KR101108276B1

KR101108276B1 - 다중 수질 모니터링 센서

Info

Publication number: KR101108276B1
Application number: KR1020090008080A
Authority: KR
Inventors: 공성호; 김학린; 최주찬
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2012-01-31
Also published as: KR20100088932A

Abstract

본 발명은 다중 수질 모니터링 센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 특정 파장 대역들의 광 투과도들을 측정하고, 측정된 광 투과도들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 제1 감지부; 및 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목을 측정하는 제2 감지부;를 구비한다. 상기 제1 감지부 및 제2 감지부는 필터 어레이, 다중 격자형 분광기, 다중 간섭계, 튜너블 필터 또는 필터 어레이 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 다수 개의 지시약과 혼합된 시료에 대한 광 투과도 또는 투과 스펙트럼을 검출함으로써, 온도, 염소, pH, 탁도 등과 같은 다수개의 특성들을 동시에 또는 순차적으로 측정할 수 있게 된다.

수질, MEMS, 모니터링, 온도, 염소, 탁도, pH

Description

다중 수질 모니터링 센서{Multiple water monitoring sensor}

본 발명은 다중 수질 모니터링 센서에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 MEMS 기술을 이용하여 반도체 기판상에 유체 채널을 형성하여, 시료에 대한 탁도, 염소 농도, pH값 등과 같은 다수 개의 항목을 실시간으로 측정할 수 있는 다중 수질 모니터링 센서에 관한 것이다.

최근, 여러 가지 형태의 수질 분석 시스템이 개발되고 있다. 이러한 수질 분석 시스템은 수질오염물질 배출사업장들의 폐수 배출허용기준, 방류수 수질기준 등을 효과적으로 관리하기 위한 것으로서, 여러 종류의 계측기기와 센서들을 구비하게 된다. 이와 같이 수질을 분석하기 위하여 사용되는 센서들로는 전기분해식 센서, 광학식 센서 등이 있다. 기존의 전기 분해식 센서나 광학식 센서들은 주로 시료를 채취한 후, 채취된 시료들만을 분석하여야 되므로, 실시간 측정이 어렵다.

한편, 전기 분해식 센서는 측정 전극을 구비하여야 되는데, 장시간 사용함에 따라 측정 전극이 부식되므로, 측정 전극을 교체하여야 되는 번거러움이 있을 뿐만 아니라 비용도 증가되는 문제점이 있다. 또한, 전기 분해식 센서는 전력소모가 크고 부피가 큰 단점이 있다. 또한, 종래의 광학식 센서는 측정을 위한 시약의 소모가 많기 때문에 유지 비용이 증가하게 되며, 부피가 크고 고가인 단점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 MEMS 기술을 이용하여 제조 공정이 간단하면서도 다수 개의 검사 항목을 실시간으로 동시에 또는 순차적으로 검사할 수 있는 다중 수질 모니터링 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다수개의 지시약을 혼합한 시료에 대한 특정 파장 대역에서의 광 투과도 또는 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 광 투과도 또는 투과 스펙트럼을 이용하여 다수개의 검사항목을 동시에 또는 순차적으로 측정할 수 있는 다중 수질 모니터링 센서를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서는, 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 것으로서, 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 감지부;를 구비하고,

상기 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 다중 격자형 분광기; 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역 의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비하여, 상기 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정한다.

본 발명의 제2 특징에 따른 수질 모니터링 센서는, 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 순차적으로 측정하는 감지부;를 구비하고,

상기 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 상기 제1 기판에 형성되며, 상기 제2 혼합 유체 채널로부터 출력되는 광을 감지하는 포토 디텍터; 및 상기 광원과 상기 포토 디텍터의 사이에 배치되며, 광의 투과 파장 대역을 조정할 수 있는 튜너블 필터; 를 구비하여, 상기 튜너블 필터의 투과 파장 대역을 조정하면서 상기 포토 디텍터를 통해 감지되는 광 투과도를 감지하고, 감지된 투과 파장 대역별 광 투과도들을 이용하여 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목을 측정한다.

본 발명의 제3 특징에 따른 수질 모니터링 센서는, 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 감지부;를 구 비하고,

상기 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 서로 다른 통과 파장 대역을 갖는 다수 개의 필터들로 구성되어 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 필터 어레이; 및 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비하여, 상기 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정한다.

본 발명의 제4 특징에 따른 수질 모니터링 센서는, 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 감지부;를 구비하고,

상기 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 상기 제2 혼합 유체 채널을 통과하거나 반사한 광이 입사되는 위치에 배치되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 투과시키는 다수 개의 개별 간섭계들이 배열로 배치되어 이루어지는 다중 간섭계; 상기 개별 간섭계들과 일대일 대응되며, 대응되는 개별 간섭계로부터 출력되는 광 신호들을 감지하는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비하여, 상기 감지부의 포토 디텍터들을 이 용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정한다.

본 발명의 제5 특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서는, 제1 기판; 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부; 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 특정 파장 대역의 광 투과도들을 측정하고, 측정된 광 투과도들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 제1 감지부; 및 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목을 측정하는 제2 감지부;를 구비하고,

상기 제1 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 서로 다른 통과 파장 대역을 갖는 다수 개의 필터들로 구성되어 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 필터 어레이; 및 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비하여, 상기 제1 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정하거나,

상기 제1 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역 의 광을 제공하는 다중 격자형 분광기; 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비하여, 상기 제1 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정한다.

제5 특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 상기 제2 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제3 혼합 유체 채널; 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 상기 제1 기판에 형성되며, 상기 제3 혼합 유체 채널로부터 출력되는 광을 감지하는 포토 디텍터; 및 상기 광원과 상기 포토 디텍터의 사이에 배치되며, 투과가능한 광의 파장 대역을 조정할 수 있는 튜너블 필터; 를 구비하여, 상기 튜너블 필터의 투과 파장 대역을 조정하면서 상기 포토 디텍터를 통해 감지되는 광 투과도를 감지하고, 감지된 투과 파장 대역별 광 투과도들을 이용하여 투과 스펙트럼을 검출하여, 검사 항목을 순차적으로 측정한다.

상기 제1 특징 내지 제5 특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서에 있어서, 상기 시료 혼합부는 시료 투입구와 연결되는 시료용 유체 채널; 다수 개의 지시약 투입구와 연결되는 지시약용 유체 채널; 상기 시료용 유체 채널 및 상기 지시약용 유체 채널과 연결되는 제1 혼합 유체 채널;을 구비하고, 상기 제1 혼합 유체 채널은 상기 감지부의 제2 혼합 유체 채널과 연결되는 것이 바람직하다.

상기 제1 특징 내지 제5 특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서에 있어서, 제1 기판은 반도체 기판으로 이루어지며, 제2 기판은 투명성의 절연 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1 특징 내지 제5 특징에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 제2 기판의 표면에 형성된 온도 센서를 더 구비하고, 상기 온도 센서는 특정 온도 구간에서 전기적 저항값이 선형적으로 변화되는 특성을 갖는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 반도체 기판에 MEMS 기술을 이용하여 제작함으로써, 그 구조가 간단하여 소형화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 휴대용으로 제작가능할 뿐만 아니라, 마이크로 채널을 이용함으로써 지시약의 소비를 최소화시킬 수 있다. 또한, 제작 공정이 용이하여 저가의 비용으로 대량 생산이 용이하게 된다.

본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 다수 개의 지시약이 혼합된 시료를 파장 대역별로 분석함으로써, 농도에 따라 특정 파장 대역에서의 광 투과도가 변화되는 특성을 갖는 검사 항목들 및 농도에 따라 투과 스펙트럼이 변화되는 특성을 갖는 검사 항목들을 동시에 측정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 신호처리회로 및 통신시스템을 부가적으로 결합함으로써, 수질의 특성들을 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 무선 통신 모듈을 구비함으로써 원격 실시간 측정도 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 단일칩상에서 온도, 탁도, 염소농도, pH값 등을 동시에 또는 순차적으로 측정할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 다중 수질 모니터링 센서(3)를 적용한 상태를 전체적으로 도시한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서(3)를 물탱크(1)의 배수구 등에 설치하고, 다중 수질 모니터링 센서(3)의 출력단자들과 연결되는 컴퓨터 등으로 이루어지는 측정 시스템(2)에 연결하여, 최종적으로 물탱크의 수질에 대한 다수 개의 항목, 예컨대 탁도, 염소 농도, Ph값, 온도 등을 측정 및 분석하게 된다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 구조 및 동작에 대하여 설명한다.

제1 실시예

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 구조 및 동작에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 유체 채널을 이용하여 시료의 특성을 측정하는 것으로서, 다수 개의 지시약과 혼합된 시료가 검사 항목들의 농도에 따라 특정 파장 대역들에서의 광 투과도들이 변화되는 것을 감지하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정하는 것을 특징으로 한다. 제1 실시예는 설명의 편의상 염소 농도, 탁도, pH, 온도를 측정하는 다중 수질 모니터링 센서를 예시적으로 설명하나, 본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 검사 항목을 여기에 한정하는 것은 아니며, 지시약과 필터의 통과 파장 대역을 조정함으로써 다른 검사 항목들도 측정할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서(10)는 외부로부터 투입되는 시료의 특성을 측정하기 위하여, 제1 기판(100), 상기 제1 기판위에 형성된 제2 기판(101), 시료 혼합부(110), 및 감지부(120)를 구비한다.

상기 제1 기판(100)은 실리콘과 같은 반도체 기판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제2 기판(101)은 시료용 유체 채널, 지시약 유체 채널, 혼합 유체 채널이 형성되는 기판으로서, 사용하고자 하는 광원의 파장대역에 대해 투명성을 갖는 절연 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 시료용 유체 채널, 지시약 유체 채널, 혼합 유체 채널이 형성되는 제2 기판은 PDMS와 같은 투명 고분자 물질을 사용하여 채널을 형성하는 것이 바람직하여, 유리 및 아크릴과 같은 투명한 물질들을 가공하여 상기 제1 기판(100)과 결합하여 채널을 형성할 수도 있다.

이하, 상기 시료 혼합부(110)의 구조와 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 상기 시료 혼합부(110)는 상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 것으로서, 시료 투입구(111)와 연결되는 시료용 유체 채널(112), 다수 개의 지시약 투입구(113)와 연결되는 지시약용 유체 채널(114), 상기 시료용 유체 채널 및 상기 지시약용 유체 채널과 연결되는 제1 혼합 유체 채널(115), 지시약 저장조(117)를 구비한다.

상기 시료 투입구(111)는 측정하고자 하는 시료가 외부로부터 유입되는 입구로서, 시료용 유체 채널(112)과 연결되어 시료 투입구로 유입된 시료는 시료용 유 체 채널(112)로 제공된다. 각 지시약 저장조(117)는 시료의 검사 항목들에 반응하는 지시약들을 각각 저장하며, 상기 지시약 저장조(117)의 출구는 상기 지시약 투입구(113)와 연결된다. 특히, 시료인 물의 염소 농도를 측정하고자 하는 경우, 시료내의 염소 농도에 따라 분홍색으로 변화되는 정도가 달라지는 특성을 갖는 DPD(다이에틸-p-페닐렌다이아민)를 지시약으로 이용할 수 있다. 전술한 지시약과 물을 혼합하면, 시료인 물 속에 포함된 염소의 농도에 따라 분홍색의 농도가 달라지고, 이에 따라 해당 파장 대역에서의 광 투과도가 달라지게 된다. 상기 지시약 저장조는 수질 모니터링 센서와 일체형으로 제작되거나 수질 모니터링 센서와는 별도로 제작되어 상기 지시약 투입구에 연결시킬 수도 있다. 상기 지시약 저장조의 출구에 밸브를 더 구비하여 지시약의 유출량 및 유출 시간을 수질 모니터링 센서와 연결되는 외부의 수질 측정 시스템에서 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 지시약 투입구(113)는 상기 지시약 저장조(117)의 출구와 연결되어 상기 지시약이 제공받는 입구로서, 지시약 유체 채널과 연결되어 상기 지시약 저장조로부터 제공된 지시약을 상기 지시약 유체 채널로 제공한다.

상기 시료용 유체 채널(112)은 상기 시료 투입구(111)와 상기 제1 혼합 유체 채널(115)의 사이에 형성되는 마이크로 채널로서, 상기 시료 투입구로부터 유입되는 시료를 제1 혼합 유체 채널(115)로 제공한다.

상기 지시약용 유체 채널(114)은 상기 지시약 투입구(113)와 상기 제1 혼합 유체 채널(115)의 사이에 형성되는 마이크로 채널로서, 상기 지시약 투입구로부터 유입되는 지시약을 제1 혼합 유체 채널로 제공한다.

상기 제1 혼합 유체 채널(115)은 상기 시료용 유체 채널(112) 및 상기 지시약용 유체 채널들(114)과 연결되어, 시료용 유체 채널의 시료와 지시약용 유체 채널의 지시약들이 내부로 함께 유입되어 혼합된 후 서로 반응하게 된다. 상기 제1 혼합 유체 채널(115)의 출구는 감지부(120)의 제2 혼합 유체 채널과 연결되어, 지시약들과 혼합된 시료를 감지부(120)로 제공한다.

이하, 상기 감지부(120)의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

상기 감지부(120)는 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 것으로서, 상기 시료 혼합부의 제1 혼합 유체 채널과 연결되는 제2 혼합 유체 채널(121), 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원(122), 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 분광기(123), 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들(124)을 구비한다. 전술한 구성을 갖는 상기 다중 수질 모니터링 센서는 상기 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정할 수 있다. 도 3은 도 2의 다중 수질 모니터링 센서의 감지부만을 개념적으로 분리하여 확대 도시한 사시도이다.

상기 제2 혼합 유체 채널(121)은 상기 제1 혼합 유체 채널과 연결되며, 상기 분광기(123)에 의해 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광이 입사된다.

상기 포토 디텍터들(124)은 제2 혼합 유체 채널을 통과하거나 제2 혼합 유체 채널로부터 반사된 광을 수신할 수 있는 위치에 배치되며, 상기 포토 디텍터(124)들은 상기 분광기에 의해 서로 다른 파장 대역의 광이 입사되는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치들에 대응되도록 배치된다.

상기 분광기(123)는 상기 광원의 전면에 배치되어, 상기 광원의 광을 각 파장 대역별로 분할하고, 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 각각 제공한다. 상기 분광기(123)는 빛이 입사되는 표면에 복수 개의 격자가 형성되어 있는 다중 격자형 분광기를 사용할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부(120)의 일 실시형태를 설명하기 위하여 도시한 사시도이다. 본 실시형태에 따른 감지부는 제1 기판인 반도체 기판에 MEMS 기술을 적용하여 제작할 수 있다. 도 4를 참조하면, 감지부(120)의 분광기(123)는 다중 격자형 분광기로서, 반도체 기판인 제1 기판(100), 투명성을 갖는 제2 기판(101), 상기 제2 기판의 상부 표면에 도포된 금속층(310), 상기 금속층을 패터닝하여 형성된 다수 개의 격자들(320)로 이루어진다. 상기 제2 기판(101)의 하부 표면의 중심 영역은 식각되어 제2 혼합 유체 채널(121)이 배치될 수 있도록 한다. 제1 기판(100)의 표면에 형성되는 절연막(360), 상기 제1 기판의 표면에 형성되는 다수 개의 포토 다이오드(370) 및 상기 포토 다이오드들의 단부에 연결되는 금속 단자(380)들을 구비한다. 상기 감지부의 제2 기판(101)의 후면과 제1 기판(100)의 전면은 결합부에 의해 서로 결합되며, 제2 기판(101)의 후면과 제1 기판(100)의 전면의 사이에는 제2 혼합 유체 채널이 형성된다. 상기 포토 다이오드 는 포토 디텍터와 같은 수광 소자로서, 상기 절연막을 패터닝하여 반도체 기판의 표면을 노출시킨 후, 노출된 반도체 기판의 표면에 P-N 접합을 형성하여 완성할 수 있다.

전술한 구성을 갖는 다중 수질 모니터링 센서는 다중 격자형 분광기를 이용하여 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하며, 다수 개의 포토 디텍터를 이용하여 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역에서의 광량을 검출하고, 이를 이용하여 다수 개의 파장 대역에 대한 광 투과도들을 측정한다. 측정된 각 파장 대역별 광 투과도들을 이용하여, 농도에 따라 특정 파장 대역의 광 투과도가 변화되는 특성을 갖는 다수 개의 검사 항목들의 농도들을 동시에 측정하거나, 농도에 따라 투과 스펙트럼이 변화되는 특성을 갖는 검사 항목의 농도를 측정하게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 다른 실시 형태는 다중 격자형 분광기를 대신하여 필터 어레이를 배치하는 것을 특징으로 한다. 상기 필터 어레이는 서로 다른 투과 파장 대역을 갖는 다수 개의 필터들로 이루어지며, 광원과 포토 디텍터와의 사이에 배치된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 시료에 대한 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 기판상에 온도 센서를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 다중 수질 모니터링 센서는 상기 온도 센서에 의해 측정되는 온도를 이용하여 다른 검사 항목의 측정 데이터를 캘리브 레이션하여 보다 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 상기 온도 센서는 금속을 상기 다중 수질 모니터링 센서의 표면에 박막형태로 증착한 후 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 온도 센서로 사용되는 금속은 온도 대 저항 특성이 선형적으로 비례하며 감도가 우수한 측온저항체(Resistance Thermometer Device), Ni, Pt 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 제어부, 데이터저장부 및 통신 인터페이스부를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제어부는 상기 감지부의 출력 단자와 전기적 연결되어 상기 감지부로부터 출력되는 전기적 신호를 제공받으며, 상기 신호를 처리하여 상기 통신 인터페이스부를 통해 외부의 수질 측정 시스템으로 전송하거나, 상기 데이터저장부에 저장한 후 외부의 수질 측정 시스템으로 요청에 따라 전송할 수 있다. 상기 통신 인터페이스부는 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈을 모두 구비하거나 이들 중 하나를 선택적으로 구비할 수 있다. 특히, 무선 통신 모듈을 사용함으로써, 외부의 수질 측정 시스템과 원격으로 데이터를 송수신할 수 있게 된다.

이하, 전술한 구성을 갖는 다중 수질 모니터링 센서의 기본적인 구동 원리를 설명한다. 시료가 물인 경우, 순수한 물이 빛을 통과시키는 정도와 순수하지 않은 물이 빛을 통과시키는 정도는 서로 다르다. 빛의 투과도(I)는 수학식 1과 같이 특정 흡수계수를 가지는 매체의 성질 및 빛이 통과하는 매체의 두께에 따라 지수함수적으로 감소하게 된다.

도 5는 광 투과도를 설명하기 위하여 예시적으로 도시한 개념도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, (a)와 같이 순수한 물에 대한 광 투과도(I)는 적게 감소하게 되나, (b)와 같이 순수하지 않은 물에 대한 투과도(I)는 상당히 감소하게 된다. 이러한 성질을 이용하여 감지부가 광 투과도를 측정하여 물에 대한 상태 변화의 정도를 측정하게 된다. 이와 같이, 시료인 물의 탁도를 측정하고자 하는 경우, 물의 탁도에 따라 빛의 투과도가 달라지는 성질을 이용하여 물의 탁도를 측정하게 된다.

한편, 시료인 물의 염소 농도를 측정하고자 하는 경우, 시료내의 염소 농도에 따라 분홍색으로 변화되는 정도가 달라지는 특성을 갖는 DPD(다이에틸-p-페닐렌다이아민)를 지시약으로 이용할 수 있다. 지시약과 물을 혼합하면, 시료인 물 속에 포함된 염소의 농도에 따라 분홍색의 농도가 달라지고, 이에 따라 빛 투과도가 달라지게 된다. 다중 수질 모니터링 센서의 감지부는 시료를 투과한 특정 파장 대역의 광의 세기를 측정하고, 이를 이용하여 시료에 대한 빛 투과도를 검출하고, 검출된 빛 투과도를 이용하여 시료내에 포함된 염소 농도를 계산한다.

그 외에도 지시약의 종류를 변화시킴에 따라 시료의 다양한 특성을 측정할 수 있다. 예컨대, 색도, 유기물, 암모니아, 아질산, 철, 칼슘, 탄산염, 질산염, 황산염, 황화수소, 암모니아성 질소 등과 같은 수질 검사 항목들도 해당 항목을 검사할 수 있는 지시약을 사용하여 측정할 수 있게 된다.

한편, pH와 같이 그 농도에 따라 지시약과 혼합된 시료의 투과 스펙트럼이 변화되는 특성을 갖는 검사 항목도 있다. 도 9는 pH를 측정하기 위한 지시약과 시료의 pH에 따라 지시약과 혼합된 시료의 변색 범위를 표시한 도표이다. 도 9를 통해, 지시약과 혼합된 시료는 pH에 따라 투과 스펙트럼이 변화하게 되므로, pH에 따라 시료의 색깔을 변하게 하는 지시약을 이용함으로써, 시료의 투과 스펙트럼을 측정하여 시료의 pH를 검출할 수 있게 된다. 시료의 pH를 측정하고자 하는 경우, pH에 따라 색깔이 변화하는 pH 시약인 지시약을 시료와 혼합한 후 검출된 투과 스펙트럼에 따라 pH를 측정하게 된다. 즉, 시료인 물과 지시약을 혼합하면, 시료의 pH에 따라 색상이 변화하게 된다. 그 결과, 상기 수질 모니터링 센서는 튜너블 필터를 이용하여 투과 스펙트럼을 측정하고, 투과 스펙트럼에서 빛이 투과된 파장 대역에 따라 pH의 값을 검출하게 된다.

제2 실시예

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 구조 및 동작에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 다중 간섭계를 이용하여 다수 개의 지시약이 혼합된 시료에 대하여 여러 파장 대역의 신호들을 검출하고 이를 이용하여 시료에 대한 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 제1 실시예의 구조와 유사하며, 다만 제1 실시예의 다중 수질 모니터링 센서의 분광기를 대신하여 다중 간섭계 를 구비하는 점에서 차이가 있다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부를 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 다중 간섭계는 일렬로 배열된 다수 개의 개별 간섭계로 이루어지며, 각 개별 간섭계는 패브리-페롯 간섭계를 사용하는 것이 바람직하여, 각 개별 간섭계는 서로 다른 파장 대역의 광이 투과되도록 설계된다. 상기 다중 간섭계는 상기 제2 혼합 유체 채널을 통과한 광원의 광이 입사되는 위치에 배치된다. 감지부는 상기 다중 간섭계의 개별 간섭계와 일대일 대응되는 다수 개의 포토 디텍터를 구비한다. 상기 포토 디텍터는 대응되는 개별 간섭계로부터 제공되는 광을 수신할 수 있는 위치에 배치되어, 상기 개별 간섭계로부터 제공되는 특정 파장 대역의 광을 수신한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 간섭계에 사용되는 패브리 페롯 간섭계의 동작을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다. 도 7의 (a)를 참조하면, 패브리 패롯 간섭계는 빛의 반사에 의한 간섭 현상을 이용하는 것으로서, 2개의 미러가 일정 간격(nd)으로 배치되어 있는 경우 전면 미러로 입사된 광 중 파장(λ)= 2nd/m 인 광만이 후면 미러로 투과되는 특성을 갖는다. 도 7의 (b)는 파장에 대한 투과도를 나타낸 그래프이며, 이를 통해 파장이 2nd인 영역에서 투과도가 높음을 알 수 있다.

본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 지시약과 혼합된 시료가 유입된 제2 혼합 유체 채널을 투과하거나 제2 혼합 유체 채널을 반사한 광을 다중 간섭계의 개별 간섭계로 입사시킨 후, 각 개별 간섭계를 투과한 광 신호들을 측정한다. 그 결과, 시료에 대한 다수 개의 파장 대역의 광 투과도를 검출하고, 상기 검출된 다수 개의 파장 대역의 광 투과도를 이용하여 다수개의 검사 항목에 대한 농도를 동시에 측정하거나 상기 검출된 다수 개의 파장 대역의 광 투과도를 이용하여 투과 스펙트럼을 검출하여 검사 항목의 농도를 측정할 수 있다.

제3 실시예

이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 구조 및 동작에 대하여 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 튜너블 필터를 이용하여 시료에 대하여 여러 파장대역의 광 신호들을 순차적으로 검출하고 이를 이용하여 시료에 대한 다수 개의 항목을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부만을 확대하여 도시한 사시도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서(70)는 광원(700), 시료 혼합부(도시되지 않음) 및 감지부(720)를 구비하며, 시료 혼합부는 외부로부터 유입되는 시료와 지시약을 혼합하여 감지부(720)로 제공하며, 상기 감지부(720)는 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 지시약과 혼합된 시료의 검사 항목들을 측정하여 출력한다. 상기 시료 혼합부 및 감지부는 동일한 반도체 기판에 형성되거나, 별개의 반도체 기판에 형성될 수 있다. 시료 혼합부는 제1 실시예의 그것과 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.

상기 감지부(720)는 튜너블 필터(721), 제2 혼합 유체 채널(722) 및 포토 디 텍터(723)를 구비한다. 상기 제2 혼합 유체 채널(722)은 상기 제1 혼합 유체 채널과 연결되어 지시약과 혼합된 시료가 유입된다. 상기 튜너블 필터(721)는 패브리-페롯 간섭계로 이루어지되, 2개의 미러(mirror)의 간격(d)을 조정할 수 있는 튜너블 필터형의 패브리-페롯 간섭계로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 튜너블 필터(721)는 광원과 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되며, 튜너블 필터의 내부 간격(d)을 순차적으로 조정하여 각 파장대의 광이 제2 혼합 유체 채널로 순차적으로 제공되도록 한다. 상기 포토 디텍터(723)는 상기 제2 혼합 유체 채널을 투과하거나 반사된 광을 수신할 수 있는 위치에 배치된다.

전술한 구성을 갖는 다중 수질 모니터링 센서는 지시약과 혼합된 시료가 제2 혼합 유체 채널로 유입되도록 한 후, 튜너블 필터의 내부 간격을 순차적으로 조정하면서 각 파장 대역에 따라 상기 포토 디텍터에 검출되는 광 세기를 순차적으로 측정한다. 상기 순차적으로 측정된 각 파장 대역의 광 세기를 이용하여, 각 파장 대역의 광 투과도를 검출하여 시료의 검사 항목들에 대한 값을 측정하거나, 시료에 대한 투과 스펙트럼을 검출하여 농도에 따라 변색되는 특성을 갖는 검사 항목의 농도를 측정하거나, 일부 파장 대역의 광 투과도를 이용하여 검사 항목들을 측정함과 동시에 다른 파장 대역의 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목들을 측정할 수 있다.

제5 실시예

이하, 본 발명의 제5 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 구조 및 동 작에 대하여 구체적으로 설명한다. 제5 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는 2개 이상의 감지부를 구비하여 특정 파장대역에서의 광 투과도를 검출하여 측정하는 검사항목 및 투과 스펙트럼을 검출하여 측정하는 검사 항목을 동시에 측정하는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서는, 제1 기판, 상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판, 시료 혼합부, 제1 감지부 및 제2 감지부를 구비한다. 상기 제1 기판, 제2 기판 및 시료 혼합부는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

상기 제1 감지부는 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 특정 파장 대역의 광 투과도들을 측정하고, 측정된 광 투과도들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 측정한다. 상기 제1 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널, 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원, 서로 다른 통과 파장 대역을 갖는 다수 개의 필터들로 구성되어 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 다중 결자형 분광기, 및 상기 제1 기판에 형성되며, 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 다수 개의 포토 디텍터들;을 구비한다. 상기 제1 감지부의 포토 디텍터들을 이용하여 특정 파장 대역들에서의 광 투과도를 검출하고, 검출된 광 투과도들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정하게 된다.

본 발명의 다른 실시 형태에는 상기 다중 격자형 분광기를 대신하여 필터 어 레이 또는 다중 간섭계를 사용할 수 있다. 또한, 상기 필터 어레이나 다중 간섭계는 제2 혼합 유체 채널과 포토 디텍터의 사이에 배치될 수도 있다.

상기 제2 감지부는 상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목을 측정한다. 상기 제2 감지부는 상기 시료 혼합부와 연결되는 제3 혼합 유체 채널, 사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원, 상기 제1 기판에 형성되며, 상기 제3 혼합 유체 채널로부터 출력되는 광을 감지하는 포토 디텍터, 및 상기 광원과 상기 포토 디텍터의 사이에 배치되며, 투과가능한 광의 파장 대역을 조정할 수 있는 튜너블 필터를 구비한다. 상기 제2 감지부는 상기 튜너블 필터의 투과 파장 대역을 조정하면서 상기 포토 디텍터를 통해 감지되는 광 투과도를 감지하고, 감지된 투과 파장 대역별 광 투과도들을 이용하여 투과 스펙트럼을 검출하여, 농도에 따라 투과 스펙트럼이 변화되는 특성을 갖는 검사 항목의 농도를 측정한다.

상기 제3 혼합 유체 채널은 제2 혼합 유체 채널에 연결되거나 상기 제1 혼합 유체 채널에 연결될 수 있다. 본 실시예의 제2 감지부의 다른 실시 형태는 튜너블 필터를 대신하여 필터 어레이, 다중 간섭계를 사용할 수 있으며, 이 경우 다수 개의 포토 디텍터들을 구비하여야 된다.

전술한 특징을 갖는 제5 실시예는 제1 감지부를 이용하여 농도에 따라 특정 파장 대역에서의 광 투과도가 변화되는 특성을 갖는 검사 항목들의 농도를 측정하며, 제2 감지부를 이용하여 농도에 따라 투과 스펙트럼이 변화되는 특성을 갖는 검 사항목의 농도를 측정함으로써, 다른 특성을 갖는 다수 개의 검사 항목들을 동시에 측정할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 수질 모니터링 센서는 저수지, 물탱크 등의 수질 검사를 위하여 필요한 염소 농도, 탁도, pH, 온도 등과 같은 다수 개의 검사 항목들을 실시간으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 다중 수질 모니터링 센서를 적용한 시스템을 전체적으로 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 다중 수질 모니터링 센서의 감지부만을 개념적으로 분리하여 확대 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부(120)의 일 실시형태를 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.

도 5는 광 투과도를 설명하기 위하여 예시적으로 도시한 개념도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부를 도시한 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 간섭계에 사용되는 패브리 페롯 간섭계의 동작을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 수질 모니터링 센서의 감지부만을 확대하여 도시한 사시도이다.

도 9는 pH를 측정하기 위한 지시약과 시료의 pH에 따라 지시약과 혼합된 시료의 변색 범위를 표시한 도표이다.

Claims

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시료에 대하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 수질 모니터링 센서에 있어서,

제1 기판;

상기 제1 기판위에 형성되는 제2 기판;

상기 제2 기판에 형성되어 다수 개의 지시약과 혼합된 시료를 제공하는 시료 혼합부;

상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 특정 파장 대역의 광 투과도들을 측정하고, 측정된 광 투과도들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 측정하는 제1 감지부; 및

상기 제1 기판과 제2 기판에 형성되어 상기 시료 혼합부로부터 제공되는 시료에 대하여 투과 스펙트럼을 검출하고, 검출된 투과 스펙트럼을 이용하여 검사 항목을 측정하는 제2 감지부;를 구비하고,

상기 제1 감지부는 상기 제1 기판에 형성되는 다수 개의 포토디텍터들을 구비하고, 상기 제1 감지부의 포토디텍터들을 이용하여 다수 개의 검사 항목을 동시에 측정하고,

상기 제2 감지부는 상기 제1 기판에 형성되는 포토디텍터를 구비하고, 상기 제2 감지부의 포토 디텍터를 이용하여 검사 항목을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항에 있어서, 상기 제1 감지부는

상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널;

사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 및

서로 다른 통과 파장 대역을 갖는 다수 개의 필터들로 구성되어 상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 필터 어레이;

를 더 구비하고,

상기 다수 개의 포토디텍터들은 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항에 있어서, 상기 제1 감지부는

상기 시료 혼합부와 연결되는 제2 혼합 유체 채널;

사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 및

상기 광원과 상기 제2 혼합 유체 채널의 사이에 배치되어, 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 따라 서로 다른 파장 대역의 광을 제공하는 다중 격자형 분광기;

를 더 구비하고,

상기 다수 개의 포토 디텍터들은 서로 다른 파장 대역의 광을 출력하는 상기 제2 혼합 유체 채널의 위치에 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 감지부는

상기 시료 혼합부와 연결되는 제3 혼합 유체 채널;

사전에 설정된 파장 대역의 광을 제공하는 광원; 및

상기 광원과 상기 포토 디텍터의 사이에 배치되며, 투과가능한 광의 파장 대역을 조정할 수 있는 튜너블 필터;

를 더 구비하고,

상기 포토 디텍터는 상기 제3 혼합 유체 채널로부터 출력되는 광을 감지하며,

상기 제2 감지부는 상기 튜너블 필터의 투과 파장 대역을 조정하면서 상기 포토 디텍터를 통해 감지되는 광 투과도를 감지하고, 감지된 투과 파장 대역별 광 투과도들을 이용하여 투과 스펙트럼을 검출하여, 검사 항목을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시료 혼합부는

시료 투입구와 연결되는 시료용 유체 채널;

다수 개의 지시약 투입구와 연결되는 지시약용 유체 채널;

상기 시료용 유체 채널 및 상기 지시약용 유체 채널과 연결되는 제1 혼합 유체 채널;을 구비하고,

상기 제1 혼합 유체 채널은 상기 감지부의 제2 혼합 유체 채널과 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지시약 투입구는 검사 항목을 측정하기 위한 지시약이 저장된 지시약 저장조와 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기판은 반도체 기판으로 이루어지며, 제2 기판은 절연 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 수질 모니터링 센서는 제2 기판의 표면에 형성된 온도 센서를 더 구비하고, 상기 온도 센서는 특정 온도 구간에서 전기적 저항값이 선형적으로 변화되는 특성을 갖는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 수질 모니터링 센서.