KR100656415B1

KR100656415B1 - 표준가스 제조용 액체 주입장치

Info

Publication number: KR100656415B1
Application number: KR1020050134900A
Authority: KR
Inventors: 김용두; 우진춘; 오상협; 허귀석; 배현길; 김광섭
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2006-12-11

Abstract

본 발명은 가스 인증 표준물질 제조농도에 대해 향상된 정확성 및 균질성을 가지도록 설계된 표준가스 제조용 액체주입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상온에서 액체 상태로 존재하는 유기화합물의 표준가스를 제조하는 표준가스 제조용 액체 주입장치에 관한 것이다.

유기화합물, 표준가스, 액체 주입장치

Description

표준가스 제조용 액체 주입장치{Liquid injection device for the preparation of standard gases}

도 1 - 본 발명의 따라 제작된 표준가스 제조용 액체 주입장치를 사용하여 표준가스를 제조하는 개략도.

도 2 - 본 발명의 따른 액체주입부의 상세 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 희석가스 실린더

200 : 표준가스 제조 시스템

300 : 이동용 가스 라인

400 : 실린지

500 : 가열용 금속체 바디

600 : 액체주입부

700 : 표준가스 실린더

301 : 조절밸브 501 : 히터

502 : 온도센서 601 : 주입구

602 : 액체저장부 603 : 셉텀 604 : 잠금 너트

휘발성 유기화합물(VOCs)은 그 종류와 형태에 따라 대기권 오존 오염, 오존층 파괴 및 지구 온난화 등으로 환경 및 건강에 크게 영향을 미치고 있다. 현재 대부분의 휘발성 유기화합물 표준가스를 수입제품에 의존하고 있을 뿐만 아니라 표준가스에 포함된 유기물의 종류와 그 농도 범위가 달라지므로, 국가 환경정책에 따라 대기오염 감시, 소각로 배출가스 측정, 매립장 및 산업공정 배출가스 분석에 사용되는 기기의 교정용으로서 국내에서 순도가 높고, 정확한 농도의 유기가스 교정용 표준가스가 필요한 실정이다.

본 발명은 액상으로 존재하는 유기화합물의 유기가스 교정용 표준가스를 제조하는 표준가스 제조용 액체 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

액상으로 존재하는 유기화합물의 표준가스를 제조하기 위하여 본 발명에서는 가스상 유기화합물의 희석에 사용되는 희석가스 실린더(100), 액상의 유기화합물 시료가 공급되어 액체저장부(602)로 저장되도록 하는 액체 주입부(600), 상기 액체주입부(600)에 접촉되어 설치되는 가열용 금속체 바디(500), 상기 희석가스 실린더(100)와 상기 가열용 금속체 바디(500) 사이에 이동용 가스 라인(300)에 의해 연결되는 진공배기를 위한 표준가스 제조 시스템(200) 및 상기 액체주입부(600)의 출구와 이동용 가스 라인(300)에 의해 연결되는 표준가스 실린더(700)로 구성되는 표준가스 제조용 액체 주입장치를 이용하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 표준가스 제조용 액체 주입장치를 사용하여 유기화합물의 휘발을 유도시켜 표준가스를 제조하는 상태의 개략도로, 순수 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 등의 희석가스 실린더(100)가 이동용 가스 라인(300)에 의해서 표준가스 제조 시스템(200)과 연결되어 있으며, 상기 희석가스 실린더(100)의 상부에는 순수가스 공급을 조절하는 밸브가 설치되어 있고, 이동용 가스 라인(300)에는 순수가스 및 진공배기를 조절하기 위한 조절밸브(301)가 설치되어 있다.

상기 표준가스 제조 시스템(200)은 이동용 가스 라인(300)에 의해서 액체주입부(600)와 연결되어 있으며, 상기 이동용 가스 라인(300)에는 순수가스 및 진공배기를 조절하기 위한 조절밸브(301)가 설치되어 있다.

액상의 유기화합물 시료는 실린지(400)를 이용하여 상기의 액체주입부(600)로 주입된다. 상기 액상의 유기화합물 시료의 양은 유기화합물 시료가 들어가 있는 실린지(400)의 무게와 시료를 액체주입부(600)에 주입시킨 후의 실린지(400) 무게를 마이크로밸런스(microbalance)로 측정한 무게차로서 정확하게 알 수 있다.

상기의 액체주입부(600)의 출구는 이동용 가스 라인(300)에 의해 가스상 유기화합물을 저장하기 위한 표준가스 실린더(700)와 연결되어 설치된다. 상기 표준가스 실린더(700)의 상단에는 표준가스 실린더(700)의 개폐를 조절하는 밸브가 설치되어 있고, 고정밀 밸런스(10 kg/2 mg)를 이용하여 표준가스 실린더(700)의 무게를 측정한다.

또한 액상의 유기화합물 시료의 표준가스를 제조하는 상기의 공정 중에서 희석가스 실린더(100)의 개폐를 조절하는 밸브부터 표준가스 실린더(700)까지 진공 상태를 일차적으로 형성시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 가열용 금속체 바디(500) 및 가열용 금속체 바디(500)의 내부에 설치된 액체주입부(600)의 상세 구성도로, 가열용 금속체 바디 (500)에는 액상의 유기화합물 시료를 기화시키기 위해 열을 가해주는 히터(501)가 구비되어 있고, 상기 히터(501)에 인접하여 온도를 측정하는 온도센서(502)가 구비되어 있다. 또한 상기 가열용 금속체 바디(500)와 표준가스 제조 시스템(200) 사이에는 희석가스 및 진공배기를 조절하기 위한 조절밸브(301)가 설치된다.

상기 가열용 금속체 바디(500)의 내부에 설치된 액체주입부(600)에는 액상의 유기화합물 시료가 공급되고, 상기 액체주입부(600)의 정면에는 외부와 차단하기 위한 셉텀(603)이 설치되고, 그 외부는 중앙에 주입구(601)가 있는 잠금 너트(604)에 의해 고정되어진다. 상기 액체주입부(600)의 주입구(601)를 관통하여 액상의 유기화합물 시료를 주입하기 위해 실린지(400) 또는 주사기를 사용한다. 상기 액체주입부(600)의 출구는 이동용 가스 라인(300)에 의해 표준가스 실린더(700)와 연결되어 설치된다.

본 발명에 따른 표준가스 제조용 액체 주입장치를 이용하여 액상의 유기화합물을 표준가스로 제조하는 공정은 비어있는 표준가스 실린더(700)의 무게를 고정밀 밸런스(balance)를 사용하여 측정한 후에 상기의 희석가스 실린더(100)의 상단에 구비된 희석가스 개폐 밸브부터 이동용 가스 라인(300)으로 연결된 표준가스 제조 시스템(200), 액체 주입부(600) 및 표준가스 실린더(700)까지 진공 상태를 형성시킨다. 액체주입부(600)의 내부 온도를 높이기 위해 히터(501)를 작동시킨다. 상기 히터(501)의 온도는 액상의 유기화합물 시료가 열분해 되지 않고 단지 기화될 정도로 대개 40 ~ 80 oC로 조절된다. 액체주입부(600)의 내부 온도를 상승시킨 후 실린 지(400)에 액상의 유기화합물 시료를 넣고 마이크로밸런스(microbalance)를 이용하여 실린지(400)와 액상의 유기화합물 시료의 총무게를 측정한다. 시료가 들어있는 실린지(400)를 상기 액체주입부(600)의 주입구(601)의 셉텀(603)을 관통하여 액체주입부(600)에 주입한 후의 실린지(400) 무게 변화를 마이크로밸런스(microbalance)를 이용하여 측정한다. 히터(501)로 인하여 가열용 금속체 바디(500)의 온도가 상승되어 액체주입부(600)에 주입된 액상의 유기화합물은 기화되어 가스 상태로 존재하게 된다. 상기 가스 상태의 유기화합물을 저장하기 위하여 표준가스 실린더(700)의 상부에 설치된 개폐밸브를 열어 유기화합물 가스를 저장한다. 이때 저장된 유기화합물 가스의 양을 측정할 수도 있지만, 실린더의 무게를 측정하는 고정밀 밸런스로는 밀리그람(mg)단위의 무게 측정에는 오차가 크게 발생하여 정확한 유기화합물 시료의 양을 측정할 수 없다. 따라서 상기에서 실린지(400) 및 실린지(400) 내부에 들어있는 유기화합물의 총무게와 유기화합물을 주입한 후의 실린지(400) 무게를 각각 마이크로밸런스로 측정하여 무게차이로써 주입된 유기화합물 시료의 정확한 양을 측정한다.

유기화합물 가스를 표준가스 실린더(700)에 저장한 후 희석가스 실린더(100)의 상부에 위치한 개폐밸브를 열고, 이동용 가스 라인(300)에 설치된 조절밸브(301)를 열어 희석가스를 표준가스 제조 시스템(200)으로 흘려준다. 또한 표준가스 제조 시스템(200) 내의 밸브 및 표준가스 제조 시스템(200)과 액체 주입부(600) 사이에 위치한 이동용 가스 라인(300)에 설치되어 있는 밸브를 열어 희석가스를 액체 주입부(600)를 통과하여 표준가스로 저장한다. 상기 표준가스 실린더(700) 내에서 희석가스와 유기화합물 가스가 용이하게 혼합되어 있으며, 상기 혼합된 가스의 무게는 표준가스 실린더(700)의 무게를 측정하는 고정밀 밸런스로 측정하며, 측정된 혼합 가스의 무게와 상기에서 측정된 액상의 유기화합물 시료의 무게로부터 혼합가스 내에 존재하는 유기화합물 가스의 농도를 정확하게 구할 수 있다.

본 발명에 따른 표준가스용 액체 주입장치를 사용하면 ppm 농도의 유기화합물 표준가스를 한번의 공정으로 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 표준가스 제조용 액체 주입장치를 사용함으로써, 액상의 유기화합물을 기화시킨 가스와 희석가스가 용이하게 혼합되어 정확한 농도의 유기화합물 표준가스를 한번의 공정으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 표준가스 제조용 액체 주입장치는 액상의 시료를 기화시키기 위해가열용 금속체 바디에 히터와 온도 센서를 설치되어 있으며, 상기 가열용 금속체 바디 내부에는 액체주입부가 설치되어 있다. 액상의 시료가 들어있는 실린지로부터 액체주입부의 주입구를 통하여 액체저장부로 액상의 시료가 주입되어 기화된 유기화합물 가스와 희석가스가 혼합되어 표준가스 실린더에 저장되고 각 가스의 무게를 정확하게 측정함으로써 제조된 유기화합물 표준가스의 정확한 농도를 결정할 수 있다.

Claims

희석용 순수가스가 저장되어 있는 희석가스 실린더;

액상의 시료가 공급되어 액체저장부로 저장되도록 하는 액체주입부;

상기 액체주입부에 접촉되어 설치되는 가열용 금속체 바디;

상기 순수가스 저장부와 상기 가열용 금속체 바디 사이에 이동용 가스라인에 의해 연통되게 설치되는 진공배기를 위한 표준가스 제조 시스템;

상기 액체주입부의 출구와 이동용 가스라인에 의해 연결되는 표준가스 실린더;

로 구성되는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
제1항에 있어서,

상기 가열용 금속체 바디에는 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
제1항에 있어서,

상기 액체주입부는 가열용 금속체 바디의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
제1항에 있어서,

상기 액체주입부의 정면은 외부와 차단하기 위한 셉텀이 설치되고 그 외부는 중앙에 주입구가 있는 잠금 너트에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
제4항에 있어서,

상기 액체 주입장치는 상기 액체주입부의 주입구를 관통하여 액상의 시료를 주입하기 위한 실린지 또는 주사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
제1항에 있어서,

상기 가열용 금속체와 표준가스 제조 시스템 사이에는 희석가스 및 진공배기를 조절하기 위한 조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 표준가스 제조용 액체 주입장치.
액체주입부, 표준가스 제조 시스템 및 표준가스 실린더를 진공화 시키는 단계;

가열용 금속체 바디에 구비된 히터를 작동시키는 단계;

액상의 시료의 무게를 측정하여 주입하는 단계;

기화된 액상의 시료 가스를 저장하기 위해 표준가스 실린더의 밸브를 여는 단계;

조절밸브를 열어 희석가스를 투입하여 시료 가스를 희석시키는 단계;

희석가스와 시료가스가 혼합되어 저장되어 있는 표준가스 실린더의 무게를 측정하는 단계;

로 구성되는 표준가스 제조용 액체 주입방법.