KR102092003B1 - 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템 - Google Patents

Abstract

산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템이 개시된다. 상기 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템은 일정 높이를 갖도록 구비되는 바디프레임; 상기 바디프레임의 제1 면 방향에 장착되는 실린더부, 상기 실린더부의 하부에 구비되는 유입구, 및 상기 실린더부 내부에 삽입되어 상기 실린더부 내에서 승하강 되는 플런저를 포함하는 실린지 펌프형 반응기; 상기 실린지 펌프형 반응기의 아래쪽에 위치하도록 상기 바디프레임의 일측에 장착되는 것으로서, 상기 유입구와 연통되는 출구포트 및 다수의 유체통로가 방사상으로 관통 형성되는 중공형의 밸브 바디, 상기 다수의 유체통로 중 하나를 상기 출구포트와 일치시키는 다수의 유체안내통로가 내부에 형성되는 구조로 구비되어 상기 밸브 바디 내에 회전 가능하게 내설되는 로터를 포함하는 다채널 밸브; 상기 제1 면에 대향하는 상기 바디프레임의 제2 면 방향에 장착되는 스크류 모터, 상기 스크류 모터의 구동축에 장착되는 제1 풀리, 상기 바디프레임의 높이 방향과 평행하고 상기 바디프레임의 내측부에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 스크류, 상기 스크류의 상단부에 결합되어 상기 제1 풀리와 벨트로 연결되는 제2 풀리, 상기 스크류에 승강 및 하강 가능하게 스크류 체결되는 베어링 이송체, 상기 플런저의 상부 및 상기 베어링 이송체 사이에 연결되어 상기 베어링 이송체와 함께 승강 및 하강되는 승강부재를 포함하는 플런저 승하강 구동수단; 상기 바디프레임의 상기 제2 면 방향에 장착되고, 상기 로터의 축과 연결되어 상기 로터가 일정 각도씩 회전하는 각회전되도록 하는 스텝모터; 상기 실린지 펌프형 반응기의 상기 실린더부를 감싸도록 구비되어 상기 실린지 펌프형 반응기 내로 공급되는 유체를 가열하고, 온도감지센서가 일체형으로 구비되는 반응기 가열히터; 상기 실린지 펌프형 반응기의 상기 실린더부의 내부에 구비되며 상기 실린더부의 내경보다 작은 크기의 마그네틱 바, 상기 실린지 펌프형 반응기의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임에 장착되는 혼합기 모터, 및 상기 혼합기 모터의 구동축에 연결되어 회전하고 측면에 적어도 하나의 자석이 구비되고 상기 자석이 구비되는 측면이 상기 실린더부의 외면과 일정 간격 이격되게 배치되는 마그네틱 풀리를 포함하는 유체 혼합 수단; 상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임에 장착되고, 상기 반응기 가열히터에 의해 가열된 유체의 온도를 낮추기 위한 냉각장치; 제1 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 어느 하나에 연결되는 희석수 저장통; 제2 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 다른 하나에 연결되는 세정수 저장통; 제3 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 시료 저장조; 제4 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 염산용액 저장통; 제5 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 과황산칼륨 용액 저장통; 제6 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 아스코르빈산 용액 저장통; 제7 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 몰리브덴산 용액 저장통; 제1 내지 제3 포트를 포함하는 3방향 밸브로서, 제1 포트가 제8 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 3방향 밸브; 상기 3방향 밸브의 제2 포트와 제9 유체이동라인을 통해 연결되어 상기 실린지 펌프형 전처리 반응기에서 반응 후의 농도측정용시료가 유입되고, 유입된 농도측정용시료 내의 총인 또는 총질소의 농도를 검출하는 검출기; 및 제10 유체이동라인을 통해 상기 3방향 밸브의 제3 포트와 연결되고, 상기 검출기를 세척하는 세척펌프를 포함하며, 상기 유체 혼합 수단은 상기 마그네틱 풀리가 회전하면 상기 자석 및 상기 마그네틱 바의 서로 반대되는 극성에 의한 서로 미는 힘이 작용하여 상기 마그네틱 바가 상기 실린더부 내에서 회전되게 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템{TOTAL PHOSPHORUS AND TOTAL NITROGEN MEASUREMENT SYSTEM WITH OXIDATION PRE-TREATMENT UNIT INTEGRAL FLUID MOVEMENT SYSTEM}

본 발명은 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 통해 컴팩트하게 구성되는 총인 및 총질소 측정시스템에 관한 것이다.

수중의 존재하는 영양염류의 대표적인 측정 지표인 총인, 총질소는 수중에 포함된 인, 질소의 총량을 지시한다. 이 지표는 하천, 호수 등의 부영양화, 녹조, 적조 등의 원인이 되며 하폐수 처리시설의 생물학적 처리 공정 효율을 결정하는 중요한 지표이다.

이에, 수질 분석 등을 위하여 영양염류의 측정 지표로서, 가장 대표적인 지표인 총인 및 총질소를 정확하게 측정할 수 있는 장치가 요구되고 있다.

기존의 총인 및 총질소 측정시스템은 피측정수에 포함되는 총인 또는 총질소를 산화시키는 산화장치 및 반응기, 산화된 피측정수를 검출기로 이송하는 이송라인, 및 검출기 등이 별개의 부품으로 구성되어 상호 연결됨에 따라 그 부피가 매우 크고, 이에 따라 측정 과정이 복잡해지는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1960697호

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수중의 총인 및 총질소 측정을 위한 구성의 단순화를 실현함과 함께 매우 컴팩트한 수중의 총인 및 총질소 측정 어셈블리를 제공할 수 있도록 한 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템은 일정 높이를 갖도록 구비되는 바디프레임; 상기 바디프레임의 제1 면 방향에 장착되는 실린더부, 상기 실린더부의 하부에 구비되는 유입구, 및 상기 실린더부 내부에 삽입되어 상기 실린더부 내에서 승하강 되는 플런저를 포함하는 실린지 펌프형 반응기; 상기 실린지 펌프형 반응기의 아래쪽에 위치하도록 상기 바디프레임의 일측에 장착되는 것으로서, 상기 유입구와 연통되는 출구포트 및 다수의 유체통로가 방사상으로 관통 형성되는 중공형의 밸브 바디, 상기 다수의 유체통로 중 하나를 상기 출구포트와 일치시키는 다수의 유체안내통로가 내부에 형성되는 구조로 구비되어 상기 밸브 바디 내에 회전 가능하게 내설되는 로터를 포함하는 다채널 밸브; 상기 제1 면에 대향하는 상기 바디프레임의 제2 면 방향에 장착되는 스크류 모터, 상기 스크류 모터의 구동축에 장착되는 제1 풀리, 상기 바디프레임의 높이 방향과 평행하고 상기 바디프레임의 내측부에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 스크류, 상기 스크류의 상단부에 결합되어 상기 제1 풀리와 벨트로 연결되는 제2 풀리, 상기 스크류에 승강 및 하강 가능하게 스크류 체결되는 베어링 이송체, 상기 플런저의 상부 및 상기 베어링 이송체 사이에 연결되어 상기 베어링 이송체와 함께 승강 및 하강되는 승강부재를 포함하는 플런저 승하강 구동수단; 상기 바디프레임의 상기 제2 면 방향에 장착되고, 상기 로터의 축과 연결되어 상기 로터가 일정 각도씩 회전하는 각회전되도록 하는 스텝모터; 상기 실린지 펌프형 반응기의 상기 실린더부를 감싸도록 구비되어 상기 실린지 펌프형 반응기 내로 공급되는 유체를 가열하고, 온도감지센서가 일체형으로 구비되는 반응기 가열히터; 상기 실린지 펌프형 반응기의 상기 실린더부의 내부에 구비되며 상기 실린더부의 내경보다 작은 크기의 마그네틱 바, 상기 실린지 펌프형 반응기의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임에 장착되는 혼합기 모터, 및 상기 혼합기 모터의 구동축에 연결되어 회전하고 측면에 적어도 하나의 자석이 구비되고 상기 자석이 구비되는 측면이 상기 실린더부의 외면과 일정 간격 이격되게 배치되는 마그네틱 풀리를 포함하는 유체 혼합 수단; 상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임에 장착되고, 상기 반응기 가열히터에 의해 가열된 유체의 온도를 낮추기 위한 냉각장치; 제1 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 어느 하나에 연결되는 희석수 저장통; 제2 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 다른 하나에 연결되는 세정수 저장통; 제3 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 시료 저장조; 제4 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 염산용액 저장통; 제5 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 과황산칼륨 용액 저장통; 제6 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 아스코르빈산 용액 저장통; 제7 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 몰리브덴산 용액 저장통; 제1 내지 제3 포트를 포함하는 3방향 밸브로서, 제1 포트가 제8 유체이동라인을 통해 상기 다채널 밸브의 유체통로들 중 또 다른 하나에 연결되는 3방향 밸브; 상기 3방향 밸브의 제2 포트와 제9 유체이동라인을 통해 연결되어 상기 실린지 펌프형 전처리 반응기에서 반응 후의 농도측정용시료가 유입되고, 유입된 농도측정용시료 내의 총인 또는 총질소의 농도를 검출하는 검출기; 및 제10 유체이동라인을 통해 상기 3방향 밸브의 제3 포트와 연결되고, 상기 검출기를 세척하는 세척펌프를 포함하며, 상기 유체 혼합 수단은 상기 마그네틱 풀리가 회전하면 상기 자석 및 상기 마그네틱 바의 서로 반대되는 극성에 의한 서로 미는 힘이 작용하여 상기 마그네틱 바가 상기 실린더부 내에서 회전되게 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시에에서, 상기 베어링 이송체의 하부에 구비되어 상기 베어링 이송체와 함께 상승 및 하강하는 체크봉; 및 상기 플런저가 상기 실린더부 내로 최대 삽입된 상태에서의 상기 체크봉의 위치에 위치하도록 상기 바디프레임 상에 장착되고, 장착 위치에서 상기 체크봉의 유무를 감지하여 상기 체크봉이 감지되는 경우 상기 스크류 모터의 구동을 정지시키기 위한 제1 포토인터럽터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 스텝모터의 구동축과 동축을 이루도록 상기 스텝모터의 저면부에 구비되고, 상기 스텝모터의 구동축과 함께 회전하는 회전기어; 및 상기 스텝모터의 저면부에 구비되고, 조사되는 광이 상기 회전기어의 일면을 향하도록 배치되는 제2 포토인터럽터를 더 포함하고, 상기 회전기어는 상기 광이 통과하는 다수의 홀이 원주 방향으로 배열되어 있고, 상기 다수의 홀은 상기 다수의 유체통로 간의 간격과 동일한 간격으로 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템에 의하면, 수중의 총인 및 총질소 측정을 위한 구성의 단순화를 실현함과 함께 매우 컴팩트한 수중의 총인 및 총질소 측정 어셈블리를 제공할 수 있고, 시료의 검출기로의 이동 경로의 설계가 용이해지고, 장치의 크기도 간소화될 수 있고, 피측정시료 및 산화제의 균일한 혼합이 이루어질 수 있고, 고온 고압산화된 피측정시료를 검출기로 이송 전 검출기에서의 총인 또는 총질소 농도 측정에 적합한 온도로 냉각시킬 수 있고, 보다 신뢰성 있는 분석 결과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실린지 펌프형 반응기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 실린지 펌프형 반응기의 외관을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 이용한 수중의 총질소 측정 과정의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 이용한 수중의 총인 측정 과정의 순서를 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템에 대해 상세히 설명한다. 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 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 도시한 전체 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실린지 펌프형 반응기의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 실린지 펌프형 반응기의 외관을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템은 바디프레임(110), 실린지 펌프형 반응기(120), 플런저 승하강 구동수단(130), 다채널 밸브(140), 스텝모터(150), 반응기 가열히터(160), 유체 혼합 수단(170), 냉각장치(180), 희석수 저장통(211), 세정수 저장통(212), 시료 저장조(213), 염산용액 저장통(214), 과황산칼륨 용액 저장통(215), 아스코르빈산 용액 저장통(216), 몰리브덴산 용액 저장통(217), 3방향 밸브(220), 검출기(230), 세척펌프(240)를 포함할 수 있다.

바디프레임(110)은 일정 높이를 갖는 직육면체 형상으로 구비될 수 있다. 일 예로, 바디프레임(110)의 제1 면(111)의 상측 일부 및 상기 제1 면(111)에 마주하는 제2 면(112)의 상측 일부는 개방되어, 바디프레임(110)의 높이의 일부는 내측공간(113)을 가질 수 있다.

실린지 펌프형 반응기(120)는 바디프레임(110)의 상기 제1 면(111) 방향에 장착될 수 있다. 일 예로, 실린지 펌프형 반응기(120)는 실린더부(121), 유입구(122), 플런저(123)를 포함할 수 있다.

실린더부(121)는 내부공간을 갖도록 중공으로 구비되고, 상부가 개방될 수 있다. 일 예로, 실린더부(121)는 세라믹 재질로 구비될 수 있다.

유입구(122)는 실린더부(121)의 하부에 구비되어 실린더부(121)의 내부공간 및 다채널 밸브(140)의 후술하는 출구포트(143)와 연결될 수 있다.

플런저(123)는 기공을 갖는 형태로 구비되고, 실린더부(121) 내부에 삽입되어 실린더부(121) 내에서 승하강될 수 있다. 플런저(123)는 상승시 마치 주사기의 유체를 흡입하는 동작과 같이 실린더부(121) 내로 유체를 주입할 수 있고, 플런저(123)의 하강시 실린더부(121) 내의 유체를 가압 펌핑에 의하여 배출할 수 있다.

다채널 밸브(140)는 중공의 밸브 바디(141) 및 밸브 바디(141) 내에 회전 가능하게 내설되는 로터(142)를 포함할 수 있다.

밸브 바디(141)는 실린지 펌프형 반응기(120)의 유입구(122)와 연통되는 출구포트(143) 및 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)가 방사상으로 관통 형성된 구조로 구비될 수 있다. 일 예로, 밸브 바디(141)는 제1 내지 제10의 유체통로를 포함할 수 있다.

로터(142)는 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 중 하나를 출구포트(143)와 일치시키는 다수의 유체안내통로(미도시)가 내부에 형성되는 구조로 구비될 수 있고, 밸브 바디(141) 내에 회전 가능하게 내설될 수 있다.

또한, 로터(142)내부에는 밸브 바디(141)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 중 하나와 출구포트(143) 간을 일치시키는 다수의 유체안내통로(미도시)가 독립적인 경로로 형성되며, 이에 상기 로터(142)가 소정의 각도로 회전하면 밸브 바디(141)에 형성된 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 중 하나가 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 될 수 있다.

플런저 승하강 구동수단(130)은 스크류 모터(131), 제1 풀리(132), 스크류(137), 제2 풀리(133), 베어링 이송체(134), 승강부재(135)를 포함할 수 있다.

스크류 모터(131)는 바디프레임(110)의 제2 면(112) 방향에 장착될 수 있고, 구동축이 바디프레임(110)의 높이 방향과 평행하도록 배치될 수 있다.

제1 풀리(132)는 스크류 모터(131)의 구동축에 장착되어 구동축과 함께 회전될 수 있다.

스크류(137)는 바디프레임(110)의 높이 방향과 평행하도록 바디프레임(110)의 내측공간 내에 위치하여 하단부가 바디프레임(110)의 내측공간의 바닥에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제2 풀리(133)는 스크류(137)의 상단부에 결합되어 제1 풀리(132)와 벨트(136)로 연결될 수 있고, 제1 풀리(132)와 함께 회전하여 스크류(137)가 회전되도록 한다.

베어링 이송체(134)는 스크류(137)의 높이 방향을 따라 승강 및 하강 가능하게 스크류(137)에 스크류 체결될 수 있다. 즉, 베어링 이송체(134)는 스크류(137)가 제1 방향으로 회전하면 스크류(137)의 높이 방향을 따라 승강될 수 있고, 스크류(137)가 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 회전하면 스크류(137)의 높이 방향을 따라 하강할 수 있다.

승강부재(135)는 플런저(123)의 상부 및 베어링 이송체(134) 사이에 연결되어 베어링 이송체(134)와 함께 승강 및 하강될 수 있다. 승강부재(135)는 베어링 이송체(134)의 하부와 연결되고 실린지 펌프형 반응기(120) 방향으로 연장되는 제1 승강플레이트(1351), 실린지 펌프형 반응기(120)의 플런저(123)의 상부에 연결되고 스크류(137) 방향으로 연장되는 제2 승강플레이트(1352), 제1 승강플레이트(1351) 및 제2 승강플레이트(1352)에 수직하여 제1 승강플레이트(1351) 및 제2 승강플레이트(1352)를 연결하는 연결플레이트(1353), 바디프레임(110)의 내측공간에 바디프레임(110)의 높이 방향에 평행하게 설치되고 바디프레임(110)의 내측공간으로 삽입된 제1 승강플레이트(1351)의 끝단부 및 제2 승강플레이트(1352)의 끝단부에 관통되는 가이드축(1354), 바디프레임(110)의 내측공간에 삽입된 제1 승강플레이트(1351)의 끝단부의 상면에 구비되고 상기 가이드축(1354)에 승하강 가능하게 결합되는 제1 리니어 부시(1355), 및 바디프레임(110)의 내측공간에 삽입된 제2 승강플레이트(1352)의 끝단부의 저면에 구비되고 상기 가이드축(1354)에 승하강 가능하게 결합되는 제2 리니어 부시(1356)를 포함할 수 있다. 이러한 승강부재(135)는 베어링 이송체(134)가 스크류(137)를 따라 승강 및 하강되면 제1 승강플레이트(1351)가 베어링 이송체(134)와 함께 승강 및 하강되며, 제1 승강플레이트(1351)와 연결된 제2 승강플레이트(1352)가 함께 승강 및 하강되어 플런저(123)가 승강 및 하강되며, 이때 제1 리니어 부시(1355) 및 제2 리니어 부시(1356)가 가이드축(1354)을 따라 이동하여 플런저(123)의 안정적인 승강 및 하강을 가이드할 수 있다.

스텝모터(150)는 바디프레임(110)의 제2 면(112) 방향에 장착될 수 있고, 로터(142)의 축과 연결되어 로터(142)가 일정 각도씩 회전하는 각회전 하도록 한다. 일 예로, 스텝모터(150)는 각회전하는 스텝 간격이 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 간의 원주 방향의 간격에 대응되는 각도일 수 있다.

가열히터(160)는 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121)를 감싸도록 구비되어 실린지 펌프형 반응기(120) 내로 공급되는 유체를 가열할 수 있다. 가열히터(160)는 온도감지센서(미도시)가 일체형으로 구비되어 가열히터(160)의 온도를 실시간으로 확인할 수 있고, 확인되는 온도에 따라 가열히터(160)의 발열 온도의 설정을 조절할 수 있다.

유체 혼합 수단(170)은 마그네틱 바(171), 혼합기 모터(172) 및 마그네틱 풀리(173)를 포함할 수 있다.

마그네틱 바(171)는 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121)의 내부에 수용되며, 실린더부(121)의 내경보다 작은 크기를 가질 수 있다.

혼합기 모터(172)는 실린지 펌프형 반응기(120)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 바디프레임(110)에 장착될 수 있다.

마그네틱 풀리(173)는 혼합기 모터(172)의 구동축에 연결되어 회전하고, 측면에 적어도 하나의 자석(1731)이 구비되고, 자석(1731)이 구비되는 측면이 실린더부(121)의 외면과 일정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 마그네틱 풀리(173)의 자석(1731)은 마그네틱 바(171)의 극성과 반대의 극성을 갖는다.

이러한 유체 혼합 수단(170)은 마그네틱 풀리(173)가 회전하면 자석(1731) 및 마그네틱 바(171)의 서로 반대되는 극성에 의한 서로 미는 힘이 작용하여 마그네틱 바(171)가 실린더부(121) 내에서 회전될 수 있다.

냉각장치(180)는 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임(110)에 장착될 수 있다. 냉각장치(180)는 반응기 가열히터(160)에 의해 가열된 유체의 온도를 낮출 수 있다. 일 예로, 냉각장치(180)는 실린더부(121)를 향해 강풍을 공급하는 송풍팬 형태로 구비될 수 있다.

희석수 저장통(211)은 제1 유체이동라인(11)을 통해 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 희석수 저장통(211)에는 증류수 또는 초순수가 저장될 수 있다. 일 예로, 희석수 저장통(211)은 제2 유체통로(1422)에 연결될 수 있다.

세정수 저장통(212)은 제2 유체이동라인(12)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 다른 하나에 연결될 수 있다. 세정수 저장통(212)에는 검출기(230)의 세정을 위한 세정수가 저장될 수 있다. 일 예로, 세정수 저장통(212)은 제3 유체통로(1423)에 연결될 수 있다.

시료 저장조(213)는 제3 유체이동라인(13)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 시료 저장조(213)에는 총인 및 총질소 측정 대상물인 피측정시료가 저장된다. 일 예로, 시료 저장조(213)는 제4 유체통로(1424)에 연결될 수 있다.

염산용액 저장통(214)은 제4 유체이동라인(14)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 염산용액 저장통(214)에는 표준액이 저장된다. 일 예로, 염산용액 저장통(214)은 제5 유체통로(1425)에 연결될 수 있다.

과황산칼륨 용액 저장통(215)은 제5 유체이동라인(15)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 과황산칼륨 용액 저장통(215)에는 실린지 펌프형 반응기(120) 내에 수용된 피측정시료의 수중에 존재하는 총인을 인산염 형태로 산화시키기 위한 과황산칼륨 용액이 저장된다. 일 예로, 과황산칼륨 용액 저장통(215)은 제7 유체통로(1427)에 연결될 수 있다.

아스코르빈산 용액 저장통(216)은 제6 유체이동라인(16)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 아스코르빈산 용액 저장통(216)에는 산화된 인산염을 청색으로 발색시키기 위한 아스코르빈산 용액이 저장된다. 일 예로, 아스코르빈산 용액 저장통(216)은 제8 유체통로(1428)에 연결될 수 있다.

몰리브덴산 용액 저장통(217)은 제7 유체이동라인(17)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 몰리브덴산 용액 저장통(217)에는 산화된 인산염과 반응시키기 위한 몰리브덴산 암모늄 용액이 저장된다. 일 예로, 몰리브덴산 용액 저장통(217)은 제9 유체통로(1429)에 연결될 수 있다.

3방향 밸브(220)는 제1 내지 제3 포트(223)를 포함하는 3방향 밸브(220)로서, 제1 포트(221)가 제8 유체이동라인(18)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결될 수 있다. 일 예로, 3방향 밸브(220)의 제1 포트(221)는 제10 유체통로(14210)에 연결될 수 있다.

검출기(230)는 3방향 밸브(220)의 제2 포트(222)와 제9 유체이동라인(19)을 통해 연결되어 상기 실린지 펌프형 전처리 반응기에서 반응 후의 농도측정용시료가 유입되고, 유입된 농도측정용시료 내의 총인 또는 총질소의 농도를 검출할 수 있다.

이러한 검출기(230)는 산화반응을 거쳐 발색된 농도측정용시료를 측정하기 위해 흡광도를 검출하는 역할을 한다.

구체적으로 도시하지는 않았지만, 검출기(230)는 특정 파장을 방출하는 광원, 그리고 특정 파장을 정확하게 전달하기 위하여 광원의 빛을 걸러주는 필터, 그리고 반응 시료가 담기는 플로우 셀, 그리고 빛을 검출하는 포토 다이오드로 구성될 수 있다. 광원에서는 포토 다이오드 쪽으로 광원을 조사하게 되고 그 사이의 플로우 셀을 통과하게 된다. 조사된 빛은 플로우 셀 내부에 발색된 시료를 거치면서 흡수되게 되고 최종 포토 다이오드에는 감소된 빛의 세기만큼 도달하게 된다. 이를 흡광도라고 하는데 다음과 같은 식으로 계산한다. 광원에서 나오는 빛의 세기를 'I0', 플로우셀을 거쳐서 감소된 빛을 'It' 라고 했을 때 '흡광도(ABS)=log10(I0/It)' 의 식으로 계산한다. 광원은 총질소 측정시에는 제논 플래시 램프를 (Xenon Flash Lamp)를 사용하고 총인 측정시에는 LED 램프를 사용한다. 측정에 사용되는 광원은 사양에 표기된 정확한 파장만을 방출하지 않는다. 즉, 약 ±5~10% 영역의 파장의 빛이 조사되게 되는데, 이 광원을 좀더 측정에 사용되는 파장으로 조사할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이 필터이다. 이 필터는 광원과 플로우 셀 사이에 위치하여 측정에 사용되는 광원 파장을 선택적으로 투과시키고 다른 파장은 전부 걸러낸다. 검출에는 포토 다이오드가 사용되며 각각 특정 파장대의 신호를 검출한다. 총 질소 측정시에는 220 nm, 총인 측정시에는 880 nm 검출 포토 다이오드가 사용된다. 이를 통하여 발색된 시료의 흡광도를 측정하게 되고 이는 농도에 비례하여 나타나게 된다. 즉 농도가 높을수록 더 진한 색을 띠는 것이다. 검출기(230)는 이러한 원리를 통해 농도를 정량할 수 있다.

세척펌프(240)는 제10 유체이동라인(20)을 통해 상기 3방향 밸브(220)의 제3 포트(223)와 연결되고, 상기 검출기(230)를 세척할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템은 체크봉(250), 제1 포토인터럽터(260), 회전기어(270) 및 제2 포토인터럽터(280)를 더 포함할 수 있다.

체크봉(250)은 베어링 이송체(134)의 하부에 구비되어 상기 베어링 이송체(134)와 함께 상승 및 하강할 수 있다. 일 예로, 체크봉(250)은 베어링 이송체(134) 하부의 제1 승강플레이트(1351)의 단부에 장착되어 바디프레임(110)의 제2 면(112) 방향의 외측으로 돌출될 수 있다.

제1 포토인터럽터(260)는 플런저(123)가 상기 실린더부(121) 내로 최대 삽입된 상태에서의 상기 체크봉(250)의 위치에 위치하도록 상기 바디프레임(110) 상에 장착되고, 장착 위치에서 상기 체크봉(250)의 유무를 감지하여 상기 체크봉(250)이 감지되는 경우 상기 스크류 모터(131)의 구동을 정지시키기 위한 신호가 스크류 모터(131) 또는 시스템의 제어부에 입력될 수 있다. 일 예로, 제1 포토인터럽터(260)는 투과형의 포토인터럽터로 구성될 수 있다.

회전기어(270)는 스텝모터(150)의 구동축과 동축을 이루도록 상기 스텝모터(150)의 저면부에 구비되고, 상기 스텝모터(150)의 구동축과 함께 회전할 수 있다. 또한 회전기어(270)는 제2 포토인터럽터(280)의 광이 통과하는 다수의 홀(미도시)이 원주 방향으로 배열될 수 있다. 상기 다수의 홀은 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 간의 간격과 동일한 간격으로 배열될 수 있다.

제2 포토인터럽터(280)는 스텝모터(150)의 저면부에 구비되고, 조사되는 광이 상기 회전기어(270)의 일면을 향하도록 배치될 수 있다. 제2 포토인터럽터(280)는 광이 회전기어(270)의 각 홀을 통과 후 차단되는 과정 또는 광이 차단 후 상기 각 홀을 통과하는 과정이 1회 발생되면 이를 다채널 밸브(140)의 로터(142)가 1회 각회전 한 것으로 인지할 수 있다. 따라서, 제2 포토인터럽터(280)에 의해 다채널 밸브(140)의 로터(142)의 각회전되는 회수를 인지할 수 있고, 이를 인지하여 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템이 오프된 후 온될 때 이전의 동작에서 회전된 로터(142)가 최초 위치로 복귀시키기 위한 신호가 스텝모터(150) 또는 시스템의 제어부로 입력될 수 있다.

이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 이용하여 수중의 총질소 및 총인을 측정하는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 이용한 수중의 총질소 측정 과정의 순서를 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템을 이용한 수중의 총인 측정 과정의 순서를 나타내는 순서도이다.

수중의 총질소 측정

도 4를 참조하면, 수중의 총질소 측정 과정은, 시료주입단계(S110); 알칼리성 과황산칼륨용액 주입단계(S120); 희석수 주입단계(S130); 고온고압 산화단계(S140); 냉각단계(S150); 염산용액 주입단계(S160); 혼합 및 발색단계(S170); 검출기로 이동단계(S180); 흡광도 측정단계(S190); 농도 산정단계(S200); 반응조 세정단계(S210); 측정셀 세정단계(S220)를 포함할 수 있다.

시료주입단계(S110)에서, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제4 유체통로(1424)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제4 유체통로(1424)에는 피측정시료가 저장된 시료 저장조(213)가 연결된다.

이어서, 스크류 모터(131)를 정방향으로 회전 구동시킴으로써, 스크류 모터(131)의 구동시 스크류(137)가 자전하는 동시에 스크류(137)를 따라 베어링 이송체(134)가 승강하게 되고, 이 베어링 이송체(134)와 연결된 제1 승강플레이트(1351) 및 제1 승강플레이트(1351)와 연결된 제2 승강플레이트(1352)가 함께 승강되어, 실린지 펌프형 반응기(120) 내의 플런저(123)가 상승하게 된다. 이에 의해, 플런저(123)가 상승하여 시료 저장조(213) 내의 피측정시료가 제4 유체통로(1424) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다.

알칼리성 과황산칼륨용액 주입단계(S120)는, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제7 유체통로(1427)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제7 유체통로(1427)에는 과황산칼륨 용액 저장통(215)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 더 상승시키면 과황산칼륨 용액 저장통(215) 내의 알칼리성 과황산칼륨용액이 제7 유체통로(1427) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다. 이때, 유체 혼합 수단(170)의 혼합기 모터(172)를 구동시켜서 마그네틱 풀리(173)를 회전시킨다. 마그네틱 풀리(173)가 회전되면 마그네틱 풀리(173)의 측면의 자석(1731)이 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121)와 근접하거나 멀어지는 과정이 반복되면서 실린더부(121) 내에 수용된 마그네틱 바(171)가 마그네틱 풀리(173)의 자석(1731)과 반대 방향으로 밀려나는 과정이 반복되어, 마그네틱 풀리(173)는 실린더부(121) 내에서 회전하여 실린더부(121) 내에 충진된 피측정시료 및 알칼리성 과황산칼륨용액을 혼합시킨다.

희석수 주입단계(S130)는, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제2 유체통로(1427)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제2 유체통로(1427)에는 희석수 저장통(211)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 더 상승시키면 희석수 저장통(211) 내의 증류수 또는 초순수가 제7 유체통로(1427) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다.

이러한 희석수 주입단계(S130)는 고농도의 분석을 진행할 때 분석 범위를 넓게 할 수 있다. 희석수 주입단계(S130)에서는 희석배수 계산식에 준하여 진행될 수 있다. 예를 들어, 희석 배수는 '희석배수 = 샘플양+희석수양/샘플양'의 식으로 계산될 수 있고, 검출기가 검출할 수 있는 범위가 최대 10㎎/L인데 실제 현장에서 요구하는 분석 범위가 100㎎/L인 경우 희석수를 통해 분석 시료를 10배 희석하여 측정을 진행할 수 있다. 이때 측정된 값은 실제 시료 값의 1/10(희석배수의 역수)을 측정하게 된다. 최종적으로 측정결과를 표출할 시에는 얻어진 값에 희석배수를 곱하여 실제 측정값을 얻을 수 있다.

고온고압 산화단계(S140)는, 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121)를 감싸고 있는 반응기 가열히터(160)에 전원을 공급하여 발열시켜서 반응기 가열히터(160)가 실린더부(121) 내에 충진된 피측정시료 및 과황산칼륨용액이 가열되도록 하고, 이에 따라 피측정시료에 포함된 총질소가 질산염으로 산화된다. 이때, 유체 혼합 수단(170)에 의한 마그네틱 바(171)의 회전이 지속되며, 이에 의해 실린더부(121) 내에 충진된 피측정시료 및 알칼리성 과황산칼륨용액의 혼합에 따른 유체의 와류가 형성되어 실린더부(121) 내의 피측정시료 및 알칼리성 과황산칼륨용액의 혼합액이 더욱 빠르게 가열될 수 있다.

냉각단계(S150)에서, 냉각장치(180)를 구동시켜서 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121)를 향해 강풍을 공급하여 실린더부(121) 내의 가열되어 산화된 질산염을 포함하는 피측정시료를 냉각시킨다.

염산용액 주입단계(S160), 혼합 및 발색단계(S170)에서, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제5 유체통로(1425)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제5 유체통로(1425)에는 염산용액 저장통(214)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 더 상승시키면 염산용액 저장통(214) 내의 염산용액이 제5 유체통로(1425) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다. 이때, 상기와 같이 유체 혼합 수단(170)에 의한 마그네틱 바(171)가 회전되어 염산용액을 피측정시료와 혼합시킬 수 있다. 염산용액의 혼합에 의해 피측정시료 내의 질산염은 다시 산성상태로 변화되며, 피측정시료는 무색이지만 220nm 파장에 흡광도를 나타내는 시료로 발색되어 농도측정용시료가 된다.

검출기로 이동단계(S180)는, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제10 유체통로(14210)가 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제10 유체통로(14210)에는 3방향 밸브(220)의 제1 포트(221)가 연결된다.

이어서, 스크류 모터(131)를 역방향으로 회전 구동시킴으로써, 스크류 모터(131)의 구동에 의하여 스크류(137)가 역방향으로 자전하는 동시에 스크류(137)를 따라 베어링 이송체(134)가 하강하게 되고, 이 베어링 이송체(134)와 연결된 제1 승강플레이트(1351) 및 제1 승강플레이트(1351)와 연결된 제2 승강플레이트(1352)가 함께 하강되어, 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내의 플런저(123)가 하강하게 된다. 이에 의해, 플런저(123) 하강에 의한 가압 펌핑 작용에 따라 실린더부(121) 내의 농도측정용시료가 출구포트(143) 및 제10 유체통로(14210)를 통해 3방향 밸브(220)의 제1 포트(221) 방향으로 배출되고, 제1 포트(221)로 유입되는 농도측정용시료는 3방향 밸브(220)의 제2 포트(222)를 통해 검출기(230)로 공급된다.

흡광도 측정단계(S190) 및 농도 산정단계(S200)는 검출기(230) 내에서 진행된다. 즉, 검출기(230)가 검출기(230)로 공급된 농도측정용시료에 대해 총질소 농도를 정량한다. 이때, 검출기(230)는 자외선 흡광광도법을 통해 농도측정용시료에 대해 흡광도를 측정하여 농도를 정량할 수 있다.

반응조 세정단계(S210)는, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제3 유체통로(1423)가 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제3 유체통로(1423)에는 세정수 저장통(212)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 상승시키면 세정수 저장통(212) 내의 세정수가 제3 유체통로(1423) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다. 이때, 유체 혼합 수단(170)의 혼합기 모터(172)를 구동시켜서 마그네틱 풀리(173)를 회전시킨다. 마그네틱 풀리(173)가 회전됨에 따라 세정수는 와류를 형성하면서 실린더부(121) 내를 세정할 수 있다.

측정셀 세정단계(S220)는, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제10 유체통로(14210)가 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제10 유체통로(14210)에는 3방향 밸브(220)의 제1 포트(221)가 연결된다.

이어서, 스크류 모터(131)를 역방향으로 회전 구동시킴으로써, 스크류 모터(131)의 구동에 의하여 스크류(137)가 역방향으로 자전하는 동시에 스크류(137)를 따라 베어링 이송체(134)가 하강하게 되고, 이 베어링 이송체(134)와 연결된 제1 승강플레이트(1351) 및 제1 승강플레이트(1351)와 연결된 제2 승강플레이트(1352)가 함께 하강되어, 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내의 플런저(123)가 하강하게 된다. 이에 의해, 플런저(123) 하강에 의한 가압 펌핑 작용에 따라 실린더부(121) 내의 세정수가 출구포트(143) 및 제10 유체통로(14210)를 통해 3방향 밸브(220)의 제1 포트(221) 방향으로 배출되고, 제1 포트(221)로 유입되는 세정수는 3방향 밸브(220)의 제2 포트(222)를 통해 검출기(230)로 공급되어 검출기(230) 내의 측정셀을 세정하게 된다.

이어서, 세척펌프(240)가 구동되어서 검출기(230) 내로 공급된 세정수를 흡입하여 검출기(230)로부터 세정수가 배출되도록 한다.

수중의 총인 측정

도 5를 참조하면, 수중의 총인 측정 과정은, 시료주입단계(S310); 알칼리성 과황산칼륨용액 주입단계(S320); 희석수 주입단계(S330); 고온고압 산화단계(S340); 냉각단계(S350); 몰리브덴산용액 주입단계(S360); 아스코르빈산용액 주입단계(S370); 혼합 및 발색단계(S380); 검출기로 이동단계(S390); 흡광도 측정단계(S400); 농도 산정단계(S410); 반응조 세정단계(S420); 측정셀 세정단계(S430)를 포함할 수 있다.

이러한 수중의 총인 측정 과정에서의 고온고압 산화단계(S330)에서는 피측정시료에 포함된 총인이 인산염 형태로 산화되는 것을 제외하고는, 시료주입단계(S310); 알칼리성 과황산칼륨용액 주입단계(S320); 희석수 주입단계(S330); 고온고압 산화단계(S340); 냉각단계(S350)는 앞서 설명한 수중의 총질소 측정 과정에서의 시료주입단계(S110); 알칼리성 과황산칼륨용액 주입단계(S120); 희석수 주입단계(S130); 고온고압 산화단계(S140); 냉각단계(S150)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

몰리브덴산용액 주입단계(S360)에서, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제9 유체통로(1429)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제9 유체통로(1429)에는 몰리브덴산 용액 저장통(217)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 더 상승시키면 몰리브덴산 용액 저장통(217) 내의 몰리브덴산용액이 제9 유체통로(1429) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다. 이때, 유체 혼합 수단(170)에 의한 마그네틱 바(171)가 회전되어 몰리브덴산용액을 피측정시료와 혼합시킬 수 있다.

아스코르빈산용액 주입단계(S370), 혼합 및 발색단계(S370)에서, 스텝모터(150)를 구동시켜서 다채널 밸브(140)의 로터(142)를 각회전시켜서, 다채널 밸브(140)의 밸브 바디(141)에 형성된 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제8 유체통로(1428)가 로터(142)의 다수의 유체안내통로 중 하나에 의하여 출구포트(143)와 일치되는 상태가 되도록 한다. 이때, 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 제8 유체통로(1428)에는 아스코르빈산 용액 저장통(216)이 연결된다.

이어서, 상기와 같이 플런저(123)를 더 상승시키면 아스코르빈산 용액 저장통(216) 내의 아스코르빈산용액이 제8 유체통로(1428) 및 출구포트(143)를 통과하여 실린지 펌프형 반응기(120)의 실린더부(121) 내에 유입 및 충진된다. 이때, 유체 혼합 수단(170)에 의한 마그네틱 바(171)가 회전되어 아스코르빈산용액을 피측정시료와 혼합시킬 수 있다. 이때, 아스코르빈산용액은 몰리브덴산용액과 혼합된 인산염을 환원시키며, 환원되면 880nm 파장의 광원에서 흡광도를 나타내는 청색으로 발색이 나타나는 농도측정용시료가 된다.

검출기로 이동단계(S390)는 실린지 펌프형 반응기(120) 내의 청색으로 발색이 나타나는 농도측정용시료를 검출기(230)로 이동시키는 단계로서, 이는 앞서 설명한 수중의 총질소 측정 과정에서의 검출기로 이동단계(S170)와 동일하므로 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

흡광도 측정단계(S400) 및 농도 산정단계(S400)는 검출기(230) 내에서 진행된다. 즉, 검출기(230)가 검출기(230)로 공급된 농도측정용시료에 대해 총인 농도를 정량한다. 이때, 검출기(230)는 몰리브덴블루법을 통해 농도측정용시료에 대한 흡광도를 측정하여 농도를 정량할 수 있다.

반응조 세정단계(S420) 및 측정셀 세정단계(S430)는 앞서 설명한 수중의 총인 측정 과정에서의 반응조 세정단계(S210) 및 측정셀 세정단계(S220)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템은 피측정시료에 포함되는 총인 또는 총질소의 산화를 위한 수용공간을 제공하는 실린지 펌프형 반응기(120), 실린지 펌프형 반응기(120) 내의 피측정수에 포함되는 상기 총인 또는 총질소의 고온 고압산화를 위한 반응기 가열히터(160), 고온 고압산화를 마친 피측정시료를 검출기(230)로 이송 전 적정온도로 냉각시키는 냉각장치(180), 실린지 펌프형 반응기(120) 내로 공급된 피측정시료 및 산화제의 혼합을 위한 유체 혼합 수단(170) 등이 바디프레임(110)에 통합적으로 장착되므로 수중의 총인 및 총질소 측정을 위한 구성의 단순화를 실현함과 함께 매우 컴팩트한 수중의 총인 및 총질소 측정 어셈블리를 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 실린지 펌프형 반응기(120) 및 다채널 밸브(140)가 하나의 바디프레임(110)에 일체로 장착됨으로써, 시료의 검출기(230)로의 이동 경로의 설계가 용이해지고, 장치의 크기도 간소화될 수 있는 이점이 있다.

또한, 유체 혼합 수단(170)이 구비되므로 실린지 펌프형 반응기(120) 내로 공급된 피측정시료 및 산화제는 유체 혼합 수단(170)의 마그네틱 바(171)가 실린지 펌프형 반응기(120) 내에서 회전하는 것에 의해 피측정시료 및 산화제의 균일한 혼합이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

또한, 냉각장치(180)가 구비되므로 실린지 펌프형 반응기(120) 내에서 고온 고압산화된 피측정시료를 검출기(230)로 이송 전 검출기(230)에서의 총인 또는 총질소 농도 측정에 적합한 온도로 냉각시킬 수 있고, 보다 신뢰성 있는 분석 결과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템의 스크류(137)의 둘레에는 금속표면의 부식현상을 방지하기 위한 부식방지도포층이 도포될 수 있다. 이 부식방지도포층의 도포 재료는 벤즈이미다졸 20중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 30중량%, 하프늄 15중량%, 유화몰리브덴(MoS2) 10중량%, 산화알루미늄 15중량%, 비스페놀 F형 디글리시딜에테르 10중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.

벤즈이미다졸, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 비스페놀 F형 디글리시딜에테르는 부식 방지 및 변색 방지 등의 역할을 한다.

하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.

유화몰리브덴은 코팅피막의 표면에 습동성과 윤활성 등을 부여하는 역할을 한다.

산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.

상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.

한편, 베어링 이송체(134)의 외면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.

상기 오염 방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.

상기 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 베어링 이송체(134)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.

상기 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트는 전제 조성물 수용액중 1~10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 베어링 이송체(134)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.

한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 베어링 이송체(134)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 베어링 이송체(134)의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 0.1 몰 및 암포 글리시네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.

한편, 벨트(136)는 고무 재질일 수 있고, 이러한 벨트(136)의 원료 함량비는 고무 60중량%, 카아본블랙 33~36중량%, 산화방지제 2~5중량%, 촉진제인 유황 1~3중량%를 혼합한다.

카아본블랙은 내마모성을 증대시키는 것이므로 이를 첨가하되, 함유량이 33중량% 미만이면, 탄성과 내마모성이 줄어들며, 36중량%가 초과 되면 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 33~36중량%를 혼합한다.

산화방지제는 3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 또는 RD(POLYMERIZED 2,2,4-TRIMETHYL-1,2- DIHYDROQUINOLINE)을 선택하여 2~5중량%를 첨가하는 것으로, 2중량% 미만이면, 제품이 산화가 되기 쉽고, 너무 많이 첨가하여 5중량%를 초과하면, 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 또한 산화방지제의 가격이 비싸기 때문에 2~5중량%가 적정하다.

촉진제인 유황은 1~3중량%를 혼합한다. 1 중량% 미만은 성형시 가열공정에서 가황작용 효과가 미미하므로, 1 중량% 이상을 첨가한다. 3중량%를 초과하면, 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 1 ~ 3중량%가 적정하다.

따라서 본 발명은 여러 방향에 탄성을 갖는 합성고무로 보강되므로 벨트(136)의 탄성, 인성 및 강성이 증대되므로 내구성이 향상되며, 이에 따라 벨트(136)의 수명이 증대될 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

110 : 바디프레임 120 : 실린지 펌프형 반응기
130 : 플런저 승하강 구동수단 140 : 다채널 밸브
150 : 스텝모터 160 : 반응기 가열히터
170 : 유체 혼합 수단 180 : 냉각장치
211 : 희석수 저장통 212 : 세정수 저장통
213 : 시료 저장조 214 : 염산용액 저장통
215 : 과황산칼륨 용액 저장통 216 : 아스코르빈산 용액 저장통
217 : 몰리브덴산 용액 저장통 220 : 3방향 밸브
230 : 검출기 240 : 세척펌프
250 : 체크봉 260 : 제1 포토인터럽터
270 : 회전기어 280 : 제2 포토인터럽터

Claims (3)

1. 일정 높이를 갖도록 구비되는 바디프레임(110);
   상기 바디프레임(110)의 제1 면 방향에 장착되는 실린더부(121), 상기 실린더부(121)의 하부에 구비되는 유입구(122), 및 상기 실린더부(121) 내부에 삽입되어 상기 실린더부(121) 내에서 승하강 되는 플런저(123)를 포함하는 실린지 펌프형 반응기(120);
   상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 아래쪽에 위치하도록 상기 바디프레임(110)의 일측에 장착되는 것으로서, 상기 유입구(122)와 연통되는 출구포트(143) 및 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)가 방사상으로 관통 형성되는 중공형의 밸브 바디(141), 상기 다수의 유체통로 중 하나를 상기 출구포트(143)와 일치시키는 다수의 유체안내통로가 내부에 형성되는 구조로 구비되어 상기 밸브 바디(141) 내에 회전 가능하게 내설되는 로터(142)를 포함하는 다채널 밸브(140);
   상기 제1 면에 대향하는 상기 바디프레임(110)의 제2 면 방향에 장착되는 스크류 모터(131), 상기 스크류 모터(131)의 구동축에 장착되는 제1 풀리(132), 상기 바디프레임(110)의 높이 방향과 평행하고 상기 바디프레임(110)의 내측부에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 스크류(137), 상기 스크류(137)의 상단부에 결합되어 상기 제1 풀리(132)와 벨트(136)로 연결되는 제2 풀리(133), 상기 스크류(137)에 승강 및 하강 가능하게 스크류 체결되는 베어링 이송체(134), 상기 플런저(123)의 상부 및 상기 베어링 이송체(134) 사이에 연결되어 상기 베어링 이송체(134)와 함께 승강 및 하강되는 승강부재(135)를 포함하는 플런저 승하강 구동수단(130);
   상기 바디프레임(110)의 상기 제2 면 방향에 장착되고, 상기 로터(142)의 축과 연결되어 상기 로터(142)가 일정 각도씩 회전하는 각회전되도록 하는 스텝모터(150);
   상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)를 감싸도록 구비되어 상기 실린지 펌프형 반응기(120) 내로 공급되는 유체를 가열하고, 온도감지센서가 일체형으로 구비되는 반응기 가열히터(160);
   상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)의 내부에 구비되며 상기 실린더부(121)의 내경보다 작은 크기의 마그네틱 바(171), 상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임(110)에 장착되는 혼합기 모터(172), 및 상기 혼합기 모터(172)의 구동축에 연결되어 회전하고 측면에 적어도 하나의 자석(1731)이 구비되고 상기 자석(1731)이 구비되는 측면이 상기 실린더부(121)의 외면과 일정 간격 이격되게 배치되는 마그네틱 풀리(173)를 포함하는 유체 혼합 수단(170);
   상기 실린지 펌프형 반응기(120)의 상기 실린더부(121)의 좌측 또는 우측에 위치하도록 상기 바디프레임(110)에 장착되고, 상기 반응기 가열히터(160)에 의해 가열된 유체의 온도를 낮추기 위한 냉각장치(180);
   제1 유체이동라인(11)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 어느 하나에 연결되는 희석수 저장통(211);
   제2 유체이동라인(12)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 다른 하나에 연결되는 세정수 저장통(212);
   제3 유체이동라인(13)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 시료 저장조(213);
   제4 유체이동라인(14)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 염산용액 저장통(214);
   제5 유체이동라인(15)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 과황산칼륨 용액 저장통(215);
   제6 유체이동라인(16)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 아스코르빈산 용액 저장통(216);
   제7 유체이동라인(17)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 몰리브덴산 용액 저장통(217);
   제1 내지 제3 포트(223)를 포함하는 3방향 밸브(220)로서, 제1 포트(221)가 제8 유체이동라인(18)을 통해 상기 다채널 밸브(140)의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210)들 중 또 다른 하나에 연결되는 3방향 밸브(220);
   상기 3방향 밸브(220)의 제2 포트(222)와 제9 유체이동라인(19)을 통해 연결되어 상기 실린지 펌프형 반응기에서 반응 후의 농도측정용시료가 유입되고, 유입된 농도측정용시료 내의 총인 또는 총질소의 농도를 검출하는 검출기(230); 및
   제10 유체이동라인(20)을 통해 상기 3방향 밸브(220)의 제3 포트(223)와 연결되고, 상기 검출기(230)를 세척하는 세척펌프(240)를 포함하며,
   상기 유체 혼합 수단(170)은 상기 마그네틱 풀리(173)가 회전하면 상기 자석(1731) 및 상기 마그네틱 바(171)의 서로 반대되는 극성에 의한 서로 미는 힘이 작용하여 상기 마그네틱 바(171)가 상기 실린더부(121) 내에서 회전되게 구성되며;
   상기 베어링 이송체(134)의 하부에 구비되어 상기 베어링 이송체(134)와 함께 상승 및 하강하는 체크봉(250); 및
   상기 플런저(123)가 상기 실린더부(121) 내로 최대 삽입된 상태에서의 상기 체크봉(250)의 위치에 위치하도록 상기 바디프레임(110) 상에 장착되고, 장착 위치에서 상기 체크봉(250)의 유무를 감지하여 상기 체크봉(250)이 감지되는 경우 상기 스크류 모터(131)의 구동을 정지시키기 위한 제1 포토인터럽터(260)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스텝모터(150)의 구동축과 동축을 이루도록 상기 스텝모터(150)의 저면부에 구비되고, 상기 스텝모터(150)의 구동축과 함께 회전하는 회전기어(270); 및
   상기 스텝모터(150)의 저면부에 구비되고, 조사되는 광이 상기 회전기어(270)의 일면을 향하도록 배치되는 제2 포토인터럽터(280)를 더 포함하고,
   상기 회전기어(270)는 상기 광이 통과하는 다수의 홀이 원주 방향으로 배열되어 있고, 상기 다수의 홀은 상기 다수의 유체통로(1421, 1422, 1423, 1424, 1425, 1426, 1427, 1428, 1429, 14210) 간의 간격과 동일한 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
   산화 및 전처리 장치 일체형 유체이동 시스템을 탑재한 총인 및 총질소 측정시스템.

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