KR101519359B1 - 온라인 다목적 클로라이드 분석기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전소 초순수 설비의 클로라이드(염화물) ppb저농도 관리부터 모든 수질 및 토양과 콘크리트의 클로라이드 농도를 고농도 구간까지 동시에 측정할 수 있으며 자동화방식을 통한 작동 제어와 실시간으로 온라인 분석이 가능한 온라인 다목적 클로라이드 분석기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 간섭 인자를 실시간으로 제거한 액상상태의 측정시료 또는 고체나 분말, 슬러리 형태의 콘크리트, 토양이나 몰탈 측정시료와 분석과정에 사용하는 표준용액이 담겨져 분석반응을 거친 후 배출되는 전극부나 분리형 복합전극이 각각 형성되는 반응부를 형성하고, 상기 분석반응 전 전극부나 복합전극을 제로, 스팬 교정하는 자동교정부를 형성하며, 상기 반응부에 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수를 정량적으로 각각 공급하는 펌프를 형성하고, 상기 측정시료 및 표준용액과 전극부의 반응과정을 작동제어하며, 반응을 수치적으로 연산구동제어부에서 산출하여 디스플레이부를 통해 표시되도록 구성하여; 측정에 간섭하거나 영향을 주는 시료내의 성분 및 특성을 파악하여 상황에 맞게 보상함으로써 클로라이드의 저농도부터 고농도까지 측정과 관리가 가능하며 측정의 정밀도와 신뢰도를 확보하여 다양한 시료에 제약을 받지 않는 효과가 있다.
Description
본 발명은 온라인 다목적 클로라이드(염화물) 분석기에 관한 것으로, 특히 저농도 ppb구간에서 고농도 구간까지 클로라이드(염화물)를 자동화방식을 통한 작동 제어와 실시간으로 시료의 특성 분석하여 측정에 알맞은 조건으로 보정하며 발전소의 초순수설비의 클로라이드 저농도관리, 수질의 고농도 관리, 토양, 콘크리트의 클로라이드 농도 분석가능한 온라인 다목적 클로라이드 분석기에 관한 것이다.
일반적으로, 클로라이드는 대개 금속염 형태로 상하수도 어디에나 존재한다. 음용수가 염분을 함유 시 클로라이드 농도가 250 mg/L를 초과하면 짠맛이 난다. 클로라이드가 칼슘염이나 마그네슘염 형태면 1000 mg/L 이하에서 짠 맛을 느끼지 못할 수도 있다.
이러한, 클로라이드는 인체 영양의 필수 성분이며 그 상태 그대로 소화기관을 빠져나가기 때문에 미처리 하수의 주성분을 이룬다. 경수 연화제에도 제올라이트를 광범위하게 사용하는데 이 역시도 하수 및 폐수 클로라이드에 크게 한 몫 한다.
더불어, 물에 클로라이드가 다량 함유하여 인체에 유해하게 작용한 사례는 없으나 금속 배관을 부식하고 식물 생장에도 악영향을 끼칠 수 있다. 음용수의 클로라이드 허용한도 250 mg/L는 보건상의 이유라기보다 맛에 따른 기준이다.
아울러, 콘크리트 내 클로라이드 측정이 중요한 이유는 철근에 고밀도 콘크리트를 부어 넣으면 콘크리트 내 시멘트의 수화로 알칼리성 환경이 조성되는데, 이로 인해 철근 전 표면에 산화 막이 발생, 안정적으로 보호층을 형성하여 철근에 부식이 발생할 수 없다.
그러나 클로라이드 이온 따위가 침투해 보호 산화 막이 부분적으로 손상을 입으면 철근 표면에 전위가 다르게 걸리는 부분이 발생한다. 철이 콘크리트 내에서 알칼리성 환경으로 보호 층을 온전하게 형성하면 그렇지 않을 때보다 산화 경향성이 떨어지게 된다.
상기 전위차는 철근의 보호층 유지부와 손상부 사이에 전기화학적 부식 셀을 구성한다. 셀에서 미세하게 전류가 발생하여 철근을 타고 한 방향으로 흐르며 전해 전도를 통해 콘크리트를 타고 되돌아오게 된다.
이로써, 콘크리트에 대한 클로라이드는 전자가 철근에서 빠져 나와 콘크리트로 옮겨가면 해당 부분이 부식하며 분류상 극에 해당하며, 전류가 철근으로 재진입하면 해당 부분이 부식하지 않으며 분류상 +극에 해당하며 다음 방정식에 따라 극에서 금속 이온이 용액으로 빠져나가면서 부식이 일어난다.
Fe → Fe2 ++2e-
이후 다음 방정식에 따라 +극은 부식하지 않으며 부식으로 철근의 전자가 빠져나가는 데 대한 영향을 미치는데 반응식은 아래와 같다.
O2+2H2O+4e-→ 4OH-
이러한, 콘크리트가 충분하게 함수한 상태에서만 이온을 통한 전해 전도가 가능하다. 따라서 철근에 부분적으로 전위차가 있다 하여도 콘크리트가 건조한 상태라면 부식이 최소화한다.
즉, 고강도 콘크리트에서 철근의 보호 산화 막이 손상하는 이유가 중성화 및 클로라이드 이온 침투에 영향을 받는다.
더불어, 콘크리트의 클로라이드 함량을 나타내는 단위는 PPM (콘크리트 단위), kg/m3(콘크리트 1 입방미터당 킬로그램), %bwoc(콘크리트 중량에 대한 퍼센트 클로라이드)로 나타낼 수 있다.
한편, 일반적인 수용액의 클로라이드를 분석하는 방법을 살펴보면 아래와 같다.
1. 질산제이수은 샘플 내 클로라이드 일체와 선택적으로 반응해 염화제이수은과 질산 이온을 생성하는 질산제이수은법(Mercuric nitrate method)이 있다.
2. 클로라이드 테스트로서 질산은을 적정제로 크로뮴산칼륨을 지시약으로 사용질산은법(모어 은적정법)Silver nitrate method (Mohr Argentometric method)이 있다.
3. 클로라이드 비색분석. 샘플 내 클로라이드와 티오시안산제이수은 간 반응이 관여하며 생성물은 염화제이수은과 자유 티오시안산 이온이 클로라이드 농도에 비례하는 것을 이용하는 티오시안산제이수은법(Mercuric Thiocyanate method)이 있다.
4. 적정 분석부터 적정 반응 당량점까지 적정제를 몇 몰 소비했는지를 계산하여 판단하는 중량 적정법(Weight Titrations)이 있다.
이외, 모어법(The Mohr Method), 폴하르트법(The Volhard Method)법 등을 예로 들 수 있다.
그러나, 일반적인 클로라이드 측정기는 ppb의 저농도구간의 측정 불가능, 각종 이온간섭, 온도 변동, 드리프트, 노이즈 따위가 재현성에 제약을 받는 문제점이 있었다.
또한, 일반적인 클로라이드 측정기는 교반을 위한 측정수조에 있는 교반시스템은 일정한 속도로 부드럽게 교반해야 측정이 정확하게 나오는데 발열이 상당해서 용액 온도가 상승하는 문제가 있었다.
아울러, 일반적인 클로라이드 측정기에 사용되는 전극 몸체는 에폭시 재질이어서 무기 용액에 영향을 받지 않지만 메탄올, 벤젠, 아세톤 따위가 용액에 함유한 경우나 기타 유지 용매에서의 측정은 상당한 간섭을 받기 쉬운 문제점이 있었다.
더불어, 일반적인 클로라이드 측정기는 시료에 불용성 은염 관련 이온이 다량 존재하는 경우 전극에 침전을 형성, 전극 오작동을 유발시켜 주기적으로 전극을 측정수조에서 꺼내어 별도로 막 제거를 위한 연마작업을 시행해야하는 불편한 문제점이 있었다.
그리고, 일반적인 클로라이드 측정기는 온도 변화에 따른 전극 전위가 영향을 받으므로 샘플과 표준을 ±1℃ 내로 맞춰야 하는데 이는 용해도 평형이 전극을 좌우하기 때문에 온도에 따라 레퍼런스 전극 절대 전위가 서서히 변화되는 문제가 있었다.
이로써, 액상시료 및 콘트리트, 발전소 초순수설비의 클로라이드(염화물) 저농도 ppb에서 모든 수질의 고농도까지 동시 측정이 가능하며 측정시 측정에 영향을 주는 측정시료나 외부적 인자 등의 제거 및 자동보상하고 각종 센싱과 액상류의 정량 공급, 세정, 교반, 세척과정이 자동화방식으로 이루어질 수 있는 개선된 클로라이드 분석기가 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 온라인 방식을 통해 실시간으로 수질, 토양, 콘크리트의 글로라이드(염화물) 뿐만 아니라 특히 발전소 초순수설비의 클로라이드(염화물) 저농도 ppb구간에서 고농도 구간까지 연속적 측정이 가능한 온라인 다목적 클로라이드 분석기를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 기존의 센서를 이용하는 반응부와 개선된 반응부를 복합적으로 이용함으로써 상호 비교 분석이 가능하도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 측정에 간섭하거나 영향을 주는 시료내의 성분 및 특성을 파악하여 상황에 맞게 보상함으로써 측정의 정밀도와 신뢰도를 확보하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 측정에 영향을 주는 물리적 현상을 실시간으로 제어함으로써 측정의 이상 현상을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 측정이 완료된 시료나 보조용액에 의한 발생되는 유해가스 및 유해물질을 필터링을 통해 배출,배기함으로써 친환경적인 측면을 고려하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 다른 목적은 측정에 이용되는 시료나 각종 용액 및 약액을 정량적으로 자동 공급하고 잔존량을 실시간으로 파악하여 보충할 수 있어 측정이 연속적으로 이루어지도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 일반적인 액상의 시료뿐만 아니라 콘크리트의 클로라이드를 동시적으로 측정할 수 있도록 하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전극의 교정, 세정, 세척작업 등이 자동으로 이루어지도록 하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 작동과 조작이 편리하며 스마트폰이나 테블릿PC등과 쉽게 연동할 수 있어 실시간으로 감시, 제어할 수 있도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 디스플레이부를 분리 휴대할 수 있으며, 기기의 정상상태와 이상상태를 색상변조나 작동변조를 통해 디스플레이부에서 다르게 표시하여 쉽게 측정 및 작동에 관한 이상 여부를 판단할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시료 내의 클로라이드 농도를 ppm, eq/L, mol/L 단위로 분석하는 기기에 있어서, 측정 간섭 인자를 실시간으로 제거하고 액상상태의 측정시료 또는 고체나 분말, 슬러리 형태의 콘크리트, 토양이나 몰탈 측정시료를 공급하되, 상기 측정시료가 저장되는 제1용기나 유입하는 제1유입관에는 필터를 통과한 측정시료 내의 부유물질 함유량을 측정하는 부유물질센서의 측정값을 연산구동제어부로 전달하여 시료 상태를 판단하도록 형성하며, 상기 측정시료와 분석과정에 사용하는 표준용액이 담겨져 분석반응을 위한 전극부나 분리형 복합전극이 각각 형성되는 반응부를 형성하고, 분석과정에 사용하는 표준용액이 담겨져 분석반응을 위한 전극부나 분리형 복합전극이 각각 형성되는 반응부를 형성하고, 상기 분석반응 전 전극부나 복합전극을 제로, 스팬 교정하는 자동교정부를 형성하며, 상기 반응부에 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수를 정량적으로 각각 공급하는 펌프를 형성하고, 상기 측정시료 및 표준용액과 전극부의 반응과정을 작동제어하며, 반응을 수치적으로 연산구동제어부에서 산출하여 디스플레이부를 통해 표시하여, 발전소에 사용되는 초순수 클로라이드(염화물)의 저농도 ppb구간부터 일반 수질의 클로라이드(염화물) 고농도 구간까지 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기를 제공한다.
이상에서와 같이 본 발명은 온라인 방식을 통해 실시간으로 발전소의 초순수설비에 이용되는 초순수, 각종 수질, 토양, 콘크리트 등의 글로라이드(염화물) 분석을 저농도 ppb구간에서 고농도 구간까지 연속적 측정이 가능한 효과가 있다.
더불어, 측정에 간섭하거나 영향을 주는 시료내의 성분 및 특성을 파악하여 상황에 맞게 보상함으로써 측정의 정밀도와 신뢰도를 확보하여 다양한 시료에 제약을 받지 않는 효과가 있다.
아울러, 측정에 영향을 주는 물리적 현상을 실시간으로 제어함으로써 측정의 이상 현상을 방지하여 정확한 측정이 가능한 효과가 있다.
또한, 측정이 완료된 시료나 보조용액에 의한 발생되는 유해가스 및 유해물질을 필터링 후 배출 배기함으로써 오염을 발생시키지 않는 친환경적인 효과가 있다.
더불어, 측정에 이용되는 시료나 각종 용액 및 약액을 정량적으로 자동 공급하고 잔존량을 실시간으로 파악하여 보충할 수 있어 관리가 편리한 효과가 있다.
아울러 일반적인 액상의 시료뿐만 아니라 콘크리트의 클로라이드를 동시적으로 측정할 수 있어 측정에 대한 활용분야가 다양한 효과가 있다.
또한, 전극의 교정, 세정, 세척작업 등이 자동으로 이루어져 관리가 규칙적으로 이루어져 기기의 상태를 최상으로 유지하는 효과가 있다.
그리고, 작동과 조작이 편리하며 스마트폰이나 테블릿PC등과 쉽게 연동할 수 있어 실시간으로 감시할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 디스플레이부를 분리 휴대할 수 있으며, 기기의 정상상태와 이상상태를 색상변조나 작동변조를 통해 디스플레이부에서 다르게 표시하여 쉽게 측정 및 작동에 관한 이상 여부를 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온라인 다목적 클로라이드 분석기의 개념 구성도,
도 2 내지 도 5는 도 1에 따른 A~D까지의 분할 확대도,
도 6에서 도면 a~도면 d는 반응셀에 각각 2전극방식과 3전극방식, 4전극방식을 적용한 종단면 예시도,
도 7에서 도면 a~도면 d는 반응셀에 각각 2전극방식과 3전극방식, 4전극방식을 적용한 평단면 예시도,
도 8은 복합전극을 이용하는 반응셀을 나타낸 분해도,
도 9는 반응셀의 셀몸체에 기포발생부를 나타낸 개념도,
도 10 및 도 11은 각기 다른 방식으로 작동하는 교반부를 나타낸 개념도,
도 12는 세정장치를 나타낸 개념도,
도 13은 연산구동제어부의 구성도,
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 온라인 다목적 클로라이드 분석기를 나타낸 일 예의 개방정면 및 폐쇄정면도,
도 16은 디스플레이부를 분리형태로 형성하여 패널에서 분리한 상태를 나타낸 예시도,
도 17은 PI제어에 PID제어를 비교하여 조작오차율이 사라진 상태를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 따른 A~D까지의 분할 확대도,
도 6에서 도면 a~도면 d는 반응셀에 각각 2전극방식과 3전극방식, 4전극방식을 적용한 종단면 예시도,
도 7에서 도면 a~도면 d는 반응셀에 각각 2전극방식과 3전극방식, 4전극방식을 적용한 평단면 예시도,
도 8은 복합전극을 이용하는 반응셀을 나타낸 분해도,
도 9는 반응셀의 셀몸체에 기포발생부를 나타낸 개념도,
도 10 및 도 11은 각기 다른 방식으로 작동하는 교반부를 나타낸 개념도,
도 12는 세정장치를 나타낸 개념도,
도 13은 연산구동제어부의 구성도,
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 온라인 다목적 클로라이드 분석기를 나타낸 일 예의 개방정면 및 폐쇄정면도,
도 16은 디스플레이부를 분리형태로 형성하여 패널에서 분리한 상태를 나타낸 예시도,
도 17은 PI제어에 PID제어를 비교하여 조작오차율이 사라진 상태를 나타낸 그래프이다.
이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 온라인 다목적 클로라이드 분석기는 시료 내의 클로라이드(혹은 염화물) 농도를 ppb, ppm, eq/L, mol/L 단위로 분석하는 기기에 관한 것으로, 특히 발전소 초순수설비의 초순수 클로라이드 에 대하여 저농도 ppb구간부터 일반적 수질의 고농도 구간까지 측정할 수 있는 것이다.
이러한, 본 발명의 온라인 다목적 클로라이드 분석기는 측정 간섭 인자를 실시간으로 제거한 액상상태의 측정시료 또는 고체나 분말, 슬러리 형태의 콘크리트, 토양이나 몰탈 측정시료와 분석과정에 사용하는 표준용액이 담겨져 분석반응을 거친 후 배출되는 전극부(11)나 분리형 복합전극(12)이 각각 형성되는 제1~제4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)로 이루어지는 반응부(10)를 형성하고, 상기 분석반응 전 전극부(11)나 복합전극(12)을 제로, 스팬 교정하는 자동교정부(20)를 형성하며, 상기 반응부(10)에 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수를 정량적으로 각각 공급하는 펌프(30)를 형성하고, 상기 측정시료 및 표준용액과 전극부(11)의 반응과정을 작동제어하며, 반응을 수치적으로 연산구동제어부(41)에서 산출하여 디스플레이부(40)를 통해 표시되도록 분석기(100)를 구성한다.
이러한, 상기 분석기(100)에서 측정시료는 온도 변동현상, 드리프트현상, 노이즈현상에 의해 측정시 재현성이 나타나지 않도록 온도 조절을 위한 항온시스템(13)이 측정시료가 담겨지는 제1용기(1)나 유입하는 제1유입관(1a)에 설치 구성한다.
상기 측정시료는 평상시 연속으로 흐를 수도 있으며 수동 및 자동으로 간헐측정시 제1용기(1)에 일정량이 담겨지고 흘러지도록 구성된다.
상기 항온시스템(13)은 제1용기(1)나 제1유입관(1a)의 개수에 따라 다수 개로 형성할 수 있으며, 측정시료나 표준용액의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮을 경우 자동으로 온도컨트롤의 작동으로 히팅되는 가열부재(13a)가 형성된 것을 일 예로 구성할 수 있다.
상기 항온시스템(13)은 제1용기(1)가 수납되거나 감싸는 형태로 구성할 수도 있으며, 제1유입관(1a)에 이용하기 위해서는 관의 길이방향을 따라 감싸는 형태로 구성할 수 있다.
한편, 상기 표준용액은 Cl-클로라이드용액, NaCl- 클로라이드용액, 탈이온수 또는 증류수와 조정제액, 질산나트륨(NaNO3)액, 소듐 나이트레이트액을 혼합하여 구성한다.
상기 표준용액은 제2용기(2)에 담겨지며 공급을 위해 제2유입관(2a)이 펌프(30)로 연결된다.
상기 표준용액은 각 용액을 설정된 정량값에 의해 자동으로 투입 혼합될 수 있으며 필요시 수동조작으로 혼합 혹은 외부 표준용액을 투입하여 혼합하여 구성할 수 있다.
상기 표준용액은 각 용액이 자동으로 투입되어 제2용기(2)에서 혼합되어 펌프(30)의 작동으로 반응부(10)로 공급하는 방식을 일 예로 설명하고 있으며, 다른 실시 예로써 Cl-클로라이드용액, NaCl-클로라이드용액, 탈이온수 또는 증류수와 조정제액, 질산나트륨(NaNO3), 소듐 나이트레이트액이 개별적으로 각각 반응부(10)로 직접 분기방식으로 동시적 또는 선택적으로 투입할 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기 측정시료나 표준용액을 공급하는 제1,2유입관(1a)(2a)은 반응부(10)의 하부에 위치하여 유입시 기포의 발생을 최소화하도록 형성되는 것이다.
아울러, 상기 분석기(100)에서 측정시료가 저장되는 제1용기(1)나 유입하는 제1유입관(1a)에는 필터(14a)를 통과한 측정시료 내의 부유물질 함유량을 측정하는 부유물질센서(14)를 형성하여, 상기 부유물질센서(14)의 측정값을 연산구동제어부(41)로 전달하여 측정 여부를 판단하도록 구성한다.
상기 필터(14a)는 부유입자 농도가 4mg/L 미만이며 크기는 30μm 이상을 모두 필터링 할 수 있도록 구성하며, 필터링 된 측정시료는 부유물질센서(14)를 이용하여 부유물질을 다시 한번 측정하도록 구성한 것이다.
그리고, 상기 분석기(100)에서 측정시료의 이온 강도, 반응 간섭성분, 다가 이온의 농도를 측정하여 자동보상부(15)의 제어를 통해 표준용액이나 간섭성분제거제, 산화제, 다가 이온 제거를 위한 보조용액을 펌프(30)를 통해 정량적으로 선택 투입하도록 구성한다.
아울러, 상기 측정시료가 반응부(10)로 유입하는 제1유입관(1a)에는 시료 내의 이온 강도를 측정하는 이온전극(16)을 형성하여 이온 강도 값에 따라 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 표준용액의 투입량을 조절하도록 구성한다.
상기 이온전극(16)은 Ag+,S2-전극, 브롬 이온 전극, 칼슘 이온 전극, 염소 이온 전극, 시안 이온 전극, 암모늄 이온 전극, 구리이온 전극, 불소 전극, 요오드 전극, 칼륨 이온 전극, 소듐(나트륨) 이온 전극, 초산 이온 전극, 납 이온 전극, 불소붕산기 전극 중 하나 또는 두 개 이상으로 혼용 형성하여 측정값은 디스플레이부(40)이 이온농도표시창(40a)를 통해 표시 및 제어될 수 있도록 구성한다.
이때, 상기 이온농도표시창(40a)는 이온전극(16)의 개수에 따라 실시간 측정값이 개별적으로 표시되도록 분할하여 구성할 수도 있으며, 이온전극(16)의 실시간 측정값이 이온농도가 허용치를 넘을 경우 선별적으로 표시할 수도 있을 것이다.
상기 이온전극(16)은 여러 이온을 측정할 수 있는 각기 다른 특성을 지니며 따라 전극의 종류와 측정 이온에 의해 구분하여 설명하며 아래와 같다.
1. Ag+,S2-전극은 Ag2S를 감응막으로 적용하는 이온 선택성 전극으로서 용액중 Ag+, S2 - 농도를 측정하도록 구성한다.
2. 브롬 이온 전극은 AgBr, Ag2S를 감응막으로 적용하는 브롬 이온 선택성 전극으로서 용액중 Br- 이온 농도를 측정하도록 구성한다.
3. 칼슘 이온 전극은 유기 인산염을 활성 재료로 제작된 PVC 감응막을 적용하는 칼슘 이온 선택성 전극으로서 용액중 칼슘 이온 농도를 측정하도록 구성한다.
4. 염소 이온 전극은 AgCl-Ag2S를 감응막으로 적용하는 염소 이온 선택성 전극으로서 용액중 염소 이온 농도를 측정하도록 구성한다.
5. 시안 이온 전극은 AgI를 감응막으로 적용하는 시안 이온 선택성 전극으로서 용액에 CN- 이온 농도를 측정하도록 구성한다.
6. 암모늄 이온 전극은 기체 감지 전극의 일종으로 용액 중에 NH4 +의 농도를 측정하도록 구성한다.
7. 구리이온 전극은 Cus,Ag2S를 감응막으로 적용하는 구리이온 선택성 전극으로서 용액중 Cu2 + 이온 농도를 측정하도록 구성한다.
8. 불소 전극은 LaF3 singlecrystal(단결정)를 감응막으로 적용하는 F-선택성 전극으로서 용액중 F- 농도를 측정하도록 구성한다.
9. 요오드 전극은 AgI,AgS를 민감막으로 적용하는 용오드 이온 선택성 전극으로서 용액에 I- 농도를 측정하도록 구성한다.
10. 칼륨 이온 전극은 화학 활성 재료로 제작된 PVC 감응막을 적용하는 칼륨 이온 선택성 전극은 용액중 칼륨의 농도를 측정하도록 구성한다.
11. 소듐(나트륨) 이온 전극은 특수 규산염 유리로 제작된 유리 전극으로 용액중 나트륨 이온의 함량을 측정하도록 구성한다.
12. 초산 이온 전극은 quarternary ammonium salt를 활성 재료로 제작된 PVC 감응막을 적용하는 초산이온 선택성 전극으로서 용액중 NO3 -의 농도를 측정하도록 구성한다.
13. 납 이온 전극은 PbS, Ag2S를 감응막으로 적용하는 납 이온 선택성 전극으로서 용액중 Pb2 +의 농도를 측정하도록 구성한다.
14. 불소붕산기 전극은 4차 암모늄염(quarternary ammonium salt)을 활성 소재로 제작된 PVC 감응막을 적용하는 이온 선택성 전극이로서 용액에 불소붕산기(BF4 -)의 농도를 측정하도록 구성한다.
즉, 상기 이온전극(16)은 측정 시료의 특성과 측정할 이온의 종류에 따라 선택적으로 변경하여 적용할 수 있도록 구성한 것이다.
아울러, 상기 측정시료에 브로마이드, 아이오다이드, 사이아나이드, 설파이드, 암모니아 성분이 다량 존재할 경우 묽은 황산액을 투입하여 4pH로 산성화시켜 시료의 산성화를 통해 설파이드, 사이아나이드, 암모니아를 제거하고, 브로마이드와 아이오다이드의 제거를 위해 황산에 의한 산성화 후 포타슘브로메이트액을 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하여 제거되도록 구성한다.
상기 묽은 황산을 투입시 증발되는 가스의 배기를 위하여 반응부(10)에는 배기관(17)을 형성하며, 상기 배기관(17)에는 유해 물질을 흡수, 필터링 하는 집진필터(17a) 및 활성탄필터(17b)를 다수 개로 구성할 수 있으며 원활한 배기를 위하여 송풍팬(17c)을 설치하여 유해물질이 대기로 오염된 상태로 배기되지 않도록 구성한다.
더불어, 상기 측정시료에 MnO-1, Fe3 +, Cu+2가 허용 한도 내로 존재하면 측정의 정확도나 전극부(11), 복합전극(12)에 영향이 없지만 허용농도 이상으로 많을 경우 산화제를 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하도록 구성한다.
또한, 상기 표준용액은 측정시료에 다가 이온의 고농도일 경우 전극부(11)나 복합전극(12)에서 검출이 불가능한 클로라이드 착물의 생성을 방지하기 위하여 보조용액 중에 하나인 EDTA(에틸렌다이아민테트라아세테이트)액을 다가 이온의 농도만큼 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하도록 구성한다.
이러한, 상기 보조용액을 나타내는 묽은 황산액, 포타슘브로메이트액, 산화제, EDTA(에틸렌다이아민테트라아세테이트)액은 각각 제3용기(3a)(3b)(3c)(3d)에 개별적으로 담겨져 있으며 각 용기에는 제3~6유입관(3a')(3b')(3c')(3d')이 연결되어 각각 펌프(30)로 연결된다.
한편, 상기 반응부(10)의 전극부(11)나 복합전극(12)은 측정전극, 기준전극, 보조전극으로 이루어지며, 시료와 표준용액에 침적되게 설치되는 2전극방식, 3전극방식, 4전극방식 중 하나로 구성한다.
상기 측정전극과 기준전극은 하나씩 형성하며 보조전극은 하나 이상으로 구성할 수 있다.
상기 전극부(11)의 2전극방식은 제1,2전극(11a)(11b)이 서로 마주보거나 나란히 반응부(10)의 내면에 형성된다.
상기 전극부(11)의 3전극방식은 제1,2,3전극(11a)(11b)(11c)이 삼각 배치로 반응부(10)의 내면과 바닥면에 형성된다.
상기 전극부(11)의 4전극방식은 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)이 사각 배치로 반응부(10)의 내면과 바닥면에 구성한다.
여기서, 상기 제1전극(11a)은 측정전극으로 형성하고, 제2전극(11b)은 기준전극으로 형성하며, 제3,4전극(11c)(11d)은 보조전극으로 일 예로 구성한 것이다.
아울러, 상기 복합전극(12)은 센서몸체(12a)의 하부로 측정전극인 제1전극(11a)과 기준전극인 제2전극(11b)이 평평한 센서몸체(12a)의 하부 끝단에 나란히 형성된 것이며, 상기 센서몸체(12a)의 내부에는 반응을 위한 약액과 염다리용액이 충진된 것으로 구성된다.
아울러, 상기 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)에는 각각 반응부(10)의 외부에서 설정된 주기나 시간에 따라 자동으로 전극에 따라 다른 종류로 제조되며 약액으로는 질산시약과 레퍼런스 염다리 용액인 소듐 설파이드를 각각 펌프(30)를 통해 반응부(10)의 상부를 통해 반응부(10)의 두께를 이루는 내부에 공급홀(10a)을 각각 형성하여 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)에 근접하게 자동적으로 공급하도록 구성한다.
상기 약액과 염다리용액은 각각 제4용기(4)와 제5용기(5)에 담겨져 있으며 각 용기에는 제7,8유입관(4a)(5a)이 각각 연결되어 펌프(30)로 연결된다.
그리고, 상기 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d) 중 기준전극의 기능을 하는 전극의 액간접촉전위를 제거하기 위하여 표준전극(51)을 반응부(10)에 설치하여 자동 또는 수동으로 표준전극(51)을 이용하여 기준전극에 해당하는 전극의 전위를 일정하게 보상하는 전위보상부(50)를 구성한다.
상기 표준전극(51)은 클로라이드 전극에 황산수은 레퍼런스 전극을 물려서 사용하며, 염화제1수은과 황화제2수은의 혼합물을 펠릿 형태로 소결해 클로라이드 전극 검출단으로 이용하고 클로라이드 이온이 이동하기 때문에 펠릿이 이온 전도체로 작용하도록 구성한다.
이러한, 상기 반응부(10)는 전극부(11)를 내면에 일체 형태로 노출되게 형성하는 제1반응셀(18a)과, 상기 반응부(10)는 분리형 복합전극(12)을 삽입 형성하는 제2반응셀(18b)과, 상기 반응부(10)는 전극부(11)를 내면에 일체 형태로 노출되게 형성하며 고체나 슬러리 시료의 클로라이드를 분석하는 제3반응셀(18c)과, 상기 반응부(10)는 분리형 복합전극(12)을 삽입 형성하여 고체나 슬러리 시료의 클로라이드를 분석하는 제4반응셀(18d)로 구성한다.
그리고, 상기 제3,4반응셀(18c)(18d)에서 측정되는 고체나 슬러리 시료는 콘트리트의 조각이나 소성되기 전의 콘크리트 몰탈을 나타내는 것이다.
여기서, 상기 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)은 빛이 투과하지 못하는 재질이며 내약품성, 내화학성을 갖는 재질로 이루어지는 것으로 측정시료와 표준용액이 담겨지고 전극부(11)가 내면에 형성되거나 복합전극(12)이 위치하며 상부에 오버플로우 방식으로 측정이 완료된 시료 및 표준용액의 배출을 위한 배출관(18e)이 형성된 셀몸체(18f)와 셀몸체(18f)의 상부를 개폐하는 덮개(18g)로 구성됨이 바람직할 것이다.
이러한, 상기 배출관(18e)를 이용하여 측정이 완료된 혼합액은 염화나트륨 수용액으로 환경오염을 발생시킬 수 있으므로 필터링을 거쳐 전량 하수구 라인을 통해 버려지고 측정에 관여하지 않은 측정시료는 재 순환되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 제1,3반응셀(18a)(18c)에는 전극부(11)가 형성되는데 2전극식은 제1,2전극(11a)(11b)이 제1,3반응셀(18a)(18c)의 셀몸체(18f) 내면 측벽에 서로 마주보거나 바닥면에 나란히 형성할 수 있으며, 3전극방식은 제1,2전극(11a)(11b)이 제1,3반응셀(18a)(18c)의 셀몸체(18f) 내면 측벽에 서로 마주보게 형성하고, 제3전극(11c)은 바닥면 중앙에 형성할 수 있고, 4전극방식은 제1,2전극(11a)(11b)이 제1,3반응셀(18a)(18c)의 셀몸체(18f) 내벽면에 서로 마주보게 형성하고, 제3,4전극(11c)(11d)은 바닥면 중앙에 나란히 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제1~4전극(11a)(11b)(11c)(11d)은 셀몸체(18f)의 측벽면과 바닥면보다 미세하게 돌출되어도 무관할 것이며, 제1~4전극(11a)(11b)(11c)(11d)의 각 도선은 셀몸체(18f)의 내부 또는 외부를 통해 연산구동제어부(41)로 연결되도록 구성할 수도 있다.
아울러, 상기 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)로 각각 측정시료와 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 세척수(증류수)를 공급하는 구성을 살펴보면 다음과 같다.
1. 측정시료는 펌프(30)의 펌핑력으로 제1용기(1)에 연결된 제1유입관(1a)을 통해 유입되어 반응부(10)의 제1,2반응셀(18a)(18b)을 이루는 셀몸체(18f)의 하부 일측을 통해 유입되는데, 제1유입관(1a)에는 제1,2반응셀(18a)(18b)의 셀몸체(18f) 하부로 각각 분기되어 연결되는 제1분기관(1a')이 형성되고 제1분기관(1a')에는 시료의 공급/차단을 위한 제1,2솔레노이드(S1)(S2)가 각각 형성된다.
이때, 상기 제1유입관(1a)에는 현장에서 실시간으로 측정시료를 유동작동을 제어하는 제1유입솔레노이드(S1-1)가 형성되고, 제1용기(1)에 연결되는 제1유입관(1a)에는 제2유입솔레노이드(S1-2)가 형성되어 선별적으로 측정시료의 유동을 제어할 수 있을 것이다.
즉, 상기 제1,2솔레노이드(S1)(S2)의 개폐여부를 통해 제1,2반응셀(18a)(18b) 중 하나 또는 동시에 시료를 선택적이거나 전부 공급할 수 있도록 구성한 것이다.
2. 표준용액은 펌프(30)의 펌핑력으로 제2용기(2)에 연결된 제2유입관(2a)을 통해 유입되어 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)을 이루는 셀몸체(18f)의 하부 일측을 통해 유입되는데, 제2유입관(2a)에는 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)의 셀몸체(18f) 일측 하부로 각각 분기되어 연결되는 제2분기관(2a')이 형성되고 제2분기관(2a')에는 표준용액의 공급/차단을 위한 제3~6솔레노이드(S3)(S4)(S5)(S6)가 각각 형성된다.
즉, 상기 제3~6솔레노이드(S3)(S4)(S5)(S6)의 개폐여부를 통해 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d) 중 하나 또는 동시에 표준용액을 선택적이거나 전부 공급할 수 있도록 구성한 것이다.
3. 보조용액은 펌프(30)의 펌핑력으로 제3용기(3a)(3b)(3c)(3d)에 각각 연결된 제3~6유입관(3a')(3b')(3c')(3d')을 통해 유입되어 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)을 이루는 셀몸체(18f)의 하부 일측을 통해 유입되는데, 제3~6유입관(3a')(3b')(3c')(3d')에는 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)의 셀몸체(18f) 일측 하부로 각각 분기되어 연결되는 제3~6분기관(3a")(3b")(3c")(3d")이 형성되고 제3~6분기관(3a")(3b")(3c")(3d")에는 보조용액의 공급/차단을 위한 제7~10솔레노이드(S7)(S8)(S9)(S10)가 각각 형성된다.
즉, 상기 제7~10솔레노이드(S7)(S8)(S9)(S10)의 개폐여부를 통해 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d) 중 하나 또는 동시에 보조용액을 선택적이거나 전부 공급할 수 있도록 구성하며, 상기 제3~6유입관(3a')(3b')(3c')(3d')에는 제3용기(3a)(3b)(3c)(3d)에 담겨진 용액의 공급을 제어하기 위한 보조솔레노이드밸브(S)가 각각 연결되어 개폐 여부에 따라 측정에 필요한 보조용액의 공급을 제어할 수 있도록 구성한 것이다.
4. 약액과 염다리용액은 펌프(30)의 펌핑력으로 제4,5용기(4)(5)에 각각 연결된 제7,8유입관(4a)(5a)을 통해 각각 유입되어 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c)을 이루는 셀몸체(18f)의 하부 일측을 통해 유입되는데, 제7,8유입관(4a)(5a)에는 제1,3반응셀(18a)(18c)의 셀몸체(18f) 일측 하부로 각각 분기되어 연결되는 제7,8분기관(4a')(5a')이 형성되고 제7,8분기관(4a')(5a')에는 약액과 염다리용액의 공급/차단을 위한 제11,12솔레노이드(S11)(S12)가 각각 형성된다.
즉, 상기 제11,12솔레노이드(S11)(S12)의 개폐여부를 통해 제1,3반응셀(18a)(18c) 중 하나 또는 동시에 약액과 염다리용액을 선택적이거나 전부 공급할 수 있으며, 약액과 염다리용액은 전극부(11)에 근접하게 공급되도록 구성한 것이다.
5. 세척수는 일 예로 증류수를 이용하는데 펌프(30)의 펌핑력으로 제6용기(6)에 연결된 제9유입관(6a)을 통해 유입되어 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)을 이루는 셀몸체(18f)의 하부 일측을 통해 유입되는데, 제9유입관(6a)에는 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)의 셀몸체(18f) 일측 하부로 각각 분기되어 연결되는 제제9분기관(6a')이 형성되고 제9분기관(6a')에는 세척수의 공급/차단을 위한 제13~16솔레노이드(S13)(S14)(S15)(S16)가 각각 형성된다.
즉, 상기 제13~16솔레노이드(S13)(S14)(S15)(S16)의 개폐여부를 통해 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d) 중 하나 또는 동시에 세척수를 선택적이거나 전부 공급할 수 있어, 전극부(11)와 복합전극(12)이나 잔류 측정시료를 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)에 깨끗하게 제거하도록 구성하는 것이다.
상기 각종 유입관 및 분기관은 유연하고 활성이 없어야 하며, 일 예로 pvc로 구성할 수 있다.
이때, 상기 펌프(30)는 동시에 다수의 유입관을 서로 분리되게 연결하여 용액을 동시적 또는 선택적으로 공급 및 차단할 수 있게 여러 채널이 각각 작동하며 펌프(30)를 통해 유동하는 양을 통해 정량적 부피 산출이 가능하도록 구성된 것이다.
한편, 상기 표준용액을 시간적 간격을 두고 여러 번에 걸쳐 투입량을 변화시키면서 반응부(10)로 투입하여 교반 후 투입시점의 측정값을 각각 산출하여 디스플레이부(40)에 나타나는 측정치가 허용 오차범위에 포함하는지를 확인하여 전극부(11)와 복합전극(12)의 정상 작동 여부를 판단하도록 자동교정부(20)를 구성한다.
아울러, 상기 반응부(10)는 빛이 투과하지 못하는 재질로 형성되며, 전극부(11)가 형성되는 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c)에 한하여 세정장치(60)를 구성한다.
상기 세정장치(60)는 회전상태로 승/하강 작동하며 연마기능을 갖는 측면과 바닥면이 전극부(11)에 접촉하여 전극부(11)의 표면에 부착된 이물질 막을 연마하여 제거하도록 구성한다.
상기 세정장치(60)는 모터(62)의 작동으로 회전하는 웜휠(62a)에 기어 연결되는 웜축(62b)의 끝단에 반응부(10)의 셀몸체(18f) 내경으로 삽입되는 원통 형태의 세정체(63)의 원주면과 바닥면에 연마지, 보석상 연지 같은 연마부재(64)를 부착 형성하여 필요에 따라 교체 가능한 구성이다.
상기 세정장치(60)는 세정 작업이 필요할 경우 작동시키면 모터(62)의 동작으로 세정체(63)가 회전하는 상태로 하강하면서 제1~4전극(11a)(11b)(11c)(11d)의 표면에 부착된 이물질 막을 제거하게 형성되며 세척부(61)를 통해 세척수인 증류수가 분사되어 배출시키도록 구성한다.
아울러, 상기 전극부(11)와 복합전극(12)의 세정작업시와 및 전극부(11)와 복합전극(12)과 반응부(10)를 세척하기 위하여 증류수를 연산구동제어부(41)의 제어를 통해 펌프(30)로 분사하는 세척부(61)를 구성한다.
그리고, 상기 반응부(10)에는 측정시료와 전극부(11)의 오염을 발생시키는 불용성 은염 관련 이온 감지를 위한 수은감지센서(19)을 연산구동제어부(41)에 연결 설치한다.
상기 수은감지센서(19)는 은염 관련 이온의 농도나 감지주기에 따라 감지가 이루어지면 설정된 프로그램에 의해 세정장치(60)가 자동으로 연산구동제어부(41)의 제어로 작동하여 전극부(11)를 연마하도록 구성할 수 있다.
상기 측정시료가 강 환원성일 경우여서 전극부(11)에 은 코팅이 발생될 경우 설정된 프로그램에 의해 세정장치(60)가 자동으로 작동하여 전극부(11)의 표면을 연마하도록 구성하는 것이다.
또한, 상기 반응부(10)는 측정시료와 표준용액을 균일하게 혼합하는 교반부(70)를 구성한다.
상기 교반부(70)의 상부로는 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)이 올려지며 교반작동부(71)와 반응부(10)의 사이에는 열전달 방지를 위한 절연체(71)를 형성하는데 일 예로 테프론판을 이용하여 구성할 수도 있다.
상기 반응부(10)의 내부에 담겨지는 스핀바(72)에는 전극부(11)의 연마를 위한 연마기능을 형성하거나 비 형성하여 구성할 수 있는데, 반응부(10)의 셀몸체(18f) 바닥면에 전극부(11)가 형성될 경우 스핀바(72)에 연마부재(64)를 부착하여 교반을 위해 회전시 전극부(11)의 연마도 함께 시행하도록 구성한 것이다.
다른 실시 예에 따른, 상기 교반부(70)는 상부에 위치하는 교반모터(73)의 모터축과 끝단에 교반팬(74)이 형성된 교반축이 베벨기어(75)로 기어연결되어 회전하도록 구성한다.
그리고, 상기 반응부(10)의 측면이나 하부에는 측정시료에 존재하는 휘발성 무기 용매나 유기 용매를 제거하도록 설정된 끓는점 이하의 온도로 유지시키는 자동온도조절부(80)를 구성한다.
또한, 상기 분석기(100)에는 측정 작동시 발생하는 열을 방출하거나 측정환경이 여름과 같이 고온일 경우 과열방지와 냉각기능을 수행하며, 겨울과 같이 영하의 기온에서 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 냉난방장치(81)가 구성된다.
상기 자동온도조절부(80)는 연산구동제어부(41)에 의해 제어되며 다수의 온도계를 반응부(10)의 셀몸체(18f) 외부를 감싸는 열발생부재(82)를 설치할 수도 있으며, 측정시료와 표준용액의 혼합액이 온도가 변하면 전극부(11)와 복합전극(12)이 자동교정부(20)에 자동으로 재 교정된다.
상기 냉난방장치(81)는 열을 방출하기 위하여 에어컨과 같은 냉각기(81a)를 형성하여 냉각기능을 수행하고, 히터(81b)를 형성하여 열풍을 발생시켜 저온일 경우 분석기(100)의 내부를 측정에 적정한 온도로 상승시킬 수 있는 것이다.
상기 분석기(100)의 온도 범위는 0-100℃이며 측정 환경이 실제온도를 크게 벗어난다는 전제하에 시간 설정을 할 수 있으며 평형 시간이 설정된다. 일 예로 최대 평형시간을 30분으로 정하면 30분에 지금까지 측정되어진 온도를 분석하여 ±1℃가 벗어난 경우에는 자동온도조절부(80)의 제어를 통해 자동 교정하도록 구성한 것이다.
상기 자동온도조절부(80)는 온도 변화에 따른 전극부(11)와 복합전극(12)이 전위 영향을 받으므로 측정시료와 표준용액을 ±1℃ 내로 맞춰야 하는데, 이 현상은 용해도 평형이 전극을 좌우하기 때문에 온도에 따라 기준전극 절대 전위가 서서히 변화되는 것을 방지하는 구성이며, 65℃ 이상에서는 연속 사용을 피하는 편이 바람직하며 자동으로 경보를 통해 사용자에게 알려 주도록 구성된 것이다.
그리고, 상기 반응부(10)는 측정할 시료가 유입되는 부분에 시료의 유입시 발생할 수 있는 기포를 제거를 위해 흡입 드레인 방식으로 작동하는 기포제거부(18h)를 구성한다.
상기 기포제거부(18h)는 액상상태인 측정시료를 측정하는 반응부(10)의 제1,2반응셀(18a)(18b)에 형성하는 것으로 제1유입관(1a)이 셀몸체(18f)에 연결되는 부분에 직경이 작은 기포제거홀(18i)이 셀몸체(18f)를 관통하여 형성되며 별도의 흡입장치(18j)를 이용하여 측정시료의 유입시 발생하는 기포를 드레인 하도록 구성한 것이다.
한편, 상기 측정시료, 표준용액이나 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수가 담겨지는 제1~6용기(1)(2)(3)(4)(5)(6)에는 잔여량 계측을 위하여 로드셀(8)이나 수위센서(9)을 각각 또는 혼용 형태로 형성한다.
상기 로드셀(8)의 상부로 제1~6용기(1)(2)(3)(4)(5)(6)가 올려지도록 구성하며, 수위센서(9)는 제1~6용기(1)(2)(3)(4)(5)(6)의 상부나 측면에 설치하도록 구성할 수 있을 것이다.
아울러, 상기 연산구동제어부(41)에는 측정, 교정, 검정, 교체에 관련한 날짜 및 시간설정, 교정관련설정, 보상관련설정, 전압관련설정, 온도관련설정, 전류관련설정, 잠금관련설정을 키보드 방식이나 터치팬 방식으로 조작하는 조작제어부(42)를 신호를 상호 전달받을 수 있도록 형성한다.
상기 조작제어부(42)는 각종 설정관련 자판(42a)과 터치펜(42b)를 구성하여 디스플레이부(40)나 터치패드(42c)를 터치방식으로 조작하도록 구성되어 있어 각종 설정이나 명령을 입력할 수 있도록 구성된 것이다.
상기 연산구동제어부(41)와 연결되며 측정값을 날짜, 시간대 별로 저장하는 저장부(43)를 형성하는데, 상기 저장부(43)는 대용량 하드디스크나 데이터베이스 방식으로 쉽게 교체가능하도록 구성할 수 있을 것이다.
상기 연산구동제어부(41)와 연결되며 전력 차단시 비상전원을 공급하는 비상전원부(44)를 형성하는데, 상기 비상전원부(44)는 전원을 공급받지 못하거나 갑자기 전원이 차단될 경우 측정상태를 일정기간 유지할 수 있도록 내장형 배터리를 형성하여 보조 전원을 공급받을 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.
아울러, 상기 연산구동제어부(41)에는 표준소스기(90)를 장착하여 전극부(11)나 복합전극(12)의 검교정, 성능 테스트, 문제점 발견, 장비간 시뮬레이션, 정보 입출력의 정상 작동을 진단할 수 있도록 형성하는데, 상기 표준소스기(90)는 내장형태로 형성하거나 휴대가능한 휴대용구조로 형성할 수도 있을 것이다.
그리고, 상기 연산구동제어부(41)에는 측정데이터의 출력을 위한 출력부(45)를 형성하여 서면 출력이 가능하도록 구성한다.
상기 출력부(45)의 일측에는 측정값을 USB장치, SD카드, 통신케이블을 통한 백업방식으로 다운로드 하는 백업부(46)를 형성하여 다른 분석기나 컴퓨터 등으로 백업할 수 있도록 구성한다.
상기 백업부(46)의 일측에는 빛이나 소리로 사용자에게 알림하는 경고등(47a)이나 부저(47b)가 형성된 알림부(47)를 형성하여 분석기(100)의 측정관련이나 기기 구동이상 여부를 육안이나 청각으로 알려주도록 구성한다.
상기 백업부(46)의 일측에는 자료를 업로드나 연산구동제어부(41)의 업그레이를 위한 업로드부(48)를 형성하여 분석기(100)의 기능이나 성능관련, 데이터 관련, 측정관련 기능을 업그레이드할 수 있도록 구성한다.
상기 연산구동제어부(41)는 각종 전압 및 전류 신호, HART통신, RS232C(RS485, Modbus, TCP/IP) 변환제어부(41a)가 형성되어 있어 분석기(100)의 연산구동제어부(41)에서 측정신호를 변환하여 사용자가 원하는 출력을 하도록 구성한다.
상기 연산구동제어부(41)는 클로라이드를 제어하는 대상의 출력 값과 설정 값과의 오차를 이용하여 제어 값을 계산해내는 PID제어부(41b)를 구성한다.
상기 PID제어부(41b)는 비례적분제어(PI제어)에 미분제어(D 제어) 추가하여 빠르게 목표값에 도달하도록 구성된다.
상기 비례적분제어(PI제어)의 일례로 이는 점점 줄어든 오차 값이 조작량의 분해능 이하로 떨어지게 되면, 현재 값이 목표 값에 아주 근소한 오차를 남겨두며 일정하게 제어되는 방식인데, 적분제어(I제어)는 잔류오차를 없애기 위해 사용되는 것으로 잔류편차를 적분하여 일정크기의 오차 값으로 읽은 다음, 조작량을 증가시켜주는 방식으로 목표 값에 도달하기 위한 일정 시간이 필요한 문제가 있어 PID제어부(41b)를 이용하여 구성한 것이다.
그리고, 상기 연산구동제어부(41)에는 측정데이터를 와이파이나 블루투스, 인터넷을 이용하는 무선방식이나 유선방식으로 다른 장치나 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿PC로 실시간으로 데이터를 수신, 송신할 수 있는 유무선송수신부(49)를 구성할 수도 있다.
아울러, 상기 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수는 부피를 조절할 수 있는 다수개의 정량 컨트롤버튼(42d)을 조작제어부(42)에 연결되도록 형성한다.
상기 정량 컨트롤버튼(42d)을 조작시 설정 값을 넘어서게 맞춘 다음 줄여나가며 목표 부피에 도달하도록 하며 계산은 질량을 실온에서의 밀도로 나누어 부피를 산출하도록 구성한다.
한편, 상기 디스플레이부(40)는 디스플레이부(40)는 LCD패널방식, LED패널방식, FND(Flexible Numeric Display)패널방식 중 하나로 비 터치방식이나 터치방식 으로 이루어지고 저장된 측정데이터를 선택, 확인, 화면 출력, 기기의 이상을 표시할 수 있도록 형성한다.
상기 디스플레이부(40)가 터치방식일 경우 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학 방식, 초음파 방식, 음향파 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식 중 하나로 구성할 수도 있을 것이다.
상기 디스플레이부(40)는 패널(40b)의 전면에 일체형으로 형성되거나 패널(40b)에서 이탈되어 휴대하는 분리형으로 형성하여, 연산구동제어부(41)의 유무선송수신부(49)를 통해 유무선 방식 중 선택적으로 통신하도록 구성하는 것이다.
이때, 상기 패널(40b)은 분석기(100)에서 디스플레이부(40)나 조작제어부(42)가 설치되는 전면 패널을 나타내며, 상기 디스플레이부(40)가 패널(40b)에서 분리형으로 형성할 경우 테블릿PC 형태로 구성할 수 있으며, 디스플레이부(40)가 패널(40b)에서 분리되어 휴대 될 경우 무선방식으로 유무선송수신부(49)를 통해 연산구동제어부(41)와 통신하며 내부에는 별도 저장부가 형성되어 측정데이터를 다른 기기로 전송할 수 있도록 구성할 수도 있다.
아울러, 상기 디스플레이부(40)를 분리형으로 형성할 경우 디스플레이부(40)의 뒷면과 디스플레이부(40)가 분리된 패널(40b)의 자리에는 각각 접점 단자가 형성됨이 바람직하며, 패널(40b)에는 디스플레이부(40)를 손쉽게 분리할 수 있도록 분리홈(40b')을 형성함이 바람직할 것이다.
상기 디스플레이부(40)는 조작제어부(42)의 조작 기능을 수행할 수 있도록 조작제어부(42)의 설정관련 기능이 표시되도록 형성한다.
상기 디스플레이부(40)는 상기 디스플레이부(40)는 측정과 작동에 관하여 정상 상태를 표시 상태와 다르게 비 정상 상태를 표시하는 경우 화면의 표시 색상이 다른 색상으로 변화되거나 글씨가 변형되거나 깜빡거림의 알림 동작으로 표시하도록 구성한다.
즉, 상기 디스플레이부(40)는 분석기(100)의 측정과정, 작동상황, 각종 설정허용치값, 잔류량, 각종 센서나 기기 부품들의 상태를 표시하는데 분석기(100)에서 측정 또는 작동에 관련한 이상이 발생하거나, 설정 허용치값의 이상이 발생되어 사용자에게 알려야 할 경우 알림부(47)과 더불어 정상 작동 상태를 표시하는 상태와 다르게 색상이 변화되거나 표시 글씨가 변형되거나 깜빡거림의 알림 동작하도록 구성한다.
예를 들어, 상기 디스플레이부(40)가 분석기(100)의 측정 및 작동관련 정상 작동상태에는 흰색이나 녹색으로 표현되고 글씨가 정자 상태를 유지하다 이상 여부가 발생할 경우 빨간색이나 노란색으로 변색되어 알림하거나 글씨가 기울어져 표시되거나 화면 전체가 깜빡거리거나, 화면 전체 면적이 다수 개로 등분되어 분할된 등분 영역이 서로 다른 색상이나 깜빡거림 작동을 반복적으로 시행하도록 구성할 수 있는 것이다.
이때, 상기 디스플레이부(40)의 이상 여부를 표시하는 동작을 중지시키기 위해서는 사용자가 조작제어부(42)를 조작하거나 디스플레이부(40)를 조작해 경고나 알림을 확인하였다는 조작을 통해 중지시켜 사용자의 확인을 통한 조작이 반드시 이루어져야 중지하도록 하며, 디스플레이부(40)를 통한 이상 알림 기능은 확인 조작 작동이 있기 전까지 지속적으로 유지하거나 시간적 간격을 두고 지속하도록 구성할 수 있는 것이다.
이러한, 상기 분석기(100)는 케이스(101)의 외부로부터 측정시료를 제1유입관(1a)을 통해 공급받거나 제1용기(1), 반응부(10), 자동교정부(20), 펌프(30), 연산구동제어부(41), 각종 용기류나 측정시료, 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수들이 유동하는 유입관류, 센서류, 솔레노이드밸브류, 저장부(43), 비상전원부(44), 유무선송수신부(49) 등은 내부에 설치되며, 디스플레이부(40)나 조작제어부(42), 출력부(45), 백업부(46) 등은 외부로 노출되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 분석기(100)는 도면에 미 도시한 각종 작동 스위치나 차단기 따위의 단로기 설비를 구비시키며, 자체 퓨즈를 내장하고 2차 회로에의 접속은 모두 기초 절연 필수로 구성한다.
아울러, 상기 분석기(100)에는 측정 정확도를 최적으로 유지하려면 지정 농도의 ‘저농도’와 ‘고농도’ 표준용액을 첨가하는 식으로 2점 교정해야 하는데 연산구동제어부(41)가 자동으로 각종 해당 솔레노이드밸브를 조작하도록 구성한다.
더불어, 상기 분석기(100)에는 도면상 미 도시한 히터 릴레이, 솔레노이드 밸브 릴레이, 알람 릴레이와 외부 접속 단자 일체를 구성할 수도 있으며, 인쇄 회로 기판(이하 PCB)에 발광다이오드(이하 LED)를 채용, 릴레이 및 히터의 통전 여부를 표시하도록 구성하는 것이다.
이때, 릴레이는 드라이 컨택 방식이며 전원 장치와 대상 알람/컨트롤 장치에 맞게끔 반드시 직렬 연결해야 하며, 아날로그 출력을 포함함 모든 출력은 절연상태로 구성함이 바람직할 것이다.
또한, 상기 분석기(100)에는 도면상 미 도시한 메인 스위치, 펌프/히터 스위치, 메인 표시등, 메인 퓨즈는 본체 판넬에 위치하며, 연산구동제어부(41)에는 아날로그 입력 처리장치, 마이크로프로세서, 알람, 전류 출력 발생기, 직렬 인터페이스 출력이 구성되며, 프로그램 조작부(42)나 디스플레이 및 도트 매트릭스 디스플레이, 알람 표시기, 상태 표시등은 모두 연산구동제어부(41)의 전면 패널에 구성함이 바람직할 것이다.
추가로, 상기 분석기(100)에는 자가진단 기능이 있어 모든 센서가 각종 유니트에 장착되어 있어 펌프, 밸브, 각종 관 및 튜브 커넥터 등 액체 계통 관련 기구 부품이 정상 작동하는지 체계적으로 점검할 수 있으며, 해당 부품의 누설 또는 폐색 여부도 면밀히 살펴 전극부(11)나 복합전극(12)의 주변이 화학적 환경에 영향받지 않도록 구성할 수 있는 것이다.
아울러, 상기 케이스(101)이 하부에는 분석기(100)의 자유로운 이동을 위한 캐스터(103)가 형성되며, 상부면에는 분석기(100)를 크레인 등으로 들어 올려 이동시킬 수 있도록 다수개의 링볼트(104)가 설치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 분석기(100)에 적용하는 솔레노이드밸브는 전자적 제어를 위해 연산구동제어부(41)와 신호를 전달받을 수 있도록 구성된 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 분석기(100)를 이용하여 측정시료나 토양 및 콘크리트 내의 클로라이드 농도를 측정하기 위해서는 액상 상태인 측정시료의 측정은 반응부(10)의 제1,2반응셀(18a)(18b)에서 분석하고, 고체나 분말, 슬러리 상태인 콘크리트나 토양, 몰탈과 같은 측정시료의 측정은 반응부(10)의 제3,4반응셀(18c)(18d)에서 분석하는 것으로 구분하여 설명한다.
아울러, 상기 분석기(100)를 이용한 측정관련 날짜 및 시간이나 교정관련, 온도관련과 측정시료, 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수 등의 용액류의 투입량 설정과 차단설정, 배출설정, 배기설정, 잠금관련과 항온시스템(13), 자동보상부(15), 이온센서(16), 기포제거부(18h), 수은감지센서(19), 전위보상부(50), 자동온도조절부(80), 교반부(70), 세정장치(60) 등의 구동 제어관련 설정은 전원을 인가한 상태에서 조작제어부(42)나 디스플레이부(40)를 이용하여 설정한 다음 측정을 시행한다.
더불어, 상기 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c)의 셀몸체(18f)에는 전극부(11) 중 2전극방식을 이용하여 측정하는 것을 일 예로 준비하며, 제2,4반응셀(18b)(18d)의 셀몸체(18f)에는 복합전극(12)이 설치하여 측정 준비한다.
이후, 상기 분석기(100)에서 액상 상태인 측정시료의 측정을 실행시키면 연산구동제어부(41)의 작동으로 펌프(30)를 작동시켜 제1유입관(1a)을 통해 측정시료가 반응부(10)의 제1,2반응셀(18a)(18b)에 제1분기관(1a')에 각각 형성된 제1,2솔레노이드(S1)(S2)의 개폐 여부에 따라 선택적이거나 동시에 공급되는데, 제1솔레노이드(S1)는 제1반응셀(18a)의 셀몸체(18f)로 제2솔레노이드(S2)는 제2반응셀(18b)의 셀몸체(18f)로 측정시료가 유입되도록 작동한다.
다음으로, 상기 측정시료가 제1,2반응셀(18a)(18b)로 유입되는 동시에 펌프(30)의 작동으로 표준용액이 동시적으로 제2분기관(2a')에 형성된 제3,4솔레노이드(S3)(S4)의 개폐 여부에 따라 선택적이거나 동시에 공급되는데, 제3솔레노이드(S3)는 제1반응셀(18a)의 셀몸체(18f)로 제4솔레노이드(S4)는 제2반응셀(18b)의 셀몸체(18f)로 측정시료가 유입되도록 작동한다.
이때, 상기 제1반응셀(18a)에서는 측정시료와 표준용액이 교반부(70)에 작동에 의해 혼합되어 2전극방식의 제1,2전극(11a)(11b)의 분극 반응을 이용하고, 제2반응셀(18b)에서는 측정시료와 표준용액이 교반부(70)에 작동에 의해 혼합되어 복합전극(12)의 분극 반응에 의해 클로라이드 농도를 측정하게 된다.
한편, 상기 분석기(100)에서 고체나 슬러리 상태인 측정시료의 측정을 실행시키 위해서는 분석기(100)의 케이스(101)의 개폐문(102)을 개방시키고 반응부(10)의 제3,4반응셀(18c)(18d) 셀몸체(18f)의 덮개(18g)를 개방시킨 상태에서 셀몸체(18f)의 내부로 콘크리트 조각, 토양을 투입하거나 슬러리 상태인 몰탈을 투입하고 덮개(18g) 및 개폐문(102)을 폐쇄한다.
이러한, 고체나 분말, 슬러리 상태의 측정시료를 제3,4반응셀(18c)(18d)에 투입하고 난후 펌프(30)의 작동으로 표준용액이 동시적으로 제2분기관(2a')에 형성된 제5,6솔레노이드(S5)(S6)의 개폐 여부에 따라 선택적이거나 동시에 공급되는데, 제5솔레노이드(S5)는 제3반응셀(18c)의 셀몸체(18f)로 제6솔레노이드(S6)는 제4반응셀(18d)의 셀몸체(18f)로 표준용액이 유입되어 측정시료와 표준용액이 교반부(70) 교반팬(74) 교반에 의해 혼합되어 복합전극(12)의 분극 반응에 의해 클로라이드 농도를 측정하게 된다.
이때, 상기 제3반응셀(18c)에서는 측정시료가 표준용액과 혼합되어 2전극방식의 제1,2전극(11a)(11b)의 분극 반응을 이용하고, 제4반응셀(18d)에서는 측정시료와 표준용액이 혼합되어 복합전극(12)의 분극 반응에 의해 클로라이드 농도를 측정하게 된다.
여기서, 본 발명의 분석기(100)는 클로라이드 농도 측정은 다양한 방식이 있지만 전위차 분석법을 이용하여 측정하는 것을 일 예로 들어 설명하기로 한다.
이러한, 전위차 분석법은 전기화학적 방식으로서 측정시료에 전류를 거의 흘리지 않으면서 전기화학 셀의 전위를 측정하는 것이며, 측정원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.
상기 측정시료와 표준용액이 혼합된 혼합용액에서 전체 농도(Ct)는 자유이온과(Cf)착이온 및 결합이온(Cc)의 합이며 식은 아래와 같다.
Ct=Cf+Cc
이때, 상기 전극부(11)나 복합전극(12)은 자유이온에만 반응하기 때문에 착화제 일체는 이온 농도 측정치를 떨어뜨리며 클로라이드 이온은 일부 금속 이온과 착물을 만든다.
이러한, 전극부(11)나 복합전극(12)이 클로라이드 이온 함유 용액과 접하면 전극 전위가 발생한다. 표준 pH/mV 미터나 이온 미터로 기준전위에 대 전극부(11)나 복합전극(12)의 전위를 측정한다. 측정 전위는 클로라이드 이온 농도에 상응하며 네른스트 방정식에 따라 다음과 같은 식으로 나타낸다.
E = E0+SlogX
(여기서: E = 측정 전극 전위, E0 = 레퍼런스 전위(일정), S = 전극 기울기(-58 mV), X = 용액 내 클로라이드 이온 농도로 나타낸다.)
이때, 혼합용액 내 이온의 유효 농도는 활동도 X로 나타낸다. 활동도는 자유이온 농도 Cf와 관련이 있으며 활동도계수 γ가 붙으며 식은 아래와 같다.
X = γ Cf
이러한, 활동도계수는 다양하며 전체 이온 강도 I에 좌우한다. I는 다음과 같이 정의하며 식은 아래와 같다.
I = 1/2 Σ CxZx2
(여기서: Cx = X 이온의 농도, Zx = X 이온의 전하, Σ = 용액 내 이온 전 종의 합을 나타내며, 감지이온 농도에 비해 이온 강도가 크고 일정한 경우, 활동도계수 γ가 불변이므로 활동도 X가 농도에 직접적으로 비례한다.)
이때, 측정 시 변수로는 전위차(E, 단위는 볼트)와 클로라이드 이온의 전하(z)를 들 수 있다. 그리고 셀 상수는 동일하며 위 정보를 이용하면 방정식을 풀 수 있다. 일단 측정시료가 희석한 상태로 분취율을 적용해야 측정하려는 측정시료 내 원 클로라이드 함량을 발전소에 사용되는 초순수설비의 저농도 ppb부터 모든 수질의 고농도 ppm, eq/L, mol/L 단위로 산출하는 것이다.
반면, 본 발명의 분석기(100)는 콘크리트의 측정 시료를 측정하는 과정을 다음과 같은 일 예로 들어 설명하기로 한다.
우선, 콘크리트의 클로라이드 함량을 나타내는 단위는 PPM(콘크리트 단위)으로 나타내며 분석을 통해 정하고, 콘크리트의 클로라이드 함량에 대한 기본단위는 해당 측정시료(콘크리트)의 중량 농도로 나타낸다. 일반적으로 콘크리트 중량에 대한 퍼센트나 “백만 분의 일”(ppm)로 중량 농도를 표현한다.
이러한, ppmconc단위를 사용하는데 1,000 ppmconc는 콘크리트 중량 퍼센트로 0.1% 클로라이드에 해당하게 된다.
그리고, 콘크리트 1입방미터당 킬로그램(kg/m3)는 AS 1379 및 AS 3600에서는 콘크리트의 클로라이드 함량 단위로 콘크리트 1 입방 미터당 킬로그램(kg/m3)을 사용하는데 콘크리트의 밀도 정보가 주어지면 ppmconc를 동 단위로 환산할 수 있다. 콘크리트의 밀도가 2,400 kg/m3라 하면 1,000 ppmconc는 2.4 kg/m3에 상응한다.
한편, 콘크리트 중량에 대한 퍼센트 클로라이드(%bwoc)는 콘크리트 내 클로라이드 이온이 전부 자유롭지 않은데, 클로라이드 중 일부는 시멘트와 결합할 수 있다.
특히, 콘크리트의 원 배합에부터 클로라이드가 있었다면 더욱 결합이 많이 발생하며, 결과적으로 시멘트 함량이 높으면 성질상 총 클로라이드에 잘 견디는 특성이 있다.
이러한, 콘크리트의 내구성을 고려하든 철근이 클로라이드에 부식할 공산을 시멘트에 비례해 클로라이드 농도를 표현하는 편이 가장 적절하다.
따라서, 콘크리트를 조성하는 결합재 내 클로라이드 농도로 클로라이드 함량을 나타내는 것이 좋은데 콘크리트 중량에 대한 퍼센트, 혹은 %bwoc로 나타낸다. 이 분석 결과를 %bwoc로 환산하려면 시멘트 함량 정보를 반드시 알아야하며 조합 설계 정보를 토대로 이론 시멘트 함량을 구할 수 있다. 다른 방식으로 콘크리트 중량 퍼센트를 분석해 시멘트 함량을 정할 수도 있는데 예시를 살펴보면 아래와 같다.
일 예로, 시멘트의 함량 350 kg/m3에 밀도 2,400 kg/m3이면 시멘트 함량을 산출하면, (350/2,400)x100 = 14.6% 이 된다.
이때, ppmconc클로라이드 함량 분석 결과를 %bwoc로 환산하려면 ppmconc를 퍼센트 시멘트 함량으로 나눈 다음 100으로 다시 한번 나누게 된다.
즉, 위의 클로라이드 함량 분석 결과 1000 ppmconc에 시멘트 함량 14.6%면: 1000 ppmconc 는 1,000/14.6x100 = 0.69%bwoc가 되는 것이다.
이렇게, 상기 분석기(100)를 이용하여 액상의 측정시료나 고체 및 슬러리 상태의 측정시료의 클로라이드 농도를 측정시 특정 사항을 살펴보면 다음과 같다.
1. 본 발명의 분석기(100)는 항온시스템(13)을 이용하여 측정시료의 온도를 일정하게 유지할 수 있어 측정시 온도 변동현상에 따른 드리프트현상, 노이즈현상에 의한 측정 재현성이 나타나지 않도록 하는 특징이 있다.
2. 본 발명의 분석기(100)는 액상의 측정시료가 제1유입관(1a)을 통해 유입시 필터(14a)를 통해 걸러진 측정시료를 제1유입관(1a)에 설치된 부유물질센서(14)를 이용하여 부유물질 량을 측정하여 부유입자 농도가 4mg/L 미만이며 크기는 30μm 이하를 만족하는지를 판단하여 부유물질로 인한 측정의 간섭이나 측정정밀도를 고려할 수 있도록 하는 특징이 있다.
3. 본 발명의 분석기(100)는 측정시료가 제1유입관(1a)을 통해 유입시 이온 강도, 반응 간섭성분, 은 이온의 농도, 다가 이온의 농도를 제1유입관(1a)에 설치된 이온센서(16)로 측정하여 자동보상부(15)의 제어를 통해 표준용액이나 간섭성분제거제, 산화제, 다가 이온 제거를 위한 보조용액을 펌프(30)를 통해 정량적으로 선택 투입하여 실시간으로 시료의 특성 파악을 통해 측정 간섭 인자를 제거할 수 있는 특징이 있다.
1) 측정시료의 이온 강도가 클 경우 표준용액의 첨가량을 조절하여 이온 강도를 조절할 수 있는 특징이 있다.
2) 상기 측정시료에 브로마이드, 아이오다이드, 사이아나이드, 설파이드, 암모니아 성분이 다량 존재할 경우 묽은 황산액을 투입하여 4 pH로 산성화시켜 시료의 산성화를 통해 설파이드, 사이아나이드, 암모니아를 제거하고, 브로마이드와 아이오다이드의 제거를 위해 황산에 의한 산성화 후 포타슘브로메이트액을 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하여 제거하는 특징이 있다.
상기 측정시료에 브로마이드, 아이오다이드, 사이아나이드, 설파이드, 암모니아 성분이 다량 함유한 상황이라면 클로라이드 산화제를 사용하지 않는데, 상기 이온류가 염화은보다 용해도가 낮은 은염을 형성하기 때문이다. 용액이 유리 암모니아를 함유한 경우 염화은 용해를 일으켜 클로라이드를 측정하는 전극부(11)나 복합전극(12)의 측정값에 영향을 주거나 손상을 발생시키는 것을 방지하는 특징이 있다.
또한, 상기 포타슘브로메이트를 가해주면 브로마이드가 브로민으로, 아이오다이드가 아이오데이트로 전환하게 되는 것이다.
이때, 측정 반응 간섭 인자를 제거를 위해 묽은 황산액을 투입시 산성화 과정에서는 반드시 유독가스가 발생하므로 배기관(17)에 설치된 집진필터(17a)와 활성탄필터(17b)를 이용하여 유독물질을 제거하여 안전하게 대기중으로 배기하여 인체의 안전성과 친환경적인 측면을 고려한 특징이 있다.
3) 측정시료에 MnO-1, Fe3 +, Cu+2가 허용 한도 내로 존재하면 측정의 정확도나 전극부(11), 복합전극(12)에 영향이 없지만 허용농도 이상으로 많을 경우 산화제를 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입한다.
이때, 상기 산화제는 Cl-1에 대해 CN-1이 100배 과량, NH3 100mg/L,Br- 1또는 I-1100mg/L,S-2500mg/L로 이루어질 수 있는 CISA용액을 일 예의 사용으로 클로라이드 측정시 간섭을 없앨 수 있는 특징이 있다.
이러한, 상기 산화제는 CISA용액 자동으로 제조되어 투여될 수 있는데 일 예의 CISA용액의 제조법은 다음과 같다. 1L 의 용량의 측정 수조에 증류수를 세척부(61)를 통해 자동으로 750~850 mL가량 채워진다. NaBrO3이 15.1g 투입되고 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)에 있는 교반부(70)에 의해서 고체를 모두 녹인다. 이후 고농도 질산(70% w/w 또는 15.9N) 75 mL가 펌프(30)에 의해 자동으로 서서히 가해지며 섞어진 뒤 일정 선까지 증류수가 채워져 교반 희석되어 제조된다.
여기서, 상기 산화제 사용법은 측정하려는 측정시료와 산화제가 1:1로 자동으로 섞이고 약 몇 분 경과 후 측정한다. 만약, 표준용액에 산화제를 혼합한 경우 장시간 경과 하면 클로라이드가 산화하므로 측정 뒤 자동으로 전량 폐기ㅎ한. 측정시마다 산화제와 표준용액이 새로 혼합되며 첨가한 다음 직접 측정을 시행한다.
4) 측정시료에 다가 이온의 고농도일 경우 EDTA(에틸렌다이아민테트라아세테이트)액을 다가 이온의 농도만큼 투입하여 다가 이온에 의해 전극부(11)나 복합전극(12)에 클로라이드 착물의 생성을 방지하여 전극의 오염을 방지하고 측정의 불가능이나 불안정하지 않도록 하는 특징이 있다.
즉, 상기 다가 이온은(Fe3 +나 Al3 + 등) 전극부(11)나 복합전극(12)이 검출할 수 없는 클로라이드 착물을 형성해 간섭을 일으킨다. 일례로 알루미늄과 철 이온은 농도 300mg/L 이상에서 클로라이드 이온과 착물을 형성하는데 용해도가 거의 비슷하며 측정시료플에 Fe3 +나 Al3 +가 고농도로 용해한 경우 확연하게 황갈색을 나타낸다.
이때, 묽은 황산은 클로라이드에 아무 영향도 미치지 않는데 그 이유는 황산은이 가용성 염인데다 염산 역시 강산이므로 물에서 완전히 이온화하기 때문이다. 따라서, 측정시료에 다가 양이온이 고농도로 함유한 상황에서 클로라이드를 측정하려면 자동 혹은 수동으로 EDTA(에틸렌다이아민테트라아세테이트)를 동일 부피만큼 투입하는 특징이 있다.
4. 본 발명의 분석기(100)는 측정시 전극부(11)의 제1~4전극(11a)(11b)(11c)(11d)의 전위형성을 위한 약액은 측정전극에 근접하게 투입되고 염다리용액은 기준전극에 근접하게 투입되며, 복합전극(12)일 경우에는 전극 자체에 담겨진 약액과 염다리용액을 이용하게 된다.
이러한, 상기 약액과 염다리용액은 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c) 셀몸체(18f)를 통과해 펌프(30)를 통해 공급되어, 약액과 염다리용액의 보충 및 공급이 간편한 특징이 있다.
5. 본 발명의 분석기(100)는 전위보상부(50)의 표준전극(51)을 측정시 함께 반응부(10)의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)에 설치하여 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d) 중 기준전극의 전위를 일정하게 보상하며 전극의 액간접촉전위를 제거하여 기준전극을 안정적인 상태가 되도록 하는 특징이 있다.
상기 액간접촉전위는 조성이 다른 용액 둘을 접촉하면 기준전극에 리퀴드 정션 퍼텐셜이 생기켜, 두 용액의 이온이 상호확산하면서 밀리볼트 전위를 형성하게 된다. 이온의 확산 속도가 달라 용액 경계 안팎으로 전극 전하가 불균일하게 이동하므로 두 용액 간 전위차를 유발하는 것이다.
이러한 경우 측정시 유념할 점이 있는데 기준전극이 표준용액뿐만 아니라 측정시료에도 접해 있다면 위의 전위가 동일해야 한다. 그렇지 않으면 리퀴드 정션 퍼텐셜의 변화가 전극 전위 측정값에 오차로 나타나기 때문인데, 본 발명에서는 리퀴드 졍션 퍼텐션을 제거하기 위해 표준전극(51)이 내장되어 있어 일정시간 자동으로 혹은 수동으로 표준전극(51)으로 전극부(11)나 복합전극(12)의 기준전극의 상태 점검을 실시간으로 실시하여 자동으로 전위를 같게 보상하는 특징이 있다.
아울러, 기준전극에서는 리퀴드 정션 충전액 조성이 중요한데, 약액과 염다리용액의 양이온과 음이온이 측정시료로 확산하는 속도가 동일해야 하는 것을 등이성이라 한다. 이러한 등이등성이 아닌 경우 정션 퍼텐셜이 발생하지 않는다. 특히 강산(0-2 pH) 및 강염기(12-14 pH) 용액은 측정이 특히나 까다로우며, 수소 이온과 수산화 이온은 샘플 내 이동성이 대단히 좋아 등이동성 염의 정션 퍼텐셜이 영향을 받지 않을 수가 없는데, 이 경우 측정시료와 동일한 pH 범위에서 전극부(11)나 복합전극(12)을 교정하든 증분방식으로 이온을 측정하게 된다.
6. 본 발명의 분석기(100)는 측정전 자동교정부(20)를 이용하여 표준용액을 시간적 간격을 두고 여러 번에 걸쳐 투입량을 변화시키면서 반응부(10)로 투입하여 교반 후 투입시점의 측정한 측정치가 허용 오차범위에 포함하는지를 확인하여 전극부(11)와 복합전극(12)의 정상 작동 여부를 판단할 수 있는 특징이 있다.
상기 자동교정부(20)의 작동 일 예는 반응부(10)에 150mL 용량이 맞추어지고 증류수 100mL와 산화제 2mL가 자동으로 투입 후 교반부(70)을 이용하여 일정 속도로 교반하고 mV 모드에 있는지 확인한다. 그리고, 펌프(30)에 의해 자동으로 반응부(10)에 0.1M 또는 1000ppm 클로라이드 표준용액 1mL를 가해지고 출력이 안정하게 나오면 밀리 볼트 값이 자동으로 기록된다.
이후, 상기 펌프(30)에 의해 자동으로 반응부(10)에 0.1M 또는 1000ppm 클로라이드 표준용액 10mL를 가해지고 출력이 안정하게 나오면 밀리 볼트 값이 자동으로 기록된다.
다음으로, 측정값 둘 사이의 차이가 자동 연산 되어지고 일례로 용액 온도 20~25℃에서 전위차가 57±2mV, 또는 93~100%가 나오면 전극부(11)나 복합전극(12)이 정상 작동한다고 간단히 판단하는 특징이 있다.
7. 본 발명의 분석기(100)는 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c)의 전극부(11)에 이물질이나 불용성 은염 관련 이물질 막이 발생할 경우에는 세정장치(60)를 작동시켜 연마부재(64)에 의해 전극부(11)의 표면에 부착된 이물질 막을 간단히 자동적으로 제거할 수 있는 특징이 있다.
8. 본 발명의 분석기(100)는 세정장치(60)를 이용한 세정 후나 다음 측정을 위하여 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)의 셀몸체(18f) 내부에 잔존하는 측정시료의 세척, 전극부(11) 및 복합전극(12)의 세척을 세척부(61)를 이용하여 세척수를 공급하여 간편하게 시행할 수 있는 특징이 있다.
9. 본 발명의 분석기(100)는 교반부(70)를 이용하여 측정시료와 표준용액, 보조용액을 혼합을 자동으로 수행할 수 있으며, 스핀바(72)에 연마부재(64)를 부착하여 교반 기능과 함께 전극부(11)의 세정을 동시에 수행할 수 있는 특징이 있다.
10. 본 발명의 분석기(100)는 자동온도조절부(80)를 반응부(10)의 측면이나 하부에는 설치하여 설정된 끓는점 이하의 온도로 유지시킴으로써 측정시료에 존재하는 휘발성 무기 용매나 유기 용매를 간편하게 제거할 수 있는 특징이 있다.
11. 본 발명의 분석기(100)는 기포제거부(18h)를 이용하여 반응부(10)의 제1,2반응셀(18a)(18b)로 측정시료가 유입할 때 발생할 수 있는 기포를 제거를 위해 흡입 드레인 방식으로 제거하여 측정시 간섭이 발생하지 않도록 하는 특징이 있다.
12. 본 발명의 분석기(100)는 로드셀(8)이나 수위센서(9)를 이용하여 측정시료, 표준용액이나 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수가 담겨지는 제1~6용기(1)(2)(3)(4)(5)(6)에 설치하여 각 용액의 잔존량을 수치적으로 간단히 실시간으로 파악하고 설정된 수위나 용액의 실 중량 감지를 통한 잔여량이 체크되면 디스플레이부(40)나 알림부(47)를 통해 확인할 수 있어 각종 용액의 보충시기를 놓치지 않는 특징이 있다.
13. 본 발명의 분석기(100)는 표준소스기(90)를 이용하여 전극부(11)나 복합전극(12)의 검교정, 성능 테스트, 문제점 발견, 장비간 시뮬레이션, 정보 입출력의 정상 작동을 필요에 따라 진단할 수 있어 분석기(100)의 상태를 최적으로 유지시켜 정확한 측정과정이 이루어지도록 하는 특징이 있다.
14. 본 발명의 분석기(100)는 조작제어부(42)를 통해 각종 설정을 간편하게 조작할 수 있으며, 저장부(43)에 의해 측정데이터를 장시간 보존 및 확인가능하고, 비상전원부(44)에 의해 정전사태가 발생하더라도 분석기(100)의 가동을 지속시킬 수 있는 특징이 있다.
15. 본 발명의 분석기(100)는 출력부(45)를 이용하여 측정데이터 및 분석기(100)의 상태를 출력할 수 있으며, 백업부(46)를 이용하여 별도 저장장치로 측정데이터를 다운받을 수 있고, 업로드부(48)를 이용하여 자료나 분석기(100)의 기능 향상을 위한 업데이트를 간단히 수행할 수 있는 특징이 있다.
16. 본 발명의 분석기(100)는 유무선송수신부(49)를 이용하여 무선방식을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 디스플레이부(40)가 터치방식으로 이루어져 사용이 간편하고, 디스플레이부(40)와 조작제어부(42)나 터치펜(42b)를 통해 분석기(100)의 제어를 실행할 수 있도록 하여 사용상의 편의성을 증대시키는 특징이 있다.
17. 본 발명의 분석기(100)는 변환제어부(41a)를 이용하여 각종 전압 및 전류 신호, HART통신, RS232C(RS485, Modbus, TCP/IP)로 변환하여 측정값을 신호적으로 변환 연산과정을 거치는 출력과정을 측정환경이나 지역, 나라에 따라 사용자가 원하는 출력을 할 수 있는 특징이 있다.
18. 본 발명의 분석기(100)는 디스플레이부(40)를 패널(40b)에 일체형태나 분리형태로 형성하여 측정환경이나 작업환경에 따라 디스플레이부(40)을 활용도를 다양하게 이용할 수 있어 작업이나 관리적 측면을 편리하게 증진시킬 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 분석기(100)는 디스플레이부(40)를 통해 측정관련, 작동관련에 대하여 정상상태와 이상상태를 색상의 변화나 글씨의 모양변화, 화면의 특정 동작을 통해 알림부(47)와 함께 사용자에서 시각적으로 이상여부의 발생을 쉽게 파악할 수 있도록 하는 특징이 있다.
19. 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분석기(100)는 PID제어부(41b)를 이용하여 클로라이드를 제어하는 대상의 출력 값과 설정 값과의 오차를 이용하여 제어 값을 계산낼 수 있다.
상기 PID제어부(41b)는 비례적분제어(PI제어)는 목표 값에 도달하기 위한 일정 시간이 필요하지만 미분제어(D 제어)를 추가 경우 빠르게 목표 값에 도달할 수 있는 특징이 있다. 미분제어란 예를 들어 전회 오차와의 변화 차가 클 경우 조작량을 많이 늘림으로서 목표 값까지의 도달 시간을 단축시킬 수 있는 것으로 클로라이드 측정에 있어 외란이 발생할 경우에도 신속히 대응할 수 있게 하는 특징이 있다.
이로써, 본 발명의 분석기(100)는 전극부(11)와 복합전극(12)을 이용하여 선택적이거나 동시적으로 비교 측정이 가능하며, 현장의 특성에 맞게 측정 방식을 선택할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 분석기(100)는 액상의 측정시료뿐만 아니라 소성된 콘크리트와 같은 고체나 슬러리 형태의 콘크리트 몰탈, 콘크리트 분말, 토양의 클로라이드 농도를 다수개의 제1~4반응셀(18a)(18b)(18c)(18d)을 이용하여 구분하여 측정할 수 있어 복합적인 측정이 가능한 특징이 있는 것이다.
아울러, 본 발명의 분석기(100)는 각종 측정시료 및 액을 정량 공급과 보정, 교정, 교반, 세정, 세척, 배기, 배출과정, 각종 센서류의 측정 과정이 자동화 방식으로 수행됨으로써 편리성을 증대하고 측정의 일관성을 유지하며 투입량 측량이 정밀하여 측정값이 안정적이고 정확한 특징이 있는 것이다.
더불어, 본 발명의 분석기(100)는 특히 발전소의 초순수 설비시설의 염화물 저농도 관리, 음용수, 지표수, 지하수, 생활하수 및 산업폐수, 토양 추출물, 콘크리트 내 클로라이드 측정 등 저농도 ppb구간에서 고농도 구간까지 측정가능한 온라인 방식을 이용하는 다목적으로 개선된 클로라이드 분석기이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
1~6: 제1~6용기 1a,2a : 제1,2유입관
1a',2a' : 제1,2분기관 3 : 제3용기
3a', 3b', 3c', 3d' : 제3~6유입관
3a", 3b", 3c", 3d" : 제3~6분기관
4a,5a : 제7,8유입관 4a',5a': 제7,8분기관
6a : 제9유입관 6a' : 제9분기관
8 : 로드셀 9 : 수위센서
10 : 반응부 10a : 공급홀
11 : 전극부 11a~11d : 제1~4전극
12 : 복합전극 13 : 항온시스템
13a : 가열부재 14 : 부유물질센서
14a : 필터 15 : 자동보상부
16 : 이온센서 17 : 배기관
17a : 집진필터 17b : 활성탄필터
17c : 송풍팬 18a~18d : 제1~제4반응셀
18e : 배출관 18f : 셀몸체
18g : 덮개 18h : 기포제거부
18i : 기포제거홀 18j : 흡입장치
20 : 자동교정부 30 : 펌프
40 : 디스플레이부 41 : 연산구동제어부
42 : 조작제어부 42a : 자판
42b : 터치펜 42c : 터치패드
43 : 저장부 44 : 비상전원부
45 : 출력부 46 : 백업부
47 : 알림부 47a : 경고등
47b : 부저 48 : 업로드부
49 : 유무선송수신부 50 : 전위보상부
51 : 표준전극 60 : 세정장치
61 : 세척부 62 : 모터
62a : 웜휠 62b : 웜축
63 : 세정체 64 : 연마부재
70 : 교반부 71 : 절연체
72 : 스핀바 80 : 자동온도조절부(80)
81 : 냉난방장치 82 : 열발생부재
90 : 표준소스기 100 : 분석기
101 : 케이스 102 : 개폐문
103 : 캐스터 104 : 링볼트
S1-1,S2-2 : 제1,2유입솔레노이드밸브
S1~S20 : 제1~제20솔레노이드밸브
S : 보조솔레노이드밸브
1a',2a' : 제1,2분기관 3 : 제3용기
3a', 3b', 3c', 3d' : 제3~6유입관
3a", 3b", 3c", 3d" : 제3~6분기관
4a,5a : 제7,8유입관 4a',5a': 제7,8분기관
6a : 제9유입관 6a' : 제9분기관
8 : 로드셀 9 : 수위센서
10 : 반응부 10a : 공급홀
11 : 전극부 11a~11d : 제1~4전극
12 : 복합전극 13 : 항온시스템
13a : 가열부재 14 : 부유물질센서
14a : 필터 15 : 자동보상부
16 : 이온센서 17 : 배기관
17a : 집진필터 17b : 활성탄필터
17c : 송풍팬 18a~18d : 제1~제4반응셀
18e : 배출관 18f : 셀몸체
18g : 덮개 18h : 기포제거부
18i : 기포제거홀 18j : 흡입장치
20 : 자동교정부 30 : 펌프
40 : 디스플레이부 41 : 연산구동제어부
42 : 조작제어부 42a : 자판
42b : 터치펜 42c : 터치패드
43 : 저장부 44 : 비상전원부
45 : 출력부 46 : 백업부
47 : 알림부 47a : 경고등
47b : 부저 48 : 업로드부
49 : 유무선송수신부 50 : 전위보상부
51 : 표준전극 60 : 세정장치
61 : 세척부 62 : 모터
62a : 웜휠 62b : 웜축
63 : 세정체 64 : 연마부재
70 : 교반부 71 : 절연체
72 : 스핀바 80 : 자동온도조절부(80)
81 : 냉난방장치 82 : 열발생부재
90 : 표준소스기 100 : 분석기
101 : 케이스 102 : 개폐문
103 : 캐스터 104 : 링볼트
S1-1,S2-2 : 제1,2유입솔레노이드밸브
S1~S20 : 제1~제20솔레노이드밸브
S : 보조솔레노이드밸브
Claims (34)
- 시료 내의 클로라이드(염화물) ppm, eq/L, mol/L 단위로 농도를 분석하는 기기에 있어서,
측정 간섭 인자를 실시간으로 제거하고 액상상태의 측정시료 또는 고체나 분말, 슬러리 형태의 콘크리트, 토양이나 몰탈 측정시료를 공급하되, 상기 측정시료가 저장되는 제1용기(1)나 유입하는 제1유입관(1a)에는 필터(14a)를 통과한 측정시료 내의 부유물질 함유량을 측정하는 부유물질센서(14)의 측정값을 연산구동제어부로 전달하여 시료 상태를 판단하도록 형성하며,
상기 측정시료와 분석과정에 사용하는 표준용액이 담겨져 분석반응을 위한 전극부(11)나 분리형 복합전극(12)이 각각 형성되는 반응부(10)를 형성하고,
상기 분석반응 전 전극부(11)나 복합전극(12)을 제로, 스팬 교정하는 자동교정부(20)를 형성하며,
상기 반응부(10)에 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수를 정량적으로 각각 공급하는 펌프(30)를 형성하고,
상기 측정시료 및 표준용액과 전극부(11)의 반응과정을 작동제어하며, 반응을 수치적으로 연산구동제어부(41)에서 산출하여 디스플레이부(40)를 통해 표시하여, 발전소에 사용되는 초순수 클로라이드(염화물)의 저농도 ppb구간부터 일반 수질의 클로라이드(염화물) 고농도 구간까지 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 측정시료는 온도 변동현상, 드리프트현상, 노이즈현상에 의해 측정시 재현성이 나타나지 않도록 온도 조절을 위한 항온시스템(13)이 측정시료가 담겨지는 제1용기(1)나 유입하는 제1유입관(1a)에 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 측정시료의 이온 강도, 반응 간섭성분, 다가 이온의 농도를 측정하여 자동보상부(15)의 제어를 통해 표준용액이나 간섭성분제거제, 산화제, 다가 이온 제거를 위한 보조용액을 펌프(30)를 통해 정량적으로 선택 투입하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 표준용액은 Cl-클로라이드용액, NaCl-클로라이드용액, 탈이온수 또는 증류수와 조정제액, 질산나트륨(NaNO3)액, 소듐 나이트레이트액을 설정된 정량값에 의해 자동으로 투입 혼합하거나 각 용액이 개별적으로 반응부(10)로 각각 자동으로 분기되며 투입되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 측정시료가 반응부(10)로 유입하는 제1유입관(1a)에는 시료 내의 이온 강도를 측정하는 이온전극(16)을 형성하여 이온 강도 값에 따라 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 표준용액의 투입량을 조절하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 측정시료에 브로마이드, 아이오다이드, 사이아나이드, 설파이드, 암모니아 성분이 다량 존재할 경우 묽은 황산액을 투입하여 4 pH로 산성화시켜 시료의 산성화를 통해 설파이드, 사이아나이드, 암모니아를 제거하고, 브로마이드와 아이오다이드의 제거를 위해 황산에 의한 산성화 후 포타슘브로메이트액을 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하여 제거되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 7항에 있어서, 상기 묽은 황산을 투입시 증발되는 가스의 배기를 위하여 반응부(10)에 배기관(17)을 형성하며, 상기 배기관(17)에는 유해 물질을 흡수, 필터링 하는 집진필터(17a) 및 활성탄필터(17b)를 다수 개로 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 측정시료에 MnO-1, Fe3 +, Cu+2가 허용 한도 내로 존재하면 측정의 정확도나 전극부(11), 복합전극(12)에 영향이 없지만 허용농도 이상으로 많을 경우 산화제를 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 표준용액은 측정시료에 다가 이온의 고농도일 경우 전극부(11)나 복합전극(12)에서 검출이 불가능한 클로라이드 착물의 생성을 방지하기 위하여 EDTA(에틸렌다이아민테트라아세테이트)액을 다가 이온의 농도만큼 자동보상부(15)의 제어를 통해 펌프(30)로 투입하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응부(10)의 전극부(11)는 측정전극, 기준전극, 보조전극으로 이루어지며, 시료와 표준용액에 침적되게 설치되는 2전극방식, 3전극방식, 4전극방식 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 11항에 있어서, 상기 전극부(11)의 2전극방식은 제1,2전극(11a)(11b)이 서로 마주보게나 나란하게 반응부(10)의 내면에 형성되고,
상기 전극부(11)의 3전극방식은 제1,2,3전극(11a)(11b)(11c)이 삼각 배치로 반응부(10)의 내면과 바닥면에 형성되고,
상기 전극부(11)의 4전극방식은 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)이 사각 배치로 반응부(10)의 내면과 바닥면에 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 12항에 있어서, 상기 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)에는 각각 반응부(10)의 외부에서 설정된 주기나 시간에 따라 자동으로 전극에 따라 다른 종류로 제조되며 약액으로는 질산시약과 레퍼런스전극 염다리 용액인 소듐 설파이드를 각각 펌프(30)를 통해 반응부(10)의 내부로 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d)에 근접하게 자동적으로 공급하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 13항에 있어서, 상기 제1,2,3,4전극(11a)(11b)(11c)(11d) 중 기준전극의 기능을 하는 전극의 액간접촉전위를 제거하기 위하여 표준전극(51)을 반응부(10)에 설치하여 자동 또는 수동으로 표준전극(51)을 이용하여 기준전극에 해당하는 기준전극의 전위를 일정하게 보상하는 전위보상부(50)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반응부(10)는 전극부(11)를 내면에 일체 형태로 노출되게 형성하는 제1반응셀(18a)과,
상기 반응부(10)는 분리형 복합전극(12)을 삽입 형성하는 제2반응셀(18b)과,
상기 반응부(10)는 전극부(11)를 내면에 일체 형태로 노출되게 형성하며 고체나 슬러리 시료의 클로라이드를 분석하는 제3반응셀(18c)과,
상기 반응부(10)는 분리형 복합전극(12)을 삽입 형성하여 고체나 분말, 슬러리 형태의 측정시료의 클로라이드를 분석하는 제4반응셀(18d)로 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 자동교정부(20)는 표준용액을 시간적 간격을 두고 여러 번에 걸쳐 투입량을 변화시키면서 반응부(10)로 투입하여 교반 후 투입시점의 측정값을 각각 산출하여, 디스플레이부(40)에 나타나는 측정치가 허용 오차범위에 포함하는지를 확인하여 전극부(11)와 복합전극(12)의 정상 작동 여부를 판단하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반응부(10)는 빛이 투과하지 못하는 재질로 형성되며, 전극부(11)가 형성되는 반응부(10)의 제1,3반응셀(18a)(18c)에 한하여 세정장치(60)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 17항에 있어서, 상기 세정장치(60)는 회전상태로 승/하강 작동하며 연마기능을 갖는 측면과 바닥면이 전극부(11)에 접촉하여 이물질 막을 연마하여 제거하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항 또는 11항에 있어서, 상기 반응부(10)에는 측정시료와 전극부(11)의 오염을 발생시키는 불용성 은염 관련 이온 감지를 위한 수은감지센서(19)을 설치하여,
상기 은 염 관련 이온의 농도나 감지주기에 따라 수은감지센서(19)의 감지가 이루어지거나 측정시료가 강 환원성일 경우여서 전극부(11)에 은 코팅이 발생될 경우 설정된 프로그램에 의해 세정장치(60)가 자동으로 작동하여 전극부(11)의 표면을 연마하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반응부(10)는 측정시료와 표준용액을 균일하게 혼합하는 교반부(70)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 20항에 있어서, 상기 교반부(70)의 상부로는 반응부(10)가 올려지며 교반작동부(71)와 반응부(10)의 사이에는 열전달 방지를 위한 절연체(71)를 형성하고,
상기 반응부(10)의 내부에 담겨지는 스핀바(72)에는 전극부(11)의 연마를 위한 연마기능을 형성하거나 비 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반응부(10)의 측면이나 하부에는 측정시료에 존재하는 휘발성 무기 용매나 유기 용매를 제거하도록 설정된 끓는점 이하의 온도로 유지시키는 자동온도조절부(80)를 형성하고,
상기 자동온도조절부(80)의 일측에는 측정 작동시 발생하는 열을 방출하거나 기온에 따른 고온일 경우 냉각기능을 수행하며, 영하의 기온일 경우 히팅을 위한 냉난방장치(81)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반응부(10)는 측정할 시료가 유입되는 부분에 측정시료의 유입시 발생할 수 있는 기포를 제거를 위해 흡입 드레인 방식으로 작동하는 기포제거부(18h)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 4항에 있어서, 상기 측정시료, 표준용액이나 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수가 담겨지는 용기에는 잔여량 계측을 위하여 로드셀(8)이나 수위센서(9)을 각각 또는 혼용 형성하여,
상기 로드셀(8)의 상부로 용기가 올려지도록 설치하고, 수위센서(9)는 용기의 상부나 측면에 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 연산구동제어부(41)에는 날짜 및 시간설정, 교정관련설정, 보상관련설정, 전압관련설정, 온도관련설정, 전류관련설정, 잠금관련설정을 키보드 방식이나 터치팬 방식으로 조작하는 조작제어부(42)를 형성하고,
상기 연산구동제어부(41)와 연결되며 측정값을 날짜, 시간대 별로 저장하는 저장부(43)를 형성하며,
상기 연산구동제어부(41)와 연결되며 전력 차단시 비상전원을 공급하는 비상전원부(44)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 연산구동제어부(41)에는 표준소스기(90)를 장착하여 전극부(11)나 복합전극(12)의 검교정, 성능 테스트, 문제점 발견, 장비간 시뮬레이션, 정보 입출력의 정상 작동을 진단할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 연산구동제어부(41)에는 측정데이터의 출력을 위한 출력부(45)를 형성하고,
상기 출력부(45)의 일측에는 측정값을 USB장치, SD카드, 통신케이블을 통한 백업방식으로 다운로드 하는 백업부(46)와,
상기 백업부(46)의 일측에는 빛이나 소리로 사용자에게 알림하는 경고등(47a)이나 부저(47b)가 형성된 알림부(47),
상기 백업부(46)의 일측에는 자료를 업로드나 연산구동제어부(41)의 업그레이를 위한 업로드부(48)를 형성하며,
상기 연산구동제어부(41)는 각종 전압 및 전류 신호, HART통신, RS232C(RS485, Modbus, TCP/IP) 변환제어부(41a)가 형성되어 있어 사용자가 원하는 출력을 하도록 형성하며,
상기 연산구동제어부(41)는 클로라이드를 제어하는 대상의 출력 값과 설정 값과의 오차를 이용하여 제어 값을 계산해내는 PID제어부(41b)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 연산구동제어부(41)에는 측정데이터를 와이파이나 블루투스, 인터넷을 이용하는 무선방식이나 유선방식으로 다른 장치나 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿PC로 실시간으로 데이터를 수신, 송신할 수 있는 유무선송수신부(49)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이부(40)는 LCD패널방식, LED패널방식, FND(Flexible Numeric Display)패널방식 중 하나로 비 터치방식이나 터치방식 으로 이루어지고 저장된 측정데이터를 선택, 확인, 화면 출력, 기기의 이상을 표시할 수 있도록 형성하며,
상기 디스플레이부(40)는 패널(40b)의 전면에 일체형으로 형성되거나 패널(40b)에서 이탈되어 휴대하는 분리형으로 형성하여, 연산구동제어부(41)의 유무선송수신부(49)를 통해 유무선 방식 중 선택적으로 통신하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 29항에 있어서, 상기 디스플레이부(40)는 조작제어부(42)의 조작 기능을 수행할 수 있도록 조작제어부(42)의 설정관련 기능이 표시되도록 형성하며,
상기 디스플레이부(40)는 측정과 작동에 관하여 정상 상태를 표시 상태와 다르게 비 정상 상태를 표시하는 경우 화면의 표시 색상이 다른 색상으로 변화되거나 글씨가 변형되거나 깜빡거림의 알림 동작으로 표시하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 전극부(11)와 복합전극(12)의 세정작업시와 및 전극부(11)와 복합전극(12)과 반응부(10)를 세척하기 위하여 증류수를 연산구동제어부(41)의 제어를 통해 펌프(30)로 분사하는 세척부(61)를 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 6항에 있어서, 상기 이온전극(16)은 Ag+,S2-전극, 브롬 이온 전극, 칼슘 이온 전극, 염소 이온 전극, 시안 이온 전극, 암모늄 이온 전극, 구리이온 전극, 불소 전극, 요오드 전극, 칼륨 이온 전극, 소듐(나트륨) 이온 전극, 초산 이온 전극, 납 이온 전극, 불소붕산기 전극 중 하나 또는 두 개 이상으로 혼용 형성하여 측정값은 디스플레이부(40)를 통해 표시 및 제어할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
- 제 1항에 있어서, 상기 연산구동제어부(41)의 제어를 통해 측정 정확도를 최적으로 유지하려면 지정 농도의 ‘저농도’와 ‘고농도’ 표준용액을 첨가하는 릴레이 2점 교정하며,
상기 릴레이는 드라이 컨택 방식이며 전원 장치와 대상 출력부와 직렬 연결해야 하며, 아날로그 출력을 포함함 모든 출력은 절연상태로 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기. - 제 1항에 있어서, 상기 측정시료 및 표준용액, 보조용액, 약액, 염다리용액, 증류수는 부피를 조절할 수 있는 정량 컨트롤버튼(42d)을 형성하여,
상기 정량 컨트롤버튼(42d)을 조작시 설정 값을 넘어서게 맞춘 다음 줄여나가며 목표 부피에 도달하도록 하며 계산은 질량을 실온에서의 밀도로 나누어 부피를 산출하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 온라인 다목적 클로라이드 분석기.
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