도시한 그래프이며, 도 6b는 복수의 실시예에 따라 제조한 필름(120) 별로 공기 중에 포함된 NO2의 농도에 따른 태양 전지(110)의 출력 전류 변화량의 기울기를 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 공기 내에 포함된 NO2의 농도가 높은 환경일수록 태양 전지(110)가 출력하는 전류의 변화량 (
, 
은 초기 전류, I는 현재 전류)이 증가함을 확인할 수 있다.
또한 도 6a은 도 5의 실험 결과를 기초로 공기 중 NO2의 농도에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치(10)의 감도를 나타낸 그래프로서, 이때 감도는 
(
은 초기 전류, I는 현재 전류)의 상대적인 전류 변화를 의미한다. 따라서 도 6a에 따르면 종횡비가 클수록 NO2와 접촉하는 표면적이 증가하여 상대적으로 높은 감도를 나타냄을 확인할 수 있다.
더불어 도 6b는 도 5의 실험 결과를 기초로 공기 중 NO2의 농도에 따른 기울기를 나타낸 그래프이므로, 이때 기울기는 300초 동안의 전류 변화를 의미하여 필름(120)이 NO2와 반응한 직후 얼마나 빠르게 전류가 변하는지 반응 속도를 나타낸다. 따라서 도 6b에 따르면 종횡비가 클수록 NO2와 접촉하는 표면적이 증가하여 상대적으로 반응 속도가 큰 것을 확인할 수 있다.
이를 위해, 측정 모듈(200)은 태양 전지(110)의 출력을 기초로 공기 중 타겟 성분의 존재 여부 또는 농도를 측정한다. 이때 측정 모듈(200)은 위 기능을 수행하도록 프로그램된 명령어를 포함하는 메모리, 및 이들 명령어를 수행하는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치에 의해 구현될 수 있고, 또는 이와 달리 간단한 회로로서 구성할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치(10)의 구성 중 측정 모듈의 회로도를 포함하는 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치를 구현한 모습을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 측정 모듈(200)은 제2 태양 전지(210), 차동 증폭기(220) 및 표시부(230)를 포함한다. (광 투과층 상에 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하는 필름(120)이 구비된 태양 전지는, 이하 '제1 태양 전지(110)'로 지칭한다)
제2 태양 전지(210)는 제1 태양 전지(110)의 출력과 대조군으로 사용하기 위한 태양 전지로서 광 투과층에 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하지 않는 필름(120)을 구비한다.
차동 증폭기(220)는 제1 태양 전지(110)의 제1 출력 및 제2 태양 전지(210)의 제2 출력을 입력 받아, 제1 출력 및 제2 출력의 차이에 비례하는 출력 신호를 출력한다. 이러한 차동 증폭기(220)의 출력 신호는 도 7에 나타낸 바와 같이 표시부(230)의 전원으로서 공급될 수 있다.
다만, 도 7 및 도 8에 도시된 차동 증폭기의 회로 구성은 하나의 예시로서 이에 한정되지 않으며, 제1 출력 및 제2 출력의 차이에 비례하는 출력 신호를 출력하는 다양한 회로 구성을 사용할 수 있다.
표시부(230)는 차동 증폭기(220)의 출력 신호를 기초로 공기 내 특정 성분의 농도를 나타낸다. 표시부(230)는 예를 들어, 도 5 및 도 6의 실험 결과를 기초로 차동 증폭기(220)의 출력 신호를 공기 내 특정 성분의 농도로 환산된 값을 표시할 수 있다. 이를 위해, 표시부(230)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 표시부(230)는 도 7에 나타낸 바와 같이 차동 증폭기(220)의 출력 신호를 전원으로서 공급받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 측정 모듈(200)의 전력 소비를 없애기 위하여 차동 증폭기(220)의 전원(Vdd)을 별도의 제3 태양 전지에 의해 구동시킬 수 있고, 표시부(230)를 차동 증폭기(220)의 출력을 전원으로 공급받아 작동하는 LED로 구성할 수 있다. 이때 공기 내 특정 성분이 존재하는 경우 제1 출력과 제2 출력은 차이가 생기게 되어 차동 증폭기(220)가 차이에 비례하는 값을 출력하므로 LED가 켜지고, 공기 내 특정 성분이 존재하지 않는 경우 제1 출력과 제2 출력은 동일하므로 LED는 켜지지 않는다. 이에 따라, LED의 작동 여부로 공기 내 특정 성분이 존재하는지 여부를 알 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 특정 성분과 반응하여 색이 변하는 물질이 포함된 필름(120)을 투과하는 광량에 따라 변화하는 태양 전지의 출력을 이용하여 가스의 농도를 측정할 수 있으면서, 각 구성이 태양 전지가 스스로 생산한 전력에 의해 작동되기 때문에 별도의 외부 전력 없이 구동시킬 수 있다.
또한 고분자 필름(120) 및 얇은 판 형태의 태양 전지만으로 구성되기 때문에 휴대성이 좋으면서 제조 비용이 적다. 따라서 다른 기기에 붙이는 형태로서 다른 기기들과 쉽게 호환이 가능하다.
더불어 LED, 백열등, 형광등, 태양광 등의 광원을 이용할 수 있는 가정이나 사무실에 설치하여 간편하게 가스 누출 여부를 확인할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치
110: 제1 태양 전지
120: 필름
121: TMPD
200: 측정 모듈
210: 제2 태양 전지
220: 차동 증폭기
230: 표시부
110: 제1 태양 전지
120: 필름
121: TMPD
200: 측정 모듈
210: 제2 태양 전지
220: 차동 증폭기
230: 표시부
Claims (7)
- 공기 중에 포함될 수 있는 타겟 성분과 반응하여 색이 변하는 물질을 포함하고, 상기 물질이 변색되면 투과하는 광량이 변화되는 필름;
상기 필름을 투과한 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿔 출력하는 제1 태양 전지;
상기 필름을 투과하지 않는 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿔 출력하는 제2 태양 전지;
제3 태양 전지;
상기 제3 태양 전지에 의해 구동되고, 상기 제1 태양 전지의 제1 출력 및 상기 제2 태양 전지의 제2 출력을 입력 받아, 상기 제1 출력과 상기 제2 출력의 차이에 비례하는 출력 신호를 출력하는 차동 증폭기; 및
상기 차동 증폭기의 출력 신호를 전원으로 공급받아 작동하여, 상기 타겟 성분의 존재 여부 또는 농도를 나타내는 표시부를 포함하는
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 물질은,
상기 타겟 성분과 반응하여 색이 변하는 TMPD(N, N, N', N′'-tetramethyl-p-phenylenediamine), Rhodium complex 및 Bromophenol blue 중 적어도 하나인
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 타겟 성분은,
NO2, CO, NH3, H2S 중 적어도 하나인
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필름은,
IPA(isopropyl alcohol)에 TMPD(N, N, N', N′'-tetramethyl-p-phenylenediamine)를 녹인 용액을 PDMS(polydimethylsiloxane)에 스프레이 코팅하여 상기 물질을 포함 하는
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필름은,
일면에 복수의 이격된 함몰부가 형성된
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 표시부는 LED인
태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치.
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| KR1020170068881A KR101927444B1 (ko) | 2017-06-02 | 2017-06-02 | 태양 전지를 이용한 자가발전 가스 측정 장치 |
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