KR101645600B1 - 가스센서를 이용한 악취측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공급배관을 통과하는 가스를 흡입하고, 흡입된 가스의 온도 및 습도를 조절하여, 가스 내의 악취발생물질의 종류 및 농도와 설치 위치의 기상정보를 관제서버에 제공하는 악취측정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 흡입된 가스의 온도 및 습도를 측정을 위한 최적의 온도 및 습도로 조절하고, 일정한 유량을 유지하여 공급된 가스로부터 악취발생물질의 농도를 측정하기 때문에, 정확성 높은 악취발생물질의 농도측정이 가능하고, 총 가스유량 대비 각 악취발생물질의 농도 값을 통해, 복수의 악취발생물질이 혼합되어 발생하는 악취에 대한 복합악취정보를 제공함으로써, 농도별 각 악취발생물질로부터 발생되는 악취 외에도, 혼합된 복수의 악취발생물질로부터 발생되는 악취를 확인할 수 있어, 악취측정에 높은 신뢰성을 제공하며, 함체 외부의 기상과 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하여, 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 흡입된 가스의 온도 및 습도를 측정을 위한 최적의 온도 및 습도로 조절하고, 일정한 유량을 유지하여 공급된 가스로부터 악취발생물질의 농도를 측정하기 때문에, 정확성 높은 악취발생물질의 농도측정이 가능하고, 총 가스유량 대비 각 악취발생물질의 농도 값을 통해, 복수의 악취발생물질이 혼합되어 발생하는 악취에 대한 복합악취정보를 제공함으로써, 농도별 각 악취발생물질로부터 발생되는 악취 외에도, 혼합된 복수의 악취발생물질로부터 발생되는 악취를 확인할 수 있어, 악취측정에 높은 신뢰성을 제공하며, 함체 외부의 기상과 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하여, 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 가스센서를 이용한 악취측정 장치에 관한 것이다.
화학 약품이 사용되는 공정에서, 공정의 부산물로 다양한 화학물질이 포함되는 가스가 발생되어진다.
이렇듯, 화학물질이 함유된 가스에는 인체 유해성이 높은 화학물질과 비교적 인체유해성이 낮은 화학물질이 혼합되어 발생되기 때문에, 공정에서 발생한 배출가스에 대한 규제 내에서 배출 허용기준을 초과하지 않도록 후단의 정화공정이 추가적으로 이루어지게 된다.
하지만, 배출가스 내에는 인체의 유해성과는 별개로 악취를 발생시키는 물질이 포함될 수 있고, 악취발생물질이 포함된 배출가스가 대기 중에 확산될 시에, 대기 중에 확산된 악취발생물질의 농도에 따라 가수가 배출된 지역의 인접지역에도 악취가 발생될 수 있어, 배출가스 내의 악취발생물질의 농도를 확인하는 기술이 절실히 요구되어 왔다.
이러한 기술의 일환으로, 대한민국 등록특허공보 제10-1131958호(출원일 : 2009. 10. 22, 등록일 : 2012. 03. 29, 이하, ‘종래기술’이라 함.)에서는 다수의 측정 가스 샘플에 측정된 흡착량과 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 측정 가스의 농도를 측정하는 기술이 제시된 바 있다.
하지만, 종래기술은 악취발생물질의 개별적인 농도만을 측정함에 따라, 복수의 악취발생물질이 혼합된 가스에 의한 합성악취발생에 대한 정보를 제공할 수 없으며, 농도를 측정하고자하는 배출가스의 온도에 따른 농도측정 이상을 방지하는 구성이 마련되어있지 않아, 고온의 배출가스에 대한 농도측정이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 온도 및 습도를 가지는 가스 내의 악취발생물질별 농도측정이 가능하고, 복수의 악취발생물질에 의해 발생되는 악취에 따른 정보를 제공하는 악취측정 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치는, 일면이 개방되어 내부공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 내부공간을 개폐하는 도어가 구비되며, 하우징의 일면에 상기 하우징의 외부와 내부공간이 연통되는 적어도 하나 이상의 흡입구와 적어도 하나 이상의 배출구가 및 형성되는 함체; 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버와 통신하고, 상기 관제서버로부터 제어신호를 수신하는 통신모듈; 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하는 온습도조절모듈; 상기 함체의 흡입구와 연결되어, 상기 함체 외부의 가스를 흡입하고, 흡입된 가스의 유량을 조절 공급하는 흡입공급모듈; 상기 함체의 유입구 및 상기 흡입모듈과 연결되고, 상기 흡입모듈을 통해 상기 유입구로부터 공급된 가스의 온도 및 습도를 조절하는 전처리모듈; 상기 함체의 배출구 및 상기 전처리모듈과 연결되고, 상기 전처리모듈로부터 온도 및 습도가 조절된 가스를 공급받아, 공급받은 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 측정모듈; 상기 도어의 일면에 결합되어, 상기 측정모듈의 측정 결과 값과 상기 온습도조절모듈에서 측정한 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력하는 디스플레이모듈; 및 상기 통신모듈에서 상기 관제서버로부터 수신한 제어신호를 통해, 상기 통신모듈, 온습도조절모듈, 흡입공급모듈, 전처리모듈, 측정모듈 및 디스플레이모듈을 제어하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 측정모듈의 측정 결과 값에 따른 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 제어모듈;을 포함하며, 상기 통신모듈은, 유선 이더넷망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 유선통신부; 및 무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 무선통신부;를 포함하고, 상기 통신모듈은 상기 유선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하되, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈의 통신상태를 모니터링하여, 상기 유선통신부를 통한 관제서버와의 통신이 불가할 경우에 한해서, 상기 무선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하도록, 상기 통신모듈을 제어하며, 상기 흡입구, 흡입공급모듈, 전처리모듈, 측정모듈 및 배출구는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)재질의 연결튜브를 통해 상호 연결되고, 상기 흡입공급모듈은, 상기 흡입구를 통해 상기 함체 외부의 가스를 흡입하여, 상기 전처리모듈을 거쳐 상기 측정모듈에 제공하고, 상기 측정모듈에서 측정이 완료된 가스를 상기 연결튜브를 통해 상기 배출구로 배출시킬 수 있다.
그리고, 상기 온습도조절모듈은, 상기 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하는 확인부; 상기 함체 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 배출부; 상기 함체 내부공간의 공기를 가열하는 히터부; 및 기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 상기 확인부에서 확인된 온도 및 습도 값과 저장된 환경설정 값을 비교하여, 상기 배출부 및 히터부의 구동을 제어하는 조절제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 함체는, 상기 하우징의 저면에 상기 함체의 내부공간과 상기 함체의 외부를 연통시키는 적어도 하나 이상의 유입구가 더 구비되고, 상기 유입구에는 상기 함체 외부의 공기 중에 비산먼지를 포함하는 이물질이 상기 함체 내부로 유입되는 것을 방지하는 부직포 재질의 필터가 설치되어, 상기 배출부가 상기 함체 내부공간의 공기를 상기 함체 외부로 배출하면서 발생된 상기 함체 내부공간의 음압에 의해 상기 함체 외부의 공기가 상기 함체의 저면방향으로 상기 함체의 내부공간에 유입될 수 있다.
여기서, 상기 측정모듈은, 상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제1 측정부; 상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제2 측정부; 및 상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스 내의 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 10ppm의 측정범위를 가지는 제3측정부;를 포함하고, 상기 제 1 측정부와 제 2 측정부는 센서 내부에 사용되는 전극을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 제조하여 저농도의 감지가 가능한 전기화학식 가스센서로 마련되며, 상기 제 3측정부는 광이온화식 센서로 마련되고, 상기 제어모듈은 상기 제1 측정부, 제2 측정부 및 제3 측정부에서 각각 측정한 악취발생물질의 개별적인 농도 값과 기준시간동안 상기 흡입공급모듈로부터 흡입된 가스의 유량과 동일한 기준시간동안 상기 제1 측정부, 제2 측정부 및 제3 측정부에서 측정된 총 악취발생물질의 농도를 통해, 상기 흡입 공급모듈로부터 흡입된 가스의 유량 대비 총 악취발생물질의 농도에 따른 복합악취정보를 포함하는 측정정보를 상기 관제서버에 제공할 수 있다.
아울러, 상기 함체의 설치 위치에 따른 온도, 습도, 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성하는 기상정보생성모듈;을 더 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 기상정보생성모듈로부터 생성된 기상정보를 상기 디스플레이모듈을 통해 출력하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 관제서버에 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전처리모듈이 공급배관으로부터 흡입된 가스의 온도 및 습도를 측정모듈의 최적 측정 온도 및 습도로 조절하고, 흡입공급모듈이 일정한 유량을 유지하여 측정모듈에 가스를 공급하기 때문에, 측정모듈을 통한 정확성 높은 악취발생물질의 농도측정이 가능하다.
둘째, 제어모듈이 흡입공급모듈을 통한 총 가스유량 대비 측정모듈에서 측정한 각 악취발생물질의 농도 값을 통해, 복수의 악취발생물질이 혼합되어 발생하는 악취에 대한 복합악취정보를 제공함으로써, 농도별 각 악취발생물질로부터 발생되는 악취 외에도, 혼합된 복수의 악취발생물질로부터 발생되는 악취를 확인할 수 있어, 악취발생 확인에 높은 신뢰성을 제공한다.
셋째, 제어모듈이 기상정보생성모듈로부터 생성된 함체 외부의 기상정보와 온습도조절모듈에서 확인된 함체 내부공간의 온도 및 습도를 통해 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 설치위치와 관제서버 간의 통신연결을 개략적으로 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 설치위치와 관제서버 간의 통신연결을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 설치위치와 관제서버 간의 통신연결을 도시한 것이다.
본 발명의 악취측정 장치(100)의 각 구성을 설명하기에 앞서, 본 발명의 악취측정 장치(100)는 가스가 이송되는 배관에 연결되어, 배관으로부터 가스를 흡입하고, 흡입된 가스 내의 악취발생물질의 농도를 측정하며, 측정이 완료된 가스를 가스가 이송되는 배관으로 배출할 수 있으나, 이하에서는, 도2 에서와 같이, 본 발명의 악취측정 장치(100)가 공정과정에서 배출된 가스에서 먼지 등의 입자가 큰 이물질을 제거하는 집진시설(C)과 가스 내의 유해물질을 정화하는 정화시설(S)을 연결하여 먼지가 제거된 가스를 공급하는 공급배관(P)에 연결되어 공급배관(P)을 통과하는 가스 내의 악취발생물질의 농도를 측정하는 실시예에 한하여 설명하도록 한다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치(100)는 집진시설(C)과 정화시설(S)을 연결하는 공급배관(P)에 연결되어, 공급배관(P)을 통과하는 가스 내 악취발생물질의 농도를 측정하여, 측정결과를 통신망을 통해 관제서버(200)에 제공할 수 있으며, 함체(110), 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160), 디스플레이모듈(170), 제어모듈(180) 및 기상정보생성모듈(190)을 포함할 수 있다.
함체(110)는 일면이 개방되어 내부 공간을 가지는 하우징(112)과, 하우징(112)의 내부공간을 개폐하는 도어(114)를 포함할 수 있다.
여기서, 하우징(112)의 내부공간에는, 후술할 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160), 디스플레이모듈(170), 제어모듈(180)이 실장될 수 있으며, 외측 일면에는 기상정보생성모듈(190)이 결합된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 하우징(112)은 공급배관(P)과 연결되어, 후술할 흡입공급모듈(140)을 통해 공급배관(P)을 통과하는 가스가 흡입되는 흡입구(112A)와 악취발생물질의 농도측정이 완료된 가스를 공급배관(P)으로 배출시키는 배출구(112B)가 형성될 수 있다.
이때, 흡입구(112A)는 하우징(112)의 내부공간에 위치한 전처리모듈(150)과 PTFE 재질의 연결튜브(T)로 연결되고, 배출구(112B)는 측정모듈(160)과 연결튜브(T)로 연결되며, 전처리모듈(150)과 흡입공급모듈(140), 흡입공급모듈(140)과 측정모듈(160) 또한, 연결튜브(T)로 상호 연결되어, 공급배관(P)을 통과하는 가스가 흡입구(112A)를 통해 흡입된 후, 연결튜브(T)를 통해 이송되면서 농도가 측정되고, 농도 측정이 완료된 가스는 배출구(112B)를 통해 공급배관(P)에 배출됨으로써, 함체(110) 내부공간은 공급배관(P)을 통과하는 가스에 직접적으로 노출되지 않게 된다.
그리고, 하우징(112)에는 함체(110) 외부의 공기가 유입되는 유입구(112C)가 더 구비될 수 있으며, 이때, 유입구(112C)와 대응되는 위치에는 설치되는 부직포 재질의 필터(112D)가 더 포함될 수 있다.
통신모듈(120)은 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버(200)와 통신할 수 있으며, 유선통신부(122) 및 무선통신부(124)를 포함할 수 있다.
유선통신부(122)는 이더넷(ethernet)망에 연결되어, 관제서버(200)와 통신할 수 있으며, 랜카드, 모뎀 등으로 마련될 수 있다.
무선통신부(124)는 무선통신 방식으로 관제서버(200)와 통신할 수 있으며, 도2 참고하여 설명하도록 한다.
무선통신부(124)는 무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망에 연결되어, Wi-fi, 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication) 등의 무선통신방식으로 관제서버(200)와 직접 또는 인접한 타 악취측정 장치(100′)와 통신할 수 있다.
이때, 무선통신부(124)는 고유한 MAC(Media Access Control)주소를 가질 수 있다.
또한, 무선통신부(124)는 GSM, CDMA, CDMA-2000, W-CDMA, HSDPA, HSPA+ 중 적어도 어느 하나 이상의 통신방식으로 관제서버(200)와 통신하는 이동통신모뎀이 포함된 형태로 마련될 수 있다.
따라서, 악취측정 장치(100)가 유선통신부(122)의 이더넷망을 통해 관제서버(200)와 통신할 수 없을 때, 무선통신부(124)의 USN망을 통해 인접한 타 악취측정 장치(100′)와 통신하여 타 악취측정 장치(100′)의 중계를 통해 관제서버(200)에 측정결과를 제공하거나, 이동통신망을 통해 직접 관제서버(200)에 측정결과를 제공할 수 있게 된다.
온습도조절모듈(130)은 함체(110) 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하며, 확인부(132), 배출부(134), 히터부(136) 및 조절제어부(138)를 포함할 수 있다.
확인부(132)는 함체(110) 내부공간의 온도 및 습도를 확인할 수 있다.
배출부(134)는 함체(110) 내부공간의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
여기서, 배출부(134)는 대류현상에 의해 함체(110) 내부공간의 가열된 공기가 상승하는 함체(110)의 상부 측면에 위치하여, 함체(110) 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 팬(Fan) 형태로 마련될 수 있다. 이때, 함체(110)는 배출부(134)와 대응되는 위치의 일면에 타공이 형성될 수 있으며, 함체(110)의 외부로 외부 공기가 배출부(134)를 통해 직접적으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 배출부(134)의 위치와 대응되는 함체(110)의 외측면에 함체(110)의 하면방향으로 개방된 커버부재(미도시)가 더 구비될 수 있다.
히터부(136)는 함체(110) 내부공간의 공기를 가열할 수 있다.
조절제어부(138)는 기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 확인부(132)에서 확인된 함체(110) 내부공간의 온도 및 습도와 저장된 환경설정 값을 비교하여, 배출부(134) 및 히터부(136)의 구동을 제어할 수 있다.
여기서, 조절제어부(138)에 저장되는 환경설정 값은, 통신모듈(120)이 관제서버(200)로부터 수신한 제어신호 내에 포함되는 정보일 수 있으며, 후술할 제어모듈(180)의 제어에 의해, 조절제어부(138)의 환경설정 값이 변동될 수 있다.
여기서, 확인부(132) 및 조절제어부(138)는 일체형으로 마련될 수 있다.
흡입공급모듈(140)은 함체(110)의 흡입구(112A)와 연결되어, 함체(110) 외부의 가스를 흡입하고, 흡입된 가스의 유량을 조절 공급할 수 있다.
여기서, 흡입공급모듈(140)은 유량 조절이 가능한 펌프형태로 마련될 수 있으며, 공급배관(P)과 연결되어 공급배관(P)을 통과하는 가스를 흡입하여, 흡입공급모듈(140)의 선단에 위치한 전처리모듈(150)이 함체(110)의 흡입구(112A)를 통해 공급배관(P)으로부터 가스를 공급받게 된다.
또한, 흡입공급모듈(140)은 후단에 위치한 측정모듈(160)에 일정량의 가스를 공급할 수 있으며, 측정모듈(160)로부터 측정이 완료된 가스를 함체(110)의 배출구(112B)를 통해 공급배관(P)으로 배출할 수 있다.
전처리모듈(150)은 함체(110)의 유입구(112A) 및 흡입모듈(140)과 연결되고, 흡입모듈(140)로부터 공급된 가스의 온도 및 습도를 조절할 수 있다.
여기서, 전처리모듈(150)은 공급배관(P)을 통과하는 가스가 고온 또는 저온이거나, 다습 또는 건조할 수 있어, 측정모듈(160)을 통한 측정 시, 가스의 온도 또는 습도에 의해 측정 결과가 상이해지는 것을 방지하기 위해, 흡입공급모듈(140)과 후술할 측정모듈(160)의 선단에 위치하여, 흡입구(112A)를 통해 흡입된 가스의 온도 및 습도를 측정모듈(160)의 최적 측정온도로 조절하게 된다.
측정모듈(160)은 전처리모듈(150)로부터 온도 및 습도가 조절된 가스를 흡입공급모듈(140)을 통해 공급받아, 공급받은 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하며, 제1 측정부(162), 제2 측정부(164), 제3 측정부(166) 및 측정보정부(168)를 포함할 수 있다.
제1 측정부(162)는 흡입공급모듈(140)로부터 공급받은 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제1 측정부(162)는 0ppm 내지 5ppm의 황화수소 농도 측정범위를 가지며, 전처리모듈(150)로부터 공급받은 가스 내 황화수소의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서로 마련될 수 있다.
이때, 제1 측정부(162)의 전기화학식 황화수소 가스센서는 외부에서 황화수소 가스가 센서 내부로 유입되면 작용전극(Sensing electrode)에서 산화반응, 대응전극(Counter electrode)에서 환원반응이 일어나며, 이때의 전류는 흡입공급모듈(140)로부터 공급된 가스내의 황화수소 농도에 비례하게 되므로 전류를 측정함으로써 가스 내의 황화수소 농도를 감지할 수 있다.
이러한 원리를 바탕으로, 전기화학식 가스센서의 구성은 감지가스의 유입량을 조절하는 가스 유입구(Capillary diffusion barrier), 감지가스의 산화환원 반응이 일어나는 전극(Electrode), 전극간의 이온 이동 및 전기적 쇼트를 위한 유리섬유 분리막(Glass fiber separator) 및 전해질(Electrolyte)으로 이루어져 있다.
악취 발생물질의 측정을 위해 사용되는 제1 측정부(162)의 전기화학식 황화수소 센서는 저 농도(ppb level)의 가스 농도에서도 높은 감지능(Sensitivity)을 가지는 전기화학식 황화수소 센서가 적용되어야 한다.
그리고, 전기화학식 황화수소 센서의 감지능 향상을 위해서는 전극의 형성공정이 중요하다. 전극은 다공성 PTFE 막위에 촉매물질, 바인더, 용매로 구성된 슬러리를 코팅 후 열처리를 통해 제작한다. 전극 코팅을 위한 다공성 PTFE 막의 기공크기는 0.3~5㎛이고 두께가 100~300㎛인 것을 사용하며 촉매물질은 흡입공급모듈(140)로부터 공급된 가스 내 황화수소의 산화반응을 촉진할 수 있는 Pt, Pt-Ru, Au, Ag 등을 사용한다.
그리고, 흡입공급모귤(140)로부터 공급된 가스는 전극 내에서 가스, 촉매물질, 전해질이 만나는 삼중점에서 산화반응이 일어난다. 동일화된 면적의 전극에서도 전극의 형상을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 전극을 형성할 경우 삼중점이 형성되는 표면적을 증대시킬 수 있어 전극의 촉매능을 향상시킬 수 있으며, 저 농도 가스 감지에 적합한 높은 감지능을 얻을 수 있다.
그리고, 제1 측정부(162)는 외부에서 센서 내부공간으로 반응가스가 유입되도록 조절하는 가스유입구(미도시)의 표면적은 작용 전극 면적의 4~10% 사이로 하며, 일반적으로 7~9%를 사용한다. 예를 들어 작용전극의 지름이 13mm 인 경우에는 약 2.6~4.0mm 지름의 가스 유입구를 형성하며 길이는 2~4mm로 한다.
제2 측정부(164)는 흡입공급모듈(140)로부터 공급받은 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제2 측정부(164)는 0ppm 내지 5ppm의 암모니아 농도 측정범위를 가지며, 전처리모듈(150)로부터 공급받은 가스 내 암모니아의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서로 마련될 수 있다.
이때, 제2 측정부(164)의 전기화학식 암모니아 가스센서는 전극 코팅을 위한 다공성 PTFE 막의 기공크기는 0.3~5㎛이고 두께가 100~300㎛인 것을 사용하며 촉매물질은 흡입공급모듈(140)로부터 공급된 가스 내 암모니아의 산화반응을 촉진할 수 있는 Pt, Pt-Ru, Au, Carbon black 등을 사용한다.
그리고, 전극의 형성 공정은 전기화학식 황화수소 가스센서와 동일한 방식으로 제조되며, 가스 유입구의 크기는 지름 3.5~6.0mm, 길이는 2~4mm로 가공하여 적용할 수 있다.
제3 측정부(166)는 흡입공급모듈(140)로부터 공급받은 가스 내의 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제3 측정부(166)는 0ppm 내지 10ppm의 이소부틸렌 농도 측정범위를 가지며, 전처리모듈(150)로부터 공급받은 가스 내 이소부틸렌의 농도를 측정하는 광이온화식 가스센서로 마련될 수 있다.
이때, 제1 측정부(162), 제2 측정부(164) 및 제3 측정부(166)는 전처리모듈(150)에서 공급되는 가스가 통과하는 배관(미도시), 배관과 연결되는 복수의 소켓(미도시) 및 황화수소, 암모니아, 이소부틸렌의 농도를 측정하는 각각의 가스센서(미도시)가 소켓에 삽입 결합된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 제1 측정부(162), 제2 측정부(164) 및 제3 측정부(166)는 공급배관(P)을 통해 흡입된 가스 내의 비산먼지 등 이물질 등으로 인한 가스센서(미도시)의 측정성능 저하를 방지하도록, 일정 크기 이상의 입자를 필터링하는 금속 메쉬 필터(미도시)와 다공성 고분자 필터(미도시)가 가스센서(미도시)의 선단에 위치하여 소켓(미도시)과 결합된 형태로 마련될 수 있다.
측정보정부(168)는 LCD 디스플레이(미도시)와 복수개의 버튼(미도시)으로 구성되며, 제1 측정부(162), 제2 측정부(164) 및 제3 측정부(166)의 각 가스센서 별 영점보정(Zero calibration) 및 검출전압별 농도 조정(Span calibration)을 수행할 수 있다.
또한, 측정모듈(160)은 제1 측정부(162), 제2 측정부(164) 및 제3 측정부(166)에 가스가 공급되는 배관(미도시)의 선단에 위치하여, 전처리모듈(150)을 통해 온도 및 습도가 조절되어, 흡입공급모듈(140)을 통해 공급된 가스의 온도 및 습도를 측정하는 온습도센서(미도시)가 더 포함될 수 있다.
디스플레이모듈(170)은 도어(114)의 일면에 결합되어, 측정모듈(160)의 측정 결과 값과 온습도조절모듈(130)에서 확인한 함체(110) 내부의 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력할 수 있으며, 각종 정보를 디스플레이하는 디스플레이장치의 형태로 마련될 수 있다.
이때, 디스플레이모듈(170)은 함체(110)의 외부에서 디스플레이모듈(170)로부터 출력되는 정보의 확인이 가능하도록, 정보 출력영역이 함체(110) 외부 방향을 향하도록 도어(114)에 결함되어 마련될 수 있으며, 이때, 도어(114)에는 디스플레이모듈(170)과 대응되는 영역이 관통된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 디스플레이모듈(170)의 정보출력영역은 감압식 또는 정전신 터치패널이 결합된 형태로 마련될 수 있어, 함체(110)의 외부 방향에서 디스플레이모듈(170)의 터치를 통해 정보의 출력을 제어할 수 있다.
제어모듈(180)은 통신모듈(120)에서 관제서버(200)로부터 수신한 제어신호를 통해, 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160) 및 디스플레이모듈(170)을 제어할 수 있다.
이때, 제어모듈(180)은 통신모듈(120)이 관제서버(200)로부터 수신한 제어신호를 통해, 관제서버(200)로부터 설정된 시간마다, 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160) 및 디스플레이모듈(170)을 제어하여, 공급배관(P)을 통과하는 가스 내의 악취발생물질의 농도를 측정하여 측정정보를 생성하고, 후술할 기상정보생성모듈을 통해, 함체(110)의 설치위치에 따른 기상정보를 생성하여, 측정정보와 기상정보를 관제서버(200)에 송신하게 된다.
또한, 제어모듈(180)은 통신모듈(110)을 통해 측정모듈의 측정 결과 값에 따른 측정정보를 관제서버(200)에 제공할 수 있다.
여기서, 제어모듈(180)이 관제서버(200)에 제공하는 측정정보에는, 제1 측정부(162), 제2 측정부(164) 및 제3 측정부(166)에서 각각 측정한 악취발생물질의 개별적인 농도 값과, 기준시간동안 흡입공급모듈(140)로부터 흡입된 가스의 유량(공급량) 대비, 총 악취발생물질의 농도에 따른 복합악취정보가 포함될 수 있다.
여기서, 복합악취정보는 흡입공급모듈(140)로부터 흡입된 가스 내의 총 악취발생물질의 희석배수를 통해 생성될 수 있다.
그리고, 제어모듈(180)은 측정모듈(160)로부터 측정된 각 악취발생물질 별 농도 값, 해당 농도 값을 통해 제어모듈(180)에서 생성한 복합악취정보, 온습도조절모듈(130)로부터 확인된 합체(110) 내부의 온도 및 후술할 기상정보생성모듈(190)에서 생성된 기상정보를 디스플레이모듈(170)을 통해 실시간으로 출력시킬 수 있다.
또한 제어모듈(180)은, 온습도조절모듈(130) 및 기상정보생성모듈(190)을 제어하여, 온습도조절모듈(130)에서 확인한 함체(110) 내부공간의 온도 및 습도 값과 기상정보생성모듈(190)에서 생성한 기상정보를 통해, 함체(110) 외부의 기상 값을 반영하여, 조절제어부(138)를 통한 온습도조절모듈(130)의 배출부(134) 및 히터부(136)의 구동 제어할 수 있어, 함체(110) 내부에 실장되는 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160), 디스플레이모듈(170), 제어모듈(180)의 최적 작동 온도 및 습도를 유지할 수 있다.
예를 들어, 제어모듈(180)이 기상정보생성모듈(190)이 생성한 기상정보에서 함체(110) 외부의 온도 및 습도를 확인하고, 온습도조절모듈(130)의 확인부(132)가 확인한 함체(110) 내부공간의 온도 및 습도를 통해, 함체(110)의 내부 공간의 온도가 함체(110) 외부의 온도보다 높고, 습도가 함체(110) 외부의 습도보다 높은 것으로 확인한 경우, 제어모듈(180)은 배출부(134)를 제어하여, 함체(110) 내부공간의 습기 및 가열된 공기를 외부로 배출시키고, 함체(110)의 내부 공간의 온도가 함체(110) 외부의 온도보다 낮고, 습도가 함체(110) 외부의 습도보다 높은 것으로 확인한 경우, 배출부(134)와 히터부(136)를 순차적으로 구동시켜 함체(110) 내부공간의 온도 및 습도를 조절하게 된다.
이때, 제어모듈(180)은 관제서버(200)로부터 수신한 제어신호 내의 농도 측정시간 외에도, 온습도조절모듈(130)과 기상정보생성모듈(190)을 제어하여, 함체(110) 내부의 온도 및 습도를 조절함으로써, 공급배관(P)을 통과하는 가스의 농도측정 시에, 통신모듈(120), 온습도조절모듈(130), 흡입공급모듈(140), 전처리모듈(150), 측정모듈(160), 디스플레이모듈(170), 제어모듈(180)은 최적 작동 온도 및 습도를 유지하게 되어, 측정 결과의 정확성이 증진되고, 각 모듈의 내구성이 증대될 수 있다.
또한, 제어모듈(180)은 소형 PC 형태로 마련될 수 있으며, 경우에 따라서는, 유, 무선 및 이동통신이 가능하고, 터치 패널을 포함한 디스플레이가 포함되어, 통신모듈(120), 디스플레이모듈(170) 및 제어모듈(180)이 일체형으로 마련된 태블릿PC 의 형태로 마련될 수 있다.
기상정보생성모듈(190)은 함체의 설치 위치에 따른 온도, 습도, 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성할 수 있다.
여기서, 기상정보생성모듈(190)은 전자식 또는 기계식의 풍량·풍속계와 온습도센서(미도시) 및 온습도센서(미도시)를 감싸며 마련되는 커버(미도시)가 결합된 형태로 마련될 수 있으며, 함체(110)의 상부 외주면에 결합될 수 있다.
결국, 본 발명은, 전처리모듈이 공급배관으로부터 흡입된 가스의 온도 및 습도를 측정모듈의 최적 측정 온도 및 습도로 조절하고, 흡입공급모듈이 일정한 유량을 유지하여 측정모듈에 가스를 공급하기 때문에, 측정모듈을 통한 정확성 높은 악취발생물질의 농도측정이 가능하고, 제어모듈이 흡입공급모듈을 통한 총 가스유량 대비 측정모듈에서 측정한 각 악취발생물질의 농도 값을 통해, 복수의 악취발생물질이 혼합되어 발생하는 악취에 대한 복합악취정보를 제공함으로써, 농도별 각 악취발생물질로부터 발생되는 악취 외에도, 혼합된 복수의 악취발생물질로부터 발생되는 악취를 확인할 수 있어, 악취발생 확인에 높은 신뢰성을 제공하며, 제어모듈이 기상정보생성모듈로부터 생성된 함체 외부의 기상정보와 온습도조절모듈에서 확인된 함체 내부공간의 온도 및 습도를 통해 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 악취측정 장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100 : 악취측정 장치
110 : 함체
112 : 하우징
112A : 흡입구
112B : 배출구
112C : 유입구
112D : 필터
114 : 도어
120 : 통신모듈
122 : 유선통신부
124 : 무선통신부
130 : 온습도조절모듈
132 : 확인부
134 : 배출부
136 : 히터부
138 : 조절제어부
140 : 흡입공급모듈
150 : 전처리모듈
160 : 측정모듈
162 : 제1 측정부
164 : 제2 측정부
166 : 제3 측정부
168 : 보정부
170 : 디스플레이모듈
180 : 제어모듈
190 : 기상정보생성모듈
T : 연결튜브
200 : 관제서버
C : 집진시설
S : 정화시설
P : 공급배관
110 : 함체
112 : 하우징
112A : 흡입구
112B : 배출구
112C : 유입구
112D : 필터
114 : 도어
120 : 통신모듈
122 : 유선통신부
124 : 무선통신부
130 : 온습도조절모듈
132 : 확인부
134 : 배출부
136 : 히터부
138 : 조절제어부
140 : 흡입공급모듈
150 : 전처리모듈
160 : 측정모듈
162 : 제1 측정부
164 : 제2 측정부
166 : 제3 측정부
168 : 보정부
170 : 디스플레이모듈
180 : 제어모듈
190 : 기상정보생성모듈
T : 연결튜브
200 : 관제서버
C : 집진시설
S : 정화시설
P : 공급배관
Claims (5)
- 일면이 개방되어 내부공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 내부공간을 개폐하는 도어가 구비되며, 하우징의 일면에 상기 하우징의 외부와 내부공간이 연통되는 적어도 하나 이상의 흡입구와 적어도 하나 이상의 배출구가 및 형성되는 함체;
유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버와 통신하고, 상기 관제서버로부터 제어신호를 수신하는 통신모듈;
상기 함체 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하는 온습도조절모듈;
상기 함체의 흡입구와 연결되어, 상기 함체 외부의 가스를 흡입하고, 흡입된 가스의 유량을 조절 공급하는 흡입공급모듈;
상기 함체의 유입구 및 상기 흡입모듈과 연결되고, 상기 흡입모듈을 통해 상기 유입구로부터 공급된 가스의 온도 및 습도를 조절하는 전처리모듈;
상기 함체의 배출구 및 상기 전처리모듈과 연결되고, 상기 전처리모듈로부터 온도 및 습도가 조절된 가스를 공급받아, 공급받은 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 측정모듈;
상기 도어의 일면에 결합되어, 상기 측정모듈의 측정 결과 값과 상기 온습도조절모듈에서 측정한 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력하는 디스플레이모듈; 및
상기 통신모듈에서 상기 관제서버로부터 수신한 제어신호를 통해, 상기 통신모듈, 온습도조절모듈, 흡입공급모듈, 전처리모듈, 측정모듈 및 디스플레이모듈을 제어하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 측정모듈의 측정 결과 값에 따른 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 제어모듈;을 포함하며,
상기 통신모듈은,
유선 이더넷망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 유선통신부; 및
무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 무선통신부;를 포함하고,
상기 통신모듈은 상기 유선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하되, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈의 통신상태를 모니터링하여, 상기 유선통신부를 통한 관제서버와의 통신이 불가할 경우에 한해서, 상기 무선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하도록, 상기 통신모듈을 제어하며,
상기 흡입구, 흡입공급모듈, 전처리모듈, 측정모듈 및 배출구는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)재질의 연결튜브를 통해 상호 연결되고,
상기 흡입공급모듈은, 상기 흡입구를 통해 상기 함체 외부의 가스를 흡입하여, 상기 전처리모듈을 거쳐 상기 측정모듈에 제공하고, 상기 측정모듈에서 측정이 완료된 가스를 상기 연결튜브를 통해 상기 배출구로 배출시키며,
상기 측정모듈은,
상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제1 측정부;
상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제2 측정부; 및
상기 전처리모듈로부터 공급받은 가스 내의 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 10ppm의 측정범위를 가지는 제3측정부;를 포함하고,
상기 제 1 측정부와 제 2 측정부는 센서 내부에 사용되는 전극을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 제조하여 저농도의 감지가 가능한 전기화학식 가스센서로 마련되며, 상기 제 3측정부는 광이온화식 센서로 마련되고,
상기 제어모듈은 상기 제1 측정부, 제2 측정부 및 제3 측정부에서 각각 측정한 악취발생물질의 개별적인 농도 값과 기준시간동안 상기 흡입공급모듈로부터 흡입된 가스의 유량과 동일한 기준시간동안 상기 제1 측정부, 제2 측정부 및 제3 측정부에서 측정된 총 악취발생물질의 농도를 통해, 상기 흡입 공급모듈로부터 흡입된 가스의 유량 대비 총 악취발생물질의 농도에 따른 복합악취정보를 포함하는 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 온습도조절모듈은,
상기 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하는 확인부;
상기 함체 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 배출부;
상기 함체 내부공간의 공기를 가열하는 히터부; 및
기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 상기 확인부에서 확인된 온도 및 습도 값과 저장된 환경설정 값을 비교하여, 상기 배출부 및 히터부의 구동을 제어하는 조절제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 함체는, 상기 하우징의 저면에 상기 함체의 내부공간과 상기 함체의 외부를 연통시키는 적어도 하나 이상의 유입구가 더 구비되고, 상기 유입구에는 상기 함체 외부의 공기 중에 비산먼지를 포함하는 이물질이 상기 함체 내부로 유입되는 것을 방지하는 부직포 재질의 필터가 설치되어, 상기 배출부가 상기 함체 내부공간의 공기를 상기 함체 외부로 배출하면서 발생된 상기 함체 내부공간의 음압에 의해 상기 함체 외부의 공기가 상기 함체의 저면방향으로 상기 함체의 내부공간에 유입되는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 함체의 설치 위치에 따른 온도, 습도, 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성하는 기상정보생성모듈;을 더 포함하며,
상기 제어모듈은 상기 기상정보생성모듈로부터 생성된 기상정보를 상기 디스플레이모듈을 통해 출력하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 관제서버에 제공하는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
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| KR1020150191550A KR101645600B1 (ko) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 가스센서를 이용한 악취측정 장치 |
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|---|---|
| KR101645600B1 true KR101645600B1 (ko) | 2016-08-08 |
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