KR101046133B1 - 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법 - Google Patents

탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101046133B1
KR101046133B1 KR1020080033513A KR20080033513A KR101046133B1 KR 101046133 B1 KR101046133 B1 KR 101046133B1 KR 1020080033513 A KR1020080033513 A KR 1020080033513A KR 20080033513 A KR20080033513 A KR 20080033513A KR 101046133 B1 KR101046133 B1 KR 101046133B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid
flow rate
sensor
conductance
state
Prior art date
Application number
KR1020080033513A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090108212A (ko
Inventor
신경
여철호
Original Assignee
신경
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신경 filed Critical 신경
Priority to KR1020080033513A priority Critical patent/KR101046133B1/ko
Publication of KR20090108212A publication Critical patent/KR20090108212A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101046133B1 publication Critical patent/KR101046133B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/02—Rulers with scales or marks for direct reading
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D7/00—Indicating measured values
    • G01D7/02—Indicating value of two or more variables simultaneously
    • G01D7/08—Indicating value of two or more variables simultaneously using a common indicating element for two or more variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 액체의 상태를 감지하는 센서의 전기적 특성변화를 이용하여 액체의 유량 레벨 및 상태를 동시에 측정할 수 있는 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서 모듈을 구성하는 액체의 유량 및 상태 측정장치와 이를 이용한 액체의 유량 및 상태 측정방법에 관한 것으로, 액체의 종류 및 특성에 무관하게 유량 레벨을 측정하기 위해 센서의 초기 전기적 특성값, 액체의 접촉시 센서의 전기적 특성, 액체의 비접촉시 센서의 전기적 특성의 비율 값을 이용하여 액체의 유량 레벨을 확인한다. 여기서 액체의 접촉 여부에 따른 전기적 특성을 확인하기 위해 기준 센서 2개 및 레벨 센서가 추가로 설치된다. 이로 인해 각종 기계장치 또는 기구장치의 유량의 변화를 실시간으로 측정하여 기계장치 및 기구장치의 이상 발생을 방지하는 효과가 제공된다.
액체, 센서, 상태, 유량, 탄소나노튜브

Description

탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태 측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법 {Device having carbon nanotube film for measuring volume and condition of fluid, and the method for measuring volume and condition of fluid using the same}
본 발명은 액체의 유량 및 상태를 실시간으로 점검하기 위한 것으로서 사용자가 유량 점검을 보다 용이하게 하여 유량 부족에 의한 기계장치 및 기구장치의 파손을 방지하고 정상동작을 유지할 수 있는 액체의 유량 및 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
종래의 유량 표시 장치는 공기의 부레주머니를 이용한 방식을 사용하여 유량을 표시하게 되는데 이러한 방식은 고온 동작을 하는 기계장치나 기구장치 내에서 부레주머니의 변형이나 손상으로 인한 문제점 또는 액체가 담긴 용기의 모양, 형태에 따라 정확한 유량을 표시하기가 어렵다는 단점이 지적되어 왔다.
상기한 종래의 오일 또는 액체의 유량 측정법은 작업이 번거로워 불편하며, 또한 액체의 상태변화로 인하여 액체의 유량 측정이 실시간 점검이 되지 않는 문제점이 있었다. 따라서, 대부분의 사용자들은 이러한 불편함을 해소하기 위한 새로운 유량점검장치를 필요성을 느끼고 있으며, 통상의 유량점검을 소홀히 하게 되면 기계장치 또는 기구장치의 파손 및 오동작을 일으시키는 결과를 초래하는 문제점을 내재하고 있었다.
이를 개선하기 위하여 본 발명에 따른 측정장치에서는 탄소나노튜브를 사용하고 있는데, 탄소나노튜브와 관련하여는, 2000년에 Philip G.는 SCIENCE 논문지에서 VOL 287 10 탄소나노튜브가 산소 가스 센서 물질로 사용이 가능하다고 보고하고 있으며, 2003년에 J. Wang은 Journal of the American Chemical Society. 125.pp2408에서 과산화수소를 측정하기 위해 탄소나노튜브 전극을 사용하였다고 보고하고 있다.
이는 탄소나노튜브가 산소에 반응성이 매우 좋기 때문에 사용 가능한 것이다. 탄소나노튜브는 그라파이트(graphite)를 둥글게 말아놓은 sp2 결합의 관모양을 하고 있어서 단위면적당 표면적이 매우 넓어 가스분자 또는 이온에 대해 흡착능력이 우수하다. 또한, 탄소나노튜브는 전기적으로 금속 또는 반도체의 특성을 가지며, 가스 분자 또는 이온의 흡착에 따라 컨덕턴스가 변하는 특성을 가지고 있다.
그리고, 탄소나노튜브는 크기가 작으면서도 이온 흡착 및 저장 능력이 있으며, 단위 면적당 표면적이 넓으므로 감도가 높고 응답속도가 빠르면서도 물리화학적 내구성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 이러한 탄소나노튜브는 액체내에서도 액체의 열화나 산화반응에 의한 이온 또는 산화물의 흡착에 따라 각각 고유의 컨덕턴스가 변하는 특성을 나타내고 있다.
이에 따라서, 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서의 측정 방법에 있어 서, 측정하고자 하는 센서의 측정값은 액체의 상태를 초기값에 대한 최종측정값의 비율을 측정하여 비교적 오차가 없는 정확한 측정이 이루어지는 효과가 있다.
특히 동일한 공정에서 제작된 탄소나노튜브 센서는 제작시 발생하는 센서의 수율오차값(저항오차)이 크더라도 측정하고자 하는 다양한 액체 내에서 센서의 센싱값(Sout/Sint)은 일정한 특징을 가지고 있어, 본 발명에 따른 측정장치 구성에서 유용한 효과를 제공하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는, 고감도의 컨덕턴스 측정 센서를 이용하여 측정 장비의 크기를 줄이고 구조를 단순화시킬 수 있는 액체의 유량 및 상태 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는, 상기 액체의 유량 및 상태 측정장치를 적용하여 액체의 유량을 정확히 판단할 수 있고, 액체의 상태정보를 정확히 판단하여, 사용하는 장비를 최적의 상태로 관리 및 유지할 수 있는 편의성을 제공하며 기기장치가 동작중인 실시간 상황에서 액체의 유량 및 상태의 실시간 측정이 가능하도록 구성하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 세번째 과제는, 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서의 유량 및 상태의 측정 방법에 있어서, 측정하고자 하는 액체의 상태를 초기값에 대한 비율로 측정(Sout/Sint)하고, 액체의 유량측정은 상기 측정된 측정값(Sout/Sint)을 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 두 개의 기준센서 및 레벨센서에 적용하여 소정의 계산식에 의해 나온 결과로 액체의 유량에 따라 비교적 오차가 없는 정확한 측정을 이룰 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 네번째 과제는, 상기 액체센서의 유량 및 상태의 측정에 있어서, 저온동작으로 인한 감지도 저하문제를 해결하기 위해 상기 액체센서의 기판부에 발열장치를 추가하여 상기 액체센서의 동작이 일정온도 이상에서 동작되게 함으로써 측정되는 센싱값의 감지도를 높이고 측정오차를 저감하도록 하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액체의 유량 및 상태 측정장치는 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정장치에 있어서,
컨덕턴스 변화량과 해당하는 액체의 물성측정치를 매칭시킨 테이블을 저장하는 액체의 물성데이터 테이블 저장부와;
액체의 유량과 상태를 동시에 측정하기 위하여 액체센서모듈을 포함하여 구성하며 상기 액체에서의 컨덕턴스를 측정하는 컨덕턴스 측정 센서부; 및
상기 측정된 컨덕턴스에 따른 액체의 물성측정치를 상기 액체의 물성테이터 테이블에서 검색하여 상기 액체의 물성측정치 정보를 출력하는 액체의 상태 산출부;를 포함하여 구성하되,
상기 컨덕턴스 측정 센서부는, 소정의 면적으로 형성된 기판, 상기 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 상기 기판 상면으로 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시킨 판 형태의 컨덕턴스 감지막 및 상기 감지막 상면에 형성하거나 상기 감지막 상면에서 기판 상면으로 연장되게 형성하여 외부 전원에 연결되도록 진공증착 방법을 이용하여 패터닝한 전극을 포함하고,
상기 액체센서 모듈은,
상기 기판의 하측에 액체 접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 B와;
상기 기판의 상측에 액체 비접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 A; 및
상기 기준센서A,B의 측면에 위치하고, 기준센서A와 기준센서B 사이에 있는 액체의 실제 유량을 측정하는 레벨센서;로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액체의 유량 및 상태 측정장치는 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정장치에 있어서,
컨덕턴스 변화량과 해당하는 액체의 물성측정치를 매칭시킨 테이블을 저장하는 액체의 물성데이터 테이블 저장부와;
액체의 유량과 상태를 동시에 측정하기 위하여 액체센서모듈을 포함하여 구성하며 상기 액체에서의 컨덕턴스를 측정하는 컨덕턴스 측정 센서부; 및
상기 측정된 컨덕턴스에 따른 액체의 물성측정치를 상기 액체의 물성테이터 테이블에서 검색하여 상기 액체의 물성측정치 정보를 출력하는 액체의 상태 산출부;를 포함하여 구성하되,
상기 컨덕턴스 측정 센서부는, 소정의 면적으로 형성된 기판, 상기 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 상기 기판 상면으로 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시킨 판 형태의 컨덕턴스 감지막 및 상기 감지막 상면에 형성하거나 상기 감지막 상면에서 기판 상면으로 연장되게 형성하여 외부 전원에 연결되도록 진공증착 방법을 이용하여 패터닝한 전극을 포함하고,
상기 액체센서 모듈은,
상기 기판의 하측에 액체 접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 B와;
상기 기판의 상측에 액체 비접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 A; 및
상기 기준센서A,B 크기와 동일한 다수개의 센서를 직렬 연결하여 구성하는 레벨센서;로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 컨덕턴스 측정 센서부의 센싱 감지도를 높이기 위하여 상기 기판에 발열장치를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 발열장치는 니크롬선 또는 백금으로 구성하며, 발열 온도범위는 50℃ 내지 200℃에서 동작하도록 설정한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 액체의 컨덕턴스 측정시에 일정 온도 범위에서 컨덕턴스를 측정할 수 있도록 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 기판은 유리기판, 실리콘 기판, 알루미나 소결기판 중 선택된 어느 하나를 이용하고, 상기 전원은 직류 전원인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 액체의 유량 및 상태 정보를 문자 또는 이미지 중 적어도 하나를 이용하여 시각적으로 표시할 수 있는 시각정보 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 액체의 물성측정치는, 엔진오일과 변압기오일은 전산가(Total Acid Number, TAN), 브레이크 오일은 수분함유량, 휘발유는 메탄올함량, 소금물은 소금농도인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액체의 유량 및 상태 측정방법은, 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정방법에 있어서, 액체의 유량 측정방법은, 측정된 센싱값(Sout/Sint)을 적용하여, 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)과 액체 비접촉시 기준센서 A의 측정되는 센싱값(S2)의 차이값(Sa=｜S1- S2｜)을 계산하는 (A)단계와; 레벨센서의 현재 유량에 따라 측정되는 센싱값(SL)과 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)의 차이값(Sb=｜S1- SL｜)을 계산하는 (B)단계와; 1-( Sb / Sa )으로 산출하여 현재의 유량정보 LEVEL값을 측정하는 (C)단계; 및 상기 현재의 유량정보 LEVEL값에 표시하고자 하는 눈금수를 곱하여 표시하는 (D)단계를 포함하고, 상기 액체의 상태 측정방법은, 공기 중에서 센서의 초기값(Sint)을 저장하는 제1 단계와; 상기 액체의 물성데이터를 상기 센서의 센싱값(Sout/Sint)에 따라 매칭시킨 데이터베이스를 액체의 물성데이터 테이블에 구성하는 제2 단계와; 상기 액체의 상태 변화에 대한 측정값(Sout)을 센싱값(Sout/Sint)으로 변환하는 제3 단계; 및 상기 센싱값(Sout/Sint)을 기준으로 만들어진 상기 데이터베이스와 비교하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기한 해결수단을 구비한 본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.
첫째, 고감도의 컨덕턴스 측정 센서를 이용하여 측정 장비의 크기를 줄이고 구조를 단순화시킬 수 있는 액체의 유량 및 상태 측정장치를 제공할 수 있다.
둘째, 상기 액체의 유량 및 상태 측정장치를 적용하여 액체의 유량을 정확히 판단할 수 있고, 액체의 상태정보를 정확히 판단하여, 사용하는 장비를 최적의 상태로 관리 및 유지할 수 있는 편의성을 제공하며 기기장치가 동작중인 실시간 상황에서 액체의 유량 및 상태의 실시간 측정이 가능하게 된다.
셋째, CNT 감지막을 포함하는 액체센서의 유량 및 상태의 측정 방법에 있어서, 측정하고자 하는 액체의 상태를 초기값에 대한 비율로 측정(Sout/Sint)하고, 액체의 유량측정은 상기 측정된 측정값(Sout/Sint)을 CNT 감지막을 포함하는 두 개의 기준센서 및 레벨센서에 적용하여 소정의 계산식에 의해 나온 결과로 액체의 유량에 따라 비교적 오차가 없는 정확한 측정을 이룰 수 있는 효과가 있다.
넷째, 상기 액체센서의 유량 및 상태의 측정에 있어서, 저온동작으로 인한 감지도 저하문제를 해결하기 위해 상기 액체센서의 기판부에 발열장치를 추가하여 상기 액체센서의 동작이 일정온도 이상에서 동작되게 함으로써 측정되는 센싱값의 감지도를 높이고 측정오차를 저감할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 액체의 상태 및 유량 측정 장치를 구성하는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도1 은 본 발명에 따른 액체의 상태 및 유량 측정장치 구성도, 도 2는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 일실시예를 나타내는 구조도, 도 3은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 구조도, 도 4는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조-상부 전극 구조 구성을 나타내는 구조도, 도 5는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조-발열장치를 포함한 구성을 나타내는 구조도, 도 6은 탄소나노튜브의 온도 의존성 특성을 확인한 그래프, 도 7은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 구성위치를 나타내는 구조도, 도 8은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 구성위치를 나타내는 또 다른 실시예를 나타내는 구조도, 도 9a 및 도 9b는 본 발명으로 제작된 액체의 유량 및 상태 센서를 이용하여 엔진오일의 유량 정보를 측정한 측정값을 나타내는 그래프, 도 10a 및 도 10b는 엔진오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프, 도 11a 및 도 11b는 순수한 물과 소금물에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프, 도 12a 및 도 12b는 변압기오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프, 도 13은 브레이크오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프, 도 14는 휘발유에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프, 도 15는 레벨 센서가 오일 팬 측면에 부착된 구조, 도 16은 레벨 센서가 오일 팬 하부에 부착된 구조를 도시한 도 면, 도 17은 본 발명에 따른 액체의 상태 측정 방법을 도시한 순서도, 도 18은 본 발명에 따른 액체의 유량 레벨 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 액체의 유량 및 상태 측정장치는, 컨덕턴스 변화량과 해당하는 액체의 물성 측정치를 매칭시킨 테이블을 저장하는 액체의 물성데이터 테이블 저장부(210)와, 상기 액체의 유량과 상태를 동시에 측정하기 위하여 상기 액체에서 컨덕턴스를 측정하는 컨덕턴스 측정 센서부(220), 및 상기 측정된 컨덕턴스에 따른 액체의 물성 측정치를 상기 액체의 물성테이터 테이블에서 검색하여 상기 액체의 물성 측정치 정보를 출력하는 액체의 상태 산출부(230)를 포함한다. 이때, 상기 컨덕턴스 측정 센서부(220)는 액체센서 모듈을 포함하여 구성한다.
여기서, 상기 액체는 엔진오일, 변압기오일, 브레이크 오일, 휘발유, 소금물 중 어느 하나이다. 이때 상기 액체의 물성측정치는, 엔진오일과 변압기오일은 전산가(Total Acid Number, TAN), 전염기가(Total Base Number, TBN), 점도, 수분함유량 중 어느 하나의 측정치이고, 바람직하게는 전산가(Total Acid Number, TAN)의 측정치이다. 한편, 브레이크 오일은 수분함유량, 휘발유는 메탄올함량, 소금물은 소금농도의 측정치가 바람직하다. 여기서, 상기 물성테이터는 물성측정치의 데이터이다.
그리고, 상기 컨덕턴스 측정 센서부(220)는, 도 4 또는 도 5에서와 같이, 소정의 면적으로 형성된 기판(170), 상기 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 상기 기판(170) 상면으로 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시킨 판 형태의 컨덕턴스 감지막(160) 및 상기 감지막(160) 상면에 형성하거나 상기 감지막(160) 상면에서 기판(170) 상면으로 연장되게 형성하여 외부 전원에 연결되도록 진공증착 방법을 이용하여 패터닝한 전극(150)을 포함한다.
도 2는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 일실시예를 나타내는 구조도이다.
도시된 바와 같이, 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈(100)은, 소정의 면적으로 형성된 기판에서 기판의 하측에 액체 접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위한 기준센서 B(120)를 구성하고, 기판의 상측에 액체 비접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위한 기준센서 A(110)를 구성하며, 두 개의 기준센서(110, 120)의 측면에 기준센서 B(120)의 아래 위치에서 기준센서 A(110)의 상부 위치에 해당하는 위치 변화량의 크기에 해당하는 소정의 레벨센서(130)를 구성하고 있다. 이 경우, 상기 기준센서 B(120)는 액체의 상태를 측정하는 액체의 상태센서 기능을 수행하며 동시에 액체의 유량 정보를 측정하기 위한 액체 접촉시 정보를 측정하는 역할을 수행한다. 참조번호 140은 액체 유량정보 측정을 위한 액체 레벨 측정자를 도시하고 있다.
도 3은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체 센서 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 구조도이다. 도시된 바와 같이, 상기 센서모듈(100)의 또 다른 구성은 상기 실시예에 사용되는 레벨센서(130)를 상기 구성된 기준센서(110, 120)의 크기와 동일한 센서의 크기로 제작된 다수의 센서를 직렬 연결하여 구성하고 있다. 이에 따라서, 소정의 기준센서(110, 120)가 나타내는 액체의 상태정보와, 액체의 접촉 또는 비접촉시 나타나는 정보의 평균값을 표시하여 액체의 유량정보를 표시할 수 있게 된다.
도 4는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조-상부 전극 구조 구성을 나타내는 구조도이다.
상기 도 2 또는 도 3에 사용되는 액체센서모듈을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부는, 전원이 인가되는 전극(150), 상기 전극(150) 및 기판(170) 상부에 연속적으로 도포되어 오일의 전기 화학적 변화를 감지하는 탄 소나노튜브로 형성된 컨덕턴스 감지막(160), 상기 컨덕턴스 감지막(160) 및 전극(150)을 탑재하는 기판(170)을 포함한다.
상기 컨덕턴스 센서부는 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 탄소나노튜브 감지막을 사용한다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브 센서의 제조방법은 기판(170) 위에 탄소나노튜브 패이스트를 스크린 프린팅하여 컨덕턴스 감지막(160)을 제작하는 단계와, 쉐도우 마스크를 사용하여 전극(150)을 증착하거나 또는 금속 패이스트를 프린팅하여 전극(150)을 제작하는 단계 및 제작된 소자를 소결하는 단계를 포함하도록 함이 바람직하다.
도 5는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조를 도시한 것으로 발열장치를 포함한 구성을 나타내는 또 다른 실시예에 따른 구조도이다.
도시된 바와 같이, 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부는 기판(170)의 아래에 소정의 발열장치(180)를 추가로 더 구성하며, 이 경우 상기 발열장치(180)는 니크롬선 또는 백금 등의 금속으로 구성되며, 발열 온도범위는 50℃ 내지 200℃에서 동작하도록 설정하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 액체의 컨덕턴스 측정시에 일정 온도 범위에서 컨덕턴스를 측정할 수 있도록 온도 센서의 제어를 받을 수 있도록 구성한다.
여기서, 소자의 기판(170)은 유리기판, 실리콘 기판 및 알루미나 소결기판 등이 사용된다.
그리고, 상기 전극(150)은 쉐도우 마스크를 통해 E-beam, 또는 Sputter 등의 증착장비를 이용하여 제작할 수 있을 뿐만 아니라, Ag 또는 기타 금속 패이스트를 통해 스크린 프린팅으로 제작할 수 있다.
또한, 상기 컨덕턴스 감지막(160)은 탄소나노튜브 분말과 바인더를 혼합한 패이스트를 통해 스크린 프린팅 방법에 의해 형성한다. 그리고, 상기 기판(170) 상에 스크린 프린팅 방법으로 형성된 탄소나노튜브는 컨덕턴스 감지막(160)으로서 상기 전극(150) 사이에 걸쳐 연결된다. 이렇게 제작된 소자는 DC 전원을 전극으로 연결하여 컨덕턴스 감지막(160)을 통해 전류를 흐르게 하며, 상기 컨덕턴스 감지막(160)은 액체에 접촉되도록 한다.
스크린 프린팅 기술을 이용한 탄소나노튜브 패이스트를 제조하는 과정은, 첫째, 바인더와 알파-테피놀을 섞어 가열하여 녹이는 단계를 수행하고, 둘째, 탄소나노튜브를 글래스프릿과 알파-테피놀을 섞어 가열하여 녹인 물질에 섞는 단계를 우선 수행하고, 셋째, 상기 기판에 전극을 패터닝하는 단계를 거친 후에 상기 기판위에 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시키는 단계를 포함하도록 함이 바람직하다.
여기서, 스크린 프린팅 방법은 일정 점도를 유지하는 탄소나노튜브 페이스트를 패터닝되어진 스크린 마스크에 일정한 압력으로 프린팅하여 제작하는 방법이다. 이 방법을 통하여 프린팅된 탄소나노튜브 페이스트는 일정크기 및 모양을 가지는 형태로 제작이 되는데, 이때 페이스트의 일부가 패터닝 크기의 외각으로 확장되는 번짐현상이 발생되는 것이 일반적이다. 번짐현상은 페이스트의 점도에 따라 수~수십㎛의 폭으로 발생할 수 있으며, 이러한 현상은 페이스트의 점도 및 프린팅 압력 에 따라 제작시 불균일하게 발생된다. 통상 동일한 제작공정을 통하여 제작된 센서일지라도 각각의 센서의 초기값은 센서 제작시 탄소나노튜브의 두께 및 표면의 거칠기 정도에 따라 다르게 제작될 수 있다.
따라서 본 발명의 바람직한 방법으로는 상기 도 4 내지 도 5의 방법에 있어서 센서를 제작하는 경우 컨덕턴스 감지막(160)이 스크린프린팅 공정으로 제작시 발생하는 번짐현상이 발생한 부분을 전극(150)으로 감싼 채로 제작할 수 있어, 액체에 직접 접촉하는 탄소나노튜브의 접촉면적을 전극(150)과 전극(150) 사이의 노출면적으로 균일하게 제어함으로써 액체의 상태감지 특성이 일정하여 보다 안정적으로 액체의 유량 및 상태 측정이 가능하게 할 수 있다.
그리고, 이러한 컨덕턴스 감지막(160)은 오일과 같은 액체 고유 특성에 따른 전기 화학적 변화를 소자의 컨덕턴스 변화로 변경시켜 출력한다.
도 6은 탄소나노튜브의 온도 의존성 특성을 확인한 그래프이다.
도 6의 그래프를 보면, 다양하게 제작된 탄소나노튜브 센서는 온도의 증가에 따라 컨덕턴스가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기한 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 센서부의 센싱 감지도는 온도에 의존하며, 이러한 탄소나노튜브 센서의 센싱 감지도는 측정하고자 하는 액체의 온도 범위가 상온에서 70℃에서는 온도의 증가에 따라 탄소나노튜브의 컨덕턴스가 적은 범위내에서 비례적으로 증가하지만, 측정하고자 하는 액체의 온도가 70℃ 이상이 될 경우 탄소나노튜브의 컨덕턴스가 확연히 증가하는 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이 탄소나노튜브의 컨덕턴스가 70℃ 이상의 온도에서 크게 증가하 는 원인은 탄소나노튜브의 흡착 능력에 충분한 활성에너지를 공급하여 분자 또는 이온들의 운동성이 활발해지면서 분자 또는 이온의 흡착에 따라 컨덕턴스가 변하는 특성으로 판단된다.
따라서 상기 탄소나노튜브 센서가 측정하고자 하는 액체의 온도 범위가 상온 또는 저온인 경우는 기판에, 도 5에서와 같이, 발열장치(180)를 장착하여 탄소나노튜브의 흡착능력을 향상시키게 하여 센싱 감지도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체 센서 모듈의 구성위치를 나타내는 구조도이다.
액체 접촉시 상태를 측정하는 기준센서B(120)와 액체 비접촉시 상태를 측정하는 기준센서 A(110)와 액체의 실제 유량을 측정하는 레벨센서(130)과 오일의 레벨을 확인 할 수 있는 액체 레벨 측정바(140)의 구성위치를 나타내고 있다. 상기의 방법은 액체 접촉시 상태를 측정하는 기준센서 B(120)를 하측부에, 액체 비접촉시 상태를 측정하는 기준센서 A(110)를 상측부에, 그리고 액체의 실제 유량을 측정하는 레벨센서(130)를 두 개의 기준센서(110, 120)의 사이에 위치하여 제작하는 것으로, 이에 의할 경우에는, 제작된 센서는 도 1과 비교하여 센서 기판의 폭을 줄임으로써 센서의 크기를 소형화할 수 있다.
도 8은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체 센서 모듈의 구성위치를 나타내는 또 다른 실시예를 나타내는 구조도이다.
여기서는, 상기 도 7에서와 달리, 두 개의 기준센서(110, 120)와 액체의 실제 유량을 측정하는 레벨센서(130)에 사용되는 전극의 방향을 각각 폭 방향으로 일 치하여 제작하는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 구성 및 특성을 갖는 액체 레벨 센서를 구비하는 액체 유량 및 상태 측정 장치를 이용하여 액체 유량 레벨 및 상태를 측정하는 방법을 설명하기로 한다.
도 17은 본 발명에 따른 액체의 상태 측정 방법을 도시한 순서도이고, 도 18은 본 발명에 따른 액체의 유량 레벨 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 17에서와 같이, 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 센서를 이용한 액체 상태 측정 방법에 있어서, 본 발명은, 액체 상태를 측정하기 위하여 공기 중에서 센서의 초기값(Sint)을 저장하는 제1 단계(S510)와, 상기 액체의 물성데이터를 상기 센서의 센싱값(Sout/Sint)에 따라 매칭시킨 데이터베이스를 액체의 물성데이터 테이블에 구성하는 제2 단계(S520)와, 상기 액체의 상태 변화에 대한 측정값(Sout)을 센싱값(Sout/Sint)으로 변환하는 제3 단계(S530) 및 상기 센싱값(Sout/Sint)을 기준으로 만들어진 상기 데이터베이스와 비교하는 제4 단계(S540)를 포함한다.
또한, 도 18에서와 같이, 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 센서를 이용한 액체의 유량 측정 방법에 있어서, 본 발명은, 액체의 유량을 측정하기 위하여 측정된 센싱값(Sout/Sint)을 적용하여, 액체 접촉시 기준센서 B의 센싱값(S1) 측정단계(S610)와, 액체 비접촉시 기준센서 A의 센싱값(S2) 측정 단계(S620)와, 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)과 액체 비접촉시 기준센서 A의 측정되는 센싱값(S2)의 차이값(Sa=｜S1- S2｜)을 계산하는 단계(S630)와, 레벨센서의 현재 유량에 따라 센싱값(SL)을 측정하는 단계(S640)와, 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)의 차이값(Sb=｜S1- SL｜)을 계산하는 단계(S650)와, 1-( Sb / Sa )으로 산출하여 현재의 유량정보 LEVEL값을 측정하는 단계(S660) 및 상기 현재의 유량정보 LEVEL값에 표시하고자 하는 눈금수를 곱하여 표시하는 단계(S670)를 포함하여 구성한다.
그리고, 상기 유량 측정방법에서, 액체가 담겨진 다양한 형상인 용기의 실제 유량을 사전에 측정하는 단계와; 상기 측정된 유량 데이터를 데이터 베이스화 하여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 데이터 베이스와 액체센서로 측정된 유량정보를 계산식에 의해 산출된 LEVEL값과 매칭시키는 단계;를 더 포함하게 구성할 수도 있을 것이다. 이는 액체를 수용하는 용기의 모양 및 크기가 다양하기 때문에 측정치에 따른 센싱값 보정을 하기 위함이다.
이하, 상기한 측정 방법을 사용한 다양한 측정치 데이터 및 그 실시예들을 첨부 도면 도 9 내지 도 14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명으로 제작된 액체의 유량 및 상태 센서 모듈을 이용하여 엔진오일의 유량 정보를 측정한 측정값을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 측정방법은 대부분의 액체 상태와 무관하게 액체의 유량을 측정할 수 있으나 본 발명의 실시예로 먼저 엔진오일을 설명한다. 도 9의 측정에 사용된 액체는 엔진오일 ZIC-XQ 제품을 실제 사용상태와 유사한 조건에서 측정하기 위하여 온도를 70℃를 유지한 후 측정하였다.
액체의 레벨은 기준센서 B(120)과 기준센서 A(110)의 전기적 특성과 레벨센서(130)의 전기적 특성의 비율을 계산하여 확인한다. 그리고, 액체의 유량을 측정하기 위하여 측정된 센싱값(Sout/Sint)을 적용한다.
먼저, 액체 접촉시 기준센서 B(120)의 측정되는 센싱값(S1)과 액체 비접촉시 기준센서 A(110)의 측정되는 센싱값(S2)의 차이값(Sa=｜S1- S2｜)을 계산한 후, 레벨센서(130)의 현재 유량에 따라 측정되는 센싱값(SL)과 액체 접촉시 기준센서 B(2)의 측정되는 센싱값(S1)의 차이값(Sb=｜S1- SL｜)을 소정의 계산식(현재의 유량정보 LEVEL= 1-( Sb / Sa ))으로 산출하며, 현재의 유량정보는 계산식에 의해 산출된 LEVEL값에 표시하고자 하는 눈금수를 곱하여 표시하면 실제의 오일의 레벨을 표시할 수 있다.
도 9a는 이상적인 레벨측정을 나타내는 액체의 레벨 측정치를 나타낸다. 도 9b는 본 발명으로 제작된 액체의 유량 및 상태 센서를 이용하여 엔진오일의 유량 정보를 측정한 측정값을 나타낸다. 도 9b에서 기준센서 A(110)의 측정 센싱값이 변화를 보이는 이유는 액체의 비열과 공기중의 비열이 다름으로 인하여 나타난 변화값으로 추정된다.
상기의 측정방법과 같이 두 개의 기준센서(110, 120)와 레벨센서(130)의 전기적 특성에 적용시켜 액체의 유량을 계산해 낼 수 있다. 측정하고자 하는 액체의 전기적 특성은 액체의 종류와 액체에 포함된 산화물의 상태 및 온도에 따라 다르게 나타날 수 있으나 두 개의 기준센서(110, 120)와 레벨센서(130)의 전기적 특성을 센싱값(Sout/Sint)를 통하여 계산하게 되면 이 경우 액체의 상태와는 무관하게 액체의 유량을 측정할 수 있게 된다.
또한 상기 측정방법에 있어서 기준센서 B(120)는 항시 액체와 접촉하고 있으며 이 경우 기준센서 B(120)는 액체의 물성 데이터와 비교하여 실시간 액체의 상태정보를 감지하는 액체의 상태센서의 역할을 동시에 수행할 수 있게 된다.
액체의 상태를 측정하기 위하여 센서 제작시에는 측정되는 센서의 초기값(Sint)과 액체 고유 특성의 데이터 베이스를 상기 센서의 센싱값(Sout/Sint)에 따라 매칭시킨 데이터를 테이블에 구성하기 위해서 다양한 액체에서 탄소나노튜브의 센싱값(Sout/Sint) 특성을 사용한다. 탄소나노튜브 센서는 초기 저항값이 다른 센서를 사용하더라도 액체의 상태에 대한 센서값의 변화율은 비슷한 특성을 보이게 되므로 측정하고자 하는 액체의 상태를 초기값에 대한 비율로 측정(Sout/Sint)하면 비교적 오차 없는 정확한 측정을 이룰 수 있다. 이러한 특성은 도 10 내지 도 14에서 확인할 수 있다.
도 10a와 10b는 엔진오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 10a는 엔진오일 ZIC-XQ 새오일을 측정한 그래프이며, 도 10b는 엔진오일 ZIC-XQ 10886km 주행 후 추출한 오일을 측정한 그래프이다.
사용된 센서는 센서 초기값이 각각 1100, 2170Ω이었으며 측정온도는 70℃이었다.
도 11a와 11b는 순수한 물과 소금물에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내 는 그래프이다. 사용된 센서는 센서 초기값이 각각 1, 2㏀이었으며 측정온도는 50℃이었다.
도 12a와 12b는 변압기오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 12a는 변압기 새오일을 측정한 그래프이며, 도 12b는 장시간 사용된 변압기오일을 추출하여 측정한 그래프이다.
사용된 센서는 센서 초기값이 각각 1, 2㏀이었으며 측정온도는 70℃이었다.
도 13은 브레이크오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프이다. 사용된 센서는 센서 초기값이 각각 1, 2㏀이었으며 측정온도는 상온이었다.
도 14는 휘발유에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프이다.
사용된 센서는 센서 초기값이 각각 17.44, 20.68, 286.4㏀이었으며 측정온도는 상온이었다.
상기 도 10 내지 도 14에서 사용된 액체의 상태 측정은 각각 초기값(Sint)이 다른 센서를 이용하여 이들 센서의 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 도시하였다.
이러한 경우 초기 저항값이 다른 센서를 사용하더라도 액체의 상태에 대한 센서값의 변화율은 비슷한 특성을 보이게 되므로 측정하고자 하는 액체의 상태를 초기값에 대한 비율로 측정(Sout/Sint)하면 일정한 비율값을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
표 1은 상기 도 10 내지 도 14의 측정된 센싱값을 액체의 종류별로 도시한 것이다.

액체의 종류		 센싱값(Sout/Sint) 물성데이터
센서1 센서2 센서3 전산가
(mgKOH/g)		 소금농도(%) 수분함량
(%)		 메탈올
함량(%)
엔진오일
(70℃)		 New 1.83 1.86 - 2.2 - - -
10,886km 주행 후 1.14 1.14 - 4.8 - - -
물(50℃) 순수한 물 1.75 1.79 - - 0% - -
소금물 0.72 0.75 - - 20% - -
변압기오일
(70℃)		 New 1.35 1.40 - 0.01 - - -
장시간 사용 후 0.85 0.94 - 0.6 - - -
브레이크 오일
(상온)		 New 1.23 1.28 - - - 0.01%이하 -
30,000km 주행 후 1.56 1.59 - - - 0.5% -
휘발유(상온) 정품 1.37 1.39 1.41 - - - 0%
유사휘발유 0.66 0.67 0.67 - - - 5%

표 1에서 보는 바와 같이, 다양한 액체에서 측정된 센서의 센싱값(Sout/Sint)은 같은 종류의 액체의 경우 해당 액체에 포함된 이온 또는 불순물 및 산화물 등에 의해 탄소나노튜브의 전기적 특성 변화로 인하여 센서의 센싱값(Sout/Sint)이 각각 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한 센서의 초기값이 다르더라도 같은 해당 센서의 센싱값(Sout/Sint)은 적은 오차범위내에서 동일한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
삭제
상기 측정 방법에 있어서, 오일의 측정 레벨 범위는 20mm 내지 150mm로 하는 것이 바람직하며, 오일의 오일 레벨 감지력은 1mm로 설정함이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 액체 센서 모듈(100)은 자동차 엔진 오일 팬(900)에 부착되는 것이 바람직하다. 도 15와 같이 오일 팬(900) 측면에 부착되거나 도 16과 같이 오일 팬(900) 하단에 부착되어 오일 레벨을 측정 할 수 있을 것이다. 하지만, 이는 단지 예시적인 부착 구조일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술적 사상 범위가 허용되는 범위에서 다양한 구조로의 센서 적용이 가능함은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
도1 은 본 발명에 따른 액체의 상태 및 유량 측정장치 구성도.
도 2는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 일실시예를 나타내는 구조도.
도 3은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 구조도.
도 4는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조-상부 전극 구조 구성을 나타내는 구조도.
도 5는 액체의 유량 및 상태측정을 위한 컨덕턴스 센서부의 단면 구조-발열장치를 포함한 구성을 나타내는 구조도.
도 6은 탄소나노튜브의 온도 의존성 특성을 확인한 그래프.
도 7은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 구성위치를 나타내는 구조도.
도 8은 액체의 유량 및 상태측정을 위한 액체센서 모듈의 구성위치를 나타내는 또 다른 실시예를 나타내는 구조도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명으로 제작된 액체의 유량 및 상태 센서를 이용하여 엔진오일의 유량 정보를 측정한 측정값을 도시한 그래프.
도 10a 및 도 10b는 엔진오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프.
도 11a 및 도 11b는 순수한 물과 소금물에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나 타내는 그래프.
도 12a 및 도 12b는 변압기오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프.
도 13은 브레이크오일에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프.
도 14는 휘발유에서 센싱값(Sout/Sint)의 특성을 나타내는 그래프.
도 15는 레벨 센서가 오일 팬 측면에 부착된 구조를 도시한 구조도.
도 16은 레벨 센서가 오일 팬 하부에 부착된 구조를 도시한 구조도.
도 17은 본 발명에 따른 액체의 상태 측정 방법을 도시한 순서도.
도 18은 본 발명에 따른 액체의 유량 레벨 측정 방법을 도시한 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100: 액체센서모듈 110 : 액체 비접촉 기준 센서A
120: 액체 접촉 참고 센서 B 130 : 액체 레벨 센서
140 : 액체 레벨 측정자 150 : 센서 전극
160 : 센서 감지막 170 : 기판
180: 발열장치
210: 물성테이터 테이블 저장부
220: 컨덕턴스 측정 센서부 230: 액체의 유량 LEVEL 센서부
240: 상태 산출부 900 : 오일 팬

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정장치에 있어서,
    컨덕턴스 변화량과 해당하는 액체의 물성측정치를 매칭시킨 테이블을 저장하는 액체의 물성데이터 테이블 저장부와;
    액체의 유량과 상태를 동시에 측정하기 위하여 액체센서모듈을 포함하여 구성하며 상기 액체에서의 컨덕턴스를 측정하는 컨덕턴스 측정 센서부; 및
    상기 측정된 컨덕턴스에 따른 액체의 물성측정치를 상기 액체의 물성테이터 테이블에서 검색하여 상기 액체의 물성측정치 정보를 출력하는 액체의 상태 산출부;를 포함하여 구성하되,
    상기 컨덕턴스 측정 센서부는, 소정의 면적으로 형성된 기판, 상기 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 상기 기판 상면으로 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시킨 판 형태의 컨덕턴스 감지막 및 상기 감지막 상면에 형성하거나 상기 감지막 상면에서 기판 상면으로 연장되게 형성하여 외부 전원에 연결되도록 진공증착 방법을 이용하여 패터닝한 전극을 포함하고,
    상기 액체센서 모듈은,
    상기 기판의 하측에 액체 접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 B와;
    상기 기판의 상측에 액체 비접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 A; 및
    상기 기준센서A,B의 측면에 위치하고, 기준센서A와 기준센서B 사이에 있는 액체의 실제 유량을 측정하는 레벨센서;로 구성된 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  3. 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정장치에 있어서,
    컨덕턴스 변화량과 해당하는 액체의 물성측정치를 매칭시킨 테이블을 저장하는 액체의 물성데이터 테이블 저장부와;
    액체의 유량과 상태를 동시에 측정하기 위하여 액체센서모듈을 포함하여 구성하며 상기 액체에서의 컨덕턴스를 측정하는 컨덕턴스 측정 센서부; 및
    상기 측정된 컨덕턴스에 따른 액체의 물성측정치를 상기 액체의 물성테이터 테이블에서 검색하여 상기 액체의 물성측정치 정보를 출력하는 액체의 상태 산출부;를 포함하여 구성하되,
    상기 컨덕턴스 측정 센서부는, 소정의 면적으로 형성된 기판, 상기 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 상기 기판 상면으로 탄소나노튜브를 스크린 프린팅하여 소결시킨 판 형태의 컨덕턴스 감지막 및 상기 감지막 상면에 형성하거나 상기 감지막 상면에서 기판 상면으로 연장되게 형성하여 외부 전원에 연결되도록 진공증착 방법을 이용하여 패터닝한 전극을 포함하고
    상기 액체센서 모듈은,
    상기 기판의 하측에 액체 접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 B와;
    상기 기판의 상측에 액체 비접촉시 액체의 컨덕턴스를 측정하기 위하여 구비되는 기준센서 A; 및
    상기 기준센서A,B 크기와 동일한 다수개의 센서를 직렬 연결하여 구성하는 레벨센서;로 구성된 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 컨덕턴스 측정 센서부의 센싱 감지도를 높이기 위하여 상기 기판에 발열장치를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 발열장치는 니크롬선 또는 백금으로 구성하며, 발열 온도범위는 50℃ 내지 200℃에서 동작하도록 설정한 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 액체의 컨덕턴스 측정시에 일정 온도 범위에서 컨덕턴스를 측정할 수 있도록 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판, 실리콘 기판, 알루미나 소결기판 중 선택된 어느 하나를 이용하고, 상기 전원은 직류 전원인 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 액체의 유량 및 상태 정보를 문자 또는 이미지 중 적어도 하나를 이용하여 시각적으로 표시할 수 있는 시각정보 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  9. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 액체의 물성측정치는, 엔진오일과 변압기오일은 전산가(Total Acid Number, TAN), 브레이크 오일은 수분함유량, 휘발유는 메탄올함량, 소금물은 소금농도인 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정장치.
  10. 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체센서모듈을 이용한 액체의 유량 및 상태 측정방법에 있어서,
    액체의 유량 측정방법은,
    측정된 센싱값(Sout/Sint)을 적용하여, 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)과 액체 비접촉시 기준센서 A의 측정되는 센싱값(S2)의 차이값(Sa=｜S1- S2｜)을 계산하는 (A)단계와;
    레벨센서의 현재 유량에 따라 측정되는 센싱값(SL)과 액체 접촉시 기준센서 B의 측정되는 센싱값(S1)의 차이값(Sb=｜S1- SL｜)을 계산하는 (B)단계와;
    1-( Sb / Sa )으로 산출하여 현재의 유량정보 LEVEL값을 측정하는 (C)단계; 및
    상기 현재의 유량정보 LEVEL값에 표시하고자 하는 눈금수를 곱하여 표시하는 (D)단계를 포함하고,
    상기 액체의 상태 측정방법은,
    공기 중에서 센서의 초기값(Sint)을 저장하는 제1 단계와;
    상기 액체의 물성데이터를 상기 센서의 센싱값(Sout/Sint)에 따라 매칭시킨 데이터베이스를 액체의 물성데이터 테이블에 구성하는 제2 단계와;
    상기 액체의 상태 변화에 대한 측정값(Sout)을 센싱값(Sout/Sint)으로 변환하는 제3 단계; 및
    상기 센싱값(Sout/Sint)을 기준으로 만들어진 상기 데이터베이스와 비교하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 유량 및 상태 측정방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020080033513A 2008-04-11 2008-04-11 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법 KR101046133B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080033513A KR101046133B1 (ko) 2008-04-11 2008-04-11 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080033513A KR101046133B1 (ko) 2008-04-11 2008-04-11 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090108212A KR20090108212A (ko) 2009-10-15
KR101046133B1 true KR101046133B1 (ko) 2011-07-01

Family

ID=41551637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080033513A KR101046133B1 (ko) 2008-04-11 2008-04-11 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101046133B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190140613A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 현대자동차주식회사 차량용 액체 저장탱크의 액위 모니터링 장치 및 방법
KR20230043616A (ko) 2021-09-24 2023-03-31 한국표준과학연구원 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101237962B1 (ko) * 2010-08-11 2013-02-27 주식회사 에스앤에스레볼루션 다기능 센서 및 이의 제조 방법
KR101234999B1 (ko) * 2011-05-27 2013-02-20 한양대학교 산학협력단 탄소나노튜브를 이용한 유량 측정장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050066058A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 한국전자통신연구원 센서 구조체 및 그 제조방법
US20070048180A1 (en) * 2002-09-05 2007-03-01 Gabriel Jean-Christophe P Nanoelectronic breath analyzer and asthma monitor
KR100690241B1 (ko) * 2005-09-29 2007-03-12 주식회사 메디아나전자 엔진 오일 상태 검출 장치 및 검출 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070048180A1 (en) * 2002-09-05 2007-03-01 Gabriel Jean-Christophe P Nanoelectronic breath analyzer and asthma monitor
KR20050066058A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 한국전자통신연구원 센서 구조체 및 그 제조방법
KR100690241B1 (ko) * 2005-09-29 2007-03-12 주식회사 메디아나전자 엔진 오일 상태 검출 장치 및 검출 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190140613A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 현대자동차주식회사 차량용 액체 저장탱크의 액위 모니터링 장치 및 방법
KR102633940B1 (ko) * 2018-06-12 2024-02-05 현대자동차주식회사 차량용 액체 저장탱크의 액위 모니터링 장치 및 방법
KR20230043616A (ko) 2021-09-24 2023-03-31 한국표준과학연구원 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090108212A (ko) 2009-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5172854B2 (ja) オイルの全酸価測定および寿命算出装置と、これを用いたオイルの全酸価およびオイルセンサーの測定方法
Manjakkal et al. Electrochemical impedance spectroscopic analysis of RuO2 based thick film pH sensors
KR101046133B1 (ko) 탄소나노튜브 감지막을 포함하는 액체의 유량 및 상태측정장치와 이를 이용한 액체 유량 및 상태 측정방법
CN109764971B (zh) 柔性温度传感器及其制作方法和柔性设备
KR101527707B1 (ko) 수소이온농도 측정 센서 및 그 제조 방법
US20210199615A1 (en) Electrochemical-based analytical test strip with electrode voltage sensing connections and hand-held test meter for use therewith
McGhee et al. Humidity sensing properties of transparent sputter-coated indium–tin oxide and printed polymer structures
CN112611788A (zh) 一种半导体硫化氢气体传感器
JP2014528590A (ja) センサおよびセンサの製造方法
CN109283237A (zh) 气体传感器的校准方法
US9664633B2 (en) Resistive hydrogen sensor
KR20100097257A (ko) 마이크로 가스 센서 및 그 제조 방법
US20230280322A1 (en) Hydrogen gas sensor and methods and systems using same to quantitate hydrogen gas and/or to assess hydrogen gas purity
Lee et al. In situ diagnosis of micrometallic proton exchange membrane fuel cells using microsensors
KR20190005607A (ko) 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법
RU2003104354A (ru) Сенсор на антиоксиданты
EP2122733B1 (en) Fuel cells
JP2021067688A (ja) 高感度温度センサ及びその製造方法
US20120125770A1 (en) Hydrogen gas sensor
Wang et al. Wafer‐level fabrication of low power consumption integrated alcohol microsensor
KR200409396Y1 (ko) 식별 기능을 갖춘 생물 감측기 시료편 및 보조 감측기
Tsierkezos et al. Thermodynamic investigation of ferrocyanide/ferricyanide redox system on nitrogen-doped multi-walled carbon nanotubes decorated with gold nanoparticles
KR102617965B1 (ko) 전기 전도도 센서 및 이의 제조 방법
Delibozov et al. Inkjet-printing in development of flexible and wearable sensing electronics
Lee et al. Real-time data acquisition inside high-pressure PEM water electrolyzer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee