KR20110043838A - 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치 - Google Patents

가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110043838A
KR20110043838A KR1020090100544A KR20090100544A KR20110043838A KR 20110043838 A KR20110043838 A KR 20110043838A KR 1020090100544 A KR1020090100544 A KR 1020090100544A KR 20090100544 A KR20090100544 A KR 20090100544A KR 20110043838 A KR20110043838 A KR 20110043838A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
concentration
sensor
measurement
calculating
Prior art date
Application number
KR1020090100544A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101131958B1 (ko
Inventor
최일환
김한수
김선태
이익재
Original Assignee
주식회사 과학기술분석센타
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 과학기술분석센타 filed Critical 주식회사 과학기술분석센타
Priority to KR1020090100544A priority Critical patent/KR101131958B1/ko
Priority to CN201010506766.9A priority patent/CN102043001B/zh
Publication of KR20110043838A publication Critical patent/KR20110043838A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101131958B1 publication Critical patent/KR101131958B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006—Calibrating gas analysers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

가스 농도 측정 방법 및 가스 농도 측정 장치가 제공된다. 가스 농도 측정 방법은, 가스센서에 측정 가스를 투입하는 단계; 상기 가스센서와 직렬로 연결되는 부하저항의 양단의 출력전압 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함한다. 가스 농도 측정 장치는, 가스센서; 상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치; 상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부; 상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부;를 포함한다. 따라서, 가스 농도를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
가스 센서, 악취 측정

Description

가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치{Method for measuring concentriation of gas and device for the same}
본 발명은 악취를 풍기는 가스의 농도를 측정할 수 있는 가스 농도 측정방법 및 가스 농도 측정장치에 관한 것이다.
현대사회에서는 지속적인 산업화와 도시화로 인하여 환경오염원이 증대됨에 따라, 환경기술에 대한 꾸준한 연구와 환경산업시장에 대한 지속적인 투자가 이루어지고 있다. 이러한 상황에서, 환경오염원인 유해가스를 사전에 감지하고 예방하기 위한 다양한 반도체형 가스센서가, 여러 인자에 대응하도록 개선되어 왔다. 그와 더불어 개발된 가스센서에 대한 성능 평가 방법과 감지된 출력신호 데이터로부터 가스의 농도(C)를 추정할 수 있는 방법도 제시되어 왔다.
통상적으로 사용되는 반도체식 가스센서의 성능 평가는, 가스센서에 가스가 주입되기 전의 출력값인 전압(Vair) 또는 저항(Rair)과 가스가 주입된 후의 출력 전압(Vgas), 저항(Rgas) 또는 저항변화(Rx)의 비례식으로서, 하기의 관계식으로 이루어진다.
S=Vair/Vgas, S=Vgas/Vair, S=Rair/Rgas, S=Rgas/Rair
S=(Vair-Vgas)/Vair, S=(Vair-Vgas)/Vgas, S=(Rair-Rgas)/Rair, S=(Rair-Rgas)/Rgas
S=Rgas/Rx
하지만, 종래의 평가 방법은, 가스센서에 가스가 주입되기 전의 출력값(Vair, Rair)과 가스가 주입된 후의 출력값(Vgas, Rgas, Rx)의 단순한 비례식으로 가스센서의 성능을 평가하므로, 일반적으로 측정환경에 따라 변하게 되는 초기 출력 값으로 인하여 객관적으로 가스센서의 성능을 평가할 수 없었다. 또한, 가스센서의 제조 과정에서, 모든 가스센서가 일정한 저항값을 갖지 못함에 따라서, 가스센서마다 출력 특성이 다르게 나타나는 문제점이 있었다. 즉, 가스 주입 전후의 출력값 비례식이 다양한 값으로 표출되어 통일된 성능 평가 방법을 적용할 수 없었다. 또한, 측정가스를 일정한 주기로 반복하여 주입하였을 경우에 가스센서의 출력값은 매 순간 다르게 표출되므로, 가스센서의 주요 필요조건인 감도 재현성이 현저히 감소하는 문제점이 있었다.
반도체식 가스센서의 출력 특성은, 가스센서의 초기 저항값(RS)과 주입된 가스 농도(C)를 주요 인자로 하여 결정되지만, 종래의 방법에서는 출력 특성을 상기 주요 인자(RS, C)로서 명확하게 설명하지 못하였다. 상기 초기 저항값(RS)은 제조단계에서 알 수 있는 값이므로, 가스센서의 전기적인 출력신호를 해석함으로서 주 입된 가스 농도(C)를 추정할 수 있음에도, 출력 특성에 대한 명확한 정의가 없어 가스 농도(C)를 추정하는 데도 많은 어려움이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 가스 농도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 가스 농도 측정 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자, 가스센서에 측정 가스를 투입하는 단계; 상기 가스센서와 직렬로 연결되는 부하저항의 양단의 출력전압 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정방법을 제공한다.
여기서, 상기 가스센서에 측정 가스를 주입하기 전에, 무취 공기를 주입하는 무취 공기 주입단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무취 공기 주입단계에서, 상기 무취 공기를 주입하는 시간은, 상기 측정가스 투입하는 단계에서, 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 긴 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스센서에 무취공기를 투입하는 단계; 상기 가스센서의 측정값을 상기 무취 공기가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 탈착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계에서 얻어진 가스의 흡착량과, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계로부터 산정된 탈착량을 비교하여, 가스센서의 상태를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계; 및 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률(S)을 산출하는 단계; 및 상기 변동률(S)의 면적을 적산한 면적값(A)을 구하는 단계;를 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 가스의 농도를 추출하는 단계는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다.
한편, 본 발명은 가스센서; 상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치; 상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부; 상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부;를 포함하는 가스 농도 측정장치를 제공한다.
여기서, 상기 무취공기 투입장치는, 흡입되는 대기 공기를 탈취하도록 공기 유로상에 설치된 활성탄 필터;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 투입장치는, 상기 무취공기 투입장치 및 상기 가스센서에 연결되어, 상기 가스센서에 공급되는 공기를 선택하는 밸브;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스 투입장치는, 상기 가스에서 먼지를 거르는 먼지 필터; 및 상기 가스에서 수분을 거르는 수분 제거 장치;를 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 가스량 측정부는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출한 후, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값으로 부터 흡착탈된 가스의 양을 구한다.
상기 농도 연산부는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 센서에 흡착된 가스의 흡착량으로 부터, 가스의 농도를 산정하는 방식은 농도의 증가 및 반복횟수가 증가하여도 낮은 상대 표준편차의 특성을 보여줘 재현성이 우수하다는 장점이 있다.
본원 발명은 무취공기를 주입하는 무취공기 주입단계를 측정 가스 주입전에 실시함으로써, 센서에 부착된 가스를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 무취공기를 주입할 때, 센서 표면에서 떨어지는 가스량을 측정할 수 있어, 평상시 공기의 오염도를 역산할 수 있다는 장점도 있다.
그리고, 흡탈착량을 비교함으로써, 가스센서의 성능을 평가할 수 있다는 장점도 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 가스 농도 측정장치의 내부 구조를 간략히 도시한 블록도이다.
가스 농도 측정장치는, 가스센서(130)와, 상기 가스센서(130)에 가스를 공급하는 가스투입장치(100)와, 상기 가스센서(130)에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치(200)와, 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부(300)와, 상기 가스량 측정부(300)로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부(400)와, 상기 무취공기 투입장치(200) 및 상기 가스투입장치(100)를 선택적으로 가스센서(130)와 연통시켜, 가스센서(130)에 가스를 투입하도록 하는 밸브(103)를 포함한다.
상기 무취공기 투입장치(200)는, 흡입되는 대기 공기를 탈취하도록 공기 유로(220)상에 설치된 활성탄 필터(210)를 포함한다. 따라서, 대기 공기의 냄새를 제거할 수 있다. 이외에도 무취공기 투입장치(200)는 별도의 탱크로 구성되어, 무취공기를 직접 공급하도록 구현될 수도 있다. 그러나, 이와 같이, 구성되는 경우 사 용시 비용이 증대된다는 문제점이 있다.
상기 가스 투입장치(100)는, 상기 가스에서 먼지를 거르는 먼지 필터(110)와, 상기 가스에서 수분을 거르는 수분 제거 장치(120)를 포함한다. 먼지필터(110)는 수분 제거 장치(120)의 전후에 설치된 제 1 먼지필터(111) 및 제 2 먼지필터(112)를 포함한다. 수분 제거 장치(120)에 처리된 수분은 전자밸브에 의해 외기로 배출된다.
상기 가스센서(130)는 다수의 가스센서(131~139)가 어레이(Array)로 배치된다. 가스센서(131~139)는 반도체식 가스센서, 전기화학식 센서, 및 광센서 등이 사용될 수 있다. 가스센서(130)는 도 2와 같이, 유로(101)가 꺾인 지점에 배치됨으로써, 센서의 감지 표면(132a)이 유체의 흐름에 수직으로 위치하도록 한다. 가스센서(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유체의 흐름과 평행하게 위치한 경우에 비해, 도 2과 같이 유체의 흐름에 수직으로 배치된 경우에 보다 높은 감지 효율이 나타낸다. 이는 도 2 및 도 3의 그래프로 확인할 수 있다.
밸브(103)는 오염되지 않은 공기가 유입되는 유로(102)와, 오염된 공기가 유입되는 유로(104)와 함께 만나는 지점에 설치되어, 선택적으로 공기를 투입할 수 있도록 한다. 따라서, 오염된 공기를 측정한 후, 깨끗한 공기를 투입함으로써, 센서를 세정 및 안정화시켜, 센서의 측정 정밀도를 유지할 수 있으며, 센서의 수명을 증대시킬 수 있다.
오염된 공기가 유입되는 유로(104) 혹은 가스센서(130)의 유로(101) 상에는 유량을 측정할 수 있는 유량 측정기(150)가 구비된다.
상기 가스량 측정부(300)는 상기 측정값의 시간 대비 변동률(S)을 산출한 후, 상기 변동률(S)의 면적을 적산한 면적값(A)을 구하여, 흡탈착된 가스의 양을 산정한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하는 가스 농도 측정 방법에 대한 설명으로 대체한다.
상기 농도 연산부는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출한다. 특성 관계식은 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하는 가스 농도 측정 방법에 대한 설명으로 대체한다.
가스 농도 측정 방법은, 가스센서(130)에 측정 가스를 투입하는 단계와, 상기 가스센서(130)와 직렬로 연결되는 부하저항(140)의 양단의 출력전압(VL) 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계(도 4)와, 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계(도 5 및 도 6)와, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계를 포함한다.
상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계(도 5)와, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계(도 6)을 포함한다.
출력전압의 시간대비 변동률을 산출하는 단계는, 시간 대비 출력전압 그래 프(도 4)의 기울기를 산출하여, 도 5와 같이 시간 대비 그래프로 표현한 것이다.
면적값을 구하는 단계는 도 5의 그래프에서 면적을 적산하여 구한 값이다. 도 6과 같이 계산한 방법을 센서 크로마토그램 면적 추출방법이라 칭한다.
아래의 표들은 다양한 농도의 황화수소(H2S)를 종래의 전압 비교방식으로 측정한 값과 본 발명의 센서 크로마토그램 면적 추출방법으로 측정한 값을 표로 도시한 것이다.
대상기체 : H 2 S 1 ppm , 센서모델: MICS 5521(제조사 E2V , 스위스)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.57 2.10 1.34 50.4
2nd 1.59 2.09 1.31 49.6
3rd 1.62 2.08 1.28 50.5
평균(Average) 1.59 2.09 1.31 50.17
표준편차(S.D) 0.03 0.01 0.03 0.49
상대표준편차(%RSD) 1.58 0.48 2.05 0.98
위의 표에서 Vair는 무취공기에 노출되었을 때, 센서의 출력전압, Vgas는 대상기체에 노출되었을 때, 센서의 출력전압, Sout_area는 센서 크로마토그램 면적 추출방법으로 추출한 값이다.(이하 동일)
대상기체 : H 2 S 5 ppm , 센서모델: MICS 5521(제조사 E2V , 스위스)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.53 2.69 1.76 103.9
2nd 1.60 2.55 1.59 106.7
3rd 1.65 2.41 1.46 103.0
평균(Average) 1.59 2.55 1.60 104.53
표준편차(S.D) 0.06 0.14 0.15 1.93
상대표준편차(%RSD) 3.78 5.49 9.29 1.85
대상기체 : H 2 S 10 ppm , 센서모델: MICS 5521(제조사 E2V , 스위스)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.54 2.81 1.82 133.8
2nd 1.67 2.71 1.62 129.8
3rd 1.76 2.67 1.52 129.4
평균(Average) 1.66 2.73 1.65 131.00
표준편차(S.D) 0.11 0.07 0.16 2.43
상대표준편차(%RSD) 6.68 2.64 9.45 1.86
대상기체 : H 2 S 1 ppm , 센서모델: TGS 2602(제조사 피가로기술연구소, 일본)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.42 2.19 1.54 65.2
2nd 1.44 2.10 1.46 68.4
3rd 1.44 2.07 1.44 64.1
평균(Average) 1.43 2.12 1.48 65.90
표준편차(S.D) 0.01 0.06 0.06 2.23
상대표준편차(%RSD) 0.81 2.95 3.75 3.39
대상기체 : H 2 S 5 ppm , 센서모델: TGS2602 (제조사 피가로기술연구소, 일본)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.43 2.95 2.06 152.7
2nd 1.48 2.94 1.99 150.5
3rd 1.59 2.92 1.84 144.4
평균(Average) 1.50 2.94 1.96 149.20
표준편차(S.D) 0.08 0.02 0.12 4.30
상대표준편차(%RSD) 5.46 0.52 5.87 2.88
대상기체 : H 2 S 10 ppm , 센서모델: TGS2602 (제조사 피가로기술연구소, 일본)
Base(Vair) Max(Vgas) Vgas/Vair Sout Area
1st 1.55 3.48 2.25 206.9
2nd 1.65 3.55 2.15 204.6
3rd 1.76 3.40 1.93 201.7
평균(Average) 1.65 3.48 2.11 204.40
표준편차(S.D) 0.11 0.08 0.16 2.61
상대표준편차(%RSD) 6.35 2.16 7.62 1.27
위의 표1 내지 표6의 결과로부터 알 수 있듯이, 종래의 전압측정방식은 측정 횟수가 반복될 수록 초기 Vair 값의 변동이 생기며, 측정가스의 농도가 높아질 수록 편차의 발생이 높아짐을 알 수 있다.
이에 반해, 센서 크로마토그램 면적 추출방법은 농도의 증가 및 반복횟수가 증가하여도 낮은 상대 표준편차의 특성을 보여줘 재현성이 우수하다는 장점이 있다.
가스의 농도를 추출하는 단계는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 단계를 포함하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻을 수 있다. 이와 같은 방법은 실험 통계적으로 많이 사용하는 방법이므로, 자세한 설명은 생략한다.
여기서, 상기 가스센서에 측정 가스를 주입하기 전에, 무취 공기를 주입하는 무취 공기 주입단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 종래에는 센서를 대기중에 노출된 상태로, 센서의 표면에 가스가 소량 흡착된 상태이다. 이와 같은 상태에서 측정 가스를 주입하는 경우, 센서의 민감도가 떨어져 원하는 특성 그래프를 얻기가 어렸웠다는 단점이 있었다. 이에 반해, 본원 발명은 무취공기를 주입하는 무취공기 주입단계를 측정 가스 주입전에 실시함으로써, 센서에 부착된 가스를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 무취공기를 주입할 때, 센서 크로마토그램을 추출함으로써, 센서 표면에서 떨어지는 가스량을 측정할 수 있어, 평상시 공기의 오염도를 역산할 수 있다는 장점도 있다.
상기 무취 공기 주입단계에서, 상기 무취 공기를 주입하는 시간은, 상기 측정가스 투입하는 단계에서, 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 긴 것이 바람직하다.
즉, 무취 공기를 주입하는 시간이 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 길 도록 함으로써, 측정공기에 대한 센서의 민감도를 높일 수 있다. 다시 말하면, 측정공기를 오랫동안 센서에 주입할 경우, 센서 표면에 부착되는 가스의 양이 증대되어, 센서의 특성이 변화되기 때문이다. 따라서, 무취공기를 오랫동안 주입하여, 센서 표면의 부착량의 증감이 없을 때, 측정 공기를 주입함으로써, 보다 정밀한 측정값을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 가스센서에 무취공기를 투입하는 단계(도 4에서, 도면번호 42번 으로 지시된 시점)와, 상기 가스센서의 측정값을 상기 무취 공기가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계(도 4의 42 이후)와, 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 탈착량을 산출하는 단계(도 5의 112, 도 6의 117)와, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계에서 얻어진 가스의 흡착량과, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계로부터 산정된 탈착량을 비교하여, 가스센서의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계(도 5의 112)와, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계(도 6의 117)를 포함한다.
즉, 측정 가스를 주입한 후, 무취공기를 주입하여, 센서에 부착된 가스의 탈착량을 구한다.
가스센서의 상태를 판단하는 단계는, 흡탈착량을 비교함으로써, 가스센서의 성능을 평가할 수 있다. 즉, 가스센서의 표면의 흡탈착량 차이가 3% 이내로 관리되는 경우, 가스센서의 표면에 가스의 흡탈착이 가역적으로 이루어지고 있으므로, 가스 센서가 양호한 상태임을 알 수 있으며, 흡탈착량의 차이가 3~5% 이상으로 큰 차이를 보일 경우, 가스 센서에 가스가 흡착된 후, 탈착이 되고 있지 않아, 더 이상 센서로서 사용이 어려움을 나타내는 지표로 사용하거나, 무취공기 공급부의 필터 교환 및 내부 배관의 오염여부의 지표로 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 가스 농도 측정장치의 내부 구조를 간략히 도시한 블록도
도 2는 도 1의 수직 유로 상에 설치된 감지 센서와, 이의 센서 크로마토그램 그래프
도 3는 도 1의 수평 유로 상에 설치된 감지 센서와, 이의 센서 크로마토그램 그래프
도 4는 도 1의 센서의 시간 대비 출력 그래프
도 5는 도 4의 센서 크로마토그램 그래프
도 6은 도 4의 센서 크로마토그램 그래프를 적산하는 것을 도시한 그래프
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
130: 가스센서 140: 부하저항
100: 가스투입장치 200: 무취공기 투입장치
300: 가스량 측정부 400: 농도 연산부
210: 활성탄 필터 103: 밸브
110: 먼지 필터 120: 수분 제거 장치

Claims (15)

  1. 가스센서에 측정 가스를 투입하는 단계;
    상기 가스센서와 직렬로 연결되는 부하저항의 양단의 출력전압 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계;
    상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계; 및
    상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스센서에 측정 가스를 주입하기 전에, 무취 공기를 주입하는 무취 공기 주입단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무취 공기 주입단계에서, 상기 무취 공기를 주입하는 시간은, 상기 측정가스 투입하는 단계에서, 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스센서에 무취공기를 투입하는 단계;
    상기 가스센서의 측정값을 상기 무취 공기가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계;
    상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 탈착량을 산출하는 단계; 및
    상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계에서 얻어진 가스의 흡착량과, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계로부터 산정된 탈착량을 비교하여, 가스센서의 상태를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징을 하는 가스 농도 측정 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계는,
    상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계; 및
    상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계는,
    상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계; 및
    상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스의 농도를 추출하는 단계는,
    상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 특성 관계식은,
    다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 방법.
  9. 가스센서;
    상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치;
    상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및
    상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부;
    상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부;
    를 포함하는 가스 농도 측정장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무취공기 투입장치는,
    흡입되는 대기 공기를 탈취하도록 공기 유로상에 설치된 활성탄 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 투입장치는, 상기 무취공기 투입장치 및 상기 가스센서에 연결되어, 상기 가스센서에 공급되는 공기를 선택하는 밸브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 투입장치는,
    상기 가스에서 먼지를 거르는 먼지 필터; 및
    상기 가스에서 수분을 거르는 수분 제거 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정장치.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스량 측정부는,
    상기 측정값의 시간 대비 변동률(S)을 산출한 후,
    상기 변동률(S)의 면적을 적산한 면적값(A)으로 부터 흡착탈된 가스의 양을 구하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 농도 연산부는,
    상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 특성 관계식은,
    다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정 장치.
KR1020090100544A 2009-10-22 2009-10-22 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치 KR101131958B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090100544A KR101131958B1 (ko) 2009-10-22 2009-10-22 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치
CN201010506766.9A CN102043001B (zh) 2009-10-22 2010-10-14 气体浓度检测方法及用于此的气体浓度检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090100544A KR101131958B1 (ko) 2009-10-22 2009-10-22 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110043838A true KR20110043838A (ko) 2011-04-28
KR101131958B1 KR101131958B1 (ko) 2012-03-29

Family

ID=43909342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090100544A KR101131958B1 (ko) 2009-10-22 2009-10-22 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101131958B1 (ko)
CN (1) CN102043001B (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013081288A1 (ko) * 2011-11-28 2013-06-06 한국과학기술연구원 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치
KR101303931B1 (ko) * 2013-07-23 2013-09-05 한국과학기술연구원 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치
CN103995089A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 江苏大学 一种基于wsn的猪舍环境感知电子鼻及工作方法
CN104237471A (zh) * 2014-10-11 2014-12-24 北京网秦天下科技有限公司 检测气体的方法及装置
US9010173B2 (en) 2011-12-09 2015-04-21 Scientec Lab Center Co., Ltd. Pollution measurement apparatus for easily exchanging sensor
KR20160107650A (ko) * 2015-03-05 2016-09-19 대전대학교 산학협력단 복수개의 이종 반도체식 가스센서를 이용한 대상물 판별장치 및 방법
KR20180048702A (ko) * 2015-08-31 2018-05-10 신코스모스덴끼 가부시끼가이샤 가스 분석 시스템 및 가스 분석 방법
US20200124577A1 (en) * 2017-06-19 2020-04-23 Aroma Bit, Inc. Data structure and composite data generation device
WO2020130611A1 (ko) * 2018-12-20 2020-06-25 주식회사 센텍코리아 가스 농도 측정장치 및 이를 이용한 가스 농도 측정방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101432107B1 (ko) * 2013-01-18 2014-08-22 목원대학교 산학협력단 가스 오염 농도 측정 장치 및 그 측정 방법
KR101674048B1 (ko) 2015-05-22 2016-11-08 국민대학교산학협력단 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템
CN106442640A (zh) * 2015-08-06 2017-02-22 宏达国际电子股份有限公司 气体侦测装置及应用其的气体侦测方法
US10520490B2 (en) 2015-08-06 2019-12-31 Htc Corporation Gas detecting device and gas detecting method using the same
CN111148994A (zh) * 2017-09-25 2020-05-12 西默有限公司 气体放电光源中的氟检测
CN108267487B (zh) * 2017-12-08 2020-04-07 西安电子科技大学 一种硫化氢的检测装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3468739D1 (en) * 1983-03-29 1988-02-18 New Cosmos Electric Co Gas detecting apparatus
JP2919874B2 (ja) * 1989-11-07 1999-07-19 フィガロ技研株式会社 オゾン検出装置
JPH03162657A (ja) * 1989-11-20 1991-07-12 Fuji Electric Co Ltd ガス検出装置
JP2911928B2 (ja) * 1989-12-14 1999-06-28 フィガロ技研株式会社 ガス検出方法
JP3874947B2 (ja) * 1997-12-01 2007-01-31 日本碍子株式会社 二酸化硫黄ガスセンサ
JP2000275202A (ja) 1999-03-25 2000-10-06 Daikin Ind Ltd ガス検出装置
JP3870261B2 (ja) * 2002-07-08 2007-01-17 独立行政法人産業技術総合研究所 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム
KR100831589B1 (ko) * 2007-02-02 2008-05-23 주식회사 과학기술분석센타 가스센서의 출력 특성 추출방법과 이를 이용한 가스농도측정장치 및 그 방법
KR101022267B1 (ko) * 2008-03-27 2011-03-21 김동원 악취 모니터링 시스템

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013081288A1 (ko) * 2011-11-28 2013-06-06 한국과학기술연구원 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치
KR101303936B1 (ko) * 2011-11-28 2013-09-05 한국과학기술연구원 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치
US9266067B2 (en) 2011-11-28 2016-02-23 Korea Institute Of Science And Technology Composite separation membrane structure for gas sensor, gas sensor apparatus comprising the same, and method and apparatus for measuring gas concentration using the same
US9010173B2 (en) 2011-12-09 2015-04-21 Scientec Lab Center Co., Ltd. Pollution measurement apparatus for easily exchanging sensor
KR101303931B1 (ko) * 2013-07-23 2013-09-05 한국과학기술연구원 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치
CN103995089A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 江苏大学 一种基于wsn的猪舍环境感知电子鼻及工作方法
CN104237471A (zh) * 2014-10-11 2014-12-24 北京网秦天下科技有限公司 检测气体的方法及装置
KR20160107650A (ko) * 2015-03-05 2016-09-19 대전대학교 산학협력단 복수개의 이종 반도체식 가스센서를 이용한 대상물 판별장치 및 방법
KR20180048702A (ko) * 2015-08-31 2018-05-10 신코스모스덴끼 가부시끼가이샤 가스 분석 시스템 및 가스 분석 방법
US20200124577A1 (en) * 2017-06-19 2020-04-23 Aroma Bit, Inc. Data structure and composite data generation device
US11846615B2 (en) * 2017-06-19 2023-12-19 Aroma Bit, Inc. Data structure and composite data generation device
WO2020130611A1 (ko) * 2018-12-20 2020-06-25 주식회사 센텍코리아 가스 농도 측정장치 및 이를 이용한 가스 농도 측정방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN102043001B (zh) 2014-01-29
CN102043001A (zh) 2011-05-04
KR101131958B1 (ko) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101131958B1 (ko) 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치
KR101169231B1 (ko) 방지시설 관리방법 및 방지시설 관리 시스템
KR101234724B1 (ko) 악취측정방법 및 악취측정시스템
US20170254737A1 (en) Sensor system and sensing method
KR101256414B1 (ko) 가스 농도 측정 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템
US20160245784A1 (en) Air quality sensing module and algorithm
CN108779926A (zh) 空气净化器及空气净化方法
US6288400B1 (en) Portable apparatus for the measurement of environmental radon and thoron
US20080282764A1 (en) Calibration checking for continuous emissions monitoring system
JP2016509219A (ja) 残油の測定装置
DE10125837A1 (de) Verfahren und Detektir zur Erfassung von Gasen
KR101662609B1 (ko) 복수개의 챔버 내 배출 가스 농도의 동시 실시간 연속 모니터링 시스템
JPS63175740A (ja) 空気のガス状成分の検出装置
US6360584B1 (en) Devices for measuring gases with odors
CN102762972B (zh) 用于确定散射光测量设备的测量结果质量的方法和装置
CN107532978A (zh) 检测污染位置的装置和方法，以及计算机可读记录介质
KR101275882B1 (ko) 굴뚝배출가스 수분측정 시스템
RU2511022C2 (ru) Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений
CN205620186U (zh) 一种气体采集装置
CN107976469A (zh) 一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置
TWI464401B (zh) Sampling device and method for rapid detection of volatile organic matter and odor substances in water
CN102721726A (zh) 一种测量流体中物质浓度的方法及装置
WO2011002136A1 (ko) 방지시설 관리방법 및 방지시설 관리 시스템
CN113588885B (zh) 一种工业园区异味检测的方法
CN106770523A (zh) 空气中多组分气体浓度检测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180323

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 8