WO2021020651A1 - 이산화탄소 감지 센서 - Google Patents

이산화탄소 감지 센서 Download PDF

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WO2021020651A1
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carbon dioxide
container
indicator
detection sensor
control unit
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PCT/KR2019/014358
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정혜근
고관영
이지연
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건국대학교 산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
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    • G01N33/18—Water

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide detection sensor, and more particularly, to detect the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) leaking from a carbon dioxide underground storage facility (Carbon Capture and Storage, CCS) that captures carbon dioxide and stores it in the formation, and It relates to a carbon dioxide detection sensor capable of detecting the concentration of dissolved carbon dioxide in at least one of a river, a lake, an unsaturated zone, and a saturated zone.
  • CO 2 carbon dioxide
  • CCS Carbon Capture and Storage
  • Carbon dioxide underground storage technology is one of the most promising large-capacity greenhouse gas reduction technologies.
  • large-scale demonstration and commercialization projects are already being carried out internationally in Norway, Norway, Canada, and the United States, and small and medium-sized enterprises with various contents and scales in other countries such as Australia, Japan, the Netherlands, and Germany.
  • a scale demonstration project is in progress.
  • small-scale onshore pilot storage projects and medium-sized offshore storage demonstration projects have been promoted in Korea, and are steadily striving to develop technology and secure experience.
  • GHG leakage refers to the leakage of carbon dioxide, which was officially declared the main culprit of global warming by the World Ground Organization (WMO) and the United Nations Environment Program (UNEP) in 1985. Since such carbon dioxide leakage causes the occurrence of global warming due to the widespread movement of carbon dioxide, it is necessary to detect whether greenhouse gas (carbon dioxide) is leaked from the carbon dioxide underground storage facility to ensure stability against greenhouse gas leakage. It can be seen as the core of storage technology.
  • WMO World Ground Organization
  • UDP United Nations Environment Program
  • a Korean patent No. 10-0845425, title of the invention: an optical sensor probe and a detection method using the same
  • the other prior art is a sensor film in which a fluorescent dye is immobilized on the surface, a light emitting diode emitting light of a certain wavelength, a port diode that detects the emitted light, an optical fiber through which light emitted by a light emitting diode or a fluorescent dye passes, and light emission.
  • an in-situ (in-situ) optical sensor probe including an excitation filter that selectively transmits only excitation light that can be sensitized by a fluorescent dye among the light emitted from the diode, and a diverging filter that selectively transmits only the fluorescence emitted by the fluorescent dye.
  • Dissolved oxygen, dissolved carbon dioxide, and pH can be detected by the -situ) method.
  • the conventional techniques described above have a problem in that it is difficult to mass-produce due to high manufacturing cost in manufacturing a sensor, so that a specific range of a small area is limited through a small number of sensors to detect the concentration of carbon dioxide.
  • the concentration of carbon dioxide is detected from a small area, there is a problem that it is not suitable for detecting the concentration of carbon dioxide from a carbon dioxide underground storage facility having a large area.
  • Geologic storage technology refers to a technology for storing carbon dioxide in suitable geologic formations existing on land or at a depth of 750 to 1000 m below the sea. Since carbon dioxide injected into the depth exists in a supercritical fluid state, its behavior is very slow and reacts with the surrounding stratum or underground fluid to fix or dissolve. In this sense, underground storage technology is also referred to as underground isolation technology.
  • leakage of carbon dioxide may occur depending on the type of stratum, and in the case of the unsaturated zone (unsaturated zone) between the ground surface and the groundwater surface, carbon dioxide leakage tends to occur frequently. You have to decide whether to continue.
  • Korean Patent Registration No. 10-1080095 name of the invention: a system and monitoring method for monitoring the concentration of carbon dioxide in the unsaturated zone of a site where carbon dioxide is stored in the ground
  • the prior art is a monitoring system using a device for detecting the concentration of unsaturated carbon dioxide in which carbon dioxide is stored underground.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and is adhered to a plurality of tapes adhered to a fixed column installed in a carbon dioxide underground storage facility, and when a pH change occurs due to gas leaking from the carbon dioxide underground storage facility, the color
  • An object thereof is to provide a carbon dioxide detection sensor including a tape-type carbon dioxide detection sensor capable of detecting the concentration of carbon dioxide based on the change in color of the indicator.
  • the present invention is mounted in a plurality of carbon dioxide underground storage facilities, extended from the lower side of the cylindrical container and provided with a leg to prevent the sensing unit from contacting the carbon dioxide underground storage facility, and the pH is changed by gas leaking from the carbon dioxide underground storage facility. It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide detection sensor including a cylindrical carbon dioxide detection sensor capable of detecting the concentration of carbon dioxide based on a color change of an indicator whose color changes when a occurs.
  • the present invention is a circulation capable of detecting the concentration of carbon dioxide based on a color change of an indicator that is seated in a plurality of carbon dioxide underground storage facilities and changes color when a pH change occurs due to gas leaking from the carbon dioxide underground storage facility. Its purpose is to provide a carbon dioxide sensor.
  • the present invention circulates the color-changed indicator to replace it with another indicator, and the color-changed indicator is restored to its original color by a gas in a statically parallel state at a constant temperature lapse rate, so that the indicator whose color has changed can be reused. It is an object of the present invention to provide a circular carbon dioxide detection sensor.
  • the present invention is a stand-alone dissolved carbon dioxide capable of detecting the concentration of dissolved carbon dioxide while a buoy surrounds the outside of the detection sensor and is suspended in at least one of the sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone. Its purpose is to provide a detection sensor.
  • the present invention is a connection type dissolved carbon dioxide that can detect the concentration of dissolved carbon dioxide in a state suspended in at least one of the sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone by being connected through a wire coupled to the buoy. Its purpose is to provide a detection sensor.
  • an object of the present invention is to provide a connection-type dissolved carbon dioxide detection sensor capable of detecting the concentration of dissolved carbon dioxide by depth by being injected into water at different depths through a wire.
  • the carbon dioxide detection sensor includes a fixing column 2 and a tape 100 installed on one side of the carbon dioxide underground storage area 1
  • the tape-type carbon dioxide detection sensor (10) which is provided in plural and senses carbon dioxide by using, the tape (100) having an extension that is adhered to the fixing column (2)
  • a control unit 110 that is coupled to the lower side of the tape 100, calculates a concentration of carbon dioxide using sensing data of the sensing means, and transmits the carbon dioxide concentration to the communication unit 4
  • An LED plate 120 coupled to the lower side of the control unit 110 and provided with an LED light source to emit light
  • the container 130 is coupled to the lower side of the LED plate 120, the lower side is opened to provide a receiving space;
  • a dialysis membrane 150 installed on the inner wall of the container 130 and having particles passing only the gas 3 flowing into the lower side of the container 130;
  • An indicator 140 that is introduced between the upper surface of the container 130 and the upper side of the dialysis membrane 150 and changes color when a pH
  • the indicator 140 includes any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue.
  • the indicator 140 ethanol or glycerol, which is an antifreeze, is additionally added.
  • the sensing unit 160 may include an RGB sensor 161 that generates RGB data by detecting a color change of the indicator 140 through which the light of the LED plate 120 is transmitted, and transmits the RGB data to the control unit 110; It may include.
  • the sensing unit 160 a camera 163 for generating photographing data by photographing the indicator 140 through which the light of the LED plate 120 is transmitted a plurality of times, and transmitting the photographing data to the controller 110; Can include.
  • control unit 110 based on the color change amount of the indicator 140 according to the detection time of the RGB sensor 161 or the camera 163 and the regression equation of the carbon dioxide concentration, detected during the detection time through RGB data or photographing data. Carbon dioxide concentration can be calculated.
  • the gas 3 is at least one of sulfurous acid gas and ammonia that changes the pH of the indicator 140 while being dissolved in the indicator 140.
  • the carbon dioxide detection sensor according to the second embodiment of the present invention is a cylindrical carbon dioxide detection sensor that is mounted in plural on one side of the carbon dioxide underground reservoir 1 to detect carbon dioxide.
  • An LED plate 210 coupled to the lower side of the controller 200 and provided with an LED light source to emit light; It is coupled to the lower side of the LED plate 210, the lower side is open to the cylindrical container 220 provided with a receiving space;
  • a dialysis membrane 240 installed on the inner wall of the container 220 and having particles through which only the gas 3 flowing into the lower side of the container 220 passes;
  • An indicator 230 that is introduced between the upper surface of the container 220 and the upper side of the dialysis membrane 240 and changes color when a pH change occurs by the gas 3 passing through the dialysis membrane 240;
  • the sensing unit 250 is installed to be space
  • the indicator 230 includes any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue.
  • the indicator 230 ethanol or glycerol, which is an antifreeze, is additionally added.
  • the sensing unit 250 may include an RGB sensor 251 for generating RGB data by detecting a color change of the indicator 230 through which the light of the LED plate 210 is transmitted, and transmitting the RGB data to the controller 200; It may include.
  • the sensing unit 250 generates photographing data by photographing the color change of the indicator 230 through which the light of the LED plate 210 is transmitted a plurality of times, and transmits the photographing data to the controller 200. ); may be included.
  • control unit 200 based on the color change amount of the indicator 230 according to the detection time of the RGB sensor 251 or the camera 253 and the regression equation of the carbon dioxide concentration, detected during the detection time through RGB data or photographing data. Carbon dioxide concentration can be calculated.
  • the gas 3 is at least one of sulfurous acid gas and ammonia that changes the pH of the indicator 230 while being dissolved in the indicator 230.
  • a circulation type carbon dioxide detection sensor for achieving the above object includes: a control unit 300 that calculates a concentration of carbon dioxide using sensing data of the sensing means; An LED plate 310 connected to the controller 300 and provided with an LED light source to emit light; The first container 320 is coupled to the lower side of the LED plate 310, the lower side is opened; A second container 380 that is provided in plural and is coupled to the outer side wall of the first container 320 and has an upper side open; A dialysis membrane 340 having particles that are coupled to the lower side of the first container 320 and the upper side of the second container 380, and the indicator 330 does not pass, and only the gas 3 passes; The indicator 330 that is put into the first container 320 or the second container 380 and changes color when a pH change occurs by the gas 3 passing through the dialysis membrane 340; It is installed to be spaced apart from the lower side of the first container 320, detects a color change of the indicator 330 injected into the first container 320 or
  • the carbon dioxide sensor according to an embodiment of the present invention further includes an air pump 390 for supplying a gas 3 which is a gas in a statically parallel state to a constant temperature lapse rate into the second container 380. .
  • control unit 300 determines that the color of the indicator 330 accommodated in the first container 320 is changed by the gas 3 flowing into the first container 320 through the sensing data .
  • the circulation unit 370 By controlling the circulation unit 370, the indicator 330 whose color is changed from the first container 320 is introduced into one second container 380 of the plurality of second containers 380.
  • the gas 3 flowing into the first container 320 is at least one of sulfurous acid gas and ammonia that changes the pH of the indicator 330 while being dissolved in the indicator 330.
  • control unit 300 through the detection data, the color of the indicator 330 of which the color of the indicator 330 is changed to be introduced into the second container 380 by the gas 3 flowing into the second container 380.
  • the indicator 330 whose color is restored from the second container 380 to the first container 320 by controlling the circulation unit 370 Let this be put in.
  • control unit 300 the indicator 330 whose color has been restored is input from one second container 380 to the first container 320, and the indicator (
  • the color of the second container 380 adjacent to one second container 380 from the first container 320 is controlled by controlling the circulation unit 370.
  • the changed indicator 330 is injected.
  • the control unit 300 the color change of the indicator 330, the color of the indicator 330, which is changed in color, is injected into the plurality of second containers 380 more than once, and is accommodated in the first container 320 through the sensing data.
  • the indicator 330 whose color is changed from the first container 320 to the plurality of second containers 380 in the order of input of the colored indicator 330 by controlling the circulation unit 370 ) Is put in.
  • the indicator 330 includes any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, and Nile blue.
  • the indicator 330 the antifreeze ethanol or glycerol is additionally added.
  • the sensing unit 350 generates RGB data by detecting a color change of the indicator 330 through which the light of the LED plate 310 is transmitted, and an RGB sensor 351 that transmits the RGB data to the controller 300 Includes;
  • the carbon dioxide detection sensor detects the concentration of dissolved carbon dioxide dissolved in water 5 in at least one of sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone.
  • the independent detection sensor 40 for the purpose of, comprising: a control unit 400 that calculates a concentration of carbon dioxide by sensing data of the sensing means; A container 410 coupled to the upper side of which the control unit 400 is opened, the lower side is opened so that the water 5 is introduced, and an inner wall 415 for dividing the inner space into an upper space and a lower space is formed; A buoy 420 surrounding the side of the container 410 so that the detection sensor 40 floats in the water 5; An LED plate 430 coupled to the upper side of the inner wall 415 and emitting light by the control unit 400; A dialysis membrane 450 coupled with the inner wall of the container 410 to be spaced apart from the lower side of the inner wall 415 and having particles through which the gas dissolved in the water 5 flowing into the container 410 passes; An indicator 440 that
  • control unit 400 the concentration of the carbon dioxide dissolved in the water (5) based on the gas so that the color of the indicator 440 is changed by passing through the dialysis membrane 450 while the water 5 is in contact with the dialysis membrane 450 Yields
  • the buoy 420 is located above the dialysis membrane 450 so that the water 5 is in contact with the dialysis membrane 450 so that the gas passes through and the color of the indicator 440 is changed.
  • the indicator 440 includes any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue.
  • the indicator 440 ethanol or glycerol, which is an antifreeze, is additionally added.
  • the detection unit 460 may include an RGB sensor 461 that generates RGB data by detecting a color change of the indicator 440 through which light of the LED plate 430 passes, and transmits the RGB data to the controller 400; Includes.
  • the detection unit 460 a camera 463 for generating photographing data by photographing the indicator 440 through which the light of the LED plate 430 is transmitted a plurality of times, and transmitting the photographing data to the controller 400; Include.
  • the carbon dioxide detection sensor detects the concentration of dissolved carbon dioxide dissolved in water 5 in at least one of sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone.
  • the control unit 500 for calculating the concentration of carbon dioxide as the detection data of the sensing means;
  • a container 510 which is coupled to an upper side where the control unit 500 is opened, the lower side is opened so that water 5 is introduced, and an inner wall 515 for partitioning the inner space into an upper space and a lower space is formed;
  • An LED plate 520 which is inserted between the control unit 500 and the inner wall 515 and emits light by the control unit 500;
  • One or more wires 530 installed on the outside of the container 510;
  • a buoy 540 to which the ends of the wire 530 are coupled, and the detection sensor 50 is suspended in the water 5;
  • a dialysis membrane 560 having particles through which the gas dissolved in the water 5 flowing into the container 510 is coupled to the inner wall of the container 510
  • the wire 530 the end is coupled to one side of the container 510, the first wire 531 is coupled to the other end to the buoy (540); And a second wire 533 coupled to the end of the detection sensor 50 and the buoy of the detection sensor adjacent to the detection sensor 50 to connect the detection sensor 50 and the adjacent detection sensor through the buoy.
  • the detection sensor 50, the first wire 531 and the second wire 533 are formed to extend to different lengths and are injected into the water 5 at different depths, and the water 5 through the control unit 500 The concentration of carbon dioxide dissolved in is calculated for each depth of water (5).
  • first and second wires 231 and 233 are wound or unwound through the control unit 500, and the length is adjusted through winding or unwinding, so that the depth of the detection sensor 50 in the water 5 is adjusted. do.
  • the buoy 540 is coupled to the ends of the detection sensor 50 and the wire 530 of the adjacent detection sensor, so that the detection sensor 50 and the adjacent detection sensor float in the water (5).
  • the indicator 550 includes any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue.
  • ethanol or glycerol which is an antifreeze, is additionally added.
  • the sensing unit 570 may include an RGB sensor 571 for generating RGB data by detecting a color change of the indicator 550 through which light of the LED plate 520 is transmitted, and transmitting the RGB data to the control unit 500; Includes.
  • the detection unit 570 a camera 573 for generating photographing data by photographing the indicator 550 through which light of the LED plate 520 is transmitted a plurality of times, and transmitting the photographing data to the controller 500; Include.
  • the detection unit accurately and consistently senses the color change of the indicator using the LED light source, so that the control unit can accurately and quickly calculate the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage area.
  • the sensor operation cost can be reduced by restoring the indicator whose color has changed to its original color and then reusing it.
  • the control unit can accurately and quickly calculate the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage area.
  • the concentration of dissolved carbon dioxide in at least one of the sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone may be detected.
  • the concentration of dissolved carbon dioxide may be detected for each depth.
  • the detection unit accurately and consistently detects the color change of the indicator using the LED light source, so that the concentration of dissolved carbon dioxide can be accurately and quickly calculated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tape-type carbon dioxide sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a tape-type carbon dioxide detection sensor according to a first embodiment of the present invention in which a part of the tape shown in FIG. 1, a control unit, and an LED plate are removed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an installation example of the tape-type carbon dioxide sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a cylindrical carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cylindrical carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are removed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an installation example of a cylindrical carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a circulating carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention from which the control unit and the LED plate shown in FIGS. 9 and 10 are removed.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration controlled by a control unit.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an installation example of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14 to 15 are flowcharts illustrating an example of use of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 16 and 17 are removed.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing an installation example of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a perspective view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 21 is a cross-sectional view showing a connection example of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a plan view of a dissolved-connected carbon dioxide detection sensor according to a fifth embodiment of the present invention from which the control unit and the LED plate shown in FIG. 21 are removed.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing an installation example of a carbon dioxide sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • first and second are used to distinguish one component from other components, and the scope of rights is not limited by these terms.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.
  • a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle.
  • a component is “directly connected” to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
  • other expressions describing the relationship between the constituent elements that is, “between” and “just between” or “neighboring to” and “directly neighboring to” should be interpreted as well.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tape-type carbon dioxide sensor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a tape-type according to the first embodiment of the present invention in which a part of the tape shown in FIG. 1, a control unit, and an LED plate are removed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an installation example of a tape-type carbon dioxide detection sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • the carbon dioxide detection sensor 10 includes a tape 100, a control unit 110, an LED plate 120, a container 130, an indicator 140, a dialysis membrane 150, and a detection unit 160 ) And a fixing part 170 are provided.
  • the carbon dioxide detection sensor 10 is a tape-type carbon dioxide detection sensor for detecting the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage 1 through the above configurations.
  • the carbon dioxide detection sensor 10 may be provided in plurality to detect the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage 1 of a large area.
  • the carbon dioxide detection sensor 10 may detect carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage area 1 by detecting carbon dioxide leaked by soil respiration.
  • the carbon dioxide detection sensor 10 may be applied not only to the carbon dioxide underground storage area 1 but also to other industrial sites to detect the concentration of carbon dioxide leaking from the industrial site.
  • the carbon dioxide sensor 10 may be connected to a terminal (eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.) to conveniently detect the concentration of carbon dioxide.
  • a terminal eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.
  • the tape 100 is extended and adhered to a plurality of fixed columns 2 installed on one side of the carbon dioxide underground storage area 1, so that the configurations of the carbon dioxide detection sensor 10 are changed to the carbon dioxide underground storage area 1 Separate it from one side. This separation is for introducing the gas 3 containing carbon dioxide to the lower side of the container 130 whose lower side is open.
  • the tape 100 is made of Teflon having chemical resistance, heat resistance, and hydrophobicity in order to maintain the adhesive state with the fixing column 2 even when external influences (eg, rain, solar heat, freezing, etc.) are applied.
  • the tape 100 is not limited to being made of Teflon, and may be made of other excellent materials that are not affected by external influences.
  • the control unit 110 is coupled to the lower side of the tape 100, calculates the concentration of carbon dioxide based on the sensing data received from the detection unit 160, and transmits the calculated concentration of carbon dioxide to the communication unit 4. At this time, the control unit 110 is preferably connected to the communication unit 4 by wire or wirelessly in order to transmit the concentration of carbon dioxide to the communication unit 4.
  • the controller 110 receives RGB data of an RGB sensor 161 to be described later provided in the sensing unit 160 or photographing data of the camera 163, and the concentration of carbon dioxide based on the RGB data or photographing data Is calculated, and the calculated concentration of carbon dioxide is transmitted to the communication unit 4.
  • the method of calculating the concentration of carbon dioxide by the control unit 110 will be described in detail through a regression equation in the following description.
  • control unit 110 by controlling the power unit (not shown) provided with a battery for supplying power to the LED light source (not shown) provided in the LED plate 120 in the LED plate 120 Let the light emit.
  • the LED plate 120 is coupled to the lower side of the control unit 110, and a plurality of LED light sources (not shown) emitting light are provided on the lower side. In addition, light emitted from the LED light source (not shown) toward the lower side is transmitted through the indicator 140.
  • the LED plate 120 transmits light through the indicator 140, the sensing unit 160 accurately and consistently detects the color change of the indicator 140 through which the light from the LED light source (not shown) is transmitted. By doing so, it is for the control unit 110 to accurately and quickly calculate the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground reservoir 1.
  • control unit 110 maintains the light intensity of the LED light source (not shown) while the sensing unit 160 detects a color change of the indicator 140. This is to prevent the detection unit 160 from accurately detecting the color change of the indicator 140 according to the change in the light intensity of the LED light source (not shown).
  • the container 130 has an open lower side and an upper surface coupled to the lower side of the LED plate 120, and an indicator 140 and a dialysis membrane 150 are provided therein.
  • the container 130 is made of an acrylic material, which is a transparent material, so that light emitted from the LED plate 120 coupled to the upper surface is transmitted through the indicator 140.
  • the container 130 is not limited to being made of an acrylic material, and may be made of another transparent material through which light is transmitted.
  • the indicator 140 is injected into the upper surface of the container 130 and the upper side of the dialysis membrane 150, and is sealed in the container 130 by the dialysis membrane 150, and flows into the lower side of the container 130 to form the dialysis membrane 150.
  • the color changes when a pH change occurs due to the passing gas 3.
  • These indicators 140 include any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue, and the color changes to red when the pH changes by the gas (3).
  • the indicator 140 is not limited to the above substances, and includes any one or more of thymol blue, thymol blue sodium blue, or thymolphthalein, and when the pH changes by the gas 3, the color is blue. This can be changed.
  • ethanol or glycerol as an antifreeze may be additionally added. This is to prevent the indicator 140 from being cooled by an external influence (eg, freezing), reducing light transmittance or refracting light.
  • the gas 3 is dissolved in the indicator 140, which is a liquid, so that the pH of the indicator 140 is changed, and among sulfurous acid gas (SO 2 ) and ammonia (NH 3 ) that changes the pH of the indicator 140 There may be at least one.
  • the gas 3 is not limited to one of sulfurous acid gas and ammonia, and may be another gas that changes the pH of the indicator 140 while being dissolved by the indicator 140.
  • the dialysis membrane 150 is installed on the inner wall of the container 130 to seal the indicator 140 so that the indicator 140 does not flow out of the container 130, but allows the gas 3 to pass. To this end, the dialysis membrane 150 seals the indicator 140, but the gas 3 is made of regenerated cellulose having particles to pass through.
  • the dialysis membrane 150 is not limited to being made of regenerated cellulose, and the indicator 140 is sealed, but may be made of another material having particles through which the gas 3 passes.
  • the detection unit 160 is installed in the container 130 to be spaced apart from the lower side of the dialysis membrane 150 through the fixing unit 170, and detects a color change of the indicator 140 through which the light of the LED plate 120 is transmitted. Sensing data is generated, and the generated sensing data is transmitted to the controller 110.
  • the sensing unit 160 is provided with one of the RGB sensor 161 and the camera 163, and detects a color change of the indicator 140 through the provided configuration. However, the sensing unit 160 is provided with not one RGB sensor 161 and one camera 163, but at the same time, and may detect a color change of the indicator 140 through at least one configuration.
  • the RGB sensor 161 generates RGB data by detecting a color change of the indicator 140 through which the light of the LED plate 120 is transmitted, and transmits the generated RGB data to the controller 110.
  • RGB means a method of displaying colors using the three primary colors of light, red, green, and blue. That is, RGB data means data representing the color of the indicator 140 as an RGB value.
  • the camera 163 generates photographing data by photographing the indicator 140 through which the light of the LED plate 120 is transmitted a plurality of times, and transmits the generated photographing data to the controller 110.
  • the control unit 110 calculates the concentration of carbon dioxide detected during the sensing time based on the RGB data received from the RGB sensor 161.
  • the controller 110 stores a plurality of photographing data received from the camera 163 in the order of photographing time, and calculates an RGB value from the plurality of photographing data stored in the order of photographing time. Based on one RGB value, the concentration of carbon dioxide photographed during the detection time is calculated.
  • the fixing unit 170 is installed on the inner wall of the container 130, and is coupled to one side of the RGB sensor 161 or the camera 163 to fix the position of the RGB sensor 161 or the camera 163.
  • FIG. 4 is a perspective view of a cylindrical carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cylindrical carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is shown in FIGS. 4 and 5
  • It is a plan view of the cylindrical carbon dioxide detection sensor according to the second embodiment of the present invention with the control unit and the LED plate removed
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an installation example of the cylindrical carbon dioxide detection sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • the carbon dioxide detection sensor 20 includes a control unit 200, an LED plate 210, a container 220, an indicator 230, a dialysis membrane 240, a detection unit 250, a fixing unit ( 260 and a leg portion 270 are provided.
  • the carbon dioxide detection sensor 20 is mounted in plural on one side of the carbon dioxide underground storage 1 through the configurations provided, and has a cylindrical shape for detecting the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage 1 It is a carbon dioxide sensor. That is, the above components provided in the carbon dioxide detection sensor 20 are provided in a circular shape.
  • the carbon dioxide detection sensor 20 may be provided in plural to detect the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage 1 of a large area.
  • the carbon dioxide detection sensor 20 may detect carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage area 1 by detecting carbon dioxide leaked by soil respiration.
  • the carbon dioxide detection sensor 20 may be applied not only to the carbon dioxide underground storage area 1 but also to other industrial sites to detect the concentration of carbon dioxide leaking from the industrial site.
  • the carbon dioxide sensor 20 is not shown in the drawing, it is connected to a terminal (eg, a mobile phone, a computer, a tablet, etc.) to conveniently detect the concentration of carbon dioxide.
  • a terminal eg, a mobile phone, a computer, a tablet, etc.
  • the LED plate 210, the container 220, and the indicator 230 are only different from those of the configurations of the carbon dioxide sensing sensor 10 of the above-described first embodiment. ), the dialysis membrane 240, the sensing unit 250, and the fixing unit 260 will be omitted for convenience.
  • the control unit 200 is coupled to the lower side of the LED plate 210, calculates the concentration of carbon dioxide based on the sensing data received from the sensing unit 250, and transmits the calculated concentration of carbon dioxide to the communication unit 4.
  • the controller 200 is connected to the communication unit 4 by wire or wirelessly in order to transmit the concentration of carbon dioxide to the communication unit 4.
  • control unit 200 receives RGB data of the RGB sensor 251 provided in the sensing unit 250 or photographing data of the camera 253, and calculates the concentration of carbon dioxide based on the RGB data or photographing data. Then, the calculated concentration of carbon dioxide is transmitted to the communication unit 4.
  • a method of calculating the concentration of carbon dioxide by the control unit 200 will be described in detail through a regression equation in the following description.
  • the leg portion 270 is coupled to the lower side of the container 220 so that the RGB sensor 251 or the camera 253 does not contact one side of the carbon dioxide underground reservoir 1. And the leg portion 270 separates the container 220 from one side of the carbon dioxide underground reservoir (1). This separation is for introducing the gas 3 containing carbon dioxide to the lower side of the container 220 whose lower side is open.
  • the regression equation shown in FIG. 8 is a regression equation that calculates the concentration of carbon dioxide with respect to the amount of change in the ⁇ G data.
  • the amount of change in the ⁇ G data refers to the amount of change in the green value among RGB data.
  • the amount of change of the data is not limited to the amount of change of the green value among the RGB data, and may be changed to the amount of change of the red value ( ⁇ R) or the amount of change of the blue value ( ⁇ B) of RGB data.
  • C t denotes the concentration of carbon dioxide detected during t time
  • ⁇ G denotes a change in the green value of RGB data
  • t denotes the detection time
  • the leaked carbon dioxide concentration calculation formula of [Equation 1] is previously stored in the control unit 110, and the control unit 110 detects the color change of the indicator 140 during the detection time based on the previously stored leaked carbon dioxide concentration calculation formula.
  • the detected carbon dioxide concentration during the detection time is calculated.
  • FIG. 9 is a perspective view of a circulation type carbon dioxide detection sensor according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a circulation type carbon dioxide detection sensor according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is shown in FIGS. 9 and 10 The illustrated control unit and the LED plate are removed from the circulating carbon dioxide sensor according to the third embodiment of the present invention.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 includes a control unit 300, an LED plate 310, a first container 320, an indicator 330, a dialysis membrane 340, and a detection unit 350. , A fixing part 360, a circulation part 370, a second container 380, and an air pump 390 are provided.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 detects the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage 1 through the above configurations through the indicator 330, and the indicator used to detect the concentration of carbon dioxide ( It is a sensor that recycles and reuses 330).
  • the controller 300 calculates the concentration of carbon dioxide based on the sensing data received from the sensing unit 350, which is a sensing means.
  • control unit 300 receives RGB data of the RGB sensor 351, which will be described later, or photographing data of the camera 353 provided in the sensing unit 350, and the concentration of carbon dioxide based on the RGB data or photographing data. Yields
  • control unit 300 controls the operation of the LED plate 310, the RGB sensor 351, the camera 353, the circulation pump 371 and the air pump 390.
  • control unit 300 controls a power supply unit (not shown) provided with a battery for supplying power to an LED light source (not shown) provided in the LED plate 310 to control the LED plate 310 Let the light emit from.
  • the LED plate 310 is connected to the control unit 300, and a plurality of LED light sources (not shown) emitting light are provided at the lower side. In addition, light emitted from the LED light source (not shown) toward the lower side is transmitted through the indicator 330 injected into the first container 320 and the indicator 330 injected into the second container 380, respectively.
  • the LED plate 310 transmits light to the indicator 330 injected into the first and second containers 120, 180, and the sensing unit 350 transmits light from the LED light source (not shown). This is for the control unit 300 to accurately and quickly calculate the concentration of carbon dioxide through the indicator 330 by accurately and consistently detecting the color change of the indicator 330.
  • the controller 300 it will be desirable for the controller 300 to maintain the light intensity of the LED light source (not shown) while the sensing unit 350 detects a color change. This prevents the detection unit 350 from being unable to accurately detect the color change of the indicator 330 injected into the first and second containers 120 and 180 respectively according to the change in the light intensity of the LED light source (not shown). It is for sake.
  • the first container 320 is coupled to the lower side of the LED plate 310, the lower side is opened, and the lower side is a first dialysis membrane 341 to be described later of the dialysis membrane 340 is combined.
  • the lower side of the first container 320 is opened to allow the gas 3 passing through the first dialysis membrane 341 to flow into the first container 320.
  • the LED plate 310 is provided with an upper surface coupled to the lower side of the LED plate 310 so that the indicator 330 does not adhere or adhere to the lower side of the LED plate 310, and the LED plate 310 ) Is made of an acrylic material, which is a transparent material, so that the light emitted from the first container 320 is transmitted through the indicator 330 and the second container 380.
  • the first container 320 is not limited to being made of an acrylic material, and may be made of another transparent material through which light is transmitted.
  • the indicator 330 is injected into the first container 320 and the second container 380, respectively, and the first container is formed by a dialysis membrane 340 which is coupled to the first container 320 and the second container 380, respectively. 320) and the second container 380 does not separate, and the pH change occurs by the gas 3 that passes through the dialysis membrane 340 and is injected into the first container 320 and the second container 380, respectively. When the color changes.
  • These indicators 330 include any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue, and the color changes to a red color when a pH change occurs by the gas (3).
  • the indicator 330 is not limited to the above substances, and includes any one or more of thymol blue, thymol blue sodium blue, or thymolphthalein, and when a pH change occurs by the gas 3, the color is blue. This can be changed.
  • ethanol or glycerol which is an antifreeze, may be additionally added to the indicator 330. This is to prevent the indicator 330 from being cooled by an external influence (eg, freezing), reducing light transmittance or refracting light.
  • the gas 3 introduced into the first container 320 is dissolved in the indicator 330, which is a liquid, so that the pH of the indicator 330 is changed, and the sulfuric acid gas (SO) changes the pH of the indicator 330. 2 ) and ammonia (NH 3 ) may be at least one.
  • the gas 3 introduced into the first container 320 is not limited to one of sulfurous acid gas and ammonia, and may be another gas that changes the pH of the indicator 330 while being dissolved by the indicator 330.
  • the gas 3 introduced into the second container 380 is the indicator 330 whose color is changed by the gas 3 passing through the dialysis membrane 340 coupled to the first container 320 as the first container. It may be a gas for restoring the initial color before the gas 3 passes through 320. If the gas 3 introduced into the second container 380 is a gas that restores the initial color of the indicator 330, the type is not limited.
  • the dialysis membrane 340 is divided into a first dialysis membrane 341 coupled to the lower side of the first container 320 and a second dialysis membrane 343 coupled to the upper side of the second container 380, and the indicator 330 passes It is made of regenerated cellulose having particles through which only the gas 3 is passed.
  • the dialysis membranes 341 and 343 are not limited to being made of regenerated cellulose, and the indicator 330 may not pass, but may be made of another material having particles through which the gas 3 passes.
  • the detection unit 350 is installed to be spaced apart from the lower side of the first dialysis membrane 341 coupled to the lower side of the first container 320 through the fixing unit 360, and the first container 320 or the second container 380 ) By detecting the color change of the indicator 330 injected into ), and transmitting the generated detection data to the controller 300.
  • the sensing unit 350 is provided with one of the RGB sensor 351 and the camera 353, and the color of the indicator 330 injected into the first container 320 or the second container 380 through the provided configuration. Detect change. However, the sensing unit 350 is provided with the RGB sensor 351 and the camera 353 at the same time rather than one, and may detect a color change of the indicator 330 through at least one configuration.
  • the RGB sensor 351 generates RGB data by detecting a color change of the indicator 330 injected into the first container 320 or the second container 380 through which the light of the LED plate 310 is transmitted, RGB data is transmitted to the control unit 300.
  • RGB means a method of displaying colors using the three primary colors of light, red, green, and blue. That is, the RGB data refers to data representing the color of the indicator 330 injected into the first container 320 or the second container 380 as RGB values.
  • the camera 353 photographs the first container 320 through which the light of the LED plate 310 is transmitted or the indicator 330 injected into the second container 380 a plurality of times to generate photographing data, and generates a plurality of The photographing data is transmitted to the controller 300.
  • the controller 300 calculates the concentration of carbon dioxide sensed during the sensing time based on the RGB data received from the RGB sensor 351.
  • the control unit 300 stores a plurality of photographing data received from the camera 353 in order of photographing time, and RGB from a plurality of photographing data stored in the order of photographing time. A value is calculated, and the concentration of carbon dioxide captured during the sensing time is calculated based on the calculated RGB value.
  • the fixing part 360 is installed on the outer wall of the second container 380, and is coupled to one side of the RGB sensor 351 or the camera 353, and the first dialysis membrane 341 is coupled to the lower side of the first container 320.
  • the RGB sensor 351 or the camera 353 is fixed to be spaced apart from the lower side of ).
  • the circulation unit 370 is a circulation pump 371 to circulate the indicator 330 from the first container 320 to the second container 380 or from the second container 380 to the first container 320. ) And a pipe 373 are provided.
  • the circulation pump 371 circulates the indicator 330 in the first container 320 flowing into the pipe 373 to the second container 380, or in the second container 380 flowing into the pipe 373.
  • the indicator 330 is circulated to the first container 320.
  • the pipe 373 is divided into a pipe penetrating the outer wall of the first container 320 and a pipe positioned in the second container 380, and provides a path through which the indicator 330 is circulated.
  • the second container 380 is provided in plural and is coupled to the outer side wall of the side of the first container 320, the upper side is opened, and the second dialysis membrane 343 is coupled to the upper side.
  • the upper side of the second vessel 380 is opened to allow the gas 3 passing through the second dialysis membrane 343 to flow into the second vessel 380.
  • the second container 380 is made of an acrylic material that is a transparent material so that light emitted from the LED plate 310 is transmitted through the indicator 330.
  • the second container 380 is not limited to being made of an acrylic material, and may be made of another transparent material through which light is transmitted.
  • the air pump 390 is coupled to the upper side of the second container 380 through a pipe (not shown) through which the gas 3 flows, and is a gas in a statically parallel state with a constant temperature lapse rate.
  • the gas 3 is supplied into the second container 380.
  • the air pump 390 supplies the gas 3 into the second container 380 in order to restore the color-changed indicator 330 input from the first container 320 to the initial color.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an installation example of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 is seated on one side (preferably, the upper side) of the carbon dioxide underground storage area 1 through the control unit 300, the carbon dioxide underground storage area (1) The concentration of carbon dioxide leaking from is detected.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 may be mounted in a plurality of carbon dioxide underground storage tanks 1, thereby detecting the concentration of carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage tank 1 of a large area.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 may detect carbon dioxide leaking from the carbon dioxide underground storage area 1 by detecting carbon dioxide leaked by soil respiration.
  • the circulation type carbon dioxide detection sensor 30 may be applied not only to the carbon dioxide underground storage area 1 but also to other industrial sites to detect the concentration of carbon dioxide leaking from the industrial site.
  • the circulating carbon dioxide detection sensor 30 transmits the calculated carbon dioxide concentration to the communication unit 4 by the control unit 300 being connected to the communication unit 4 by wire or wirelessly.
  • the communication unit 4 is not simply a communication unit for transmitting information, it is preferable to be understood as a configuration that transmits and receives information, and also serves as a storage unit capable of storing and outputting the transmitted and received information, and an output unit. May check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 300 through the communication unit 4.
  • the circulating carbon dioxide sensor 30 may be connected to a terminal (eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.). Through this terminal, the user can check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 300.
  • a terminal eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.
  • FIGS. 14 to 15 are flowcharts illustrating an example of use of a circulation type carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • the indicator 330 injected into the first container 320 as described above is an indicator 330a
  • the indicator 330 injected into the second container 380 is an indicator 330b
  • the first container 320 Gas (3) for restoring the gas (3) which is the gas leaking from the carbon dioxide underground reservoir (1) flowing into the gas (3a), and the indicator (330) flowing into the second container (380), to its initial color Will be described as the gas (3b).
  • the gas 3a is introduced through the first dialysis membrane 341 coupled to the lower side of the first container 320 into which the indicator 330a is injected, and the indicator ( The color of 330a) changes as the pH changes through the gas 3a.
  • the detection unit 350 detects the color-changed indicator 330a to generate sensing data, and the controller 300 Calculates the concentration of carbon dioxide based on the sensing data of the indicator 330a.
  • the controller 300 controls the operation of the circulation pump 371 as shown in FIGS.
  • the indicator 330a of which the color of the container 320 is changed is put into the second container 380 to which the indicators 330a and 330b are not added.
  • the controller 300 controls the operation of the circulation pump 371 to control the operation of the second container ( The indicator 330b of 380 is put into the first container 320.
  • the controller 300 controls the operation of the air pump 390 to change the color of the indicator 330a, as shown in FIG. 14D.
  • the gas 3b is supplied into the injected second container 380.
  • the color-changed indicator 330a is restored to its initial color as a pH change occurs through the gas 3b.
  • the sensing unit 350 detects and detects the color-changed indicator 330b. Data is generated, and the control unit 300 calculates the concentration of carbon dioxide based on the sensing data of the indicator 330b.
  • the controller 300 controls the operation of the circulation pump 371 as shown in FIGS. 15A and 15B.
  • the indicator 330b of which the color of the container 320 is changed is introduced into the second container 380 to which the indicators 330a and 330b are not added.
  • the controller 300 When the indicator 330a is restored to the initial color, and the indicator 330b is input from the first container 320 to the second container 380, as shown in (c) of FIG. 15, the controller 300 The operation of the circulation pump 371 is controlled so that the indicator 330a whose color of the second container 380 is restored is injected into the first container 320. In this case, the color of the indicator 330a whose color has been restored may be changed again by the gas 3a flowing into the first container 320.
  • the control unit 300 controls the operation of the air pump 390, and the second container 380 into which the indicator 330b whose color is changed by the gas 3a is injected. ) To supply the gas (3b).
  • the indicator 330b is restored to its initial color while a pH change occurs through the gas 3b.
  • control unit 300 determines that the color-restored indicators 330a and 330b are input from one second container 380 to the first container 320, and a color change has occurred by the gas 3a.
  • the circulating unit 370 is controlled so that the indicators 330a and 330b whose colors are changed are injected into the second container 380 adjacent to the second container 380.
  • control unit 300 is the indicator (330a, 330b) of which the color is changed is injected at least once into each of the plurality of second containers 380, and the indicators (330a, 330b) injected into the first container 320 are gas
  • the circulation unit 370 controls the circulation unit 370, in the order of inputting the indicators 330a and 330b whose color has changed, from the first container 320 to the plurality of second containers ( The color-changed indicators 330a and 330b are added to 380.
  • FIG. 16 is a perspective view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is shown in FIGS. 16 and 17
  • It is a plan view of the dissolved carbon dioxide detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention with the removed control unit and the LED plate removed
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing an installation example of the dissolved carbon dioxide detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the dissolved carbon dioxide detection sensor 40 includes a control unit 400, a container 410, a buoy 420, an LED plate 430, an indicator 440, a dialysis membrane 450, and a detection unit ( 460 and a fixing part 470 are provided.
  • the dissolved carbon dioxide detection sensor 40 dissolves in the water 5 through the indicator 440 and the detection unit 460 in a suspended state in the water 5 after the carbon dioxide is introduced into the dissolved water 5 It is a standalone sensor that detects the concentration of carbon dioxide.
  • the water 5 refers to the water 5 remaining in the unsaturated or saturated zone, which is a strata into which carbon dioxide is injected, or water 5 such as sea, river, river, or lake.
  • a gas containing carbon dioxide is dissolved in a small amount.
  • the dissolved carbon dioxide sensor 40 is not shown in the drawing, but may be connected to a terminal (eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.). Through this terminal, the user can check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 400.
  • a terminal eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.
  • the user can check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 400.
  • the control unit 400 calculates the concentration of carbon dioxide dissolved in the water 5 based on the sensing data received from the sensing unit 460, which is a sensing means.
  • control unit 400 receives RGB data of the RGB sensor 461, which will be described later, or photographing data of the camera 463 provided in the sensing unit 460, and based on the RGB data or photographing data, the water 5 ) Calculate the concentration of dissolved carbon dioxide.
  • controller 400 is connected to the LED plate 430, the RGB sensor 461, and the camera 463 by wire or wireless, respectively, and controls the operation of the above components.
  • control unit 400 is connected to the communication unit 4 by wire or wirelessly, and transmits the calculated concentration of carbon dioxide dissolved in the water 5 to the communication unit 4.
  • the communication unit 4 is not simply a communication unit for transmitting information, it is preferable to be understood as a configuration that transmits and receives information, and also serves as a storage unit capable of storing and outputting the transmitted and received information, and an output unit. May check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 400 through the communication unit 4.
  • control unit 400 controls the power supply unit (not shown) provided with a battery for supplying power to the LED light source (not shown) provided in the LED plate 430 to control the LED plate 430 Let the light emit.
  • the container 410 is open to the upper side and the lower side, and the upper side is closed while the controller 400 is coupled, and at the lower side, the dissolved carbon dioxide detection sensor 40 is at least one of the sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone. Dissolved gas flows into the water (5).
  • the container 410 has an inner wall 415 that divides the inner space into an upper space and a lower space.
  • the LED plate 430 is accommodated in the upper space of the container 410 partitioned through the inner wall 415, and the indicator 440, the dialysis membrane 450, and the sensing unit 460 are in the lower space of the container 410 And the fixing part 470 is accommodated.
  • the inner wall 415 is made of an acrylic material that is a transparent material so that light emitted from the LED plate 430 is transmitted through the indicator 440.
  • the inner wall 415 is not limited to being made of an acrylic material, and may be made of another transparent material through which light is transmitted.
  • the buoy 420 wraps the side of the container 410 in order to float the dissolved carbon dioxide detection sensor 40 from the water 5. Specifically, the buoy 420 is above the dialysis membrane 450 so that the gas dissolved in the water 5 passes through the dialysis membrane 450 and flows into the indicator 440 while the water 5 contacts the dialysis membrane 450. Wrap the side of the container 410 to be positioned in.
  • the buoy 420 is a material having high buoyancy for floating the dissolved carbon dioxide detection sensor 40 and less damage due to impact, the material is not limited.
  • the LED plate 430 is coupled to the upper side of the inner wall 415, is connected to the control unit 400 by wire or wirelessly, and is provided with a plurality of LED light sources (not shown) emitting light at the lower side. In addition, light emitted from the LED plate 430 is transmitted through the indicator 440.
  • the LED plate 430 transmits light through the indicator 440
  • the sensing unit 460 accurately and consistently detects the color change of the indicator 440 through which the light from the LED light source (not shown) is transmitted.
  • the control unit 400 accurately and quickly calculates the concentration of carbon dioxide through the indicator 440.
  • the controller 400 it will be desirable for the controller 400 to maintain the light intensity of the LED light source (not shown) while the sensing unit 460 detects a color change. This is to prevent the detection unit 460 from accurately detecting the color change of the indicator 440 according to the change in the light intensity of the LED light source (not shown).
  • the indicator 440 is introduced between the inner wall 415 and the dialysis membrane 450 and is not separated from the container 410 by the dialysis membrane 450 and is dissolved in the water 5 flowing through the dialysis membrane 450 The color changes when a pH change occurs due to the dissolved gas.
  • These indicators 440 include cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or nile blue, and become red when a pH change occurs due to a gas dissolved in water (5).
  • the indicator 440 is not limited to the above substances, and when a pH change occurs due to a gas dissolved in water 5 including any one or more of thymol blue, thymol blue sodium blue, or thymolphthalein, blue
  • the color can be changed to the color system.
  • the indicator 440 may be additionally added ethanol or glycerol, which is an antifreeze. This is to prevent the indicator 440 from being cooled by an external influence (eg, freezing), reducing light transmittance or refracting light.
  • an external influence eg, freezing
  • reducing light transmittance or refracting light e.g., reducing light transmittance or refracting light.
  • At least one of sulfurous acid gas (SO 2 ) and ammonia (NH 3 ) that changes the pH of the indicator 440 while being dissolved in the indicator 440 so that the pH of the indicator 440 may change in the water 5 May contain gas.
  • sulfurous acid gas and ammonia is dissolved in the water 5
  • one or more other gases capable of changing the pH of the indicator 440 may be included while being dissolved by the indicator 440 .
  • the dialysis membrane 450 is combined with the inner wall of the container 410 to be spaced apart from the lower side of the inner wall 415, and the indicator 440 is not passed through, and is a regenerated cellulose having particles through which only the gas dissolved in water 5 passes. Done.
  • the dialysis membrane 450 is not limited to being made of regenerated cellulose, and the indicator 440 may not pass, but may be made of another material having particles through which gas dissolved in water 5 passes.
  • the sensing unit 460 is installed on the lower side of the container 410 through the fixing unit 470, and generates sensing data by detecting the color change of the indicator 440 through which the light of the LED plate 430 is transmitted. One detection data is transmitted to the control unit 400.
  • the sensing unit 460 is provided with one of the RGB sensor 461 and the camera 463, and detects a color change of the indicator 440 through which the light of the LED plate 430 is transmitted. However, the sensing unit 460 is provided with not one RGB sensor 461 and one camera 463, but at the same time, so that the color change of the indicator 440 through which light of the LED plate 430 is transmitted through at least one configuration. Can be detected.
  • the RGB sensor 461 generates RGB data by detecting a color change of the indicator 440 through which light of the LED plate 430 is transmitted, and transmits the generated RGB data to the controller 400.
  • RGB means a method of displaying colors using the three primary colors of light, red, green, and blue. That is, the RGB data refers to data representing the color of the indicator 440 put into the container 410 as an RGB value.
  • the camera 463 photographs the indicator 440 through which the light of the LED plate 430 passes a plurality of times to generate photographing data, and transmits the generated photographing data to the control unit 400.
  • the controller 400 calculates the concentration of carbon dioxide detected during the sensing time based on the RGB data received from the RGB sensor 461.
  • the controller 400 stores a plurality of photographing data received from the camera 463 in the order of photographing time, and RGB from the plurality of photographing data stored in the order of photographing time. A value is calculated, and the concentration of carbon dioxide captured during the sensing time is calculated based on the calculated RGB value.
  • the fixing part 470 is installed on the lower inner wall of the container 410, coupled with one side of the RGB sensor 461 or the camera 463, and installed on the lower side of the container 410 to be spaced apart from the lower side of the dialysis membrane 450 Fix the RGB sensor 461 or the camera 463 as possible.
  • connection-type dissolved carbon dioxide sensor 50 according to a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 20 is a perspective view of a dissolved carbon dioxide sensor according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a connection example of the dissolved carbon dioxide sensor according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 22 is It is a plan view of a carbon dioxide detection sensor of a dissolved connection type according to a fifth embodiment of the present invention with the control unit and the LED plate removed
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing an installation example of the carbon dioxide detection sensor according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 includes a control unit 500, a container 510, an LED plate 520, a wire 530, a buoy 540, an indicator 550, and a dialysis membrane 560. ), a sensing unit 570 and a fixing unit 580 are provided.
  • the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 is connected in plurality through the wire 530 and the buoy 540, and after the carbon dioxide is injected into the dissolved water 5, the indicator is suspended in the water 5 ( It is a connection type detection sensor that senses the concentration of carbon dioxide dissolved in the water 5 through the 550 and the detection unit 570.
  • the dissolved carbon dioxide sensor 50 is not shown in the drawing, but may be connected to a terminal (eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.). Through this terminal, the user can check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 500.
  • a terminal eg, a mobile phone, a workstation, a tablet, a server computer, etc.
  • the user can check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 500.
  • the control unit 500 receives RGB data of an RGB sensor 571, which will be described later, or photographing data of the camera 573, which is provided in the sensing unit 570, and dissolved in water 5 based on the RGB data or photographing data. Calculate the concentration of carbon dioxide.
  • controller 500 is connected to the LED plate 520, the RGB sensor 571, and the camera 573, respectively, by wire or wirelessly, and controls the operation of the components.
  • control unit 500 is connected to the communication unit 4 by wire or wirelessly, and transmits the calculated concentration of carbon dioxide dissolved in the water 5 to the communication unit 4.
  • the communication unit 4 is not simply a communication unit for transmitting information, it is preferable to be understood as a configuration that transmits and receives information, and also serves as a storage unit capable of storing and outputting the transmitted and received information, and an output unit. May check the concentration of carbon dioxide calculated by the control unit 500 through the communication unit 4.
  • control unit 500 by controlling the power supply unit (not shown) provided with a battery for supplying power to the LED light source (not shown) provided in the LED plate 520 in the LED plate 520 Let the light emit.
  • the container 510 has an upper side and a lower side open, and the upper side is closed while the controller 500 is coupled, and at the lower side, the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 is at least one of sea, river, river, lake, unsaturated zone, and saturated zone. As it is put into the place, the gas dissolved in the water 5 is introduced.
  • the container 510 has an inner wall 515 that divides the inner space into an upper space and a lower space.
  • the LED plate 520 is accommodated in the upper space of the container 510 partitioned through the inner wall 515, and the indicator 550, the dialysis membrane 560, and the sensing unit 570 are in the lower space of the container 510 And the fixing part 580 is accommodated.
  • the inner wall 515 is made of an acrylic material, which is a transparent material, so that light emitted from the LED plate 520 is transmitted through the indicator 550.
  • the inner wall 515 is not limited to being made of an acrylic material, and may be made of another transparent material through which light is transmitted.
  • the LED plate 520 is coupled to the upper side of the inner wall 415, is connected to the controller 500 by wire or wirelessly, and is provided with a plurality of LED light sources (not shown) emitting light at the lower side. In addition, light emitted from the LED plate 520 is transmitted through the indicator 550.
  • the LED plate 520 transmits light through the indicator 550
  • the sensing unit 570 accurately and consistently detects the color change of the indicator 550 through which the light from the LED light source (not shown) is transmitted.
  • the control unit 500 is to accurately and quickly calculate the concentration of carbon dioxide through the indicator 550.
  • the controller 500 it will be desirable for the controller 500 to maintain the light intensity of the LED light source (not shown) while the sensor 570 detects a color change. This is to prevent the detection unit 570 from accurately detecting the color change of the indicator 550 according to the change in light intensity of the LED light source (not shown).
  • One or more wires 530 are connected to the outside of the container 510 to connect a plurality of dissolved carbon dioxide detection sensors 50.
  • the wire 530 is provided with a first wire 531 and a second wire 533.
  • the first wire 531 is a wire whose end is coupled to the buoy 540 and extends differently from the second wire 533.
  • the first wire 531 allows the dissolved carbon dioxide sensor 50 to float in the water 5.
  • the first wire 531-1 is coupled to the end of the buoy 540-1 of the first carbon dioxide detection sensor 50-1 and floats in the water 5.
  • the second wire 533 is coupled to the end of the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 and a buoy 540 of another dissolved carbon dioxide detection sensor 50 adjacent thereto, and the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 and the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 through the buoy 540 Another dissolved carbon dioxide sensor 50 adjacent thereto is connected.
  • the end of the second wire 533-1 is coupled to the first carbon dioxide detection sensor 50-1 and the buoy 540-2, and the second carbon dioxide detection sensor 50-2 is a buoy 540- By coupling the end of the first wire 531-2 to 2), the first carbon dioxide detection sensor 50-1 and the second carbon dioxide detection sensor 50-2 are connected.
  • first wire 531 and the second wire 533 not only extend to different lengths, but also extend different lengths between the first wires 531 and the second wires 533, After the plurality of dissolved carbon dioxide detection sensors 50 are injected into the water 5 at different depths, the concentration of carbon dioxide may be sensed for each depth of the water 5.
  • first wire 531 and the second wire 533 are extended to different lengths, but at least one pair of wires having the same length in the first wire 531 are provided, and the second wire 533 At least one pair of wires having the same length is provided, so that a pair of dissolved carbon dioxide detection sensors 50 among the plurality of dissolved carbon dioxide detection sensors 50 are put into the water 5 at the same depth, You can also detect the concentration.
  • the first and third carbon dioxide detection sensors 50-1 and 50-3 are It is put into water 5 to detect the concentration of carbon dioxide.
  • the second wire 533-2 and the second wire 533-4, which are different from the second wire 533-2, are formed to extend the same length, the second and fourth carbon dioxide sensors 50-2 and 50-4 are It is put into (5) and detects the concentration of carbon dioxide.
  • the first wire 531 and the second wire 533 are not shown in the drawing, but are wound and stored in a winding unit (not shown) coupled to one side of the container 510, and are wound through the control unit 500 And the unwinding length can be adjusted.
  • the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 may adjust the depth of the dissolved carbon dioxide even when it is injected into the water 5.
  • the ends of the first wire 531 and the second wire 533 are coupled, so that the plurality of dissolved carbon dioxide detection sensors 50 float in the water 5.
  • the buoy 540 is a material having high buoyancy for floating of the dissolved carbon dioxide detection sensor 50 and less damage due to impact, the material is not limited.
  • the indicator 550 is inserted between the inner wall 515 and the dialysis membrane 560, and is not separated from the container 510 by the dialysis membrane 560, and is dissolved in the water 5 flowing through the dialysis membrane 560 The color changes when a pH change occurs due to the dissolved gas.
  • the indicator 550 is inserted between the inner wall 515 and the dialysis membrane 560, and is not separated from the container 510 by the dialysis membrane 560, and is dissolved in the water 5 flowing through the dialysis membrane 560 The color changes when a pH change occurs due to the dissolved gas.
  • These indicators 550 include any one or more of cresol red, anthocyanin, phenolphthalein, o-cresolphthalein, methyl red, or Nile blue, and become red when a pH change occurs by a gas dissolved in water (5).
  • the indicator 550 is not limited to the above substances, and when a pH change occurs due to a gas dissolved in water 5 including any one or more of thymol blue, thymol blue sodium blue, or thymolphthalein, blue
  • the color can be changed to the color system.
  • the indicator 550 may be additionally added ethanol or glycerol, which is an antifreeze. This is to prevent the indicator 550 from being cooled by an external influence (eg, freezing) to reduce light transmittance or to be refracted.
  • an external influence eg, freezing
  • the dialysis membrane 560 is combined with the inner wall of the container 510 so as to be spaced apart from the lower side of the inner wall 515, and the indicator 550 is not passed through, and is a regenerated cellulose having particles through which only the gas dissolved in water 5 passes. Done.
  • the dialysis membrane 560 is not limited to being made of regenerated cellulose, and the indicator 550 does not pass, but may be made of another material having particles through which gas dissolved in water 5 passes.
  • the sensing unit 570 is installed under the container 510 through the fixing unit 580, and generates sensing data by detecting a color change of the indicator 550 through which the light of the LED plate 520 is transmitted. One sensing data is transmitted to the controller 500.
  • the sensing unit 570 is provided with one of the RGB sensor 571 and the camera 573, and detects a color change of the indicator 550 through which the light of the LED plate 520 is transmitted through the provided configuration.
  • the sensing unit 570 is provided with the RGB sensor 571 and the camera 573 at the same time rather than one, so that the color change of the indicator 550 through which the light of the LED plate 520 is transmitted through at least one configuration. Can be detected.
  • the RGB sensor 571 generates RGB data by detecting a color change of the indicator 550 through which light from the LED plate 520 is transmitted, and transmits the generated RGB data to the controller 500.
  • RGB means a method of displaying colors using the three primary colors of light, red, green, and blue. That is, the RGB data refers to data representing the color of the indicator 550 put into the container 510 as an RGB value.
  • the camera 573 generates photographing data by photographing the indicator 550 through which the light of the LED plate 520 is transmitted a plurality of times, and transmits the generated photographing data to the controller 500.
  • the controller 500 calculates the concentration of carbon dioxide detected during the sensing time based on the RGB data received from the RGB sensor 571.
  • the controller 500 stores a plurality of photographing data received from the camera 573 in the order of photographing time, and RGB from the plurality of photographing data stored in the order of photographing time. A value is calculated, and the concentration of carbon dioxide captured during the sensing time is calculated based on the calculated RGB value.
  • the fixing part 580 is installed on the lower inner wall of the container 510, coupled with one side of the RGB sensor 571 or the camera 573, and installed on the lower side of the container 510 to be spaced apart from the lower side of the dialysis membrane 560
  • the RGB sensor 571 or the camera 573 is fixed as possible.

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 감지 센서에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이산화탄소를 포집하여 지층에 저장하는 이산화탄소 지중 저장시설(Carbon Capture and Storage, CCS)로부터 누출되는 이산화탄소(CO2)의 농도를 감지 및 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 하나의 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 이산화탄소 감지 센서에 관한 것으로, 이산화탄소 지중 저장시설로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 제1 실시예의 테이프형 이산화탄소 감지 센서(10), 제2 실시예의 원통형 이산화탄소 감지 센서(20) 및 제3 실시예의 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)와, 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 제4 실시예의 독립형 용존 이산화탄소 감지 센서(40) 및 제5 실시예의 연결형 용존 이산화탄소 감지 센서를 포함하는 이산화탄소 감지 센서에 관한 것이다.

Description

이산화탄소 감지 센서
본 발명은 이산화탄소 감지 센서에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이산화탄소를 포집하여 지층에 저장하는 이산화탄소 지중 저장시설(Carbon Capture and Storage, CCS)로부터 누출되는 이산화탄소(CO2)의 농도를 감지 및 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 하나의 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 이산화탄소 감지 센서에 관한 것이다.
이산화탄소 지중 저장기술은 가장 유력한 대용량 온실가스 감축기술 중 하나이다. 이러한 이산화탄소 지중 저장기술을 적용하여 국제적으로는 노르웨이, 알제리, 캐나다, 미국 등에서 이미 대규모 실증 및 상용화 사업이 수행되고 있으며, 호주, 일본, 네덜란드, 독일 등 그 밖의 여러 나라에서 다양한 내용과 규모를 갖는 중소규모 실증사업이 진행되고 있다. 그리고 대한민국에서도 소규모 육상 파일럿 저장 프로젝트와 중규모 해상 저장실증 프로젝트 등이 추진되어 착실하게 기술개발과 경험확보를 위해 노력하고 있다.
이와 같은, 이산화탄소 지중 저장기술을 이용한 사업은 화석연료의 사용이 다른 에너지원으로 대체되기 전까지 지속적으로 확장될 것으로 예측되고 있으나, 온실가스 감축시장의 불안정성, 사업의 수익구조와 관련된 경제성, 온실가스 누출에 대한 안정성 등의 위협요소를 갖고 있는 문제점이 있다.
특히, 온실가스 누출은 1985년 세계지상기구(WMO)와 국제연합환경계획(UNEP)에서 지구 온난화의 주범으로 공식적으로 선언된 이산화탄소의 누출을 의미하기도 한다. 이러한 이산화탄소의 누출은 이산화탄소가 광범위하게 이동하게 되어 지구 온난화의 발생을 야기시키기 때문에, 이산화탄소 지중 저장시설로부터 온실가스(이산화탄소)가 누출되는지 여부를 감지하여 온실가스 누출에 대한 안정성을 확보하는 것이 이산화탄소 지중 저장기술의 핵심이라고 볼 수 있다.
더 나아가, 온실가스 누출에 대한 안정성을 확보하기 위해 종래에는 다양한 이산화탄소 누출 감지기술이 공지되었으며, 대표적으로는 이산화탄소를 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 광센서(optical sensor)가 공지되어 있다.
이러한 광센서를 이용하여 이산화탄소의 누출을 감지하는 종래기술로는, 대한민국 등록특허(제10-1160045호, 발명의 명칭: 적외선 이산화탄소 검출기 및 이를 이용한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치)가 공지되어 있다. 상기 종래기술은 적외선 투과 흡광도법이 적용된 이산화탄소 검출기를 이용하여 혼합 가스 중의 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있다.
상기 종래기술과 다른 종래기술로는, 대한민국 등록특허(제10-0845425호, 발명의 명칭: 광센서 프로브 및 이를 이용한 검출방법)가 공지되어 있다. 상기 다른 종래기술은 표면에 형광염료가 고정화된 센서막, 일정한 파장의 빛을 발산하는 발광다이오드, 발산되는 빛을 검출하는 포트다이오드, 발광다이오드나 형광염료에 의해 발산되는 빛을 통과시키는 광섬유, 발광다이오드로부터 발산되는 빛 중 형광염료가 감응할 수 있는 여기광만을 선택적으로 투과시키는 여기 필터 및 형광염료에 의해 발산되는 형광만을 선택적으로 투과시키는 발산 필터를 포함하는 광센서 프로브를 이용하여 인시투(in-situ) 방식으로 용존 산소, 용존 이산화탄소, pH 등을 검출할 수 있다.
그러나 상기의 종래기술들은 센서를 제조함에 있어 높은 제조 비용에 의해 대량 생산이 어려워 소수의 센서를 통해 좁은 면적의 특정 범위를 한정하여 이산화탄소의 농도를 감지할 수 밖에 없는 문제점이 있다. 또한, 좁은 면적으로부터 이산화탄소의 농도를 감지하기 때문에 넓은 면적을 가지는 이산화탄소 지중 저장시설로부터 이산화탄소의 농도를 감지하기에 적합하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 상기의 종래기술들과 달리 낮은 제조 비용으로 대량 생산 가능한 센서를 이용하여 넓은 면적을 가지는 이산화탄소 지중 저장시설로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 센서의 개발이 요구되고 있다.
한편, 화석연료의 사용량의 지속적인 증가로 인한 대기 중 이산화탄소의 농도 증가는 지구온난화의 주범으로 지목되고 있다. 이에 따라, 이산화탄소를 저장하는 다양한 기술이 개발되고 있는데 최근 이산화탄소 지중 저장기술이 가장 효과적인 이산화탄소의 저장기술로 각광받고 있다.
지중 저장기술(geologic storage technology)은, 육상 또는 해저 750~1000 m 심도에 존재하는 적합한 지층(geologic formation)에 이산화탄소를 저장하는 기술을 의미한다. 심도에 주입된 이산화탄소는 초임계 유체 상태로 존재하므로, 거동이 대단히 느리고 주변 지층이나 지중 유체와 반응하여 고착 또는 용해된다. 이러한 의미에서 지중 저장기술은 지중 격리기술로 불리기도 한다.
이러한 지중 저장기술에 있어서, 지하 수 km 깊이의 지중 저장대상 지층까지 장심도 이산화탄소를 주입하는 기술도 중요하나, 이산화탄소가 주입된 지층에서 이산화탄소가 안정적으로 저장되고 있는지 지속적으로 검출하여 모니터링하는 시스템의 구축이 필수적이다. 지중에 저장된 이산화탄소가 지표로 누출되는 경우 이산화탄소의 지중 저장을 지속적으로 수행할 수 없게 된다.
특히, 지층의 종류에 따라 이산화탄소의 누출이 발생될 수 있으며, 지표면과 지하수면의 사이인 비포화대(불포화대)의 경우 이산화탄소의 누출이 자주 발생하는 경향이 나타나서 이를 검출하여 이산화탄소의 지중 저장공정의 지속 여부를 결정해야 한다.
이와 같이, 지중에 저장된 이산화탄소를 모니터링하는 시스템의 종래기술로는, 대한민국 등록특허 제10-1080095호(발명의 명칭: 이산화탄소가 지중 저장되는 부지의 비포화대 이산화탄소 농도 모니터링 시스템 및 모니터링 방법)가 공지되어 있다. 상기 종래기술은 이산화탄소가 지중 저장되는 비포화대 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 장치를 이용한 모니터링 시스템이다.
그러나 상기 종래기술은 지표면 아래인 비포화대에 매설되어 이산화탄소 농도를 모니터링하기 때문에, 이산화탄소가 주입된 지층 중 하나로서 공극이 모두 물로 가득 채워지는 포화대에서 사용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상기 종래기술과 달리 이산화탄소가 주입된 지층인 비포화대 뿐만 아니라 포화대에서도 사용되어 용존 이산화탄소의 농도를 모니터링할 수 있는 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 이산화탄소 지중 저장시설에 설치된 고정용 기둥에 접착되는 테이프에 복수로 접착되고, 이산화탄소 지중 저장시설로부터 누출되는 기체에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약의 색 변화에 기초하여 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 테이프형 이산화탄소 감지 센서를 포함하는 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 이산화탄소 지중 저장시설에 복수로 안착되며, 원통형의 용기 하측으로부터 연장형성되어 감지부가 이산화탄소 지중 저장시설에 접촉되지 않게 하는 다리부가 구비되고, 이산화탄소 지중 저장시설로부터 누출되는 기체에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약의 색 변화에 기초하여 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 원통형 이산화탄소 감지 센서를 포함하는 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이산화탄소 지중 저장시설에 복수로 안착되며, 이산화탄소 지중 저장시설로부터 누출되는 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약의 색 변화에 기초하여 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 순환형 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 색이 변화된 지시약을 순환시켜 다른 지시약으로 교체하며, 색이 변화된 지시약은 일정한 기온감률에 정역학적으로 평행 상태의 가스에 의해 원래의 색으로 복구시킴으로써, 색이 변화된 지시약을 재사용할 수 있는 순환형 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부표가 감지 센서의 외측을 감싸 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물에 부유된 상태로 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 독립형의 용존 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 부표에 결합되는 와이어를 통해 연결되어 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물에 부유된 상태로 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 연결형의 용존 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 와이어를 통해 다른 깊이로 물에 투입되어, 깊이별로 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있는 연결형의 용존 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서는, 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 설치되는 고정용 기둥(2) 및 테이프(100)를 이용하여 복수로 구비되어, 이산화탄소를 감지하는 테이프형 이산화탄소 감지 센서(10)에 있어서, 고정용 기둥(2)에 접착되는 연장형성된 상기 테이프(100); 테이프(100)의 하측과 결합되며, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 이산화탄소 농도를 통신부(4)로 송신하는 제어부(110); 제어부(110)의 하측과 결합되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(120); LED 플레이트(120)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되어 수용공간이 구비되는 용기(130); 용기(130) 내벽에 설치되며, 용기(130)의 하측으로 유입되는 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(150); 용기(130)의 상면과 투석막(150)의 상측 사이에 투입되며, 투석막(150)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(140); 투석막(150)의 하측과 이격되게 설치되며, LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 감지 데이터를 제어부(110)로 송신하는 감지부(160); 및 용기(130) 내벽에 설치되되 감지부(160)의 일측과 결합되어, 감지부(160)의 위치를 고정하는 고정부(170);를 포함한다.
그리고 지시약(140)은, 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함한다.
또한, 지시약(140)은, 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입된다.
그리고 감지부(160)는, LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, RGB 데이터를 제어부(110)로 송신하는 RGB 센서(161);를 포함할 수 있다.
또한, 감지부(160)는, LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 촬영 데이터를 제어부(110)로 송신하는 카메라(163);를 포함할 수 있다.
그리고 제어부(110)는, RGB 센서(161) 또는 카메라(163)의 감지 시간에 따른 지시약(140)의 색 변화량과 이산화탄소 농도의 회귀방정식을 기반으로 RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 통해 감지 시간동안 감지된 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.
또한, 기체(3)는, 지시약(140)에 용해되면서 지시약(140)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 기술적 수단으로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서는, 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 복수로 안착되어, 이산화탄소를 감지하는 원통형 이산화탄소 감지 센서(20)에 있어서, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 이산화탄소 농도를 통신부(4)로 송신하는 제어부(200); 제어부(200)의 하측과 결합되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(210); LED 플레이트(210)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되어 수용공간이 구비되는 원통형의 용기(220); 용기(220) 내벽에 설치되며, 용기(220)의 하측으로 유입되는 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(240); 용기(220)의 상면과 투석막(240)의 상측 사이에 투입되며, 투석막(240)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(230); 투석막(240)의 하측과 이격되게 설치되며, LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 지시약(230)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 감지 데이터를 제어부로 송신하는 감지부(250); 감지부(250)와 결합되며, 감지부(250)의 위치가 고정되도록 용기(220) 내벽에 설치되는 고정부(260); 및 감지부(250)가 이산화탄소 지중 저장지(1)에 접촉되지 않게 용기(220)의 하측과 결합되는 다리부(270);를 포함한다.
그리고 지시약(230)은, 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함한다.
또한, 지시약(230)은, 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입된다.
그리고 감지부(250)는, LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 지시약(230)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, RGB 데이터를 제어부(200)로 송신하는 RGB 센서(251);를 포함할 수 있다.
또한, 감지부(250)는, LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 지시약(230)의 색 변화를 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 촬영 데이터를 제어부(200)로 송신하는 카메라(253);를 포함할 수 있다.
그리고 제어부(200)는, RGB 센서(251) 또는 카메라(253)의 감지 시간에 따른 지시약(230)의 색 변화량과 이산화탄소 농도의 회귀방정식을 기반으로 RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 통해 감지 시간동안 감지된 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.
또한, 기체(3)는, 지시약(230)에 용해되면서 지시약(230)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서는, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(300); 제어부(300)와 연결되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(310); LED 플레이트(310)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되는 제1 용기(320); 복수로 구비되어, 제1 용기(320)의 측면 외벽에 각각 결합되며, 상측이 개방되는 제2 용기(380); 제1 용기(320)의 하측 및 제2 용기(380)의 상측과 각각 결합되며, 지시약(330)은 통과되지 않고, 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(340); 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되며, 투석막(340)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 상기 지시약(330); 제1 용기(320)의 하측과 이격되게 설치되며, 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 감지 데이터를 제어부(300)로 송신하는 감지부(350); 제1 용기(320)로부터 제2 용기(380) 또는 제2 용기(380)로부터 제1 용기(320)로 지시약(330)을 순환시키는 순환부(370); 및 제2 용기(380)의 외벽에 설치되되 감지부(350)의 일측과 결합되어, 감지부(350)의 위치를 고정하는 고정부(360);를 포함한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서는, 제2 용기(380) 내로 일정한 기온감률에 정역학적으로 평행 상태의 가스인 기체(3)를 공급하는 공기펌프(390);를 더 포함한다.
또한, 제어부(300)는, 감지 데이터를 통해 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색이 제1 용기(320)에 유입되는 기체(3)에 의해 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 제1 용기(320)로부터 색이 변화된 지시약(330)이 복수의 상기 제2 용기(380) 중 하나의 제2 용기(380)에 투입되도록 한다.
여기서, 제1 용기(320)에 유입되는 기체(3)는, 지시약(330)에 용해되면서 지시약(330)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나이다.
그리고 제어부(300)는, 감지 데이터를 통해 상기 하나의 제2 용기(380)에 투입되는 색이 변화된 지시약(330)의 색이 제2 용기(380)에 유입되는 기체(3)에 의해 제1 용기(320)에 투입될 때의 색으로 복구된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 하나의 제2 용기(380)로부터 제1 용기(320)로 색이 복구된 지시약(330)이 투입되도록 한다.
또한, 제어부(300)는, 색이 복구된 지시약(330)이 하나의 제2 용기(380)로부터 제1 용기(320)로 투입되고, 감지 데이터를 통해 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 제1 용기(320)로부터 하나의 제2 용기(380)와 인접한 다른 하나의 제2 용기(380)에 색이 변화된 지시약(330)이 투입되도록 한다.
그리고 제어부(300)는, 색이 변화된 지시약(330)이 복수의 제2 용기(380)에 각각 한 번 이상 투입되고, 감지 데이터를 통해 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 색이 변화된 지시약(330)의 투입 순으로, 제1 용기(320)로부터 복수의 제2 용기(380)에 색이 변화된 지시약(330)이 투입되도록 한다.
또한, 지시약(330)은, 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함한다.
그리고 지시약(330)은, 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입된다.
또한, 감지부(350)는, LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, RGB 데이터를 제어부(300)로 송신하는 RGB 센서(351);를 포함한다.
그리고 감지부(350)는, LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 지시약(330)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 촬영 데이터를 제어부(300)로 송신하는 카메라(353);를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 제4 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서는, 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물(5)에 용해된 용존 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 독립형의 감지 센서(40)에 있어서, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(400); 제어부(400)가 개방되는 상측에 결합되며, 물(5)이 유입되도록 하측이 개방되고, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(415)이 형성되는 용기(410); 용기(410)의 측부를 감싸 감지 센서(40)가 상기 물(5)에서 부유되도록 하는 부표(420); 내벽(415)의 상측과 결합되며, 제어부(400)에 의해 빛을 발광하는 LED 플레이트(430); 내벽(415)의 하측과 이격되게 용기(410)의 내벽과 결합되며, 용기(410) 내로 유입되는 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 투석막(450); 내벽(415)과 투석막(450)의 사이에 투입되며, 투석막(450)을 통과하는 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(440); 용기(410)의 하측에 설치되며, 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 감지 데이터를 제어부(400)로 송신하는 감지부(460); 및 용기(410)의 하측 내벽에 설치되되 감지부(460)의 일측과 결합되어, 감지부(460)의 위치를 고정하는 고정부(470);를 포함한다.
그리고 제어부(400)는, 투석막(450)에 물(5)이 접촉되면서 투석막(450)을 통과하여 지시약(440)의 색이 변화되도록 하는 가스를 기반으로 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
또한, 부표(420)는, 투석막(450)에 물(5)이 접촉되면서 가스가 통과되어 지시약(440)의 색 변화가 일어나도록, 투석막(450)보다 상측에 위치되게 용기(410)의 측부를 감싼다.
그리고 지시약(440)은, 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함한다.
또한, 지시약(440)은, 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입된다.
그리고 감지부(460)는, LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, RGB 데이터를 제어부(400)로 송신하는 RGB 센서(461);를 포함한다.
또한, 감지부(460)는, LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 촬영 데이터를 제어부(400)로 송신하는 카메라(463);를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 제5 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서는, 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물(5)에 용해된 용존 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 복수의 연결형 감지 센서(50)에 있어서, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(500); 제어부(500)가 개방되는 상측에 결합되며, 물(5)이 유입되도록 하측이 개방되고, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(515)이 형성되는 용기(510); 제어부(500)와 내벽(515)의 사이에 투입되며, 제어부(500)에 의해 빛을 발광하는 LED 플레이트(520); 용기(510)의 외측에 하나 이상 설치되는 와이어(530); 와이어(530)의 끝단이 결합되며, 감지 센서(50)가 물(5)에서 부유되도록 하는 부표(540); 내벽(515)의 하측과 이격되게 용기(510)의 내벽과 결합되며, 용기(510) 내로 유입되는 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 투석막(560); 내벽(515)과 투석막(560)의 사이에 투입되며, 투석막(560)을 통과하는 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(550); 용기(510)의 하측에 설치되며, 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 감지 데이터를 제어부(500)로 송신하는 감지부(570); 및 용기(510)의 하측 내벽에 설치되되 감지부(570)의 일측과 결합되어, 감지부(570)의 위치를 고정하는 고정부(580);를 포함한다.
그리고 와이어(530)는, 용기(510)의 일측에 끝단이 결합되며, 부표(540)에 다른 끝단이 결합되는 제1 와이어(531); 및 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서의 부표에 끝단이 결합되어, 부표를 통해 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서를 연결하는 제2 와이어(533);를 포함한다.
또한, 감지 센서(50)는, 제1 와이어(531)와 제2 와이어(533)가 다른 길이로 연장형성되어 물(5)에 다른 깊이로 투입되며, 제어부(500)를 통해 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 물(5)의 깊이별로 산출한다.
그리고 제1, 2 와이어(231, 233)는, 제어부(500)를 통해 권취 또는 권출되며, 권취 또는 권출을 통해 길이가 조절되어, 물(5)에 감지 센서(50)의 투입 깊이가 조절되도록 한다.
또한, 부표(540)는, 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서의 와이어(530)의 끝단이 결합되어, 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서가 물(5)에서 부유되도록 한다.
그리고 지시약(550)은, 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함한다.
또한, 지시약(550)은, 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입된다.
그리고 감지부(570)는, LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, RGB 데이터를 제어부(500)로 송신하는 RGB 센서(571);를 포함한다.
또한, 감지부(570)는, LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 촬영 데이터를 제어부(500)로 송신하는 카메라(573);를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 감지부가 LED 광원을 이용하여 지시약의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부가 이산화탄소 지중 저장지로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 센서를 복수로 구비함으로써, 넓은 면적의 이산화탄소 지중 저장지로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 지중 저장지 뿐만 아니라, 다른 산업 현장에 적용됨으로써, 산업 현장에서 누출되는 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 감지할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 색이 변화된 지시약을 원래의 색으로 복구시킨 후 재사용함으로써, 센서의 운용 비용을 절감할 수 있다.
또한, 감지부가 LED 광원을 이용하여 지시약의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부가 이산화탄소 지중 저장지로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 센서를 복수로 구비함으로써, 넓은 면적의 이산화탄소 지중 저장지로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 지중 저장지 뿐만 아니라, 다른 산업 현장에 적용됨으로써, 산업 현장에서 누출되는 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 감지할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 감지 센서를 서로 다른 깊이로 물에 투입시킴으로써, 깊이별로 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 감지부가 LED 광원을 이용하여 지시약의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 용존 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 감지 센서를 연결함으로써, 넓은 면적의 용존 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 테이프의 일부, 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 제어부가 이산화탄소의 농도를 산출하기 위한 회귀방정식이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 사시도이다.
도 10은 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이다.
도 11은 도 9 및 도 10에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이다.
도 12는 제어부가 제어하는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 사용예를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 단면도이다.
도 18은 도 16 및 도 17에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 20는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 용존 따른 이산화탄소 감지 센서의 연결예를 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제5 실시예에 따른 용존 연결형의 이산화탄소 감지 센서의 평면도이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
(실시예 1)
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서(10)(이하에서는, '이산화탄소 감지 센서(10)'라 한다.)를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 테이프의 일부, 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이프형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 이산화탄소 감지 센서(10)는 테이프(100), 제어부(110), LED 플레이트(120), 용기(130), 지시약(140), 투석막(150), 감지부(160) 및 고정부(170)가 구비된다.
이와 같은, 이산화탄소 감지 센서(10)는 구비되는 상기 구성들을 통해 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 테이프형의 이산화탄소 감지 센서이다.
그리고 이산화탄소 감지 센서(10)는 복수로 구비되어, 넓은 면적의 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 이산화탄소 감지 센서(10)는 토양 호흡에 의해 누출되는 이산화탄소를 감지함으로써, 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소를 감지할 수 있다.
그리고 이산화탄소 감지 센서(10)는 이산화탄소 지중 저장지(1) 뿐만 아니라, 다른 산업 현장에 적용되어 산업 현장으로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 이산화탄소 감지 센서(10)는 도면에 미도시되었으나, 단말(예: 휴대폰, 워크스테이션, 테블릿, 서버 컴퓨터 등)과 연결되어 이산화탄소의 농도를 편리하게 감지할 수 있다.
테이프(100)는 연장형성되며, 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 복수로 설치되는 고정용 기둥(2)에 접착되어, 이산화탄소 감지 센서(10)의 구성들을 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측으로부터 이격시킨다. 이러한 이격은, 하측이 개방된 용기(130)의 하측으로 이산화탄소가 포함되는 기체(3)를 유입시키기 위함이다.
그리고 테이프(100)는 외부 영향(예: 비, 태양열, 동결 등)이 가해져도 고정용 기둥(2)과의 접착상태를 유지하기 위해 내약품성, 내열성, 소수성을 가지는 테프론(Teflon)으로 이루어진다. 다만, 테이프(100)는 테프론으로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 외부 영향에도 영향이 없는 다른 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
제어부(110)는 테이프(100)의 하측과 결합되며, 감지부(160)로부터 수신하는 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 산출한 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 이때, 제어부(110)는 통신부(4)로 이산화탄소의 농도를 송신하기 위해 통신부(4)와 유선 또는 무선으로 연결되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 제어부(110)는 구체적으로, 감지부(160)에 구비되는 후술될 RGB 센서(161)의 RGB 데이터 또는 카메라(163)의 촬영 데이터를 수신하며, RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 산출한 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 여기서, 제어부(110)가 이산화탄소의 농도를 산출하는 방식은 후술에서 회귀방정식을 통해 자세히 설명하도록 하겠다.
그리고 제어부(110)는 도면에 도시되지 않았으나, LED 플레이트(120)에 구비되는 LED 광원(미도시)에 전력을 공급하기 위한 배터리가 구비되는 전원부(미도시)를 제어하여 LED 플레이트(120)에서 빛이 발광되도록 한다.
LED 플레이트(120)는 제어부(110)의 하측과 결합되며, 하측에 빛을 발광하는 LED 광원(미도시)이 복수로 구비된다. 그리고 LED 광원(미도시)에서 하측을 향해 발광되는 빛은 지시약(140)에 투과된다.
이와 같이, LED 플레이트(120)가 지시약(140)에 빛을 투과하는 것은, 감지부(160)가 LED 광원(미도시)의 빛이 투과되는 지시약(140)의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부(110)가 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출하기 위함이다.
여기서, 제어부(110)는 감지부(160)가 지시약(140)의 색 변화를 감지하는 동안에 LED 광원(미도시)의 빛 세기를 유지하는 것이 바람직할 것이다. 이는, 감지부(160)가 LED 광원(미도시)의 빛 세기 변화에 따라 지시약(140)의 색 변화를 정확하게 감지하지 못하게 되는 것을 방지하기 위함이다.
용기(130)는 하측이 개방된 형태로 상면이 LED 플레이트(120)의 하측과 결합되며, 지시약(140) 및 투석막(150)이 내부에 구비된다. 이러한 용기(130)는 상면과 결합되는 LED 플레이트(120)에서 발광되는 빛이 지시약(140)에 투과되도록 투명한 재질인 아크릴 재질로 이루어진다. 다만, 용기(130)는 아크릴 재질로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 빛이 투과되는 다른 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
지시약(140)은 용기(130)의 상면과 투석막(150)의 상측에 투입되되, 투석막(150)에 의해 용기(130) 내에 밀봉되며, 용기(130)의 하측으로 유입되어 투석막(150)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화된다.
이러한 지시약(140)은 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 붉은색 계열로 색이 변화된다. 다만, 지시약(140)은 상기 물질들로 한정하는 것은 아니며, 티몰블루, 티몰블루소듐블루 또는 티몰프탈레인 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 푸른색 계열로 색이 변화될 수 있다.
그리고 지시약(140)은 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입될 수 있다. 이는, 지시약(140)이 외부 영향(예: 동결)에 의해 냉각되어, 빛의 투과율 감소 또는 빛이 굴절되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 기체(3)는 지시약(140)의 pH 변화가 일어날 수 있도록, 액체인 지시약(140)에 용해되면서 지시약(140)의 pH를 변화시키는 아황산가스(SO2) 및 암모니아(NH3) 중 적어도 하나일 수 있다. 다만, 기체(3)는 아황산가스 및 암모니아 중 하나로 한정하는 것은 아니며, 지시약(140)에 의해 용해되면서 지시약(140)의 pH를 변화시키는 다른 기체일 수도 있다.
투석막(150)은 용기(130)의 내벽에 설치되어, 지시약(140)이 용기(130)로부터 유출되지 않도록 지시약(140)을 밀봉하되, 기체(3)가 통과되도록 한다. 이를 위해, 투석막(150)은 지시약(140)은 밀봉하되, 기체(3)는 통과되는 입자를 가지는 재생 셀룰로오스로 이루어진다. 다만, 투석막(150)은 재생 셀룰로오스로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 지시약(140)이 밀봉되되, 기체(3)가 통과되는 입자를 가지는 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
감지부(160)는 고정부(170)를 통해 투석막(150)의 하측과 이격되게 용기(130) 내에 설치되며, LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 생성한 감지 데이터를 제어부(110)로 송신한다.
이러한 감지부(160)는 RGB 센서(161) 및 카메라(163) 중 하나가 구비되며, 구비되는 구성을 통해 지시약(140)의 색 변화를 감지한다. 다만, 감지부(160)는 RGB 센서(161) 및 카메라(163)가 하나가 아니라 동시에 구비되어, 적어도 하나의 구성을 통해 지시약(140)의 색 변화를 감지할 수도 있다.
RGB 센서(161)는 LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 생성한 RGB 데이터를 제어부(110)로 송신한다. 여기서, RGB라 함은 빛의 삼원색인 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue)을 이용하여 색을 표시하는 방식을 의미한다. 즉, RGB 데이터는 지시약(140)의 색을 RGB 값으로 표시하는 데이터를 의미한다.
카메라(163)는 LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 지시약(140)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 생성한 복수의 촬영 데이터를 제어부(110)로 송신한다.
한편, 감지부(160)에 RGB 센서(161)가 구비되면, 제어부(110)는 RGB 센서(161)로부터 수신하는 RGB 데이터를 기반으로 감지 시간동안 감지된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이와 달리, 카메라(163)가 구비되면, 제어부(110)는 카메라(163)로부터 수신하는 복수의 촬영 데이터를 촬영 시간순으로 저장하고, 촬영 시간순으로 저장된 복수의 촬영 데이터로부터 RGB 값을 산출하며, 산출한 RGB 값을 기반으로 감지 시간 동안 촬영된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
고정부(170)는 용기(130) 내벽에 설치되되, RGB 센서(161) 또는 카메라(163)의 일측과 결합되어, RGB 센서(161) 또는 카메라(163)의 위치를 고정한다.
(실시예 2)
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서(20)(이하에서는, '이산화탄소 감지 센서(20)'라 한다.)를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이고, 도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 이산화탄소 감지 센서(20)는 제어부(200), LED 플레이트(210), 용기(220), 지시약(230), 투석막(240), 감지부(250), 고정부(260) 및 다리부(270)가 구비된다.
이와 같은, 이산화탄소 감지 센서(20)는 구비되는 상기 구성들을 통해 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 복수로 안착되어, 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 원통형의 이산화탄소 감지 센서이다. 즉, 이산화탄소 감지 센서(20)에 구비되는 상기 구성들은 원형으로 구비된다.
그리고 이산화탄소 감지 센서(20)는 복수로 구비되어, 넓은 면적의 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 이산화탄소 감지 센서(20)는 토양 호흡에 의해 누출되는 이산화탄소를 감지함으로써, 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소를 감지할 수 있다.
그리고 이산화탄소 감지 센서(20)는 이산화탄소 지중 저장지(1) 뿐만 아니라, 다른 산업 현장에 적용되어 산업 현장으로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 이산화탄소 감지 센서(20)는 도면에 미도시되었으나, 단말(예: 휴대폰, 컴퓨터, 테블릿 등)과 연결되어 이산화탄소의 농도를 편리하게 감지할 수 있다.
이하에서는, 이산화탄소 감지 센서(20)에 구비되는 상기 구성들 중 상술한 제1 실시예의 이산화탄소 감지 센서(10)의 구성들과 부호만 다를 뿐인 LED 플레이트(210), 용기(220), 지시약(230), 투석막(240), 감지부(250) 및 고정부(260)에 대한 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠다.
제어부(200)는 하측에 LED 플레이트(210)가 결합되며, 감지부(250)로부터 수신하는 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 산출한 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 이때, 제어부(200)는 통신부(4)로 이산화탄소의 농도를 송신하기 위해 통신부(4)와 유선 또는 무선으로 연결되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 제어부(200)는 구체적으로, 감지부(250)에 구비되는 RGB 센서(251)의 RGB 데이터 또는 카메라(253)의 촬영 데이터를 수신하며, RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 산출한 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 여기서, 제어부(200)가 이산화탄소의 농도를 산출하는 방식은 후술에서 회귀방정식을 통해 자세히 설명하도록 하겠다.
다리부(270)는 RGB 센서(251) 또는 카메라(253)가 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 접촉되지 않게 용기(220)의 하측과 결합된다. 그리고 다리부(270)는 용기(220)를 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측으로부터 이격시킨다. 이러한 이격은, 하측이 개방된 용기(220)의 하측으로 이산화탄소가 포함되는 기체(3)를 유입시키기 위함이다.
<회귀방정식>
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서(10, 20)가 이산화탄소의 농도를 산출하기 위한 회귀방정식을 자세히 설명하도록 하겠다.
도 8에 도시된 회귀방정식은, △G 데이터의 변화량에 대한 이산화탄소의 농도를 계산한 회귀방정식이다. 여기서, △G 데이터의 변화량은 RGB 데이터 중 녹색값의 변화량을 의미한다. 다만, 이러한 데이터의 변화량은 RGB 데이터 중 녹색값의 변화량으로만 한정하는 것은 아니며, RGB 데이터 중 빨간색값의 변화량(△R) 또는 파란색값의 변화량(△B)으로 변경될 수 있다.
이하에서는, △G 데이터의 변화량에 대한 이산화탄소의 농도를 계산한 회귀방정식을 기반으로 누출 이산화탄소 농도 계산식을 이하의 [수학식 1]과 같이 산출하였다.
(수학식 1)
Figure PCTKR2019014358-appb-I000001
상기 [수학식 1]에서, Ct는 t 시간 동안 감지된 이산화탄소의 농도, △G 는 RGB 데이터 중 녹색값의 변화량, t는 감지 시간을 의미한다.
이와 같은, 상기 [수학식 1]인 누출 이산화탄소 농도 계산식은 제어부(110)에 기저장되며, 제어부(110)는 기저장된 누출 이산화탄소 농도 계산식을 기반으로 감지 시간동안 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 감지 시간동안 감지된 이산화탄소 농도를 산출한다.
(실시예 3)
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서(30)(이하에서는, '순환형 이산화탄소 감지 센서(30)'라 한다.)의 구성을 자세히 설명하도록 하겠다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 사시도이며, 도 10은 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 단면도이고, 도 11은 도 9 및 도 10에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 평면도이며, 도 12는 제어부가 제어하는 구성을 나타내는 블록도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 제어부(300), LED 플레이트(310), 제1 용기(320), 지시약(330), 투석막(340), 감지부(350), 고정부(360), 순환부(370), 제2 용기(380) 및 공기펌프(390)가 구비된다.
이와 같은, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 상기 구성들을 통해 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 지시약(330)을 통해 감지하며, 이산화탄소의 농도를 감지하기 위해 사용된 지시약(330)을 순환시켜 재사용하는 센서이다.
제어부(300)는 감지 수단인 감지부(350)로부터 수신하는 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이러한 제어부(300)는 구체적으로, 감지부(350)에 구비되는 후술될 RGB 센서(351)의 RGB 데이터 또는 카메라(353)의 촬영 데이터를 수신하며, RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출한다.
그리고 제어부(300)는 LED 플레이트(310), RGB 센서(351), 카메라(353), 순환펌프(371) 및 공기펌프(390)의 작동을 제어한다.
또한, 제어부(300)는 도면에 도시되지 않았으나, LED 플레이트(310)에 구비되는 LED 광원(미도시)에 전력을 공급하기 위한 배터리가 구비되는 전원부(미도시)를 제어하여 LED 플레이트(310)에서 빛이 발광되도록 한다.
LED 플레이트(310)는 제어부(300)와 연결되며, 하측에 빛을 발광하는 LED 광원(미도시)이 복수로 구비된다. 그리고 LED 광원(미도시)에서 하측을 향해 발광되는 빛은 제1 용기(320)에 투입되는 지시약(330)과 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)에 각각 투과된다.
이와 같이, LED 플레이트(310)가 제1, 2 용기(120, 180)에 투입되는 지시약(330)에 빛을 투과하는 것은, 감지부(350)가 LED 광원(미도시)의 빛이 투과되는 지시약(330)의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부(300)가 지시약(330)을 통해 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출하기 위함이다.
여기서, 제어부(300)는 감지부(350)가 색 변화를 감지하는 동안 LED 광원(미도시)의 빛 세기를 유지하는 것이 바람직할 것이다. 이는, 감지부(350)가 LED 광원(미도시)의 빛 세기 변화에 따라 제1, 2 용기(120, 180)에 각각 투입되는 지시약(330)의 색 변화를 정확하게 감지하지 못하게 되는 것을 방지하기 위함이다.
제1 용기(320)는 LED 플레이트(310)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되고, 상기 하측에는 투석막(340)의 후술될 제1 투석막(341)이 결합된다. 여기서, 제1 용기(320)의 하측이 개방되는 것은, 제1 투석막(341)을 통과하는 기체(3)가 제1 용기(320) 내에 유입되도록 하기 위함이다.
그리고 제1 용기(320)는 도면에 도시되지 않았으나, LED 플레이트(310)의 하측에 지시약(330)이 부착 또는 묻지 않도록 LED 플레이트(310)의 하측과 결합되는 상면이 구비되고, LED 플레이트(310)에서 발광되는 빛이 제1 용기(320) 내에 투입되는 지시약(330) 및 제2 용기(380)에 투과되도록 투명한 재질인 아크릴 재질로 이루어진다. 다만, 제1 용기(320)는 아크릴 재질로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 빛이 투과되는 다른 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
지시약(330)은 제1 용기(320)와 제2 용기(380)에 각각 투입되며, 제1 용기(320)와 제2 용기(380)에 각각 결합되는 투석막(340)에 의해 제1 용기(320)와 제2 용기(380) 내로부터 이탈되지 않게 되고, 투석막(340)을 통과하여 제1 용기(320)와 제2 용기(380) 내에 각각 투입되는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화된다.
이러한 지시약(330)은 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 붉은색 계열로 색이 변화된다. 다만, 지시약(330)은 상기 물질들로 한정하는 것은 아니며, 티몰블루, 티몰블루소듐블루 또는 티몰프탈레인 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 푸른색 계열로 색이 변화될 수 있다.
그리고 지시약(330)은 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입될 수 있다. 이는, 지시약(330)이 외부 영향(예: 동결)에 의해 냉각되어, 빛의 투과율 감소 또는 빛이 굴절되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 제1 용기(320) 내에 투입되는 기체(3)는 지시약(330)의 pH 변화가 일어날 수 있도록, 액체인 지시약(330)에 용해되면서 지시약(330)의 pH를 변화시키는 아황산가스(SO2) 및 암모니아(NH3) 중 적어도 하나일 수 있다. 다만, 제1 용기(320) 내에 투입되는 기체(3)는 아황산가스 및 암모니아 중 하나로 한정하는 것은 아니며, 지시약(330)에 의해 용해되면서 지시약(330)의 pH를 변화시키는 다른 가스일 수도 있다.
이와 달리, 제2 용기(380) 내에 투입되는 기체(3)는 제1 용기(320)에 결합된 투석막(340)을 통과하는 기체(3)에 의해 색이 변화된 지시약(330)을 제1 용기(320)에 기체(3)가 통과되기 전인 초기 색으로 복구시키기 위한 가스일 수 있다. 이러한 제2 용기(380) 내에 투입되는 기체(3)는 지시약(330)의 초기 색으로 복구시키는 가스라면 그 종류를 한정하지 아니한다.
투석막(340)은 제1 용기(320)의 하측에 결합되는 제1 투석막(341)과 제2 용기(380)의 상측에 결합되는 제2 투석막(343)으로 나누어지며, 지시약(330)은 통과되지 않고, 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 재생 셀룰로오스로 이루어진다. 다만, 투석막(341, 343)은 재생 셀룰로오스로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 지시약(330)이 통과되지 않되, 기체(3)가 통과되는 입자를 가지는 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
감지부(350)는 고정부(360)를 통해 제1 용기(320)의 하측과 결합되는 제1 투석막(341)의 하측과 이격되게 설치되며, 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 생성한 감지 데이터를 제어부(300)로 송신한다.
이러한 감지부(350)는 RGB 센서(351) 및 카메라(353) 중 하나가 구비되며, 구비되는 구성을 통해 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)의 색 변화를 감지한다. 다만, 감지부(350)는 RGB 센서(351) 및 카메라(353)가 하나가 아니라 동시에 구비되어, 적어도 하나의 구성을 통해 지시약(330)의 색 변화를 감지할 수 있다.
RGB 센서(351)는 LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 생성한 RGB 데이터를 제어부(300)로 송신한다. 여기서, RGB라 함은 빛의 삼원색인 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue)을 이용하여 색을 표시하는 방식을 의미한다. 즉, RGB 데이터는 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)의 색을 RGB 값으로 표시하는 데이터를 의미한다.
카메라(353)는 LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 제1 용기(320) 또는 제2 용기(380)에 투입되는 지시약(330)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 생성한 복수의 촬영 데이터를 제어부(300)로 송신한다.
한편, 감지부(350)에 RGB 센서(351)가 구비되면, 제어부(300)는 RGB 센서(351)로부터 수신하는 RGB 데이터를 기반으로 감지 시간동안 감지된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이와 달리, 감지부(350)에 카메라(353)가 구비되면, 제어부(300)는 카메라(353)로부터 수신하는 복수의 촬영 데이터를 촬영 시간순으로 저장하고, 촬영 시간순으로 저장된 복수의 촬영 데이터로부터 RGB 값을 산출하며, 산출한 RGB 값을 기반으로 감지 시간 동안 촬영된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
고정부(360)는 제2 용기(380)의 외벽에 설치되되, RGB 센서(351) 또는 카메라(353)의 일측과 결합되어, 제1 용기(320)의 하측과 결합되는 제1 투석막(341)의 하측과 이격되게 RGB 센서(351) 또는 카메라(353)를 고정한다.
순환부(370)는 지시약(330)을 제1 용기(320)로부터 제2 용기(380)로 순환시키거나, 제2 용기(380)로부터 제1 용기(320)로 순환시키기 위해 순환펌프(371) 및 파이프(373)가 구비된다.
순환펌프(371)는 파이프(373)에 유입되는 제1 용기(320) 내의 지시약(330)을 제2 용기(380)로 순환시키거나, 파이프(373)에 유입되는 제2 용기(380) 내의 지시약(330)을 제1 용기(320)로 순환시킨다.
파이프(373)는 제1 용기(320)의 외벽을 관통하는 파이프와 제2 용기(380) 내에 위치되는 파이프로 나누어지며, 지시약(330)이 순환되는 경로를 제공한다.
제2 용기(380)는 복수로 구비되어 제1 용기(320)의 측면 외벽에 각각 결합되며, 상측이 개방되고, 상기 상측에는 제2 투석막(343)이 결합된다. 여기서, 제2 용기(380)의 상측이 개방되는 것은, 제2 투석막(343)을 통과하는 기체(3)가 제2 용기(380) 내에 유입되도록 하기 위함이다.
그리고 제2 용기(380)는 LED 플레이트(310)에서 발광되는 빛이 지시약(330)에 투과되도록 투명한 재질인 아크릴 재질로 이루어진다. 다만, 제2 용기(380)는 아크릴 재질로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 빛이 투과되는 다른 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
공기펌프(390)는 도면에 미도시되었으나, 기체(3)가 유동되는 파이프(미도시)를 통해 제2 용기(380)의 상측과 결합되며, 일정한 기온감률에 정역학적으로 평행 상태의 가스인 기체(3)를 제2 용기(380) 내에 공급한다. 이와 같이, 공기펌프(390)가 기체(3)를 제2 용기(380) 내에 공급하는 것은, 제1 용기(320)로부터 투입되는 색이 변화된 지시약(330)을 초기 색으로 복구시키기 위함이다.
<설치예>
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)의 설치예를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 제어부(300)를 통해 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측(바람직하게는, 상측)에 안착되어, 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지한다.
더 나아가, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 이산화탄소 지중 저장지(1)에 복수로 안착됨으로써, 넓은 면적의 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
뿐만 아니라, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 토양 호흡에 의해 누출되는 이산화탄소를 감지함으로써, 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 이산화탄소를 감지할 수 있다.
이와 같은, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 이산화탄소 지중 저장지(1) 뿐만 아니라, 다른 산업 현장에 적용되어 산업 현장으로부터 누출되는 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
그리고 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 제어부(300)가 통신부(4)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 산출한 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다.
여기서, 통신부(4)는 단순히 정보 전달을 위한 통신부가 아니라, 정보를 송수신하고, 송수신한 정보를 저장 및 출력할 수 있는 저장부, 출력부의 역할도 수행하는 구성으로 이해되는 것이 바람직할 것이며, 사용자는 통신부(4)를 통해 제어부(300)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있다.
또한, 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)는 도면에 미도시되었으나, 단말(예: 휴대폰, 워크스테이션, 테블릿, 서버 컴퓨터 등)과 연결될 수 있다. 이러한 단말을 통해 사용자는 제어부(300)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있게 된다.
<사용예>
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 순환형 이산화탄소 감지 센서(30)의 사용예를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 순환형 이산화탄소 감지 센서의 사용예를 나타내는 흐름도이다.
한편, 이하에서는 상술한 제1 용기(320) 내에 투입된 지시약(330)을 지시약(330a)으로, 제2 용기(380) 내에 투입된 지시약(330)을 지시약(330b)으로, 제1 용기(320) 내에 유입되는 이산화탄소 지중 저장지(1)로부터 누출되는 가스인 기체(3)를 기체(3a)로, 제2 용기(380) 내에 유입되는 지시약(330)을 초기 색으로 복구시키기 위한 기체(3)를 기체(3b)로 설명하도록 하겠다.
먼저, 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 지시약(330a)이 투입된 제1 용기(320)의 하측에 결합된 제1 투석막(341)을 통과하여 기체(3a)가 유입되며, 지시약(330a)은 기체(3a)를 통해 pH 변화가 일어나면서 색이 변화된다.
지시약(330a)이 기체(3a)에 의해 제1 용기(320) 내에서 색이 변화되면, 감지부(350)는 색이 변화된 지시약(330a)을 감지하여 감지 데이터를 생성하며, 제어부(300)는 지시약(330a)의 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출한다.
지시약(330a)의 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도가 산출되면, 도 14의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 순환펌프(371)의 작동을 제어하여 제1 용기(320)의 색이 변화된 지시약(330a)이 지시약(330a, 330b)이 투입되지 않은 제2 용기(380)에 투입되도록 한다.
지시약(330a)이 제2 용기(380)에 투입되면, 도 14의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 순환펌프(371)의 작동을 제어하여 제2 용기(380)의 지시약(330b)이 제1 용기(320)에 투입되도록 한다.
지시약(330b)이 제1 용기(320)에 투입되면, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 공기펌프(390)의 작동을 제어하여 색이 변화된 지시약(330a)이 투입된 제2 용기(380) 내에 기체(3b)가 공급되도록 한다. 여기서, 색이 변화된 지시약(330a)은 기체(3b)를 통해 pH 변화가 일어나면서 초기 색으로 복구된다.
지시약(330b)이 제1 용기(320)에 투입된 후 기체(3a)에 의해 제1 용기(320) 내에서 색이 변화되면, 감지부(350)는 색이 변화된 지시약(330b)을 감지하여 감지 데이터를 생성하며, 제어부(300)는 지시약(330b)의 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도를 산출한다.
지시약(330b)의 감지 데이터를 기반으로 이산화탄소의 농도가 산출되면, 도 15의 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 순환펌프(371)의 작동을 제어하여 제1 용기(320)의 색이 변화된 지시약(330b)이 지시약(330a, 330b)이 투입되지 않은 제2 용기(380)에 투입되도록 한다.
지시약(330a)이 초기 색으로 복구되고, 지시약(330b)이 제1 용기(320)로부터 제2 용기(380)로 투입되면, 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 순환펌프(371)의 작동을 제어하여 제2 용기(380)의 색이 복구된 지시약(330a)이 제1 용기(320)에 투입되도록 한다. 이때, 색이 복구된 지시약(330a)은 제1 용기(320) 내로 유입되는 기체(3a)에 의해 색이 재차 변화될 수 있다.
지시약(330a)이 제1 용기(320)에 투입되면, 제어부(300)는 공기펌프(390)의 작동을 제어하여 기체(3a)에 의해 색이 변화된 지시약(330b)이 투입된 제2 용기(380) 내에 기체(3b)가 공급되도록 한다. 여기서, 지시약(330b)은 기체(3b)를 통해 pH 변화가 일어나면서 초기 색으로 복구된다.
한편, 제어부(300)는 색이 복구된 지시약(330a, 330b)이 하나의 제2 용기(380)로부터 제1 용기(320)로 투입되고, 기체(3a)에 의해 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 하나의 제2 용기(380)와 인접한 다른 하나의 제2 용기(380)에 색이 변화된 지시약(330a, 330b)이 투입되도록 한다.
또한, 제어부(300)는 색이 변화된 지시약(330a, 330b)이 복수의 제2 용기(380)에 각각 한 번 이상 투입되고, 제1 용기(320) 내에 투입되는 지시약(330a, 330b)이 기체(3a)에 의해 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 순환부(370)를 제어하여 색이 변화된 지시약(330a, 330b)의 투입 순으로, 제1 용기(320)로부터 복수의 제2 용기(380)에 색이 변화된 지시약(330a, 330b)이 투입되도록 한다.
(실시예 4)
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 독립형 용존 이산화탄소 감지 센서(40)를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 사시도이며, 도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 단면도이고, 도 18은 도 16 및 도 17에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 평면도이며, 도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 용존 이산화탄소 감지 센서(40)는 제어부(400), 용기(410), 부표(420), LED 플레이트(430), 지시약(440), 투석막(450), 감지부(460) 및 고정부(470)가 구비된다.
이와 같은, 용존 이산화탄소 감지 센서(40)는 이산화탄소가 용해된 물(5)에 투입된 후, 물(5)에 부유된 상태로 지시약(440) 및 감지부(460)을 통해 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 감지하는 독립형의 감지 센서이다.
여기서, 물(5)이라 함은, 이산화탄소가 주입된 지층인 비포화대 또는 포화대에 잔존하는 물(5) 또는 바다, 강, 하천, 호수 등의 물(5)을 의미한다. 그리고 물(5)에는 적게 나마 이산화탄소가 포함된 가스가 용해되어 있다.
또한, 용존 이산화탄소 감지 센서(40)는 도면에 미도시되었으나, 단말(예: 휴대폰, 워크스테이션, 테블릿, 서버 컴퓨터 등)과 연결될 수 있다. 이러한 단말을 통해 사용자는 제어부(400)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있게 된다.
제어부(400)는 감지 수단인 감지부(460)로부터 수신하는 감지 데이터를 기반으로 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이러한 제어부(400)는 구체적으로, 감지부(460)에 구비되는 후술될 RGB 센서(461)의 RGB 데이터 또는 카메라(463)의 촬영 데이터를 수신하며, RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 기반으로 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
그리고 제어부(400)는 LED 플레이트(430), RGB 센서(461) 및 카메라(463)와 각각 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 구성들의 작동을 제어한다.
또한, 제어부(400)는 통신부(4)와 유선 또는 무선으로 연결되며, 산출한 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 여기서, 통신부(4)는 단순히 정보 전달을 위한 통신부가 아니라, 정보를 송수신하고, 송수신한 정보를 저장 및 출력할 수 있는 저장부, 출력부의 역할도 수행하는 구성으로 이해되는 것이 바람직할 것이며, 사용자는 통신부(4)를 통해 제어부(400)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있다.
그리고 제어부(400)는 도면에 도시되지 않았으나, LED 플레이트(430)에 구비되는 LED 광원(미도시)에 전력을 공급하기 위한 배터리가 구비되는 전원부(미도시)를 제어하여 LED 플레이트(430)에서 빛이 발광되도록 한다.
용기(410)는 상측과 하측이 개방되되, 상측은 제어부(400)가 결합되면서 폐쇄되며, 하측에는 용존 이산화탄소 감지 센서(40)가 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물(5)에 용해된 가스가 유입된다.
또한, 용기(410)는 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(415)이 형성된다. 이러한 내벽(415)을 통해 구획지게 되는 용기(410)의 상측 공간에는 LED 플레이트(430)가 수용되며, 용기(410)의 하측 공간에는 지시약(440), 투석막(450), 감지부(460) 및 고정부(470)가 수용된다.
그리고 내벽(415)은 LED 플레이트(430)에서 발광되는 빛이 지시약(440)에 투과되도록 투명한 재질인 아크릴 재질로 이루어진다. 다만, 내벽(415)은 아크릴 재질로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 빛이 투과되는 다른 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
부표(420)는 물(5)로부터 용존 이산화탄소 감지 센서(40)를 부유시키기 위해, 용기(410)의 측부를 감싼다. 이러한 부표(420)는 구체적으로, 물(5)이 투석막(450)과 접촉되면서 물(5)에 용해된 가스가 투석막(450)을 통과하여 지시약(440)에 유입되도록 투석막(450)보다 상측에 위치되게 용기(410)의 측부를 감싼다.
이와 같은, 부표(420)는 용존 이산화탄소 감지 센서(40)의 부유를 위해 부력이 높으면서 충격에 의한 파손이 적은 재질이라면, 재질을 한정하지 아니한다.
LED 플레이트(430)는 내벽(415)의 상측과 결합되며, 제어부(400)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 하측에 빛을 발광하는 LED 광원(미도시)이 복수로 구비된다. 그리고 LED 플레이트(430)에서 발광되는 빛은 지시약(440)에 투과된다.
이와 같이, LED 플레이트(430)가 지시약(440)에 빛을 투과하는 것은, 감지부(460)가 LED 광원(미도시)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부(400)가 지시약(440)을 통해 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출하기 위함이다.
여기서, 제어부(400)는 감지부(460)가 색 변화를 감지하는 동안 LED 광원(미도시)의 빛 세기를 유지하는 것이 바람직할 것이다. 이는, 감지부(460)가 LED 광원(미도시)의 빛 세기 변화에 따라 지시약(440)의 색 변화를 정확하게 감지하지 못하게 되는 것을 방지하기 위함이다.
지시약(440)은 내벽(415)과 투석막(450)의 사이에 투입되며, 투석막(450)에 의해 용기(410)로부터 이탈되지 않고, 투석막(450)을 통과하여 유입되는 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화된다.
이러한 지시약(440)은 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 붉은색 계열로 색이 변화된다. 다만, 지시약(440)은 상기 물질들로 한정하는 것은 아니며, 티몰블루, 티몰블루소듐블루 또는 티몰프탈레인 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 푸른색 계열로 색이 변화될 수 있다.
또한, 지시약(440)은 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입될 수 있다. 이는, 지시약(440)이 외부 영향(예: 동결)에 의해 냉각되어, 빛의 투과율 감소 또는 빛이 굴절되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 물(5)에는 지시약(440)의 pH 변화가 일어날 수 있도록, 지시약(440)에 용해되면서 지시약(440)의 pH를 변화시키는 아황산가스(SO2) 및 암모니아(NH3) 중 적어도 하나의 가스가 포함될 수 있다. 다만, 물(5)에는 아황산가스 및 암모니아 중 하나의 가스만 용해되었다고 한정하는 것은 아니며, 지시약(440)에 의해 용해되면서 지시약(440)의 pH를 변화시킬 수 있는 다른 가스가 하나 이상 포함될 수 있다.
투석막(450)은 내벽(415)의 하측과 이격되게 용기(410)의 내벽과 결합되며, 지시약(440)은 통과되지 않고, 물(5)에 용해된 가스만 통과되는 입자를 가지는 재생 셀룰로오스로 이루어진다. 다만, 투석막(450)은 재생 셀룰로오스로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 지시약(440)이 통과되지 않되, 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
감지부(460)는 고정부(470)를 통해 용기(410)의 하측에 설치되며, LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 생성한 감지 데이터를 제어부(400)로 송신한다.
이러한 감지부(460)는 RGB 센서(461) 및 카메라(463) 중 하나가 구비되며, 구비되는 구성을 통해 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 감지한다. 다만, 감지부(460)는 RGB 센서(461) 및 카메라(463)가 하나가 아니라 동시에 구비되어, 적어도 하나의 구성을 통해 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 감지할 수 있다.
RGB 센서(461)는 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 생성한 RGB 데이터를 제어부(400)로 송신한다. 여기서, RGB라 함은 빛의 삼원색인 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue)을 이용하여 색을 표시하는 방식을 의미한다. 즉, RGB 데이터는 용기(410)에 투입되는 지시약(440)의 색을 RGB 값으로 표시하는 데이터를 의미한다.
카메라(463)는 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 지시약(440)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 생성한 복수의 촬영 데이터를 제어부(400)로 송신한다.
한편, 감지부(460)에 RGB 센서(461)가 구비되면, 제어부(400)는 RGB 센서(461)로부터 수신하는 RGB 데이터를 기반으로 감지 시간동안 감지된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이와 달리, 감지부(460)에 카메라(463)가 구비되면, 제어부(400)는 카메라(463)로부터 수신하는 복수의 촬영 데이터를 촬영 시간순으로 저장하고, 촬영 시간순으로 저장된 복수의 촬영 데이터로부터 RGB 값을 산출하며, 산출한 RGB 값을 기반으로 감지 시간 동안 촬영된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
고정부(470)는 용기(410)의 하측 내벽에 설치되되, RGB 센서(461) 또는 카메라(463)의 일측과 결합되어, 투석막(450)의 하측과 이격되게 용기(410)의 하측에 설치되도록 RGB 센서(461) 또는 카메라(463)를 고정한다.
(실시예 5)
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 연결형 용존 이산화탄소 감지 센서(50)를 자세히 설명하도록 하겠다.
도 20는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용존 이산화탄소 감지 센서의 사시도이며, 도 21은 본 발명의 제5 실시예에 용존 따른 이산화탄소 감지 센서의 연결예를 나타내는 단면도이고, 도 22는 도 21에 도시된 제어부, LED 플레이트를 제거한 본 발명의 제5 실시예에 따른 용존 연결형의 이산화탄소 감지 센서의 평면도이며, 도 23은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이산화탄소 감지 센서의 설치예를 나타내는 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 제어부(500), 용기(510), LED 플레이트(520), 와이어(530), 부표(540), 지시약(550), 투석막(560), 감지부(570) 및 고정부(580)가 구비된다.
이와 같은, 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 와이어(530) 및 부표(540)를 통해 복수로 연결되며, 이산화탄소가 용해된 물(5)에 투입된 후, 물(5)에 부유된 상태로 지시약(550) 및 감지부(570)를 통해 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 감지하는 연결형의 감지 센서이다.
또한, 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 도면에 미도시되었으나, 단말(예: 휴대폰, 워크스테이션, 테블릿, 서버 컴퓨터 등)과 연결될 수 있다. 이러한 단말을 통해 사용자는 제어부(500)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있게 된다.
제어부(500)는 감지부(570)에 구비되는 후술될 RGB 센서(571)의 RGB 데이터 또는 카메라(573)의 촬영 데이터를 수신하며, RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 기반으로 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
그리고 제어부(500)는 LED 플레이트(520), RGB 센서(571) 및 카메라(573)와 각각 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 구성들의 작동을 제어한다.
또한, 제어부(500)는 통신부(4)와 유선 또는 무선으로 연결되며, 산출한 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 통신부(4)로 송신한다. 여기서, 통신부(4)는 단순히 정보 전달을 위한 통신부가 아니라, 정보를 송수신하고, 송수신한 정보를 저장 및 출력할 수 있는 저장부, 출력부의 역할도 수행하는 구성으로 이해되는 것이 바람직할 것이며, 사용자는 통신부(4)를 통해 제어부(500)가 산출한 이산화탄소의 농도를 확인할 수 있다.
그리고 제어부(500)는 도면에 도시되지 않았으나, LED 플레이트(520)에 구비되는 LED 광원(미도시)에 전력을 공급하기 위한 배터리가 구비되는 전원부(미도시)를 제어하여 LED 플레이트(520)에서 빛이 발광되도록 한다.
용기(510)는 상측과 하측이 개방되되, 상측은 제어부(500)가 결합되면서 폐쇄되며, 하측에는 용존 이산화탄소 감지 센서(50)가 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳에 투입되면서 물(5)에 용해된 가스가 유입된다.
또한, 용기(510)는 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(515)이 형성된다. 이러한 내벽(515)을 통해 구획지게 되는 용기(510)의 상측 공간에는 LED 플레이트(520)가 수용되며, 용기(510)의 하측 공간에는 지시약(550), 투석막(560), 감지부(570) 및 고정부(580)가 수용된다.
그리고 내벽(515)은 LED 플레이트(520)에서 발광되는 빛이 지시약(550)에 투과되도록 투명한 재질인 아크릴 재질로 이루어진다. 다만, 내벽(515)은 아크릴 재질로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 빛이 투과되는 다른 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
LED 플레이트(520)는 내벽(415)의 상측과 결합되며, 제어부(500)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 하측에 빛을 발광하는 LED 광원(미도시)이 복수로 구비된다. 그리고 LED 플레이트(520)에서 발광되는 빛은 지시약(550)에 투과된다.
이와 같이, LED 플레이트(520)가 지시약(550)에 빛을 투과하는 것은, 감지부(570)가 LED 광원(미도시)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 정확하고 일정하게 감지함으로써, 제어부(500)가 지시약(550)을 통해 이산화탄소의 농도를 정확하고 빠르게 산출하기 위함이다.
여기서, 제어부(500)는 감지부(570)가 색 변화를 감지하는 동안 LED 광원(미도시)의 빛 세기를 유지하는 것이 바람직할 것이다. 이는, 감지부(570)가 LED 광원(미도시)의 빛 세기 변화에 따라 지시약(550)의 색 변화를 정확하게 감지하지 못하게 되는 것을 방지하기 위함이다.
와이어(530)는 용기(510)의 외측에 하나 이상 연결되어, 복수로 구비되는 용존 이산화탄소 감지 센서(50)를 연결한다. 제2 실시예에서 와이어(530)는 제1 와이어(531)와 제2 와이어(533)로 구비된다.
제1 와이어(531)는 끝단이 부표(540)와 결합되는 와이어이며, 제2 와이어(533)과는 길이가 다르게 연장형성된다. 이러한 제1 와이어(531)는 용존 이산화탄소 감지 센서(50)가 물(5)에서 부유되도록 한다.
구체적으로, 제1 이산화탄소 감지 센서(50-1) 부표(540-1)의 끝단에 제1 와이어(531-1)가 결합되어, 물(5)에서 부유된다.
제2 와이어(533)는 용존 이산화탄소 감지 센서(50)와 이와 인접한 다른 용존 이산화탄소 감지 센서(50)의 부표(540)에 끝단이 결합되어, 부표(540)를 통해 용존 이산화탄소 감지 센서(50)와 이와 인접한 다른 용존 이산화탄소 감지 센서(50)를 연결한다.
구체적으로, 제1 이산화탄소 감지 센서(50-1)는 부표(540-2)에 제2 와이어(533-1)의 끝단이 결합되고, 제2 이산화탄소 감지 센서(50-2)는 부표(540-2)에 제1 와이어(531-2)의 끝단이 결합됨으로써, 제1 이산화탄소 감지 센서(50-1)와 제2 이산화탄소 감지 센서(50-2)는 연결된다.
그리고 제1 와이어(531)와 제2 와이어(533)는 서로 다른 길이로 연장형성될 뿐만 아니라, 제1 와이어(531) 간의 길이와 제2 와이어(533) 간의 길이가 모두 서로 다르게 연장형성됨으로써, 복수의 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 서로 다른 깊이로 물(5)에 투입된 후, 물(5)의 깊이별로 이산화탄소의 농도를 감지할 수 있다.
이와 달리, 제1 와이어(531)와 제2 와이어(533)는 서로 다른 길이로 연장형성되되, 제1 와이어(531)에서 적어도 한 쌍의 길이가 동일한 와이어가 구비되며, 제2 와이어(533)에서 적어도 한 쌍의 길이가 동일한 와이가 구비됨으로써, 복수의 용존 이산화탄소 감지 센서(50) 중 한 쌍의 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 동 깊이로 물(5)에 투입되어, 동 깊이의 이산화탄소의 농도를 감지할 수도 있다.
일례로, 제1 와이어(531-1)와 다른 제1 와이어(531-3)의 길이가 동일하게 연장형성됨으로써, 제1, 3 이산화탄소 감지 센서(50-1, 50-3)는 동 깊이로 물(5)에 투입되어 이산화탄소의 농도를 감지한다. 또한, 제2 와이어(533-2)와 다른 제2 와이어(533-4)는 길이가 동일하게 연장형성됨으로써, 제2, 4 이산화탄소 감지 센서(50-2, 50-4)는 동 깊이로 물(5)에 투입되어 이산화탄소의 농도를 감지한다.
이를 통해, 복수의 용존 이산화탄소 감지 센서(50) 중 동 깊이로 투입된 한 쌍의 용존 이산화탄소 감지 센서(50) 중 하나의 용존 이산화탄소 감지 센서(50)에 고장, 파손 등의 문제가 발생되어도, 상기 깊이의 물(5)에 용해된 이산화탄소 농도를 감지할 수 있다.
한편, 제1 와이어(531)와 제2 와이어(533)는 도면에는 미도시되었으나, 용기(510)의 일측에 결합되는 권취부(미도시)에 권취되어 보관되며, 제어부(500)를 통해 권취 및 권출 길이가 조절될 수 있다. 이와 같이 제1, 2 와이어(231, 233) 길이의 조절을 통해, 용존 이산화탄소 감지 센서(50)는 물(5)에 투입된 상태로도 투입 깊이가 조절될 수 있다.
부표(540)는 제1 와이어(531) 및 제2 와이어(533)의 끝단이 결합됨으로써, 복수의 용존 이산화탄소 감지 센서(50)가 물(5)에서 부유되도록 한다.
이와 같은, 부표(540)는 용존 이산화탄소 감지 센서(50)의 부유를 위해 부력이 높으면서 충격에 의한 파손이 적은 재질이라면, 재질을 한정하지 아니한다.
지시약(550)은 내벽(515)과 투석막(560)의 사이에 투입되며, 투석막(560)에 의해 용기(510)로부터 이탈되지 않고, 투석막(560)을 통과하여 유입되는 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화된다.
지시약(550)은 내벽(515)과 투석막(560)의 사이에 투입되며, 투석막(560)에 의해 용기(510)로부터 이탈되지 않고, 투석막(560)을 통과하여 유입되는 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화된다.
이러한 지시약(550)은 크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 붉은색 계열로 색이 변화된다. 다만, 지시약(550)은 상기 물질들로 한정하는 것은 아니며, 티몰블루, 티몰블루소듐블루 또는 티몰프탈레인 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 물(5)에 용해된 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 푸른색 계열로 색이 변화될 수 있다.
또한, 지시약(550)은 부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입될 수 있다. 이는, 지시약(550)이 외부 영향(예: 동결)에 의해 냉각되어, 빛의 투과율 감소 또는 빛이 굴절되는 것을 방지하기 위함이다.
투석막(560)은 내벽(515)의 하측과 이격되게 용기(510)의 내벽과 결합되며, 지시약(550)은 통과되지 않고, 물(5)에 용해된 가스만 통과되는 입자를 가지는 재생 셀룰로오스로 이루어진다. 다만, 투석막(560)은 재생 셀룰로오스로 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 지시약(550)이 통과되지 않되, 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 다른 재질로 이루어질 수도 있다
감지부(570)는 고정부(580)를 통해 용기(510)의 하측에 설치되며, LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 감지 데이터를 생성하고, 생성한 감지 데이터를 제어부(500)로 송신한다.
이러한 감지부(570)는 RGB 센서(571) 및 카메라(573) 중 하나가 구비되며, 구비되는 구성을 통해 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 감지한다. 다만, 감지부(570)는 RGB 센서(571) 및 카메라(573)가 하나가 아니라 동시에 구비되어, 적어도 하나의 구성을 통해 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 감지할 수 있다.
RGB 센서(571)는 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 생성한 RGB 데이터를 제어부(500)로 송신한다. 여기서, RGB라 함은 빛의 삼원색인 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue)을 이용하여 색을 표시하는 방식을 의미한다. 즉, RGB 데이터는 용기(510)에 투입되는 지시약(550)의 색을 RGB 값으로 표시하는 데이터를 의미한다.
카메라(573)는 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 지시약(550)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 생성한 복수의 촬영 데이터를 제어부(500)로 송신한다.
한편, 감지부(570)에 RGB 센서(571)가 구비되면, 제어부(500)는 RGB 센서(571)로부터 수신하는 RGB 데이터를 기반으로 감지 시간동안 감지된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
이와 달리, 감지부(570)에 카메라(573)가 구비되면, 제어부(500)는 카메라(573)로부터 수신하는 복수의 촬영 데이터를 촬영 시간순으로 저장하고, 촬영 시간순으로 저장된 복수의 촬영 데이터로부터 RGB 값을 산출하며, 산출한 RGB 값을 기반으로 감지 시간 동안 촬영된 이산화탄소의 농도를 산출한다.
고정부(580)는 용기(510)의 하측 내벽에 설치되되, RGB 센서(571) 또는 카메라(573)의 일측과 결합되어, 투석막(560)의 하측과 이격되게 용기(510)의 하측에 설치되도록 RGB 센서(571) 또는 카메라(573)를 고정한다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (41)

  1. 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 설치되는 고정용 기둥(2) 및 테이프(100)를 이용하여 복수로 구비되어, 이산화탄소를 감지하는 테이프형 이산화탄소 감지 센서(10)에 있어서,
    상기 고정용 기둥(2)에 접착되는 연장형성된 상기 테이프(100);
    상기 테이프(100)의 하측과 결합되며, 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 상기 이산화탄소 농도를 통신부(4)로 송신하는 제어부(110);
    상기 제어부(110)의 하측과 결합되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(120);
    상기 LED 플레이트(120)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되어 수용공간이 구비되는 용기(130);
    상기 용기(130) 내벽에 설치되며, 상기 용기(130)의 하측으로 유입되는 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(150);
    상기 용기(130)의 상면과 상기 투석막(150)의 상측 사이에 투입되며, 상기 투석막(150)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(140);
    상기 투석막(150)의 하측과 이격되게 설치되며, 상기 LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 상기 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하고, 상기 감지 데이터를 상기 제어부(110)로 송신하는 감지부(160); 및
    상기 용기(130) 내벽에 설치되되 상기 감지부(160)의 일측과 결합되어, 상기 감지부(160)의 위치를 고정하는 고정부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지시약(140)은,
    크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지시약(140)은,
    부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부(160)는,
    상기 LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 상기 지시약(140)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 상기 RGB 데이터를 상기 제어부(110)로 송신하는 RGB 센서(161);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부(160)는,
    상기 LED 플레이트(120)의 빛이 투과되는 상기 지시약(140)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 상기 촬영 데이터를 상기 제어부(110)로 송신하는 카메라(163);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  6. 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(110)는,
    상기 RGB 센서(161) 또는 카메라(163)의 감지 시간에 따른 상기 지시약(140)의 색 변화량과 이산화탄소 농도의 회귀방정식을 기반으로 상기 RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 통해 상기 감지 시간동안 감지된 이산화탄소 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체(3)는,
    상기 지시약(140)에 용해되면서 상기 지시약(140)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  8. 이산화탄소 지중 저장지(1)의 일측에 복수로 안착되어, 이산화탄소를 감지하는 원통형 이산화탄소 감지 센서(20)에 있어서,
    감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하고, 상기 이산화탄소 농도를 통신부(4)로 송신하는 제어부(200);
    상기 제어부(200)의 하측과 결합되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(210);
    상기 LED 플레이트(210)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되어 수용공간이 구비되는 원통형의 용기(220);
    상기 용기(220) 내벽에 설치되며, 상기 용기(220)의 하측으로 유입되는 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(240);
    상기 용기(220)의 상면과 상기 투석막(240)의 상측 사이에 투입되며, 상기 투석막(240)을 통과하는 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(230);
    상기 투석막(240)의 하측과 이격되게 설치되며, 상기 LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 상기 지시약(230)의 색 변화를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하고, 상기 감지 데이터를 상기 제어부로 송신하는 감지부(250);
    상기 감지부(250)와 결합되며, 상기 감지부(250)의 위치가 고정되도록 상기 용기(220) 내벽에 설치되는 고정부(260); 및
    상기 감지부(250)가 상기 이산화탄소 지중 저장지(1)에 접촉되지 않게 상기 용기(220)의 하측과 결합되는 다리부(270);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지시약(230)은,
    크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지시약(230)은,
    부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지부(250)는,
    상기 LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 상기 지시약(230)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 상기 RGB 데이터를 상기 제어부(200)로 송신하는 RGB 센서(251);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지부(250)는,
    상기 LED 플레이트(210)의 빛이 투과되는 상기 지시약(230)의 색 변화를 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 상기 촬영 데이터를 상기 제어부(200)로 송신하는 카메라(253);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  13. 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는,
    상기 RGB 센서(251) 또는 카메라(253)의 감지 시간에 따른 상기 지시약(230)의 색 변화량과 이산화탄소 농도의 회귀방정식을 기반으로 상기 RGB 데이터 또는 촬영 데이터를 통해 상기 감지 시간동안 감지된 이산화탄소 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 기체(3)는,
    상기 지시약(230)에 용해되면서 상기 지시약(230)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  15. 감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(300);
    상기 제어부(300)와 연결되며, LED 광원이 구비되어 빛을 발광하는 LED 플레이트(310);
    상기 LED 플레이트(310)의 하측과 결합되며, 하측이 개방되는 제1 용기(320);
    복수로 구비되어, 상기 제1 용기(320)의 측면 외벽에 각각 결합되며, 상측이 개방되는 제2 용기(380);
    상기 제1 용기(320)의 하측 및 상기 제2 용기(380)의 상측과 각각 결합되며, 지시약(330)은 통과되지 않고, 기체(3)만 통과되는 입자를 가지는 투석막(340);
    상기 제1 용기(320) 또는 상기 제2 용기(380)에 투입되며, 상기 투석막(340)을 통과하는 상기 기체(3)에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 상기 지시약(330);
    상기 제1 용기(320)의 하측과 이격되게 설치되며, 상기 제1 용기(320) 또는 상기 제2 용기(380)에 투입되는 상기 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하고, 상기 감지 데이터를 상기 제어부(300)로 송신하는 감지부(350);
    상기 제1 용기(320)로부터 상기 제2 용기(380) 또는 상기 제2 용기(380)로부터 상기 제1 용기(320)로 상기 지시약(330)을 순환시키는 순환부(370); 및
    상기 제2 용기(380)의 외벽에 설치되되 상기 감지부(350)의 일측과 결합되어, 상기 감지부(350)의 위치를 고정하는 고정부(360);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 용기(380) 내로 일정한 기온감률에 정역학적으로 평행 상태의 가스인 기체(3)를 공급하는 공기펌프(390);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 감지 데이터를 통해 상기 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색이 상기 제1 용기(320)에 유입되는 기체(3)에 의해 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 상기 순환부(370)를 제어하여 상기 제1 용기(320)로부터 상기 색이 변화된 지시약(330)이 복수의 상기 제2 용기(380) 중 하나의 제2 용기(380)에 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 용기(320)에 유입되는 기체(3)는,
    상기 지시약(330)에 용해되면서 상기 지시약(330)의 pH를 변화시키는 아황산가스 및 암모니아 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 감지 데이터를 통해 상기 하나의 제2 용기(380)에 투입되는 상기 색이 변화된 지시약(330)의 색이 상기 제2 용기(380)에 유입되는 기체(3)에 의해 상기 제1 용기(320)에 투입될 때의 색으로 복구된 것으로 판단하는 경우, 상기 순환부(370)를 제어하여 상기 하나의 제2 용기(380)로부터 상기 제1 용기(320)로 상기 색이 복구된 지시약(330)이 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 색이 복구된 지시약(330)이 상기 하나의 제2 용기(380)로부터 상기 제1 용기(320)로 투입되고, 상기 감지 데이터를 통해 상기 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 상기 순환부(370)를 제어하여 상기 제1 용기(320)로부터 상기 하나의 제2 용기(380)와 인접한 다른 하나의 제2 용기(380)에 상기 색이 변화된 지시약(330)이 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 색이 변화된 지시약(330)이 상기 복수의 제2 용기(380)에 각각 한 번 이상 투입되고, 상기 감지 데이터를 통해 상기 제1 용기(320)에 수용된 지시약(330)의 색 변화가 발생된 것으로 판단하는 경우, 상기 순환부(370)를 제어하여 상기 색이 변화된 지시약(330)의 투입 순으로, 상기 제1 용기(320)로부터 상기 복수의 제2 용기(380)에 상기 색이 변화된 지시약(330)이 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 지시약(330)은,
    크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 지시약(330)은,
    부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지부(350)는,
    상기 LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 상기 지시약(330)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 상기 RGB 데이터를 상기 제어부(300)로 송신하는 RGB 센서(351);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지부(350)는,
    상기 LED 플레이트(310)의 빛이 투과되는 상기 지시약(330)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 상기 촬영 데이터를 상기 제어부(300)로 송신하는 카메라(353);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  26. 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물(5)에 용해된 용존 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 독립형의 감지 센서(40)에 있어서,
    감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(400);
    상기 제어부(400)가 개방되는 상측에 결합되며, 상기 물(5)이 유입되도록 하측이 개방되고, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(415)이 형성되는 용기(410);
    상기 용기(410)의 측부를 감싸 상기 감지 센서(40)가 상기 물(5)에서 부유되도록 하는 부표(420);
    상기 내벽(415)의 상측과 결합되며, 상기 제어부(400)에 의해 빛을 발광하는 LED 플레이트(430);
    상기 내벽(415)의 하측과 이격되게 상기 용기(410)의 내벽과 결합되며, 상기 용기(410) 내로 유입되는 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 투석막(450);
    상기 내벽(415)과 상기 투석막(450)의 사이에 투입되며, 상기 투석막(450)을 통과하는 상기 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(440);
    상기 용기(410)의 하측에 설치되며, 상기 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하고, 상기 감지 데이터를 상기 제어부(400)로 송신하는 감지부(460); 및
    상기 용기(410)의 하측 내벽에 설치되되 상기 감지부(460)의 일측과 결합되어, 상기 감지부(460)의 위치를 고정하는 고정부(470);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 투석막(450)에 상기 물(5)이 접촉되면서 상기 투석막(450)을 통과하여 상기 지시약(440)의 색이 변화되도록 하는 가스를 기반으로 상기 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 부표(420)는,
    상기 투석막(450)에 상기 물(5)이 접촉되면서 상기 가스가 통과되어 상기 지시약(440)의 색 변화가 일어나도록, 상기 투석막(450)보다 상측에 위치되게 상기 용기(410)의 측부를 감싸는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 지시약(440)은,
    크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 순환형 이산화탄소 감지 센서.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 지시약(440)은,
    부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 감지부(460)는,
    상기 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 상기 지시약(440)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 상기 RGB 데이터를 상기 제어부(400)로 송신하는 RGB 센서(461);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  32. 제 26 항에 있어서,
    상기 감지부(460)는,
    상기 LED 플레이트(430)의 빛이 투과되는 상기 지시약(440)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 상기 촬영 데이터를 상기 제어부(400)로 송신하는 카메라(463);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  33. 바다, 강, 하천, 호수, 비포화대, 포화대 중 적어도 한 곳의 물(5)에 용해된 용존 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 복수의 연결형 감지 센서(50)에 있어서,
    감지 수단의 감지 데이터로 이산화탄소의 농도를 산출하는 제어부(500);
    상기 제어부(500)가 개방되는 상측에 결합되며, 상기 물(5)이 유입되도록 하측이 개방되고, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획지게 하는 내벽(515)이 형성되는 용기(510);
    상기 제어부(500)와 상기 내벽(515)의 사이에 투입되며, 상기 제어부(500)에 의해 빛을 발광하는 LED 플레이트(520);
    상기 용기(510)의 외측에 하나 이상 설치되는 와이어(530);
    상기 와이어(530)의 끝단이 결합되며, 상기 감지 센서(50)가 상기 물(5)에서 부유되도록 하는 부표(540);
    상기 내벽(515)의 하측과 이격되게 상기 용기(510)의 내벽과 결합되며, 상기 용기(510) 내로 유입되는 물(5)에 용해된 가스가 통과되는 입자를 가지는 투석막(560);
    상기 내벽(515)과 상기 투석막(560)의 사이에 투입되며, 상기 투석막(560)을 통과하는 상기 가스에 의해 pH 변화가 일어날 때 색이 변화되는 지시약(550);
    상기 용기(510)의 하측에 설치되며, 상기 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하고, 상기 감지 데이터를 상기 제어부(500)로 송신하는 감지부(570); 및
    상기 용기(510)의 하측 내벽에 설치되되 상기 감지부(570)의 일측과 결합되어, 상기 감지부(570)의 위치를 고정하는 고정부(580);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 와이어(530)는,
    상기 용기(510)의 일측에 끝단이 결합되며, 상기 부표(540)에 다른 끝단이 결합되는 제1 와이어(531); 및
    상기 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서의 부표에 끝단이 결합되어, 상기 부표를 통해 상기 감지 센서(50)와 상기 인접한 감지 센서를 연결하는 제2 와이어(533);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 감지 센서(50)는,
    상기 제1 와이어(531)와 상기 제2 와이어(533)가 다른 길이로 연장형성되어 상기 물(5)에 다른 깊이로 투입되며, 상기 제어부(500)를 통해 상기 물(5)에 용해된 이산화탄소의 농도를 상기 물(5)의 깊이별로 산출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 제1, 2 와이어(231, 233)는,
    상기 제어부(500)를 통해 권취 또는 권출되며, 상기 권취 또는 상기 권출을 통해 길이가 조절되어, 상기 물(5)에 상기 감지 센서(50)의 투입 깊이가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 부표(540)는,
    상기 감지 센서(50)와 인접한 감지 센서의 와이어(530)의 끝단이 결합되어, 상기 감지 센서(50)와 상기 인접한 감지 센서가 상기 물(5)에서 부유되도록 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 감지 센서.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 지시약(550)은,
    크레졸 레드, 안토시아닌, 페놀프탈레인, o-크레졸프탈레인, 메틸레드 또는 나일블루 중 어느 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 순환형 이산화탄소 감지 센서.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 지시약(550)은,
    부동액인 에탄올 또는 글리세롤이 추가적으로 투입되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  40. 제 33 항에 있어서,
    상기 감지부(570)는,
    상기 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 상기 지시약(550)의 색 변화를 감지하여 RGB 데이터를 생성하고, 상기 RGB 데이터를 상기 제어부(500)로 송신하는 RGB 센서(571);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 감지부(570)는,
    상기 LED 플레이트(520)의 빛이 투과되는 상기 지시약(550)을 복수 번 촬영하여 촬영 데이터를 생성하고, 상기 촬영 데이터를 상기 제어부(500)로 송신하는 카메라(573);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 지중 저장시설의 이산화탄소 감지 센서.
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